عمل دستگاه گردش خون بر آوردن نیازهای بافتها است، یعنی حمل مواد غذایی به بافتها ، حمل فراورده‌های زائد به خارج از بافتها ، رساندن هورمونها از یک قسمت بدن به قسمت دیگر و بطور کلی حفظ یک محیط مناسب در تمام مایعات بافتی برای بقا و عمل مناسب سلولهاست. با این وجود گاهی درک این موضوع مشکل است که چگونه جریان خون در ارتباط با نیازهای بافتها تنظیم می‌شود و چگونه قلب و گردش خون کنترل می‌شوند تا برون ده قلب و فشار شریانی مورد نیاز برای جلو راندن خون را تامین کند.
مشخصات فیزیکی گردش خون
دستگاه گردش خون به گردش بزرگ یا سیستمیک و گردش ریوی تقسیم می‌گردد. چون گردش سیستمیک جریان خون تمام بافتهای بدن به استثنای ریه‌ها را تامین می‌کند به کرات گردش بزرگ یا گردش محیطی نیز نامیده می‌شود. اگر چه سیستم رگی در هر بافت جداگانه بدن دارای مشخصات مخصوص به خود است با این وجود بعضی از اصول عمومی رگها در مورد تمام قسمتهای گردش سیستمیک صدق می‌کند. عمل شریانها حمل خون تحت فشار زیاد به بافتها است. به این دلیل شریانها دارای جداره‌های قوی بوده و خون در آنها با سرعت زیاد جریان می‌یابد.
شریانچه‌ها یا آرتریولها آخرین شاخه‌های کوچک سیستم شریانی بوده و به عنوان سوپاپهای کنترل کننده عمل می‌کنند که خون از طریق آنها به داخل مویرگها آزاد می‌شود. آرتریول یک جدار عضلانی قوی دارد که قادر است آرتریول را بطور کامل ببندد و یا به آن اجازه دهد که تا چندین برابر گشاد شود و به این ترتیب دارای توانایی تغییر دادن عظیم میزان جریان خون به مویرگها در جواب به نیازهای بافت‌هاست. عمل مویرگها تبادل مایع ، مواد غذایی ، الکترولیتها ، هورمونها و مواد دیگر بین خون و مایع بافتی است. برای انجام این نقش ، جدار مویرگها بسیار نازک و نسبت به مواد با مولکولهای کوچک نفوذپذیر است.
وریدچه‌ها یا ونولها (Venules) خون را از مویرگها جمع کرده و به تدریج به یکدیگر می‌پیوندند و به تدریج وریدها بزرگتری را تشکیل می‌دهند. وریدها به عنوان معبری برای بازگرداندن خون از بافتها به قلب عمل می‌کنند. اما عملکرد آنها به عنوان یک منبع ذخیره عمده خون به همان اندازه اهمیت دارد. چون فشار در سیستم وریدی بسیار پایین است. جدار وریدها نازک است با این وجود جدار وریدها عضلانی بوده و این موضوع به آنها اجازه می‌دهد تا منقبض یا گشاد شده و از این راه بسته به نیازهای بدن به عنوان منبع ذخیره قابل کنترل خون اضافی به مقدار کم یا زیاد عمل کنند.
مقدار خون در قسمتهای مختلف گردش خون
بیشترین مقدار خون موجود در گردش خون در وریدهای سیستمیک جای دارد. تقریبا 84 درصد حجم کل خون بدن در گردش بزرگ قرار دارد. به این ترتیب که 64 درصد در وریدها ، 13 درصد در شریانها و 7 درصد در آرتریولها و مویرگهای سیستمیک جای دارد. قلب محتوی 7 درصد خون ، رگهای ریوی محتوی 9 درصد خون هستند. موضوع بسیار تعجب آور حجم کم خون در مویرگهای گردش خون بزرگ است. با این وجود در این قسمت است که مهمترین عمل گردش بزرگ یعنی انتشار مواد بین خون و مایع بین سلولی و بالعکس انجام می‌شود.
مساحت سطح مقطع و سرعت جریان خون
هرگاه تمام رگهای گردش سیستمیک از یک نوع در کنار هم قرار داده شوند مساحت سطح مقطع تقریبی کل آنها به قرار زیر خواهد بود: به سطح مقطع بسیار زیاد وریدها نسبت به شریانها که بطور متوسط چهار برابر سطح مقطع شریانهای مربوطه است توجه کنید این موضوع انبار شدن زیاد خون در سیستم وریدی را در مقایسه با شریانها توجیه می‌کند.
چون حجم مساوی از خون از هر قسمت گردش خون در هر دقیقه عبور می‌کند لذا سرعت جریان خون در هر قسمت گردش خون نسبت معکوس با مساحت سطح مقطع آن دارد. به این ترتیب در شرایط استراحت سرعت جریان خون بطور متوسط 33 سانتیمتر در ثانیه در آئورت است اما حدود یک هزارم این مقدار یا حدود 0.3 میلیمتر در ثانیه در مویرگهاست. لذا خون فقط برای یک تا سه ثانیه در مویرگها باقی می‌ماند و این موضوع حقیقت بسیار تعجب آوری است زیرا تمام انتشاری که بین دو سوی جدار مویرگ ایجاد می‌شود باید در این زمان فوق‌العاده کوتاه به انجام برسد.
فشار در قسمتهای مختلف گردش خون
چون قلب ، خون را بطور مداوم به داخل آئورت تلمبه می‌زند فشار در آئورت بالا بوده و بطور متوسط 100 میلیمترجیوه است و چون عمل تلمبه زدن قلب بطور منقطع انجام می‌شود فشار شریانی بین یک فشار سیستولیک 120 میلیمترجیوه و یک فشار دیاستولیک 80 میلیمترجیوه نوسان می‌کند. به تدریج که خون در گردش بزرگ جریان می‌یابد فشار آن بطور پیشرونده کاهش یافته و در زمان رسیدن به انتهای وریدهای اجوف در دهلیز راست به تقریبا صفر میلیمترجیوه می‌رسد.
