اتساع‌پذیری عروق و وظایف دستگاه عروقی

4 مفهوم در این درس

آزمونک سریع

با چند پرسش تصادفی، آمادگی‌ات را بسنج

در حال آماده‌سازی آزمونک…

قانون پوازی و مقاومت عروقی

تنظیم جریان خون در بخش‌های مختلف بدن یکی از حیاتی‌ترین وظایف سیستم قلبی-عروقی است. برای درک چگونگی تغییر جریان خون، باید با اصول فیزیکی حاکم بر عروق آشنا شویم. یکی از بنیادی‌ترین قوانین فیزیکی در این زمینه، قانون پوازی (Poiseuille's Law) است. این قانون به بررسی رابطه بین جریان مایع در یک لوله استوانه‌ای، فشار، مقاومت و ابعاد لوله می‌پردازد. بر اساس قانون پوازی، میزان جریان خون به شدت تحت تأثیر ابعاد رگ، به ویژه شعاع آن قرار دارد. جریان خون با توان چهارم شعاع (یا قطر) رگ رابطه مستقیم و با طول رگ رابطه عکس دارد. این موضوع به این معنی است که قطر رگ قدرتمندترین متغیر در تعیین میزان جریان خون و مقاومت عروقی است.

تأثیر تغییرات همزمان قطر و طول بر جریان خون

برای درک بهتر این اثر، فرآیندهای همزمان تغییر طول و قطر رگ را بررسی می‌کنیم. بر اساس قانون پوازی، جریان خون با افزایش قطر رگ به شدت افزایش می‌یابد زیرا جریان با توان چهارم شعاع متناسب است. از سوی دیگر، جریان خون با طول رگ رابطه عکس دارد، یعنی هرچه رگ طولانی‌تر باشد، مقاومت بیشتر شده و جریان خون کاهش می‌یابد. بنابراین، اگر قطر یک رگ ۲ برابر شود و همزمان طول آن نیز ۲ برابر گردد، جریان خون به جای ۳۲ برابر، در نهایت ۸ برابر افزایش می‌یابد. این محاسبات نشان می‌دهند که چگونه اثر کاهشی افزایش طول رگ، بخشی از اثر افزایشی فوق‌العاده بزرگ تغییر قطر را خنثی می‌کند.

بر اساس قانون پوازی، جریان خون با توان چهارم شعاع رگ رابطه مستقیم و با طول رگ رابطه عکس دارد؛ بنابراین تغییرات قطر رگ اثری به مراتب قوی‌تر از تغییرات طول دارد.

نقش کلیدی قطر رگ در تعیین مقاومت عروقی

در تعیین مقاومت عروقی در برابر جریان خون، قطر رگ مهم‌ترین نقش را در مقایسه با طول رگ و ویسکوزیته (گرانروی) خون ایفا می‌کند. بر اساس قانون پوازی، مقاومت عروق با توان چهارم شعاع رگ رابطه عکس دارد. این رابطه معکوس به این معنی است که کوچک‌ترین کاهش در قطر رگ (تنگ شدن عروق)، مقاومت عروقی را به شدت بالا می‌برد و جریان خون را محدود می‌کند. از آنجا که در بدن انسان طول رگ‌ها معمولاً ثابت است و ویسکوزیته خون نیز دستخوش تغییرات ناگهانی نمی‌شود، تغییر در قطر رگ‌ها از طریق انقباض یا اتساع عضلات صاف دیواره عروق، اصلی‌ترین ابزار بدن برای کنترل مقاومت عروقی و هدایت خون به بافت‌های فعال است.

برای مثال، اگر قطر یک رگ خونی ۲ برابر و طول آن نیز ۲ برابر شود، میزان جریان خون طبق قانون پوازی به میزان ۲۴ تقسیم بر ۲ یعنی ۸ برابر افزایش می‌یابد.

واژگان کلیدی

قانون پوازی (Poiseuille's Law)
قانون فیزیکی که نشان می‌دهد جریان مایعات در یک لوله استوانه‌ای با توان چهارم شعاع رابطه مستقیم و با طول لوله رابطه عکس دارد.
مقاومت عروقی (Vascular Resistance)
نیرویی در برابر جریان خون در داخل عروق که تحت تأثیر ابعاد رگ و ویسکوزیته مایع قرار دارد و قطر رگ تعیین‌کننده‌ترین عامل آن است.

