ระบบไหลเวียนเลือด

ระบบการไหลเวียนเลือด การไหลเวียนเลือดเกิดขึ้นได้จากแรงที่หัวใจบีบตัวส่งเลือด ตามหลอดเลือดไปยังปอด เพื่อการแลกเปลี่ยนออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ แล้วกลับมาเข้าหัวใจเพื่อส่งไปเลี้ยงส่วนต่างๆ ของร่างกาย สุดท้ายจะไหลเวียนมาเข้าหัวใจอีก เช่นนี้เรื่อยไป หน้าที่ของระบบไหลเวียนเลือด  อาจแบ่งได้เป็น ข้อๆ ดังนี้ คือ ๑. ให้อาหาร นำอาหารและสารอื่นๆ ไปเลี้ยงเซลล์ ของร่างกาย ๒. หายใจ นำคาร์บอนไดออกไซด์ไปขับออกทางปอด เพื่อแลกเปลี่ยนออกซิเจนกลับมาใช้ ๓. ขับถ่าย นำของเสียซึ่งเกิดจากเมแทบอลิซึม เพื่อ ขับออกภายนอกร่างกาย ๔. การคงปริมาณสารน้ำของร่างกาย ช่วยควบคุมและ รักษาดุลของสารน้ำภายในร่างกาย ๕. การควบคุมอุณหภูมิ รักษาอุณหภูมิของร่างกาย ให้เป็นปกติ ๖. ปรับระดับและป้องกัน เลือดที่ไหลเวียนช่วยนำสาร บางอย่าง ซึ่งมีหน้าที่ควบคุมการทำงานของร่างกายไปยังอวัยวะ ต่างๆ และนำสารบางอย่างที่เป็นตัวช่วยป้องกันร่างกายไปยังที่ ได้รับอันตรายด้วย อาจเปรียบเทียบได้ว่าระบบการไหลเวียนเลือดมีการทำงาน เป็นระบบขนส่งซึ่งทำหน้าที่ขนส่งของดีไปเลี้ยงเซลล์ต่างๆ ของ ร่างกาย ขณะเดียวกันก็นำของเสียไปยังอวัยวะที่มีหน้าที่กำจัดทิ้ง  การไหลเวียน  แบ่งออกได้เป็น ๒ ส่วน ๑. วงจรไหลเวียนทั่วกาย (systemic circulation) เลือด ที่ไหลเวียนจะออกจากเวนตริเคิลซ้ายไปสู่ส่วนต่างๆ ของร่างกาย แล้วกลับมาเข้าเอเทรียมขวา วงจรนี้ทำงานกว้างขวางจึงอาจเรียกว่า วงจรใหญ่ (greater circulation) ๒. วงจรไหลเวียนผ่านปอด (pulmonary circulation) เลือดที่ส่งมาเข้าเอเทรียมขวาจะเทลงสู่เวนตริเคิลขวาแล้วส่งไป ยังปอด หลังจากนั้นจะกลับมาเข้าเอเทรียมซ้ายใหม่ การไหลเวียน วงจรนี้ทำงานน้อยกว่า จึงเรียกว่า วงจรเล็ก (lesser circulation) การศึกษาเรื่องการไหลเวียนเลือด ต้องแบ่งออกเป็นส่วน ใหญ่ๆ ๒ ส่วน คือ ก. หัวใจ พร้อมทั้งการทำงานโดยละเอียด ข. หลอดเลือด ซึ่งมีเลือดบรรจุอยู่พร้อมทั้งกลไก การทำงาน

แผนภาพแสดงระบบการไหลเวียนเลือด

