Механические и электрические модели кровообращения

Пульсовые волны. Скорость распространения пульсовой волны.

Пульсовая волна – это волна повышенного давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в период систолы, распространяющаяся по аорте и артериям.

Пульсовая волна распространяется со скоростью 5 – 10 м/с, поэтому за время систолы (около 0,3 с) она распространяется на расстояние 1,5 – 3 м, что больше расстояния от сердца к конечностям.

Скорость пульсовой волны в крупных сосудах зависит от их параметров и определяется по формуле:

V = 3(E·h)/ (r·d)

Где E – модуль упругости; h – толщина стенки сосуда; r - плотность крови; d – диаметр сосуда.

Для изучения свойств и поведения органов кровообращения в различных условиях функционирования создаются модели, призванные раскрыть некоторые особенности физиологических механизмов их деятельности. Одна из них – механическая (см. схему).

С (эластичность артерий)

U(насос)

R (резистивное сопротивление)

L (кинетическая энергия)

В (клапан)

Здесь источник U, дающий несинусоидальное переменное электрическое напряжение, служит аналогом сердца. Выпрямитель В служит аналогом сердечного клапана. Конденсатор С в течение полупериода накапливает заряд, а затем разряжается на резистор R, таким образом происходит сглаживание силы тока, протекающий через резистор. Действие конденсатора аналогично действию упругого резервуара (аорты, артерии), который сглаживает колебания давления крови в артериолах и капиллярах. Резистор является ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ АНАЛОГОМ периферической сосудистой системы.

45. Работа и мощность сердца. (Ремизов А.Н. стр.210-211)

Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сил давления и сообщение крови КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

Во время систолы левым желудочком в аорту выбрасывается ОБЪЕМ крови, который называется УДАРНЫМ (Vу). Можно считать, что этот объем сердца продавливает по аорте сечением S на расстояние L при среднем давлении Р. Тогда работа состоит состоит из 2-х частей и расходуется:

1. на преодоление сил давления и равна: А₁= Fl = PSl = PV_у

2. на сообщение кинетической энергии этому объему крови: A₂=mv²/2

= V_уr v²/2; где, r- плотность крови; v - скорость крови в аорте;

Работа левого желудочка Ал=А₁+А₂. Работа правого желудочка равняется 0,2 от работы левого. Поэтому работа сердца при одном сокращении: А=А_л+А_пр=А_л+0,2А_л=1,2А_л=1,2 V_у(P+rv²/2)

Если среднее давление P=13кПа, V_у =60мл, r =1051,03кг/м3, v =0,5м/с то за одно сокращение A=1Дж.