Какое давление в капиллярах
Содержание статьи
КАПИЛЛЯРНОЕ ДАВЛЕНИЕ — Большая Медицинская Энциклопедия
Капиллярное давление — гидростатическое давление крови в капиллярах. Прямым измерением величины К. д. в капиллярах показано, что в артериальном отделе капилляра давление выше, чем в венозном. За счет этой разницы в давлении создается определенная скорость движения крови через капилляр и обеспечивается возможность транскапиллярного обмена веществ, осуществляемого на основе фильтрации и абсорбции жидкости через капиллярную стенку (см. Капиллярное кровообращение, Микроциркуляция).
Движение жидкости через капиллярную стенку происходит за счет разности гидростатического давления крови и гидростатического давления окружающей ткани (так наз. эффективного гидростатического давления), а также под действием разности величин осмоонкотического давления крови и межклеточной жидкости.
При расчете фильтрационного давления следует учитывать, что перемещение плазмы или тканевой жидкости осуществляется в сторону меньшего гидростатического и большего осмотического давления. Поэтому в общем виде величина фильтрационного (Pф) давления (в мм рт. ст.) может быть вычислена по формуле:
Рф = (Pк — Pтк) — (πпл — πтк),
где величины Рк и Ртк — величины капиллярного давления крови и гидростатического давления тканевой жидкости; πпл и πтк — величины осмоонкотического давления плазмы крови в капилляре и тканевой жидкости.
При положительном значении величины фильтрационного давления (Рф>0) происходит фильтрация жидкости из капилляра, а при отрицательном (Рф < 0) — ее абсорбция. Так, напр., для капилляров ногтевого ложа человека были получены следующие значения: давление в артериальном отделе капилляра (Pка) 30 мм рт. ст.; давление в венозном его конце (Ркв) — 15 мм рт. ст.; давление межклеточной жидкости (Ртк) — 8 мм рт. ст.; осмоонкотическое давление плазмы крови (πпл) — 25 мм рт. ст. и тканевой жидкости (πтк) — 10 мм рт. ст.
После подставления этих значений в формулу получается для артериального (Рфа) и венозного (Рфв) отделов капилляра соответственно:
Рфа = 7 мм рт. ст.
Рфв = — 8 мм рт. ст.
Следовательно, процесс фильтрации из капилляров в межклеточную жидкость осуществлялся под давлением 7 мм рт. ст., а обратный ток жидкости в просвет капилляра — под давлением 8 мм рт. ст.
В норме величина скорости фильтрации жидкости практически равна скорости ее реабсорбции. Лишь небольшая часть межклеточной жидкости поступает, помимо кровеносных капилляров, в просвет лимфатических капилляров и в виде лимфы возвращается в кровеносное русло по лимфатической системе (см. Лимфообразование).
Изменение одного из параметров равновесия приводит к изменению остальных параметров и, как следствие, к восстановлению динамического равновесия между интенсивностью процессов фильтрации и абсорбции. Так, увеличение капиллярного гидростатического давления (Рк) приводит к усилению фильтрации воды из капилляра, в результате чего вторично развивается повышение гидростатического давления (Ртк) и снижение осмоонкотического давления тканевой жидкости (πтк). Одновременно возрастает осмоонкотическое давление белков плазмы крови, вызывающее усиление абсорбции жидкости в венозном конце капилляра. Т. о., усиление фильтрации вызывает соответствующее повышение абсорбции жидкости.
В почечных канальцах, где величина Капиллярного давления достигает 70 мм рт. ст., в результате усиления процессов фильтрации резко возрастает концентрация белков. Величина осмо-онкотического давления при этом может достигать 35 мм рт. ст. и способствовать процессу реабсорбции жидкости в кровеносную систему.
Состояние такого динамического равновесия между процессами фильтрации и абсорбции присуще здоровому организму. В условиях патологии это равновесие нарушается и развиваются отеки (см. Отек). Напр., при сердечно-сосудистой декомпенсации венозное давление стойко повышается, что приводит в свою очередь к стойкому повышению капиллярного гидростатического давления плазмы крови. В результате происходит усиление фильтрации жидкости из капилляра в межклеточное пространство без усиления абсорбции жидкости в венозную систему. Аналогично, чрезмерное падение содержания белков в плазме (напр., при голоде, нефрозах и т. д.) приводит к падению осмоонкотического давления плазмы и развитию гипоонкотического отека.
