Sinh lý tuần hoàn địa phương (mạch vành, não, phổi)

Tuần hoàn mạch vành

Tuần hoàn mạch vành là tuần hoàn nuôi dưỡng tim.

Đặc điểm giải phẫu chức năng

Động mạch vành xuất phát từ động mạch chủ, ngay trên van bán nguyệt. Động mạch vành đến tim, chia thành động mạch vành phải và trái. Động mạch vành trái cung cấp máu cho vùng trước thất trái và nhĩ trái. Động mạch vành phải cung cấp máu cho hầu hết thất phải, nhĩ phải và phần sau thất trái. Các động mạch lớn nằm ở bề mặt của tim, các động mạch nhỏ đi sâu vào khối cơ tim, từ đó chia nhánh nhỏ hơn, thành mao mạch chạy quanh sợi cơ tim. Có  nhiều mạch nối giữa các nhánh của một động mạch vành hoặc giữa các nhánh của    nhiều động mạch vành.

Máu qua tuần hoàn vành, cung cấp oxy và dưỡng chất, sau đó lấy carbonic và chất thải đi vào tĩnh mạch vành. Phần lớn máu tĩnh mạch từ thất trái đổ vào xoang vành và máu từ thất phải qua tĩnh mạch tim trước, đổ trực tiếp vào nhĩ phải. Một lượng nhỏ máu đổ trực tiếp vào buồìng tim qua các tĩnh mạch Thebesian. Máu cũng có thể đổ trực tiếp từ tiểu động mạch vành vào buồng tim (Hình).

Hình: Động mạch vành và các nhánh.

Động lực máu trong tuần hoàn vành

Máu chảy trong động mạch từ nơi áp lực cao là động mạch chủ đến nơi áp lực thấp là tâm nhĩ phải. Tuy nhiên, tim là khối cơ rỗng nên sự co bóp của nó ép lên các mạch máu làm thay đổi tốc độ và lưu lượng, một cách nhịp nhàng.

Vào đầu kỳ tâm thu, áp lực máu tăng đột ngột, tốc độ máu cũng tăng; tiếp theo, khi tâm thất co bóp, áp lực vẫn cao nhưng tốc độ lại giảm. Do cơ tim khi co, ép vào các mạch máu trong khối cơ tim làm hẹp động mạch lại nên áp suất tăng mà tốc độ chậm.

Đến giai đoạn tâm trương, cơ tim giãn, mạch vành giãn ra, áp suất giảm, tốc độ lại tăng, máu trong mạch vành chảy dễ dàng.Như vậy, tuần hoàn vành nhanh và nhiều trong kỳ tâm trương, chậm và ít đi trong kỳ tâm thu.

Lưu lượng mạch vành lúc nghỉ ngơi khoảng 255ml/phút, chiếm 4-5% lưu lượng tim. Lúc vận cơ, lưu lượng tim tăng gấp 4-6 lần, công của tim tăng gấp 6-8 lần, lưu lượng mạch vành cũng tăng gấp 4-5 lần để cung cấp dưỡng chất cho tim. Như vậy, lưu lượng vành tăng không tương xứng với sự tăng công của tim, do đó tim phải tăng hiệu suất sử dụng năng lượng để giảm thiểu sự thiếu cung cấp máu trong vận cơ.

Lưu lượng vành cũng thay đổi theo chu kỳ hoạt động của tim. Trong kỳ tâm thu, lưu lượng vành giảm, do cơ thất trái ép mạnh vào mạch máu trong cơ khi co bóp. Trong kỳ tâm trương, cơ tim giãn hoàn toàn, máu chảy dễ dàng và nhanh.

