Медицинская физика / 1.08.Гемодинамика.НИБ

ЯГМА

Медицинская физика

Лечебный факультет

1 курс

1 семестр

1 поток

Лекция №8.

«Гемодинамика»

Составил: Бабенко Н.И.

2010 г.

Гемодинамика – наука, изучающая законы движения крови по кровеносной системе.

1. КРОВЬ КАК ФИЗИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. ЕЁ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА.

Кровь – жидкая тканевая среда, выполняющая различные функции. Она представляет собой суспензию, состоящую из дисперсной среды (плазмы), и дисперсной фазы ( форменных элементов ). Форменные элементы это эритроциты, лейкоциты, тромбоциты. Плазма это водный раствор солей, белков, сахара, аминокислот.

Объем форменных элементов в крови называется гематокрит и в среднем равен 45 %. Объем плазмы 55%.

Объем крови в среднем: у мужчин = 5,2 л

у женщин = 3,9 л

Плотность крови =1050 [кг/м³ ]

Относительная вязкость крови Z=3,55,5 .

Реологически кровь – это неньютоновская жидкость псевдопластического типа.

Неньютоновские свойства крови связаны с наличием форменных элементов и проявляются при течении по сосудам малого диаметра при небольших скоростях.

Для крови Rе крови =970 ± 80.Течение крови подчиняется закону Гагена –Пуазейля только при условии существования малой разности давлений на концах сосуда.

2. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СЕРДЕЧНО – СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ И ЕЁ ХАРАКТЕРИСТИКА.

ССС состоит из активной части – сердца, и условно пассивной части – сосудов.

Масса сердца — приблизительно 250±50 г.

Основная функция сердца – создание разности давлений на входе в ССС и её выходом. ССС состоит из двух кругов кров

Выполняя насосные функции в системе кровообращения сердце постоянно нагнетает кровь в артерии. Расчеты показывают, что в течение 70 лет сердце обычного человека выполняет более 2,5 млрд ударов и перекачивает 250 млн литров крови.

ССС так же включает:

а) аорта – толстая нерастяжимая эластичная трубка d2см

б) артерии – более тонкие сосуды, стенки которых состоят из мышечной ткани.

в) артериоллы – еще более тонкие сосуды, в которых стенки из мышечной ткани. Их основная особенность – изменение просветов сосудов.

г) капилляры – состоят из одного слоя клеток. Соединяют артериолы с венулами. Средняя длина всех капилляров в человеке 100 тысяч км.

Линейная скорость крови в аорте достигает 50-60 см/с, в артериях 20 -25 см/с, в артериолах 0,2 - 10 см/с, в капиллярах - 0,01 - 0,05 см/с.

Число Рейнольдса для аорты составляет 1200 - 5800, в артериях число Рейнольдса (Rl) равно 100 - 1000 , в артериолах - 0,01 - 10, а в капиллярах - 0,0001 - 0,003.

ОСОБЕННОСТИ ССС:

1. Является замкнутой.

2. Разветвленная с последовательным и параллельным соединением сосудов.

3. Понижение давления идет от центра к периферии.

Из уравнения неразрывности струи [S1/S2=2/1] следует, что чем меньше калибр сосуда, тем больше должна быть линейная скорость.

Но в реальных условиях скорость потока наивысшая в аорте и по мере перехода от артерии к капиллярам скорость постепенно снижается. Это значит, что существуют иные факторы, определяющие скорость потока, в частности, ветвления сосудов.

На первый взгляд, скорость крови в капиллярах должна увеличиваться , т.к. в них сечение меньше. Но на каждом снижающемся уровне подключено большое число параллельно – соединенных сосудов  Суммарное сечение сосудистой системы больше сечения аорты  скорость тока крови в сосудистой системе в целом уменьшается и противоречий с уравнением неразрывности струн нет.

сечение аорты

кровь

капилляры

3. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, ЕГО ОСОБЕННОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНОМ СОЕДИНЕНИИ СОСУДОВ.

Гидравлическое сопротивление – это то сопротивление, которое возникает при течении жидкости вследствие трения ее условных частиц между собой или стенками сосуда.

Проведем аналогию между законом Гагена-Пуазейля и формулой закона Ома для участка цепи, не содержащей ЭДС.

Q= (/8)·(∆p·/ l ·) I=U/R

X=8·l· /·

“Q”-соответствует “I”

“ p”-соответствует “U”

X=8·l·n/· -соответствует “R”

Гидравлическое сопротивление пропорционально длине трубки, коэффициенту динамической вязкости и обратно пропорционально радиусу в четвертой степени.

Т.о.: Для крови сопротивление ее движению зависит от размеров сосуда и от ее вязкости.

Аналогия между электрическим и гидравлическим сопротивлением позволяет использовать правила нахождения электрического сопротивления при последовательном и параллельном соединении проводников.

Для последовательного и параллельного соединения труб:

	Электрическое сопротивление-R	Гидравлическое сопротивление-X
Последовательное соединение	Rобщ=R1+R2+…+Rn	Xобщ=X1+X2+…+Xn
Параллельное соединение	1/Rобщ=1/R1+1/R2+…+1/Rn	1/Xобщ=1/X1+1/X2+…+1/Xn

Т.о.: по аналогии с законом Ома для участка цепи без ЭДС разность давлений на концах трубки тока «∆p» равна:

P=Q·x

(U=I·R)

4. КРИТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ ЗАМЫКАНИЯ.

Критическое давление замыкания это минимальное давление крови в сосуде, при котором его просвет остается открытым.

Для его вычисления используют формулу Лапласа:

N=p·R

N- величина напряжения стенок сосуда [Н/м]

r- радиус сосуда [м]

p- критическое давление замыкания [Па]

5. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ ПО ТРУБАМ С ЭЛАСТИЧНЫМИ СТЕНКАМИ.

4