Jak przebiega przepływ krwi przez serce, płuca i cały organizm?

Krążenie płucne i systemowe są połączone szeregowo. Krew nie może ominąć jednego obiegu, aby prawidłowo kontynuować drugi. Krążenie człowieka składa się z dwóch głównych obiegów: płucnego i systemowego. Oba obiegi pracują szeregowo jako części jednego układu krążenia.

Są połączone szeregowo, czyli krew wypompowana przez prawą komorę musi przejść przez płuca, zanim trafi do lewej części serca, a krew wypompowana przez lewą komorę musi przejść przez tkanki organizmu, zanim wróci do prawej części. W stanie ustalonym obie komory pompują więc w dłuższej perspektywie taką samą objętość krwi. Obieg płucny rozpoczyna się w prawej komorze.

Krew przepływa przez zastawkę pnia płucnego do tętnic płucnych, następnie przez coraz mniejsze naczynia do naczyń włosowatych otaczających pęcherzyki płucne. Tam zachodzi wymiana gazowa. Krew oddaje część dwutlenku węgla i pobiera tlen, po czym żyłami płucnymi wraca do lewego przedsionka. Obieg ten umożliwia utlenowanie krwi, współdziała z wentylacją i uczestniczy w utrzymaniu równowagi gazowej oraz kwasowo-zasadowej.

Obieg systemowy rozpoczyna się w lewej komorze. Krew przechodzi przez zastawkę aortalną do aorty i jej odgałęzień. Tętnice dzielą się na mniejsze tętniczki, a te prowadzą do sieci naczyń włosowatych w narządach. W kapilarach tlen i substancje odżywcze są udostępniane tkankom, a do krwi przechodzą między innymi dwutlenek węgla i produkty przemiany materii.

Żyłki i żyły zbierają krew, która ostatecznie wraca żyłami głównymi do prawego przedsionka. Połączenie szeregowe ma ważną konsekwencję: zaburzenie w jednym miejscu może oddziaływać na wcześniejsze i późniejsze odcinki. Jeżeli lewa komora nie przyjmuje lub nie wyrzuca krwi skutecznie, ciśnienie może narastać w lewym przedsionku i naczyniach płucnych. Jeżeli prawa część serca nie radzi sobie z przepływem, może wzrastać ciśnienie w układzie żylnym.

Podobne objawy mogą wynikać z różnych mechanizmów, dlatego wymagają różnicowania. Najlepszy sposób nauki to śledzenie jednej umownej kropli bez przeskakiwania etapów: ciało, żyły główne, prawy przedsionek, prawa komora, tętnice płucne, płuca, żyły płucne, lewy przedsionek, lewa komora, aorta i ponownie ciało. W rzeczywistości krew płynie równocześnie wieloma drogami. Schemat pokazuje kolejność przedziałów i kierunek przepływu netto.

Po przejściu przez naczynia włosowate tkanek krew zaczyna drogę powrotną do serca. Ma niższe ciśnienie niż w tętnicach i zwykle zawiera mniej tlenu oraz więcej dwutlenku węgla niż krew tętnicza krążenia systemowego. Najmniejsze żyłki łączą się w coraz większe żyły. Z górnej części ciała krew trafia głównie do żyły głównej górnej, a z dolnej do żyły głównej dolnej. Oba naczynia uchodzą do prawego przedsionka. Powrót żylny jest napędzany gradientem ciśnienia i wspierany pracą mięśni oraz oddychaniem.

W pozycji stojącej część krwi z kończyn dolnych musi przemieścić się przeciwnie do działania grawitacji. Pomagają w tym zastawki żylne, skurcze mięśni szkieletowych, zmiany ciśnienia w klatce piersiowej podczas oddychania oraz napięcie ścian żył. Zastawki żylne ograniczają cofanie krwi i wspierają przepływ w jednym kierunku, pełniąc pod tym względem funkcję podobną do zastawek serca. Pompa mięśniowa działa szczególnie w kończynach dolnych. Gdy mięśnie kurczą się podczas chodzenia, uciskają żyły przebiegające między nimi. Zastawki żylne kierują przemieszczaną krew ku sercu.

Podczas rozluźnienia odcinek żyły może ponownie się wypełnić. Długotrwałe bezruch i pozycja stojąca zmniejszają efektywność tego mechanizmu, co sprzyja gromadzeniu krwi w kończynach. Sam obrzęk nie wskazuje jednak jednej przyczyny; może wiązać się z układem żylnym, limfatycznym, sercem, nerkami, lekami lub miejscowym stanem zapalnym. Oddychanie także zmienia warunki przepływu. Podczas wdechu ciśnienie w klatce piersiowej obniża się, co sprzyja napływowi krwi do żył klatki i prawego przedsionka. Jednocześnie ruch przepony zmienia ciśnienie w jamie brzusznej.