Điều hòa tuần hoàn vành

Yếu tố thể dịch:

Dòng máu qua tuần hoàn vành được điều hòa bởi nhu cầu tại chỗ về dinh dưỡng của cơ tim. Nhu cầu oxy là yếu tố chủ yếu trong điều hòa tuần hoàn vành. Sự giảm nồng độ oxy trong tim khiến tế bào cơ tim phóng thích các chất giãn mạch và gây giãn các tiểu động mạch làm cho máu đến tim nhiều hơn. Chất quan trọng nhất là adenosin và một số chất khác như K+, H+, carbonic, bradykinin, prostaglandin.

Yếu tố thần kinh:

Sự kích thích thần kinh thực vật đến tim ảnh hưởng lưu lượng vành theo hai cách trực tiếp và gián tiếp. Tác dụng trực tiếp do sự tác động của chất dẫn truyền thần kinh như acetylcholin và norepinephrin lên mạch vành. Gián tiếp do sự thay đổi thứ phát lưu lượng vành tùy theo tăng hay giảm lưu lượng tim. Sự kích thích giao cảm làm tăng tốc độ và sự co rút tim cũng như tốc độ chuyển hóa. Sự tăng hoạt động tim khiến nồng độ oxy cơ tim giảm và làm giãn mạch vành. Ngược lại, sự kích thích phó giao cảm làm chậm nhịp tim, tim giảm hoạt động, do đó giảm tiêu thụ oxy cơ tim, có tác dụng co mạch vành.

Chất dẫn truyền thần kinh giao cảm có thể gây co hoặc giãn mạch tùy thuộc vào sự hiện diện hay không của những receptor đặc hiệu trên thành mạch máu. Receptor gây co mạch là a receptor, gây giãn mạch là b receptor. Cả hai loại này đều có ở mạch vành, a receptor chủ yếu ở các mạch máu sát ngoại tâm mạc, b receptor chủ yếu ở các động mạch trong cơ tim. Vì vậy kích thích giao cảm có thể gây co hoặc giãn vành.

Tóm lại những yếu tố chuyển hóa, đặc biệt là sự tiêu thụ oxy đóng vai trò chính trong điều hòa lưu lượng vành. Do đó, khi kích thích thần kinh làm thay đổi lưu lượng vành thì những yếu tố chuyển hóa sẽ đưa lưu lượng về mức bình thường.

Tuần hoàn não

Não có nhu cầu chuyển hóa cao, cố định, đặc biệt rất nhạy cảm với sự giảm lưu lượng máu. Não thiếu oxy trong vài giây, người bệnh sẽ mất ý thức, sau vài phút, tổn thương não không hồi phục. Do đó, lưu lượng máu đến não thường được duy trì gần như hằng định khoảng 750ml/phút, chiếm 15% lưu lượng tim lúc nghỉ.

Đặc điểm giải phẫu chức năng

Động mạch cung cấp máu chủ yếu cho não gồm 4 động mạch : hai động mạch cảnh trong và hai động mạch đốt sống. Động mạch đốt sống hợp lại thành động mạch nền. Vòng Willis được hình thành từ hai động mạch cảnh trong và động mạch nền, là nơi xuất phát của 6 mạch máu lớn cung cấp máu cho não. Các động mạch nuôi não khi đến vỏ não có các mạch nối thông nhau, khi cần thiết, những nhánh nối này sẽ thành lập tuần hoàn hổ trợ .

Các tĩnh mạch có thành rất mỏng, hầu như không có sợi cơ. Các động mạch não nằm sâu, còn tĩnh mạch não thì chạy trên mặt vỏ não. Các tĩnh mạch nối thông nhau rất nhiều và không có van nên máu có thể về tim theo hai chiều trong tĩnh mạch. Máu tĩnh mạch não đều đổ về hai tĩnh mạch cảnh trong, rồi về tim.

Tuần hoàn não rất đặc biệt bởi chúng diễn ra trong hộp sọ không giãn nở được, vì vậy những thay đổi về lượng máu trong não chỉ có thể xảy ra cùng với sự thay đổi ngược lại về thể tích ở phần khác (thường là dịch não tủy).

