Қанның реологиялық қасиеттері

Пән: Медицина
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

СӨЖ

Тақырыбы: Қанның реологиялық қасиеттері

Орындаған:

Факультет:

Топ:

Курс:

Тексерген:

Жоспар:

I. Кіріспе

Қанның реологиялық қасиеттері

Горизонталь құбыр арқылы сұйықтың ағысы. Пуазейль заңы.

II. Негізгі бөлім

Қанағысының жылдамдығын анықтау

Ағза тіндерінің толық кедергісі. Реографияның физикалық негіздері. Реоэнцефалография

III. Қорытынды

IV. Пайдаланылған әдебиеттер

Сығылмайтын, ішкі үйкелісі болмайтын сұйық идеал деп аталады, ал ағынның әрбір нүктесіндегі сұйық бөлшектерінің жылдамдығы уақыт өтуімен өзгермесе, ондай ағыс стационарлы не қалыптасқан деп аталады. Қалыптасқан ағын ағын сызықтарымен сипатталады- сұйық бөлшектерінің траекторияларымен сәйкес келетін ойша алынған сызықтар. Жан- жағынан ағын сызықтарымен шектелген (қоршалған) сұйық ағынның бөлігі ағын түтікшесін не ағынды құрайды. Өте жіңішке ағын түтігін қарастырайық. Оның осіне перпендикуляр кезкелген қимада (S) сұйық бөлшектерінің жылдамдығы () қиманың барлық бойында бірдей деп есептеуге болсын. Сол кезде бірлік уақытта түтікшенің кезкелген қимасы арқылы ағатын сұйықтың көлемі () тұрақты болып қалады, өйткені сұйық бөлшектері түтікше осінің бойында ғана қозғалады: . Осы қатынас ағынның үзіліссіздік шарты деп аталады. Осыдан, қимасы әртүрлі құбыр арқылы реал сұйықтың қалыптасқан ағысы үшін құбырдың кезкелген қимасы арқылы бірлік уақытта ағатын сұйықтың мөлшері (Q) тұрақты болатындығы (Q = const) және құбырдың әртүрлі қималарындағы ағыстың орташа жылдамдығы осы қималар аудандарына кері порпорционал болатындығы шығады: т. с. с. Идеал сұйықтың ағысынан ағын түтікшесін, ал осы түтікшеде массасы болатын сұйықтың жеткілікті кіші көлемін () айрықшалап алайық. Сұйықтың ағысы кезінде осы көлемді сұйық А жағдайдан В жағдайға орын ауыстырсын. Көлемнің кішілігіне байланысты, сұйық бөлшектері оыс көлемде бірдей шартта болады деп есептеуге болады: А жағдайында сұйық бөлшектерінің қысымы, жылдамдығы және нөлдік деңгейден h1 биіктікте болсын; ал В жағдайында сәйкес . Түтікше қималары сәйкес- S1, S2. Қысымы бар сұйықтың ішкі потенциалық энергиясы болады (қысым энергиясы), соның есебінен сұйық жұмыс жасай алады. Бұл энергия Wp мына формуламен анықталады: . Осы жағдайда сұйық массасының () орын ауыстыруы қималардағы (S1, S2) қысым күштерінің айырмашылығы әсерінен жүзеге асады. Осы кезде жасалатын жұмыс А мен В нүктелердегі қысымның потенциалдық энергияларының айырмасына тең болады: .