اشتباه‌های رایج

  • این باور اشتباه که تغییر قطر رگ تأثیری هم‌اندازه با طول رگ بر جریان خون دارد؛ در حالی که به دلیل رابطه توان چهارم، تأثیر قطر رگ بسیار قوی‌تر و تعیین‌کننده‌تر است.
  • محاسبه اشتباه افزایش جریان خون با ۲ برابر شدن قطر و ۲ برابر شدن طول رگ به میزان ۳۲ برابر؛ بر اساس قانون پوازی این افزایش تنها ۸ برابر خواهد بود.

جمع‌بندی این مفهوم

  • قانون پوازی رابطه ریاضی بین جریان خون، مقاومت عروقی، ویسکوزیته و ابعاد رگ را بیان می‌کند.
  • جریان خون با توان چهارم شعاع رگ رابطه مستقیم و با طول رگ رابطه عکس دارد.
  • در مقایسه با طول رگ و ویسکوزیته خون، قطر رگ به دلیل توان چهارم شعاع، مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده مقاومت عروقی است.
  • تغییرات کوچک در قطر رگ‌ها می‌تواند مقاومت عروقی و جریان خون بافتی را به صورت چشمگیری تغییر دهد.

نکتهٔ تکمیلی

در دنیای پزشکی، قانون پوازی به ما کمک می‌کند تا بفهمیم چرا بیماری‌هایی مانند آترواسکلروز (تصلب شرایین) تا این حد خطرناک هستند. وقتی یک رگ خونی تنها ۱۰ درصد تنگ‌تر می‌شود، جریان خون عبوری از آن نزدیک به ۳۴ درصد کاهش می‌یابد! از طرف دیگر، داروهای گشادکننده عروق مانند نیتروگلیسیرین نیازی ندارند عروق را خیلی گشاد کنند؛ بلکه حتی یک افزایش بسیار کوچک در قطر سرخرگ‌های کرونری قلب می‌تواند به دلیل اثر توان چهارم، جریان خون رسانی به عضله قلب را به طور چشمگیری بهبود بخشد و درد قفسه سینه را برطرف کند.

گرانروی خون و جریان گردابی

خواص فیزیکی خون نقش تعیین‌کننده‌ای در نحوه حرکت آن در شبکه عروقی ایفا می‌کنند. یکی از مهم‌ترین این خواص، ویسکوزیته (Viscosity) یا گرانروی خون است. ویسکوزیته نشان‌دهنده مقاومت داخلی مایع در برابر جاری شدن است و میزان آن در خون به شدت تحت تأثیر غلظت سلول‌های خونی، به ویژه گلبول‌های قرمز (هماتوکریت) قرار دارد. در بیماری کم‌خونی (Anemia)، تعداد گلبول‌های قرمز خون کاهش می‌یابد که این امر مستقیماً منجر به کاهش ویسکوزیته یا رقیق شدن خون می‌گردد. تغییر در ویسکوزیته خون دو پیامد فیزیولوژیک بسیار مهم بر روی مقاومت عروقی و نوع جریان خون دارد.

کاهش مقاومت عروقی در کم‌خونی

پیامد اول کاهش ویسکوزیته، بر روی مقاومت عروقی و جریان خون بافتی اعمال می‌شود. بر اساس قوانین همودینامیک، مقاومت عروقی با ویسکوزیته خون رابطه مستقیم دارد. بنابراین، در بیماران مبتلا به کم‌خونی، کاهش ویسکوزیته خون منجر به کاهش مقاومت عروقی می‌شود. این کاهش مقاومت عروقی به نوبه خود باعث می‌شود خون راحت‌تر در عروق حرکت کند و در نتیجه، میزان جریان خون بافتی به طور چشمگیری افزایش یابد. این افزایش جریان یک مکانیسم جبرانی حیاتی است تا با وجود کاهش غلظت هموگلوبین و توانایی حمل اکسیژن، بافت‌ها دچار کمبود اکسیژن نشوند.

در بیماری کم‌خونی (Anemia)، کاهش ویسکوزیته خون منجر به کاهش مقاومت عروقی و در نتیجه افزایش جریان خون بافتی می‌شود.

