ЛЕГОЧНАЯ ГЕМОДИНАМИКА

68) Что такое сердечный выброс и как он измеряется? Укажите нормальную величину сердечного выброса (т.е. легочного и системного кровотока).

? Сердечный выброс - это объем крови, нагнетаемый сердцем в большой (системный) или малый круг кровообращения за единицу времени, обычно выражаемый в л/мин и равный произведению ударного объема на частоту сердечных сокращений.

69) Одинаковы ли выбросы левого и правого желудочков? Имеют ли функции правого и левого желудочков равное значение в поддержании кровообращения при нормальных условиях?

? Производительность левого желудочка теоретически несколько выше производительности правого желудочка из-за малой величины кровотока в бронхиальных артериях, который дренируется в легочные вены, и коронарного кровотока, который поступает в левые предсердия и желудочек через тебезиевые вены. Кроме того, изменения положения тела, дыхательный цикл (вдох и выдох) и физиологическое регулирование могут вызвать кратковременный (несколько секунд) переходный процесс, в течение которого развивается существенная разница в производительности левого и правого желудочков. Однако средний сердечный выброс левого и правого желудочков для практических целей можно считать одинаковым. В условиях эксперимента в покое от правого желудочка не требуется поддержания легочного кровотока и артериального давления. Когда эта камера исключена из кровообращения, т.е. экспериментально обойдена, левый желудочек поддерживает полное кровообращение, хотя при этом развивается задержка жидкости и умеренно увеличивается венозное давление. Напротив, функция желудочка важна для поддержания адекватного кровообращения во время физической нагрузки, в состояниях с увеличенным легочным сосудистым сопротивлением и при гиповолемии.

70) Каковы общие детерминанты артериального давления в легочном и системном круге кровообращения?

? Детерминанты артериального давления удобно разделить на физические и физиологические. К физическим детерминантам относятся: 1) объем крови в артериальной системе (артериальный объем крови); 2) эластические характеристики (отношение объем - давление или растяжимость) артериального пространства.

71) Каковы специфические детерминанты артериального давления в легочном и системном круге кровообращения?

? Среднее артериальное давление определяется сердечным выбросом и сосудистым сопротивлением - препятствием протеканию крови через сосуд - согласно закону Ома (теория электрического контура) и закону Пуазейля (теория истечения жидкостей). Закон Ома в приложении к кровообращению устанавливает, что:

Q = AP/R

Здесь Q - кровоток, или сердечный выброс, AP - разность давлений между начальным и конечным участками кровообращения (например, начиная с конца большого круга кровообращения в правом предсердии, которое имеет давление приблизительно 0 мм рт.ст., AP идентично среднему артериальному давлению), a R - сосудистое сопротивление, Закон Пуазейля обычно применяется к прямым и жестким трубам, заполненным гомогенной жидкостью, в которых протекает постоянный ламинарный поток. Хотя такие условия нельзя в точности применить к кровеносным сосудам in vivo, закон Пуазейля используется для описания кровотока in vivo. Согласно этому закону,

Q = 71AP г⁴/ 8 L г)

где л: и 8 - константы пропорциональности, L - длина сосуда, г| - вязкость жидкости. В соответствии с этим законом гидравлическое сопротивление (R):

R = AP/Q = 8 L гі/ті г⁴

Следовательно, закон Пуазейля учитывает дальнейшее разделение различных компонентов, ответственных за сосудистое сопротивление в кровобращении (легочном и системном).

72) Какие принципы регуляции легочного и системного кровообращения вытекают из законов Ома и Пуазейля?

? Эти законы и соответствующие уравнения устанавливают, что: 1) кровоток прямо пропорционален разнице давлений и обратно пропорционален сосудистому сопротивлению; 2) на сосудистое сопротивление резко и обратно пропорционально влияет радиус сосуда, потому что последний входит в формулу в четвертой степени; 3) кровеносные сосуды, соединенные параллельно (благоприятная особенность, свойственная большинству капиллярных русел), имеют меньшее сопротивление потоку, чем то, которое было бы в случае последовательного соединения, и, кроме того, параллельное соединение кровеносных сосудов обеспечивает большую общую площадь поперечного сечения C таким же сопротивлением, как один сосуд большого диаметра (т.е.

73) Как измеряют и выражают сопротивление кровотоку в легочном и системном круге кровообращения, известное как сосудистое сопротивление?

? Препятствие кровотоку через сосуд (упрощенно называемое сосудистым сопротивлением) невозможно измерить непосредственно, но можно рассчитать на основании измерений скорости кровотока и разницы давлений в различных точках системы кровообращения. Сосудистое сопротивление подсчитывается делением разности средних давлений в двух точках сосудистой системы на величину кровотока между ними (т.е. среднего количества крови, проходящей от одной точки до другой в единицу времени). Сосудистое сопротивление может быть выражено в разных единицах.