หัวใจ ในการศึกษาเรื่องการไหลเวียน การรู้หน้าที่ของหัวใจโดย ละเอียดนั้นนับว่ามีความสำคัญมากที่สุด เพราะหัวใจเป็นเสมือน สูบที่สูบน้ำออกไปตามหลอดเลือด การไหลเวียนจึงคงอยู่ได้ หัวใจเป็นอวัยวะกลวงซึ่งประกอบด้วยกล้ามเนื้อพิเศษต่างจาก กล้ามเนื้อชนิดอื่นคือ บีบตัวอยู่ได้เองตลอดเวลา นับว่าเป็นหน้าที่ ซึ่งหนักที่สุดในร่างกาย หัวใจแบ่งออกได้เป็น ๒ ส่วน คือ ๑. กล้ามเนื้อหัวใจ (cardiac muscle) เป็นส่วนหนึ่งซึ่งหดตัวเพื่อ ส่งเลือดออกไป ๒. ระบบสื่อนำ (conduction system) เป็นระบบสื่อนำซึ่งมี คุณสมบัติอยู่ระหว่างกล้ามเนื้อและประสาททำหน้าที่นำคำสั่งไปยังส่วนต่าง ๆ ของหัวใจ เพื่อให้ทำงานเป็นจังหวะและพร้อมเพรียงกัน การทำงานของลิ้นหัวใจ  การทำงานของลิ้นหัวใจ (heart valve) มิใช่เป็นการปิดเปิด อย่างง่ายๆ เท่านั้น ส่วนต่างๆ แต่ละส่วน คือ ห้องหัวใจแต่ละห้องยัง ต้องทำงานสัมพันธ์กัน และร่วมกันทำงานกับลิ้นหัวใจอีกด้วย ลิ้นหัวใจทำหน้าที่ เปิดให้เลือดผ่านไป และปิดกั้นไม่ให้เลือดไหลย้อนทางกลับที่เก่า แบ่งได้เป็น ๒ พวก คือ ๑. ลิ้นอะตริโอเวนตริคูลาร์ (atriventricular valve) กั้นระ หว่างเอเตรียมกับเวนตริเคิล ลิ้นที่อยู่ทางซีกซ้ายมี ๒ กลีบ เรียกว่า ลิ้นไบคัส ปิด (bicuspid) หรือ ลิ้นไมตรัล (miral valve) และที่อยู่ทางซีกขวามี ๓ กลีบ เรียกว่า ลิ้นไตรคัสปิด (tricuspidvalve) ลิ้นนี้มีกล้ามเนื้อที่ เรียกว่า คอร์ดีเทนดินี (chordae tendinar) ทำหน้าที่ช่วยดึงและกั้นไม่ ให้ลิ้นเปิดย้อนทาง ๒. ลิ้นเออร์ติก (aortic valve) และ ลิ้นพัลมอนารี (pulmonary valve) เป็นลิ้นที่กั้นระหว่างหัวใจกับหลอดเลือด การปิดและเปิดของลิ้นหัวใจขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างความดันสองข้างลิ้นหัวใจเป็นสำคัญ เช่น การทำงานของลิ้นอะตริโอเวนตริคูล่าร์ เมื่อ ถึงระยะเอเตรียลซีสโตลี (atrial systole) ลิ้นจะอยู่ในสภาพที่อยู่กึ่ง กลางระหว่างเปิดและปิด คือ เลือดที่ไหลจากเอเตรียมลงไปยังเวนตริเคิลจะ ทำให้ลิ้นเปิดส่วนกระแสไหลวนของเลือดที่ไหลลงไปในเวนตริเคิลจะมีส่วน ช่วยดันลิ้นขึ้นมาให้ปิด แต่เมื่อเอเตรียมหยุดบีบตัวแล้วจะทำให้ช่วยดันลิ้นขึ้นมา ให้ปิด แต่เมื่อเอเตรียมหยุดบีบตัวแล้วจะทำให้ลิ้นปิด เพราะแรงของกระแส ไหลวน แต่ต่อมาเมื่อความดันของเวนตริเคิลมากพอและยิ่งเวนตริเคิลบีบตัว ลิ้นจะโป่งขึ้นไปทางด้านเอเตรียม แต่ก็ยังปิดสนิทอยู่ ทั้งนี้เพราะมี คอร์ดี เทนดินียึดไว้ ถ้าลิ้นปิดไม่สนิท เลือดไหลย้อนกลับขึ้นไปได้เรียกว่าลิ้นหัวใจรั่ว (regurgitaion) หรือมีสาเหตุใดก็ตามที่ทำให้รูของลิ้นเล็กไป เลือด ไหลลงไม่สะดวกเรียกว่า ลิ้นหัวใจตีบ (stenosis)

