Колебания артериального давления - динамика сердечно-сосудистой системы
Основной функцией артериальной системы является прием следующих друг за другом порций крови, выброшенных сердцем, и превращение этого пульсирующего потока в относительно равномерный отток через периферические резистентные сосуды в капиллярную сеть. Важную роль в определении характера течения крови по длинным артериальным каналам (с минимальной потерей давления и с прогрессирующим гашением выраженных колебаний давления в периферических сосудах) играют геометрия сосудистого ложа и вязкоэластические свойства стенок артерий.
С началом изгнания крови из желудочков кровь втекает в аорту быстрее, чем она успевает вытекать в артериолы. Инерция длинных столбов крови в артериях противодействует ускорению. Изгнанная из левого желудочка кровь накапливается в начальном отрезке аорты (рис. 5.3,А), увеличивая напряжение стенок этого отрезка. Повышенные давление и напряжение стенок луковицы аорты заставляют кровь переходить в соседний сегмент аорты, который вследствие этого растягивается и в его стенках развивается повышенное напряжение. Таким образом, волна повышенного давления быстро продвигается по аорте вниз со скоростью, обусловленной эластичностью стенок и давлением крови (рис. 5.3,Б).
Во время остальной части систолы скорость изгнания крови из желудочков уменьшается и давление в луковице аорты падает. Давление в желудочке быстро падает ниже уровня артериального давления и аортальные клапаны закрываются.
Систолическое давление
Максимальное систолическое давление в аорте зависит от ударного объема левого желудочка, максимальной скорости изгнания и растяжимости стенок аорты. Медленное изгнание небольшого ударного объема в легко растяжимую аорту, например, вызывает небольшой подъем систолического давления. Быстрое изгнание большого объема жидкости в неэластичную трубку вызывает большой подъем систолического давления (это бывает при изгнании нормального ударного объема с нормальной скоростью, но в неэластичную склеротическую артерию). Заметному ускорению изгнания крови желудочком, возникающему при стимуляции симпатических нервов, сопутствует также заметное увеличение систолического давления в аорте (см. рис. 3.16 и 3.30).
Диастолическое давление
После завершения систолы желудочка артериальные клапаны закрываются ретроградной волной крови, что на записи давления отображается в виде дикротической волны (рис. 5.4). После захлопывания аортальных клапанов кровь вытекает из аорты через мириады периферических сосудистых сплетений и артериальное давление постепенно падает. Скорость падения диастолического давления определяется величиной давления в конце систолы, скоростью оттока крови через периферические резистивные сосуды и длительностью диастолы. Нели бы следующая систола запоздала на 3—4 с, то артериальное давление продолжало бы падать, приближаясь асимптотически к уровню, равному примерно 10мм рт. ст. Величина минимального диастолического давления определяется в первую очередь общим периферическим сопротивлением и частотой сердечных сокращений (см. рис. 5.4). Пульсовое давление (максимальное систолическое давление минус минимальное диастолическое давление) возрастает за счет факторов, увеличивающих систолическое и уменьшающих диастолическое давление.
Изменение формы пульсовой волны при распространении ее по сосудам
Во время распространения волны артериального пульса по артериальному древу форма пульсовой волны меняется (см. рис. 5.3 и 5.4). Систолическая волна становится заметно выше и острее и падает резко- градуальное понижение диастолического давления в центральных артериях заменяется рядом угасающих осцилляций. Эти изменения формы пульсовой волны объяснялись по разному: а) отражением волны давления от периферии или от абдоминальных разветвлений аорты;
РИС. 5.4. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЕЛИЧИНУ СИСТОЛИЧЕСКОГО И ДИАСТОЛИЧЕСКОГО АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ.
б) затуханием ее по ходу распространения- в) резонирующей частотой и коэффициентом демпфирования артериальными стенками и г) демпфированными установившимися осцилляциями [1]. Хотя прямая причина этого явления окончательно не установлена, известно, что пульсовое давление по ходу больших ветвей артериального древа прогрессивно нарастает, так что максимальное систолическое давление в бедренных или плечевых артериях становится на 15—20 мм рт. ст. выше, чем в центральной аорте.
Важно понимать, что прирост систолического давления наряду с приростом пульсового и среднего давления может произойти без изменения периферического сопротивления посредством трех механизмов:
а) увеличения ударного объема-
б) увеличения скорости изгнания и
в) уменьшения растяжимости артерии. Значение этих факторов может возрасти вследствие искажения формы пульсовой волны во время распространения ее к месту измерения на плечевой артерии.
В главе II описаны разные методы и приборы для определения давления крови. Эти методы разработаны в основном в специализированных диагностических лабораториях во время интенсивного лечения больных, находящихся в критическом состоянии, или с целью экспериментального исследования животных и людей. Наиболее распространенным клиническим методом измерения артериального давления остается пока метод с наложением пневматической манжетки на плечо выше локтя.
