Центральное венозное давление как показатель состояния кровообращения
Любые изменеццд, которые затрагивают один компонент сердечно-сосудистой системы, приводят к гемодинамическим изменениям всей системы. Например, увеличение тонуса периферических'вен обычно ведет к увеличению минутного объема. В данной главе мы опишем взаимодействия, которые происходят между сердцем и периферическим сосудистым руслом в венозной части циркуляции и каким образом измерение центрального венозного давления может дать информацию о деятельности системы кровообращения.
Напомним, что мы описывали пространство, называемое центральным венозным пулом, которое приблизительно соответствует объему крови, находящемуся в полости правого предсердия и в крупных венах грудной клетки Кровь покидает центральный венозный пул, поступая в правый желудочек с объемной скоростью, равной величине минутного объема Венозный возврат, напротив, по определению, представляет собой объемную скорость, с которой кровь возвращается в грудную клетку из периферического сосудистого русла и, таким образом, является скоростью, с которой кровь поступает в центральный венозный пул. Важное различие между венозным возвратом в центральный венозный пул и минутным объемом, выходящим из центрального венозного пула, представлено на рис. 9-1.
Центральный венозный пул
Минутный объем
При любом стабильном состоянии венозный возврат должен быть равен минутному объему крови или в противном случае кровь будет постоянно накапливаться в центральном венозном пуле или в периферическом сосудистом русле Однако часто существуют временные отличия между величинами минутного объема и венозного возврата Если существуют эти отличия, объем центрального венозного пула должен изменяться Поскольку центральный венозный пул заключен в сосуды, обладающие эластическими свойствами, то любое изменение центрального венозного объема приводит к соответствующим изменениям центрального венозного давления
Мы обсуждали в главе 4, как любое изменение центрального венозного давления приводит к изменению минутного объема (закон Франка—Старлинга) В данной главе мы покажем, как изменения центрального венозного давления изменяют и венозный возврат. Таким образом, какие бы факторы не действовали на сердце, вызывая изменение минутного объема, изменение центрального венозного давления автоматически
приводит к возникновению соответствующих измененнй венозного возврата. Наобо-рот, при любом изменении под действием периферических сосудистых факторов нозного возврата, изменения центрального венозного давления автоматически привоя дят к соответствующим изменениям минутного объема. Для более полного понимания данных концепций мы должны вначале понять, каким образом центральное венозной давление влияет на венозный возврат. s
Кривая венозного возврата
Основные факторы, участвующие в процессе венозного возврата крови, суммам но представлены на рис. 9-2, А.
В основе обсуждаемого вопроса лежит тот факт, что кровь, притекающая из пери-ферического венозного пула в центральный венозный пул, проходит через сходящие' ся сосуды Анатомически периферический венозный пул рассыпан по системным орга
нам тела, но-функционально его можно рассматривать как единое сосудистое пространство, в котором отмечается определенное давление (Ppv) в каждый конкретный момент времени. Интенсивность кровотока между периферическим венозным пулом и центральным венозным пулом определяется основным уравнением гидродинамики (Q= ДР/R), где ДР— это величина, на которую давление падает между периферическим и центральным венозным пулом, a R — это небольшое сопротивление периферических вен.
На примере рис 9-2 величина периферического венозного давления составляет 7 мм рт. ст. Таким образом, венозного возврата совсем не будет, если центральное венозное давление (Pcv) также будет составлять 7 мм рт. ст Этот случай графически представлен на рис. 9-2, В, точкой пересечения между кривой венозного возврата и осью центрального венозного давления на уровне 7 мм рт. ст. Если периферическое венозное давление сохраняет значение 7 мм рт. ст., тогда снижение центрального венозного давления приведет к увеличению разности давления на полюсах венозного сопротивления и тем самым вызовет увеличение венозного возврата.
