جدول محتوا
فیزیولوژی عروق
خلاصه
سیستم گردش خون که سیستم عروقی یا قلبی-عروقی نیز نامیده می‌شود، از گردش خون سیستمیک، گردش خون ریوی، قلب و سیستم لنفاوی تشکیل شده است. جریان خون از طریق سیستم گردش خون توسط قلب تولید می‌شود. مقاومت عروقی میزان مقاومت در گردش سیستمیک است که باید برای ایجاد جریان خون بر آن غلبه شود. معادله پوزویل رابطه بین مقاومت عروقی، طول و شعاع رگ و ویسکوزیته یا گرانروی خون را توصیف می‌کند. فشارخون توسط قلب ایجاد می‌شود و جریان خون ضربانی ایجاد می‌کند که منجر به تولید فشار خون سیستولیک (حداکثر فشار طی یک چرخه قلب) و فشار خون دیاستولیک (حداقل فشار طی یک چرخه قلب) در سیستم گردش خون می‌شود. شیب فشار در سراسر سیستم گردش خون، جریان خون را از فشار بالا به فشار کم هدایت می‌کند. تنظیم فشار خون شامل یک تعامل پیچیده از حسگرهای مختلف (گیرنده‌های فشار، گیرنده‌های حجم، گیرنده‌های شیمیایی) و مکانیسم ها، از جمله سیستم عصبی خودمختار، سیستم رنین-آنژیوتانسین-آلدوسترون (RAAS)، رفلکس دهلیزی و رفلکس ادراری است. پرفیوژن عبارت است از عبور خون از سیستم گردش خون به بستر مویرگی برای رساندن اکسیژن و مواد مغذی به بافت و دفع مواد زائد (به عنوان مثال، حذف CO2 از راه ریه‌ها و حذف اوره از راه کلیه‌ها). سطح پرفیوژن در ارگان‌ها متفاوت است و بسته به فعالیت (مثلاً استراحت یا فعالیت بدنی) نوسان می‌کند. مکانیسم‌های خودتنظیمی (خودتنظیمی میوژنیک، تولید موضعی متابولیت) و همچنین مکانیسم های نظارتی مرکزی، سطح پرفیوژن در ارگان‌های مختلف را تعدیل می‌کنند. تبادل مواد در میکروسیکلاسیون از طریق انتشار، فیلتراسیون و جذب مجدد صورت می‌گیرد. تبادل مایعات مویرگی با معادله Starling توصیف شده است، که بیان می کند جریان خالص مایع به فشارهای هیدرواستاتیک مویرگی و بافت بینابینی، فشارهای اُنکوتیک و میزان نفوذ پذیری عروق به مایعات و پروتئین‌ها وابسته است.
فیزیولوژی قلب و سیستم لنفاوی در مقاله‌های دیگر بحث شده‌اند.
سیستم گردش خون
- گردش خون سیستمیک
- خون پراکسیژن از سمت چپ قلب وارد گردش خون سیستمیک می‌شود و بعد از عبور از بستر مویرگی، به صورت کم‌اکسیژن وارد دهلیز راست قلب می‌شود تا فرایند دوباره از سر گرفته شود.
- دهلیز چپ ← دریچه‌ی میترال ← بطن چپ ← دریچه‌ی آئورت ← آئورت ← شریان‌ها ← شریانچه‌ها ← بسترهای مویرگی ← وریدها ← ورید اجوف فوقانی (SVC) و ورید اجوف تحتانی (IVC) ← دهلیز راست
- گردش خون ریوی
- خون کم‌اکسیژن در سمت راست قلب به ریه‌ها جریان می‌یابد، جایی که پر اکسیژن شده و به دهلیز چپ قلب باز می‌گردد.
- دهلیز راست ← دریچه‌ی سه‌لتی ← بطن راست ← دریچه‌ی پولمونری ← تنه‌ی پولمونری ← شریان‌های پولمونری ← ریه‌ها ← چهار ورید پولمونر ← دهلیز چپ
- قلب: گردش خون سیستمی و گردش خون ریوی را به هم وصل می‌کند؛ برای مطالعه‌ی جزئیات بیشتر بخش قلب و فیزیولوژی قلبی را مطالعه کنید.
- سیستم لنفاوی: شبکه‌ای از عروق لنفاوی که لنف را به سمت قلب هدایت می‌کند (برای مطالعه‌ی بیشتر بخش تخلیه‌ی لنفاوی را مطالعه کنید)
همودینامیک
فشار، جریان و مقاومت
رابطه‌ی بین فشار، جریان و مقاومت در سیستم گردش خون به صورت روبه‌رو نشان داده می‌شود ΔP = Q x R
- ΔP = شیب فشاریی
- Q = جریان خون
- R = مقاومت عروقی
جریان خون
- جریان خون به وسیله‌ی فعالیت قلبی و پمپاژ خون توسط قلب در سیستم گردش خون به وجود می‌آید.