Регуляция К. д., по мнению ряда исследователей, осуществляется не с помощью перицитов (клеток Руже), как предполагал А. Крог, а с помощью прекапиллярного сфинктера мышечного слоя метартериолы (прекапиллярной артериолы). Тонус прекапиллярного сфинктера находится под симпатическим и гуморальным контролем промежуточных продуктов обмена веществ, вазоактивных веществ и медиаторов, к действию которых сфинктер очень чувствителен. Роль ц. н. с. в регуляции К. д. изучена еще недостаточно.
При сокращении сфинктера (т. е. вазоконстрикции метартериолы) снижение К. д. способствует абсорбции тканевой жидкости в просвет капилляра и ее оттоку в венозную систему. В этих условиях К. д. может стать равным венозному. При вазодилатации метартериолы К. д. возрастает, становится выше венозного давления и начинается кровоток в капилляре.
В экспериментах показано, что эритроцит при прохождении через капилляр закупоривает его просвет, вследствие чего происходит незначительное снижение К. д. в дистальном отрезке капилляра (эритроцит при этом играет роль поршня). После прохождения эритроцита К. д. в этом участке восстанавливается. Поршневой механизм прохождения эритроцитов способствует процессу фильтрации через стенку капилляра. Этому же способствует конвекция межклеточной жидкости.
В диагностике измерение Капиллярного давления практического применения не нашло. В экспериментах измерение К. д. осуществляют прямым или косвенным методами. Для прямого его измерения под контролем специально приспособленного капилляроскопа (см. Капилляроскопия) с помощью микроманипулятора вводят в полость капилляра ногтевого ложа человека стеклянную микроканюлю, соединенную с микроманометром. Так же измеряют К. д. у животных в острых опытах.
С помощью прозрачной раздуваемой мембраны, прижимающей исследуемый капилляр к стеклу, под контролем микроскопа определяют косвенным путем давление в капиллярах брыжейки, микрососудов уха подопытных животных. См. также Капилляры, Кровяное давление.
Библиография: Гидродинамика кровообращения, пер. с ин., под ред. С. А. Регирера„ с. 252, М., 1971, библиогр.; Фолков Б. и Нил Э. Кровообращение, пер. с англ., М., 1976; Чернух А. М., Александров П. Н. и Алексеев О. В. Микроциркуляция, М., 1975, библиогр.; Шошенко К. А. Кровеносные капилляры, Новосибирск, 1975, библиогр.; Handbook of physiology, Sect. 2 — Circulation, ed. by W. F. Hamilton, v. 2, Washington, 1963.
H. K. Сараджев.
Источник
Капиллярное давление — Википедия
Капиллярным давлением (pc, Па) (англ. capillary pressure) называют разность давлений (±Δp), возникающую вследствие искривления поверхности жидкости. Такую поверхность имеют, например, капли в эмульсиях и туманах, капиллярные мениски. Обозначим давление под искривлённой поверхностью жидкости — , давление под плоской поверхностью — .
Капиллярное давление определяется уравнением
(1)
Знак капиллярного давления («плюс» или «минус») зависит от знака кривизны. Выпуклые поверхности имеют положительную кривизну. Центр кривизны выпуклой поверхности находится внутри соответствующей фазы (в данном случае — внутри жидкости). Тогда согласно уравнению (1) капиллярное давление pc>0, то есть давление под выпуклой поверхностью жидкости больше, чем давление под плоской поверхностью: pr>p0. Пример дисперсной частицы с выпуклой поверхностью — капля жидкости в аэрозоле или эмульсии. Выпуклую поверхность имеет мениск несмачивающей жидкости в капилляре.
Вогнутые поверхности имеют отрицательную кривизну, поэтому капиллярное давление pc<0 (этому случаю отвечает знак «минус» в уравнении (1)). Давление жидкости pr под вогнутой поверхностью меньше, чем под плоской: pr<p0. Пример вогнутой поверхности — мениск смачивающей жидкости в капилляре.
Капиллярное давление — это скачок давления (Δp) на границе двух фаз, разделённых искривлённой поверхностью.