Эта взаимосвязь суммарно представлена кривой венозного возврата, показывающей, каким образом венозный возврат увеличивается по мере падения центрального венозного давления1. Если центральное венозное давление достигает очень низких значений и падает ниже внутригрудного давления, то вены, проходящие в грудной полости, спадаются, что ограничивает венозный возврат. На примере рис. 9-2 принято, что величина внутригрудного давления равна 0 мм рт ст. и плоская часть кривой венозного возврата указывает, что снижение центрального венозного давления менее О мм рт. ст. не приведет к дополнительному увеличению венозного возврата.
Так же как функциональные кривые сердца показывают, каким образом центральное венозное давление влияет на величину минутного объема, на кривой венозного возврата показано, каким образом центральное венозное давление оказывает воздействие на венозный возврат, если остальные факторы остаются без изменений.
Влияние периферического венозного давления на венозный возврат
Как можно понять из рис 9-2, А, именно разность давлений между периферическим и центральным венозными пулами определяет величину венозного возврата Поэтому повышение периферического венозного давления может столь же эффективно увеличивать венозный возврат, как и снижение центрального венозного давления
Два пути изменения периферического венозного давления были обсуждены в главе 7 Во-первых, поскольку вены являются эластичными сосудами, изменения объема крови, содержащегося в периферических венах, влияет на периферическое венозное
давление. Более того, поскольку вены гораздо более растяжимы, чем Любой другой участок сосудистого русла, то изменения объема циркулирующей крови приводят к более выраженным изменениям объема крови в венах, чем в любом другом участке сосудистого русла Например, кровопотеря в результате кровотечения или утрата жидкости организмом в результате интенсивного потоотделения, рвоты или диареи уменьшит объем циркулирующей крови и существенно снизит объем крови, содержа-, щийся в венах, а также снизит периферическое венозное давление. Наоборот, трансфузия, задержка жидкости почками или транскапиллярная реабсорбция жидкости, увеличат объем циркулирующей крови и увеличат венозный объем крови. Во всех: случаях, когда возрастает объем крови, периферическое венозное давление также возрастает. '
Вспомним из главы 7, что второй путь изменения периферического венозного: давления заключается в изменении венозного тонуса путем повышения или снижения активности симпатических сосудосуживающих нервов, иннервирующих гладкую мускулатуру вен. Периферическое венозное давление возрастает во всех случаях, когда увеличивается активность симпатических Сосудосуживающих волокон в венах. Кроме< того, увеличение любой силы, сдавливающей вены извне, создает тот же эффект на внутреннее давление в венах, как и повышенный тонус вен Таким образом, такие факторы, как физическая нагрузка и ношение эластических носков увеличивают периферическое венозное давление.
Во всех случаях изменения периферического венозного давления, взаимосвязь между центральным венозным давлением и венозным возвратом также изменяются., Например, во всех случаях повышения периферического венозного давления в резуль-тате увеличения объема крови или при стимуляции симпатических волокон кривая венозного возврата сдвигается вверх и вправо, как показано на рис 9-3. Эту взаимо-^ связь проще понять, если обратить, прежде всего, внимание на такую величину центрального венозного давления, при которой венозный возврат отсутствует.
врат равняется О, если центральное венозное давление составляет 7 мм рт. ст. Если периферическое венозное давление увеличивается до 10 мм рт. ст., отмечается существенный возврат при центральном венозном давлении, равном 7 мм рт. ст., венозный возврат прекращается, только если центральное венозное давление возрастает до 10 мм рт. ст. Таким образом, увеличение периферического венозного давления сдвигает в целом кривую венозного возврата вправо
Аналогичное снижение периферического венозного давления в результате кровопотери или снижения симпатического тонуса периферических вен сдвинает кривую венозного возврата влево, как это показано на рис. 9-3.
Определение минутного объема и венозного возврата центральным венозным давлением
Значение того факта, что центральное венозное давление оказывает воздействие одновременно ина минутный объем, и на венозный возврат, может быть лучше всего показано при совмещении на одном графике кривой минутного объема (кривая Франка—Старлинга) и кривой венозного возврата, как это сделано на рис. 9-4.
