- •Г.К.Ильич
- •Введение
- •Часть I механические колебания и волны
- •1. Гармонические колебания
- •1.1. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение
- •1.2. Энергия гармонического колебания
- •2. Затухающие колебания
- •2.1. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение
- •2.2. Декремент затухания и логарифмический декремент затухания
- •3. Вынужденные колебания
- •3.1. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение
- •4. Сложение гармонических колебаний
- •4.1. Колебания, происходящие вдоль одной прямой с одинаковыми частотами
- •4.2. Колебания происходят вдоль одной прямой с разными частотами
- •5. Разложение колебаний в ряд Фурье. Гармонический спектр сложных колебаний
- •6. Принципы использования гармонического анализа для обработки диагностических данных
- •7. Механические волны
- •7.1. Уравнение волны
- •7.2.Энергия волны, поток энергии волны, интенсивность. Вектор Умова
- •8. Эффект Доплера
- •9. Принципы использования эффекта Доплера для определения скорости движения крови
- •Контрольное задание
- •Часть I I акустика
- •1. Природа и классификация акустических волн
- •2. Физические характеристики звуковых волн и характеристики слухового ощущения
- •2.1. Интенсивность звука
- •2.2. Частота звуковых колебаний
- •2.3. Спектральный состав звуковых колебаний
- •3. Порог слышимости и порог болевого ощущения. Область слышимости
- •4. Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности и уровни громкости звука
- •5. Упрощенная биофизическая схема формирования слухового ощущения.
- •6. Отражение и поглощение акустических волн
- •7. Ультразвук и его медицинское применение
- •7.1. Получение ультразвука
- •7.2. Физические принципы ультразвуковой диагностики
- •8. Взаимодействие ультразвука с биологическим тканями. Терапевтическое и хирургическое применение ультразвука
- •9. Инфразвук
- •Контрольное задание
- •Частьiii физические основы гемодинамики
- •Основные гидродинамические понятия и законы
- •1.1. Линии тока и трубки тока
- •1.2. Условие неразрывности струи
- •1.3. Уравнение Бернулли
- •Методы определения вязкости жидкости
- •Некоторые особенности движения крови
- •2.1. Роль эластичности сосудов в системе кровообращения. Пульсовые волны
- •2.2. Распределение давления и скорости кровотока в сосудистой системе
- •Некоторые методы определения давления и скорости движения крови
- •Работа и мощность сердца
- •Контрольное задание
- •О г л а в л е н и е
- •Часть I I 26
- •Часть III 51
2.2. Распределение давления и скорости кровотока в сосудистой системе
Само понятие "давление крови", неоднократно употреблявшееся выше, требует некоторых уточнений. В любой точке сосудистой системы давление крови зависти от: а) атмосферного давления; б) гидростатического давления gh, обусловленного весом кровяного столба высотой h и плотностью ; в) давления, обеспечиваемого насосной функцией сердца.
Разность давлений на внутреннюю (Рв) и наружную (Рн) стенки сосуда называют трансмуральным давлением (Рт) (см. рис.19): Рт = Рв - Рн. Можно считать, что давление на наружную стенку сосуда равно атмосферному. Трансмуральное давление является важнейшей характеристикой состояния системы кровообращения, определяя нагрузку сердца, состояние периферического сосудистого русла и ряд других физиологических показателей. Однако, необходимо иметь в виду, что это не то давление, которое обеспечивает движение крови от одной точки сосудистой системы к другой. Например, среднее по времени трансмуральное давление в крупной артерии руки составляет около 100 мм.рт.ст. (1,33104 Па). В то же время, движение крови из восходящей дуги аорты в эту артерию обеспечивается разностью трансмуральных давлений между указанными сосудами, которое составляет 2-3 мм.рт.ст. (0,03104 Па).
На величину трансмурального давления существенно влияет сила тяжести, создающая гидростатическое (весовое) давление. Для пояснения этого влияния представим, что происходило бы с кровенаполнением сосудов вертикально расположенного тела человека, если бы его сердце не работало. В этом случае под действием силы тяжести кровь стекала бы в сосуды нижней части тела и верхний его уровень расположился бы в области сердца, где давление равнялось бы атмосферному, то есть трансмуральное давление было бы равно нулю (см.рис.20). На некоторой высоте h, отсчитываемой вниз от этого уровня, давление имело бы значение gh (где - плотность крови, g - ускорение свободного падения), т.е. определялось бы только гидростатическим давлением.
Рис.20
Если сосудосуживающий эффект ослаблен в результате заболевания или каких-либо внешних воздействий, то при резком вставании человек может впасть в обморочное состояние за счет уменьшения венозного возврата и снижения кровоснабжения головного мозга.
Измеряемое трансмуральное давление из-за воздействия на него гидростатической составляющей может существенно зависеть от выбора участков измерения и взаимного расположения частей тела. Так, например, трансмуральное давление в артериях голени может быть намного больше, чем в артериях поднятой руки.
В клинических условиях измерение кровяного давление обычно производят в области плеча (т.е. на уровне сердца). Поэтому гидростатическая составляющая давления в плечевой артерии в этом случае равна нулю.
В венах, впадающих в сердце, давление ниже атмосферного. Как уже отмечалось в разделе 2.1, в крупных кровеносных сосудах проявляются пульсовые колебания давления, амплитуда которых уменьшается с увеличением степени разветвленности сосудистого русла и уменьшением диаметра отдельных сосудов.
Сосудистая система обладает минимальной площадью сечения в области аорты, где наблюдается максимальная амплитуда пульсовых колебаний и наибольшая линейная скорость крови порядка 0,5 м/с (см.рис.21, нижняя кривая). По мере перехода к более мелким кровеносным сосудам суммарная площадь их сечения увеличивается и, в соответствии с условиями неразрывности струи (см. раздел 1.2 ), скорость кровотока в них уменьшается, составляя в капиллярах около 0,5 мм/с. В венозной части сосудистой системы суммарная площадь сечения сосудов уменьшается, что приводит к возрастанию скорости кровотока.