- حجمی از خون که در هر دقیقه به قلب باز می‌گردد = برون‌ده قلبی (CO)
- آهنگ جریان خون = جریان خون تقسیم بر مساحت کل سطح-مقطع رگ حونی
نکته: مویرگ‌ها بیشترین مساحت کل سطح-مقطع را در میان تمام عروق بدن دارند (4,500cm2 – 6,000cm2)، و به همین خاطر جریان خون در آنها آهسته‌تر از بقیه‌ی عروق است (0,03cm/s). از طرف دیگر، آئورت کمترین مساحت سطح مقطع را دارد (3cm2-5cm2)، اما سرعت جریان خون در آن بیشتر از بقیه‌ی عروق است (40cm/s).
جریان خون لامینار (لایه‌ای) و توربولانت (آشفته)
بسته به میزان نرمی و یک‌دستی دیواره‌ی عروق خونی، گرانروی خون و قطر مجرای رگ، جریان خون عروقی می‌تواند لایه‌ای با آشفته باشد.
- جریان خون لایه‌ای
- تعریف: یک الگوی جریان خون به صورت لایه لایه
- اثرات: لایه‌ی مرکز رگ با بیشترین سرعت جریان می‌یابد.
- عدد رینولد: پایین
- محل شایع: سراسر سیستم عروقی
- جریان خون آشفته
- تعریف: یک الگوی جریان خون ناهماهنگ و آشفته
- اثرات
- افزایش مقاومت عروقی
- افزایش خطر شکل‌گیری لخته‌ی خونی
- ایجاد سوفل یا murmur (مثلاً بروئی‌هایی که در عروق تنگ شده شنیده می‌شوند)
- عدد رینولد: بالا
- محل شایع
- عروق دارای قطر بزرگ (مثلاً آئورت)
- سرعت بالا
- گرانروی پایین (مثلاً در کم‌خونی)
- محل‌های دوشاخه شدن شریانی
- تنگی عروقی
مقاومت عروقی
- تعریف: مقاومت ایجاد شده توسط سیستم گردش‌خون که قلب باید به آن غلبه کند تا جریان خون شکل گیرد (R = ΔP / Q)
- مقاومت عروقی عبارت است از:
- مقاومت محیطی کل (TPR): میزان مقاومت نسبت به جریان خون در گردش خون سیستمیک = (MAP- CVP)/ CO
- ↑ TPR در انقباض شریانچه‌ها (مثلاً در خونریزی و ↑ انقباض‌پذیری عروق) ← ↑ پس‌بار و ↓ بازگشت وریدی ← ↓ برون‌ده قلبی
- ↓ TPR در گشاد شدن شریانچه‌ها ( مثلاً هنگام تمرینات ورزشی یا شانت شریانی-وریدی) ← ↓ پس‌بار و ↑ بازگشت وریدی ← ↑ برون‌ده قلبی
- بخش مقاومت عروق پولمونر را نیز ببینید
- مقاومت محیطی کل (TPR): میزان مقاومت نسبت به جریان خون در گردش خون سیستمیک = (MAP- CVP)/ CO
معادله‌ی پویزویل
- این معادله رابطه‌ی بین مقاومت عروق سیستمیک (R) را با طول رگ (L) ، شعاع رگ (r) و گرانروی خون (η) بررسی می‌کند.
- مقاومت در برابر جریان: R = 8ηL/(πr4)
- مقاومت عروق سیستمیک رابطه‌ی توان چهار معکوس با شعاع رگ دارد.
- ↓ شعاع رگ (مثلاً هنگام انقباض عروقی) ← ↑ مقاومت عروق سیستمیک ← ↓ جریان خون ← ↑ بالاروندگی فشار (یعنی MAP) و ↓ پایین‌رونگی فشار (مثلاً در مویرگ‌ها)
- ↑شعاع رگ (مثلاً در انبساط عروقی) ← ↓ مقاومت عروق سیستمیک ← ↑ جریان خون ← ↓ MAP و ↑ فشار مویرگی
- مقاومت عروق سیستمیک با گرانروی یا ویسکوزیته‌ی عروق رابطه‌ی مستقیم دارد، کمیتی که معمولاً براساس میزان هماتوکریت تعیین می‌شود.
- ↑ گرانروی (مثلاً در پلی‌سیتمی و هایپرپروتئینمی) ← ↑ مقاومت عروق سیستمیک
- ↓ گرانروی (مثلاً در آنمی) ← ↓ مقاومت
- مقاومت عروق سیستمیک با طول رگ خونی رابطه‌ی مستقیم دارد.