Động lực máu trong tuần hoàn não

Áp suất động mạch não khoảng 83-85mmHg, thay đổi theo tư thế. Nhờ cấu trúc giải phẫu, mà áp lực máu vào não giảm nhiều trong mỗi đợt tâm thu. Huyết áp động mạch não thay đổi theo sự dao động của huyết áp tuần hoàn hệ thống. Có thể dao động trong khoảng 60-140mmHg mà không gây thay đổi lưu lượng não.

Bình thường lưu lượng máu qua não khoảng 750ml/phút, rất ổn định, hầu như không thay đổi khi tim thay đổi hoạt động.

Điều hòa lưu lượng máu não

Sự tự điều hòa:

Khi áp suất trong động mạch hệ thống tăng, máu lên não nhiều, làm mạch máu não co lại, như vậy máu tới não ít đi. Ngược lại, khi áp lực động mạch hệ thống giảm, máu lên não ít, mạch não lại giãn ra, để máu đến não nhiều.Sự tự điều hòa này giúp duy trì lưu lượng máu hằng định khi nghỉ ngơi, khi vận cơ hay khi xúc cảm.

Yếu tố thể dịch:

Mạch máu não nhạy cảm với nồng độ khí carbonic trong động mạch. Khi lượng carbonic tăng, do giảm thông khí, các tiểu động mạch não giãn, gây tăng lưu lượng máu não. Nguyên nhân chủ yếu do tăng ion H+, giảm pH dịch não tủy. Ngược lại, khi carbonic giảm, do tăng thông khí, mạch não co lại dẫn đến giảm lưu lượng máu não. Những chất làm tăng phân ly cho ion H+ cũng làm giãn mạch như acid lactid, acid pyruvic.

Sự giảm phân áp oxy trong động mạch não gây giãn mạch và tăng lưu lượng máu não, tăng cung cấp oxy. Khi phân áp oxy giảm, hoạt động chức năng não bị rối loạn.

Yếu tố thần kinh:

Kích thích giao cảm gây co mạch nhẹ các mạch máu lớn nhưng không ảnh hưởng đến các mạch máu nhỏ. Kích thích phó giao cảm gây giãn mạch nhẹ. Như vậy, hệ thần kinh thực vật hầu như không có vai trò gì quan trọng  trong điều hòa lưu lượng máu não. Chỉ khi huyết áp động mạch trung bình tăng đến 200mmHg thì hệ giao cảm mới gây ra sự co mạch não, giúp bảo vệ các tiểu động mạch khỏi bị vỡ tung dưới áp lực và giúp tránh cơn đột quị.

Tuần hoàn phổi

Tuần hoàn phổi còn gọi là tiểu tuần hoàn, đưa máu tĩnh mạch từ tim lên phổi trao đổi khí với phế nang,thải khí cabornic, nhận khí oxy rồi đưa máu về tim trái.

Tiểu tuần hoàn là một tuần hoàn chức năng, không phải là tuần hoàn dinh dưỡng. Nuôi dưỡng phổi có động mạch phế quản, một nhánh của động mạch chủ.

Đặc điểm cấu trúc chức năng

Tâm thất phải tống máu qua động mạch phổi, theo hai nhánh phải, trái đưa máu lên hai phổi. Từ đó chia nhánh nhỏ hơn, đến các tiểu phế quản tận,  hình thành mạng mao mạch phổi. Mao mạch phổi là nơi trao đổi khí. Sau đó máu theo các tĩnh mạch phổi về nhĩ trái.

Thành động mạch phổi có khả năng giãn hơn động mạch chủ do mỏng và chứa ít sợi cơ trơn . Mao mạch tuần hoàn phổi ngắn nhưng thiết diện rất rộng , có nhiều mạch nối, thuận lợi cho khả năng trao đổi khí.

Tuần hoàn phổi diễn ra trong ngực, dưới áp lực âm, mạch máu phổi tương đối giãn, khiến cho máu lưu thông nhanh chóng.