หัวใจผ่าซีก แสดงอวัยวะภายใน

การทำงานของหัวใจจนครบรอบหนึ่งซึ่งเรียกว่า รอบทำงานของหัวใจ (cardiac cycle) กินเวลาประมาณ ๐.๘ วินาที (เมื่ออัตราหัวใจเฉลี่ย ๗๒ ครั้ง/นาที) ในการนี้ เอเตรียมใช้เวลาประมาณ ๐.๑ วินาทีในการหดตัว ๐.๗ วินาทีในการคลายตัว ส่วนเวนตริเคิลใช้เวลาหดตัว ๐.๓ วินาทีและ คลายตัว ๐.๕ วินาที เสียงหัวใจ (heart sounds) เสียงหัวใจที่เกิดขึ้นในรอบทำงานของหัวใจนั้น ส่วนใหญ่เกิดจากการสั่นสะเทือนของลิ้นหัวใจ รวมทั้งการโป่งขยายของหัวใจ (cardiac filling) และกำลังการหดตัว (farce of contraction) ของหัวใจ ซึ่งการสั่นนี้จะกระจายออกมาด้วยความถี่ที่ต่ำมากอาจต่ำถึง ๐-๑๐ ครั้ง/ วินาที เสียงเหล่านี้ตรวจได้ด้วยวิธีการต่าง ๆ ถ้าใช้ฟังด้วยเครื่องฟังตรวจ (stethoscope) จะได้ยินเสียงที่ ๑ หรือ เสียงที่ ๒ บางทีอาจได้ยิน เสียงที่ ๓ ด้วย ส่วนเสียงที่ ๔ ไม่ได้ยิน ต้องดูจากภาพบันทึกเสียงของหัวใจ (phonocardiogram) อัตราหัวใจ ปริมาตรบีบเลือดรายครั้ง และผลผลิตของหัวใจ ๑. อัตราหัวใจ (heart rate) ตามปกติอัตราหัวใจของผู้ชาย เฉลี่ยประมาณ ๗๒ ครั้ง/นาที และผู้หญิงประมาณ ๗๕ - ๘๐ ครั้ง/นาที อัตราหัวใจเปลี่ยนแปลงไปตามปัจจัยต่อไปนี้ ๑.๑ อายุ ถ้าอายุน้อย อัตราหัวใจสูงแล้วจะลดน้อยลงเรื่อย ๆ เมื่ออายุมากขึ้น เช่น ทารกแรกเกิด มีอัตราหัวใจสูง ๑๔๐ ครั้ง/นาที ๑.๒ ขนาดของร่างกาย คนผอมอัตราหัวใจสูงกว่าคนอ้วน ๕-๑๐ ครั้ง/นาที ๑.๓ อารมณ์ ทำให้อัตราหัวใจเพิ่มขึ้นโดยพลังประสาท จากสมองส่วนบนผ่านลงมาตามประสาทซิมพาเธติค ๑.๔ การออกกำลังกาย อาจทำให้อัตราหัวใจเพิ่มขึ้นสูง ๑๘๐- ๒๐๐ครั้ง/นาที ๑.๕ อุณหภูมิ อัตราหัวใจเร็วขึ้นตามอุณหภูมิกายที่สูงขึ้น ๒. ปริมาตรบีบเลือดรายครั้ง (strode volume, S.V.) คือ ปริมาณเลือดที่ส่งออกจากหัวใจแต่ละครั้ง การไหลออกขณะหัวใจบีบตัว (systolic discharge) นี้ มีค่าประมาณ ๗๐ ลูกบาศก์เซนติเมตร ค่าที่ ได้เปลี่ยนแปลงไปตามปัจจัยต่อไปนี้ คือ กำลังบีบตัวของหัวใจ จำนวนไดอัส โตลิคฟิลลิง (diastolic filling) และ วินัสรีเทิร์น (venous return) ๓. ผลผลิตของหัวใจ (cardiac output, C.O.) คือปริมาณเลือด ที่ส่งออกจากหัวใจใน ๑ นาที อาจเรียกว่า อัตราการไหลเวียน (circulartory rate) ก็ได้ ผลผลิตของหัวใจ = ปริมาตรบีบเลือดรายครั้ง x อัตราหัวใจ ในภาวะปกติ ผลผลิตของหัวใจ = ๗๐ x ๗๒ = ๕ ลิตร  เมื่อเมแทบอลิซึมของร่างกายเพิ่มขึ้น ผลผลิตของหัวใจ จะเพิ่มขึ้น เช่น การเดินช้าๆ จะทำให้เพิ่มขึ้นร้อยละ ๒๐ เดินเร็ว ปานกลางเพิ่มขึ้นร้อยละ ๕๐ แต่ถ้าออกกำลังกายอย่างหนักจะเพิ่ม ได้มากถึง ๔-๕ เท่า  กำลังสำรองของหัวใจ (cardiac reserve) เป็นกำลังสำรองของหัว ใจที่สามารถจะเพิ่มผลผลิตของหัวใจได้ ในคนปกติมีค่ากว่าร้อยละ ๓๐๐ นักกี ฬาจะมีกำลังสำรองของหัวใจหมาก คือ อาจถึงร้อยละ ๕๐๐ หรือคนที่มีร่าง กายอ่อนแออาจลดลงเหลือเพียงร้อยละ ๒๐๐ เท่านั้น หลอดเลือด  ตามพลศาสตร์ของการไหลเวียนเลือดนั้น การทำงานของ ระบบการไหลเวียนเลือดขึ้นอยู่กับหลักทางฟิสิกส์โดยตรง คือ การเคลื่อนที่ของน้ำในท่อ ถึงแม้ว่าจะถูกดัดแปลงไปบ้าง ตาม ผลทางสรีรวิทยา  การไหลเวียนของเลือด  การไหลเวียนของเลือดที่ส่วนต่างๆ ของร่างกายแตกต่างกัน แต่ โดยทั่วไป ถือว่าขึ้นอยู่กับความต้องการอาหารของอวัยวะนั้นๆ เนื้อเยื่อของต่อม (glandular tissue) เช่น ต่อมไทรอยด์และต่อมหมวกไต มีเลือดไหลไปมาก คืออาจถึง ๒๐๐ ลูกบาศก์เซนติเมตร/ นาที/เนื้อต่อม ๑๐๐ กรัม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเมแทบอลิซึมของต่อม นั้น สำหรับกล้ามเนื้อมีเลือดมาเลี้ยงในระยะพักประมาณ ๓๐ ลูกบาศก์เซนติเมตร/นาที/กล้ามเนื้อ ๑๐๐ กรัม แต่อาจเพิ่ม ถึง ๒๐ เท่าเมื่อมีการออกกำลังกายอย่างหนัก  ความจุและความยึดได้ของหลอดเลือด (vascular capacitance and distensibility)  ความจุของหลอดเลือดขึ้นอยู่กับปริมาตรและความยืด นั่นก็คือ ความจุ = ปริมาตร x ความยืดได้  หลอดเลือดแดงและหลอดเลือดดำมีความยืดได้ต่างกัน โดยทั่วไปหลอดเลือดดำยึดได้มากกว่าหลอดเลือดแดง หลอดเลือดดำมีความจุเป็น ๒๔ เท่าของหลอดเลือด แดงคือ มีความยืดตัวมากกว่า ๖ เท่า และมีปริมาตรมากกว่า ๔ เท่า เลือดในร่างกายมีอยู่ประมาณ ๑/๑๑ ของน้ำหนักตัว คือประมาณ ๕ ลิตร ผู้ชาย ๗๙ ลูกบาศก์เซนติเมตร/กิโลกรัม