Капиллярное давление зависит от поверхностного натяжения и кривизны поверхности. Эту связь описывает закон Лапласа (1805). Для вывода уравнения капиллярного давления найдём условие, при котором газовый пузырёк объёмом V внутри жидкости сохраняется неизменным, то есть не расширяется и не сжимается. Равновесной форме соответствует минимальное значение энергии Гиббса. При увеличении радиуса пузырька на малую величину dr изменение энергии Гиббса dG будет равно
(2)
Слагаемое pcdV определяет работу изобарического расширения, слагаемое σdΩ — затрату работы на увеличение поверхности пузырька; Ω = 4πr² — поверхность сферического пузырька радиусом r.
При термодинамическом равновесии фаз должно выполняться условие минимума энергии Гиббса: ΔG = 0; отсюда получаем
4πr²pc + 8πrσ = 0.
В итоге находим связь между капиллярным давлением и радиусом кривизны r для вогнутой сферической поверхности:
pc = — (2σ)/r. (3)
Отрицательный знак капиллярного давления показывает, что внутри газового пузырька давление pr больше, чем давление p0 в окружающей его жидкости. Именно по этой причине пузырёк не «схлопывается» под давлением окружающей его жидкости.
Аналогично выводится уравнение капиллярного давления для выпуклой поверхности жидкости, например для капли аэрозоля (тумана) в газовой фазе. Для выпуклой сферической поверхности получим
pc = + (2σ)/r. (4)
Положительное капиллярное давление сжимает каплю. В качестве примера рассчитаем капиллярное давление для капли ртути радиусом 10 нм. Поверхностное натяжение ртути при комнатной температуре составляет σ = 473,5 мДж/м². Тогда из уравнения (4) находим, что наноразмерной капли (r = 10 нм) капиллярное давление равно 947 МПа, то есть оно на несколько порядков превышает атмосферное давление. Таким образом, для капель и пузырьков дисперсных размеров влияние капиллярного давления весьма значительно.
Уравнения (3) и (4) представляют закон капиллярного давления Лапласа для сферической поверхности. Для поверхности произвольной формы закон Лапласа имеет вид
pc = ±σ(1/r1 + 1/r2), (5)
где r1, r2 — главные радиусы кривизны.
Для цилиндрической поверхности радиусом r1 второй главный радиус кривизны r2 = ∞, поэтому Pc = ±σ/r1, то есть в 2 раза меньше, чем для сферической поверхности радиусом r.
Величина 0,5 (1/r1 + 1/r2) = H определяет среднюю кривизну поверхности. Таким образом, уравнение Лапласа (5) связывает капиллярное давление со средней кривизной поверхности жидкости
pc = 2σH.
Закон Лапласа имеет определённые ограничения. Он выполняется достаточно точно, если радиус кривизны поверхности жидкости r >> b (b — молекулярный размер). Для нанообъектов это условие не выполняется, так как радиус кривизны соизмерим с молекулярными размерами.
Закон капиллярного давления имеет большое научное значение. Он устанавливает фундаментальное положение о зависимости физического свойства (давления) от геометрии, а именно от кривизны поверхности жидкости. Теория Лапласа оказала значительное влияние на развитие физикохимии капиллярных явлений, а также на некоторые другие дисциплины. Например, математическое описание искривлённых поверхностей (основы дифференциальной геометрии) было выполнено К. Гауссом именно в связи с капиллярными явлениями.
Закон Лапласа имеет много практических приложений в химической технологии, фильтрации, течении двухфазных потоков и т. д. Уравнение капиллярного давления используют во многих методах измерения поверхностного натяжения жидкостей. Закон Лапласа часто называют первым законом капиллярности.
Литература[править | править код]
- Б. Д. Сумм «Основы коллоидной химии» 2007г
Источник
идростатическое давление в капиллярах
Гидростатическое давление в капиллярахСуществуют два метода, позволяющих оценить величину гидростатического давления в капиллярах: (1) прямое канюлирование капилляра с помощью микропипетки, которое определяет среднее давление в капиллярах как 25 мм рт. ст.; (2) непрямое функциональное измерение давленим, которое определяет среднее давление в капиллярах как 17 мм рт. ст.