Zjawisko to nazywa się pompą oddechową. Wpływ oddychania na powrót żylny uwzględnia się w postępowaniu dostosowanym do przyczyny niewydolności krążenia. Jest fizjologicznym elementem wspierającym powrót żylny w zdrowym układzie. Prawy przedsionek jest komorą przyjmującą. Krew przepływa z niego przez zastawkę trójdzielną do prawej komory. Napełnianie zależy od gradientu ciśnienia, podatności jam serca, objętości krwi krążącej i rytmu. Ilość krwi wracającej do serca wpływa na wstępne rozciągnięcie włókien komory, nazywane obciążeniem wstępnym.

W fizjologicznych granicach większe napełnienie może zwiększać objętość wyrzutową dzięki mechanizmowi Franka-Starlinga, co pomaga równoważyć napływ i odpływ. Dla fizjoterapii ważne jest, że spokojny ruch kończyn, zmiany pozycji i chodzenie angażują mechanizmy wspierające powrót żylny. Obrzęk, ból łydki i nagła duszność wymagają oceny przyczyn wykraczających poza zastój związany z siedzeniem. Jednostronny nowy obrzęk i ból kończyny, zwłaszcza z dusznością lub bólem w klatce piersiowej, wymagają pilnej oceny medycznej z powodu możliwości choroby zakrzepowo-zatorowej. Wyjaśnienie fizjologii uzupełnia diagnostykę różnicową. Powrót żylny wspierają zastawki żylne, praca mięśni i zmiany ciśnienia podczas oddychania. Serce przyjmuje ten napływ i dostosowuje wyrzut w granicach fizjologii.

Prawa komora wypompowuje krew przez zastawkę pnia płucnego do pnia płucnego, który dzieli się na prawą i lewą tętnicę płucną. Naczynia te rozgałęziają się wraz z drogami oddechowymi i prowadzą krew do sieci naczyń włosowatych otaczających pęcherzyki płucne. Tętnice płucne są wyjątkiem od potocznego skojarzenia „tętnica równa się krew utlenowana”: niosą krew ubogą w tlen od serca do płuc. Wymiana gazowa zachodzi przez cienką barierę pęcherzykowo-włośniczkową.

Tlen przemieszcza się z powietrza pęcherzykowego do krwi, ponieważ istnieje różnica ciśnień parcjalnych. Dwutlenek węgla przemieszcza się w przeciwną stronę, z krwi do pęcherzyka, a następnie jest usuwany podczas wydechu. To proces dyfuzji. Hemoglobina w krwinkach czerwonych wiąże większość tlenu i umożliwia jego transport w ilości znacznie większej niż samo rozpuszczenie w osoczu.

Skuteczna wymiana wymaga dopasowania wentylacji do perfuzji. Wentylacja oznacza dopływ powietrza do pęcherzyków, a perfuzja przepływ krwi przez otaczające je kapilary. Dostarczanie tlenu z wentylowanego pęcherzyka ogranicza niewystarczający przepływ krwi. Z kolei krew przepływająca obok pęcherzyka, do którego nie dociera powietrze, nie zostanie prawidłowo utlenowana.

Choroby mogą zaburzać regulację przepływu płucnego i jego zgodność z wentylacją. Krążenie płucne jest przystosowane do przyjęcia całego rzutu prawej komory przy stosunkowo niskim oporze. Podczas wysiłku przepływ przez płuca wzrasta. Część naczyń może się rekrutować i rozszerzać, dzięki czemu większa objętość krwi przepływa bez proporcjonalnego wzrostu oporu.

Rezerwa krążenia płucnego wspiera wysiłek, a jej ograniczenie występuje w chorobach płuc, naczyń płucnych lub lewej części serca. Nasilenie duszności zależy od wielu mechanizmów, dlatego natlenienie ocenia się odrębnie. Osoba może odczuwać silną duszność przy prawidłowej saturacji, a w innych sytuacjach mieć obniżone natlenienie bez proporcjonalnego odczucia. Pulsoksymetr także ma ograniczenia: wynik może być zakłócony przez ruch, słabą perfuzję obwodową, zimne palce, niektóre barwniki lub cechy urządzenia. Łączy się objawy, obserwację i pomiary.