افزایش احتمال جریان گردابی طبق عدد رینولدز

پیامد دوم کاهش ویسکوزیته، تغییر در الگوی جریان خون از حالت آرام به آشفته است. در حالت عادی، جریان خون در رگ‌ها لایه‌ای (Laminar Flow) و بی‌صدا است. اما تحت شرایطی جریان می‌تواند گردابی (Turbulent Flow) و آشفته شود. بر اساس عدد رینولدز (Reynolds Number) به عنوان یک معیار ریاضی، احتمال ایجاد جریان گردابی با ویسکوزیته خون رابطه معکوس دارد. کاهش شدید گلبول‌های قرمز در کم‌خونی، نیروهای چسبندگی مایع را تضعیف کرده و در نتیجه خون مقاومت خود را در برابر نیروهای اینرسی حرکت از دست می‌دهد. از آنجا که کم‌خونی غلظت و ویسکوزیته خون را کاهش می‌دهد، عدد رینولدز بالا می‌رود و احتمال ایجاد جریان گردابی افزایش می‌یابد. این جریان‌های گردابی با ایجاد چرخش‌های موضعی، ارتعاشاتی تولید می‌کنند که به صورت صداهای غیرطبیعی شنیده می‌شوند.

ویژگی عروقیحالت نرمالکم‌خونی (Anemia)
ویسکوزیته خونعادیکاهش
مقاومت عروقیعادیکاهش
جریان خون بافتیعادیافزایش
جریان گردابیکمافزایش

واژگان کلیدی

ویسکوزیته (Viscosity)
گرانروی یا مقاومت داخلی مایع در برابر جریان یافتن که در خون عمدتاً توسط غلظت گلبول‌های قرمز تعیین می‌شود.
جریان گردابی (Turbulent Flow)
نوعی جریان خون آشفته که در آن لایه‌های مایع با هم مخلوط شده و برخلاف جریان آرام، ایجاد صدا و ارتعاش می‌کنند.
عدد رینولدز (Reynolds Number)
شاخصی بدون واحد که احتمال تبدیل جریان لایه‌ای و آرام به جریان آشفته و گردابی را نشان می‌دهد.

اشتباه‌های رایج

  • این تصور اشتباه که کاهش ویسکوزیته خون در کم‌خونی، احتمال بروز جریان گردابی را کاهش می‌دهد؛ در حالی که ویسکوزیته با احتمال جریان گردابی رابطه عکس دارد و کاهش آن، احتمال این جریان را افزایش می‌دهد.
  • این باور غلط که کم‌خونی به دلیل افت هموگلوبین باعث افزایش مقاومت عروقی و کاهش جریان بافتی می‌شود؛ برعکس، کم‌خونی مقاومت عروقی را کاهش و جریان خون بافتی را افزایش می‌دهد.

جمع‌بندی این مفهوم

  • کم‌خونی با کاهش گلبول‌های قرمز موجب افت غلظت و ویسکوزیته خون می‌شود.
  • طبق قانون رینولدز، احتمال بروز جریان گردابی با ویسکوزیته رابطه عکس داشته و در کم‌خونی افزایش می‌یابد.
  • کاهش ویسکوزیته خون در بیمار مبتلا به کم‌خونی به کاهش مقاومت عروقی در برابر جریان خون منجر می‌شود.
  • کاهش مقاومت عروقی در کم‌خونی باعث افزایش میزان جریان خون بافتی به عنوان یک پاسخ جبرانی می‌شود.

نکتهٔ تکمیلی

شاید جالب باشد بدانید سوفل‌های قلبی (صدای غیرطبیعی قلب) که در بیماران مبتلا به کم‌خونی شدید شنیده می‌شوند، ناشی از آسیب دریچه‌ای نیستند. این صداها که به «سوفل‌های عملکردی» یا «پویا» معروفند، صرفاً به دلیل کاهش ویسکوزیته خون و ایجاد جریان گردابی و پرسرعت ایجاد می‌شوند. هنگامی که پزشک بیماری کم‌خونی فرد را درمان می‌کند و غلظت گلبول‌های قرمز به حالت طبیعی بازمی‌گردد، گرانروی خون افزایش یافته، جریان گردابی از بین می‌رود و این سوفل قلبی نیز خودبه‌خود ناپدید می‌شود.

