Тамырлар бойымен қан қозғалысының физико – математикалық заңдылықтары. биологиялық ұлпалардың пассивті механикалық қасиеттері

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Тақырыбы: Тамырлар бойымен қан қозғалысының физико - математикалық заңдылықтары.

Биологиялық ұлпалардың пассивті механикалық қасиеттері.

Жоспар:

1. Кіріспе

2. Тамырлар бойымен қан қозғалысының физико - математикалық заңдылықтары. Биологиялық ұлпалардың пассивті механикалық қасиеттері

2. 1. Қанның реологиялық қасиеттері

2. 2. Ньютондық және ньютондық емес сұйықтықтар

2. 3. Қанның ағыстары

3. Қорытынды

4. Пайданылған әдебиеттер

Кіріспе

Атқаратын функциясына және құрылыс жағынан қарағанда жұмсақ биологиялық тіндердің ішінде жүрек құлақшалары мен қан тамырларының алатын орны ерекше. Морфологиялық тұрғыдан қарағанда қан тамырларын эластикалық, аралас және бұлшық еттік ( тегіс бұлшық ет ұлпалары басым болғандықтан ) болып үшке бөлінеді.

Үлкен артериялық тамырлардың қабырғалары үш қабатты болады: 1- ішкі, 2 - орта және 3 - сыртқы қабаттар. Ішкі қабат құрамынан эндотелий, астыңғы эндотелий және ішкі эластикалық мембраналар кіреді. Тамырдың ішкі бетін жауып тұрған эндотелиальді жасушаның гемодинамикалық маңызы аса зор: олардың бүтіндігінің бұзылуы тромбалардың пайда болуына әкеп соқтырады. Астыңғы эндотелий - жіңішке эластикалық және коллагендік талшықтардан, байламдық - ұлпалық жасушадан және негізгі заттан тұрады. Ішкі эластикалық мембрана коллагендік талшықтармен оралған эластиндік талшықтан тұрады.

Ортаңғы қабат жиырылу бағыттары басқарылатын көптеген эластикалық мембраналардың құрылымынан тұрады. Тегіс бұлшық ет талшықтары эластикалық мембранаға бекітілген.

Ішкі және сыртқы қабатқа жанасқан, көлденең коллаген әсерінен бір құрылымда орналасқан шеңбер бойымен коллагендік фибриллалардан және тізбек бойымен бағытталған жуан эластикалық талшықтардан тұратын сыртқы эластикалық мембрана.

Веналардың құрылысы - артериялардың құрылысына ұқсас. Бірақ веналар қабырғаларын ішкі, ортаңғы және сыртқы қабаттарға бөлу өте қиын, тіпті кейде бөлуге мүмкіншілік болмайды. Артериялық тамырларға қарағанда вена тамырларының ішінде қан қысымының өзгеруі үлкен болады. Артерия тамырына қарағанда вена жұқа және де эластикалық ұлпалары да аз болады. вена тамырларының сыртқы қабаты қалың және коллагендері көп болады. Мысалы, венада коллаген эластиннен үш есе көп болса, кеуде жасушасында екі есе көп болады.

Пульстік қысымның әсерінен қан тамырларының қабырғаларына кезеңі өзгермелі жүктеме әсер етеді. Қан тамырлар қабырғалары сызықты - тұтқыр - серпімді болғандықтан, қорытынды деформация фазасы бойынша бұрышына кейін қалады. Ол бұрыштың мәні зерттелінетін материалдық қасиетіне байланысты болады. Осындай материалдар үшін динамикалық модулі былай анықталады:

Eдин = E1 + E2

мұндағы: Е1 - серпімді модулі; E2 - шығын модулі.

Динамикалық серпімділік модулі 1 - 2 Гц жиілікте көп өзгеріске ұшырамайды. Ол төменгі жиіліктер өседі. Кешігу бұрышы аз, мөлшерімен 10% шамасында болады. Егер жүрек соғысының жиілігі 2 Гц болса,

E2 / E1 < 0, 123 болады.

Осы нәтиже сол ортада серпімді компоненттерге қарағанда тұтқыр компоненттердің аз болатынын көрсетеді. Егер қан қысымының өзгерісі 20 - 120 мм. сынап бағанасы мөлшерінде ( 2, 5 - 15, 0 кПа ) болса, онда қан тамырлар қабырғаларының тұтқыр - серпімді қасиеті көрінеді. Ол қасиет гистерезис бұғалығына ұқсайтын болады.

Қорытынды

Артерия тамырлары қабырғаларының жарылу мүмкіншілігі әсер етуші ішкі қысымға және деформацияға тәуелді болады. Деформациялаушы күштің жылдамдығы артқан сайын тамырлардың жарылу мүмкіншілігі де артады. Артериялық тамырлардың созылғыштық қасиеті адамның жасына байланысты болады. Мысалы, 60 жасқа келген адамның артериялық қан тамырларының жарылу мүмкіншілігі 20 жастағы адамға қарағанда 2 - 3 есе көп болады.

