Cung lượng tim: mối liên quan với tuần hoàn tĩnh mạch bình thường

Các yếu tố điều hòa cung lượng tim ở trên đã khá đầy đủ trong hầu hết các trường hợp thông thường. Tuy nhiên, để làm rõ hơn sự điều hòa của tim trong các trường hợp gắng sức, như hoạt động thể lực nặng, suy tim, suy tuần hoàn, thảo luận sau đây.

Trong các phương pháp định lượng, chúng ta cần làm rõ 2 yếu tố cơ bản sau: trong điều hòa cung lượng tim: (1) khả năng bơm máu của tim, được biểu diễn bằng đường cong cung lượng tim (2) các yếu tố ngoại vi ảnh hưởng đến tuần hoàn máu trở về tim, được biểu diễn bằng đường cong tuần hoàn tĩnh mạch. Sau đó, gộp hai đường cong theo cùng một phép định lượng để xem mối liên hệ giữa cung lượng tim, tuần hoàn tĩnh mạch và áp lực tâm nhĩ phải trong cùng một thời điểm.

Đường cong cung lượng tim liên quan đến khả năng bơm máu của tim tới áp lực tâm nhĩ phải. Tương tự như vậy, đường cong tuần hoàn tĩnh mạch cũng liên hệ với dòng máu trở về tim thông qua áp lực tâm nhĩ phải, bởi vì nó thay đổi theo áp lực khác nhau của tâm nhĩ phải.

Hình mô tả đưởng cong tuần hoàn tĩnh mạch bình thường, khi khả năng tống máu của tim giảm và áp lực tâm nhĩ phải tăng, làm cản trở máu từ ngoại vi về tim. Nếu toàn bộ cơ chế thần kinh bị bất hoạt, thì tuần hoàn tĩnh mạch có áp lực bằng 0 mmHg,trong khi đó áp lực tâm nhĩ phải sẽ tăng lên 7 mmHg. Với một sự tăng áp lực tâm nhĩ phải nhẹ cũng đủ gây ra giảm tuần hoàn tĩnh mạch đáng kể, vì khi tăng áp lực cản trở dong máu, máu ứ trệ ở ngoại vi thay vì trở về tim.

Hình. Tuần hoàn tĩnh mạch bình thường. Đỉnh đường cong xảy ra khi áp lực tâm nhĩ phải thấp hơn áp lực khí quyển và tĩnh mạch lớn đổ về tim bị ép dẹt.

Chú ý rẳng tuần hoàn tĩnh mạch về 0 khi áp lực tâm nhĩ phải bằng áp lực hệ thống mạch máu trung bình.

Tương tự như vậy, thể tích tống máu của tim tiến dần về 0 khi giảm tuần hoàn tĩnh mạch. Khi áp lực toàn bộ hệ mạch máu dừng lại ở mức 7 mmHg thì huyết áp động, tĩnh mạch sẽ cân bằng, và được gọi là áp lực đổ đầy hệ thống mạch máu.

Đường cong tuần hoàn tĩnh mạch đạt cực đại khi duy trì áp lực âm tâm nhĩ phải

Trong trường hợp áp lực tâm nhĩ phải giảm xuống dưới 0 mmHg, hay dưới áp suất khí quyển thì áp lực dòng máu trở về tim sẽ tăng. Khi tâm nhĩ phải có áp lực -2 mmHg, tuần hoàn tĩnh mạch sẽ đạt đỉnh, và tiếp tục duy trì ngay cả khi áp lực tâm nhĩ phải giảm xuống -20 mmHg,-50 mmHg hoặc thấp hơn.

Hiện tượng này gây do tĩnh mạch đưa máu về tim rỗng, áp lực âm kéo thành tĩnh mạch xẹp lại ở lồng ngực, vì vậy sẽ ngăn cản máu được đẩy thêm về tim. Kết quả là dù giảm áp lực tâm nhĩ phải xuống thấp hơn nữa, vẫn không làm thay đổi giá trị tuần hoàn tĩnh mạch nhiều so với chỉ số bình thường khi áp lực tâm nhĩ phải là 0 mmHg.

Áp lực hệ thống mạch máu trung bình, áp lực tuần hoàn trung bình và các ảnh hưởng

Khi tim ngừng đập bởi rung thất hay một tác nhân nào khác, dòng máu trong toàn bộ hệ thống mạch sẽ ngưng lại vài giây sau đó. Không có dòng máu lưu thông,áp suất ở bất kỳ chỗ nào trong hệ tuần hoàn sẽ hằng định. Áp lực cân bằng đó được gọi là áp lực tuần hoàn trung bình.