اتساع‌پذیری عروق سیستمیک و ریوی

عروق خونی لوله‌های صلب و غیرقابل انعطاف نیستند، بلکه ساختارهایی الاستیک و ارتجاعی دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد با تغییرات حجم و فشار خون سازگار شوند. این ویژگی فیزیکی با اصطلاح اتساع‌پذیری عروقی (Vascular Distensibility) توصیف می‌شود. اتساع‌پذیری به صورت توانایی رگ در افزایش حجم خود در پاسخ به افزایش فشار تعریف می‌شود. فرمول ریاضی اتساع‌پذیری نشان می‌دهد که این شاخص برابر است با نسبت افزایش حجم به حاصل‌ضرب تغییر فشار در حجم اولیه رگ. از این فرمول می‌توان نتیجه گرفت که اتساع‌پذیری یک رگ خونی با حجم اولیه خون داخل آن رابطه معکوس دارد. ارتباط معکوس بین اتساع‌پذیری عروقی و حجم اولیه رگ به این معناست که اگر یک رگ پیش از اعمال فشار جدید، خون زیادی را در خود جای داده باشد، درصد تغییرات حجم آن نسبت به کل حجم اولیه کوچک خواهد بود، در نتیجه از نظر ریاضی اتساع‌پذیری کمتری خواهد داشت.

تفاوت اتساع‌پذیری شریان‌ها و وریدهای سیستمیک

در سیستم گردش عمومی بدن، تفاوت‌های ساختاری و عملکردی چشمگیری بین شریان‌ها و وریدها وجود دارد. دیواره شریان‌ها ضخیم‌تر و عضلانی‌تر است تا بتوانند فشار بالای ناشی از پمپاژ قلب را تحمل کنند. در مقابل، دیواره وریدها نازک‌تر و انعطاف‌پذیرتر است. به همین دلیل، اتساع‌پذیری وریدهای گردش عمومی به طور قابل توجهی بالا بوده و حدود ۸ برابر شریان‌های هم‌تراز خود است. این اتساع‌پذیری بالا به وریدها اجازه می‌دهد تا به عنوان مخازن اصلی خون در بدن عمل کنند.

اتساع‌پذیری وریدها ۸ برابر شریان‌های هم‌تراز آن‌ها است، در حالی که شریان‌های ریوی اتساع‌پذیری معادل ۶ برابر شریان‌های گردش عمومی دارند.

اتساع‌پذیری ویژه شریان‌های ریوی

تفاوت‌های بسیار مهمی بین عروق گردش عمومی (سیستمیک) و گردش خون ریوی وجود دارد. شریان‌های ریوی برخلاف شریان‌های سیستمیک، دیواره‌های بسیار نازک‌تر و منعطف‌تری دارند. بررسی‌های فیزیولوژیک نشان می‌دهند که اتساع‌پذیری شریان‌های ریوی حدود ۶ برابر شریان‌های گردش عمومی سیستمیک است. این ویژگی به ریه‌ها اجازه می‌دهد تا افزایش جریان خون خروجی از قلب را بدون افزایش شدید فشار شریانی ریوی پذیرا باشند. شریان‌های ریوی به دلیل وظیفه انتقال خون کم‌فشار به بافت ریه، ساختاری مشابه وریدها دارند که این موضوع توجیه فیزیولوژیک اتساع‌پذیری بالای آن‌ها است. با این حال، وریدهای ریوی از نظر ساختار و الاستیسیته شباهت زیادی به وریدهای گردش عمومی دارند و تفاوت بارزی بین آن‌ها دیده نمی‌شود.

نوع رگاتساع‌پذیری نسبی (در مقایسه با شریان سیستمیک)
شریان سیستمیک۱ (مبنا)
ورید سیستمیک۸ برابر
شریان ریوی۶ برابر

واژگان کلیدی

اتساع‌پذیری (Distensibility)
توانایی دیواره یک رگ خونی برای کشیده شدن و افزایش حجم در پاسخ به افزایش فشار داخل رگ.
حجم اولیه (Original Volume)
مقدار حجم خونی که پیش از اعمال فشار جدید در داخل رگ خونی وجود دارد و با اتساع‌پذیری رابطه عکس دارد.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه گرفتن نسبت اتساع‌پذیری وریدها به شریان‌ها (که ۸ برابر است) با نسبت کمپلیانس یا حجم‌پذیری آن‌ها (که ۲۴ برابر است).
  • تصور اینکه اتساع‌پذیری شریان‌های ریوی با شریان‌های سیستمیک یکسان است؛ در حالی که شریان‌های ریوی ۶ برابر اتساع‌پذیرتر هستند.