Осы жұмыс ауырлық күшінің () әсерін жою жұмысына және сұйықтың массасының () кинетикалық энергиясын ( ) өзгертуге жұмсалады. Ендеше, Ар = Ah + A ; Теңдеудің мүшелерін топтастырып, мынаны аламыз: А мен В жағдайлары еркімізше алынған, сондықтан түтікше бойының кезкелген жерінде мына шарт сақталады деп ұйғаруға болады: Осы теңдеуді -ге бөліп, мынаны аламыз: Мұндағы - сұйықтың тығыздығы. Осы теңдеу Бернулли теңдеуі деп аталады. Теңдеудің барлық мүшелері қысымның өлшемдері имеют размерность болып табылады және былайша аталады: статикалық; гидростатикалық; - динамикалық қысым. Сонда Бернулли теңдеуін былайша тұжырымдауға болады: Идеал сұйықтың стационар ағысы кезінде толық қысым статикалық, гидростатикалық және динамикалық қысымдардың қосындысына тең болып, ағынның кезкелген көлденең қимасында тұрақты шама болып қалады. Горизонталь түтікше үшін ағынның гидростатикалық қысымы тұрақты болып қалады () және оны теңдеудің оң жағына шығаруға болады, сонда теңдеу мына түрге ие болады: ; Статикалық қысым сұйықтың потенциалдық энергиясын (қысым энергиясын), ал динамикалық қысым сұйықтың кинетикалық энергиясын анықтайды. Осы теңдеуден Бернулли ережесі деп аталатын қорытынды шығады: горизонталь құбырмен ағатын тұтқырлы емес сұйықтың статикалық қысымы сұйықтың жылдамдығы кеміген жерде, артады және керісінше. Қанның реологиялық қасиеттері. Тұтқырлық. Реология - заттың деформациясы мен аққыштығы жайындағы ғылым. Қанның реологиясы (гемореология) деп тұтқырлы сұйық ретіндегі қанның биофизикалық ерекшеліктерін оқып- зерттеу деп түсінеміз. Реал сұйықта, оның молекулалары арасында ішкі үйкеліспен анықталатын өзара тартылыс күштері әсер етеді. Ішкі үйкеліс мысалы, сұйықты араластырғанда, сұйықта кедергі күшін тудырады, сұйыққа лақтырылған денелердің түсу жылдамдығын баяулатады, белгілі бір шарттарда сұйықтың ламинарлы ағысын тудырады.

Түрлі жылдамдықпен қозғалатын сұйықтың екі қабаты арасындағы ішкі үйкеліс күші сұйықтың табиғатына байланысты және жанасатын қабаттардың ауданына, жолардың арасындағы жылдамдық градиентіне тура пропорционал болатындығын Ньютон тағайындаған, сондықтан Ньютон теңдеуі деп аталады: F =Sd/dz ; мұндағы d/dz - жылдамдық градиенті, - тұтқырлық коэффициенті немесе жәй тұтқырлық деп аталатын пропорционалдық коэффициент. Ол сұйықтың табиғатына байланысты болады. Тұтқырлық сұйықтың (газдың) күйіне, табиғатына, температурасына және молекулалық қасиеттеріне, байланысты. Температура жоғарылаған сайын газдың тұтқырлығы артады, ал сұйықтың тұтқырлығы кемиді күші сұйықтың жанасатын қабаттарының беттеріне жанама әсер етеді және ол аса баяу қозғалатын сұйық қабатын жылдамдататындай, ал аса жылдам қозғалатын қабатты баяулататындай бағытталады. Берілген жағдайда жылдамдық градиенті сұйықтың қабаттары арасындағы жылдамдықтың өзгеру шапшаңдығын сипаттайды, яғни сұйықтың ағысына перпендикуляр бағыттағы өзгеру шапшаңдығын. Шекті мән үшін ол мынаған тең: ; Ньютон теңдеуінен ; Тұтқырлықтың өлшем бірлігі: СИ системасында [ ] =Н м/(м2 м/с) =Н с/м2=Па* с ( Паскаль секунд ) . СГС системасында [] =дин см/(см2 см/с) =дин с/см2=П (пуаз) . 1 Па* с дегеніміз ағынның жылдамдық градиенті 1м /(с* м ) болғанда, ағын қабаттарының әрбір 1м2 ауданына 1Н ішкі үйкеліс күшімен әсер ететін сұйықтың тұтқырлығы. 1 Пуаз дегеніміз- жылдамдық градиенті 1 см/с кезінде 1 см қабатқа 1 дина күш әсер ететін сұйықтың тұтқырлығы. 1 П ғалым Пуазейль құрметіне байланысты алынған. Осы өлшем бірліктердің арақатынасы: 1Па* с=10П немесе ; Сұйық тұтқырлығын анықтаудың бірнеше тәсілдері бар: тұтқырлықтың абсолют шамасын анықтау- Стокс әдісі және тұтқырлықтың салыстырмалы шамасын анықтау әдісі- вискозиметрлік әдіс.