- مقاومت عروق سیستمیک رابطه‌ی توان چهار معکوس با شعاع رگ دارد.
جریان مایع در یک کانال بسته (به عنوان مثال، خون درون یک رگ) ممکن است لامینار (یعنی، به صورت لایه های صاف و موازی) یا متلاطم (یعنی، دارای حرکت نامنظم) باشد. جریان لامینار در مواقعی که هیچ انسدادی در برابرجریان وجود ندارد با سرعت کم اتفاق می‌افتد، همانطور که در عروق خونی سالم شاهد این پدیده‌ایم. سرعت لایه‌ها (فلش های آبی)، به دلیل اصطکاک در بیرونی ترین لایه ایجاد شده توسط دیواره کانال (یعنی دیواره عروق)، از داخل به خارج کاهش می یابد. بر این اساس، مشخصات سرعت جریان لامینار سهمی است، چون حداکثر سرعت در مرکز کانال رخ می‌دهد.
© AMBOSS
جریان مایع در یک کانال بسته (به عنوان مثال، خون درون یک رگ) ممکن است لامینار(یعنی، به صورت لایه های صاف و موازی) یا متلاطم (یعنی، دارای حرکت نامنظم) باشد. جریان آشفته در سرعت‌های بالاتر اتفاق می افتد و ممکن است به دلیل تغییر در دیواره کانال یا تغییرات شدید در جهت جریان باشد. این جریان به صورت نوسانات نامنظم در سرعت و جهت جریان به وجود می‌آید (فلش‌های آبی). جریان آشفته درون رگ خونی ممکن است در تغییرات طبیعی فیزیولوژیکی (به عنوان مثال، انقباض عروق یا انشعابات عروقی) و همچنین تغییرات پاتولوژیک (به عنوان مثال، تصلب شرایین یا تنگی شریانی) رخ دهد. مشخصات سرعت جریان آشفته عمدتاً ثابت است زیرا جریان نامنظم اختلافات عمده را در سرعت جریان جبران می کند.
© AMBOSS
در پلاک‌های آسیب‌پذیر، مخزن لیپیدی توسط یک کلاهک فیبروزی نازک احاطه شده و به میزان کمی مجرای رگ را باریک‌تر می‌کند. در پلاک‌های پایدار، مخزن لیپیدی نوسط یک کلاهک فیبروزی ضخیم احاطه شده و منجر به انسداد و تنگی نسبتا زیاد مجرای شریان می‌شود.
© AMBOSS
مدارهای سری و متوالی
مقاومت کل در عروق خونی بستگی به این دارد که آیا این عروق به صورت متوالی قرار گرفته‌اند یا به صورت موازی.
| مدار متوالی | مدار موازی |
تعریف |
|
|
مثال‌ها |
|
|
نکته: اصلی‌ترین شریان‌های تعیین کننده‌ی مقاومت محیطی کل (TPR) شریانچه‌ها هستند؛ و به همین دلیل این شریانچه‌ها تنظیم کننده‌ی فشار خون می‌باشند.
- فشار خون در نتیجه‌ی پمپاژ حون توسط قلب ایجاد می‌شود، که نتیجه‌ی این عمل به وجود آمدن جریان خون ضربانی است (ΔP = Q x R)
- این ΔP خون را از محل پرفشار به محل کم فشار جاری می‌کند.
- فشارخون سیستولی: حداکثر فشاری که طی یک چرخه‌ی قلبی به دست می‌آید
- فشارخون دیاستولی: کمترین فشاری که در یک چرخه‌ی قلبی به دست می‌آید
- فشار شریانی متوسط (MAP): میزان ساده شده و ترکیبی از افشار خون سیستولی و دیاستولی در آهنگ ضربان قلب طبیعی
- MAP = ⅓ فشار سیستولی + ⅔ فشار دیاستولی
- MAP= CO × TPR
- فشار ضربانی: تفاوت بین فشارخون سیستولی (SP) و فشارخون دیاستولی (DP) در یک چرخه‌ی قلبی (SP-DP)
- میزان طبیعی: 30mmHg–40mmHg
- رابطه‌ی مستقیم با حجم ضربه‌ای و رابطه‌ی معکوس با کمپلیانس شریانی دارد
- فشار ضربانی پایین/ باریک به دلیل ↓ حجم ضربه‌ای (مثلاً در نارسایی احتقانی قلب، شوک، تامپوناد قلبی و استنوز یا تنگی دریچه‌ی آئورت)
- فشار ضربانی بالا/ پهن به دلیل ↑ حجم ضربه‌ای (مثلاً به دلیل انجام تمرینات ورزشی، هایپرتیروئیدی، رگورژیتاسیون یا نارسایی دریچه‌ی آئورت، کم خونی و آپنه انسدادی خواب) یا شریان‌های سفت (هایپرتنشن سیستولی تک در افراد کهنسال)
- تعریف: نیروی داخل دیواره‌ی عروق که هنگام گشاد شدن عروق مانع از پارگی آنها می‌شود، و به همین خاطر دیواره‌ی رگ بدون آسیب و پارگی، پایدار باقی می‌ماند
- قانون لاپلاس
- معادله: σt = (Ptm× r) / 2h
- σt = کشش دیواره (mmHg)
- Ptm = فشار عرض دیواره‌ای (mmHg)
- r = شعاع داخلی (cm)
- h = ضختمت دیواره (cm)
- تفسیر:
- افزایش در میزان کشش دیواره با افزایش فشار (فشار تمام دیواره‌ای) در دیواره‌ی عروق رابطه‌ی مستقیم دارد.