جمع‌بندی این مفهوم

  • اتساع‌پذیری عروقی معیاری برای سنجش توانایی رگ در افزایش حجم به ازای تغییر فشار است.
  • اتساع‌پذیری یک رگ خونی با حجم اولیه خون موجود در آن رگ رابطه معکوس دارد.
  • وریدهای سیستمیک حدود ۸ برابر بیشتر از شریان‌های هم‌تراز خود اتساع‌پذیر هستند.
  • شریان‌های ریوی دیواره نازک‌تری داشته و اتساع‌پذیری آن‌ها ۶ برابر شریان‌های گردش عمومی است.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که بالا بودن اتساع‌پذیری شریان‌های ریوی (۶ برابر شریان‌های گردش عمومی)، نقشی حیاتی در بقای انسان دارد. ریه‌ها اندام‌های بسیار ظریفی هستند و اگر فشار خون در آن‌ها بالا برود، مویرگ‌های ریوی آسیب دیده و فرد دچار ادم ریه (آب آوردن ریه) می‌شود. به لطف این اتساع‌پذیری بالا، کل خون خروجی از قلب می‌تواند با فشار بسیار پایینی (حدود یک پنجم فشار سیستمیک) در ریه‌ها جریان یابد، بدون اینکه فشاری به بطن راست قلب وارد شود یا به بافت‌های ریه آسیب برسد.

کمپلیانس عروقی و مخازن خون

یکی دیگر از مفاهیم کلیدی در همودینامیک، کمپلیانس (Compliance) یا پذیرش عروقی است که توانایی کل یک بخش از سیستم عروقی را برای ذخیره کردن خون نشان می‌دهد. کمپلیانس با اتساع‌پذیری تفاوت دارد؛ در حالی که اتساع‌پذیری بیانگر میزان کشش ساختاری دیواره رگ است، کمپلیانس نشان‌دهنده حجم کل خونی است که می‌تواند به ازای هر میلی‌متر جیوه افزایش فشار در رگ ذخیره شود. از نظر ریاضی، کمپلیانس برابر است با نسبت تغییرات حجم به تغییرات فشار (یعنی ΔV تقسیم بر ΔP). بنابراین، کمپلیانس حاصل‌ضرب اتساع‌پذیری در حجم اولیه رگ خونی است. کمپلیانس وریدهای گردش عمومی به دلیل حجم اولیه بالا و اتساع‌پذیری بیشتر، حدود ۲۴ برابر شریان‌های هم‌تراز آن‌ها است.

پیامدهای کمپلیانس بالا در وریدها و پایین در شریان‌ها

این تفاوت بزرگ در کمپلیانس شریان‌ها و وریدها پیامدهای بالینی بسیار مهمی دارد. برای مثال، اگر حجم مشخصی از خون (مانند ۱۰۰ میلی‌لیتر) از سیستم شریانی خارج شود، به دلیل کمپلیانس بسیار پایینی که شریان‌ها دارند، افت فشار بسیار شدید و ناگهانی رخ می‌دهد. در مقابل، از دست رفتن همین مقدار خون از سیستم وریدی، به دلیل کمپلیانس بالای وریدها، تغییر بسیار ناچیزی در فشار خون وریدی ایجاد می‌کند. این ویژگی به وریدها اجازه می‌دهد تا به عنوان مخزن خون در شرایط خونریزی عمل کنند.

کمپلیانس عبارت است از نسبت تغییرات حجم به تغییرات فشار (ΔV/ΔP)؛ به همین دلیل کمپلیانس وریدها ۲۴ برابر شریان‌ها است.

