Основы артериального давления

Самое важное по теме: основы артериального давления с комментариями практикующих врачей. Все вопросы можете задать после статьи.

Биофизические основы измерения артериального давления

Цель работы: изучение биофизических основ измерения артериального давления (АД); корректное измерение АД наиболее распространёнными методами, в том числе, методом Короткова; освоить методику сравнения параметров двух выборок методом проверки статистических гипотез.

Оборудование: тонометр, фонендоскоп и др. оборудование для измерения АД; статистические таблицы.

Контроль АД лежит в основе диагностики многих заболеваний, в том числе и такого распространённого, как артериальная гипертензия (современное название гипертонии), которая встречается у ≈40% взрослого населения. Согласно мнению экспертов ВОЗ, нормальное систолическое АД должно быть ниже 140 мм рт. ст., а диастолическое – ниже 90 мм рт.ст. независимо от возраста и пола (классификацию уровней АД см. в таблице 1):

Уровень кровяного давления формируется и поддерживается благодаря взаимодействию двух факторов: 1) нейрогуморального (регулирующее воздействие мозга на силу и частоту пульса и ширину кровеносных сосудов) и 2) гемодинамического (объём крови в сосудистой системе, сопротивление сосудов, вязкость крови), непосредственно определяющего величину АД.

Нет тематического видео для этой статьи.
Видео (кликните для воспроизведения).

Рассмотрим некоторые законы гидродинамики, лежащие в основе гемодина- мического фактора АД.

Левая и правая половины сердца (каждая половина состоит из предсердия и желудочка, соединённых между собой клапанами, – см. рис. 1) сообщаются между собой через кровеносные сосуды, образующие систему последовательно и параллельно соединённых трубок, обеспечивающих неразрывность потока крови.

Сердце сокращается как единое целое. Фаза сокращения (систола) длится примерно 0,3 с. Левый желудочек 1, сокращаясь, создаёт избыточное над атмосферным АД и выбрасывает артериальную кровь в аорту 2. Из неё кровь через капилляры 3 попадает во все органы, с возвращением венозной крови в период диастолы (расслабления) в правое предсердие 4 (большой круг кро Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Fpoisk-ruru%2Fbaza4%2F2302938075324.files%2Fimage002

вообращения). Одновременно правый желудочек 5, сокращаясь, выбрасывает кровь в лёгочную артерию 6 под давлением в 5 раз меньше, чем в аорте, т. е. 120/5=24 мм рт. ст., образуя малый круг кровообращения. Сопротивление малого круга меньше, поэтому достаточно давления в 24 мм рт. ст.

Диастола приводит к уменьшению избыточного давления в предсердиях и венах до 0 мм рт. ст., то есть до атмосферного. В результате большой круг кровообращения работает за счёт разности давлений 120-0=120 мм рт. ст., а малый 24-0=24 мм рт. ст., что и составляет 20% от мощности большого круга.

В аорте же давление при диастоле падает не до нуля, а до 80 мм рт. ст., что обеспечивает непрерывное продолжение движения крови по большому кругу кровообращения.

Итак, движение крови по сосудам обусловлено наличием разности давлений в начале и в конце сосудов. Основной причиной, создающей эту разность давлений в сосудах, является работа сердца. Другая причина движения крови по сосудам – это сокращение скелетных мышц (говорят, что мышцы – это «второе сердце»), что приводит к сдавливанию вен, и, благодаря наличию в них клапанов, наблюдается движение крови преимущественно в одну сторону – в сторону сердца. Кроме того, притоку крови к сердцу по венам способствует отрицательное давление в плевральной области.

Работа, выполняемая сердцем, в основном, обусловлена левым желудочком (работа правого ≈0,2 от работы левого). Работа, выполняемая левым желудочком Ал, складывается из работы Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Fpoisk-ruru%2Fbaza4%2F2302938075324.files%2Fimage004

по нагнетанию крови в аорте (статический компонент) и работы по сообщению крови кинетической энергии mv 2 /2 (кинетический компонент):

Ал=Vу p + mv 2 /2 Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Fpoisk-ruru%2Fbaza4%2F2302938075324.files%2Fimage006

(1)

где Vу=60 мл – ударный объём крови, выбрасываемый желудочком, v = 0,5 м/с – скорость крови в аорте, p = 16 к Па – среднее давление в аорте. Т.к. m=ρVу, где ρ = 1050 кг/м 3 – плотность крови, то работа левого желудочка равна Ал = 0,81 Дж. С учётом правого желудочка работа всего сердца Ас = Ал·1,2 = 1 Дж.