Động lực máu trong tuần hoàn phổi

Cũng như các nơi khác, máu chảy trong tuần hoàn phổi từ nơi áp suất cao đến nơi áp suất thấp. Áp suất động mạch phổi thấp so với áp suất tuần hoàn hệ thống, với giá trị tâm thu/tâm trương là 25/10mmHg, áp lực trung bình là 15mmHg. Sở dĩ áp lực thấp như vậy là do máu từ thất phải gặp rất ít kháng lực, nên có thể tống một khối lượng máu bằng thất trái mà sử dụng ít công hơn.

Áp suất động mạch phổi được đo qua kỹ thuật Thông tim phải, có thể xác định được áp lực trong buồng tim phải cho đến mao mạch phổi. Áp lực mao mạch phổi khoảng 10mmHg, khi áp lực tăng trên 25mmHg sẽ gây tình trạng xung huyết và phù phổi xuất hiện. Áp suất tĩnh mạch phổi bằng áp suất nhĩ trái, khoảng 0-2mmHg.

Mặc dầu áp suất tống máu thấp hơn, nhưng sức cản tuần hoàn phổi yếu, nên lưu lượng máu qua hai vòng tuần hoàn là băìng nhau. Lượng máu chứa trong tuần hoàn phổi chỉ khoảng 450ml (9% khối lượng máu toàn cơ thể), như vậy tốc độ máu trong tiểu tuần hoàn phải cao hơn tốc độ máu trong đại tuần hoàn. Tốc độ máu trong động mạch phổi và động mạch chủ là bằng nhau, như vậy, tốc độ máu trong mao mạch phổi phải nhanh hơn tốc độ máu trong mao mạch đại tuần hoàn, do máu trong mao mạch phổi không gặp phải kháng lực mạnh và đường kính lại tương đối rộng hơn.

Điều hòa lưu lượng máu qua phổi

Lượng máu qua phổi bằng lưu lượng tim, do đó  yếu tố điều hòa lưu lượng tim, chủ yếu là những yếu tố ngoại biên, cũng điều hòa lưu lượng phổi. Trong tuần hoàn phổi, điều quan trọng là máu phải được phân bố đến những vùng phổi mà phế nang được oxy hóa tốt nhất.

Yếu tố quan trọng nhất trong điều hòa tuần hoàn phổi là nồng độ oxy phế nang : khi nồng độ oxy phế nang giảm, các mạch máu lân cận co lại, sức cản tăng lên. Sự giảm oxy phế nang khiến nhu mô phổi giải phóng ra chất co mạch, các chất này làm co các động mạch nhỏ và tiểu động mạch phổi khiến sức cản mạch phổi tăng lên. Điều này ngược với tuần hoàn hệ thống, các mao mạch giãn ra khi thiếu oxy tổ chức, nhưng là hiện tượng hữu ích cho tuần hoàn phổi. Lúc này máu không đến vùng kém thông khí, nơi có khả năng trao đổi khí thấp.

Ngược lại, khi phân áp oxy trong phế nang tăng, các mạch máu xung quanh giãn ra, máu đến phổi tăng lên. Khi hít vào, các phế nang đầy khí, lúc đó phân áp oxy cao có tác dụng giãn mạch phổi, khiến cho máu lên phổi dễ dàng. Như vậy, lúc phế nang đầy khí, cũng chính là lúc các mao mạch chứa đầy máu, thuận lợi cho sự trao đổi khí ở phế nang.

Sự tự điều hòa của tuần hoàn phổi giúp phân bố lượng máu đến các vùng khác nhau của phổi tỉ lệ thuận với mức thông khí của chúng.

Ngoài ra, khi kích thích dây X đến phổi gây giảm nhẹ sức cản mạch máu phổi, tăng lượng máu đến phổi. Kích thích giao cảm gây tăng tương đối sức cản mạch phổi.