Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Huyết áp và vận tốc máu
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em đọc và giải thích được đồ thị huyết áp và vận tốc máu dọc theo hệ mạch, biết dùng nguyên lý bảo toàn lưu lượng để tính vận tốc máu tại một vị trí khi biết tổng tiết diện mạch, và giải thích được vì sao máu chảy chậm nhất ở mao mạch lại có lợi cho cơ thể.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước em đã học nhịp tim và các pha của chu kì tim tạo ra lực đẩy máu (same-grade bridge). Ở lớp 8, em cũng đã biết máu chảy trong động mạch, mao mạch rồi tĩnh mạch (prior-grade review), nhưng chưa hỏi áp lực và tốc độ của dòng máu thay đổi ra sao dọc theo hành trình đó. Bài này trả lời đúng câu hỏi đó bằng số liệu cụ thể.
Khởi động
Khi bác sĩ đo huyết áp, chiếc vòng bít luôn quấn quanh cánh tay — ngay trên một động mạch lớn — chứ không bao giờ quấn quanh một tĩnh mạch nhỏ ở mu bàn tay. Huyết áp không phải một con số cố định cho toàn cơ thể; nó thay đổi rất nhiều tuỳ vị trí đo. Vì sao?
Kiến thức trọng tâm
Huyết áp là áp lực của máu tác động lên thành mạch, sinh ra chủ yếu từ lực co bóp của tim và chịu ảnh hưởng của sức cản trong lòng mạch. Huyết áp cao nhất ngay tại động mạch chủ, nơi máu vừa được tâm thất trái đẩy ra với lực lớn nhất. Càng đi xa tim, qua các động mạch nhỏ dần tới tiểu động mạch, huyết áp càng giảm, vì thành mạch ma sát với dòng máu và mạch càng phân nhánh càng tiêu hao bớt năng lượng đẩy máu. Huyết áp giảm mạnh nhất khi máu đi qua hệ mao mạch, và xuống gần bằng không khi tới tĩnh mạch chủ, ngay trước khi đổ về tim.
Vận tốc máu — tốc độ dòng máu di chuyển — lại biến thiên theo một quy luật khác hẳn, không đơn giản giảm dần theo huyết áp. Lưu lượng máu, tức thể tích máu chảy qua một vị trí trong một đơn vị thời gian, gần như không đổi dọc theo hệ tuần hoàn ở trạng thái ổn định. Lưu lượng bằng tích của tổng tiết diện mạch tại vị trí đó với vận tốc máu ở đó, nên tại vị trí nào tổng tiết diện càng lớn, vận tốc máu càng phải chậm lại để giữ lưu lượng không đổi, và ngược lại.
Động mạch chủ tuy đường kính khá lớn nhưng chỉ có một mạch duy nhất, nên tổng tiết diện của cả hệ tại đó là nhỏ nhất — máu chảy nhanh nhất ở đây. Mao mạch thì ngược lại: mỗi mao mạch có tiết diện rất nhỏ, nhưng số lượng mao mạch trong cơ thể lớn tới mức tổng tiết diện của toàn bộ hệ mao mạch vượt xa tổng tiết diện động mạch chủ, khiến vận tốc máu ở đây chậm nhất trong toàn hệ mạch. Tĩnh mạch có tổng tiết diện nhỏ hơn mao mạch nhưng vẫn lớn hơn động mạch, nên vận tốc máu ở tĩnh mạch nhanh hơn ở mao mạch nhưng vẫn chậm hơn ở động mạch chủ.
Huyết áp giảm dần đơn điệu; vận tốc máu (đường nét đứt, chỉ số tương đối vì khác đơn vị với huyết áp) giảm tới thấp nhất ở mao mạch rồi tăng trở lại. Số liệu minh hoạ xu hướng sinh lý học điển hình, không phải đo đạc từ một thí nghiệm cụ thể.