ของน้ำหนักตัว และผู้หญิง ๖๕ ลูกบาศก์เซนติเมตร/กิโลกรัมของ น้ำหนักตัว ผู้หญิงมีปริมาตรเลือดน้อยกว่าผู้ชายประมาณร้อยละ ๒๐ เนื่องจากมีไขมันมากกว่า ความดันเลือด (blood pressure)  ความดันเลือดในส่วนต่างๆ ของระบบการไหลเวียนไม่ เท่ากัน โดยทั่วไปความดันเลือดแดงที่ส่งจากหัวใจนั้นมีความดัน มากที่สุด ต่อจากนั้นจะค่อยๆ ลดลง จนถึงหลอดเลือดดำใหญ่ ที่จะเข้าหัวใจมีความดันน้อยที่สุด ความดันเลือดแดงมีลักษณะเป็นคลื่น (pulsatile) คือ สูงสุดขณะหัวใจบีบตัว และต่ำสุดขณะหัวใจคลายตัว แต่ต่อไป เมื่อถึงหลอดเลือดเล็กๆ ลักษณะเป็นคลื่นจะค่อยหมดไปทีละ น้อยเพราะความยืดหยุ่นและความต้านทานของหลอดเลือด การที่หลอดเลือดต้องมีความดันก็เพราะมีหน้าที่ต้อง นำเลือดที่ส่งออกจากหัวใจไปเลี้ยงร่างกาย ความดันเลือดแดง ในระบบการไหลเวียนทั่วกายสูงกว่าในระบบการไหลเวียนผ่าน ปอด (pulmonary circulation) ถึง ๕ เท่า ความดันเลือดสูงสุดขณะหัวใจบีบตัว เรียกว่า ความดัน ซีสโตลิก (systolic pressure) ความดันเลือดต่ำสุดขณะหัวใจคลายตัว เรียกว่า ความดันไดอัสโตลิก (diastolic pressure) ความแตกต่างของความดันซีสโตลิก และไดอัสโตลิก เรียกว่า ความดันชีพจร (pulse pressure) ค่าเฉลี่ยของความดัน ซีสโตลิก และไดอัสโตลิกเรียกว่า ความดันเฉลี่ย (mean pressure) ตามปกติ ความดันซีสโตลิก : ความดันไดอัสโตลิก : ความดันชีพจร = ๓:๒:๑ ความดันเลือดโดยทั่วไปมักหมายถึง ความดันใน หลอดเลือดแดงของร่างกาย (systemic arterial pressure) ของหลอด เลือดแดงขนาดปานกลาง คือ หลอดเลือดแดงที่ต้นแขน (brachial artery)

ความแตกต่างระหว่างความดันซีสโตลิก ไดอัสโตลิก และความดันเฉื่อยของเลือดในเวนตริเคิลซ้าย หลอดเลือดแดง หลอดเลือดฝอย หลอดเลือดดำ และเวนตริเคิลขวา

หลอดเลือดฝอย (capillary) การแลกเปลี่ยนที่หลอดเลือดฝอย  เกิดขึ้นโดยที่ความดันทางด้านหลอดเลือดแดงของหลอด เลือดฝอยมีความดันไฮโดรสแตติก (hydrostatic pressure) สูงกว่า ความดันออสโมติคของคอลลอยด์ (colloidal osmotic pressure) ทำให้สารน้ำซึมออกไปนอกหลอดเลือด ส่วนความดันไฮโดรส- แตติกด้านหลอดเลือดดำของหลอดเลือดฝอยต่ำกว่าความดัน ออสโมติกของคอลลอยด์ สารน้ำจึงซึมเข้าไปในหลอดเลือดฝอย ความดันออสโมติกของหลอดเลือดฝอย (capillary osmotic pressure) ขึ้นอยู่กับโปรตีนที่อยู่ในพลาสมา (plasma) ซึ่งมีประมาณ ๗.