نقشه عملکردی گردش خون
| بخش | وظیفه اصلی | ویژگی ساختاری ـ عملکردی |
|---|---|---|
| شریانها | انتقال خون به بافتها | دیواره محکم، فشار و سرعت بالا |
| شریانچهها | تنظیم ورود خون به مویرگ | عضله صاف قوی و تغییر وسیع قطر |
| مویرگها | تبادل آب، مواد غذایی، الکترولیت، هورمون و مواد زاید | دیواره بسیار نازک و منافذ ریز |
| وریدچهها | جمعکردن خون مویرگی | بهتدریج به وریدهای بزرگتر میپیوندند. |
| وریدها | بازگرداندن خون و ذخیره حجم | فشار پایین، دیواره قابلاتساع و توان انقباض |
بزرگترین مخزن خون
حدود ۶۴٪ کل خون در وریدهای سیستمیک قرار دارد؛ به همین دلیل انقباض وریدی میتواند در مدت کوتاه خون بیشتری به قلب بازگرداند.
حجم خون، سطح مقطع و سرعت جریان
سرعت متوسط جریان با جریان حجمی نسبت مستقیم و با سطح مقطع کل نسبت معکوس دارد.
| بخش عروقی | سطح مقطع کل تقریبی | نتیجه عملکردی |
|---|---|---|
| آئورت | ۲٫۵ سانتیمتر مربع | سرعت حدود ۳۳ سانتیمتر بر ثانیه |
| شریانهای کوچک | ۲۰ سانتیمتر مربع | کاهش تدریجی سرعت |
| شریانچهها | ۴۰ سانتیمتر مربع | افت فشار عمده و کنترل جریان |
| مویرگها | ۲۵۰۰ سانتیمتر مربع | سرعت حدود ۰٫۳ میلیمتر بر ثانیه |
| وریدچهها | ۲۵۰ سانتیمتر مربع | افزایش دوباره سرعت |
| وریدهای اجوف | ۸ سانتیمتر مربع | بازگشت سریع به قلب |
نکته مفهومی
سرعت پایین مویرگی نتیجه قطر کوچک یک مویرگ نیست؛ نتیجه سطح مقطع بسیار بزرگ مجموع میلیونها مویرگ موازی است.
فشار در گردش سیستمیک و ریوی
گردش سیستمیک
- فشار متوسط آئورت حدود ۱۰۰ میلیمتر جیوه
- فشار شریانی معمول حدود ۱۲۰/۸۰
- بیشترین افت فشار در شریانچهها
- فشار متوسط عملکردی مویرگ حدود ۱۷
- فشار انتهای وریدهای اجوف نزدیک صفر
گردش ریوی
- فشار شریان ریوی حدود ۲۵/۸
- فشار متوسط شریان ریوی حدود ۱۶
- فشار مویرگ ریوی حدود ۷
- جریان کل برابر گردش سیستمیک است.
- مقاومت بسیار کمتر از گردش سیستمیک است.
جریان برابر، فشار متفاوت
برونده بطن راست و چپ در حالت پایدار برابر است؛ پایینبودن فشار گردش ریوی نشان میدهد مقاومت عروقی ریوی بسیار کمتر است.
استثنای کلیه
فشار مویرگهای گلومرولی حدود ۶۰ میلیمتر جیوه است و برای فیلتراسیون زیاد طراحی شده، درحالیکه فشار متوسط بیشتر مویرگهای بافتی حدود ۱۷ است.
سه اصل بنیادی عملکرد گردش خون
افزایش فعالیت میتواند نیاز یک بافت را ۲۰ تا ۳۰ برابر کند؛ شریانچهها بر اساس اکسیژن، مواد غذایی، دیاکسیدکربن و متابولیتها قطر خود را تغییر میدهند.
افزایش بازگشت وریدی از بافتها، قلب سالم را وادار میکند همان خون را دوباره به شریانها پمپ کند.
رفلکسهای عصبی در چند ثانیه قلب، وریدها و شریانچهها را تنظیم میکنند؛ کلیهها طی ساعتها و روزها حجم خون و هورمونهای مؤثر بر فشار را کنترل میکنند.
چرا نمیتوان جریان همه بدن را همزمان زیاد کرد؟
قلب معمولاً فقط ۴ تا ۷ برابر میتواند برونده خود را افزایش دهد؛ بنابراین افزایش ۲۰ تا ۳۰ برابری جریان یک بافت باید با بازتوزیع موضعی خون انجام شود، نه افزایش یکسان جریان تمام اندامها.