Сфигмоманометр- стандартное измерение артериального давления
Так как пульсовые волны быстро распространяются по артериальной системе и претерпевают различные изменения, то артериальное давление в разных участках артериального русла в различные моменты тоже имеет различные значения.
Колебания артериального давления определяются наиболее точно с помощью внутриартериальных игл, соединенных с соответствующими системами записи давления (см. главу II). Для регистрации волны в таком виде, как она проявляется в артерии, скорость протяжки бумаги в записывающем устройстве должна равняться скорости прохождения пульсовой волны в месте введения иглы (см. рис. 5.3,Б). Так как это практически невозможно, то запись обычно ведется при значительно меньшей скорости движения бумаги и пульсовые волны записываются сжатыми во времени (рис. 5.5).
Обычно артериальное давление крови измеряется при помощи сфигмоманометра, манжетка которого состоит из резинового мешочка, заключенного в неэластичный конверт. Резиновый мешочек соединяется с помощью трубки с резиновой грушей и прибором, непрерывно регистрирующим величину давления в манжетке (например, ртутным манометром, изображенном на рис.
- . При плотно прилегающей к плечу манжетке наполнение ее воздухом сдавливает ткани под ней. Если давление в манжетке превышает максимальное систолическое давление в артерии, последняя сдавливается и пульсовая волна на артерии ниже места положения манжетки не определяется. При постепенном понижении давления в манжетке настанет момент, когда систолическое давление оказывается несколько ниже давления в окружающих тканях и манжетке (см. рис.
- . На этом уровне пульс становится пальпируемым и показатели манометра равняются величине систолического давления в артерии. Струя крови, прорвавшаяся в артерию из-под манжетки, придает ускорение столбу крови в периферической артерии, вследствие чего возникают турбулентный ток крови и определенные звуки (тоны Короткова), которые могут быть уловлены при помощи стетоскопа, приложенного к артерии у нижнего края манжетки. При дальнейшем снижении давления в манжетке соответственно увеличивается разрыв между систолическим давлением и давлением в манжетке и артерия будет проходима на большее время. Количество крови, проходящей под манжеткой, также увеличивается. Когда давление в манжетке падает ниже минимального давления крови в артерии, последняя будет постоянно проходима и тоны заглушаются, потому что кровь течет постоянно и степень ускорения ее тока резко падает. При дальнейшем снижении давления в манжетке тоны исчезают, так как восстанавливается ламинарное течение крови.
РИС. 5.5. СФИГМОМАНОМЕТРИЯ.
В момент, когда давление в манжетке сфигмоманометра становится выше артериального давления крови, артерии под манжеткой сдавливаются и пульс на запястье перестает прощупываться. При градуальном снижении давления в манжетке наступает момент, когда максимальное систолическое давление превышает давление в манжетке и кровь устремляется в расположенные ниже манжетки артерии, вследствие чего на запястье опять прощупывается пульс. Резкое повышение скорости тока крови в артерии ниже манжетки вызывает вибрацию, слышимую через стетоскоп. Давление, регистрируемое ртутным манометром в момент возникновения слышимого или прощупываемого пульса, равняется систолическому давлению. При дальнейшем снижении давления в манжетке интенсивность звуков возрастает и затем внезапно заглушается в момент достижения диастолического давления, после чего просвет артерий остается неизменным на все время прохождения пульссвой волны. При дальнейшем снижении давления в манжетке восстанавливается ламинарное течение крови и звуки прекращаются совсем.
Происхождение тонов Короткова. В оригинальной статье Короткова описаны два типа звуковых явлений, выслушиваемых на плечевой артерии при снижении давления в манжетке. Первые так называемые короткие тоны возникают, когда под манжеткой проходит только часть пульсовой волны. С дальнейшим падением давления появляются «систолические шумы сдавления», которые далее переходят во «вторичные тоны». Экспериментальный анализ механизма возникновения этих тонов [3J показал, что первые «короткие» или «стучащие» тоны зависят от переменных ускорения, возникающих вследствие резкого растяжения артериальной стенки во время прохождения порции крови в дистальную артерию. «Звук сдавления», по-видимому, вызывается завихрениями тока дистальнее сдавленного сегмента артерии. Критерии величины артериального давления обнаружили выраженную зависимость от появления переменных ускорения (систолическое давление) и их исчезновения, что выражается в характерном приглушении звуковых явлений (диастолическое давление) . 
РИС. 5.6. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ В МАНЖЕТКЕ НА ТКАНИ ПЛЕЧА.
