การไหลเวียนโลหิตและการควบคุมความดันโลหิต

การไหลเวียนโลหิตคือฟิสิกส์ของการไหลของเลือด: ความดัน การไหล และแรงต้านทานมีความสัมพันธ์กันอย่างไรเมื่อเลือดเคลื่อนที่ผ่านระบบไหลเวียนโลหิต ความดันโลหิตแดง ซึ่งเป็นผลคูณของปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกและแรงต้านทานส่วนปลายทั้งหมด เป็นปริมาณหลักที่ระบบหัวใจและหลอดเลือดควบคุม และการทำความเข้าใจปัจจัยกำหนดของมันเป็นรากฐานสำหรับการทำความเข้าใจการควบคุมระบบไหลเวียนโลหิต

Definition

การไหลเวียนโลหิตคือการศึกษาแรงและความสัมพันธ์—ความแตกต่างของความดัน การไหล และแรงต้านทาน—ที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของเลือดผ่านหัวใจและหลอดเลือด; การควบคุมความดันโลหิตคือชุดของกลไกที่รักษาความดันหลอดเลือดแดงโดยการปรับปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออก แรงต้านทานของหลอดเลือด และปริมาตรเลือด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมความสัมพันธ์พื้นฐานที่ควบคุมการไหลและความดัน (ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน-การไหล-แรงต้านทาน บทบาทของปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกและแรงต้านทานของหลอดเลือด) ความแตกต่างระหว่างความดันเฉลี่ย ความดันซิสโตลิก ความดันไดแอสโตลิก และความดันชีพจร รวมถึงกลไกระยะสั้นและระยะยาวที่เป็นชั้นๆ ที่กำหนดความดันหลอดเลือดแดง เป็นข้อมูลอ้างอิงทางสรีรวิทยาและไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์

Core questions

• ความดัน การไหล และแรงต้านทานมีความสัมพันธ์กันอย่างไรในระบบไหลเวียนโลหิต?
• อะไรเป็นตัวกำหนดความดันหลอดเลือดแดงเฉลี่ย และความดันซิสโตลิก ไดแอสโตลิก และความดันชีพจรแตกต่างกันอย่างไร?
• การสะท้อนกลับระยะสั้นและการควบคุมไตระยะยาวร่วมกันกำหนดความดันหลอดเลือดแดงได้อย่างไร?
• การแข็งตัวของหลอดเลือดเปลี่ยนแปลงรูปคลื่นความดันได้อย่างไร?

Key concepts

• ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน-การไหล-แรงต้านทาน
• ปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกและแรงต้านทานส่วนปลายทั้งหมด
• ความดันหลอดเลือดแดงเฉลี่ย
• ความดันซิสโตลิก ไดแอสโตลิก และความดันชีพจร
• ความยืดหยุ่นของหลอดเลือดและความแข็งของหลอดเลือดแดง
• การควบคุมความดันของของเหลวในร่างกาย-ไต (ระยะยาว)
• การขับโซเดียมและน้ำตามความดัน

Mechanisms

การไหลผ่านระบบไหลเวียนโลหิตถูกขับเคลื่อนด้วยความแตกต่างของความดันและถูกต้านทานด้วยแรงต้านทาน ดังนั้นการไหลจะเพิ่มขึ้นตามความแตกต่างของความดันและลดลงเมื่อแรงต้านทานเพิ่มขึ้น; แรงต้านทานส่วนใหญ่มาจากหลอดเลือดแดงขนาดเล็กและหลอดเลือดแดงฝอย และมีความไวสูงต่อรัศมีของหลอดเลือด ความดันหลอดเลือดแดงเฉลี่ยประมาณได้ว่าเป็นผลคูณของปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกและแรงต้านทานส่วนปลายทั้งหมด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมระบบจึงสามารถรักษาความดันได้โดยการปรับปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกหรือโทนของหลอดเลือด รูปคลื่นชีพจร—จุดสูงสุดซิสโตลิก จุดต่ำสุดไดแอสโตลิก และความดันชีพจรระหว่างสองจุดนี้—ขึ้นอยู่กับปริมาตรเลือดที่หัวใจบีบตัวออกและความยืดหยุ่นของหลอดเลือดแดงขนาดใหญ่; การแข็งตัวของหลอดเลือดเหล่านี้จะทำให้ความดันชีพจรกว้างขึ้น ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของการเสื่อมสภาพของหลอดเลือดแดงตามวัยที่ Lakatta และ Levy ได้อธิบายไว้ ในระยะยาว Guyton แย้งว่าไตเป็นตัวกำหนดจุดปฏิบัติการของความดันหลอดเลือดแดงผ่านการขับโซเดียมและน้ำตามความดัน (pressure natriuresis): การเปลี่ยนแปลงความดันจะเปลี่ยนแปลงการขับโซเดียมและน้ำจนกระทั่งปริมาตรเลือดและความดันกลับสู่ระดับที่คงที่

