Реология

1. Сұйық ағысынының физикалық заңдылықтары: тұтқырлық, Ньютон заңы, ламинарлы және турбулентті ағыс
2. Сұйық ағысының сызықтық және көлемдік жылдамдығы, сұйық ағысының үздіксіздік шарты.
3. Пуазейль формуласы.
4. Қаннның реологиялық қасиеттері.
5. Қанның тамырлар жүйесі арқылы ағуы.
6. Пульстік толқын.
7. Қан қысымын өлшеу әдістері.Коротков әдісі.

Лекция мақсаты: сұйық ағысының негізгі заңдылықтарымен танысу және оны қан ағысына қолдану. Қанның тамырлар бойымен ағу ерекшеліктерін талдау. Қан қысымын өлшеу әдістерін қарастыру.

Жүрек- қан тамарлар жүйесі адам ағзасында қанның түйық жүйе бойымен үнемі ағуын қамтамасыз етеді. Осы арқылы жасушалардың қалыпты жұмыс істеуін, яғни оларға қажетті заттарды жеткізуге және сыртқы ортаға қажетсіз заттарды шығаруға мүмкіндік береді. Жүрек қан тамырлар жүйесіндегі қан айналысын сипаттау үшін қан қысымы мен оның жылдамдығы арасындағы, бұл шамалардың қан тамырларының түрлері мен қан құрамына, жүйенің жүрек жұмысына тәуелділігін білу қажет.
Сұйықтың қозғалысы мен онда байқалатын құбылыстарды гидродинамика зерттейді, ал гидродинамиканың заңдылықтарын жүрек- қан тамырлар жүйесіндегі қан айнасысына зерттеуге қолданатын биофизиканың бөлімін гемодинамика деп атайды. Шын мәнінде қан ағасы гидродинамика қарастыратын сұйықтан өзгеше. Қан ағатын түтіктердің қабырғалары серпімді және олар көптеген тармақтарға бөлініп кетеді, ал гидродинамикада болса қабарғалары серпімсіз, темір түтіктермен ағатын жағдайларды қарастырады, оның үстіне жүректің жұмысын қарапайым насоспен салыстыруға тіптен болмайды. Осы жағдайлар жүрек қан тамырлар жүйесін физика- математикалық жолдармен толық сипаттауға болмайтындығын көретеді, сондықтан биофизика қан айналысының тек қарапайым түрлерін қарастырады.
Енді сұйық ағысының кейбір заңдылықтары мен түсініктерін қарастырайық.
Сұйықтың тұтқырлығы немесе ішкі үйкеліс сұйықтың ағуы кезінде байқалатын басты құбылыстың бірі. Түтікпен аққан сұйықтың молекулалары түтік қабырғасымен әсерлеседі (молекулалары бір біріне тартылады, кедергі күші пайда болады), соның нәтижесінде сұйықтың түтік қабырғасына жанасқан қабатының ағу жылдамдығы төмендейді, бұл қабат өз кезігінде келесі қабаттың ағу қозғалысын тежейді, ол келесі қабатқа әсер етеді, осылайша жалғаса береді. Түтіктің осіне жақындаған сайын бұл құбылыстың әсері төмендеп, түтік осі бойындағы сұйық ағысы жылдамдығын сақтайды. Осындай құбылыстың әсерінен сұйықтардың қабаттары арасында ішкі үйкеліс күші пайда болады, оны тұтқырлық деп атайды.
Осы күштің әсерінен түтіктің көлденең қимысындағы сұйықтардың ағу жылдамдықтары әр түрлі болады, түтіктің осі бойымен ағатын сұйық жылдамдығы ең жоғары мәнге ие болса, түтік қабырғасына жақындаған сайын оның жылдамдығы төмендей береді, ал түтік қабырғасына жанаса ағатын сұйық жылдамдығы төмен мәнге ие болады v1< v2< v3

