Волны первого порядка на кривой артериального давления

Одним из наиболее простых, но весьма информативных методов исследования сердечно-сосудистой системы является метод измерения величины кровяного давления.

Артериальное давление (АД) – это давление, производимое кровью на стенки кровеносных сосудов и полости сердца.

Величина кровяного давления зависит от следующих факторов:

1) работы сердца, которая определяет величину систолического и минутного объемов (СО, МОК);

2) количества крови, циркулирующей в сосудистом русле (ОЦК);

3) величины просвета сосудов, определяемой тонусом сосудистой стенки r;

4) вязкости крови (η).

Поскольку вязкость крови не может меняться быстро, а АД достаточно мобильная величина, то в ряду факторов, способных быстро на нее влиять, вязкостью крови можно пренебречь.

Определение величины кровяного давления проводится двумя способами. Первый – прямой (инвазивный или кровавый способ). Немецкий физиолог К.Людвиг одним из первых детально проанализировал показатели артериального давления. Он вводил канюлю в сонную артерию собаки и регистрировал артериальное давление с помощью ртутного манометра, с которым была соединена канюля (рис. 10). В манометр погружался поплавок, который был соединен с кимографом. Благодаря этому, на кимографе производилась запись кровяного давления. Она представляет собой колебания различной амплитуды, среди которых К.Людвиг выделил три типа волн (рис.10). Волны первого порядка – это колебания артериального давления, обусловленные систолой и диастолой. В период диастолы артериальное давление падало до 80 мм рт. ст. (или до 60, 70), а в момент систолы возрастало до 120 мм рт. ст (или 110, 130 и т.д.). Если запись проводится достаточно длительно, то на кимографе можно зарегистрировать волны 2-ого и 3-го порядка. Волны 2-го порядка – это колебания артериального давления, связанные с актом вдоха и выдоха. Вдох сопровождается понижением АД, а выдох – повышением. Волны 3-го порядка обусловлены изменением артериального давления на протяжении примерно 10-30 минут – это медленные колебания. Эти волны отражают колебание тонуса сосудов, которые возникают в результате изменения тонуса сосудодвигательного центра. Они возникают только при выраженной гипоксии мозга (сосудодвигательного центра), свидетельствуют о развитии необратимых изменений в ЦНС, об агональном состоянии, близкой смерти организма.

Рис. 10. Артериальное давление.

А – схема регистрации АД в остром опыте; В – схема кривой АД; С – волны.

Второй – непрямой или косвенный (бескровный) способ. Он используется в двух разновидностях: способ Рива-Роччи и способ Короткова.

Способ Рива-Роччи основан на пальпации пульса, поэтому его называют пальпаторным. Методика его выполнения заключается в следующем. На обнаженное плечо накладывают манжетку и нагнетают в нее воздух до тех пор, пока не исчезнет пульс на лучевой артерии. Затем начинают снижать давление в манжетке до появления пульса. Величина давления в манометре в момент появления пульса соответствует систолическому давлению. Недостаток этого метода заключается в том, что с его помощью можно определить только систолическое давление.

Способ Короткова основан на выслушивании (аускультаций) сосудистых тонов, поэтому этот метод называют аускультативным. С помощью этого метода можно определить систолическое и диастолическое давление.

Возникновение сосудистых тонов связано с изменением характера потока крови в сосуде. В непережатом сосуде ток крови имеет ламинарный характер и не вызывает вихревых потоков и вибрации стенок сосудов, следовательно, акустических явлений нет. При полном пережатии сосуда тоны также отсутствуют. При частом пережатии сосуда кровь, проходя во время систолы этот участок сосуда, приобретает турбулентный (вихревой) характер и вызывает вибрацию стенок сосудов, что аускультативно определяется как сосудистый тон. Давление в манометре в момент появления сосудистых тонов соответствует систолическому давлению, а давление, при котором сосудистые тоны исчезают, соответствует диастолическому.