а) Измерение давления в капиллярах методом микроканюлирования. Для измерения давления в капиллярах путем канюлирования стеклянную микропипетку вводят непосредственно в капилляр. Давление измеряют с помощью специальной микроманометрической системы. Таким методом было измерено капиллярное давление в некоторых тканях животных, а также в крупных капиллярных петлях ногтевого ложа человека. Эти измерения показали, что в артериальном конце капилляров давление крови равно 30-40 мм рт. ст., в венозном конце капилляров — 10-15 мм рт. ст., а в средней части капилляров — около 25 мм рт. ст.
б) Изогравиметрический метод непрямого измерения функционального давления в капиллярах. Рисунок выше демонстрирует изогравиметрический метод непрямого измерения капиллярного давления. На рисунке показан фрагмент кишечника, закрепленный в специальном устройстве и подвешенный к одному плечу аптекарских весов. Кровеносные сосуды кишечной стенки перфузируются кровью. Когда артериальное давление снижается, снижается и давление в капиллярах. Это приводит к абсорбции жидкости из кишечной стенки в кровь— и вес кишки уменьшается. В связи с этим немедленно происходит смещение чаши весов. Чтобы предотвратить уменьшение веса кишки, венозное давление повышают на величину, достаточную, чтобы преодолеть действие сниженного артериального давления (т.е. уравновесить чаши весов). Другими словами, давление в капиллярах поддерживается на постоянном уровне за счет одновременного (1) уменьшения артериального давления и (2) повышения венозного давления. На графике в нижней части рисунка видно, что изменения артериального и венозного давления устранили всякое изменение веса перфузируемого органа. График артериального давления совпал с графиком венозного давления на уровне 17 мм рт. ст. Следовательно, давление в капиллярах также остается на этом уровне, иначе будет происходить или фильтрация, или абсорбция жидкости. Так, в соответствии с принципом «качелей» измеренное функциональное давление в капиллярах равно примерно 17 мм рт. ст. в) Почему функциональное давление в капиллярах ниже величины давления, измеренного методом микроканюлирования? Очевидно, что два вышеупомянутых метода не дают одинакового результата измерения капиллярного давления. Однако изогравиметрический метод определяет величину капиллярного давления, которая в точности уравновешивает все силы, вызывающие вход жидкости в капилляр или выход жидкости из капилляра. Поскольку такое равновесие сил является нормальным состоянием, среднее функциональное давление в капиллярах должно быть ближе всего к величине, измеренной изогравиметрическим методом, т.е. около 17 мм рт. ст. Легко объяснить, почему метод канюлирования капилляров дал более высокие результаты. Дело в том, что эти измерения проводили в капиллярах, артериальный конец которых открыт, и кровь активно протекает через капиллярное русло. Однако из прежних рассуждений о вазомоции мы знаем, что в норме большую часть вазомоторного цикла метартериолы и прекапиллярные сфинктеры закрыты. Когда они закрыты, капиллярное давление должно быть почти равным давлению в венозном конце капилляров, т.е. около 10 мм рт. ст. Таким образом, большую часть времени функциональное среднее давление в капиллярах ближе к уровню венозного, чем к уровню артериального конца капилляра. Существуют еще две причины того, что функциональное капиллярное давление оказывается ниже, чем давление, измеренное методом микроканюлирования. Во-первых, гораздо больше капилляров находятся вблизи венул, и меньше — вблизи артериол. Во-вторых, проницаемость закрытых («венозных») капилляров в несколько раз больше, чем проницаемость открытых («артериальных») капилляров. Оба эти обстоятельства приводят к существенному понижению функционального давления капилляров. — Также рекомендуем «Гидростатическое давление интерстициальной жидкости» Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 2.12.2020 |
Источник
идростатическое давление в капиляре. Транскапиллярный обмен веществ. Линейная скорость кровотока в микроциркуляторном русле. Шунтирующие сосуды ( шунтирование ).