Әдебиеттер мен Web сайттар тізімі
Қазақ тілінде, негізгі:
1. Б.Көшенов Медициналық биофизика. Алматы, 2008 ж. 224 б.
2. Г. Яр-Мухамедова, Б.Көшенов. Медициналық физикадан зертханалық жұмыстар. Алматы 2006.
3. Байзак Ү.А., Құдабаев Қ.Ж. Медициналық биофизика және медтехника бойынша лабораториялық практикум. Алматы, Эверо баспасы. 2011, 304 б.
4. Байзак Ү.А. Физикалық факторларды медицинада қолдану, Шымкент, ОҚММА баспаханасы. 2002, 79 б.
Орыс тілінде, негізгі:
1. Ремизов А.Н., Медицинская и биологическая физика.- M., Высшая школа, 2003. 608 с.
2.А.Н.Ремизов, А.Г.Максина. Сборник задач по медицинской и биологической физике. –М., Дрофа 2001.
3.М.Е.Блохина, И.А.Эссаулова, Г.В.Мансурова. Руководство к лабораторным
работам по медицинской и биологической физике. –М., Дрофа 2002.
4. Самойлов В.О., Медицинская биофизика. СПб.: СпецЛит, 2004. -496 с.
5. Антонов В.Ф., Черныш А.М., В.И. Пасечник и др. Биофизика. M., Владос,2003.-288 с.
6. Н.И.Губанов, А.А. Утепбергенов. Медицинская биофизика. –М, Медицина 1978.
7. Физиология человека. B3 томах. Пер. с англ. / Под ред. P. Шмидта и Г. Тевса.- М.:Мир,2004г.
8. Владимиров Ю. A.,Рощупкин Д. И., Потапенко A. Я.,ДеевА. И., Биофизика
М:. Медицина 1999
9. Рубин A. E., Биофизика T1,Т2 :M, Университет 2000,2004.
10. Байзаков У.А. и др. Медицинская техника. Алматы: Білім, 2005, 406 с.
11. Байзаков У.А. Кудабаев К.Ж. Основы медицинской техники. Шымкент, 1998, 224 с.
1. 12. Ясуо Кагава Биомембраны. М.: Высшая школа. 1985.-303с.
Ағылшын тіліндегі:
1. Brown B.H., Smallwood R.H. Medical Physics and Biomedical Engineering (Institute of Physics, Philadelphia,1999)
2. Herman I.P. Physics of the human Body. Springer- Verlag, Berlin, 2007
3. Davidovits P. Physics in Biology and Medicine, 2nd end (Elsevier/Academic, san Diego, 2001)
4. Berne, RM & Levy, MN (2004). Physiology (5thed.). CV. Mosby & Company, St. Louis & Washington, USA.
5. Schmidt, R.F. & Thews, G. (Eds) (1989) Human Physiology. Publ: Springer-Verlag, Berlin, New York.
6. Jack A. Tuszvnski, Michal Kurzynski (2003). Introduction to Molecular Biophysics (Pure and Applied Physics). CRC.
7. Pattabhi, N. Gautham (2002). Biophysics. Springer.
Қосымша әдебиет:
1. Федорова В.Н.,Фаустов Е.В. Медицинская и биологическая физика. Курс лекций с задачами. М.: Издат. гр. «ГЭОТАР-Медиа», 2009, -592 стр.
2. Рощупкин Д.И., Артюхов В.Г., Основы фотобиофизики. Воронеж, 1997.
3. Генис P. Биомембраны. Молекулярная структура и функции. M. «Мир», 1997.
4. Антонов В.Ф., Коржуев А.В. Физика и биофизика. Курс лекций для студентов медвузов. М.: Издат. гр. «ГЭОТАР-Медиа», 2010, -240 стр.
5. Ургалиев Ж.Ш., Саржанов Ф.Н. Медициналық биофизика пәні бойынша зертханалық практикум. Тұран баспасы. Түркістан 2012.

Пән: Медицина
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Реология

Лекция жоспары:

1. Сұйық ағысынының физикалық заңдылықтары: тұтқырлық, Ньютон заңы,
ламинарлы және турбулентті ағыс
2. Сұйық ағысының сызықтық және көлемдік жылдамдығы, сұйық ағысының
үздіксіздік шарты.
3. Пуазейль формуласы.
4. Қаннның реологиялық қасиеттері.
5. Қанның тамырлар жүйесі арқылы ағуы.
6. Пульстік толқын.
7. Қан қысымын өлшеу әдістері.Коротков әдісі.

Лекция мақсаты: сұйық ағысының негізгі заңдылықтарымен танысу және оны
қан ағысына қолдану. Қанның тамырлар бойымен ағу ерекшеліктерін талдау.
Қан қысымын өлшеу әдістерін қарастыру.