Ảnh hưởng của thể tích máu đến áp lực tuần hoàn trung bình

Thể tích máu càng lớn thì áp lực tuần hoàn trung bình càng cao,vì làm tăng áp lực dòng máu lên thành mạch. Đường cong đỏ ở hình thể hiện mối liên hệ giữa áp lực tuần hoàn bình thường ở các thể tích máu khác nhau. Cần chú ý rằng, khi thể tích máu còn 4000mL, áp lực tuần hoàn trung bình sẽ tiến về 0 mmHg vì nó là ‘thể tích không áp lực’ cho hệ tuần hoàn, nhưng khi tăng lên 5000 mL,áp lực tĩnh mạch sẽ tăng lên chỉ số bình thường ở 7 mmHg. Tương tự, áp lực sẽ tăng tuyến tính khi thể tích máu tăng.

Hình. Thể tích máu ảnh hưởng đến tuần hoàn tĩnh mạch.

Hệ thống thần kinh giao cảm làm tăng áp lực tuần hoàn trung bình

Đường xanh lá cây và đường xanh nước biển ở hình lần lượt biểu diễn mỗi liên hệ khi kích thích hay ức chế thần kinh giao cảm đối với áp lực tuần hoàn trung bình. Tăng hoạt động giao cảm sẽ làm co toàn bộ các mạch máu chịu chi phối bởi thần kinh, các mạch máu lớn ở phổi, kể cả buồng tim. Thể tích lòng mạch hẹp lại sẽ làm tăng áp lực tuần hoàn trung bình.

Với một thể tích máu bình thường, kích thích giao cảm cực đại có thể tăng áp lực tuần hoàn trung bình từ 7 mmHg lên gấp 2,5 lần, vào khoảng 17 mmHg.

Ngược lại, khi hệ giao cảm bị bất hoạt, tim và hệ mạch ko chịu kích thích của thần kinh sẽ làm áp lực tuần hoàn trung bình giảm từ 7 mmHg xuống còn 4 mmHg. Các đường cong dốc đứng ở hình cho ta thấy, dù một thay đổi rất nhỏ của thể tích máu hay sức chứa của hệ thống tuần hoàn ở các mức độ kích thích thần kinh thực vật khác nhau cũng đã làm thay đổi rất lớn đến giá trị của áp lực tuần hoàn trung bình.

Áp lực hệ thống mạch máu trung bình và mối liên quan với áp lực tuần hoàn trung bình

Áp lực hệ thống mạch máu trung bình (psf ) có khác đôi chút so với áp lực tuần hoàn trung bình. Nó được tính là áp lực trung bình của toàn bộ hệ thống mạch máu, trừ các mạch máu lớn của tim, vì vậy tuần hoàn phổi không được đánh giá trong chỉ số này. Chỉ số này rất khó đánh giá trên động vật thực nghiệm sống, tuy vậy nó thường gần bằng áp lực tuần hoàn trung bình vì vòng tuần hoàn nhỏ qua phổi chỉ chiếm dưới 1/8 so với tuần hoàn hệ thống và chiếm dưới 1/10 thể tích máu toàn cơ thể.

Hình. Hồi lưu của tĩnh mạch cho thấy đường cong bình thường khi áp suất hệ thống mạch máu trung bình (Psf) là 7 mm Hg và tác động của việc thay đổi áp lực hệ thống mạch máu trung bình thành 3,5 hoặc 14 mm Hg.

Ảnh hưởng của áp lực hệ thống mạch máu trung bình lên đường cong tuần hoàn tĩnh mạch

Hình mô tả sự thay đổi đường cong tuần hoàn tĩnh mạch thông qua sự thay đổi áp lực hệ thống mạch máu trung bình. Chú ý rằng đường cong sinh lý khi áp lực hệ thống mạch máu trung bình là 7 mmHg, đường cong cao hơn khi áp lực hệ thống mạch máu trung bình là 14 mmHg và thấp hơn khi áp lực hệ thống mạch máu trung bình là 3,5 mmHg. Vì vậy, với một giá trị áp lực hệ thống mạch máu trung bình cao hơn (hay áp lực đổ đầy tăng) thì đường cong sẽ dịch chuyển lên trên và sang phải. Ngược lại, khi áp lực hệ thống mạch máu trung bình xuống thấp, đồ thị sẽ xuống dưới, sang trái.

Nói một cách khác, áp lực dòng máu trong lòng mạch càng tăng thì máu di chuyển về tim càng dễ dàng, và ngược lại.