Как было отмечено выше, систолическое давление в большей степени характеризует насосную функцию сердца. Диастолическое – тонус артерий. По этой причине в клинике выделяют гипертензии по сердечному и по сосудистому типам. Первая характеризуется преимущественным увеличением систолического давления, хорошо купируется препаратами, подавляющими сердечную деятельность. Гипертензия по сосудистому типу сопряжена с повышением диастолического давления, является с одной стороны более распространенной формой, с другой – весьма сложной с точки зрения лечения, т.к. плохо коррегируется. Это более тяжелая форма гипертензии, при которой на сердце падает дополнительная нагрузка по преодолению во время систолы повышенного диастолического давления в артериях. Не трудно понять, что хронически существующее повышенное диастолическое давление часто приводит к развитию вторичных патологических процессов в самом сердце, сердечная мышца быстрее «изнашивается».

Разность между систолическим и диастолическим давлением получила название пульсового давления. В норме оно равно 40-55 мм рт. ст. Уменьшение величины пульсового давления свидетельствует о снижении эластических свойств сосудистой стенки и ухудшении кровотока в диастолу.

Среднее динамическое давление – это результирующее всех переменных значений давления в течение одного сердечного цикла. Среднее давление – это та величина, которая была бы способна при отсутствии пульсовых колебаний давления дать такой же гемодинамический эффект, который наблюдается при естественном, колеблющемся давлении крови. Итак, среднее давление выражает энергию непрерывного движения крови. Значение среднего динамического давления необходимо для расчетов, в том числе при определении периферического сопротивления. Среднее динамическое давление можно непосредственно измерить с помощью специальных методик – артериальной осциллографии и тахоосцилографии, а также можно рассчитать. Существует несколько способов расчета:

1) СДД= ДД+1/3 ПД

2) СДД=ДД+0,42 ПД

Артериальное давление является одним из ведущих параметров гемодинамики.

В числе факторов, обуславливающих уровень артериального давления Р.С. Орлов (1987) и Ю.В. Мойкин (1991) указывают следующие: количество крови поступающей за единицу времени в сосудистую систему; интенсивность оттока крови на периферию; емкость артериального русла; скорость поступления крови в период систолы; вязкость крови; соотношение времени систолы и диастолы; частота сердечных сокращений.

Детально проанализировал показатели артериального давления немецкий физиолог К.Людвиг. Он вводил канюлю в сонную артерию собаки и регистрировал артериальное давление с помощью ртутного манометра, с которым была соединена канюля. В манометр погружался поплавок, который был соединен с миографом. Благодаря этому, на кимографе производилась запись кровяного давления. Она представляет собой колебания различной амплитуды, среди которых К.Людвиг выделил три типа волн: Волны первого порядка – это колебания артериального давления, обусловленного систолой и диастолой, считают В.И. Маколкин, С.А. Абакумов, Н.Н. Бажанов (1987). В период диастолы артериальное давление падало до 80 мм рт. ст. (или до 60, 70), а в момент систолы возрастало до 120 мм рт. ст. (или 110, 130). По классификации К.Людвига – это волны первого порядка. Если запись проводится достаточно длительно, то на кимографе можно зарегистрировать волны 2-го и 3-тьего порядка.

Волны второго порядка – это колебания артериального давления, связанные, с актом вдоха и выдоха. Например, на фазе вдоха минимальное давление в артерии, связанные с актом вдоха и выдоха. Например, на фазе вдоха минимальное давление в артерии – 60, 62, 65, 66 мм рт. ст. (в каждый момент сердечного цикла), а на фазе выдоха – соответственно 72, 75, 77, 78, 80 мм рт. ст.

Волны третьего порядка обусловлены изменением артериального давления на протяжении примерно 10-30 минут – это медленные колебания. Природа этих колебаний до сих пор остается недостаточно ясной. Например, одни авторы полагают, что волны третьего порядка отражают колебания тонуса сосудов, которые возникают в результате изменения тонуса сосудодвигательного центра. Однако, по мнению других исследователей, волны третьего порядка отражают изменение в состоянии кровяных депо, в частности печени, где периодически меняется тонус гладких мышц сфинктеров, в связи, с чем объем выбрасываемой крови из депо постоянно колеблется.

Существуют прямые и косвенные методы определения величины кровяного давления:

Прямые методы сопряжены с нарушением целости сосудистой стенки.