๓ กรัม/๑๐๐ ลูกบาศก์เซนติเมตร มากกว่าโปรตีนที่อยู่ในส่วน ระหว่างเซลล์ซึ่งมีอยู่เพียง ๑.๕ กรัม/๑๐๐ ลูกบาศก์เซนติเมตร ถึง ๕ เท่า ความดันออสโมติกของคอลลอยด์ของพลาสมานั้น มีทั้งหมดประมาณ ๒๘ มิลลิเมตรปรอท ๑๙ มิลลิเมตรปรอท เกิดจากโปรตีน อีก ๙ มิลลิเมตรปรอทเกิดจากแคทไอออน (cation) ซึ่งจับอยู่กับพลาสมาตามหลักดุลของดอนนัน (Donnan's equilibrium) หลักดุลของดอนนัน คือจำนวนของแอนไอออน ที่แพร่กระจายได้ (diffusible anions) x แคทไอออนที่แพร่กระจาย ได้ (diffusible cations) ทั้ง ๒ ข้างของผนังเซมิเปอร์มิเอเบิล (semiper- meable membrane) จะต้องเท่ากัน โปรตีนในพลาสมาสส่วนมากเป็น แอนไอออน (anions) ซึ่งมีแคทไอออนจับอยู่ แคทไอออนนี้ ส่วนมากเป็นโซเดียม  การกรองและการดูดกลับของสารน้ำ  ก) การกรอง (filtration) ทางด้านหลอดเลือดแดง มีความดัน (pressure) เท่ากับ ๑๐ มิลลิเมตรปรอท ซึ่งหาได้จากสูตร [ความดันไฮโดรสแตติก (๓๕) + ความดันของสารแขวนลอย คอลลอย์ (๔) ] - [ ความดันของสารแขวนลอยคอลลอย์ดใน พลาสมา (๒๘) + ความดันของเนื้อเยื่อ (๑)] = ๑๐ โดยเฉลี่ย สารน้ำจะซึมออกจากหลอดเลือดประมาณ ๑ ลิตร/ชั่วโมง ข) การดูดซึม (absorption) ทางด้านหลอดเลือดดำ ความดันของเนื้อเยื่อมากกว่าในหลอดเลือด ทำให้สารน้ำซึมเข้ามา ในหลอดเลือด [ความดันของสารแขวนลอยคอลลอยด์ในพลาสมา (๒๘) + ความดันของเนื้อเยื่อ (๑)] - [ความดันไฮโดรสแตติก (๑๕) + ความดันของสารแขวนลอยคอลลอยด์ (๔)] = ๑๐ สารน้ำจะซึมเข้ามาในหลอดเลือดประมาณ ๙๐๐ ลูกบาศก์เซนติเมตร อีก ๑๐๐ ลูกบาศก์เซนติเมตร จะถูกดูดกลับเข้าท่อน้ำเหลืองแล้ว จึงมาเทเข้าสู่หลอดเลือดอีกทีหนึ่ง จะเห็นได้ว่าสารน้ำต้องซึมเข้าและออกจากหลอดเลือด อยู่ตลอดเวลา แต่อยู่ในสมดุลกันพอดี คือ ความดันของหลอดเลือดฝอยเฉลี่ย (mean capillary pressure) + ความดันของเนื้อเยื่อ = ความดันของเนื้อเยื่อ + ความดันของสารแขวนลอยคอลลอยด์ ซึ่งเรียกว่า กฎของหลอดเลือดฝอย (Law of the capillary) ถ้าสมดุลเสียไปจะทำให้สารน้ำออกไปนอกหลอดเลือด จนอาจเกิดการบวมขึ้น หรือสารน้ำเข้าหลอดเลือดจนในเนื้อเยื่อ ขาดน้ำ