Cấu tạo thành mạch

5. Các bƣớc thực hiện đề tài

6.2.1. Cấu tạo thành mạch

Hệ thống mạch máu trong cơ thể rất dày đặc và phân bố tương đối đồng đều. Các mạch máu được phân nhánh nhiều lần và có kích thước rất khác nhau. Động mạch chủ và tĩnh mạch chủ có đường kính lớn nhât, còn đường kính của mau mạch là bé nhất. Thành mạch được cấu tạo bởi nhiều lớp. Thành phần chủ yếu của thành động mạch lớn là tổ chức liên kết các sợi đàn hồi và các thớ cơ trơn. Trong thành động mạch lớn rất ít thớ cơ và có nhiề sợi đàn hồi, còn ở các động mạch nhỏ thì lớp cơ trơn nhiều hơn. Lớp cơ trơn có khả năng giữ một thế co nhất định và kéo dài trong một thời gia đáng kể để tạo nên trương lực cơ. Tình trạng trương lực cơ quyết định tiết diện của ống mạch. Sự co dãn cuả sơ trơn để thay đổi tiết diện long mạch được điều khiển bởi hệ thần kinh thực vật và các nội tiết tố. Thành mao mạch được cấu tạo bởi một lớp nội bào và sự co dãn của nó ảnh hưởng đến tính thấm của mao mạch đối với vật chất [1].

Ngoài ra trong lòng mạch còn có một hệ thống van. Hệ thống van của động mạch làm cho máu chỉ chảy theo hướng từ tim đi các nơi, nghĩa là từ mạch máu lớn về các mạch máu nhỏ mà không chảy ngược lại được. Ở các tĩnh mạch lớn cũng có một hệ thống van. Các van tĩnh mạch làm cho dòng máu chỉ chảy được từ các tĩnh mạch nhỏ về

các tĩnh mạch lớn rồi về tim. Van trong hệ thống tĩnh mạch cũng rất quan trọng bởi vì do tư thế của cơ thể, có lúc dòng máu tĩnh mạch phải chảy ngược chiều với trọng lực.

6.2.2. Tác dụng dàn hồi của thành động mạch

Thành động mạch đóng vai trò quan trọng để duy trì dòng chảy liên tục và tăng thêm áp suất dòng chảy. Thí nghiệm sau đây cho ta rõ tác dụng đàn hồi của thành ống. Người ta nối một cái bình đựng nước với hai ống có kích thước giống nhau, một ống có thành cứng (thủy tinh) và một ống có thành đàn hồi (cao su) [1]. Cho kẹp tháo mở liên tục và quan sát, ta thấy:

- Trong ống cứng: chuyển động của chất lỏng thành dòng ngắt quãng theo nhịp kẹp đóng mở, lưu lượng chảy ít hơn.

- Trong ống có thành đàn hồi: dòng chảy liên tục và lưu lượng chảy lớn hơn. Trong thành ống xuất hiện sóng đàn hồi có thể quan sát được và tốc độ truyền sóng khá chậm (10-18m/s) [3].

Mỗi lần kẹp mở, chất lỏng được cung cấp một áp suất để chuyển động, đồng thời thành ống đã nhận một phần năng lượng để giãn rộng ra. Như vậy sự biến dạng đàn hồi của thành ống đã đóng một phần quan trọng trong chuyển động chất lỏng ở ống cao su. Chuyển động máu trong các mạch máu cũng vậy. Biến dạng đàn hồi là sự thay đỏi hình dạng mà vật sẽ trở về trạng thái cũ khi lực ngoài không còn tác dụng nữa. Như thế nghĩa là khi ngắt lực tác dụng thì vật trở về dạng cũ.

Để đặt trưng cho sự biến dạng đàn hồi người ta dung độ biến dạng tương đối

l l



trong đó l là chiều dài vật và l là sự biến dạng theo chiều dài vật. Trong một phạm vi nhất định, độ biến dạng tương đối

l l



của chiều dài tỷ lệ thuận với lực tác dụng F và tỷ lệ nghịch với tiết diện của bề dày S của thành ống. Đại lượng

S F gọi là suất lực tác dụng P: S F k l l   hoặc k P l l    (6.3) k là hệ số đàn hồi

Người ta còn dung đại lượng nghịch đảo của hệ số đàn hồi để diễn đạt khả năng đàn hồi của vật gọi là môđun đàn hồi hay mô đun Young E của vật.

k E1 Từ đó ta có: P E l l    1 (6.4)

Khi suất lực P do tim gây ra tác dụng vào đoạn mạch có độ dài làm cho thành mạch giãn ra và có một chiều dài mới là l.

Hình 6.9. Tác dụng đàn hồi của thành động mạch [14].