Жүрек- қан тамарлар жүйесі адам ағзасында қанның түйық жүйе
бойымен үнемі ағуын қамтамасыз етеді. Осы арқылы жасушалардың қалыпты
жұмыс істеуін, яғни оларға қажетті заттарды жеткізуге және сыртқы ортаға
қажетсіз заттарды шығаруға мүмкіндік береді. Жүрек қан тамырлар
жүйесіндегі қан айналысын сипаттау үшін қан қысымы мен оның жылдамдығы
арасындағы, бұл шамалардың қан тамырларының түрлері мен қан құрамына,
жүйенің жүрек жұмысына тәуелділігін білу қажет.
Сұйықтың қозғалысы мен онда байқалатын құбылыстарды гидродинамика
зерттейді, ал гидродинамиканың заңдылықтарын жүрек- қан тамырлар
жүйесіндегі қан айнасысына зерттеуге қолданатын биофизиканың бөлімін
гемодинамика деп атайды. Шын мәнінде қан ағасы гидродинамика қарастыратын
сұйықтан өзгеше. Қан ағатын түтіктердің қабырғалары серпімді және олар
көптеген тармақтарға бөлініп кетеді, ал гидродинамикада болса қабарғалары
серпімсіз, темір түтіктермен ағатын жағдайларды қарастырады, оның үстіне
жүректің жұмысын қарапайым насоспен салыстыруға тіптен болмайды. Осы
жағдайлар жүрек қан тамырлар жүйесін физика- математикалық жолдармен толық
сипаттауға болмайтындығын көретеді, сондықтан биофизика қан айналысының
тек қарапайым түрлерін қарастырады.
Енді сұйық ағысының кейбір заңдылықтары мен түсініктерін
қарастырайық.
Сұйықтың тұтқырлығы немесе ішкі үйкеліс сұйықтың ағуы кезінде
байқалатын басты құбылыстың бірі. Түтікпен аққан сұйықтың молекулалары
түтік қабырғасымен әсерлеседі (молекулалары бір біріне тартылады, кедергі
күші пайда болады), соның нәтижесінде сұйықтың түтік қабырғасына жанасқан
қабатының ағу жылдамдығы төмендейді, бұл қабат өз кезігінде келесі
қабаттың ағу қозғалысын тежейді, ол келесі қабатқа әсер етеді, осылайша
жалғаса береді. Түтіктің осіне жақындаған сайын бұл құбылыстың әсері
төмендеп, түтік осі бойындағы сұйық ағысы жылдамдығын сақтайды. Осындай
құбылыстың әсерінен сұйықтардың қабаттары арасында ішкі үйкеліс күші
пайда болады, оны тұтқырлық деп атайды.
Осы күштің әсерінен түтіктің көлденең қимысындағы сұйықтардың ағу
жылдамдықтары әр түрлі болады, түтіктің осі бойымен ағатын сұйық
жылдамдығы ең жоғары мәнге ие болса, түтік қабырғасына жақындаған сайын
оның жылдамдығы төмендей береді, ал түтік қабырғасына жанаса ағатын сұйық
жылдамдығы төмен мәнге ие болады v1 v2 v3v4. Осының әсерінен қозғалу
бағытына перпендикуляр бағытта жылдамдық градиенті dvdx пайда болады (1
сурет).

v1
v2
v3
v4
dv

1 cурет

Ішкі үйкеліс күшінің шамасы Ньютон өрнегімен сипатталады:
,
мұндағы - жылдамдық градиенті, ол жылдамдықтың белгілі бағыттағы
бірлік ұзындығына сәйкес келетін шамасына тең; S – әсерлесуші қабат ауданы,
- тұтқырлық коэффициенті немесе динамикалық тұтқырлық. Динамикалық
тұтқырлық СИ жүйесінде Паскаль( секунд (Па(с) өлшенеді.
Тұтқырлықты өлшеуде динамикалық тұтқырлықпен қатар кинематикалық
тұтқырлық деген шама да қолданылады, ол (= (( тең, мұндағы ( - сұйықтың
тығыздығы.
Ньютон заңына бағынатын сұйықтарды ньютондық сұйықтар деп атайды.
Мұндай сұйқтардың тұтқырлық коэффициенттері сұйықтың құрылымына, оның
температурасы мен қысымына тәуелді, ал жылдамдық градиентіне тәуелсіз
болады. Көптеген сұйықтар, мысалы су, түрлі ертінділер, төменгі молекулалы
органикалық сұйықтар, барлық газдар ньютондық сұйықтарға жатады. 360С
температурадағы қанның тұтқырлық коэффициенті 4-6∙10-3 Па∙с тең, ауыр
жұмыстар кезінде тұтқырлық коэффициенті жоғарылайды, сондай-ақ
тұтқырлықтың шамасына кей ауру түрлері де әсер етеді, мысалы, қан диабеті
кезінде қан тұтқырлығы 23∙10-3 Па∙с дейін жоғарылайды, ал туберкулез
кезінде керісінше 1∙10-3 Па∙с дейін төмендейді.
Сұйықты ағыс түріне байланысты ламинарлы және турбулентті деген
түрлерге бөлінеді. Ламинарлы деп аққан сұйық қабаттары бір бірімен
араласпайтын, бір қабат екінші қабат бетімен сырғи ағатын ағысты
атайды. Мұндай ағыстың жылдамдығы барлық қабаттарда бірдей мәңге ие болады.