1) Применяют единицы периферического сопротивления (ЕПС), в которых градиент давления выражен в миллиметрах ртутного столба, а кровоток - в миллилитрах в секунду. Поскольку у здоровых взрослых в покое разность давления между системными артериями и венами приблизительно равна 100 мм рт.ст. и одновременно измеренный сердечный выброс составляет около 100 мл/с (т.е. 6 л/мин означает, что 6000 мл крови протекает через систему кровообращения за 60 с), общее периферическое сопротивление равно приблизительно 1 ЕПС (100/100 = 1).

2) В системе единиц CGS (см-г-с), которые получают, умножая ЕПС на переводной коэффициент 1332, сосудистое сопротивление выражают в размерности дин с см'⁵, обычно используемой в гидромеханике и мониторинге гемодинамики.

3) Используются единицы R, в которых градиент давления выражен в миллиметрах ртутного столба, а кровоток - в литрах в минуту. Эта единица может быть преобразована в единицы CGS умножением ее величины на 80.

74) Каковы главные факторы, которые регулируют просвет или диаметр просвета кровеносных сосудов легочного и системного круга кровообращения?

? Просвет кровеносных сосудов регулируется их гладкими мышцами, которые сокращаются и расслабляются, реагируя на различные стимулы; этот процесс называется сосудодви-гателъной реакцией. Главные факторы, которые влияют на эту реакцию, включают: 1) автономную нервную систему, волокна которой иннервируют кровеносные сосуды и местно выделяют норэпинефрин или ацетилхолин, играющие важную роль в регуляции просвета сосудов в системном круге кровообращения, но имеющие скромное значение для малого круга; 2) метаболические, химические и гормональные вещества, выделяемые локально или принесенные кровотоком; 3) сосудистый эндотелий, который продуцирует сосудорасширяющие вещества (например, окись азота, также называемую эндотелиальным фактором расслабления - ЭФР) и вазоконстрикторы (например, эндотелиин-1) - вещества, которые участвуют в местной модуляции сокращения гладких мышц сосудов. Относительная значимость этих механизмов заметно меняется от одного сосудистого участка к другому. В большинстве органов автономная нервная система для регулирования регионарного кровотока работает синергично с экстраневральными влияниями (например, РОг, РСО2, K⁺, простагландинами, окисью азота).

75) Сравните нормальные уровни системного и легочного сосудистого сопротивления.

? Нормальное среднее системное, или общепериферическое, сосудистое сопротивление (ОПСС), выраженное в единицах CGS, у взрослого составляет приблизительно 1200 единиц (90 мм рт.ст. 6 л/мин • 80 = 1200 единиц) и находится в диапазоне от 770 до 1500 дин-с-см"⁵. При генерализованной вазоконстрикдии ОПСС может временно увеличиться в четыре раза по сравнению с нормальной средней величиной (приблизительно 5000 единиц).

ОПСС = (САД - ЦВДУО «80

где САД (среднее артериальное давление) можно рассчитать следующим образом:

САД = (АДсист - АДдиаст) • 1/3+АДдиаст

ЦВД (центральное венозное давление) также измеряют или рассчитывают. Нормальное среднее легочное сосудистое сопротивление (ЛСС), выраженное в единицах CGS, у взрослого составляет приблизительно 70 единиц ([5 мм рт.ст. 6 л/мин] х 80 = 67 единиц). Обычный нормальный диапазон ЛСС - от 20 до 120 дин с см"⁵. ЛСС рассчитывают, исходя из данных гемодинамического мониторинга, по формуле:

ЛСС = (СрДЛА - ДЗЛАУО • 80

где СрДЛА - среднее давление в легочной артерии (например, 13 мм рт.ст.), а ДЗЛА - давление заклинивания легочной артерии, измеряющее среднее легочное давление заклинивания, которое приблизительно равно давлению в левом предсердии (например, 8 мм рт.ст.; диапазон от 2 до 12 мм рт.ст.

76) Следует ли увеличение или уменьшение сосудистого сопротивления в легочном и системном круге кровообращения приравнивать соответственно к сужению и расширению артериол?

? Нет. Интерпретация увеличения и уменьшения сосудистого сопротивления как показателей соответственно сужения и расширения сосудов является значительным упрощением. Другие факторы, включающие окклюзию сосудов (которая увеличивает сосудистое сопротивление), активное кровотечение (которое уменьшает сосудистое сопротивление*) и изменения вязкости крови, влияют на расчетные уровни сосудистого сопротивления.

* C этим трудно согласиться. Хорошо известно, что массивное кровотечение, если только оно не происходит за несколько минут, сопровождается повышением ОПСС, причем этот процесс может поддерживаться в течение нескольких часов и даже суток.(В.Л. Кассиль)

77) Объясните, какие факторы определяют насосную функцию сердца в легочном и системном круге кровообращения. Что такое сердечная преднагрузка и постнагрузка - две главные детерминанты ударного объема и характеристик неповрежденного левого или правого желудочков?

