Гидромеханика крупных кровеносных сосудов

Механика кровообращения

 

Механика сокращения сердца

Схема анатомического строения сердца  

Последовательность процессов в левых камерах сердца

 

Гидромеханика крупных кровеносных сосудов

2.1. Биофизические особенности аорты

2.2. Давление и кровоток в артериях

2.3. Модель упругого резервуара

 

Пульсовые волны в расправленных артериях

3.1. Трехмерные уравнения (неразрывности и импульса – Навье-Стокса)

3.2. Вывод уравнений для линейного, невязкого варианта

3.3. Вывод формулы Моэнса-Кортевега

3.4. Роль отражений в точках ветвления, импеданс согласованных сосудов

3.5. Нелинейные эффекты

3.6. Нестационарное течение в очень длинной трубке

 

 

Течение в спадающихся трубках и сосудах

4.1. Механические свойства мягких трубок, артерий, вен при Ptm ~ 0. Характерные параметры, скорости в венах.

4.2. Звуки Короткова, аналогия с ударной волной в газе.

4.3. Квазистационарный поток в податливой трубке. Запирание потока. Зависимость потока от давлений в общем виде.

4.4. Легочное кровообращение, 4 зоны распределения кровотока и запирание потока.

4.5. Запирание потока в дыхательных путях при форсированном выдохе. Динамическое сжатие трахеи.

 

 

 

Механика сокращения сердца

Схема анатомического строения сердца   

Процессы в левых камерах сердца

Деполяризация мышц желудочков проявляется в комплексе QRS. В желудочках развивается напряжение. Аортальный клапан еще закрыт, митральный открыт. 2) Митральный клапан закрывается, на поверхности грудной клетки слышен 1-й тон сердца, это начало систолы. 3) Период изоволюмического сокращения. 4) Фаза изгнания крови. 5) Короткий период обратного тока, закрытие аортального клапана и 2-й тон сердца. 6) Период изоволюмического расслабления. 7) Митральный клапан открывается. 8) Пассивное «всасывание» крови левым желудочком. 9) Активное нагнетание левым предсердием.

 

Периоды систолы и диастолы определены по тонам сердца, что не соответствует строго периоду изгнания крови из желудочка. 1-й и 2-й тоны сердца – это колебания под действием упругости клапанов и «присоединенной» массы крови.

Наполнение желудочка в фазу диастолы – только пассивное.

 

 

Гидромеханика крупных кровеносных сосудов

2.1. Биофизические особенности аорты

Упругость аорты определяется в основном эластиновыми волокнами. При повышении давления крови в физиологических пределах коллагеновые волокна только распрямляются, но не вытягиваются.

 

2.2. Давление и кровоток в артериях

Давление крови измеряют по отношению к атмосферному давлению, хотя для большинства параметров - объем крови, сопротивление и т.д. - важно трансмуральное давление

Скорость движения крови определяется разностью давлений внутри сосудов

 

Артериальное давление

P_a = P_A –QR – ρgz

 

Гидростатическое давление и ортостатический обморок

Действие перегрузок: серая пелена и черная пелена

Кожедуб, напряжение мышц ног, противоперегрузочный костюм. Тонус венозных сосудов, венозный возврат, космонавты, «Чибис».

 

2.3. Модель упругого резервуара

 

 

 

L_ab dQ₂/dt + Q₂R_ab = P_a - P_b

Q₁ - Q₂ = dV_a/dt

P_a = (V_a-V_a0)/C_a

Насосная функция сердца описывается уравнением:

 

Q =

 

Здесь Q — объемный кровоток на выходе желудочка; F — частота сердечных сокращений; К — сократительная способность сердца; С — диастолическая растяжимость желудочка; Р_v — венозное давление на входе сердца; U — ненапряженный объем желудочка при Р = 0; V_o — свободный член статической аппроксимации Q = Q(Pv). Экспоненциальные члены описывают динамику процесса с учетом гидравлического сопротивления атриовентрикулярных клапанов Rk и длительности диастолы τ _g, причем

 

τ _g = a/[F+b(1-K)]

 

где а и b — константы.