Их применяют в экспериментах на животных и в функциональных диагностических исследованиях у людей, когда по определенным показателям пациенту требуется ввести в сосудистое русло специальный зонд.

С помощью таких зондов диагностируют аневризмы (расширение) сосудов, их патологическое сужение, врожденные и приобретенные пороки и др., вводят рентгеноконтрастные вещества. В целом, опыты физиологов с прямой регистрацией кровяного давления свидетельствуют о том, что артериальное давление – величина не строго константная. Прямой метод регистрации артериального давления в настоящее время применяется ограниченно. Консервативные методы – от самого простого до высокоинформативных эхо –, допплеро – и рентгенографии дают самую важную информацию о состоянии системы кровообращения.

В клинической практике используется классический способ определения артериального давления с помощью аускультативного метода Короткова.

При аускультативном методе производят выслушивание звуков (или тонов) Короткова в локтевой ямке на лучевой артерии с помощью фонендоскопа. Звуки появляются при давлении в манжетке, равном систолическому, и исчезают при давлении в манжетке, равном диастолическому. Показатели артериального давления, полученные, аускультативным методом, отличаются от полученных при прямом измерении на ±10 мм рт. ст.

В целом, аускультативный метод определения артериального давления позволяет определить следующие показатели.

Максимальное, или систолическое давление– это величина, отражающая весь запас потенциальной и кинетической энергии, которым обладает движущая масса крови на данном участке сосудистого русла.

Максимальное (систолическое) давление складывается из двух величин: из бокового систолического давления и ударного (гемодинамического удара) давления. Боковое систолическое давление – это давление, фактически действующее на боковую стенку артерии в период систолы желудочков. Гемодинамический удар создается при внезапном появлении препятствия перед движущимся в сосуде потоком крови (например, манжетка), при этом кинетическая энергия на короткий момент превращается в давление (ударное давление). Гемодинамический удар является результатом действия инерционных сил, определяемых как прирост давления при каждой пульсации, когда сосуд сжат. В норме у здоровых людей величина гемодинамического удара равна 10-20 мм рт. ст.

Итак, максимальное систолическое давление в норме равно 110-130 мм рт. ст., а истинное боковое давление равно 100-110 мм рт. ст. Истинное боковое давление и гемодинамический удар можно определить с помощью специальной методики – тахоосциллографии.

Минимальное, или диастолическое давление – это та наименьшая величина, которую достигает давление в плечевой артерии к концу диастолы. Минимальное давление зависит от степени проходимости или величины оттока крови через систему прекапилляров, частоты сердечных сокращений и упруговязких свойств артериальных сосудов. Опыты на моделях демонстрируют прямую зависимость этих показателей. Абсолютная величина минимального давления в норме: 60-90 мм рт. ст.

Пульсовое давление – это разница между минимальным и максимальным (между диастолическим и систолическим) давлением. Например, давление в артерии – 120/80 мм рт. ст., следовательно, пульсовое давление равно 120 – 80 = 40 мм рт. ст. Истинное пульсовое давление – это разница между минимальным и истинным боковым максимальным давлением.

Многими авторами пульсовое давление рассматривается как косвенный показатель систолического выброса сердца.

При измерении артериального давления у гипертоников расценивали увеличение пульсового давления как неблагоприятный фактор. В одних случаях повышение пульсового давления может зависеть от прироста конечного систолического давления (за счет гемодинамического удара), в других – от снижения минимального. Оба случая в клинике рассматриваются как неблагоприятное явление, обусловленное увеличением ригидности (снижение эластичности) артериальных стенок. Увеличение пульсового давления за счет снижения минимального при повышающемся или неизменном уровне систолического давления мы рассматриваем как признак снижения тонуса артерий исследуемой конечности. Повышение пульсового давления за счет систолического при увеличенном или неизменном диастолическом давлении обычно сопряжено с повышением тонуса артерий. Среднее динамическое давление – это результирующая всех переменных значений давления в течение одного сердечного цикла. Математически – это среднее из бесконечно малых изменений давления отминимального до максимального. Среднее давление по величине может стоять ближе к систолическому (в случае высокой эластичности артерий) или диастолическому (при более ригидной артериальной системе).

