Гемодинамиканың физикалық негіздері

1. Қан айналу жүйесі (артерия, вена). Қан айналу механизмі. Үлкен және кіші қан айналу жүйелерінің функциялары. Аймақтық қан айналу.
2. Систола. Диастола.
3. Франктің гемодинамикалық моделі. Пульстік толқын. Қан тамырларындағы пульстік толқындардың таралу жылдамдығы.
4. Қан айналу үрдістерін баламалы электрлік схемалар көмегімен моделдеу

Қан айналу жүйесі – жүрек – тамыр жүйесінен тұрады, және ұлпаларға тұрақты түрде қан жеткізіп тұратындықтан метаболизм үрдісін сақтап отырады. Систола кезінде (жүректің жиырылуы) қан сол жақ қарыншадан аортаға түсіп, ары қарай үлкен артерияларға таралады. Бұл кездегі қанның біраз бөлігі тамырларды созуға кетеді, яғни потенциялық энергияға айналады Диастола кезінде ( жүректің босаңсуы) аорта қалқаншалары жабылады да қан ағзаны аралай отырып ( кинетикалық энергия есебінен) көк тамыр арқылы оң жақ қарыншаға құйылады Қан айналуының мұндай моделін бірінші рет 1733 жылы ауыл діндары Хейлс, ал 1899 жылы О. Франк ұсынған.
О. Франктің ұсынған қан тамырлары жүйесінің моделі ірі қан тамырларындағы қысым мен қан ағысының көлемдік жылдамдығының арасындағы байланысты олардың созылмалылығын ескере отырып қарастыруға мүмкіндіік береді. Модель жүрек циклдері кезіндегі үлкен қан тамырларындағы гемодинамикалық көрсеткіштердің уақыт бойынша өзгерістерін есептеуге мүмкіндік береді. Негізінен үлкен қан тамырларындағы белгілі бір нүктелердегі қысымның өзгерісін есептейді. Моделдеу ыңғайлы болу үшін жүйеде қан айналудың екі фазасын бөліп қарастырады «жүректің сол жақ қарыншасы –үлкен қан тамырлары – ұсақ қан тамырлары» 1Фаза – артериалық қалқаншаның ашылуынан жабылуына дейінгі кезеңдегі қанның жүректен аортаға ағу фазасы.
Жүректен қанның ағып келуі кезінде үлкен қан тамырларының қабырғалары олардың созылмалылығының нәтижесінде созылады, сондықтан қанның бір бөлігі үлкен қан тамырларында қалады да, бір бөлігі ұсақ қан тамырларына өтеді.

1. Биофизика Тиманюк В.А. ,Животова Е.Н. 2004г., 8.1,8.2,8.3
2. Биофизика Владимиров Ю.А. и др.. Глава 12
3.Механика кровообращения КароК., Педли Т., Шротер Р. ( 1981г.,англ)
4. Физиология человека под. Ред. Коссинского К.А. (М., Медицина 1985)
5. Физиология человека в 3-х томах под.ред.Шмидта Р., Тевса Т. (1996)
6.Антонов В.Ф. и др.. Биофизика - М.:Владос,2000

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Тақырыбы: Гемодинамиканың физикалық негіздері. Артерия мен венадағы қан
қозғалысының заңдылықтары. Соққылық және минуттық шығаруды жанама тіркеу
тәсілі.

Мақсаты: Қан айналу жүйесінің гемодинамикасын, үлкен және кіші қан айналу
жүйелерінің функцияларын түсіну. Франктің пульстік толқыны моделін
түсіндіру.

Тақырыптың негізгі сұрақтары:
1. Қан айналу жүйесі (артерия, вена). Қан айналу механизмі. Үлкен және
кіші қан айналу жүйелерінің функциялары. Аймақтық қан айналу.
2. Систола. Диастола.
3. Франктің гемодинамикалық моделі. Пульстік толқын. Қан тамырларындағы
пульстік толқындардың таралу жылдамдығы.
4. Қан айналу үрдістерін баламалы электрлік схемалар көмегімен моделдеу.

