2015-02-04
14795
Существует несколько методов определения скорости кровотока. Рассмотрим физические основы двух из них.
Ультразвуковой метод (ультразвуковая расходометрия) основан на эффекте Доплера. От генератора 1 электрических колебаний УЗ-частоты (см. рис.) сигнал поступает на излучатель УЗ 2 и на устройство сравнения частот 3. УЗ-волна 4 проникает в кровеносный сосуд 5 и отражается от движущихся эритроцитов 6. Отраженная УЗ-волна 7 попадает в приемник 8, где преобразуется в электрическое колебание и усиливается. Усиленное электрическое колебание попадает в устройство 3. Здесь сравниваются колебания,
соответствующие падающей и отраженной волнам, и выделяется доплеровский сдвиг частоты в виде электрического колебания:
U=Uocos2πνДt
Из этой формулы можно определить скорость эритроцитов: 
.
В крупных сосудах скорость эритроцитов различна в зависимости от их расположения относительно оси: «приосевые» эритроциты движутся с большей скоростью, а «пристеночные» — с меньшей. УЗ-волна может отражаться от разных эритроцитов, поэтому доплеровский сдвиг получается не в виде одной частоты, а как интервал частот. Таким образом, эффект Доплера позволяет определять не только среднюю скорость кровотока, но и скорость движения различных слоев крови.
|
|
|
Электромагнитный метод (электромагнитная расходометрия ) измерения скорости кровотока основан на отклонении движущихся зарядов в магнитном поле. Дело в том, что кровь, будучи электрически нейтральной системой, состоит из положительных и отрицательных ионов. Следовательно, движущаяся кровь является потоком заряженных частиц, которые перемещаются со скоростью vкр. На движущийся электрический заряд q в магнитном поле с индукцией В действует сила F=qvкрВ
Если заряд отрицательный, то сила направлена противоположно векторному произведению vкpВ.
Как показано на рисунке, силы, действующие со стороны магнитного поля на разноименные заряды, направлены в противоположные стороны. Около одной стенки кровеносного сосуда преобладает положительный заряд, около другой — отрицательный. Перераспределение зарядов по сечению сосуда вызовет появление электрического поля. Это физическое явление называется эффектом Холла.
Напряжение Uх (холловское напряжение) зависит от скорости v движения ионов, т.е. от скорости крови. Таким образом, измеряя это напряжение, можно определить и скорость кровотока. Зная сечение S сосуда, нетрудно вычислить объемную скорость кровотока (м3/с): Q = vKpS
Практически удобнее в этом методе использовать переменное магнитное поле (см. рис.). Это приводит к возникновению переменного холловского напряжения Ux, которое затем усиливается и измеряется.