فشار در مویرگهای گردش سیستمیک از مقداری به زیادی 35 میلیمترجیوه در نزدیکی انتهای آرتریولی تا مقداری به 10 میلیمتر جیوه در انتهای سیاهرگی آنها تغییر می‌کند اما فشار متوسط عملی آنها در بیشینه بسترهای عروقی حدود 17 میلیمترجیوه است که به اندازه کافی پایین است بطوری که مقدار بسیار ناچیزی از پلاسما به خارج از مویرگهای متخلخل نشت می‌کند با وجود اینکه مواد غذایی می‌توانند به آسانی به سوی سلولهای بافتی انتشار یابند.
در شریانهای ریوی درست مانند آئورت فشار متغییر و نبض‌دار ، اما مقدار فشار بسیار کمتر یعنی با یک فشار سیستولی حدود 25 میلیمترجیوه و یک فشار دیاستولی 8 میلیمترجیوه و یک فشار متوسط شریانی ریوی فقط 16 میلیمتر جیوه است. فشار مویرگهای ریوی بطور متوسط فقط 7 میلیمترجیوه است. با این وجود میزان کل جریان در ششها در هر دقیقه با میزان جریان خون در گردش سیستمیک برابر است. فشارهای پایین دستگاه گردش ریوی با نیازهای ریه مطابقت دارد. زیرا تمام چیزی که مورد نیاز است قرار دادن خون موجود در مویرگهای ریوی در معرض اکسیژن و سایر گازهای موجود در حبابچه‌های ریوی است و فواصلی که خون باید طی کند تا به قلب بازگردد همگی کوتاه هستند.
تئوری پایه عمل دستگاه گردش خون
اگر چه جزئیات عمل دستگاه گردش خون پیچیده هست اما سه اصل پایه وجود دارد که تمام اعمال این سیستم را در بر می‌گیرد.
جریان خون هر بافت بدن همیشه بطور تقریبا دقیق در رابطه با نیازهای بافتی کنترل می‌شود. هنگامی که بافتها فعال هستند به خون بسیار بیشتری از حال استراحت خود نیاز دارند و این مقدار گاهی به 20 تا 30 برابر حال استراحت می‌رسد. با این وجود قلب بطور طبیعی نمی‌تواند برون ده خود را بیش از 4 تا 7 برابر افزایش دهد. بنابراین این امر امکان پذیر نیست که هرگاه بافت خاصی نیاز به خون بیشتری داشته باشد، جریان خون در تمام بدن افزایش داده شود. به جای آن رگهای ریز هر بافت بطور مداوم نیازهای بافت از قبیل اکسیژن و مواد غذایی تجمع CO2 و سایر فراورده‌های زاید بافتی را بررسی کرده و اینها به نوبه خود جریان خون موضعی را بطور بسیار دقیق در حد مورد نیاز برای فعالیت بافت کنترل می‌کنند.
برون ده قلب بطور عمده توسط مجموع تمام جریان خونهای موضعی بافتی کنترل می‌شود. هنگامی که خون از یک بافت عبور می‌کند بلافاصله از راه وریدها به قلب باز می‌گردد. قلب به این افزایش جریان ورودی خون با تلمبه زدن تقریبا تمامی آن بلافاصله به داخل شریانها که خون از آنها آمده بود جواب می‌دهد. از این نظر قلب به عنوان یک موجود خودکار عمل کرده و به نیازهای بافتها جواب می‌دهد. اما قلب از نظر این جواب خود در حد کمال عمل نمی‌کند بنابراین قلب غالبا نیاز به کمک به شکل سیگنال عصبی ویژه دارد که آنرا وادار سازد تا مقادیر جریان خون مورد نیاز را تلمبه بزند.
بطور کلی فشار شریانی بطور متوسط از کنترل جریان خون موضعی یا کنترل برون ده قلبی کنترل می‌شود. دستگاه گردش خون دارای یک سیستم بسیار وسیع و گسترده برای کنترل فشار شریانی است. به عنوان مثال هرگاه در هر زمانی فشار بطور قابل ملاحظه‌ای از حد متوسط طبیعی خود یعنی 100 میلیمتر جیوه کمتر شود، رگباری از رفلکسهای عصبی در ظرف چند ثانیه یک تغییرات گردش خونی برای بالا بردن مجدد فشار تا حد طبیعی ایجاد می‌کنند.
شامل افزایش نیروی تلمبه زدن قلب ، انقباض منابع ذخیره خون در وریدهای بزرگ جهت تامین خون بیشتر برای قلب و تنگ شدن عمومی قسمت اعظم آرتریولها در سراسر بدن بطوری که خون بیشتری در درخت شریانی تجمع یابد. سپس در طی مراحل زمانی طولانی‌تر یعنی در طی ساعتها و روزها ، کلیه‌ها یک نقش بزرگ اضافی در کنترل فشار هم توسط ترشح هرمون‌های کنترل کننده فشار و هم توسط تنظیم حجم خون ایفا می کنند.
اهمیت تنظیم فشار
اهمیت تنظیم فشار آن است که از تاثیر قابل ملاحظه میزان جریان خون در یک ناحیه بدن بر روی میزان جریان خون در ناحیه دیگری از بدن جلوگیری می‌کند زیرا اجازه نمی‌دهد تا میزان فشار بر روی هر دو ناحیه به مقدار زیادی تغییر کند. به این ترتیب بطور خلاصه نیازهای بافتی موضعی توسط دستگاه گردش خون برآورده می‌شوند.
