Строение стенок сосудов и их механические свойства. Закон Лапласа, уравнение Ламе. Функциональные группы сосудов.

Течение крови имеет следующие особенности:

1.В артериальной части системы кровообращения течение пульсирующее.

2.Сосуды радиально и продольно растяжимы, разветвлены и изогнуты.

3.В крупных сосудах может возникать турбулентное течение.

Сердечный насос, крупные артерии и вены образуют систему макроциркуляции, главная функциональная цель которой - обеспечить движение и транспорт крови. Система микроциркуляции состоит из артериол, венул, капилляров и артериовенозных анастомозов. Задача этой системы - распределить сердечный выброс между различными органами в соответствии с их потребностями.

1. Амортизирующие сосуды (аорта, легочная артерия и прилегающие к ним участки больших артерий). Выраженные эластические свойства таких сосудов обеспечивают амортизацию (сглаживание) периодических систолических волн кровотока.

2. Резистивные сосуды (в основном мелкие артерии и артериолы) оказывают наибольшее сопротивление кровотоку. Изменения степени сокращения мышечных волокон этих сосудов приводят к изменениям их диаметра и, следовательно, гидродинамического сопротивления. Сокращение гладких мышц этих сосудов является основным механизмом регуляции объемной скорости кровотока в различных сосудистых областях, а также распределения сердечного выброса по разным органам.

3. Сосуды-сфинктеры (последние отделы артериол)определяют в основном площадь обменной поверхности капилляров, изменяя число капилляров, функционирующих в каждый определенный момент.

4. Обменные сосуды (в основном капилляры) обеспечивают такие важнейшие процессы как диффузия и фильтрация.

5. Емкостные сосуды (главным образом вены) благодаря своей высокой растяжимости способны вмещать или выбрасовать большие объемы крови без существенного влияния на другие параметры кровотока. В связи с этим могут играть роль резервуаров крови.

6. Шунтирующие сосуды (артериовенозные анастомозы) осуществляют прямые связи между мелкими артериями и венами в обход капиллярного ложа. Присутствуют не во всех тканях.

Стенки всех артерий и вен имеют сходное строение и делится на три слоя: внутреннюю, среднюю и наружную оболочки.

 

Коллаген - белок с высокой прочностью на разрыв и относительно малой растяжимостью. Форма волокон коллагена в стенке сосуда напоминает серпантин, и возможно некоторое растяжение стенки без натяжения волокон. Коллогеновые волокна вносят основной вклад в жесткость стенки и предохраняют ее от разрушения.
Эластин - белок, обладающий большой растяжимостью, его упругость важна для смягчения импульсов давления, возникающих при сокращениях сердца.
Веретенообразные гладкомышечные клетки электрически соединены друг с другом и механически связаны с эластическими и коллагеновыми волокнами. Функция - создавать активное напряжение сосудистой стенки и изменять величину просвета сосудов в зависимости от физиологических потребностей.

Надежность капилляра: малый d, толщина стенки.

Закон Лапласа: зависимость перепада капиллярного гидростатического давления p на поверхности раздела двух фаз от межфазного поверхностного натяжения σ: ΔP=P1— P2= εσ, где P1 — давление с вогнутой стороны поверхности, P2 — с выпуклой стороны, R1, R2 — радиусы кривизны двух взаимно перпендикулярных нормальных сечений поверхности в данной точке, R₁ – стремится к 0, R₂ – стремится к бесконечности: Р_τ = σ (1/R₁ + 1/ R₂). σ = Р_τR²/hR, F = P2Rl, F= σ2hl, где 2 и l сокращаются в этих уравнениях и получается, что РR = σh, а отсюда следует, что σ = РR/h – это есть уравнение Ламе, σ_т – тангенциальные напряжения в стенке сосуда.(уравнение деформации сосудов)

10. Факторы, обеспечивающие движение крови по кровеносным сосудам. Влияние эластических свойств на гемодинамику. Роль эффекта компрессионной камеры.

1. Работа сердца.

2. Разность давления в различных участках.

3. Сокращение скелетной мускулатуры.

4. Присасывающая способность сердца и легких.

5. Наличие клапанов в венах.

Закон Пуазейля дает количественную характеристику основных факторов, обеспечивающих движение крови по сосудам: Q = (P₁ – P₂) Пr⁴/8ηl, где Q – объем крови, протекающий за единицу времени через поперечное сечение сосуда, P₁ – P₂ – градиент давления в начале и конце системы, l – длина сосуда, r – радиус сосуда, η – вязкость крови. Потенциальная энергия для осуществления кровотока создается в результате работы сердца. Эластичные стенки сосуда растягиваются: накапливается кровь. Эффект компрессионной камеры: после систолы 16 кПа давление не падает до 0, наступает диастола. Растянутые сосуды спадают и потенциальная энергия, сообщает им сердцем через кровь, переходит в кинетическую энергию тока крови, при этом поддерживая диастолическое давление приблизительно равное 11 кПа. Компрессионная камера – аорта с эластичными стенками, смягчает удар сердца.