Krew bogata w tlen wraca z płuc zwykle czterema żyłami płucnymi do lewego przedsionka. Gdy lewa komora jest rozluźniona, krew przepływa przez otwartą zastawkę mitralną do jej wnętrza. Większa część napełniania zachodzi biernie dzięki różnicy ciśnień, a skurcz przedsionka uzupełnia objętość pod koniec rozkurczu. Następnie komora rozpoczyna skurcz, zastawka mitralna zamyka się, a ciśnienie rośnie.

Po przekroczeniu ciśnienia w aorcie otwiera się zastawka aortalna i zaczyna się wyrzut. Nie cała krew znajdująca się w komorze zostaje usunięta w jednym skurczu. Objętość wyrzutowa to różnica między objętością końcoworozkurczową a końcowoskurczową. Rzut minutowy jest iloczynem objętości wyrzutowej i częstości pracy serca.

Każdy składnik tego modelu zmienia się wraz z pozycją, wysiłkiem, nawodnieniem, lekami i stanem zdrowia. Siła wyrzutu zależy od kilku współpracujących czynników. Obciążenie wstępne opisuje warunki napełnienia komory przed skurczem. Kurczliwość dotyczy zdolności mięśnia do generowania siły niezależnie od samego napełnienia.

Obciążenie następcze to warunki, przeciwko którym komora wyrzuca krew, związane między innymi z ciśnieniem tętniczym i oporem naczyniowym. Zwiększenie jednego parametru nie zawsze daje prosty, liniowy skutek, ponieważ organizm uruchamia mechanizmy kompensacyjne. Aorta i duże tętnice są elastyczne. Podczas skurczu rozciągają się, przyjmując część objętości wyrzutowej i magazynując energię.

Podczas rozkurczu ich sprężysty powrót pomaga podtrzymywać przepływ, mimo że zastawka aortalna jest zamknięta. Dzięki temu przepływ w naczyniach obwodowych jest mniej pulsacyjny niż bezpośrednio przy sercu. Sztywność tętnic zmienia tę funkcję buforową i może zwiększać obciążenie lewej komory. Pierwszymi odgałęzieniami aorty są tętnice wieńcowe, które zaopatrują sam mięsień sercowy. Serce nie pobiera wystarczającej ilości tlenu bezpośrednio z krwi w jamach; potrzebuje własnego krążenia.

Przepływ wieńcowy w lewej komorze jest szczególnie zależny od rozkurczu, ponieważ podczas skurczu naczynia w mięśniu są uciskane. To pomaga zrozumieć, dlaczego czas rozkurczu i ciśnienie w aorcie mają znaczenie dla odżywienia mięśnia sercowego. W praktyce pojęcia rzut, objętość wyrzutowa i frakcja wyrzutowa bywają mylone. Frakcja wyrzutowa opisuje odsetek objętości końcoworozkurczowej wyrzucony przez komorę.

Prawidłowa frakcja nie wyklucza wszystkich form niewydolności serca, a obniżona wartość nie określa samodzielnie tolerancji każdego rodzaju aktywności. Interpretacja wymaga objawów, badania i kontekstu klinicznego. Lewa komora wytwarza ciśnienie potrzebne do otwarcia zastawki aortalnej. Rzut minutowy zmienia się wskutek regulacji częstości pracy serca i objętości wyrzutowej.

Po opuszczeniu aorty krew trafia do tętnic o coraz mniejszej średnicy. Duże tętnice przewodzą krew i amortyzują pulsacyjny wyrzut serca. Mniejsze tętnice i tętniczki zawierają stosunkowo dużo mięśniówki gładkiej, dlatego mogą zmieniać średnicę i opór. To właśnie tętniczki odgrywają kluczową rolę w kierowaniu przepływu do poszczególnych narządów. Zwężenie zwiększa opór, a rozszerzenie go zmniejsza. O przepływie decydują również gradient ciśnienia i właściwości całej sieci naczyń. Naczynia włosowate mają bardzo cienkie ściany i ogromną łączną powierzchnię przekroju.

Przepływ w pojedynczym naczyniu jest wolniejszy niż w dużej tętnicy, co sprzyja wymianie. Tlen, glukoza, hormony i inne substancje przemieszczają się między krwią a płynem śródmiąższowym zgodnie z właściwościami ściany i gradientami. Dwutlenek węgla oraz produkty metabolizmu mogą przechodzić do krwi. Nie wszystkie cząsteczki przemieszczają się tak samo, a różne narządy mają kapilary o odmiennej przepuszczalności. Po stronie żylnej ciśnienie jest niższe, a naczynia mają większą podatność. Żyły mogą przechowywać znaczną część objętości krwi i działać jako rezerwuar. Zmiana napięcia żylnego wpływa na ilość krwi wracającej do serca.