اثر تحریک سمپاتیک و ضربان‌زدایی مویرگی

کمپلیانس عروق تحت کنترل سیستم عصبی سمپاتیک قرار دارد. تحریک سمپاتیک با انقباض عضلات صاف دیواره عروق، کمپلیانس را کاهش می‌دهد. این کاهش کمپلیانس به ویژه در وریدها بسیار بیشتر و بارزتر از شریان‌ها است و باعث می‌شود خون ذخیره شده در وریدها به سمت قلب پمپ شود. در نهایت، تلفیق کمپلیانس و اتساع‌پذیری عروق به همراه مقاومت آن‌ها نقش مهمی در تعدیل جریان خون دارد. این سیستم ارتجاعی، نوسانات فشار ضربانی ناشی از انقباض قلب را مستهلک کرده و باعث می‌شود جریان خون در سطح مویرگ‌ها تقریباً پیوسته و بدون ضربان باشد تا تبادل مواد به بهترین شکل صورت گیرد.

ویژگی فیزیکیسیستم شریانیسیستم وریدی
کمپلیانس عروقیکم (۱)زیاد (۲۴ برابر)
اثر سمپاتیکضعیف‌تربسیار شدیدتر
افت فشار با خونریزی کمشدیدبسیار خفیف

واژگان کلیدی

کمپلیانس (Compliance)
ظرفیت یا پذیرش عروقی که نشان‌دهنده نسبت تغییر حجم به تغییر فشار در یک بخش از سیستم گردش خون است.
اثر ضربان‌زدایی (Damping Effect)
مستهلک شدن نوسانات فشار ضربانی در شریان‌ها به کمک اتساع‌پذیری و مقاومت عروقی، جهت ایجاد جریان خون پیوسته در مویرگ‌ها.

اشتباه‌های رایج

  • تعریف اشتباه کمپلیانس به عنوان نسبت تغییرات فشار به تغییرات حجم؛ در حالی که کمپلیانس دقیقاً تغییرات حجم به فشار است.
  • باور به اینکه از دست دادن مقدار مشخصی خون در سیستم وریدی افت فشار شدیدتری ایجاد می‌کند؛ به دلیل کمپلیانس پایین‌تر شریان‌ها، افت فشار در شریان‌ها بسیار شدیدتر است.
  • تصور اینکه کاهش کمپلیانس بر اثر تحریک سمپاتیک در شریان‌ها بارزتر از وریدها است؛ این اثر در وریدها به مراتب بیشتر است.

جمع‌بندی این مفهوم

  • کمپلیانس یا حجم‌پذیری به صورت نسبت تغییرات حجم به تغییرات فشار تعریف می‌شود.
  • کمپلیانس وریدهای گردش عمومی به دلیل حجم بیشتر و اتساع‌پذیری بالاتر، ۲۴ برابر شریان‌ها است.
  • از دست دادن حجم مشخصی از خون در شریان‌ها به دلیل کمپلیانس پایین، افت فشار بسیار شدیدتری نسبت به وریدها ایجاد می‌کند.
  • تحریک سمپاتیک کمپلیانس عروق را کاهش می‌دهد و این کاهش در وریدها بسیار بارزتر از شریان‌ها است.
  • اتساع‌پذیری و مقاومت عروق باعث مستهلک شدن ضربان و ایجاد جریان خون پیوسته و بدون ضربان در مویرگ‌ها می‌شود.

نکتهٔ تکمیلی

وریدها در فیزیولوژی پزشکی به عنوان «مخزن خون» شناخته می‌شوند و حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد کل حجم خون بدن را در خود جای می‌دهند. در زمان خونریزی‌های شدید، فعال شدن سیستم سمپاتیک و انقباض وریدها باعث می‌شود که حجم عظیمی از این خون ذخیره شده به سمت قلب هدایت شود. این پدیده که مانند یک «خود-انتقال خون» (Autotransfusion) داخلی عمل می‌کند، به حفظ برون‌ده قلبی و فشار خون در محدوده حیاتی کمک می‌کند و فرصت طلایی را برای نجات جان بیمار فراهم می‌سازد.

خلاصهٔ درس

چرا رگ‌های ما سفت و صلب نیستند؟

Physiology · Vascular Hemodynamics

قانون پوازی و مقاومت عروق

  • جریان خون با توان چهارم شعاع رگ رابطه مستقیم دارد.
  • طول رگ با جریان خون رابطه عکس دارد و مقاومت را بالا می‌برد.
  • شعاع رگ تعیین‌کننده‌ترین متغیر در مقاومت عروقی است.
  • دو برابر شدن قطر و طول رگ ← افزایش ۸ برابری جریان خون.
  • تغییر قطر رگ با انقباض عضلات صاف دیواره عروق انجام می‌شود.
قانون پوازی (Poiseuille's Law)
جریان متناسب با توان چهارم شعاع و عکس طول

نکته: تنگی تنها ۱۰ درصدی رگ، جریان خون عبوری را نزدیک به ۳۴ درصد کاهش می‌دهد!