- کشش دیواره با کاهش ضخامت دیواره، افزایش فشار تمام دیواره‌ای و/ یا افزایش قطر داخلی رگ، بالا می‌رود.
- با وجود یک فشار تمام دیواره‌ای ثابت، هر چقدر شعاع عروقی کمتر و ضخامت دیواره‌ی رگ بیشتر باشد، کشش دیواره‌ی کمتری تولید خواهد شد.
- معادله: σt = (Ptm× r) / 2h
در اوایل سیستم فشارخون بالا (به عنوان مثال، داخل آئورت)، نوسان و تفاوت زیادی بین فشار خون بین سیستول و دیاستول وجود دارد. امواج انعکاسی و تغییرات امواج فشار پیشرونده و بازگردنده، فشار خون را در رگ‌های بزرگ بیشتر می کنند. با کاهش ارتجاع‌پذیری عروق و افزایش سطح مقطع کلی آنها ، اختلافات ضربانی در فشار خون به تدریج کاهش می یابد. این منجر به شکل‌گیری جریان تقریباً ثابت خون در مویرگ‌ها می شود. فشار خون با عبور خون از بستر مویرگی بیشتر کاهش می یابد تا زمانی که به مقادیر کم سیستم کم‌فشار در وریدچه‌ها برسد (معمولاً <20 میلی متر جیوه).
© AMBOSS
نکته: عروق سیستم پر-فشار (شریان‌ها) دیواره‌های عروقی ضخیم و قطر داخل عروقی کمتری دارند، که باعث می‌شود بتوانند در برابر فشارهای داخلی بالا مقاومت کنند، درحالی که سیستم کم فشار (وریدها) دیواره‌ی عروقی نازکتر و قطر بزرگتری دارند.
میزان ارتجاع پذیری عروق
- تعریف: توانایی یک رگ خونی در بازگشتن به شکل ظاهری اولیه، بعد از انبساط پیدا کردن.
کمپلیانس عروقی
- تعریف: توانایی یک رگ برای اتساع پیدا کردن در پاسخ به تغییرات فشاری
- معادله: C = ΔV/ΔP
- C = کمپلیانس (mL/mmHg)
- ΔV = تغییرات حجمی (mL)
- ΔP = تغییرات فشاری (mmHg)
- کمپلیانس بالاتر: افزایش بیشتر حجم رگ هنگام افزایش فشار (مثلاً در شریان‌های ارتجاع پذیر)
- کمپلیانس پایین‌تر: افزایش کمتر حجم رگ هنگام افزایش فشار (مثلاً در شریان‌های عضلانی)
کشسانی عروق
- تعریف: توانایی یک رگ در سازگاری یافتن با فشار داخل مجرایی در پاسخ به تغییرات حجمی
- معادله: E’ = ΔP/ΔV
- E’ = میزان کشسانی (mmHg/mL)
- C = کمپلیانس (mL/mmHg)
- ΔP = تغییرات فشاری (mmHg)
- ΔV = تغییرات حجمی (mL)
- کشسانی بیشتر: تغییرات فشاری بیشتر هنگام تغییر در حجم خون
- کشسانی کمتر: تغییرات فشاری کمتر هنگام تغییر در حجم خون
نکته: کمپلیانس معمولاً بر اساس تون عضلانی دیواره‌ی عروق تعیین می‌شود. شریانچه‌ها، که مقادیر زیادی عضله‌ی صاف دارند، کمپلیانس پایینی دارند و به همین دلیل عروق مقاومی به حساب می‌آیند. وریدها عضلات صاف کمتری دارند و کمپلیانسشان بالاتر است، به همین دلیل عروقی با ظرفیت بالا به حساب می‌آیند.