Zastawki żylne, pompa mięśniowa i oddychanie wspierają ten powrót, zwłaszcza w kończynach. Przepływ nie kończy się więc w kapilarze; część żylna jest niezbędna do zamknięcia obiegu. Perfuzja oznacza dopływ krwi do tkanki. Nie zależy wyłącznie od ciśnienia zmierzonego na ramieniu. Znaczenie mają rzut serca, lokalny opór, stan naczyń, objętość krwi i zdolność autoregulacji narządu. Dwa obszary mogą otrzymywać różny przepływ mimo tego samego ciśnienia tętniczego. Organizm stale rozdziela zasoby: podczas wysiłku zwiększa przepływ do pracujących mięśni, a jednocześnie utrzymuje krytyczne ukrwienie mózgu i serca.

Obrzęk powstaje, gdy filtracja płynu z naczyń przewyższa jego powrót do krwi i odpływ limfatyczny. Może do tego dojść przez wzrost ciśnienia hydrostatycznego, zmianę białek osocza, zwiększoną przepuszczalność lub niewydolność układu limfatycznego. Stwierdzenie „słabe krążenie” jest zbyt ogólne, by wyjaśnić mechanizm. Dla bezpiecznego postępowania rozróżnia się, czy problem dotyczy tętnic, żył, serca, limfy, stanu zapalnego lub kombinacji czynników. Kolor i temperatura skóry, powrót kapilarny, tętno obwodowe, obrzęk i dolegliwości dostarczają uzupełniających się informacji, które interpretuje się łącznie. Chłodną kończynę ocenia się z uwzględnieniem temperatury otoczenia, objawów i badania ukrwienia; wyczuwalne tętno nie wyklucza wszystkich zaburzeń. Nagła bladość, silny ból, oziębienie, zaburzenia czucia lub ruchu kończyny wymagają pilnej oceny naczyniowej, ponieważ czas ma znaczenie.

Wysiłek zwiększa zapotrzebowanie pracujących mięśni na tlen i substraty energetyczne. Organizm odpowiada zmianą pracy serca, oddychania i naczyń. Częstość serca zwykle rośnie, a objętość wyrzutowa może zwiększyć się dzięki większemu powrotowi żylnemu i silniejszemu skurczowi. W rezultacie rzut minutowy rośnie. Nie dzieje się to według jednego identycznego wzorca u wszystkich osób; zależy od rodzaju wysiłku, pozycji, wytrenowania, wieku, temperatury, leków i stanu zdrowia. Przepływ nie wzrasta jednakowo we wszystkich narządach. Tętniczki w aktywnych mięśniach rozszerzają się pod wpływem lokalnych metabolitów i sygnałów śródbłonka.

Jednocześnie układ współczulny pomaga utrzymać ciśnienie i ogranicza przepływ w części mniej aktywnych obszarów. Przepływ do serca wzrasta, ponieważ sam mięsień sercowy wykonuje większą pracę. Skóra może otrzymywać więcej krwi, aby oddawać ciepło, szczególnie podczas dłuższego wysiłku w ciepłym otoczeniu. Pompa mięśniowa zwiększa powrót żylny, a głębsze oddychanie wspiera zmiany ciśnienia w klatce piersiowej. Większy napływ pomaga napełniać komory. Mechanizm Franka-Starlinga pozwala sercu dostosować siłę skurczu do napełnienia w granicach fizjologii. Równocześnie aktywacja współczulna zwiększa kurczliwość.

U osoby z chorobą serca współdziałanie tych mechanizmów może zapewniać mniejszą rezerwę, dlatego odpowiedź wysiłkową obserwuje się indywidualnie. Ciśnienie skurczowe zwykle zmienia się wraz ze wzrostem rzutu, podczas gdy odpowiedź ciśnienia rozkurczowego zależy między innymi od oporu obwodowego i rodzaju wysiłku. Ćwiczenia dynamiczne i statyczne nie wywołują identycznych reakcji. Więc nie ocenia się bezpieczeństwa tylko na podstawie jednego numeru oderwanego od techniki pomiaru, objawów, obciążenia i zaleceń klinicznych. Ważny jest również trend oraz to, czy wynik jest wiarygodny. Po zakończeniu wysiłku naczynia mięśni mogą przez pewien czas pozostawać rozszerzone, a nagłe zatrzymanie pompy mięśniowej zmniejsza powrót żylny. U niektórych osób sprzyja to zawrotom głowy.