Оглавление темы «Кровоснабжение органов и тканей. Сопряженные функции сосудов. Микроциркуляция ( микрогемодинамика ).»: Гидростатическое давление в капиляре. Транскапиллярный обмен веществ. Линейная скорость кровотока в микроциркуляторном русле. Шунтирующие сосуды ( шунтирование ).Гидростатическое давление на артериальном конце «усредненного» капилляра равно примерно 30 мм рт. ст., на венозном— 10—15 мм рт. ст. Этот показатель варьирует в различных органах и тканях и зависит от соотношения пре- и посткапиллярного сопротивления, которое и определяет его величину. Так, в капиллярах почек он может достигать 70 мм рт. ст., а в легких — только 6—8 мм рт. ст. Транскапиллярный обмен веществ обеспечивается путем диффузии, фильтрации-абсорбции и микропиноцитоза. Скорость диффузии высока: 60 л/мин. Легко осуществляется диффузия жирорастворимых веществ (СО2, О2), водорастворимые вещества попадают в интерстиций через поры, крупные вещества — путем пиноцитоза. Второй механизм, обеспечивающий обмен жидкости и растворенных в ней веществ между плазмой и межклеточной жидкостью,— фильтрация-абсорбция. Давление крови на артериальном конце капилляра способствует переходу воды из плазмы в тканевую жидкость. Белки плазмы, создавая онкотическое давление, равное примерно 25 мм рт. ст., задерживают выход воды. Гидростатическое давление тканевой жидкости около 3 мм рт. ст., онкотическое — 4 мм рт. ст. На артериальном конце капилляра обеспечивается фильтрация, на венозном — абсорбция. Между объемом жидкости, фильтрующейся на артериальном конце капилляра и абсорбирующейся в венозном конце, существует динамическое равновесие.
Линейная скорость кровотока в сосудах микроциркуляторного русла мала — от 0,1 до 0,5 мм/с. Низкая скорость кровотока обеспечивает относительно длительный контакт крови с обменной поверхностью капилляров и создает оптимальные условия для обменных процессов. Отсутствие мышечных клеток в стенке капилляров указывает на невозможность активного сокращения капилляров. Пассивное сужение и расширение капилляров, величина кровотока и количество функционирующих капилляров зависят от тонуса гладкомышечных структур терминальных артериол, метартериол и прекапиллярных сфинктеров. Процессы транскапиллярного обмена жидкости в соответствии с уравнением Старлинга (рис. 9.25) определяется силами, действующими в области капилляров: капиллярным гидростатическим давлением (Рс) и гидростатическим давлением интерстициальной жидкости (Pi), разность которых (Рс — Pi) способствует фильтрации, т. е. переходу жидкости из внутри-сосудистого пространства в интерстициальное; коллоидно-осмотическим давлением крови (Пс) и интерстициальной жидкости (Пi), разность которых (Пс — Пi) способствует абсорбции, т. е. движению жидкости из тканей во внутрисосудистое пространство, а — осмотический коэффициент отражения капиллярной мембраны, который характеризует реальную проницаемость мембраны не только для воды, но и для растворенных в ней веществ, а также белков. Если фильтрация и абсорбция сбалансированы, то наступает «старлинговое равновесие».
Своеобразие строения терминального сосудистого русла различных органов и тканей отражает и зависит от их функциональных особенностей, прежде всего от уровня обмена кислорода, интенсивности процессов метаболизма. Так, в различных тканях и органах капилляры образуют сеть определенной плотности в зависимости от их метаболической активности. На основании этих данных введено понятие «критическая толщина тканевого слоя» — наибольшая толщина ткани между двумя капиллярами, которая обеспечивает оптимальный транспорт кислорода и эвакуацию продуктов метаболизма. Чем интенсивнее обменные процессы в органе, тем меньше критическая толщина ткани, т. е. между этими показателями существует обратно пропорциональная зависимость. В большинстве паренхиматозных органов величина этого показателя составляет всего 10—30 мкм, а в органах с замедленными процессами обмена она возрастает до 1000 мкм. Для оценки функциональной активности шунтирующих сосудов (артериовенозных анастомозов) используют возможность перехода частиц, превышающих по размерам диаметр капилляров, из артериального отдела сосудистого русла в венозный. Рассчитано, что кровоток через анастомозы во много раз превышает кровоток по капиллярам. Так, через анастомоз диаметром 40 мкм может пробрасываться в 250 раз больше крови, чем через капилляр такой же длины, но диаметром 10 мкм. Диаметр артериовенозных анастомозов в разных органах колеблется в широких пределах (например, в сердце — 70—170 мкм, в почках — 30—440 мкм, в печени — 100—370 мкм, в тонком кишечнике — 20—180 мкм, в легких — 28—500 мкм, в скелетных мышцах — 20—40 мкм). Видео физиология сосудов — виды сосудов, обмен жидкости через стенку капилляра (транскапиллярный обмен) — профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.» |
Источник