Сосудистая система состоит из последовательно и параллельно соединённых участков, для которых выполняется условие неразрывности струи: s·v = const, откуда следует, что скорость течения крови в сосуде переменного сечения обратно пропорциональна площади этих сечений. Так, площадь сечения аорты в 600-800 раз меньше суммарной площади сечения капилляров – во столько же раз скорость течения в аорте (0,5 м/c) будет больше, чем скорость в капиллярах (0,0003-0,0005 м/с).

Для идеальной жидкости полная энергия некоторого объёма V при течении по трубе остаётся неизменной. Полная энергия складывается из потенциальной энергии давления pV (создаётся внешним источником – насосом), потенциальной mgh и кинетической mv 2 /2 энергий:

pV + mgh + mv 2 /2 = const (2)

Разделив правую и левую часть уравнения (2) на V, получим уравнение Бернулли:

p + ρgh + ρv 2 /2 = const (3)

Уравнение хорошо выполняется и для реальных жидкостей, внутреннее трение которых невелико. Величина р в (3) называется статическим давлением, ρgh – гидростатическое давление, ρv 2 /2 – динамическое давление. Кинетический компонент mv 2 /2 работы сердца составляет всего несколько процентов от величины общей работы сердца, т. к. сосудистая система обладает значительным сопротивлением, причём около 60-80℅ сопротивления сосудистого русла падает на артериолы и капилляры.

Падение давления в сосуде можно найти из уравнения Гагена – Пуазейля:

где ∆p = p – p – разность давлений в начале (p) и в конце (р) сосуда, Z= Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Fpoisk-ruru%2Fbaza4%2F2302938075324.files%2Fimage008

Читайте так же:  Имбирь снижает или повышает давление
– гидравлическое сопротивление сосуда с радиусом r и длиной l, Q – объёмная скорость кровотока (объём, протекающий за 1 с через 1 м 2 площади сечения). Q можно найти из формулы Пуазейля: Q = ∆p·π·r 4 /8ηl. Тогда, зная объёмную скорость кровотока Q, и величину сопротивления сосудов, можно из (4) найти давление крови р в любой точке сосудистой системы:

где p – давление крови в желудочке, Z – сопротивление сосудов между желудочком и данной точкой. Из (5) следует важный вывод: величина давления в любой точке сосудистой системы может регулироваться путём: 1) изменения начального давления p в сердце, 2) изменения объёмной скорости кровотока Q, 3) изменения сопротивления сосудов Z. Колебания p и Q могут происходить в результате изменения режима работы сердца, а изменения Z – за счёт изменения просвета сосудов.

Течение крови в сосудистой системе в норме имеет ламинарный характер. При физической нагрузке или в местах резкого сужения сосудов течение становится турбулентным, сопровождаясь звуковыми явлениями.

Для измерения АД используют прямые (непосредственные) и непрямые (косвенные) методы (см. таб. 2), среди которых известны следующие: пальпаторный, аускультативный, осциллометрический, тахоосциллографический и др. Рассмотрим наиболее распространённые из них.

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Fpoisk-ruru%2Fbaza4%2F2302938075324.files%2Fimage009

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Fpoisk-ruru%2Fbaza4%2F2302938075324.files%2Fimage010 Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Fpoisk-ruru%2Fbaza4%2F2302938075324.files%2Fimage011Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Fpoisk-ruru%2Fbaza4%2F2302938075324.files%2Fimage012

Прямые методы.

Наиболее точным методом измерения АД является прямой внутриартериальный метод, а стандартом величины АД – давление крови в аорте. В хирургической практике прямое измерение давления в полости сердца производится методом катетеризации (рис. 2), т. е. введения через один из крупных сосудов тонкого зонда, на конце которого находится миниатюрный электроманометр диаметром 1-2 мм. Датчиком в нём служит силиконовое сопротивление, соединённое с мембраной, воспринимающей внешнее давление. Катетеризация кровеносных сосудов была впервые выполнена в 40-х годах 20 века и с тех пор является одним из важных методов получения информации о работе сердца.

Нет тематического видео для этой статьи.
Видео (кликните для воспроизведения).

Впервые АД было измерено английским священником А. Хейлзом в 1733 году: он соединил гибкой трубкой бедренную артерию лошади с длинной вертикальной латунной трубкой с открытым верхним концом. После снятия зажима на соединительной трубке, кровь заполнила латунную трубку и поднялась до высоты 2 м. Давление столба крови в трубке уравновешивалось артериальным давлением и составляло ≈20 кПа (у человека 16 кПа). Уровень крови в трубке колебался с частотой сокращений сердца. Позднее в 1834 году Пуазейль для уменьшения высоты поднятия крови приставил ртутный манометр к латунной трубке Хейлза (поэтому до сих пор АД измеряют в мм рт. ст.), а Людвиг, добавив поплавок, изобрёл кимограф, который позволил производить непрерывную запись давления крови.

