心血管系モデルとその調節

抄録

 心血管系は心臓と血管から構成される。心臓は静脈から流入した血液を動脈に送り出すポンプとして機能する。血管は血液量を制御する機能と、血流を制御する機能を持ち、前者は血管コンプライアンスで、後者は血管抵抗で表わされる。そこで、この両機能を分離して、前者を動脈と静脈に、後者を末梢血管に対応させた。
 以上より、心抵抗 R_h、動脈 C_a、静脈 C_b、末梢血管 R_s からなる心血管系モデルを構築した。このモデルにおいて、動静脈圧差 Δpと最大動静脈圧差Δp_Mとの比：循環率θ≡Δp ⁄ Δp_M、および心拍数 ƒ と心筋の拡張期末コンプライアンス C_h0 の積の逆数：心抵抗 R_h＝1 ⁄ ƒC_h0（圧／流量の次元を有する）を定義した。この結果、循環率θは運動とは関係なくθ＝1 ⁄ 2であることを示した。この調節はR_h ⁄ R_sを一定とすることによりなされ、かつその比は動脈コンプライアンス分率 k_a に等しい。
 さらに、θ＝1 ⁄ 2のときのコンプライアンスと抵抗の関係k_a＝R_h ⁄ R_sを用い、循環血流量が負荷血液量Vと心抵抗 R_h の比 V ⁄ R_h、負荷血液量Vと血管抵抗 R_s、の比 V ⁄ R_s に比例することを示した。生体が運動時に循環血流量を増加させる際には、負荷血液量を増加させるとともに、心拍数の増加による心抵抗の減少、および血管抵抗の減少により心抵抗血管抵抗比を一定に保つ。すなわち、V ⁄ R_h、V ⁄ R_sは増加し、生体は θ を1 ⁄ 2に保ちながら循環血流量を増加させている。