Центральное венозное давление, как определялось ранее, является давлением наполнения правого сердца. Строго говоря, данное давление непосредственно влияет только на ударный объем и минутный объем правого сердца. Однако часто в контексте термин «минутный объем» относится к объему, изгоняемому из левого желудочка.
Как же тогда получается, как уже часто ранее указывалось, что центральное венозное | давление (наполняющее давление правого сердца) существенно влияет на минутный | объем (выброс левого сердца)? 5
Краткий ответ заключается в том, что в устойчивом состоянии выброс правого и 1 левого сердца равны между собой. (Поскольку правое и левое сердце всегда сокраща- | ются с одинаковой частотой, то подразумевается, что в устойчивом состоянии их удар- | ные объемы равны между собой). Правильный ответ заключается в том, что изменения Д центрального венозного давления автоматически вызывает существенные параллель-1 ные изменения величины давления наполнения левого сердца (т.е. давления в левом 1 предсердии). Рассмотрите, например, следующий каскад изменений в сердце, вызван-1 ный небольшим увеличением цифр центрального венозного давления: I
1. Повышение центрального венозного давления.
2. Увеличение ударного объема правого желудочка в соответствии с законом Старлинга.
3. Увеличение минутного объема правого сердца.
4. Временное преобладание минутного объема правого сердца над минутным объемом левого сердца.
5. На протяжении всего периода существования данной дисгармонии, кровь накапливается в сосудистом русле легких, что приводит к возрастанию венозного ] давления в легких и давления в левом предсердии.
6. Повышение давления в левом предсердии увеличивает ударный объем левого желудочка в соответствии с законом Старлинга.
7. Очень быстро достигается новое устойчивое состояние, когда давление в левом
предсердии повышается до такой степени, чтобы сделать ударный объем левого | желудочка равным увеличенному ударному объему правого желудочка. 1 Наиболее важным выводом здесь является то, что давление в левом предсердии | автоматически изменяется в направлении, необходимом для того, чтобы возникло со- | ответствие между ударным объемом левого желудочка и ударным объемом правого 1 желудочка в данный момент. Соответственно, допустимым упрощением будет сказать, % что центральное венозное давление влияет на минутный объем, как если бы сердце 1 состояло только из одного насоса. i
Обратите внимание, что на рис. 9-4 минутный объем и венозный возврат равны , между собой (величина 5л/мин), только если центральное венозное давление составля- ' ет 2 мм рт. ст. Если бы центральное венозное давление снизилосьпо какой-то причине до Омм рт. ст., то минутный объем сократился бы (до 2 л/ мин), а венозный возврат увеличился бы (до 7 л/мин). При венозном возврате 7 л/ мин и минутном объеме 2 л/мин объем центрального венозного пула неизбежно увеличился бы, и это привело к прогрессирующему увеличению центрального венозного давления.
Таким образом, центральное венозное давление вернулось бы к исходной величине (2 мм рт. ст.) за очень короткий промежуток времени. Наоборот, если бы центральное венозное давление увеличилось по любой причине с 2 до 4 мм рт. ст., венозный возврат снизился бы (до 3 л/мин), а минутный объем увеличился бы (до 7 л/мин). Это быстро снизило бы объем крови в центральном венозном пуле, а центральное венозноедавление вскоре упало бы до своего исходного уровня. Сердечно-сосудистая система автоматически приспосабливается к работе в точке пересечения кривых минутного объема и венозного возврата. Величина центрального венозного давления всегда исходно стремится к равновесному значению, при котором величины минутного объема и венозного возврата равны. Значение минутного объема (и венозного возврата) всегда стабилизируется на уровне пересечения кривых минутного объема и венозного возврата.