∆l (6.5) l kl0P

Độ dài của đoạn mạch sẽ là: ll0(1k.P)

Từ công thức 6.3, 6.4 ta có: ES F l l   (6.6) Do vậy lực đặt lên thành mạch tại mộ điểm nhất định bằng:

l l

S E

F    (6.7)

Công thực hiện do sự biến dạng sẽ được tính theo giá trị trung bình AFl (6.8)

Vì lực F tăng tỷ lên bậc nhất với nên giá trị có thể coi là trung bình cộng của giá trị cự tiểu F=0 và cự đại F. Vì vậy:

l l S E F    2 1 (6.9) Do đó: 2 2 1 l l S E A   (6,10) Công này tạo ra thế năng của biến dạng đàn hồi với: 2 2 1 l l S E Et    (6.11)

Vậy thế năng của thành mạch tỷ lệ với bình phương độ biến dạng 2

l

 ).

Qua công thức (6.11) ta thấy mạch giãn càng rộng (∆l càng lớn) thì thế năng dữ trữ càng lớn. Thế năng này rõ ràng có giá trị biến thien tùy thuộc ∆l ở từng thời điểm. Ở thời kỳ tim không co bóp áp suất dòng chảy giảm xuống dần. Thế năng ở thành mạch sẽ cung cấp áp suất cho dòng chảy liên tục và điều hòa trong suốt cả thời kỳ tâm trương. Tốc độ sóng ở động mạch chủ là 4m/s - 5m/s tức là sau một co bóp của tim kéo dài tới 0,3s sóng mạch đã lan truyền được 1,2 - 1,5m. Tốc độ của sóng mạch không liên quan đến tốc độ chảy của máy trong thành mạch [1].

6.2.4. Trƣơng lực của mạch máu-huyết áp động mạch

Máu luôn luôn lưu thông trong hệ tuần hoàn. Xét ở một đoạn mạch ta thấy áp suất từ trong lòng mạch tác động ra thành mạch dãn nở tối đa, có thể làm vỡ mạch. Có lực chống lại nó là nhờ cấu trúc của thành mạch và các yếu tố sinh học phức tạp khác, ở đây ta gọi chung là áp lực của mô. Tuy thế ở động mạch bao giờ cũng tồn tại sự chênh lệch giữ hai giá trị đó để máu lưu thông:

p pi  pe 0

pi là áp suất từ trong long mạch tạo ra, pe là áp suất ngoài vào. Ở trạng thái cân bằng thành mạch phải có một lực chống đỡ lại p đó, p đó được gọi là áp suất của thành mạch và nguồn gốc của trương lực của mạch máu.

Mạch máu có hình trụ vơi bán kính r và nếu xét trên một đơn vị chiều dài thì lực từ trong ra tác dụng vào toàn bộ thành của đoạn mạch đó là:

i

i r p

F 2  (6.12)

Ta suy luận ra lực tác dụng từ ngoài vào là = 2πrpe và giá trị lực của thành mạch sẽ là:

) (

2

Lực đó do các sợi đàn hồi và tổ chức liên kết trong thành mạch thực hiện. Ở đây cần phải dùng đến khái niệm trương lực của thành mạch T. T được biểu diễn bằng dyn/cm hoặc Newton/m.

Để đánh giá được giá trị T ở trạng thái cân bằng ta hình dung như sau: Nếu áp suất p tăng lên làm gián long mạch ra đoạn dr, côn đã thực hiện được một giá trị 2πpdr, diện tích thành đoạn mạch đó đạt giá trị 2π(r+dr) và năng lượng để thực hiên công đó đã tăng lên một giá trị dE [1].

Trương lực chính là giá trị năng lượng tác động lên một đơn vị diện tích thành mạch hay là lực căng tác động lên một đơn vị chiều dài:

TF/LE/S → ET.S

Do vậy: dET.2πdr (6.14)

Sự cân bằng đạt được khi giá trị năng lượng của lực căng đó cân bằng với giá trị năng lượng của lực co:

TdE/2πdr 2πrpdr/2πdr

Hay Tpr (6.15)

T biểu thị huyết áp động mạch và hoàn toàn không phải là áp suất dòng chảy trong long mạch.

Hệ quả của công thức 2.14:

- Với một giá trị T xác định, bán kính r càng bé thì giá trị áp suất thành ống p càng lớn. Như thế nghĩa là chất lỏng chảy với áp suất rất lớn, những ống có bán kính bé chịu dựng tốt hơn các ống lớn.