Stopniowe wyciszenie i lekki ruch w fazie schłodzenia pomagają łagodnie przejść do spoczynku. Jeżeli jednak zawroty są silne, towarzyszy im ból w klatce piersiowej, duszność, omdlenie lub zaburzenia neurologiczne, nie przypisuje się ich zwykłej reakcji powysiłkowej. Dla początkującego fizjoterapeuty przydatna jest zasada porównywania odpowiedzi z planem i stanem wyjściowym. Obserwuje się jakość mowy, kolor skóry, koordynację, objawy, subiektywny wysiłek i dostępne parametry. Uwzględnia się leki zmieniające częstość serca, na przykład beta-adrenolityki, przez co wzór „tętno równa się intensywność” może być mylący. Celem jest bezpieczny bodziec zgodny z aktualną oceną.

Omdlenie podczas wysiłku wymaga oceny lekarskiej. Schemat przepływu jest użyteczny dopiero wtedy, gdy nie prowadzi do zbyt szybkich diagnoz. Jeżeli do tkanek dociera za mało krwi lub tlenu w stosunku do potrzeb, mogą pojawić się zmęczenie, osłabienie, zawroty głowy, gorsza tolerancja wysiłku lub zaburzenia funkcji narządu. Podobne objawy mogą jednak wynikać z wielu mechanizmów: niskiego rzutu serca, choroby naczyń, niedokrwistości, zaburzeń oddychania, infekcji, odwodnienia, leków lub problemów metabolicznych. Duszność może powstać, gdy wzrasta praca oddechowa, zaburzona jest wymiana gazowa, zwiększa się ciśnienie w krążeniu płucnym albo układ nerwowy interpretuje wysiłek jako nadmierny. Sama duszność nie mówi, czy źródłem jest serce, płuca, krew czy kondycja. W wywiadzie ważne są czas początku, dynamika, pozycja ciała, związek z wysiłkiem, kaszel, ból, gorączka, obrzęk i dotychczasowe rozpoznania.

Dane zebrane przez fizjoterapeutę uzupełnia się zależnie od wskazań badaniem klinicznym, EKG, badaniami laboratoryjnymi i obrazowaniem. Perfuzję mózgu łatwo zaburzyć przejściowo przy nagłej zmianie pozycji, odwodnieniu lub nieprawidłowej regulacji ciśnienia. Zawroty głowy nie zawsze oznaczają problem krążeniowy, ponieważ mogą pochodzić z układu przedsionkowego, neurologicznego lub innych przyczyn. Omdlenie, zwłaszcza podczas wysiłku, jest natomiast objawem wymagającym oceny lekarskiej. Nie jest wyjaśniane wyłącznie „słabą kondycją” bez ustalenia przyczyny. W praktyce bezpieczeństwa odróżnia się trzy sytuacje.

Stabilne, znane objawy ocenione przez lekarza mogą być monitorowane zgodnie z planem. Nowe lub nasilające się objawy bez cech bezpośredniego zagrożenia wymagają przerwania progresji i kontaktu z zespołem medycznym. Objawy nagłe i ciężkie, takie jak ból lub ucisk w klatce piersiowej, ciężka duszność, utrata przytomności, brak prawidłowego oddechu, objawy udaru albo gwałtowne sinienie, wymagają wezwania ratownictwa pod 112 lub 999. Wiarygodność pomiarów zależy od techniki i warunków rejestracji. Ciśnieniomierz może dać błędny wynik przy niewłaściwym mankiecie lub ruchu, pulsoksymetr przy słabej perfuzji, a monitor tętna przy zaburzeniach rytmu. Dlatego nie ignoruje się pacjenta tylko dlatego, że pojedyncza liczba wygląda prawidłowo.

Podsumowanie

Z drugiej strony nie każda pojedyncza nietypowa wartość oznacza stan nagły; powtarza się pomiar prawidłową techniką i zestawia się go z objawami. Końcowy model obejmuje pełny łańcuch: serce tworzy przepływ, zastawki kierują go, płuca uczestniczą w wymianie gazowej, naczynia rozdzielają krew, kapilary umożliwiają wymianę, żyły sprowadzają ją z powrotem, a regulacja dostosowuje układ do potrzeb. Zaburzenie może pojawić się na każdym etapie. Znajomość mechanizmów pomaga ukierunkować wywiad i badanie oraz rozpoznać potrzebę pilnej pomocy. Objaw wymaga ustalenia przyczyny w odpowiedniej ocenie. Łączy się historię, obserwację i wiarygodne pomiary, a w stanie nagłym uruchamia się pomoc bez opóźniania jej próbą samodzielnej diagnozy.

Najważniejsze wnioski
• Prawa komora rozpoczyna obieg płucny.
• Lewa komora otrzymuje krew przez zastawkę mitralną.
• Zmniejszona perfuzja może mieć przyczyny sercowe i pozasercowe.