Теоретичні відомості

Визначення тиску крові людини

Лабораторна робота №6

Мета роботи: вивчити фізичні основи методів вимірювання тиску крові. Навчитися вимірювати систолічний і діастолічний тиск крові методом Короткова.

Обладнання: сфігмоманометр мембранний (тонометр), стетофонендоскоп, барометр.

Значення кров'яного тиску — це діагностичний показник життєдіяльності організму. Його періодична зміна обумовлена роботою серця, дією сил пружності стінок аорти. Розрізняють максимальний (систолічний) тиск — це тиск крові на стінки артерії під час систоли (скорочення) шлуночків серця, і мінімальний (діастолічний) тиск — те ж саме під час діастоли (розслаблення) шлуночків. Різницю між ними називають пульсовим тиском. Якщо знайти середнє значення всіх миттєвих значень кров'яного тиску за час серцевого циклу, дістанемо ще один важливий показник гемодинаміки — середній тиск. Він характеризує затрати енергії на підтримання реальних значень кров'яного тиску протягом кардіоциклу.

Виміряти тиск в кровоносній судині можна прямим (або інвазивним) методом — шляхом введення в судину порожнистої голки, з'єднаної резиновою трубкою з манометром. Такий метод використовують лише в експериментах на тваринах. В хірургічній практиці вимірювання тиску в порожнинах серця виконують методом катетеризації, тобто введенням через одну із великих судин тонкого поліетиленового зонда, на кінці якого знаходиться мініатюрний манометр.

У клініці для визначення тиску крові використовують непрямий метод (неінвазивний), відомий під назвою методу Короткова. Початковий тиск, необхідний для руху крові по судинній системі, створюється роботою серця. Серце являє собою ритмічно працюючий насос, у якого робоча фаза (скорочення м’яза — систола) чергується з холостою фазою (розслаблення м’яза — діастола). При кожному скороченні лівого шлуночка серця в аорту, заповнену кров'ю, під відповідним тиском виштовхується ударний об'єм крові, ≈ 60–70 мл.

Після цього клапани аорти закриваються. Додатковий об’єм крові, який надійшов в аорту, підвищує в ній тиск і викликає розтяг стінок судин, збільшуючи їх об’єм. Цей тиск в аорті називається систолічним. Хвиля підвищеного тиску крові швидко розповсюджується вздовж артеріальної частини судинної системи і викликає коливання її стінок. Ця хвиля тиску називається пульсовою хвилею, її швидкість залежить від пружності та густини стінок судин і дорівнює 6–8 м/с.

Під час діастоли стінки аорти поступово скорочуються до вихідного положення і при цьому виштовхується додатковий об'єм крові в навколишні артерії. Стінки цих судин проштовхують кров у наступні ланки судинної системи. В результаті потік крові набуває неперервного характеру зі швидкістю в великих судинах порядку 0,3–0,5 м/с.

Рис 2.6.1. Зміна швидкості та тиску крові
на різних ділянках судинної системи.

Кількість крові, яка протікає через поперечний переріз судини за одиницю часу, називається об’ємною швидкістю кровотоку. Вона залежить від різниці тисків на початку і в кінці ділянки судинної системи та загального опору потоку крові. Об’ємну швидкість визначають за формулою Пузазейля, хоча опір потоку крові в судинній системі більший, ніж врахований у формулі, внаслідок втрат енергії під час деформації її еластичних стінок, а також турбулентної течії в місцях розгалуження.

Зміна швидкості та тиску крові на різних ділянках судинної системи показана на рис.2.6.1.

В артеріолах і капілярах кров'яний тиск сильно падає, що зумовлено великим опором R внаслідок тертя в артеріолах і капілярах. У венозних судинах з площею поперечного перерізу, приблизно в два рази більшою від площі перерізу артерій, швидкість течії крові невелика і спад тиску незначний. У широких венах тиск біля серця стає на декілька мм рт.ст. нижчим від атмосферного, при цьому кров рухається за рахунок присмоктувальної дії грудної клітки під час вдиху.