Косвенные методы.

Русский врач Николай Сергеевич Коротков (1874-1920) был участником русско-японской войны 1905 г. (старший хирург в отделении Красного Креста). Наблюдая огромные кровопотери в военных действиях, он понял важность наличия быстрого и простого метода контроля АД. 5 ноября 1905 года Коротков выступил с докладом в Императорской военно-медицинской академии (всего 281 слово) о новом методе измерения АД, который, благодаря простоте и доступности, сразу же завоевал всеобщее признание. Во время 1-ой мировой войны продолжил работать хирургом, награждён орденом святой Анны за выдающиеся труды в помощи больным и раненым солдатам. Рассмотрим биофизические основы метода Короткова (рис. 3).

1). Между плечом и локтем на руку 2 накладывают манжету 1 на уровне сердца – в этом случае давление в артерии 3 совпадёт с давлением крови в ближайшей к сердцу части аорты. При этом избыточное давление ∆р воздуха в манжете отсутствует (А).

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Fpoisk-ruru%2Fbaza4%2F2302938075324.files%2Fimage014

2). При закачивании воздуха в манжету с помощью груши 4 создаётся давление, сдавливающее плечевую артерию. Когда давление в манжете превысит систолическое (∆р>120 мм рт. ст. в норме), кровоток прекращается (В). Если рука расслаблена, то давление воздуха внутри манжеты примерно равно давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжетой (основная физическая идея метода).

3). Выпуская воздух из манжеты с помощью клапана, уменьшают давление и в мягких тканях (С). Когда давление на артерию станет равным систолическому, кровь через неё начнёт проталкиваться. Это сопровождается шумами (тоны Короткова), прослушиваемыми в фонендоскоп, накладываемый на плечевую артерию в области плечевого сгиба. Тоны Короткова обусловлены а) вибрацией стенок артерии под действием толчков от порций крови, проталкиваемых через сжатый участок сосуда, что сопровождается образованием слабой ударной волны, б) на эти звуки накладываются шумы, вызванные турбулентностью потока крови, проходящей через сужение сосуда. На рисунке 4 прямая линия показывает изменение давление в манжете, а изменение давления в артерии условно показано в виде волны. На участках 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, давление в артерии выше, чем в манжете, поэтому в точках 1,3,5,7,9, где давление в манжете и артерии уравнивается, артерия хлопком расправляется, приводя в колебание окружающие ткани с образованием тонов Короткова. Различают 5 фаз тонов Короткова (см. табл. 3).

4). И, наконец, когда давление в манжете станет меньше диастолического (точка 9 на рис. 4), артерия окончательно расправляется, кровоток прерываться перестаёт, шумы прекращаются. Исчезновение последнего тона соответствует ДАД.

Артериальным называется давление, которое образует­ся в артериальной системе организма при сокращениях серд­ца и зависит от сложной нервно-гуморальной регуляции, величины и скорости сердечного выброса, частоты и ритма сердечных сокращений, а также сосудистого тонуса.

Различают систолическое и диастолическое артериаль­ное давление.

Читайте так же:  Норма давления у ребенка 10 лет девочка

Систолическим называется давление, возникающее в артериях в момент максимального подъема пульсовой вол­ны после систолы желудочков.

Диастолическим называется давление, поддерживае­мое в артериальных сосудах в диастоле желудочков.

Пульсовое давление представляет собой разницу между систолическим и диастолическим артериальным давлением.

Измерение (исследование) артериального давления про­изводится непрямым (не инвазивным) звуковым (аускуль-тативным) методом, предложенным в 1905 году русским

хирургом Н.С. Коротковым. Современные приборы для измерения артериального давления должны соответство­вать росто-возрастным показателям пациента и быть раз­решенными к применению в медицинской практике. При­бор состоит из окклюзионной пневмоманжеты, груши для нагнетания воздуха с регулируемым клапаном стравли­вания, манометра, стетофонендоскопа или специализиро­ванного фонендоскопа из комплекта тонометров. Прибо­ры имеют следующие названия: аппарат Рива-Роччи (ртутный), или тонометр, сфигмоманометр (стрелочный), а в настоящее время чаще используются электронные аппараты, позволяющие определить АД незвуковым ме­тодом.