Vận tốc chậm ở mao mạch không phải một nhược điểm — đó chính là điều kiện để trao đổi chất diễn ra. Oxygen, carbon dioxide, chất dinh dưỡng và chất thải cần thời gian để khuếch tán qua thành mao mạch mỏng vào và ra khỏi mô; nếu máu chảy nhanh như ở động mạch chủ, thời gian tiếp xúc quá ngắn để trao đổi đủ lượng chất cần thiết.
Ba vị trí này tóm tắt đúng hai xu hướng đã học: huyết áp giảm dần đều, vận tốc máu thấp nhất ở giữa đường.
Ví dụ
Giải thích vì sao huyết áp và vận tốc máu biến thiên khác nhau
1
Dựa vào đồ thị huyết áp và vận tốc máu dọc theo hệ mạch, hãy giải thích vì sao hai đại lượng này không biến thiên giống nhau.
2
Ta có huyết áp giảm liên tục từ động mạch chủ tới tĩnh mạch chủ, vì mỗi đoạn mạch đều tiêu hao bớt áp lực do ma sát và phân nhánh, không có cơ chế nào phục hồi áp lực dọc đường.
3
Vận tốc máu lại giảm rồi tăng trở lại: thấp nhất ở mao mạch, cao hơn ở cả hai đầu (động mạch chủ và tĩnh mạch chủ), vì vận tốc phụ thuộc vào tổng tiết diện mạch tại từng vị trí theo nguyên lý bảo toàn lưu lượng, chứ không phụ thuộc trực tiếp vào huyết áp.
4
Huyết áp là hệ quả tích luỹ của lực đẩy tim và sức cản dọc đường nên chỉ giảm dần; vận tốc là hệ quả của tổng tiết diện mạch tại từng vị trí nên biến thiên theo hình chữ U — hai đại lượng đo hai điều khác nhau dù cùng mô tả một dòng máu.
5
Vậy huyết áp giảm dần đều từ động mạch chủ tới tĩnh mạch chủ, còn vận tốc máu giảm tới mức thấp nhất ở mao mạch rồi tăng trở lại ở tĩnh mạch — hai đường cong có hình dạng khác nhau vì phụ thuộc vào hai yếu tố khác nhau.
Ví dụ
Tính vận tốc máu ở mao mạch theo nguyên lý bảo toàn lưu lượng (dạng đề kiểm tra)
1
Biết tổng tiết diện của toàn bộ hệ mao mạch trong cơ thể người lớn hơn tổng tiết diện động mạch chủ khoảng 600 lần, và vận tốc máu trung bình ở động mạch chủ khoảng 30 cm/s. Tính vận tốc máu trung bình ở mao mạch.
2
Ta có theo nguyên lý bảo toàn lưu lượng, tích của tổng tiết diện và vận tốc máu gần như không đổi dọc theo hệ tuần hoàn: A(động mạch chủ) × v(động mạch chủ) = A(mao mạch) × v(mao mạch).
3
Suy ra v(mao mạch) = v(động mạch chủ) × A(động mạch chủ)/A(mao mạch) = v(động mạch chủ) × 1/600, vì tổng tiết diện mao mạch gấp 600 lần tổng tiết diện động mạch chủ.
Vậy vận tốc máu trung bình ở mao mạch khoảng 0,05 cm/s, chậm hơn khoảng 600 lần so với động mạch chủ — đúng bằng tỉ lệ nghịch với tổng tiết diện, và đủ chậm để mỗi mao mạch có thời gian trao đổi chất với mô xung quanh.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ huyết áp và vận tốc máu là một, hoặc biến thiên giống hệt nhau dọc theo hệ mạch. Huyết áp chỉ giảm dần đơn điệu; vận tốc máu giảm rồi tăng trở lại theo hình chữ U, thấp nhất đúng tại mao mạch. Một nhầm lẫn khác là nghĩ mao mạch nhỏ nên vận tốc dòng máu qua nó phải nhanh — thực ra chính vì có quá nhiều mao mạch cùng hoạt động song song, tổng tiết diện tại vị trí đó mới lớn nhất, kéo vận tốc xuống thấp nhất.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Huyết áp cao nhất ở động mạch chủ, giảm dần đều tới gần 0 ở tĩnh mạch chủ. Vận tốc máu nhanh nhất ở động mạch chủ (tổng tiết diện nhỏ nhất), chậm nhất ở mao mạch (tổng tiết diện lớn nhất) — đúng theo nguyên lý bảo toàn lưu lượng — rồi tăng trở lại ở tĩnh mạch.