п Преднагрузка - мера наполнения сердца (т.е. давление заполнения его камер) в конце диастолы, которая, согласно закону Старлинга, помогает определить силу сокращения желудочка во время систолы. Постнагрузка - сопротивление изгнанию крови при сокращении желудочка в течение систолы, например для левого желудочка - давление в аорте, для правого желудочка - давление в легочной артерии. Концепции преднагрузки и постнагрузки являются результатом изучения in vitro сосочковой мышцы или миокарда предсердия, когда один конец мышцы присоединен к источнику напряжения, а другой - к рычагу, который может свободно двигаться. Небольшой вес, названный преднагрузкой, прикрепляется к рычагу так, чтобы растянуть мышцу, и прикладывается сигнал "стоп" так, чтобы любой вес, прибавленный к рычагу, не растягивал мышцу и не воспринимался ее тканью, пока она не начинает сокращение, реагируя на электрическое раздражение. Грузы, добавленные, когда был включен сигнал "стоп", представляют постнагрузку. Общий приложенный груз равен сумме преднагрузки и постнагрузки.

78) Как изменения общего объема крови и части объема крови, находящейся в грудной клетке, влияют на сердечную преднагрузку? Каково воздействие на нее увеличенного внутригрудного давления?

? Уменьшенный или увеличенный общий объем циркулирующей крови в отсутствие компенсаторных механизмов соответственно уменьшает или увеличивает преднагрузку. Однако активация адренергической нервной системы позволяет поддерживать постоянную величину преднагрузки, если снижение объема крови невелико (менее 15% от общего объема) или совершается постепенно. При любом данном общем объеме крови преднагрузка увеличивается, когда большая доля крови задерживается в грудной клетке (например, в положении лежа при глубоком вдохе, погружении в воду до подбородка, при сжимающей нижнюю часть тела одежде, в состоянии невесомости во время космического полета). Напротив, преднагрузка уменьшается, когда большая доля крови находится вне грудной клетки (увеличенное внутригрудное давление из-за пневмоторакса или применения искусственной вентиляции легких с положительным давлением, вертикальное положение, разрежение, прилагаемое к нижним конечностям и туловищу). Увеличение давления в перикарде вследствие наличия выпота в нем и стенозирующего перикардита также уменьшает преднагрузку.

79) Насколько надежно измерение фракции выброса (отношенияударного объема к объему в конце диастолы) для оценки сократимости миокарда у пациентов с сердечнолегочной патологией. Какова ее нормальная величина?

? Фракция выброса - широко используемый и надежный показатель работы сердца, который можно оценить различными методами, включая радионуклидную или радиоконтрастную ангиографию, двухмерную эхокардиографию и отображение с помощью магнитного резонанса. Однако фракция выброса значительно меняется при изменении уровня желудочковой нагрузки как преднагрузки, так и постнагрузки, тем самым исключая ее использование в качестве надежного показателя сократимости миокарда. Таким образом, уменьшение фракции выброса и сниженный сердечный выброс могут наблюдаться в условиях сниженной преднагрузки (например, при гиповолемии) или увеличенной постнагрузки (например, при легочной системной артериальной гипертензии) несмотря на нормальную сократимость миокарда. Тем не менее фракция выброса (нормальный диапазон от 0,55 до 0,78, средняя величина 0,67; существенная депрессия - менее 0,50) остается полезным клиническим показателем желудочковой сократимости.

80) Что такое градиент давления в легочном и системном круге кровообращения?

? Поскольку левый и правый желудочки нагнетают кровь непосредственно в аорту и легочную артерию, в этих сосудах развивается самое высокое давление в пределах каждого круга. Систолическое и диастолическое давление в аорте и системных артериях соответственно составляет приблизительно 120 и 75 мм рт.ст., а средняя величина - примерно 90 мм рт.ст. Систолическое и диастолическое давление в легочной артерии равно приблизительно 25 и 10 мм рт.ст. со средним уровнем примерно 15 мм рт.ст. Среднее артериальное давление в каждом круге можно определить, сложив уровень систолического и диастолического давления, умноженного на два, и разделив полученную сумму на три. Большое сопротивление потоку крови через артериолы служит причиной значительного снижения давления, которое происходит, когда кровь протекает из артерий в капилляры (приблизительно 17 и 7 мм рт.ст. соответственно в системных и легочных капиллярах). Самое низкое давление крови в системе кровообращения отмечается в окончании полой вены в правом предсердии (приблизительно 0 мм рт.ст.) и на входе легочных вен в левое предсердие (приблизительно 2 мм рт.ст ).