فشار، جریان و مقاومت
F جریان، ΔP اختلاف فشار و R مقاومت عروقی است.
| کمیت | واحد یا مقدار مهم | نکته |
|---|---|---|
| جریان کل استراحت | حدود ۵ تا ۶ لیتر در دقیقه | همان برونده قلبی است. |
| واحد مقاومت محیطی | ۱ PRU = اختلاف فشار ۱ میلیمتر جیوه با جریان ۱ میلیلیتر بر ثانیه | واحد کاربردی فیزیولوژی |
| مقاومت کل سیستمیک | حدود ۱ PRU | ممکن است از ۰٫۲ تا ۴ تغییر کند. |
| مقاومت کل ریوی | حدود ۰٫۱۴ PRU | تقریباً یکهفتم سیستمیک |
| هدایت | ۱ / مقاومت | توان عبور جریان برای اختلاف فشار معین |
اندازهگیری جریان و فشار خون
| روش | اصل | مزیت |
|---|---|---|
| فلومتر الکترومغناطیسی | ولتاژ القایی متناسب با سرعت خون در میدان مغناطیسی | ثبت تغییرات در کمتر از یکصدم ثانیه |
| فلومتر داپلر | تغییر فرکانس موج بازتابی از سلولهای متحرک | قرارگیری بیرون رگ و ثبت جریان ضربانی |
| مبدل فشار | تبدیل جابهجایی مکانیکی غشا به پیام الکتریکی | ثبت شکل موج فشار با دقت زمانی بالا |
اندازهگیری فشار
میلیمتر جیوه واحد مرجع بالینی است؛ یک میلیمتر جیوه برابر فشاری است که ستون یکمیلیمتری جیوه ایجاد میکند.
جریان لایهای، پروفایل سهمی و جریان آشفته
| عامل | اثر بر احتمال آشفتگی |
|---|---|
| سرعت جریان | افزایش سرعت، عدد رینولدز و آشفتگی را زیاد میکند. |
| قطر رگ | قطر بزرگتر آشفتگی را تسهیل میکند. |
| چگالی خون | افزایش چگالی احتمال آشفتگی را بیشتر میکند. |
| گرانروی خون | افزایش گرانروی عدد رینولدز را کاهش میدهد. |
| تنگی، انشعاب یا سطح زبر | جهت جریان را بر هم میزند و گردابه ایجاد میکند. |
ارتباط با صداهای عروقی و قلبی
جریان آشفته مقاومت و ارتعاش بیشتری ایجاد میکند؛ بنابراین در جریانهای سریع، تنگیها یا کاهش گرانروی خون، احتمال شنیدن سوفل یا بروئی بیشتر میشود.
هدایت، قانون پوازوی و نقش شریانچهها
هدایت، جریان عبوری برای اختلاف فشار مشخص است و دقیقاً معکوس مقاومت است.
قانون پوازوی برای جریان لایهای در لوله استوانهای؛ شعاع مهمترین عامل است.
دام مهم
قطر رگ با جریان نسبت خطی ندارد؛ دو برابرشدن قطر در شرایط قانون پوازوی، جریان را ۱۶ برابر میکند.
مقاومت در مدار سری و موازی
در آرایش سری، جریان همه قطعات برابر و مقاومت کل مجموع مقاومتهاست.
در آرایش موازی، اختلاف فشار مسیرها یکسان و جریان کل مجموع جریان هر مسیر است.
پارادوکس ظاهری
افزودن یک مسیر موازی، راه جدیدی برای عبور خون میسازد و مقاومت کل را کاهش میدهد؛ حذف یک اندام یا اندامک عروقی، هدایت کل را کم و مقاومت محیطی کل را زیاد میکند.
هماتوکریت و گرانروی خون
| وضعیت | هماتوکریت و گرانروی | اثر همودینامیک |
|---|---|---|
| طبیعی | میانگین مردان حدود ۴۲٪ و زنان حدود ۳۸٪؛ گرانروی خون ۳ تا ۴ برابر آب | تعادل انتقال اکسیژن و مقاومت |
| کمخونی | کاهش هماتوکریت و گرانروی | کاهش مقاومت و افزایش گرایش به جریان سریع یا آشفته |
| پلیسیتمی | هماتوکریت ۶۰ تا ۷۰٪؛ گرانروی تا حدود ۱۰ برابر آب | افزایش شدید مقاومت و کندشدن جریان |
| پلاسما | گرانروی حدود ۱٫۵ برابر آب | اثر پروتئینها کمتر از اثر اریتروسیتهاست. |
افزایش هماتوکریت همیشه به معنی اکسیژنرسانی بهتر نیست
افزایش سلول قرمز ظرفیت حمل اکسیژن را بالا میبرد، اما افزایش شدید گرانروی میتواند جریان بافتی را محدود کند.