گرانروی خون و جریان گردابی

  • گرانروی یا ویسکوزیته خون به غلظت گلبول‌های قرمز وابسته است.
  • در بیماری کم‌خونی، کاهش ویسکوزیته موجب افت مقاومت عروق می‌شود.
  • کاهش مقاومت عروقی در کم‌خونی ← افزایش جبرانی جریان خون بافتی.
  • احتمال ایجاد جریان گردابی با ویسکوزیته خون رابطه معکوس دارد.
  • جریان گردابی با ایجاد چرخش و ارتعاش، صدای غیرطبیعی تولید می‌کند.
ویسکوزیته (Viscosity)
مقاومت داخلی مایع در برابر جاری شدن

نکته: سوفل‌های قلبی در کم‌خونی شدید به علت کاهش ویسکوزیته و ایجاد جریان گردابی است و با درمان رفع می‌شود.

اتساع‌پذیری عروق سیستمیک و ریه

  • اتساع‌پذیری یعنی توانایی رگ در افزایش حجم در پاسخ به افزایش فشار.
  • شاخص اتساع‌پذیری عروق با حجم اولیه خون رابطه معکوس دارد.
  • اتساع‌پذیری وریدهای سیستمیک ۸ برابر شریان‌های هم‌تراز است.
  • اتساع‌پذیری شریان‌های ریوی ۶ برابر شریان‌های سیستمیک است.
  • شریان‌های ریوی به دلیل انتقال خون کم‌فشار، دیواره نازکی دارند.
اتساع‌پذیری (Distensibility)
نسبت افزایش حجم به ضرب تغییر فشار در حجم اولیه

نکته: اتساع‌پذیری بالای شریان‌های ریوی مانع افزایش شدید فشار و بروز ادم ریه در حجم‌های بالا می‌شود.

کمپلیانس عروق و مخازن خون

  • کمپلیانس نشان‌دهنده حجم کل ذخیره‌شده به ازای واحد افزایش فشار است.
  • فرمول محاسباتی کمپلیانس عروق برابر با نسبت تغییر حجم به فشار است.
  • کمپلیانس حاصل‌ضرب اتساع‌پذیری در حجم اولیه رگ خونی است.
  • کمپلیانس وریدهای سیستمیک ۲۴ برابر شریان‌های هم‌تراز آن‌ها است.
  • وریدها به عنوان مخازن اصلی خون حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد خون را نگه می‌دارند.
کمپلیانس (Compliance)
نسبت تغییرات حجم به تغییرات فشار در سیستم عروقی

نکته: خروج ۱۰۰ میلی‌لیتر خون از شریان‌ها افت فشار شدید، ولی از وریدها تغییر ناچیزی ایجاد می‌کند.

کنترل سمپاتیک و جریان مویرگی

  • تحریک سمپاتیک با انقباض عضلات صاف موجب کاهش کمپلیانس عروق می‌شود.
  • اثر کاهش کمپلیانس ناشی از سمپاتیک در وریدها بسیار بارزتر است.
  • تحریک سمپاتیک در خونریزی ← پمپ خون وریدی به قلب جهت حفظ برون‌ده.
  • تلفیق کمپلیانس و مقاومت عروقی موجب مستهلک شدن نوسانات فشار می‌شود.
  • اثر ضربان‌زدایی باعث ایجاد جریان پیوسته و بدون ضربان در مویرگ‌هاست.
اثر ضربان‌زدایی (Damping Effect)
مستهلک شدن نوسانات فشار ضربانی در شریان‌ها

نکته: انقباض وریدها توسط سمپاتیک در خونریزی مانند یک خود-انتقال خون داخلی برای نجات بیمار عمل می‌کند.