Cấu trúc cố định của hệ mạch quyết định huyết áp và vận tốc máu biến thiên ra sao, nhưng cơ thể không để mặc chúng cố định suốt ngày. Bài sau sẽ học cơ chế thần kinh và thể dịch chủ động điều chỉnh nhịp tim và đường kính mạch máu theo từng thời điểm, cùng điều gì xảy ra khi cơ chế đó rối loạn.
Huyết áp là áp lực của máu tác động lên thành mạch, sinh ra chủ yếu từ lực co bóp của tim và chịu ảnh hưởng của sức cản trong lòng mạch. Huyết áp cao nhất ngay tại động mạch chủ, nơi máu vừa được tâm thất trái đẩy ra với lực lớn nhất. Càng đi xa tim, qua các động mạch nhỏ dần tới tiểu động mạch, huyết áp càng giảm, vì thành mạch ma sát với dòng máu và mạch càng phân nhánh càng tiêu hao bớt năng lượng đẩy máu. Huyết áp giảm mạnh nhất khi máu đi qua hệ mao mạch, và xuống gần bằng không khi tới tĩnh mạch chủ, ngay trước khi đổ về tim.
Vận tốc máu — tốc độ dòng máu di chuyển — lại biến thiên theo một quy luật khác hẳn, không đơn giản giảm dần theo huyết áp. Lưu lượng máu, tức thể tích máu chảy qua một vị trí trong một đơn vị thời gian, gần như không đổi dọc theo hệ tuần hoàn ở trạng thái ổn định. Lưu lượng bằng tích của tổng tiết diện mạch tại vị trí đó với vận tốc máu ở đó, nên tại vị trí nào tổng tiết diện càng lớn, vận tốc máu càng phải chậm lại để giữ lưu lượng không đổi, và ngược lại.
Động mạch chủ tuy đường kính khá lớn nhưng chỉ có một mạch duy nhất, nên tổng tiết diện của cả hệ tại đó là nhỏ nhất — máu chảy nhanh nhất ở đây. Mao mạch thì ngược lại: mỗi mao mạch có tiết diện rất nhỏ, nhưng số lượng mao mạch trong cơ thể lớn tới mức tổng tiết diện của toàn bộ hệ mao mạch vượt xa tổng tiết diện động mạch chủ, khiến vận tốc máu ở đây chậm nhất trong toàn hệ mạch. Tĩnh mạch có tổng tiết diện nhỏ hơn mao mạch nhưng vẫn lớn hơn động mạch, nên vận tốc máu ở tĩnh mạch nhanh hơn ở mao mạch nhưng vẫn chậm hơn ở động mạch chủ.
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ huyết áp và vận tốc máu là một, hoặc biến thiên giống hệt nhau dọc theo hệ mạch. Huyết áp chỉ giảm dần đơn điệu; vận tốc máu giảm rồi tăng trở lại theo hình chữ U, thấp nhất đúng tại mao mạch. Một nhầm lẫn khác là nghĩ mao mạch nhỏ nên vận tốc dòng máu qua nó phải nhanh — thực ra chính vì có quá nhiều mao mạch cùng hoạt động song song, tổng tiết diện tại vị trí đó mới lớn nhất, kéo vận tốc xuống thấp nhất.