Для того чтобы выполнить сВОю гомеостатическую роль в организме, сердечнососудистая система должна быть Готова кизменению величины минутного объема. Вспомним из главы 4, что на минутный объем влияет не только давление наполнения сердца и что в любой момент сердце может функционировать в соответствии с любой из разнообразных кривых минутного объема в зависимости от уровня возбуждения симпатических нервов сердца (см. рис. 4-10). Группу кривых минутного объема сердца можно совместить на графике с кривыми венозного возврата, как показано на рис. 9-5. В определенный момент влияние различных факторов на сердце заставляет его работать в соответствии с конкретной кривой минутного объема и, аналогично, существующее воздействие на периферическое венозное давление ведет к реализации конкретной кривой венозного возврата. Таким образом, воздействие различных факторов на сердце и на периферическое сосудистое русло определяет, где пересекутся кривые минутного объема и венозного возврата и, соответственно, какая величина центрального венозного давления и минутного объема (и венозного возврата) будут соответствовать точке равновесия.
В нормальной сердечно-сосудистой системе величина минутного объема может увеличиться, если точка пересечения кривых минутного объема и венозного возврата переместится вверх. Все изменения величины минутного объема вызваны сдвигом кривой минутного объема, сдвигом кривой венозного возврата или и тем и другим вместе.
Кривые минутного объема и венозного возврата полезны для понимания сложных взаимоотношений в сердечно-сосудистой системе в норме. С помощью рис. 9-6 давайте решим, например, что произойдет с сердечно-сосудистой системой при значительной кровопотере (в результате кровотечения). Допустим, что перед кровотечением симпатический тонус сердца и периферических сосудов был нормальным, как и первоначальный объем крови в организме, поэтому минутный объем соотносится с центральным венозным давлением, как показано на «нормальной» кривой минутного объема на рис. 9-6.
Кроме того, венозный возврат определяется центральным венозным давлением В соответствии с «нормальной» кривой венозного возврата Нормальные кривые минутного объема и венозного возврата пересекаются в точке А, так что минутный объект равен величине 5л/мин, а центральное венозное давление равняется 2 мм рт ст Пр» уменьшении объема крови, обусловленном кровопотерей, периферическое венозное давление падает, а кривая венозного возврата сдвигается влево ,
При отсутствии каких-либо реакций со стороны сердечно-сосудистой систем^ последняя должна переключить свою деятельность в точку В, поскольку именно она является точкой пересечения кривой минутного объема и новой кривой венозного, возврата В момент кровопотери кривая венозного возврата сдвигается и венозный, возврат падает ниже минутного объема при величине центрального венозного давления в 2мм рт ст Это приводит к существенному уменьшению объема центрального венозного пула и давления.в нем, что вызывает сдвиг режима функционирования из точки А в точку В Обратите внимание при сравнении точек А и В на рис 9~6, что кровопотеря сама по себе снижает минутный объем и центральное венозное давление за счет смещения кривой венозного возврата
Уменьшение минутного объема ниже нормы активирует ряд компенсаторных механизмов сердечно-сосудистой системы, целью которых является возврат минутного объема к величинам, более соответствующим норме Одним из этих компенсаторных механизмов является увеличение активности симпатических нервов сердца, что переносит функционирование сердца на уровень кривой, имеющей более высокий уровень, чем в норме
Влияние повышенной активности симпатической иннервации сердца можно проиллюстрировать сдвигом режима функционирования сердечно-сосудистой системы из точки В в точку С Сама по себе увеличенная активность симпатической иннервации сердца приводит к увеличению минутного объема (с 3 до 4 л/мин), но вызывает дальнейшее снижение цифр центрального венозного давлеиия.Эт$Падение центрального
венозного -уяк как точки В и С лежат на одной и той же кривой
венозного возврата. Симпатические нервы сердца не оказывают воздействия на кривую венозного возврата2.