Егер сұйықтың ағу жылдамдығы белгілі бір шамадан асса, онда сұйық
қабаттары бір бірімен араласып, сұйық бөлшектерінің ағу траекториялыры
күрделеніп, ағыс құйын тәрізді болады, мұндай ағыс турбулентті деп
аталынады. Егер аққан сұйық қабаттарының жылдамдықтарының айырмашылығы
белгілі бір шамадан асса, онда қабаттардағы қысым өзгереді, нәтижесінде
сұйық бөлшектері қысым шамасы үлкен сыртқы қабаттан, қысымы төмен ішкі
қабатқа қаарй ауысады, мұндай орын ауыстырулар ағыстың турбулентті
болуына және ағыстың дыбыс шығаруына алып келеді. (турбуленті ағыстың
мед маңызы: өкпе шуы, жүрек клапаны, Коротков әдісі).
Сұйық ағысының ламинарлыдан ағыстан турбулентті ағысқа ауысуына
сәйкес келетін жылдамдық шамасын кризистік vкр жылдамдық деп атайды
және оның сан мәнін Рейнольдс саны арқылы анықталады, бұл шама ағыстың
түрін сипаттайды және өлшем бірліксіз болып келеді. Рейнольдс саны деп Re=
Dv(( өрнегімен анықталынатын шаманы атайды, мұндағы v- сұық ағысының
жылдамдығы, ( және (- сұйықтың тығыздығы мен тұтқырлығы, D- ағыстың
берілген жағдайдағы кедергісін сипататйтын шама (мысалы, осы жағдайда
түтік диаметрі). Шын мәнінде ағыстың ламинарлыдан турбулентке өтетуін
сипаттайтын Рейнольдс санын эксперимент арқылы анықтайды. Мысалы, іші
жылтыр, цилиндр түтік ішінде аққан су үшін бұл шама Re=2300 тең.
Сұйықтың ағу жылдамдығы көлемдік және сызықтық деген шамалармен
сипатталады. Көлемдік жылдамдық Q деп, бірлік уақыт ішінде түтік арқылы
ағып өткен сұйықтың V көлемін атайды: Q = Vt, бұл шама млс, лмин және
т.б. өлшенеді. Сызықтық жылдамдық v деп, сұйықтың бірлік уақыт ішінде
ағып өткен жолының ұзындығын атайды: v =Lt. Көлемдік және сызықтық
жылдамдықтар мына түрде өз ара тәуелді: Q = v( S, мұндағы S- аққан
сұйықтың көлденең қимасы.
Түтік арқылы ағып жатқан біртұтас сұйық үшін мына ереже
орындалады: түтіктің кез келген көлденең қимасы арқылы бірлік уақыт ішінде
бірдей көлемде сұйық ағып өтеді: Q =v(S = const, бұл өрнекті сұйық
ағысының үздіксіздік теңдеуі деп атайды. Мұнан v1 (S1 = v2(S2 немесе
S1S2 = v2v1 тең: аққан сұйықтың көлденең қимасы үлкен болған сайын, оның
жылдамдығы төмен болады. S2 S1 S3 мұнан v3 v2 v1 (2 сурет).
Жалпы қанның тамыр бойымен ағуының басты себебі жүрек жұмысының
әсерінен қан тамырында пайда болатын қысымның атмосфералық қысыннан артық
болуынан деп саналады.

2 сурет

Олай болса радиусы R, ұзындығы L болатын түтіктің басы мен соңындағы
қысым p1 және p2 болса, онда осы түтік арқылы 1 секунда ағып өтетін
сұйық көлемі мына өрнекпен анықталынады:
Q = (p1 –p2)(R48(L.
Бұл өрнек Пуазейль формуласы деп аталады. Өрнектегі шама
гидравликалық кедергі деп аталады, сонда Пуазейля формуласы мына түрге
келеді:
Q = (p1–p2)(R48(L = (R4(р8(L = (рХ.

