Медицинская физика / 1.08.Гемодинамика.НИБ
.doc
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=3,55,5 .
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 d2см
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:
-
Является замкнутой.
-
Разветвленная с последовательным и параллельным соединением сосудов.
-
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
r- радиус сосуда [м]
p- критическое давление замыкания [Па]
5. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ ПО ТРУБАМ С ЭЛАСТИЧНЫМИ СТЕНКАМИ.