Для исследования АД важно учитывать следующие фак­торы:

размер манжетки, который должен соответствовать ок­ ружности плеча пациента: М — 130 (130 х 270 мм) — взрослая средняя плечевая манжетка, окружность плеча составляет 23—33 см. У маленьких детей и взрослых людей с маленькой или большой окружно­ стью плеча проводится коррекция показателей АД при использовании взрослой манжетки М — 130 (130 х х 270 мм) по специальной таблице или прибором со специальным размером манжет. Длина камеры ман­ жеты должна соответствовать 80% охвата плеча в сантиметрах, а ширина — около 40% длины каме­ ры манжеты. Манжета с меньшей шириной завыша­ ет, а с большей — занижает показатели давления. (Приказ МЗ РФ от 24.01.2003 № 4 «О мерах по совершенствованию организации медицинской помо­ щи больным с артериальной гипертонией в РФ»);

состояние мембраны и трубок фонендоскопа (стето­ фонендоскопа), которые могут быть повреждены;

исправность манометра, который требует регуляр­ ной поверки не реже одного раза в год или с интер­ валами, указанными в его технических характери­ стиках.

Исследование артериального давления на плечевой артерии

Цель: определить показатели артериального давления и оценить результаты исследования с диагностическим, профилактическим или лечебным назначением.

Оснащение: тонометр, соответствующий возрасту и окружности плеча пациента и разрешенный в медицинс­кой практике, стетофонендоскоп, ручка с синей пастой, тем­пературный лист, 70% спирт, ватные шарики, кушетка для измерения АД в положении лежа, стол, стулья — 2 шт.

Адаптация пациента к условиям кабинета в течение 5—10 мин.

Измерение АД проводится через час после приема пищи, за 1,5-2 часа до курения, приема тонизирующих напитков, алкоголя, лекарственных средств, влияющих на АД.

Обеспечение положения руки, при котором середи­ на манжеты находится на уровне сердца.

Исключить скрещивание ног при положении паци­ ента сидя, обеспечить опору на спинку стула.

[1]

Руку расположить удобно на столе с упором в обла­ сти локтя до конца измерения.

Фиксация манометра должна быть на уровне ман­ жетки.

Нельзя сильно нажимать головкой фонендоскопа на область артерии.

[2]

8. Процедура одного измерения АД продолжается 1 минуту.

9. При измерении АД на ногах используется широкая манжетка, а фонендоскоп располагается в подколенной ямке.

Значения давления округляются до ближайшего четного числа.

Измерение целесообразно проводить на одной руке (нерабочей), отмечая, на какой именно.

При нарушении этих условий результаты измерения артериального давления могут быть недостоверными.

Хронокарта занятия

ЧАСТЬ 1. АРТЕРИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ

ЗАДАНИЕ:

Вспомните из дисциплины «Анатомия и физиология» строение сердца. Прочитайте и кратко законспектируйте в тетрадь материал «Артериальное давление». Обращайте внимание на слова, выделенные цветным курсивом.

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Flektsiacom%2Fbaza3%2F1307060991732.files%2Fimage003

Сердце представляет собой мышечный насос, функция которого заключается в постоянном перемещении крови и содержащихся в ней кислорода и питательных веществ по всему организму; при этом сердце своими ритмическими сокращениями приводит в движение всю кровь в кровеносных сосудах. Кровь, выталкиваемая сердцем, давит на стенки артерий, и это давление называют артериальным.

Артериальное давление (АД)

– это давление крови на стенки артерий.

– величины сердечного выброса;

– тонуса артериальной стенки.

Кроме этих основных факторов, на величину АД оказывает влияние также количество циркулирующей крови, ее вязкость, колебания давления в брюшной и грудной полостях.

Есть наблюдения показывающие, что АД может меняться в разные времена года, дни недели и время суток. Даже у людей, не имеющих проблем с АД, его уровень зимой, как правило, на 5 мм рт.ст. выше, чем летом, вне зависимости от климатического фактора. У здоровых людей систолическое АД утром обычно на 3 мм рт.ст. выше, чем вечером, при этом уровень диастолического АД существенно не меняется. Своего максимального значения АД обычно достигает в середине дня. На уровень АД может повлиять прием пищи и употребление определенных напитков, в частности кофе и алкоголя. Замечено, что для молодых людей характерно повышение ЧСС, снижение диастолического и незначительное повышение систолического артериального давления в первые 3 часа после еды. У пожилых людей после приема пищи обычно отмечается выраженное снижение как систолического, так и диастолического артериального давления.

Среднестатистическое влияние рода занятий на изменения АД

Естественное колебание уровня АД характерно для всех людей, но иногда наблюдаются случаи его повышенной вериабельности. Очень резкие перепады АД, как в сторону повышения, так и понижения, являются большим риском для здоровья. Причиной этого могут быть дисбаланс вегетативной нервной системы и/или изменения в ССС, но грамотный анализ ситуации и путей ее решения может сделать только квалифицированный врач.

