На основании описанных выше законов гидродинамики можно составить представление о движении жидкости в твердых трубках. Однако на некоторые параметры кровотока влияет строение стенки сосудов. Она вносит определенную коррекцию в создание сосудистого тонуса и величину просвета сосудов соответствии с физиологическими потребностями.
Трансмуральное давление - разница между внутренним давлением крови на стенку сосуда и внешним давлением тканей, окружающих ее. В некоторых случаях внешнее давление на сосуды может меняться. Еще в большей степени трансмуральный давление изменяется при перемене положения тела. В этом случае проявляется гидростатическое давление - давление столба жидкости.
Уровень сердца (источники гидродинамического давления) является нулевым. В сосудах, расположенных выше сердца, внутреннее давление крови на стенку за счет гидростатического давления уменьшает гидродинамическое давление. В сосудах, локализованных ниже уровня сердца, оба давления, наоборот, суммируются.
У человека, который лежит, трансмуральный давление практически не зависит от гидростатического, поскольку при этом сосуды располагаются на одной плоскости с сердцем. У человека, который стоит вертикально, гидростатическое давление существенно влияет на уровень трансмурального. Вследствие этого трансмуральный давление в сосудах головы, расположенных на 40 см выше сердца, снижается примерно на 30 мм рт, ст. (4 кПа). В то же время, что ниже сердца лежит сосуд, тем больше становится трансмуральный давление. На уровне 120 см ниже сердца трансмуральный давление превышает гидродинамический на 90 мм рт. ст., или 12 кПа.
Трансмуральный давление способствует возникновению в стенке сосуда напряжения. Взаимосвязь напряжения и трансмурального давления выражается законом Лапласа (в формуле не учитывается толщина стенки):
Pt = F: г,
где Pt - трансмуральный давление; F - напряжение; г - радиус сосуда. Из уравнения следует, что меньший радиус сосуда, тем меньше напряжение в ее стенке при одинаковом трансмурального давления. Благодаря этому маленькие сосуды, есть капилляры, стенка которых состоит из одного слоя клеток, не разрываются, несмотря на относительно высокое давление. Из-за наличия гладких мышц в малых артериях и венах напряжение в стенке может снизиться за счет активного сужения сосуда (уменьшится радиус).
Стенка сосуда состоит из эластичных, коллагеновых волокон и гладкомышечных клеток. Эластичных волокон особенно много в интиме сосудов, они образуют густую сетку, легко растягивается.
Коллагеновые волокна средней и наружной оболочек сосудов также образуют сетку. Но они оказывают большее сопротивление растяжению, чем эластичные. Однако коллагеновые волокна в стенке многих сосудов располагаются свободно, поэтому начинают противодействовать только тогда, когда сосуд растянута до определенного предела.
Гладкомышечные клетки аналогично связанные с коллагеновыми и эластичными волокнами. Сокращаясь и натягивая указанные волокна, гладкие мышцы образуют активную напряжение в стенке сосуда (сосудистый тонус). В то же время, изменяя просвет сосуда, они регулируют напряжение стенки.
Можно выделить два принципиально одинаковые пути модуляции напряжения гладкими мышцами. Если давление растет быстро, то мышечные клетки, сокращаясь, уменьшают просвет сосуда и снижают напряжение. При медленном росте давления напряжение снижается путем постепенной релаксации мышц и увеличение просвета сосуда. В первом случае снижение напряжения происходит не только в связи с уменьшением диаметра сосуда, но и вследствие уменьшения объемного кровотока. Во втором случае эффект снижения напряжения обусловлен снижением давления крови на стенки растянутой сосуды. Как прямая, так и обратная релаксация напряжения выражены в большей степени в венах, чем в артериях. Благодаря этому в венах поддерживается давление наполнения, несмотря на низкий гидродинамическое давление. Это обеспечивает достаточно высокую скорость кровотока в венах.
Указанные структуры сосудистой стенки, образуя напряжение, противодействуют сосудорасширяющему действия трансмурального давления. Но если сделать продольный разрез сосудистой стенки, то в результате действия сил напряжения место разреза будет зиять.
Величина напряжения зависит от соотношения структурных элементов в стенке. Предел растяжимости сосуды зависит от соотношения коллагеновых и эластичных элементов. Так, артерии большого круга кровообращения в 6-10 раз меньше растягивающие, чем вены этого же отдела. Вены малого круга кровообращения имеют такую же растяжимость, как и великого, а легочные артерии более растягивающие, чем артерии большого круга. Основные напряжение в стенке аорты: она в 1000 раз больше, чем в капилляре, тогда как в подобной по диаметру полой вене - только в 130 раз.