Практикада сұйықтың тұтқырлығы салыстырмалы тұтқырлықпен () сипатталады, ол дегеніміз берілген сұйықтың тұтқырлық коэффициентінің () сол температурадағы судың тұтқырлық коэффициентіне () қатынасын айтады: ; Көптеген сұйықтарда (су, төменгі молекулалық органикалық қосылыстар, нақты ерітінділер, балқыған металдар мен олардың тұздары) тұтқырлық коэффициенті тек сұйықтың табиғаты мен температурасына ғана байланысты болады (температура жоғарылаған сайын тұтқырлық коэффициенті кемиді) . Осындай сұйықтар ньютондық деп аталады. Кейбір сұйықтарда, көбінесе жоғары молекулалық (мысалы, полтмерлер ерітінділері) не дисперсті жүйелер (суспензиялар, эмульсиялар) болып табылатын сұйықтарда тұтқырлық коэффициенті ағынның тәртібіне - қысым мен жылдамдық градиентіне байланысты болады. Олар артқанда, сұйықтың тұтқырлығы сұйық ағынының ішкі құрылымының бұзылуы салдарынан, кемиді. Осындай сұйықтар құрылымды тұтқырлы деп не ньютондық емес деп аталады. Олардың тұтқырлығын тұтқырлықтың шартты коэффициенті деп аталатын коэффициентпен сипаттайды, осы коэффициент сұйық ағынының белгілі бір шарттарына қатысты болады ( қысым, жылдамдық) . Қан- ақуыз ерітіндісіндегі, яғни плазмадағы пішінді элементтердің суспензиясы болып табылады. Плазма- ньютондық сұйық. Пішінді элементтердің 93%-ын эритроциттер құрайтындықтан,, ықшамдап қарағанда қан физиологиялық ерітіндідегі эритроциттер суспензиясы деп айтуға болады. Сондықтан қатаң айтқанда қан ньютондық емес сұйыққа жату керек. Сонымен қатар қантамырларымен қанның ағысы кезінде тұтқырлығы артатын ағынның орталық бөлігінде пішінді элементтердің мөлшері артатындығы байқалады. Қанның тұтқырлығы соншалықты үлкен болмайтындықтан, осы құбылысты ескермей, оның тұтқырлық коэффициентін тұрақты шама деп есептейді.