Гидравликалық кедергі электр тізбегі үшін Ом заңына ұқсас,
тізбектей және параллель қосылған электр тізбегінің толық кедергісі мен
осылайша қосылған түтіктер жүйесінің гидравликалық кедергісі бірдей
өрнектермен есептелінеді: тізбектей қосылған жүйе үшін: болса,
параллель қосылған жүйе үшін .
Пуазейль формулсындағы (p1 –p2)L шаманы, қысым градиенті dpdl
алмастырсақ онда, Пуазейль формуласы мына түрге келеді және оны көлденең
қимасы өзгермелі түтікке қолдануға болады:

Бұл өрнектен, түтіктің көлденең қимасынан ағып өтетін сұйық көлемі оның
радиусының төртінші дәрежесіне тәуелді екендігі көренеді. Егер атеросклероз
әсерінен қан тамырының радиусы 2 есе кішірейсе, онда осы қан тамыры
арқылы ағатын қан көлемін бұрыңғы қалпында ұстап тұру үшін оның қысымын 16
есе арттыру қажет екен, ал бұл мүмкін емес, өйткені жүрек мұндай қысым
тудыра алмайды. Мұндай жағдайда қан тамыры радиусын бұрыңғы қалпына
келтіру қажет. Сондықтан гипертондық дәрілердің бір әсері қан тамырын
кеңейтуге бағытталған, осы арқылы олар қан қысымын реттейді.
Ньютондық емес деп, тұтқырлығы жылдамдық градинетіне dvdx тәуелді
болатын сұйықтарды атайды, оларға қан жатады. Жалпы түрде қанды эритроцит,
лейкоцит және тромбоциттердің плазмадағы ертіндісі немесе суспензиясы деп
қарастырған дұрыс. Бірақ қан құрамындағы лейкоцит пен тромбоциттердің
көлемі 1-2% аспайды, сондықтан бұл бөлшектердің қанның механикалық
қасиетіне тигізетін әсері өте төмен, қанның негізгі механикалық,
физиологиялық қасиеті эритроцитке байланысты.
Қанның кең, тар тамырлары және капияллар арқылы ағуында үлкен
айырмашылықтар бар. Ірі қан тамырларда эритроциттер бір біріне жабысып
тиын түріндегі бағана тәрізді агрегаттық күй құрайды (3 сурет).

3 сурет.

Егер әр эритроциттің диаметрі 8 мкм жуық болса, онда эритроциттен
құралған агрегаттың өлшемі 80 мкм болады. Ірі қан тамырлардағы қанның
жылдамдық градиенті төмен, тұтқырлығы 5 мПа∙с болады. Кей патологиялық
құбылыстар әсерінен қан эритроциттерінің агрегаттық күйге көшуі деңгейі
жоғарылауы мүмкін, соның әсерінен қанның тамыр бойымен ағуына қосымша
энергия қажет етіледі.
Қан тамырларының тарылуы (кішірейуі) қанның жылдамдық градиентін
жоғарылатады, соның әсерінен агрегаттық күйдегі эритроциттер жеке-жеке
жасушаларға бөлшектенеді, яғни тиын түріндегі бағана тәрізді агрегаттық
күй бұзылады. бұл өз кезегінде қанның тұтқырлығын азайтады. Тар қан
тамырларда қан тұтқырлығының төмендеу құбылысын сигма феномені немесе
Фареус-Линдквист эффектісі деп атайды. Бұл құбылыс диаметрі 500 мкм аз
болатын қан тамырларында байқалады, ал мұндай құбылыс капиллярларда
күшті байқалады, соның әсерінен ондағы қан тұтқырлығы ірі қан тамырларға
салыстырғанда екі есе кеміп, плазма тұтқырлығына дейін төмендейді. Қан
тұтқырлығының төмендеуін былайша түсіндіруге болады, капиллярлар
қабырғаларына өте жақын қабатпен қан плазмасы ағады, сонда қан
тамырындағы аққан эритроциттер плазма қабатымен қапталған тәрізді
болып келеді (4 - сурет). Бұл аймақтағы эритроциттер концентрациясы нөлге
жақын, бірақ тамыр ортасына жақындаған сайын эритроцит концентрациясы
артады.

а)
б)
4 сурет. Капиллярдағы эритроциттің төменгі(а) және жоғары(б)
жылдамдық кезіндегі көрінісі.

Тар қан тамырларында ағыс жылдамдығының артуы эритроциттің
деформациялануын туғызады, бұл эритроцит пен тамыр қабырғасы арасындағы
саңлаудың одан ары ұлғаюына алып келеді, нәтижесінде қанның тұтқырлығы
одан ары төмендейді (4б- сурет).
Эритроцит өте созылмалы, майысқақ болып келеді, соның салдарынан оның
қос ойыс дискі түріндегі формасы деформацияланып, диаметрі 3 мкм болатын
капилляр ішіне оңай кіріп кетеді, бұл эритроцит мембранасының капилляр
қабырғасымен жанасатын ауданын ұлғайтып, ондағы зат алмасуды жақсартады
және капиллярдағы аққан қанның тұтқырлығын кемітеді (5-сурет). ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.