- Công thức (6.4) cũng chỉ là một trường hợp riêng của định luật Laplace bởi vì công thức của Laplace là: (1 1)

2 1 r r T    (6.16)

6.2.5. Sự thay đổi của áp suất và tốc độ chảy của máu trong các đoạn mạch

Tốc độ dòng chảy, áp suất chảy của máu phụ thuộc vào tiết diện lòng mạch: tốc độ chảy của máu ở động mạch chủ là 10 - 20m/s, động mạch cở là 5,2m/s. Lúc xuống mao mạch chỉ còn là 5mm/s [1].

Theo định luật Bernoulli, chúng ta hiểu rằng ở mao mạch, do tốc độ chảy rất chậm nên khả năng trao đổi thể dịch giữa máu và tổ chức xung quanh đã tăng lên vì ở đây áp suất thủy lực tăng lên nhiều và tốc độ chảy giảm xuống thấp nhất. Tuy vậy khi về đến tĩnh mạch đùi, tốc độ chảy của máu là 4,5cm/s, tĩnh mạch cổ là 14,7cm/s [1].

Như vậy tốc độ chảy của máu giảm dần từ động mạch lớn đến mao mạch rồi lại tăng dần từ mao mạch đến tĩnh mạch. Ta biết khối lượng máu chảy qua các đoạn mạch đều giống nhau, nghĩa là ở các đoạn mạch đó vẫn đảm bảo quy luật tích số giữa vận tốc máu chảy và tiết diện lòng mạch là không đổi. Do đó vận tốc chảy của máu nơi có tiết diện nhỏ cao hơn nơi có tiết diện lớn.

Cần lưu ý ở đây là tiết diện của các mạch không phải là tiết diện của một mạch riêng biệt mà là tổng tiết diện của tất cả các mạch ở từng phần. Tuy tiết diện của một tiểu động mạch nhỏ hơn động mạch chủ nhưng do phân thành nhiều nhánh nên tổng tiết diệ của tiểu động mạch lớn hơn của động mạch chủ và ngược lại tổng tiết diện của tiểu động mạch lại nhỏ hơn của mao mạch.

Các đo đạc cụ thể cho thấy tổng tiết diện tăng dần từ động mạch chủ đến mao mạch rồi giảm dần từ mao mạch đến tĩnh mạch chủ. Tổng tiết diện của mao mạch lớn gấp 400 - 800 lần tiết diện của động mạch chủ và bằng 200 - 400 lần tổng tiết diện của các tĩnh mạch nhỏ. Do đó tốc độ chảy máu không giống nhau ở các đoạn mạch [1].

Vận tốc dòng chảy, áp suất chảy của máu phụ thuộc vào chiều dài mạch: khối lượng máu chảy qua đoạn mạch trong một đơn vị thời gian sẽ lớn khi đường kính lớn,

chiều dài ngắn và ngược lại. Có thể biểu diễn độ chênh lệch áp suất Δp ở hai đầu một đoạn mạch để hiể rõ những yếu tố ảnh hưởng đến áp suất đó theo công thức:

8 4 R lQ p     (6.19)

η là hệ số nhớt của máu, Q là lưu lượng máu, ℓ là chiều dài và R là bán kính lòng mạch. ở đây chỉ mới lưu ý đến yếu tố hình học (ℓ và r) của đoạn mạch. Như vậy độ chênh lệch áp suất Δp lớn khi máu chảy qua một đoạn mạch dài và hẹp, ngược lại độ chênh lệch áp suất chảy giữa hai đầu đoạn mạch liên quan với lực ma sát giữa dòng chảy và thành mạch. Độ chênh lệch này càng lớn sẽ làm cho áp suất ở đầu cuối đoạn mạch càng xuống thấp (Hình 6.2).

Trong hệ tuần hoàn, độ chênh lệch áp suất giữa 2 đầu đoạn mạch sẽ tùy thuộc vào đoạn mạch đó là động mạch, mao mạch hay tĩnh mạch. Lòng mạch có bán kính R càng bé làm cho áp suất chảy ngày càng giảm xuống. Ở người bình thường chiều dài tổng cộng các mạch lên tới trên 10.000km. Hình 6.2 cho thấy sự thay đổi của áp suất và tốc độ chảy của máu trong các đoạn mạch. Một trong những nguyên nhân chủ yếu của sự thay đổi đó là sự phân nhánh của các mạch máu.

Hệ thống mạch máu trong cơ thể đi từ tim gồm động mạch chủ, các động mạch lớn, động mạch nhỏ rồi đến mao mạch, tĩnh mạch nhỏ, tĩnh mạch lớn và tĩnh mạch chủ. Mạng

động mạch càng xa tim càng phân nhánh nhiều. Vì vậy áp suất dòng chảy ngày càng giảm.

Tốc độ dòng chảy, áp suất chảy của máu phụ thuộc vào sức cản ngoại vi của mạch: nhìn chung áp suất dòng chảy bị giảm dần. Nguyên nhân của sự hao hụt áp suất đó là lực ma sát xuất hiện giữa thành mạch và máu chảy trong lòng mạch.