Қанның салыстырмалы тұтқырлығы қалыпты шамасы 4, 2-6. Патологиялық жағдайларда ол 2-3-ке дейін (анемия кезінде) төмендеуі мүмкін не 15- 20-ға дейін артуы (полицитемия кезінде) мүмкін, бұл эритроциттердің тұну жылдамдығына (СОЭ) әсер етеді. Қанның тұтқырлығының өзгеруі эритроциттердің тұну жылдамдығының (СОЭ) өзгеру себептерінің бірі. Қанның тұтқырлығының диагностикалық мәні бар. Кейбір жұқпалы аурулар қанның тұтқырлығын арттырады, ал кейбіреулері, мысалы, іш сүзегі мен туберкулез- төмендетеді. Қанның сарысуының салыстырмалы тұтқырлығының қалыпты шамасы 1, 64-1, 69, ал патология кезінде- 1, 5-2, 0. Кезкелген сұйық сияқты, қанның тұтқырлығы температура төмендегенде- артады. Эритроцитті мембрананың қатаңдығы артқанда, мысалы, атеросклероз кезінде, қанның тұтқырлығы артады, ол жүрекке түсірілетін жүктеменің артуына әкеліп соғады. Қанның тұтқырлығы кең және ұсақ тамырларда бірдей емес, қантамырының диаметрінің тұтқырлыққа әсері 1 мм-ден кіші саңылауда біліне бастайды. 0, 5 мм-ден жіңішке тамырларда тұтқырлық диаметрдің қысқаруына тура пропорционал кемиді, өйткені олардағы эиртроциттер ось бойымен жыланға ұқсас тізбекті орналасады және осы «жыланды» плазма қабаты қантамырлар қабырғасынан оқшаулап, қоршап тұрады. Горизонталь құбыр арқылы сұйықтың ағысы. Пуазейль заңы. Қанайналым жүйесінің физикалық негіздерін пайдаланып, қимасы тұрақты горизонталь құбыр арқылыжұғатын, тұтқырлы сұйықтың ағысын қарастырайық. Біршама кіші жылдамдықта сұйықтың ағысы ламинарлы болады: құбырдың қабырғасына іргелес жатқан молекула қабаты оған жабысып, қозғалмайды. Молекуланың келесі қабаты қысым күштері әсері мен қабаттар арасындағы ішкі үйкеліс күшінің кері әсер етуінен құбыр қабырғасына жақын жатқан қабатқа салыстырмалы ығысып, құбыр қабырғасына қатысты біраз кіші жылдамдықпен қозғала бастайды. Молекуланың әрбір келесі қабаты алдындағы қабатқа салыстырмалы ығыса отырып, құбыр қабырғасына қатысты қозғала отырып, оның жылдамдығы артады. Құбырдың центрінде ол максимал шамаға жетеді.

Осы құбылысты математикалық талдау мынаны көрсетті: дөңгелек құбырдың қимасымен жылдамдықтардың үлестірілуі параболалық сипатқа ие болады: Құбыр центріндегі максимал жылдамдық: . Осы формулалардағы - ұзындығы болатын құбырдың бастапқы және соңғы бөліктеріндегі қысымдар; - сұйықтың тұтқырлық коэффициенті; жидкости, R - құбырдың радиусы трубы; r - сұйықтың қарастырып отырған қабатының радиусы. Ламинарлы ағыс қабырғалары тегіс, көлденең қимасының кенет өзгерісі болмағанда, кенеттен майысуы болмағанда, көптеген тармақтары болмаған жағдайдағы құбырларда орындалады. Осы шарттар бұзылғанда, әсіресе үлкен жылдамдықта сұйықтың ағыны турбуленттіге ауысады: осы кезде сұйық бөлшектерінің жылдамдығы ретсіз өзгеріп, жергілікті құйындар пайда болады- сұйық бөлшектерінің араласуы орындалады. Турбулентті ағысқа тән сипат- бөлшектердің тербелмелі қозғалысын тудыратын сұйықтағы қысымның жергілікті өзгерісі болып табылады. Осы тербелмелі қозғалыс дыбыстық құбылыстарымен сүйемелденеді (сыбдыр, шу т. б. ) . Осының салдарынан турбулентті ағысты оңай байқалады. Турбулентті ағыс сұйықтың қозғалысы кезінде энергияның қосымша шығындалуымен байланысты. Сондықтан қанайналым жүйесінде бұл жүрекке қосымша жүктеменің түсуіне әкеліп соғуы мүмкін. Қанның турбулентті ағысы кезінде пайда болатын шу ауруды диагностикалауда пайдаланылуы мүмкін. Жүрек қақпашаларының жарақаттануы кезінде, қанның турбулентті ағысы тудыратын жүрек шулары пайда болады. Аортадағы қанның турбулентті ағысы ең алдымен, аортаға енетін жердегі қанның турбуленттілігінен тууы мүмкін: қанның қарыншадан аортаға ығыстырыуы кезінде, ағыстың құйындары бар болады. Тамырлардың тармақталу жерлерінде, қан ағысының жылдамдығы артқанда, артериялардағы ағыс турбулентті болуы мүмкін. Турбулентті ағыс қантамырының тарылу жерінде пайда болуы мүмкін, мысалы, тромбтың пайда болуы кезінде. ламинарлы ағыстың турбулентті ағысқа айналу жылдамдығын Рейнольдс санымен (Re- шексіз шама) анықтауға болады.