Khi không có chênh lệch áp lực, tuần hoàn tĩnh mạch sẽ trở về không

Khi áp lực tâm nhĩ phải tăng lên để bằng áp lực hệ thống mạch máu trung bình thì không có sự chênh lệch giữa áp lực ở tuần hoàn ngoại vi và tâm nhĩ phải. Hậu quả là, không có dòng máu trở về tim khi cân bằng áp lực. Tuy vậy, khi áp lực tâm nhĩ phải giảm xuống từ từ, áp lực hệ thống mạch máu trung bình cũng tăng lên tương ứng. Điều này đã được thể hiện qua 3 đường cong ở hình, đó là chênh lệch giữa áp lực tâm nhĩ phải và áp lực hệ thống mạch máu trung bình càng lớn, tuần hoàn tĩnh mạch càng tăng. Vì thế, sự chênh lệch này được coi là chênh lệch tuần hoàn tĩnh mạch.

Sức cản tuần hoàn tĩnh mạch

Như chúng ta đã biết, áp lực hệ thống mạch máu trung bình biểu thị áp lực đẩy máu về tim, cần phải thắng lại sức cản của toàn bộ hệ tĩnh mạch đổ về. Sức cản đó được gọi là sức cản tuần hoàn tĩnh mạch. Hầu hết sức cản này xảy ra ở các tĩnh mạch, nhưng cũng xảy ra ở một số động mạch lớn và nhỏ.

Tại sao sức cản tĩnh mạch lại đóng vai trò quan trọng để đánh giá tuần hoàn tĩnh mạch? câu trả lời là khi sức cản tĩnh mạch tăng, dòng máu sẽ ứ trệ ở tĩnh mạch, nhưng áp lực thành mạch lại không thay đổi nhiều vì tĩnh mạch có tính chun giãn lớn. Vì vậy, tăng áp lực tĩnh mạch sẽ dẫn đến tăng sức cản ngoại vi, trong khi tuần hoàn máu về tim lại giảm đáng kể. Mặt khác, khi sức cản thành các động mạch nhỏ tăng lên, làm máu ứ lại động mạch, nhưng sức chứa chỉ bằng 1/30 so với hệ thống tĩnh mạch,nên huyết áp động mạch tăng lên gấp 30 lần, và đồng thời làm tăng sức cản thành mạch.

Tóm lại, sức cản hệ tĩnh mạch chiếm 2/3 và sức cản động mạch nhỏ chiếm 1/3 trong tổng số sức cản tuần hoàn tĩnh mạch.

Sức cản tuần hoàn tĩnh mạch còn được tính theo công thức sau:

VR = (Psf PRA)/ (RVR)

Trong đó: VR là tuần hoàn tĩnh mạch, Psf là áp lực hệ thống mạch máu trung bình, PRA là áp lực tâm nhĩ phải, RVR là sức cản tuần hoàn tĩnh mạch.

Ở người trưởng thành khỏe mạnh, VR bằng 5L/phút, áp lực hệ thống mạch máu trung bình bằng 7 mmHg, PRA bằng 0 mmHg và RVR bằng 1,4 mmHg/ phút.

Ảnh hưởng của sức cản tuần hoàn tĩnh mạch lên đường cong tuần hoàn tĩnh mạch

Hình cho thấy khi giảm sức cản xuống còn 1 nửa, thể tích dòng máu lưu thông tăng gấp đôi và làm đường cong đi lên, tạo một góc lớn gấp đôi so với hoành. Ngược lại, khi sức cản tăng lên gấp đôi, đường cong đi xuống và tạo với trục hoành góc nhỏ bằng nửa bình thường.

Cần chú ý thêm rằng, khi áp lực tâm nhĩ phải tăng lên bằng áp lực hệ thống mạch máu trung bình thì tuần hoàn tĩnh mạch về 0 ở bất cứ giá trị sức cản tuần hoàn tĩnh mạch nào vì không có sự chênh lệch áp suất. Vì vậy, khi áp lực tâm nhĩ phải càng tăng và đạt đến giá trị áp lực hệ thống mạch máu trung bình, có liên quan đến khả năng suy tuần hoàn.

Hình. Ảnh hưởng của sức cản tuần hoàn ngoại vi, áp lực hệ thống mạch máu trung bình đến tuần hoàn ngoại vi

Hình. Đồ thị mối tương quan các yếu tố ảnh hưởng đến áp lực hệ thống mạch máu trung bình và đường cong tuần hoàn tĩnh mạch.

Sự kết hợp của các mẫu đường cong hồi lưu tĩnh mạch.

Hình cho thấy các tác động trên đường hồi tĩnh mạch gây ra bởi sự thay đổi đồng thời của áp lực hệ thống mạch máu trung bình và khả năng kháng cự trở lại của tĩnh mạch, chứng tỏ rằng cả hai yếu tố này có thể hoạt động đồng thời.