نکات کلیدی آزمون

  • تغییر قطر رگ به دلیل رابطه توان چهارم، تأثیری بسیار قوی‌تر از تغییر طول بر جریان دارد.
  • با ۲ برابر شدن همزمان قطر و طول رگ، جریان خون طبق پوازی ۸ برابر می‌شود نه ۳۲ برابر.
  • در کم‌خونی، کاهش ویسکوزیته احتمال ایجاد جریان گردابی را افزایش می‌دهد نه کاهش.
  • اتساع‌پذیری وریدها ۸ برابر شریان‌هاست، اما کمپلیانس (حجم‌پذیری) آن‌ها ۲۴ برابر است.
  • کمپلیانس عروقی نسبت تغییر حجم به فشار (ΔV/ΔP) است، نه نسبت تغییر فشار به حجم.
  • افت فشار ناشی از خونریزی در شریان‌ها به دلیل کمپلیانس پایین، بسیار شدیدتر از وریدهاست.

یک تست از این درس

خودت را بسنج

یک بیمار مبتلا به کم‌خونی شدید (Anemia) تحت بررسی‌های همودینامیک قرار گرفته است؛ با توجه به اصول فیزیکی حاکم بر گردش خون، کدام توصیف در خصوص وضعیت جریان خون او و مقایسه آن با شرایط طبیعی صحیح است؟

  1. در این بیمار به دلیل کاهش گرانروی خون، احتمال ایجاد جریان گردابی در عروق کاهش می‌یابد، در حالی که کاهش مقاومت عروقی به افزایش جریان خون بافتی منجر می‌شود و اتساع‌پذیری عروق همراه با مقاومت آن‌ها جریان مویرگی را پیوسته نگه می‌دارد.
  2. در این بیمار به دلیل کاهش گرانروی خون، احتمال ایجاد جریان گردابی در عروق افزایش می‌یابد، در حالی که افزایش مقاومت عروقی به کاهش جریان خون بافتی منجر می‌شود و اتساع‌پذیری عروق همراه با مقاومت آن‌ها جریان مویرگی را پیوسته نگه می‌دارد.
  3. در این بیمار به دلیل کاهش گرانروی خون، احتمال ایجاد جریان گردابی در عروق افزایش می‌یابد، در حالی که کاهش مقاومت عروقی به افزایش جریان خون بافتی منجر می‌شود و اتساع‌پذیری عروق همراه با مقاومت آن‌ها جریان مویرگی را پیوسته نگه می‌دارد.
  4. در این بیمار به دلیل کاهش گرانروی خون، احتمال ایجاد جریان گردابی در عروق کاهش می‌یابد، در حالی که افزایش مقاومت عروقی به کاهش جریان خون بافتی منجر می‌شود و اتساع‌پذیری عروق همراه با مقاومت آن‌ها جریان مویرگی را پیوسته نگه می‌دارد.
دیدن پاسخ و توضیح

پاسخ درست: گزینه ۳

گزینه ۳ صحیح است. در بیماری کم‌خونی (Anemia)، غلظت یا گرانروی (ویسکوزیته) خون کاهش می‌یابد. طبق قانون رینولدز، احتمال ایجاد جریان گردابی با ویسکوزیته رابطه عکس دارد، لذا کاهش گرانروی احتمال ایجاد جریان گردابی را افزایش می‌دهد. همچنین، کاهش ویسکوزیته باعث کاهش مقاومت عروقی شده که به نوبه خود میزان جریان خون بافتی را افزایش می‌دهد. در نهایت، قابلیت اتساع‌پذیری عروق به همراه مقاومت آن‌ها نوسانات فشار ضربانی را ضربه‌گیری کرده و جریان خون پیوسته و بدون ضربان را در سطح مویرگ‌ها فراهم می‌کند. بررسی سایر گزینه‌ها: گزینه ۱: در بیمار مبتلا به کم‌خونی، احتمال ایجاد جریان گردابی به دلیل کاهش گرانروی افزایش می‌یابد، نه کاهش. گزینه ۲: کم‌خونی منجر به کاهش مقاومت عروقی و افزایش جریان خون بافتی می‌شود، نه افزایش مقاومت و کاهش جریان خون. گزینه ۴: در بیمار مبتلا به کم‌خونی، احتمال ایجاد جریان گردابی افزایش می‌یابد و مقاومت عروقی نیز کاهش یافته و جریان خون بافتی افزایش می‌یابد.

تمرین بیشتر در اپ

درس‌های دیگر این بخش · فیزیولوژی