Максимального уровня АД достигает во время сокращения (систолы) левого желудочка сердца. При этом из сердца выталкивается около 70 мл крови. Давление это называется систолическим. В норме оно достигает 110-139 мм рт.ст. Во время паузы между сокращениями желудочков сердца (т.е. в диастолу), стенки аорты и крупных артерий начинают сокращаться и проталкивать кровь в капилляры. Давление крови постепенно падает и к концу диастолы достигает минимальной величины: 60-89 мм рт.ст. Это давление называется диастолическим.

[3]

Разница между систолическим и диастолическим АД – это пульсовое давление.

Читайте так же:  Почему у ребенка давление

Нормальные показатели АД составляют от 110 до 139 мм рт.ст. для систолического АД и от 60 до 89 мм рт.ст. для диастолического. Давление ниже указанных пределов считается гипотензией, выше – гипертензией.

Стойкое снижение АД называется гипотонией, стойкое повышение – гипертонией. Гипертензия и гипотензия бывают патологическими и физиологическими.

Для оценки уровня артериального давления во всех странах используется единая классификация Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ).

Артериальная гипертензия (АГ)

Методы измерения АД

Существуют прямые и непрямые методы измерения АД. Прямые методы более точны, однако являются инвазивными (суть метода состоит в помещении датчика в просвет сосуда) и не очень удобными для широкого применения.

Из непрямых методов в настоящее время используется метод Рива-Роччи-Короткова.

Суть метода заключается в том, что с помощью специальной пневматической манжеты осуществляется полная компрессия артерий; затем давление в манжете постепенно снижают. В момент, когда давление в манжете становится равно систолическому АД, давление крови на вершине пульсовой волны начинает расправлять артерию, и некоторое количество крови проходит сквозь сжатый участок. При этом возникают звуковые феномены, обусловленные проведением звука удара пульсовой волны в стенки артерии в ее дистальные отделы (т.н. тоны Короткова) и возникновением турбулентных токов (шумы). Когда же давление в манжете становится равно диастолическому АД, стенка сосуда расправляется полностью, тоны Короткова и турбулентные шумы исчезают. К манжете подключен манометр, который позволяет отметить давление в момент появления и исчезновения звуковых феноменов.

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Flektsiacom%2Fbaza3%2F1307060991732.files%2Fimage005

Из чего состоит тонометр?

Манжета

надевается на плечо пациента.

Груша

накачивает воздух в манжету, для того чтобы надутая манжета сдавила артерию на руке, и на несколько секунд остановила поток крови.

Воздушный

клапан позволяет постепенно выпускать воздух из манжеты, чтобы медленно восстановить поток крови.

Шкала манометра

используется для определения цифр АД.

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Flektsiacom%2Fbaza3%2F1307060991732.files%2Fimage007

Фонендоскоп позволяет услышать удары крови, возвращающейся в пережатую манжетой артерию. В момент, когда определяются первые удары крови, регистрируется систоли-ческое АД. Когда удары исчезают, регистрируется диастолическое АД.

Виды тонометров

По мере развития электронных технологий и элементной базы для их реализации в конце 70-х — начале 80-х годов ХХ века появился новый метод измерения артериального давления — осциллометрический. Строго говоря, признать его принципиально новым методом измерения артериального давления нельзя, поскольку все атрибуты метода Короткова — Рива-Роччи в нем присутствуют: манжета, сдавливающая конечность для прекращения кровотока, анализ наличия пульсаций (тонов) в артерии. Аппаратно иначе реализован способ регистрации пульсаций — применение чувствительных датчиков позволило исключить субъективизм органолептического выслушивания тонов; иначе — с помощью цифрового дисплея — отображаются полученные результаты.

В настоящее время на медицинском рынке в широком ассортименте представлены как аппараты для измерения артериального давления по методу Короткова, так и аппараты, в которых реализован осциллометрический метод.

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Flektsiacom%2Fbaza3%2F1307060991732.files%2Fimage009

Манометрические (так называемые механические) классифицируют по типу применяемого манометра — ртутные или мембранные.

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=https%3A%2F%2Fkonspekta.net%2Flektsiacom%2Fbaza3%2F1307060991732.files%2Fimage011

Ртутные манометры условно подразделяют на классический тип — рис. 1 — (компрессионная манжета соединена одной трубкой с нагнетателем, а другой трубкой — с манометром) и комбинированный тип — рис. 2 — (нагнетатель конструктивно объединен с манометром). Заметим, что для обозначения мембранного манометра в последнее время иногда используют заимствованный термин «сфигмоманометр».