Жүрек-қан тамыр жүйесі қанның тамырлардың тұйықталған жүйесі бойынша қанның айналымын қамтамасыз етеді. Қанның ағзадағы циркуляциясы арқылы мүшелерге қызметтерін атқару үшін қажет заттар жеткізіледі. Тамырлар бойынша қанның жылжуы кез келген түтіктерлердің жүйесіндегі сұйықтықтардың жылжуы бағынатын заңдарға бағынады.

Қан айналымының биофизикалық талдауы дегеніміз қысым мен қанның ағуының жылдамдығы арасындағы байланыстрады және олардың қанның, қан тамырларының және жүректің физикалық параметрлерінен тәуелдігін сипаттау.

Қан айналым жүйесі адам мен басқа омыртқалы жаңуарларда механиканың көз қарасынан гидравликалық жүйе болып табылады. Бұл жүйенің құрамына камералық насостар кіреді - жүректің оң жақ және сол жақ бөлімдері (көктамырлар, олардың клапандары, қанқалы бұлшық еттер) .

Жүрек және тамырлар физикалық және физиологиялық факторлардың әсерінен өздерінің геометриялық және механикалық сипаттамаларын өзгерте алады. Қанның ағуы мен қысым тербелмелі түрде өзгереді. Жүрек-қан тамырлар жүйесінің қызмет атқаруының математикалық сипаттамасын беру өте қиын, қазіргі заманда қан айналымының биофизикалық зерттеуі көбінесе екі мәселенің шешуімен айналысуда:

Қанның тамырлар бойымен ағуын сипаттайтын физикалық заңдылықтарын анықтау.
Тқанның жеке тамырлардағы немесе тамырлар жүйесіндегі ағуының теориялық және тәжірибелік талдауы.

Қан айналымының гемодинамикалық көрсеткіштері көбінесе барлық жүрек-қан тамыр жүйесінің биофизикалық параметрлерімен, ең алдымен жүрек қызметінің өзінің сипаттамаларымен (қанның соққы көлемімен), тамырлардың құрылымдық ерекшеліктерімен (олардың радиусы мен созылу қабілетімен) және қанның өзінің қасиеттерімен (тұтқырлықпен) байланысты.

Қан айналым жүйесіндегі бірқатар процесстерді сипаттау үшін физикалық, аналогтық және математикалық модельдеу әдістері қолданылады.

2. 1. Қанның реологиялық қасиеттері

Реология ( rheos - ағу, ағын, logos - ғылым, грек тілінен) - заттың деформациясы мен ағымдалығы туралы ғылым. Қанның реологиясы (гемореология) дегеніміз қанның тұтқыр сұйықтық ретіндегі биофизикалық ерекшеліктерін зерттеу.

Сұйықтықтың ағу формалары сұйықтықтың физикалық қасиеттернен тәуелді. Бұл қасиеттерді бірқатар параметрлер сипаттайды :

тығыздық

, мұнда: сұйықтықтың массасы, көлем

меншікті салмақ, мұнда: сұйықтықтың салмағы, көлем
ішкі үйкеліс коэффициенті, немесе сұйықтықтың тұтқырлығы.

Сұйықтықтың тұтқырлығы (ішкі үйкілесі) - сұйықтықтың бір бөлігінің басқа бөлігінің жылжуына қарсыласу көрсету қасиеті. Сұйықтықтың тұтқырлығы ең алдымен молекулалардың қозғалғыштығын шектейтін молекулааралық әрекеттесулерден тәуелді.

Егер де ағып жатқан сұйықтық қозғалмайтын бетпен әрекеттесе (мысалы сұйықтықтың түтіктің ішіндегі ағуы, оңдай сұйықтықтың әртүрлі қабаттары әртүрлі жылдамдықтармен ағады. Жылдамдау ағатын қабаттар тезірек аққысы келсе, баяу қабаттары оны тоқтатады.

Тұтқырлықтың болуы сұйықтықтың жылжуын шақыратын сыртқы қайнардың энергиясының шашылуына, оның жылуға көшуіне әкеледі. Тұтқырлықсыз сұйықтық (идеалды сұйықтық) абстрактты ұғым. Барлық табиғи сұйықтықтар тұтқырлықпен сипатталады.

Тұтқыр ағынның негізгі заңы 1687 ж. И. Ньютонмен ойлап шығарылған:

мұнда:

F [Н] - қабаттар жылжиған кездегі олардың арасындағы болатын ішкі үйкелістің күші;

η [Па-с] - сұйықтықтың оның қабаттарының ығысуына қарсыласуын сипаттайтын динамикалық тұтқырлықтың коэффициенты;

dV /dz [1/c] - жылдамдық градиенті, яғни ығысу жылдамдығы;

S [м ² ] - әрекеттесетін қабаттардың аудандары.