Среднее давление – это величина, которая была бы способна при отсутствии пульсовых колебаний давления дать такой же гемодинамический эффект, какой наблюдается при естественном, колеблющемся давлении крови.

Итак, среднее давление выражает энергию прерывного движения крови. Значение среднего динамического давления необходимо для расчетов, в том числе при определении периферического сопротивления. Среднее давление должно быть выше, чем выше периферическое сопротивление, растяжимее стенки артерий и короче время диастолы. Среднее давление – это момент максимального снижения тонуса исследуемого сосуда. Среднее динамическое давление можно непосредственно измерить с помощью специальных методик – артериальной осциллографии и тахоосциллографии, а также его можно рассчитать, зная минимальное и максимальное давление. Существует несколько способов расчета:

1. СДД = ДД + 1/3 ПД, то есть диастолическое давление + 1/3 пульсового давления. Например, АД = 120/80, тогда СДД = 80 + 1/3 (40) = 80 + 13 = 93 мм рт. ст.

2. СДД = ДД + 0,42 ПД, то есть диастолическое давление + 0,42 пульсового давления.

Итак, для точного определения диастолического, среднего динамического, истинного бокового давления, гемодинамического удара и систолического давления необходимы более точные методы, чем аускультативный метод Короткова. С этой целью используют метод артериальной осциллографии и метод тахоосциллографии (Агаджанян Н.А. и др., 2001).

Артериальный пульс

Артериальным пульсом называют ритмические колебания стенки артерии, обусловленные повышением давления в период систолы. Пульсацию артерий можно легко обнаружить прикосновением к любой доступной ощупыванию артерии: лучевой, височной, наружной артерии стопы и др.

Пульсовая волна или, колебательные изменения диаметра или объема артериальных сосудов, обусловлена волной повышения давления, возникающей в аорте в момент изгнания крови из желудочков. В это время давление в аорте резко повышается и стенка ее растягивается. Волна повышенного давления и вызванные этим растяжением колебания сосудистой стенки распространяются от аорты до артериол и капилляров, где пульсовая волна гаснет.

Скорость распространения пульсовой волны не зависит от скорости движения крови. По данным Ю. Е. Москаленко (1985) максимальная скорость течения крови по артериям не превышает 0,3-0,5 м/с, а скорость распространения пульсовой волны у людей молодого и среднего возраста при нормальных АД и эластичности сосудов равна в аорте 5,5-8,0 м/с, а в периферических артериях – 6,0-9,5 м/с.

С возрастом по мере понижения эластичности сосудов, особенно в аорте, увеличивается.

Минутный и систолический объем крови. За весь период диастолы предсердия и желудочки наполняются кровью. Максимальный объем крови перед началом систолы желудочков составляет 140-180 мл. Этот объем получил название конечно-диастолический. Он характеризует максимальные возможности сердца как насоса. В период систолы из желудочков выбрасывается порция крови по 60-80 мл. Этот объем получил название «систолический объем (СО). Чем он больше и чем чаще происходят сокращения сердца, тем выше производительность сердца, тем выше производительность сердца как насоса (Хаютин В.М., 1986). За 1 минуту у взрослого человека выбрасывается из каждого желудочка в среднем 4,5-5,0 литров крови. Этот показатель носит название «минутный объем кровообращения» (МОК). Например, если систолический объем – 70 мл, а число сокращений за 1 минуту равно 70, то МОК – 4900 мл.

Общее периферическое сопротивление. Гидродинамическое сопротивление – это внутреннее трение между слоями крови и между кровью и стенками сосуда. Оно зависит от размеров сосуда, вязкости и типа течения крови (Хаютин В.М., 1985).

Вязкость крови – это соприкосновение жидкой части крови (плазмы) с твердыми частицами крови (форменные элементы и белки). В результате чего возникает «прилипание» жидкой части крови к твердой и скорость жидкой части крови становится равной твердой части, то есть возникает сила трения, противодействующая движению. Жидкая часть крови деформируется, так как она не может проскочить по поверхности твердых частиц, движущихся с меньшей скоростью.