Ол мынаған тең: ; мұндағы - сұйықтың тығыздығы, - тұтқырлығы, D- құбыр диаметрі. Түзу, тегіс құбыр үшін . Егер, онда ағыс турбулентті ағысқа айналады. Қанның тамырлармен ағысы қанның тұтқырлығына байланысты, ол не ламинарлы не турбулентті болуы мүмкін. Қанның ламинарлы ағысы жүрекке аз жүктеме түсіреді, өйткені ол кезде жүректің жұмысы қанағысының көлемдік жылдамдығына тура пропорционал болады. Ал қанның турбулентті қозғалысы кезінде, осы параметрлер арасында квадраттық байланыс орнайды (А~ Q1, 8) . Горизонталь кұбыр арқылы реал сұйықтың ағысы кезінде, сұйық бөлшектерінің потенциалдық энергиясы ішкі үйкелісті жою жұмысына үшін жұмсалады. Сол себепті құбыр бойындағы статикалық қысым біртіндеп төмендейді. Сұйықтың ағысын қамтамасыз ету үшін, құбырдың басында құбырдың барлық бойында қысымның төмендеуінен біршама артық болатын қысымды тудыру керек. Қимасы тұрақты болатын құбырда қысым бірқалыпты төмендейді. Пуазейль тәжірибе жүзінде қимасы тұрақты, кең емес горизонталь, дөңгелек құбырмен сұйықтың ламинарлы ағысының орташа жылдамдығы құбырға енетін және одан шығатын жерлеріндегі қысымдардың айырмасына, құбыр радиусының квадратына тура пропорционал, ал құбырдың ұзындығы () мен сұйықтың тұтқырлық () коэффициентіне кері пропорционал болатындығын тағайындады (Пуазейль заңы) : ; Кейінірек құбырдың қимасымен жылдамдықтардың үлестірілу заңын пайдаланып, Гаген осы формуланы теориялық жолмен қорытып шығарды. Сұйық ағысының орташа жылдамдығы қимасы S құбырмен бірлік уақытта ағатын сұйықтың көлемін Q анықтайды: мұндағы ; Ендеше ; Осы формула әдетте Гаген - Пуазейль формуласы деп аталады. Оны мына түрде де жазуға болады:, мұндағы шамасы гидравликалық кедергі деп аталады. Ол радиустың төртінші дәрежесіне кері пропорционал, сол себепті құбыр радиусы кішірейгенде, ол шама өте едәуір артады. Қанағысының жылдамдығын анықтау. Қанағысының жылдамдығын анықтаудың бірнеше тәсілдері бар. Соның екі түрінің физикалық негіздерін қарастырайық. . 1) Ультрадыбыстық әдіс (ультрадыбыстық расходометрия) Доплер эффектісіне негізделген. Ультрадыбыстық (УД) жиіліктегі электрлік тербелістер (1) генераторынан сигнал УД сәулелендіргіш пен жиіліктерді салыстыру қондырғысына (3) түседі. УД толқын (4) қантамырына (5) еніп, қозғалыстағы эритроциттерден (6) шағылысады. Шағылған УД толқын (7) қабылдағышқа (8) келіп түсіп, электрлік тербеліске түрленеді де, күшейтіледі. Күшейтілген электр тербелісі (3) қондырғыға келіп түсенді. Осында түскен және шағылған толқындардың сәйкес тербелістері салыстырылып, электрлік тербеліс түріндегі жиіліктің доплерлік ығысуы айқындалады: U=Uocos2πνДt Осы формуладан эритроциттердің жылдамдығын анықтауға болады: ; Ірі тамырлардағы эритроциттердің жылдамдығы олардың оське салыстырмалы орналасуына байланысты әртүрлі болады: осьтің маңайындағы эритроциттер жоғары жылдамдықпен қозғалады, ал қабырға маңайындағылар- кіші жылдамдықпен. УД толқын түрлі эритроциттерден шағылуы мүмкін, сондықтан доплерлік ығысу бір жиілік түрінде емес, жиіліктер интервалы түрінде алынады. Сөйтіп, Доплер эффектісі қанағысының тек орташа жылдамдығын ғана емес, қанның түрлі қабаттарының қозғалу жылдамдығын да анықтауға мүмкіндік береді. 