Сонымен ішкі үйкеліс күші жылдам қабаттарды тежейді, ал баяу қабаттарды тездетеді. Динамикалық тұтқырлық коэффициентімен қатар кинематикалық тұтқырлық коэффициені де қарастырылады:

; мұнда ρ - сұйықтықтың тығыздығы.

2. 2. Ньютондық және ньютондық емес сұйықтықтар

Сұйықтықтар өздерінің тұтқырлықтарымен байланысты қасиеттері бойынша екі топқа бөлінеді: ньютондік және ньютондық емес.

Ньютондық сұйықтықтың тұтқырлық коэффициенті тек қана оның табиғатынан және температурадан тәуелді. Олар үшін Ньютонның формуласын қолдануға болады, тұтқырлық коэффициенты сұйықтықтың ағу шарттарынан тәуелсіз тұрақты параметр болып табылады.

Ньютондық емес сұйықтықтардың тұтқырлық коэффициенты тек қана заттың табиғаты мен температурадан емес, сонымен бірге сұйықтықтың ағу шарттарынан, яғни жылдамдықтың градиентінен тәуелді. Бұл жағдайда тұтқырлық коэффициенті заттың константасы болмайды. Сұйықтықтың тұтқырлығын шартты тұтқырлық коэффициенті сипаттайды. Тұтқырлықтың күші жылдамдықтың градиентінен сызықсыз түрде тәуелді:

мұнда n ағынның механикалық қасиеттерін сипаттайды.

Ньютондық емес сұйықтықтардың мысалы ретінде суспензияларды келтіруге болады. Егер де сұйықтықтықтың ішінде қатты әрекеттеспейтін бөлшектер біркелкі таралған болса, ондай ортаны біртекті деп қарастыруға болады. Ондай ортаның қасиеттері ең алдымен сұйықтықтың тұтқырлығынан тәуелді. Ал жүйенің өзінің тұтқырлығының шамасы η′ одан да жоғары болады және бөлшектердің формасы мен концентрациясынан тәуелді болады. Егер де бөлшектердің концентациясы С төмен болса, онда келесі формуланы қолдануға болады:

мұнда К - геометриялық фактор - бөлшектердің геометриясынан тәуелді коэффициент.

Егер де бөлшектердің құрылымы өзгерсе (мысалы, ағудың шарттары өзгерсе), онда (9. 2) формаласындағы К коэффициенты, ал сонымен бірге ондай суспензияның тұтқырлығы η' де өзгереді. Ондай суспензия ньютондық емес сұйықтық болып саналады. Барлық жүйенің тұтқырлығының көбейюі суспензияның ағуы үшін сыртқы күштін жұмысы тек қана нақты (ньютондық емес) тұтқырлықты женуге емес, сонымен бірге сұйықтық пен құрылымдық элементтердің арасындағы әрекеттесулерді женуге жұмсалатындығымен байланысты.

Қан - ньютондық емес сұйықтық. Оның ішкі құрылымы - ерітіндегі (плазмадағы) ерітілген элементтердің сұспензиясы. Элементтердің 93% эритроциттер болғанымен, қанды физиологиялық ерітіндегі эритроциттердің суспензиясы деп атауға болады .

Эритроциттердің ерекше сипаттамасы - қандағы ығысу жылдамдықтары төмен болса эритроциттердің агрегаттары құрылады. Бұл агрегаттар ығысу жылдамдығы өскен кезде ыдырайды, сондықтан тиімді тұтқырлық төмендейді.

Агрегаттардың ірі және кішкене тамырлардағы құрылу шарттары әртүрлі. Олар тамырдың, агрегаттың және эритроциттердің диаметрлерінен тәуелді.

1. Ірі тамырлар (қолқа тамыры, артериялар) :

Тамырдың диаметрі агрегаттың диаметрінен жоғары, ал эритроциттің диаметрінен едәуір жоғары. Бұл жағдайда ығысу жылдамдығының градиенті төмен болады, эритроциттер тиындардан тұратын бағандарға ұқсайтын агрегаттарға жиналады. Бұл жағдайда қанның тұтқырлығы η = 0, 005 Па • с.

2. Кішкене тамырлар (кішкене артериялар, артериолалар) :

Тамырлардың диаметрі агрегаттың диаметрінен жоғары, ал эритроциттердің диаметрлерінен 5-20 есе рет жоғары. Артериолаларда ығысу жылдамдығының градиенті едәуір көбейеді, сонымен қатар жүйенің тұтқырлығы төмендейді. Диаметрі 5 эритроциттердің диаметрлеріне тең тамырларда қанның тұтқырлығы ірі тамырлардағы қанның тұтқырлығынан 1, 5 есе рет төмен болады.

3. Микротамырлар (капиллярлар) :

Микротамырдың диаметрі эритроциттің диаметрінен төмен болады. Ондай тамырларда эритроциттер деформацияға ұшырайды, олар күмбездің формасын қабылдайды да диаметрі 3 микрометрге тең микрокапиллярлардан өте алады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.