Рух крові по судинам та розподіл її між різними ділянками судинної системи залежить не тільки від роботи серця, але і від перерізу судин, їх еластичності, кількості циркулюючої крові, її реологічних властивостей, тонусу судин і регулюється центральною нервовою системою.

В нормі судинна система замкнена і не сполучена з атмосферою. Судини розміщені в різних напрямках, причому артеріальні і венозні судини, якими кров рухається в протилежних напрямках, в основному паралельні. Вважають, що в артеріальних і венозних судинах, сполучених капілярами, гідростатичний тиск крові взаємно зрівноважується.

Якщо стінки судин пошкоджуються, то може бути сполучення судини з атмосферою і тоді проявляється дія гідростатичного тиску крові. Відомо, наприклад, що для послаблення кровотечі з пораненої судини кінцівки їй потрібно надати підвищене положення.

Течія крові в судинній системі в нормальних умовах ламінарна. Вона може переходити в турбулентну при порушенні цих умов, наприклад, при різкому звуженні просвіту судини, при неповному відкритті або закритті серцевих або аортальних клапанів. При цьому виникають звуки, які називають серцевими шумами.

Прослуховування звуків, які супроводжують турбулентну течію при проходженні крові по штучно стисненій артерії, використовується при вимірюванні артеріального тиску методом Короткова: ми прослуховуємо звукові явища плечової артерії, коли вона стиснута манжеткою, в яку накачане повітря. Тиск повітря через м’які тканини плеча передається на стінки плечової артерії. Вони повністю стискуються і не пропускають кров, якщо тиск повітря в манжетці перевищує тиск крові в плечовій артерії. При стискуванні плечової артерії її стінки деформуються і приходять в напружений стан.

При випусканні за допомогою крана з манжетки повітря стискування стінок плечової артерії зменшується настільки, що під час систоли (скорочення) лівого шлуночка невеликий об'єм крові зможе пройти, розштовхнувши стиснені і напружені стінки артерії, примушуючи їх короткий час коливатися з звуковою частотою подібно до того, як це відбувається з натягнутою струною, якщо її торкнутися. Це відбувається тоді, коли тиск повітря в манжетці на артерію дорівнює тиску крові в артерії. Коливання стінок плечової артерії — це коливання звукової частоти і прослуховуються у вигляді окремих тонів при кожній систолі лівого шлуночка. Отже, при прослуховуванні першого тону можна виміряти систолічний (максимальний) тиск крові. В момент появи першого тону, тобто проходження першої порції крові, тиск крові в артерії дорівнює тиску повітря в манжетці, величину якого показує прилад манометр, який сполучений з манжеткою.

При подальшому випусканні повітря з манжетки стискування стінок плечової артерії зменшується, об’єм крові, який проходить через артерію, збільшується, амплітуда коливань ще напружених стінок артерії зростає, тони стають голоснішими.

Після появи перших тонів до них приєднуються шуми. Їх інтенсивність може бути досить велика, а тому тони (звукові удари) можуть не прослуховуватись, хоч і будуть існувати. Походження шумів зовсім інше, ніж тонів.

Коли кров у достатньому об'ємі проходить через звужений просвіт артерії, то швидкість течії рідини обернено пропорційна площі поперечного перерізу судини: у звуженому місці артерії течія крові прискорюється і стає турбулентною, що супроводжується виникненням шумів.

Коли просвіт плечової артерії досягає нормальної величини, шуми зникають і знову чітко прослуховуються тони. В момент різкого послаблення тонів або в момент зникнення останнього тону тиск в манжетці, а, отже, і покази манометра, дорівнюють мінімальному тиску крові (діастолічному).

Таким чином, метод Короткова ґрунтується на фіксації початку та кінця турбулентної течії, а характер течії визначається числом Рейнольдса.

Прилад для вимірювання артеріального тиску складається з трьох частин: манжети, вентиля і манометра. Прилад з ртутним манометром називається сфігмоманометром; прилад з мембранним манометром — сфігмотонометром.