Некоторые понятия физиологии кровообращения

Оценка функционального состояния сердечно-сосудистой системы на современном уровне производится с помощью ряда физиологических тестов, знание которых обязательно для каждого терапевта и педиатра. Без этого нельзя понять механизмы нарушений гемодинамики при различных пороках сердца и пути их коррекции. Поэтому прежде всего необходимо напомнить основные понятия по физиологии кровообращения.

Под кислородной емкостью крови подразумевается максимальный объем кислорода, который может связаться гемоглобином, содержащимся в 100 мл крови, при полном насыщении и ее кислородом. Кислородная емкость крови зависит от количества гемоглобина. В норме в 100 мл крови содержится около 15 г гемоглобина. Если учесть, что каждый грамм гемоглобина может связать 1,33 мл кислорода, то ясно, что кислородная емкость — около 20 мл на 100 мл крови (20 об%).

При некоторых синих пороках содержание гемоглобина может возрасти до 150 ед. (25 г%). При этом, естественно, кислородная емкость крови возрастет до 33 об%, а, например, при анемиях со снижением гемоглобина — до 5 г% (30 ед.) — понизится до 6,5 об%.

Под процентом насыщения крови кислородом подразумевается процент гемоглобина, связанного с кислородом. Как известно, насыщение артериальной крови кислородом составляет около 95%, а венозной колеблется в пределах 60—75%.

Зная эти данные и кислородную емкость крови, можно рассчитать артерио-венозную разницу насыщения крови кислородом, которая выражается в объемных процентах.

Допустим, кислородная емкость крови составляет 20 об%, насыщение кислородом артериальной крови — 94%, венозной — 70%. Таким образом, в артериальной крови содержится 18,8 об% О2 (20 об% х 0,94), а в венозной —14 об% О2 (20 об% х 0,70). При этом артерио-венозная разница составляет 18,8 об% 02 — 14 об% 02 = 4,8 об% О2, то есть 4,8 мл О2 на каждые 100 мл крови. Это значит, что каждый литр крови, который выбрасывается сердцем, проходя через легкие, получает 48 мл кислорода.

Данные об артерио-венозной разнице по кислороду имеют важнейшее значение для оценки состояния гемодинамики, так как на них основано определение минутного объема сердца. Минутный объем сердца — это количество крови, которое выбрасывается сердцем в аорту или в легочную артерию в одну минуту. Если не существует порочных сообщений между большим и малым кругом кровообращения, то их минутный объем одинаков.

Наиболее распространенный метод определения минутного объема сердца основан на принципе Фика. Если, например, с помощью спирографа определить, сколько миллилитров кислорода поглощается через легкие организмом в одну минуту, и разделить на артерио-венозную разницу, то можно узнать, сколько миллилитров крови выбрасывает сердце в одну минуту — минутный объем сердца (МОС).

Минутный объем сердца (мл/мин) = ( Потребление О2 в мл/мин х 100 ) / {О2 в артериальной крови (об%) — О2 в венозной крови (об%) }

Если установлено, что поглощение кислорода в одну минуту составляет 240 мл, а артерио-венозная разница 4,8 об% О2, то, возвращаясь к нашему примеру,

МОС = (240х100) / 4,8 = 500 мл/мин

Приведенный метод достаточно точен для клинической практики. Забор артериальной крови обычно производится пункцией бедренной артерии. Венозную кровь для определения насыщения ее кислородом нужно брать из правого предсердия, а еще лучше из желудочка или легочной артерии, где она хорошо перемешана, так как в разных периферических венах насыщение ее кислородом различно. Это представляет значительные трудности.

Существует и целый ряд других методов определения минутного объема сердца, включая газоаналитический, с радиоактивными изотопами и прочее. У здоровых людей минутный объем колеблется в пределах 4—6 л, причем после физической нагрузки он значительно возрастает.

Под ударным, или систолическим, объемом подразумевается количество крови, выбрасываемое желудочком сердца во время одного сокращения. Эти данные получаются путем деления величины минутного объема кровообращения на число сердечных сокращений в одну минуту.

Для получения сравнимых данных о функциональном состоянии сердца у различных больных в кардиологии принято выражать минутный объем в форме сердечного индекса, который представляет собой величину минутного объема кровообращения в пересчете на 1 м2 поверхности тела. Расчет проводится по формуле:

сердечный индекс = ( минутный объем (мл/мин) ) / площадь тела в м2

Величина площади тела высчитывается в зависимости от роста и веса по формулам и таблицам Дюбуа или по специальным номограммам. Величина сердечного индекса у здоровых людей колеблется в пределах 3—4,5 л/мин/м2.

Перечисленные физиологические показатели занимают ведущее место в кардиологии, так как они дают комплексное представление о функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы.

Деятельность сердца заключается в том, что в результате сложных химических превращений в миокарде за счет мышечных сокращений возникает механическая энергия, которая передается крови. Кровь, выбрасываемая в аорту и легочную артерию, получает определенный запас механической энергии двух видов. Это кинетическая энергия — энергия скорости, практически она очень невелика. Второй вид — потенциальная энергия — энергия давления, расходуемая на преодоление сопротивления сосудистого русла, состоящего из сопротивления аорты и мышечных сосудов, которое невелико. На оба эти участка тратится не больше 20% энергии. Затем примерно 50—60% расходуется на сопротивление мелких артериол и, наконец, 10% — на сопротивление вен. Около 10—20% энергии тратится на преодоление сопротивления капилляров. Это «полезное» сопротивление, если можно так выразиться, потому что именно для этого кровь и получает потенциальную энергию давления.

Нормальные величины давления крови в различных отделах сердечно-сосудистой системы приведены в табл. 1.

Таблица 1. Величина давления крови в различных отделах сердечно-сосудистой системы

Отдел сердечно-сосудистой системы Давление в мм рт. ст.
систолическое диастолическое
Плечевая вена Среднее 5-6
Правое предсердие 5 0
Правый желудочек 25 0
Легочная артерия 25 8
Левое предсердие 8 2
Левый желудочек 120 0
Плечевая артерия 120 80