Лабораторная работа № 20
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛИНИЧЕСКОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ

Цель работы. Ознакомиться с моделями системы кровообращения. Изучить методику измерения артериального давления крови, конструкцию и принцип работы электронного измерителя давления.

Гемодинамика – область биомеханики, изучающая движение крови по сосудистой системе.

Физическая модель системы кровообращения

Сердечно-сосудистая система в организме человека и животных представлена сердцем, кровеносными сосудами и лимфатическими сосудами.

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage768

Физическую модель сердечно-сосудистой системы можно представить в виде замкнутой, многократно разветвленной и заполненной жидкостью системы трубок с эластичными стенками. Движение жидкости происходит под действием ритмически работающего нагнетательного насоса – сердца. В наиболее простой гидродинамической модели кровеносной системы, предложенной О.Франком, артериальная часть моделируется в виде упругого резервуара (УР). Эта модель представлена на рис.1. Кровь из сердца поступает в УР (артерии) через отверстие К 1. При сжатии упругого резервуара содержащийся в нем объем крови проталкивается через отверстие К 2 в периферическую систему сосудов, вызывая в них продвижение крови.

Периферическая система (артериолы, капилляры) представляет постоянное и многократное разветвление большого числа трубок, особенно в ее средней части, общий просвет которых имеет настолько большое сечение, что скорость жидкости здесь снижается почти до нуля. Однако внутреннее трение в пристеночных слоях этих трубок настолько велико, что именно эта часть системы представляет наибольшее сопротивление течению жидкости и обусловливает максимальное падение давления.

Физическая модель сердечно-сосудистой системы позволяет установить связь между ударным объемом крови (объем крови, выбрасываемой желудочком сердца за одну систолу), гидравлическим сопротивлением периферийной части системы кровообращения и изменения давления в артериях.

Читайте так же:  Причины поднятия нижнего давления

Так как кровь находится в УР , то ее объем V в любой момент времени зависит от давления ( р ) следующим образом:

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage769

, (1)

где k – коэффициент пропорциональности, зависит от эластичности упругого резервуара; Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage770

– объем резервуара при отсутствии давления ( р = 0).

Продифференцировав по времени уравнение (1), получим

Количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда за единицу времени, называется объемной скоростью кровотока. Пусть Q – объемная скорость кровотока, поступающего в УР . Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage772

– объемная скорость кровотока, выходящего из УР в периферическую систему. Если предположить, что гидравлическое сопротивление периферической системы постоянно, тогда можем записать:

Уравнение (3) указывает, что объемная скорость кровотока из сердца в артерии равна скорости оттока крови из УР и скорости возрастания объема УР .

Используя уравнение Пуазейля для периферической системы, можем записать

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage778

h – вязкость крови; Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage71– длина сосудов; R – радиус сосуда; р – давление в упругом резервуаре; Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage777– венозное давление, которое может быть принято равным нулю.

Давление р в упругом резервуаре УР за время сердечного сокращения изменяется от максимального до минимального. Максимальное давление называется систолическим рс , а минимальное – диастолическим рд .

Экспериментальная кривая зависимости давления от времени в сонной артерии приведена на рис. 2. На рисунке показана длительность систолы Тс и диастолы Тд , период пульса Тп , диастолическое (минимальное) давление рд , систолическое (максимальное) давление рс .

2. Пульсовая волна

При сокращении сердца (систолы) кровь выбрасывается из сердца в аорту и отходящие от нее артерии. Особенностью системы кровообращения является эластичность стенок сосудов. Если бы стенки кровеносных сосудов были жесткими, о давление, возникающее в крови на выходе из сердца, со скоростью звука передалось бы к периферийным сосудам. Эластичность стенок сосудов приводит к тому, что во время систолы кровь выталкивается сердцем, растягивая аорту, то есть крупные сосуды воспринимают за время систолы больше крови, чем ее отток к периферии. Систолическое давление человека в норме равно приблизительно 16 кПа (16 × 10 3 Па). Во время расслабления сердца (диастола) растянутые кровеносные сосуды сокращаются, и потенциальная энергия этих сосудов переходит в кинетическую энергию крови, которая начинает двигаться в сосудах с некоторой скоростью. При этом поддерживается диастолическое давление, примерно равное 11 кПа.

Волна повышенного давления, распространяющаяся по аорте и артериям во время систолы, называется пульсовой волной. Скорость пульсовой волны можно оценить по формуле Моенса – Кортевега:

где Е – модуль упругости сосудов; r – плотность вещества сосуда; а – толщина сосуда; R – радиус сосуда.