Clinical relevance

แนวคิดเกี่ยวกับการไหลเวียนโลหิตเป็นกรอบในการวัดและตีความความดันโลหิต และทำความเข้าใจสภาวะต่างๆ เช่น ความดันโลหิตสูงและภาวะช็อกทางสรีรวิทยา รวมถึงเหตุผลที่หลอดเลือดแดงแข็งตัวทำให้ความดันซิสโตลิกและความดันชีพจรเพิ่มขึ้นตามอายุ ข้อมูลนี้อธิบายกลไกเพื่อการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

การอธิบายเชิงปริมาณของการไหลเวียนโลหิตมีรากฐานมาจากสรีรวิทยาและอุทกพลศาสตร์ในศตวรรษที่สิบแปดและสิบเก้า รวมถึงการวัดความดันหลอดเลือดแดงโดยตรงในยุคแรกๆ ในศตวรรษที่ยี่สิบ การวิเคราะห์ระบบของ Guyton ได้ปรับเปลี่ยนการควบคุมความดันโลหิตให้เป็นปัญหาของการควบคุมปริมาตรในระยะยาวโดยมีไตเป็นศูนย์กลาง ซึ่งเสริมการสะท้อนกลับของระบบประสาทที่รวดเร็ว และทำให้สาขาวิชานี้มีกรอบการทำงานแบบบูรณาการที่ทันสมัย

Debates

การควบคุมความดันระยะยาวโดยไตเทียบกับการควบคุมที่ไม่ใช่ไต

แบบจำลองของเหลวในร่างกาย-ไตของ Guyton ระบุว่าการขับโซเดียมและน้ำตามความดันของไตเป็นตัวกำหนดความดันหลอดเลือดแดงในระยะยาวในที่สุด; งานวิจัยในภายหลังถกเถียงกันว่ากลไกทางระบบประสาท หลอดเลือด และไตเรื้อรังมีส่วนร่วมมากน้อยเพียงใด โดยไม่ล้มล้างบทบาทสำคัญของการควบคุมปริมาตร

Key figures

• Arthur Guyton
• Edward G. Lakatta
• J. Rodney Levick

Seminal works

• guyton-1991
• lakatta-levy-2003

Frequently asked questions

ปริมาณสองอย่างใดที่กำหนดความดันหลอดเลือดแดงเฉลี่ย?

ความดันหลอดเลือดแดงเฉลี่ยประมาณได้จากผลคูณของปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกและแรงต้านทานส่วนปลายทั้งหมด ดังนั้นร่างกายจึงสามารถรักษาความดันได้โดยการเปลี่ยนปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกหรือระดับการหดตัวของหลอดเลือด

ทำไมความดันชีพจรจึงกว้างขึ้นตามอายุ?

หลอดเลือดแดงขนาดใหญ่จะแข็งตัวขึ้นตามอายุและดูดซับการบีบตัวแต่ละครั้งได้น้อยลง ดังนั้นความดันซิสโตลิกจึงสูงขึ้นและความดันไดแอสโตลิกอาจลดลง ทำให้ความดันชีพจรกว้างขึ้นระหว่างสองค่านี้