Механика кровообращения - Каро К.
Скачать (прямая ссылка):
Возрастные изменения размеров и упругих свойств артерий человека явились предметом ряда исследований. Рис. 12.9, заимствованный из одной работы такого типа, обобщает происходящие изменения. Исследованию подвергали непораженные артерии, взятые посмертно у трупов «молодых» (до 20 лет) и «пожилых» (после 35 лет) людей. Перед измерением артерии растягивали до прижизненной длины и создавали в них физиологический уровень давления. Видно, что с возрастом диаметр аорты увеличивается, а ее стейка утолщается, но относительно несколько быстрее, чем возрастает диаметр. Поэтому отношение hjd увеличивается. Диа-
•) Этот процесс нередко называют артериосклерозом, и поэтому возникает путаница: этим же словом обозначают иногда и поздние стадии атеросклеротического поражения стенки артерий.
метр меньших, «мышечных», ветвей аорты практически не меняется, хотя их стенка значительно утолщается. Таким образом, с возрастом сосуды становятся шире и толще, однако эти явления выражены в различной степени для разных сосудов. Для крупных артерий характерна тенденция как к увеличению просвета, так и к утолщению стенки, тогда как для артерий меньшего диаметра — только к утолщению стенки.
Эти изменения размеров артерий сопровождаются значительными изменениями их упругих свойств. Касательный модуль Юнга Е (разд. 7.2) грудной аорты, измеренный при физиологическом значении давления (1,33-104 Н-м-2 « 100 мм рт. ст.), с возрастом неуклонно увеличивается (рис. 12.10, Л), тогда как модуль Юнга более мелких артерий либо не меняется, либо уменьшается (рис. 12.10, Б). Объяснение заключается, по-видимому, в том, что с возрастом диаметр аорты увеличивается. Поэтому состояние сосуда, изображаемое точкой на кривой длина — напряжение, как бы продвигается вправо вдоль ее нелинейного участка (рис. 7.5, Л) и соответственно увеличивается Е.
Многое из обсуждавшегося в этом разделе можно обобщить, сказав, что размеры и упругие свойства артерий зависят от возраста, массы тела и от места сосуда в системе кровообращения. Большинство таких зависимостей очевидно: представив себе, например, мышь и слона, все мы предскажем некое соответствие между размерами аорты и массой тела. Тем не менее, поскольку многие свойства связаны друг с другом не столь очевидным образом, ряд подробностей оказывается существенным: мы перейдем в следующем разделе к изучению механических явлений (таких, как форма пульсовых волн давления и скорости кровотока), а их можно до конца понять, только опираясь на обстоятельные знания анатомической организации сосудистого русла и поведения стенки артерий. В конечном счете содержание этого раздела служит своего рода предостережением: оно напоминает о том, что биологическим системам присуща изменчивость. Физики, изучающие кровообращение, хотят получить о нем точные количественные сведения и нередко разочаровываются, выяснив, что физиологи ими не располагают. Поэтому и представлялось поучительным показать, что измерение даже такой незамысловатой величины, как диаметр аорты, — дело не только исключительно трудное, но что результаты будут зависеть от того, на каком участке аорты измеряют диаметр, от вида животного, от возраста, массы тела, кровяного давления й степени сокращения гладких мышц. Чтобы определить число Рейнольдса для аорты, мы должны знать не один только ее диаметр, но и две другие величины — скорость течения крови и ее вязкость. Чтобы найти скорость пульсовой волны, используя уравнение Мсенса — Кортевега (разд. 12.3), требуются данные о диаметре и толщине стенки артерии, о ее модуле Юнга и о плотности крови. И все эти величины, подобно диаметру аорты, подвергаются
Рис. 12.9. Возрастные изменения радиуса (Л) и толщины (Б) артерий человека (данные получены прн физиологических значениях давления). Средние значения этих величин для разных артерий «молодых» (/) и «пожилых» (II) людей пред-Чсшлены в соответствии с местом артерий в системе кровообращения. [Learoyd, Taylor (1966). Circulation Res., 18, 278.]
' Возраст, годы А Б
Рис. 12.10. Возрастные изменения упругих свойств артерий человека. А. Зависимость от возраста касательного модудя Юига аорты при давлении 100 мм рт.ст. Б. Подобная зависимость для подвздошной артерии. [Learoyd, Taylor (1966).
Circulation Res., 18, 279,]
влияниям многих биологических факторов и поэтому изменчивы. Из сказанного следует, что вычисляемые параметры, подобные числам Рейнольдса, могут изменяться в широких пределах, даже если использовать для их подсчета результаты точных и совместимых измерений. Когда же такие параметры вычисляют исходя из плохо подобранных данных, разброс становится фантастическим.
12.2. Давление и кровоток в артериях большого круга
Вследствие периодичности изгнания крови из левого желудочка в большой круг давление во всех его артериях колеблется. Типичная запись давления в аорте представлена на рис. 12.15 (и на многих последующих рисунках). Говоря о давлении крови в артериях, мы будем следовать двум традициям, и чтобы понять, что именно подразумевают под давлением в артериях и какое отношение оно имеет к механическим явлениям, определяющим движение крови, на этих традициях следует остановиться более подробно.
