Основные законы гемодинамики

Гемодинамика - один из разделов биомеханики, изучающий законы движения крови по кровеносным сосудам. Задача гемодинамики - установить взаимосвязь между основными гемодинамическими показателями, а также их зависимость от физических параметров крови и кровеносных сосудов.

К основным гемодинамическим показателям относятся давление и скорость кровотока.

Давление - это сила, действующая со стороны крови на сосуды, приходящаяся на единицу площади : Р = F / S. Различают объемную и линейную скорости кровотока. Объемной скоростью Q называют величину, численно равную объему жидкости, перетекающему в единицу времени через данное ;сечение трубы:

Q=V/t

единица измерения (м³ / с).

Линейная скорость представляет путь, проходимый частицами крови в единицу времени:

V=l/t

единица измерения (м / с). Поскольку линейная скорость неодинакова по сечению трубы, то в дальнейшем речь будет идти только о линейной скорости, средней по сечению.

Линейная и объемная скорости связаны простым соотношением Q = VS, где S - площадь поперечного сечения потока жидкости.

Так как жидкость несжимаема (то есть плотность ее всюду неодинакова), то через любое сечение трубы и в единицу времени протекают одинаковые объемы жидкости:

Q = VS = const.

Это называется условием неразрывности струи. Оно вытекает из закона сохранения массы для несжимаемой жидкости. Уравнение неразрывности струи относится в равной мере к движению всякой жидкости, в том числе и вязкой. При описании физических законов течения крови по сосудам вводится допущение, что количество циркулирующей крови в организме постоянно. Отсюда следует, что объемная скорость кровотока в любом сечении сосудистой системы также постоянна: Q = const.

В реальных жидкостях (вязких) по мере движения их по трубе потенциальная энергия расходуется на работу по преодолению внутреннего трения, поэтому давление жидкости вдоль трубы падает. Для стационарного ламинарного течения реальной жидкости в цилиндрической трубе постоянного сечения ;праведливаформула (закон) Гагена—Пуазейля:

Q=πR⁴/8η *ΔP/l (*)

где ΔP - падение давления, то есть разность давлений у входа в трубу Р₁ и на выходе из нее Р₂ на расстоянии I (рис. 9.3).

Данная закономерность была эмпирически установлена учеными Гагеном (1839 г.) и Пуазейлем (1840 г.) независимо друг от друга и часто носит название законПуазейля.Величина

W=8ηl/ πR⁴

называется гидравлическим сопротивлением сосуда. Выражение (*) (9.5) можно представить как

ΔP =QW

Из закона Пуазейля (9.5) следует, что падение давления крови в сосудах зависит от объемной скорости кровотока и в сильной степени от радиуса сосуда. Так, уменьшение радиуса на 20 % приводит к увеличению падения давления более чем в 2 раза. Даже небольшие изменения просветов кровеносных сосудов сильно сказываются на падении давления. Не случайно основные фармакологические средства нормализации давления направлены прежде всего на изменение просвета сосудов.

Границы применимости закона Пуазейля: 1) ламинарное течение; 2) гомогенная жидкость; 3) прямые жесткие трубки; 4) удаленное расстояние от источников возмущений (от входа, изгибов, сужений).

Рис. 9.3. Падение давления при течении жидкости по трубке

Рассмотрим гемодинамические показатели в разных частях сосудистой системы. Гидравлическое сопротивление.

Гидравлическое сопротивление w в значительной степени зависит от радиуса сосуда (9.6). Отношения радиусов для ра;> личных участков сосудистого русла:

R_аорт: R_ар: R_кап≈3000:500:1

Поскольку гидравлическое сопротивление в сильной степени зависит от радиуса сосуда w ~ 1/R⁴. , то можно записать соотношение :

W_кап> W_ар> W_оарт>

Линейная скорость кровотока.

Рассмотрим закон неразрывности (9.4). Площадь суммарного просвета всех капилляров в 500 - 600 раз больше поперечного сечения аорты. Это означает, что V_кап≈1/500 V_аорт. Именно в капиллярной сети при медленной скорости движения происходит обмен веществ между кровью и тканями.

На рис. 9.4 приведена кривая распределения линейных скоростей вдоль сосудистой системы. VA

Аорта Артериолы

Артерии Капилляры

Рис. 9.4. Линейная скорость в различных участках сосудистого русла

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 286; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!