Дополнительный компенсаторный механизм, включающийся при кровопотере, заключается в увеличении активности симпатической иннервации вен Напомним, что это ведет к увеличению периферического венозного давления и сдвигает кривую венозного возврата вправо Поэтому увеличение активности симпатических нервов вен сдвигает кривую венозного возврата, первоначально снизившуюся из-за кровопотери, назад к нормальному уровню Вследствие увеличения периферического венозного тонуса и сдвига к более близким к норме значениям кривой венозного возврата режим функционирования сердечно-сосудистой системы перемещается из точки С в точку D на рис 9-6 Таким образом, сужение периферических вен увеличивает минутный объем за счет увеличения центрального венозного давления и смещения режима функционирования сердца вверх по фиксированной функциональной кривой сердца
Следует подчеркнуть, что попытка разделить реакцию на кровотечение на отдельные последовательные шаги (те от А к В, С и D) является условным для оценки отдельных эффектов разнообразных процессов, участвующих в общей реакции на кровопотерю В реальности рефлекторные венозные и сердечные реакции происходят одновременно и с такой скоростью, что они с легкостью компенсируют кровопотерю, как только она возникает Таким образом, истинный процесс результирующей реакции больного на кровотечение будет соответствовать почти прямой линии из точки А в точку D
В целом, точка D иллюстрирует, что нормальный минутный объем может поддерживаться на фоне кровопотери в результате суммарного эффекта периферических и кардиальных компенсаторных механизмов Кровотечение является лишь одним примером из бесконечного множества нарушений в сердечно-сосудистой системе Такие совмещения графиков, как на рис 9-6, очень полезны для понимания многих нарушений деятельности сердечно-сосудистой системы и путей их компенсации
Клиническое значение отклонений центрального венозного давления
Хотя клинически у нас нет возможности реально построить кривые минутного объема или венозного возврата, но мы можем получить важную информацию о состоянии кровообращения у больного при измерении центрального венозного давления Как мы только что показали, венозный возврат и минутный объем взаимно влияют друг на друга, определяя центральное венозное давление в данный момент времени
Кроме того, наполнение сердечно-сосудистой системы (т е объем крови) является одним из главных факторов, определяющих положение кривой венозного возврата Поэтому, если у больного отмечается патологически высокое центральное венозное давление, то у него или существенно снижен минутный объем, или значительно увеличен объем крови (или отмечается и то и другое) Напротив если у больного патологически низкое центральное венозное давление, то у него или существенно повышен минутный объем, или значительно снижен объем крови (или отмечается и то и дру; гое)3
Приблизительное определение центрального венозного давления может быть легко проведено при исследовании наружных яремных вен. Поскольку сила тяжести поддерживает вены головы и шеи в спавшемся состоянии при вертикальном положении, при осмотре вен шеи не должно быть видно их растяжения (или ретроградной пульса-j ции при сокращениях предсердия) Наоборот, когда человек находится в горизонталь-^ ном положении, вены шеи наполнены, и пульсация легко определяется.
Так как нормальное центральное венозное давление составляет около 2 мм рт. ст.’ (7 см вод ст ), то вены будут наполнены на высоте около 7 см выше границы правой предсердия. Если здорового человека поместить в полугоризонтальное положений так что наружные яремные вены будут находиться на высоте 7 см над правым предсер-. днем, то можно увидеть границу между спавшимся участком вен и участком, наполненным кровью При патологически высоком центральном венозном давлении на шее бу-дет заметно растяжение вен на более высоком уровне (возможно, даже в вертикальном^ положении)
Из-за диагностической значимости в критических ситуациях, центральное вено#-, ное давление часто мониторируется с помощью катетера, введенного в периферическую вену и проведенного в центральном направлении, так что его конец находится И. центральном венозном пуле (т е в правом предсердии или около него) В некоторый случаях необходимо оценить давление в левом предсердии, которое является давлением наполнения левого сердца
Это обычно выполняют с помощью специального направляемого по току кров1 венозного катетера, у которого на конце находится небольшой надутый баллончик,' помощью которого катетер протаскивается током крови через правый желудочек I легочной клапан в легочную артерию Воздух из баллона потом выпускается, а канюл продвигается вперед, пока ее конец не достигает терминальной ветви легочного сосу дистого русла Величина «легочного конечного давления», которая регистрируется I данном случае, дает возможность получить важный показатель давления в левом предсердии