Физические основы гемодинамики
Гемодинамика ‑ раздел биомеханики, в котором исследуется движение крови по сосудистой системе. Физической основой гемодинамики является гидродинамика. Течение крови зависит как от свойств крови, так и от свойств кровеносных сосудов.
Кровь. Ее количество 5,2 л у мужчин; 3,9 л у женщин. Состав: в 1 мм3 находится до 5 млн. эритроцитов; 4–9 тыс. лейкоцитов (0,2 %); 18‑320 тыс. тромбоцитов (6,4 %); 13‑16 г гемоглобина в 100 мл. В состав крови входит плазма.
Гемоглобин придает красный цвет, переносит кислород и углекислый газ, доставляет питательные вещества из органов пищеварения к тканям, а продукты обмена к органам выделения, участвует в регуляции водно-солевого обмена и кислотно-щелочного равновесия в организме. Поддерживает постоянной температуру тела.
Благодаря наличию в крови антител, антитоксинов и лизинов, а также способности лейкоцитов поглощать микроорганизмы и инородные тела, кровь выполняет защитную функцию.
а) Пульсовая волна. Одним из важных гемодинамических процессов является распространение пульсовой волны (рис. 29).
|
|
Рис. 29. Профиль артерии при прохождении пульсовой волны
Пульсовая волна распространяющаяся по аорте и артериям ‑ волна увеличения объема сосуда в результате одновременного увеличения в нем давления (повышенного над атмосферным) и массы жидкости, вызванного выбросом крови из левого желудочка сердца в период систолы.
При распространении вдоль сосудов происходит затухание амплитуды пульсовой волны.
Скорость распространения пульсовой волны () можно найти из выражения, полученного Т. Юнгом.
– диаметр сосуда; h – толщина стенки сосуда, ρ – плотность вещества сосуда, E – модуль упругости.
Наряду с пульсовой волной в системе «сосуд-кровь» могут распространяться и звуковые волны.
Выделяют обычно три процесса движения.
1. Перемещение частиц крови. Скорость 0,3‑0,5 м/с
2. Распространение пульсовой волны. Скорость 6‑8 м/с
3. Распространение звуковых волн. Скорость ~ 1500 м/с.
За время систолы ~ 0,3 с пульсовая волна успевает распространиться на расстояние ~ 2 м, т.е. охватить все крупные сосуды.
Метод предложен Н.С. Коротковым (1905 г.). Манжету накладывают в области плечевой артерии. Плечевая артерия в опущенной руке находится на уровне сердца. На рис. 30 дана схема процессов, последовательно проявляющихся при измерении давления.
а) Pи – избыточное давление в манжете. Ри = 0. Кровь свободно течет по артерии.
б) Pи > Рс. В манжету накачивается воздух. Манжета пережимает артерию. Кровотока нет. Рс – систолическое давление.
в) Рд < Ри < Рс. Давление в манжете постепенно понижается и когда давление на артерию станет равным систолическому, кровь начинает проходить через сдавленную артерию в момент систолы. Возникает турбулентность и слышен шум. Шум фиксируется фонендоскокопом. Рд – диастолическое давление. Шум обусловлен вибрацией стенок артерии непосредственно за манжетой. В момент появления шумов по манометру региустрируют систолическое (верхнее) давление.
|
|
г) Рд > Ри. Избыточное давление равно 0. Кровоток восстановлен. Шум от турбулентности исчез. В момент прекращения шумов по манометру регистрируют диастолическое давление (нижнее).
Рис. 30. Схема измерения давления крови
Метод занижает «верхнее» и завышает «нижнее» давление. Это зависит от скорости стравливания давления (рис. 31).
Рис. 31. Погрешности, возникающие при измерении
артериального давления при медленном (а) и быстром (б)
«стравливании» давления в манжете
Тромбоэмболия – закупорка сосудов тромбами.