Интересно отметить, что у человека с возрастом модуль упругости возрастает, поэтому становится больше и скорость пульсовой волны.

Пульсовая волна распространяется со скоростью 5 – 10 м/с, поэтому за время систолы ( Тс

0,3 с ) она должна пройти расстояние от сердца до конечностей. Это означает, что фронт пульсовой волны достигает конечностей раньше, чем начнется диастола. Пульсовой волне соответствует пульсирование скорости кровотока в крупных артериях, однако скорость крови существенно меньше скорости распространения пульсовой волны и, примерно, равна 0,3 – 0,5 м/с. При этом ток крови принимает непрерывный характер.

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage780

При таком механизме продвижения крови только часть энергии, развиваемой мышцей при сокращении, передается непосредственно крови в аорте и переходит в ее кинетическую энергию. Остальная часть энергии переходит в потенциальную энергию растяжения эластичных стенок крупных сосудов и затем уже по мере возвращения их в исходное состояние эта энергия передается крови в период диастолы. Этим и объясняется непрерывный характер тока крови.

На рис. 3 приведены графики изменения давления и скорости движения крови в основных частях сосудистой системы. Давление ( р ) – это избыточное давление над атмосферным.

Движение крови по сосудам, особенно распределение ее между различными частями кровеносной системы, зависит не только от работы сердца, но и от общего просвета сосудов. В эластичных стенках сосуда имеются гладкие мышечные волокна, от степени сокращения которых зависит просвет сосуда. Имеет значение также общее количество циркулирующей крови и ее вязкость. Все эти факторы находятся под регулирующим влиянием центральной нервной системы. Таким образом, физиологические факторы, накладываясь на физические закономерности, регулируют кровообращение в различных участках.

3. Физические основы клинического метода измерения давления крови

Знание давления крови играет важную роль при диагностике многих заболеваний и контроле за эффективностью проводимого лечения. Систолическое и диастолическое давление в артерии можно измерить непосредственно с помощью иглы, соединенной с манометром. Однако в медицине широко используется бескоровный метод, предложенный Н.С.Коротковым. Он заключается в том, что измеряют давление, которое необходимо приложить снаружи, чтобы сжать артерию до прекращения в ней тока крови. Это давление весьма близко к давлению крови в артерии. Измерение обычно производится на плечевой артерии выше локтевого сгиба (рис. 4).

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage782

При дальнейшем снижении давления в манжете тоны дополняются шумами (участок б на рис. 5). Эти шумы обуслов- лены турбулентным течением крови через частично сжатый манжетой участок артерии. Затем шумы уменьшаются и в фонендоскопе вновь прослушиваются чистые тоны (участок в на рис. 5). Эти тоны быстро затухают, в артерии устанавливается ламинарное течение крови. Показание манометра в момент резкого ослабления тонов соответствует диастолическому давлению.
Читайте так же:  Как повысить давление в водопроводе

Для здорового нормального человека рс = 10 – 120 мм рт.ст., рд = 70 – 80 мм рт.ст.

4. Конструкция и принцип работы измерителя артериального давления (ИАД-1)

При использовании ИАД-1 нет необходимости применять фонендоскоп. Высокочувствительный пьезодатчик, встроенный в манжету, позволяет производить измерение давления крови через рубашку или другую легкую одежду.

Внешний вид измерителя изображен на рис. 6. В него входят следующие элементы:

1 – измерительный блок; 2 – манометр, 3 – световой индикатор разряда батарей, объединенный с индикатором регистрации тонов Короткова; 4 – динамик; 5 – манжета; 6 – метка расположения датчика; 7 – резиновая трубка; 8 – клапан нагнетателя; 9 – нагнетатель (резиновая груша).

Изображение - Основы артериального давления proxy?url=http%3A%2F%2Fweb-local.rudn.ru%2Fweb-local%2Fuem%2Fido%2F8%2FImage783

Обратите внимание, что на месте расположения пьезодатчика на манжету нанесена специальная метка. Чувствительный элемент датчика (пилот) должен быть обращен к поверхности манжеты, которая прикладывается к руке.

Принцип работы измерителя заключается в выделении и преобразовании тонов Короткова в звуковую и световую индикацию с одновременным визуальным наблюдением за величиной давления по стрелочному манометру. Начало срабатывания индикации соответствует систолическому давлению, окончание срабатывания индикации – диастолическому давлению.

Измеритель ИАД-1 включается автоматически при создании в системе избыточного давления воздуха. Выключается измеритель также автоматически после выхода воздуха из системы.