А. Если манжетка сфигмоманомегра имеет достаточную по сравнению с диаметром плеча ширину и наложена правильно, то давление в тканях, окружающих глубокие артерии под манжеткой, равняется давлению в манжетке. Под краями манжетки давление все же не оказывает действия на такую глубину, как под средней частью манжетки.
Б. Если манжетка слишком узка но сравнению с диаметром плеча, давление ее не передается на центральную часть конечности. В таких условиях
давление в манжетке в момент полного сдавления артерии должно намного превышать артериальное давление, и на ртутном манометре фиксируются ошибочно высокие значения систолического и диастолического давления.
В. Если манжетка достаточной ширины накладывается слишком свободно, то она округляется раньше, чем ее давление передается на ткани, и возникают такого же рода ошибки, как при применении слишком узкой манжетки.
Источник ошибок, возникающих при измерении артериального давления. Неаккуратный подбор или наложение манжетки сфигмоманометра является причиной значительных ошибок в определении величин артериального давления [4, 5]. Давление, развиваемое в резиновой манжетке, передается тканям, особенно под центральной ее частью. Если манжетка достаточно широка и наложена аккуратно, показания манометра соответствуют давлению, оказываемому манжеткой на ткани, непосредственно окружающие артерию (рис. 5.6,А). Если же плечо окажется слишком толстым по сравнению с шириной манжетки, давление около артерий может оказаться значительно ниже, чем в резиновой манжетке (рис. 5.6,Б).
В таких условиях давление в манжетке в момент сжатия артерии должно быть больше, чем истинное давление в артерии в этот момент. Таким образом, значения систолического (и диастолического) давления будут завышены. Если резиновая манжетка надета недостаточно плотно (рис. 5.6,В), то она надувается прежде, чем сдавливает ткани, это значительно уменьшает площадь контакта и ситуация соответствует таковой при слишком узкой манжетке.
РИС. 5.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ.
При систолическом давлении, равном 120 мм рт. ст., и диастолическом давлении, равном 80 мм рт. ст., среднее давление равняется 100 мм рт. ст. Если бы волна артериального пульса (одна волна) была симметричной, то величина среднего давления характеризовала бы среднее перфузиоиное давление. Однако интервал, во время которого артериальное давление бывает ниже 100 мм рт. ст.. длиннее интервала, во время которого оно превышает этот уровень, так что функциональное среднее давление бывает меньше 100 мм рт. ст. Функциональное среднее давление определяется путем деления величины площади затененного участка (42 см2) на его горизонтальный размер (L = 7 см) с целью определения высоты прямоугольника, имеющего такую же площадь (Н=6 см). Величина функционального среднего давления бывает выше диастолического давления примерно на /з пульсового давления, но такой расчет нельзя применять, если пульсовые волны имеют неодинаковые контуры, т. е. при изменении частоты сердцебиений.
Выпадение тонов. У некоторых пациентов наблюдается выпадение тонов, выслушиваемых на артерии ниже места сдавливания манжеткой, на довольно длительный промежуток времени между систолическим и диастолическим давлением. Если при повышении давления в манжетке ограничиваться пределами выпадения тонов, то нижняя граница этой зоны может ошибочно фиксироваться как нормальное систолическое давление, которое на самом деле имеет значительно большую величину. Так как пульсовая волна во время выпадения тонов присутствует, этот источник ошибок может быть исключен при измерении систолического давления обоими методами — аускультаторным и пальпаторным (см. рис. 5.5).
Среднее артериальное давление. В связи с тем что каждый цикл сердечной деятельности сопровождается колебаниями артериального давления, в клинических и экспериментальных наблюдениях часто отмечается среднее артериальное давление. Арифметическое среднее систолического и диастолического давления могло бы служить точным выражением среднего артериального давления в случае, если бы артериальная пульсовая волна имела вид симметричной синусоиды. Однако артериальная пульсовая волна значительно отличается от синусоиды и арифметическая средняя систолического и диастолического давлений не является точным выражением среднего давления. Истинное среднее артериальное давление может быть определено при успокоении колебаний или при интеграции колебаний давления артериальной пульсовой волны. Колебания артериального давления соответствуют верхнему зубчатому краю заштрихованного участка, ограниченного снизу нулевой линией, с боков — перпендикулярными линиями, опущенными на нее с соответствующих точек на кривой записи давления. Если при помощи планиметра определить площадь данного участка и разделить полученную величину на длину горизонтальной базовой линии (рис. 5.7, линия L), то полученная таким образом величина равняется вертикальному расстоянию между нулевой линией (рис. 5.7, линия Н) и уровнем среднего артериального давления. Определенная таким способом величина среднего артериального давления располагается обычно на одной трети расстояния от уровня диастолического давления до величины систолического давления, но может варьировать в зависимости от конфигурации пульсовой волны.