2) Электромагнитті әдіс (электромагниттік расходометрия) қозғалыстағы зарядтардың мангит өрісінде ауытқуына негізделген. Қан электрлі нейтралды жүйе болғандықтан, оң және теріс иондардан тұрады. Ендеше қозғалатын қан жылдамдықпен орын ауыстыратын зарядталған бөлшектердің ағыны болып табылады. Қозғалыстағы электр зарядына q индукциясы В болатын магнит өрісінде мынадай күш әсер етеді: F=qВ Егер заряд теріс болса, онда күш В векторлық көбейтіндісіне қарама- қарсы бағытталады. Суретте көрсетілгендей, магнит өрісі тарапынан аттас зарядтарға әсер ететін күш қарама- қарсы жаққа бағытталған. Қантамырының бір қабырғасының маңайында оң заряд басымырақ, ал басқа қабырғасының маңайында- теріс. Тамырлар қимасында зарядтардың үлестірілуі электр өрісінің пайда болуын тудырады. Осы физикалық құбылыс Холл эффектісі деп аталады. Uх (Холл кернеуі) кернеуі иондардың қозғалыс жылдамдығына (), яғни қанның жылдамдығына байланысты. Сөйтіп, осы кернеуді өлшей отыра, қанағысының жылдамдығын анықтауға болады. Қантамырының қимасын S біле отырып, қанағысының көлемдік жылдамдығын оңай анықтауға болады (м3/с) : Q = S ; Осы әдісте айнымалы магнит өрісін қолдану ыңғайлы (суретті қараңыз) . Бұл соңынан күшейтіліп, өлшенетін айнымалы Холл кернеуінің пайда болуына әкеліп соғады. Ағза тіндерінің толық кедергісі. Реографияның физикалық негіздері. Реоэнцефалография. Ағза тіндері тек тұрақты токты ғана емес, айнымалы токты да өткізеді. Ағзада индуктивтілік катушкасына ұқсас жүйелер болмайды, сондықтан оның индуктивтілігі 0-ге жуық. Биомембраналардың, ендеше барлық ағзаның сыйымдылық қасиеттері болады, осыған байланысты ағза тіндерінің импедансы (толық кедергісі) тек омдық пен сыйымдылық кедергілермен ғана анықталады. Биологиялық тіндердің омдық және сыйымдылық кедергілерін эквивалентті электрлік сызбаларды қолданып, үлгілеуге болады. Солардың бірнешеуін қарастырайық. а- суретте көрсетілген сызба үшін, импеданстың жиілікке тәуелділігі L = 0 болғанда, мынаған тең: Эквивалентті электрлік сызбаның (суретте ) тәжірибеден айырмашылығы бар. Шындығында, жоғары жиілікте биохимиялық тіндердің бәрібір кедергісі болады. Алғашқы екі үлгіні үйлестіретін аса жақсы эквивалентті электрлік сызба сурет е-де көрсетілген. Импеданстың жиілікке тәуелділігі тіндер мен мүшелерді ауыстыруда (трансплантациялау) өте маңызды болатын ағза тіндерінің тіршілік ету қабілетін бағалауға мүмкіндік береді. Өлі тінде мембраналар («тірі конденсаторлар») бұзылған, ол кезде тіннің тек омдық кедергісі болады. Импеданстың жиілікке тәуелділігінің айырмашылығы сау және ауру тін жағдайында да болады. Тіндер мен мүшелердің импедансы олардың физиологиялық күйлеріне де байланысты болады. Тамырлар қанмен толған кезде, импеданс жүрек- қантамырлар қызметінің күйіне байланысты өзгереді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.