12. Ламинарное течение жидкости в цилиндрических трубах. Формула Пуазейля. Турбулентное течение. Число Рейнольдса. Гидравлическое сопротивление.

Ламинарное течение (слоистое) - такое течение, при котором слои жидкости текут неперемешиваясь,скользя друг относительно друга:

- медленное (малые скорости), упорядоченное;

- в сосудах с гладкими стенками;

- в артериях и венах в норме.

Турбулентное течение (вихревое) - такое течение, при котором в жидкости образуются завихрения, т.к. скорости частиц непрерывно меняются:

- быстрое (высокие скорости), хаотическое;

- сопровождается появлением звука (шума);

- в норме только в аорте;

- возникает в плечевой артерии при измерении давления.

Характер течения жидкостей (ламинарное или турбулентное) зависит от свойств жидкости, скорости ее течения, размеров сосуда.

Число Рейнольдса характеризует течение жидкости по трубе (сосуду):

Где – вязкость, – плотность, – диаметр трубы, – скорость течения.

Для каждого вида течения существует критическое число Рейнольдса( ) которое, как принято считать, определяет переход от ламинарного течения к турбулентному. При течение происходит в ламинарном режиме, при возможно возникновение турбулентности. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.). Например, для течения воды в круглой трубе (это безразмерное число).

Кровеносная система – цилиндрические сосуды разного диаметра. Жидкость движется в результате разности давлений на концах трубы: .

Формула Пуазейля описывает ламинарное движение жидкостей по трубам:

Где – радиус трубы, – длина трубы, – вязкость, – разность давлений, – объемная скорость (объем жидкости, протекающий за едииницу времени через сечение трубы).

Гидродинамическое (гидравлическое) сопротивление - сопротивление движению тела со стороны обтекающей его жидкости или сопротивление движению жидкости, вызванное влиянием стенок труб, каналов и т.д.

13. Механические свойства сосудов. Уравнение Ламе. Ударный объем крови. Пульсовая волна, скорость ее распространения. Физические основы клинического метода измерения давления крови.

Все сосуды в норме являются упругими, т.е. после деформации (растяжения)они сжимаются. Во время систолы сердце выталкивает большой объем крови,которая является несжимаемой.

Эластичность сосудов зависит от свойств коллагена (более упругий) и эластина (менее упругий).

Соотношение эластина/коллагена стенки сосуда меняетсяпо ходу кровеносной системы:

Артерия	Эластин/Коллаген
Сонная	2/1
Бедренная	1/2

С возрастом эластичностьсосудов уменьшаетсявследствие образования атеросклеротических бляшек: если в 40 лет их количество достигает 70%, то к 60ти это 98-100%.

Уравнение Ламе:

Где – механическое напряжение, – радиус внутренней части сосуда, - толщина сосуда, - давление в сосуде.

От крупных сосудов к мелким .

Объем крови, выбрасываемый желудочком сердца за каждую систолу составляет 60—80 мл. Эта величина носит название ударный объем. Продолжительность сердечного цикла — 0,8—1 с, что дает частоту сердечных сокращений (ЧСС) 60—70 в минуту. Отсюда минутный объем кровотока, как нетрудно подсчитать, 3—4 л в минуту (минутный объем сердца, МОС).

Распространяющуюся по аорте и артериям волну повышенного давления, вызванную выбросом крови из левого желудочка в период систолы, называют пульсовой волной. Она распространяется со скоростью и даже более.

Пульсовой волне будет соответствовать пульсирование скорости кровотока в крупных артериях, однако скорость крови (максимальное значение ) существенно меньше скорости распространения пульсовой волны.

Из модельного опыта и общего представления о работе сердца ясно, что пульсовая волна не является синусоидальной (гармонической). Как всякий периодический процесс, пульсовая волна может быть представлена суммой гармонических волн.

Знание давления крови играет важную роль при диагностике многих заболеваний и контроле за эффективностью проводимого лечения. Систолическое и диастолическое давление в артерии можно измерить непосредственно с помощью иглы, соединенной с манометром. Однако в медицине широко используется бескровный метод, предложенный Н.С.Коротковым. Он заключается в том, что измеряют давление, которое необходимо приложить снаружи, чтобы сжать артерию до прекращения в ней тока крови. Это давление весьма близко к давлению крови в артерии. Измерение обычно производится на плечевой артерии выше локтевого с гиба (рис. 4).

Сжатие артерии осуществляется с помощью манжеты, которая представляет собой резиновую камеру в чехле из тонкого материала. Манжету обертывают вокруг руки между плечом и локтем. При накачивании воздуха через шланг с помощью резиновой груши давление в манжете растет. Величина давления определяется по манометру, соединенному с манжетой. В процессе накачивания воздуха в манжету следят за пульсом на лучевой артерии с помощью датчика (фонендоскоп или пьезоэлектрический преобразователь). Воздух накачивают в манжету до давления на 10 20 мм рт.ст. выше того, при котором перестает прослушиваться пульс на лучевой артерии. Затем, медленно открывая выпускной клапан резиновой груши, постепенно снижают давление в манжете, прислушиваясь к звукам в фонендоскопе (или динамике). Пока артерия сжата полностью, никакие звуки не прослушиваются. При снижении в манжете давления начинают прослушиваться отчетливые тоны. Эти тоны обусловлены вибрацией стенок артерии непосредственно за манжетой под действием мощных толчков крови, которые проходят сквозь сжатый манжетой участок сосуда только в моменты систолы сердца. Показание манометра, соответствующее моменту появлении тонов, определяет систолическое давление.

При дальнейшем снижении давления в манжете тоны дополняются шумами. Эти шумы обуслов- лены турбулентным течением крови через частично сжатый манжетой участок артерии. Затем шумы уменьшаются и в фонендоскопе вновь прослушиваются чистые тоны. Эти тоны быстро затухают, в артерии устанавливается ламинарное течение крови. Показание манометра в момент резкого ослабления тонов соответствует диастолическому давлению.

Для здорового нормального человека р_с = 100  120 мм рт.ст., р_д = 70  80 мм рт.ст.