خودتنظیمی و رابطه فشار ـ جریان در رگ منفعل
| وضعیت | پاسخ مقاومت | نتیجه جریان |
|---|---|---|
| افزایش فشار در بافت دارای خودتنظیمی | تنگشدن جبرانی شریانچه | افزایش جریان محدود میشود. |
| کاهش فشار | اتساع جبرانی | جریان تا حدی حفظ میشود. |
| فشار زیر حد بحرانی | خوابیدن کامل رگ | توقف جریان |
| تحریک سمپاتیک شدید | افزایش تون و فشار بستهشدن | کاهش شدید یا موقت جریان |
فرار از تنگی عروقی
در بسیاری از بافتها، اثر طولانی نوراپینفرین، آنژیوتانسین II، وازوپرسین یا اندوتلین با فعالشدن کنترل موضعی تا حدی خنثی میشود و جریان به نیاز متابولیک نزدیک میگردد.
کشش دیواره و تنش برشی
بر پایه قانون لاپلاس، کشش دیواره با فشار ترانسمورال و شعاع افزایش و با ضخامت دیواره کاهش مییابد.
کشش دیواره
- ناشی از اختلاف فشار داخل و خارج رگ
- کشش چندجهته سلولهای عضله صاف و اندوتلیوم
- در رگ بزرگ و پرفشار بیشتر است.
- افزایش ضخامت دیواره، کشش هر واحد بافت را کم میکند.
تنش برشی
- نیروی اصطکاک جریان بر سطح اندوتلیوم
- جهت آن موازی مسیر جریان است.
- با سرعت و گرانروی افزایش مییابد.
- رشد، بازآرایی و تنظیم قطر رگ را هدایت میکند.
بازآرایی عروقی
تغییر مزمن فشار یا جریان، حسگرهای مکانیکی اندوتلیوم و عضله صاف را فعال میکند و رگ با تغییر قطر و ضخامت دیواره خود را با شرایط جدید تطبیق میدهد.
افتراقها، دامها و جمعبندی نهایی
| عبارت نادرست | اصلاح درست |
|---|---|
| فشار بالای داخل رگ بهتنهایی جریان ایجاد میکند. | اختلاف فشار دو سر رگ جریان را ایجاد میکند. |
| مویرگها بیشترین حجم خون را دارند. | وریدهای سیستمیک بیشترین حجم را ذخیره میکنند. |
| سرعت کم مویرگی بهعلت قطر کم یک مویرگ است. | بهعلت سطح مقطع کل بسیار بزرگ شبکه مویرگی است. |
| مقاومت با قطر رابطه خطی دارد. | جریان با شعاع به توان چهار رابطه دارد. |
| افزودن رگ موازی مقاومت را زیاد میکند. | افزودن مسیر موازی مقاومت کل را کاهش میدهد. |
| افزایش هماتوکریت فقط حمل اکسیژن را بهتر میکند. | گرانروی و مقاومت را نیز افزایش میدهد. |
| جریان با فشار شریانی همیشه متناسب است. | خودتنظیمی در بسیاری از بافتها جریان را نسبتاً ثابت نگه میدارد. |
| کشش دیواره و تنش برشی یک نیرو هستند. | اولی از فشار ترانسمورال و دومی از اصطکاک جریان ناشی میشود. |
مرور سریع
جمعبندی یکخطی فصل
گردش خون با توزیع اختصاصی حجم و فشار، تغییر مقاومت شریانچهای و تنظیم موضعی بافتها کار میکند؛ اختلاف فشار جریان را به حرکت درمیآورد، شعاع رگ مقاومت را با توان چهارم تغییر میدهد، گرانروی و آرایش شبکه بر جریان اثر میگذارند و نیروهای مکانیکی، ساختمان عروق را با نیاز بافت سازگار میکنند.
منبع این خلاصه
فصل ۱۴ کتاب فیزیولوژی پزشکی گایتون و هال: «مروری بر گردش خون؛ فشار، جریان و مقاومت».