Hình 6.3. Ảnh hưởng của sức cản thành mạch [1].

Nếu gọi Δp là độ giảm áp suất giữa 2 đầu một đoạn mạch và Fc là sức cản của đoạn mạch. Người ta đã chứng minh được rằng:

Δp = Fc.V (6.20)

V là thể tích máu chảy qua đoạn mạch trong một đơn vị thời gian. Như vậy: V p FC   hay 8 4 r l FC    (6.21)

Hình 6.2. Sự thay đổi áp suất trong

các đoạn mạch [1]. A: Động mạch lớn; B: Động mạch

nhỏ; C: Mao mạch; D: Tĩnh mạch; E: Tĩnh mạch chủ.

Như vậy sức cản chung của mạch ngoại vi phụ thuộc vào các yếu tố hình học (r và ℓ) của hệ mạch và phụ thuộc vào hệ số nhớt của máu. Áp lực ở đầu hệ tuần hoàn tức là trong tâm thất trái khoảng 130 Tor, áp suất máu ở cuối hệ tức là trong tâm nhĩ phải khoảng 5Tor. Thể tích máu lưu thông khắp hệ mạch trong vòng 1 phút là 5ℓ (tức là 83ml/s). Như vậy sức cản của hệ mạch ngoại vi là [8]:

1,5 83 5 130   C F đơn vị (6.22)

Khi gắng sức, áp lực ở động mạch chủ có thể tăng lên đến 150 Tor và lưu lượng tăng lên gấp 3. Lúc đó sức cản ngoại vi [8]:

0,5 5 83 5 130     C F đơn vị (6.23)

Như thế nghĩa là khi cần thiết, do hoạt động của tim nhanh lên và ảnh hưởng của nhiều yếu tố mạch máu, lưu lượng máu tăng lên đã làm cho sức cản ngoại vi của hệ mạch chỉ còn 1/3 giá trị lúc bình thường.

Ở những bệnh nhân cao huyết áp, áp lực ở động mạch chủ có thể tăng lên đến 200Tor nhưng lưu lượng máu lại không tăng lên được liên quan với việc giá trị của sức cản ngoại vi tăng lên: 2,3

83 5 200   C F đơn vị (6.24)

6.2.6. Máy đo huyết áp bắp tay Beurer BM45

Trị số huyết áp phụ tộc vào áp lực bơm áu của tim, sức co dãn của thành mạch máu và lượng máu trong cơ thể. Trị số huyết áp bình thường dao động từ 90/50-139-89mmHg (là trị số huyết áp tâm thu/ huyết tâm trương) và thay đổi thường xuyên tùy theo các trạng thái thời gian, hoạt động thể lực và cảm xúc.

* Thông số kỹ thuật máy đo huyết áp bắp tay Beurer BM45:

- Model: BM45. - Nhãn hiệu: Beurer. - Xuất xứ: LCHLB Đức.

- Phương pháp đo: Đo dao động, không xâm lấn trên cánh tay. - Biên độ đo:

+ Áp lực: 0 - 300mmHg.

+ Huyết áp tối đa: 60 - 250mmHg. + Huyết áp tối thiểu: 40 - 199mmHg. + Nhịp tim: 30 - 180 lần / phút. - Độ chính xác:

+ Huyết áp tâm trương: (+,-) 3mmHg. + Huyết áp tâm thu: (+,-) 3 mm Hg. + Nhịp tim: (+, -) 5%.

- Kích thước ( dài * rộng * cao ): 165mm * 107mm * 50mm. - Trọng lượng: 288g ( không bao gồm băng tay và Pin ). - Kích thước vòng bít: 22 - 36 cm.

- Nguồn điện: 4 * 1.5V AA hoặc kết nối Adapter AC.

* Những đặc điểm nổi bật của máy đo huyết áp bắp tay Beurer BM45:

- Máy đo huyết áp bắp tay Beurer BM45 đo hoàn toàn tự động trên bắp tay.

- Màn hình rộng, kết quả hiển thị rõ nét trên nền trắng sáng; máy hiển thị thông tin đầy đủ và chi tiết ( huyết áp tối đa, huyết áp tối thiểu, nhịp tim ).

- Nút khởi động Start / Stop có đèn chiếu sáng. - Nút cảm biếm - cảm biến M1, M2.

- Lưu được kết quả trung bình của các phép đo, phép đo buổi sáng, phép đo buổi tối trong 7 ngày gần nhất.

- Bộ nhớ: 2* 60 ( 2 người - mỗi người 60 lần nhớ ).

- Có cột chỉ báo phân loại mức độ huyết áp theo tiêu chuẩn của tôt chức y tế thế giới