Вязкость крови определяется форменными элементами и белками плазмы. У человека вязкость крови – 3-5, а вязкость плазмы – 1,9-2,3 единиц. При низкой скорости кровотока вязкость увеличивается. Чем больше вязкость, тем ниже скорость кровотока и тем выше сопротивление.

Движение крови по кровеносным сосудам в физиологии объясняется на основе известных в физике законов гидродинамики. Согласно одному из них, количество жидкости (Q), протекающее через любую трубку, прямо пропорционально разности давлений в начале (Р1) и в конце (Р2) трубы и обратно пропорционально сопротивлению (R) току жидкости:

Q = (P1 – P2) :R

Так как давление в месте впадения полых вен в сердце близко к нулю, то это уравнение гидродинамики для системного кровотока можно записать в виде:

Q = P /R,

где Q– количество крови, изгнанное сердцем в минуту; Р – величина среднего давления в аорте; R– величина сосудистого сопротивления. Из этого уравнения следует, что:

Р = QхR,

то есть давление (Р) в устье аорты прямо пропорционально минутному объему кровотока (Q или МОК) и величине периферического сопротивления (R). Зная Р (100 мм рт. ст.) и МОК (5000 мл/мин), можно косвенно рассчитать R–один из основных интегральных показателей сосудистой системы. В среднем, периферическое сопротивление в большом круге кровообращения (при указанных значениях и с учетом переводного коэффициента, равного 1332) составляет 900 – 2500 дин х сек х см-5. В рамках учения о гидродинамике существует возможность прямого определения или прямого расчета периферического сопротивления: для этого можно применить формулу Пуазейля. Согласно этой формуле, гидродинамическое сопротивление в каждой отдельной трубке:

R = (8Lv) :πr4,

Где L– длина трубки; v–вязкость протекающей в ней жидкости; r – радиус трубки. Периферическое сопротивление сосудистой системы складывается из сопротивления каждого сосуда, в том числе соединенных параллельно – в этом случае суммарное сопротивление равно:

R = 1 :(1/R1 + 1/R2 + 1/R3… + 1/Rn),

и соединенных последовательно – в этом случае суммарное сопротивление равно:

R = R1 + R2 + R3 + …Rn

Приведенные формулы, однако, не позволяют проводить даже приближенный расчет периферического сопротивления, так как состояние сосудистого русла постоянно меняется. В то же время формула Пуазейля в целом отражает основные факторы, влияющие на величину периферического сопротивления, и дает возможность понять причину его роста при повышении вязкости крови, при увеличении длины сосудистого русла, а также при снижении радиуса сосуда. Обе основные формулы гемодинамики – Q = (P1 – P2) :Rи R = (8Lv): πr4 – в целом, позволяют понять, почему движение крови по сосудам зависит от работы сердца, от объема крови, возвращающегося к сердцу, а также от тонуса гладких мышц сосудов, который в конечном итоге определяет величину периферического сопротивления.

Адаптация к условиям учебы в вузе сопровождается повышением напряжения систем организма студента.

Деятельность систем организма нарушается при истощении адаптационных резервов организма обучающихся (Рюмина Е.А., Мищенко Н.В., Трифонова Т.А., 2012).

Индикатором уровня адаптации организма является сердечнососудистая система. В процессе обучения в высшем учебном заведении происходит увеличение нагрузки на сердечнососудистую систему.

Воздействие учебной нагрузки является ведущим фактором, при адаптации студентов к учебе в вузе, вызывающим изменения нервной и сердечной систем (Абишева З.С., Рослякова Е.М., Хасенова Х.Х., 2011; Горькавая А.Ю., 2009).

По сведениям Артеменко А.А. (2015) при адаптации к учебе в вузе у 46,7% студентов и у 41,7% студенток частота сердечных сокращений выше нормы.

Установлено в состоянии покоя увеличение сердечного ритма у 42,2% студентов и у 69,1% студенток и определено, что к 4-му году обучения в вузе у студентов происходит частичное приспособление (Захарина Е.А., 2009).

Глава I I