5. Порядок измерения давления крови

1. Разверните манжету, проверьте правильность установки датчика.

2. Плотно соедините конусный штуцер резиновой трубки с гнездом “воздух”, а штекер датчика – с гнездом “ДТК” измерительного блока.

3. Предпочтительнее давление измерять на левой руке. Прежде чем надеть манжету, определите место наибольшей пульсации плечевой артерии. Чаще всего это место расположено на 3 – 5 см выше локтевого сгиба, на поверхности предплечья, обращенной к туловищу. Место, где пульс прослушивается наиболее сильно, является оптимальным для расположения датчика.

4. Надевая манжету, старайтесь расположить датчик в том месте, которое вы считаете наиболее оптимальным. При этом ориентируйтесь по метке, которой отмечено место расположения датчика в манжете.

5. Положите руку пациента на стол, заверните вентиль на клапане, создайте давление в манжете на 10 – 20 мм рт.ст выше располагаемого систолического давления.

6. Плавно откройте вентиль клапана, установите скорость снижения давления в пределах 3 – 8 мм рт.ст. в секунду и следите за показаниями манометра и светового индикатора.

7. Запишите показания манометра при первом ( рс ) и последнем ( рд ) звуковом и световом сигналах, которые должны быть периодическими и соответствовать ритму сердечной деятельности.

Порядок выполнения работы.

Упражнение 1. Проверьте работоспособность измерителя. Для этого сверните манжету в рулон и зафиксируйте ее затяжкой. Заверните вентиль клапана и создайте давление в манжете 90 – 100 мм рт.ст., контролируя его по манометру. Давление, показываемое манометром, не должно меняться более чем на 2 мм рт.ст. за секунду. Проверьте функционирование прибора легкими ударами пальца по свернутой манжете, при этом световой индикатор и звуковая сигнализация срабатывает в момент удара по манжете.

Упражнение 2. Измерьте артериальное давление на левой руке пациента по методике, описанной в п. 5. Запишите результаты измерения систолического и диастолического давлений и сравните их с нормальными значениями.

Упражнение 3. Измерьте артериальное давление на правой руке пациента, запишите результаты измерений. Сравните эти значения с результатами упражнения 2, объясните возможные расхождения в результатах измерений.

Вопросы для самоконтроля

  1. Объясните, почему в методе Короткова давление воздуха в манжете можно считать равным давлению крови в артерии.
  2. Объясните, почему метод Короткова неприменим для измерения давления воды в водопроводе?
  3. Объясните с физической точки зрения непрерывность кровотока в кровеносной системе.
  4. Объясните (по рис. 3) зависимость давления в кровеносных сосудах от их диаметров и удалённости от сердца.
  5. Объясните (по рис.4) ход выполнения измерения давления крови в артерии методом Короткова.
  6. Объясните, почему давление крови в артерии левой руки больше, чем в правой.
  7. Существуют ли другие методы (кроме метода Короткова) измерения давления крови?
  8. В каких единицах измеряется давление в системе СИ? В каких единицах принято измерять давление крови? Какова взаимосвязь между этими единицами давления?
  9. Как объяснить, что атмосферное давление в несколько раз превосходит давление крови в кровеносных сосудах? Если это действительно так, то атмосферное давление должно раздавить человека, но этого почему-то не происходит. Попытайтесь объяснить этот парадокс.

Источники


  1. Вакез, Г. Болезни сердца. Часть I / Г. Вакез. – Москва: Огни, 1980. – 232 c.

  2. Витале Жизнь без ограничений. Секретная гавайская система для приобретения здоровья, богатства, любви и счастья: моногр. / Витале, Джо. – М.: Эксмо, 2009. – 288 c.

  3. Малышева И. С. Гипертоническая болезнь. Домашняя энциклопедия; Вектор – Москва, 2006. – 208 c.
  4. Барановский, А. Ю. Домашнее лечение болезней сердечно-сосудистой системы / А.Ю. Барановский, В.И. Симаненков. – М.: Диалект, 2010. – 352 c.
Изображение - Основы артериального давления 489556
Автор статьи: Екатерина Долгих

Добрый день! Меня зовут Екатерина. Я уже более 6 лет работаю в медицинском центре. Считая себя профессионалом, хочу научить всех посетителей сайта решать разнообразные вопросы. Все материалы для сайта собраны и тщательно переработаны с целью донести в доступном виде всю необходимую информацию. Перед применением описанного на сайте всегда необходима ОБЯЗАТЕЛЬНАЯ консультация с профессионалами.

Обо мнеОбратная связь
Оцените статью:
Оценка 5 проголосовавших: 7

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here