Оқыту әдісі - Шағын топпен жұмыс

Ақпараттық-дидактикалық бөлім.
Қан айналу жүйесі – жүрек – тамыр жүйесінен тұрады, және ұлпаларға
тұрақты түрде қан жеткізіп тұратындықтан метаболизм үрдісін сақтап отырады.
Систола кезінде (жүректің жиырылуы) қан сол жақ қарыншадан аортаға түсіп,
ары қарай үлкен артерияларға таралады. Бұл кездегі қанның біраз бөлігі
тамырларды созуға кетеді, яғни потенциялық энергияға айналады Диастола
кезінде ( жүректің босаңсуы) аорта қалқаншалары жабылады да қан ағзаны
аралай отырып ( кинетикалық энергия есебінен) көк тамыр арқылы оң жақ
қарыншаға құйылады Қан айналуының мұндай моделін бірінші рет 1733 жылы
ауыл діндары Хейлс, ал 1899 жылы О. Франк ұсынған.
О. Франктің ұсынған қан тамырлары жүйесінің моделі ірі қан тамырларындағы
қысым мен қан ағысының көлемдік жылдамдығының арасындағы байланысты олардың
созылмалылығын ескере отырып қарастыруға мүмкіндіік береді. Модель жүрек
циклдері кезіндегі үлкен қан тамырларындағы гемодинамикалық көрсеткіштердің
уақыт бойынша өзгерістерін есептеуге мүмкіндік береді. Негізінен үлкен қан
тамырларындағы белгілі бір нүктелердегі қысымның өзгерісін есептейді.
Моделдеу ыңғайлы болу үшін жүйеде қан айналудың екі фазасын бөліп
қарастырады жүректің сол жақ қарыншасы –үлкен қан тамырлары – ұсақ қан
тамырлары 1Фаза – артериалық қалқаншаның ашылуынан жабылуына дейінгі
кезеңдегі қанның жүректен аортаға ағу фазасы.
Жүректен қанның ағып келуі кезінде үлкен қан тамырларының қабырғалары
олардың созылмалылығының нәтижесінде созылады, сондықтан қанның бір бөлігі
үлкен қан тамырларында қалады да, бір бөлігі ұсақ қан тамырларына өтеді.
2Фаза –аорталық қалқаншаның жабылуы кезіндегі қанның үлкен қан тамырларынан
ұсақ қан тамырларына айдап шығарылу фазасы. Бұл фаза кезінде үлкен қан
тамырларының қабырғалары олардың серпімділігінің әсерінен қалпына келеді де
қанды ұсақ қан тамырларына айдайды. Бұл уақытта сол жақ қарыншаға сол жақ
жүрекшеден қан келеді. Физиологияда қан тамырларымен қанның қозғалысын
физикадағы гидродинамиканың белгілі заңдарымен түсіндіреді. Бұл заңдар
бойынша кез келген түтік арқылы ағып өтетін сұйықтың мөлшері Q қысымдар
айырмасына тура пропорционал, гидродинамикалық кедергіге кері пропорционал.

1-сурет

Үздіксіздік шартынан, егер көлденең қима ауданы артқан сайын, ол жердегі
қан ағысының жылдамдығы азаяды.
Қан айналу жүйесінде қан қысымы мен жылдамдықтың таралуы 2-суретте
көрсетілген (жоғарыдағы қисық). Аорта мен ірі артерияларда қысымның түсуі
(түтіктің басы мен аяғындағы қысым айырымының орта мәні) айталықтай үлкен
емес. Ал артериолдарда максималь қысым айырымы байқалады, себебі
артериолдар жиынтығы үшін гидравликалық кедергінің мәні артады.
Қан тасымалдаушы жүйенің әртүрлі бөлігіндегі көлденең қима ауданына
байланысты қан жылдамдығының мәндері де әр түрлі болады. Қай жерде
көлденең қимасының жиынтық мәні үлкен болса, сол жерде қан ағысының
жылдамдығы аз. Қан тасымалдаушы жүйенің әр түрлі бөлігіндегі қан
қозғалысының жылдамдығы 2-суреттегі төмендегі қисықта бейнеленген. Қан
түтіктерінің ішінде аортаның көлденең қимасының ауданы ең кіші
болғандықтан, онда қан ағысының жылдамдығы ең үлкен шамаға ие (50 смсек
шамасында). Ұсақ тамырларға көшкенде, олардың жиынтық көлденең қимасының
ауданының мәні артады және үздіксіздік шартына байланысты, олардағы қан
жылдамдығы кемиді. Мысалы, капиллярларда жылдамдық 0,05 смсек шамасында.
Ал венада оның көлденең қимасының жиынтық ауданы азаятындықтан жылдамдығы
артады.
Адам денесіндегі қан айналым процессі диаметрі әртүрлі болып келген цилиндр
формалы тамыр жолдары арқылы іске асырылуы, ішкі үйкеліс құбылыстарының
медицинада да маңызды орын алатындығын көрсетеді. Сау адам қанының
тұтқырлығы 4-5 аралығында, ағзадағы патологиялық өзгерістер кезінде 1,5-3
және 6-22,9 мәндер аралығында өзгеріп отырады. Мұндай жағдайда
эритроциттердің тұнбаға түсу жылдамдығы өзгереді. Зертханада қанның
тұтқырлығын зерттеу кезінде медициналық вискозиметр қолданылады.
Нақты сұйықтықтардың ағыны бірнеше қабаттардың өзара күшпен әсерлесу
жағдайында өтеді деп қарастырсақ, онда әсерлесу күшінің бағыты сол
қабаттарға жүргізілген жанама бағытымен бағыттас болады. Тұтқыр сұйықтықтың
горизонталь бағыттағы ағысын қарастырайық (3-сурет). Шартты түрде сұйықты
бірнеше қабаттардан (1,2,3,4,5) тұрады делік. Сұйықтың ең төменгі “түпкі”
қабаты қозғалмайтын болсын. Сұйық қабаттарының жылдамдығы қабат жоғарлаған
сайын арта түседі де (v1v2v3v4v5), газбен шектескен v қабатының
жылдамдығы ең жоғарғы мәнге ие болады.

X

V6

V5

V4

V3
V2
V1

V
3-сурет
Сұйық қабаттары күшпен әсерлесетіндігін айттық. Мысалы. үшінші қабат
екінші қабаттың жылдамдығын арттыруға қатысады да, ал өзі осы қабат
тарапынан кедергіге ұшырайды, сонымен бірге төртінші қабат тарапынан
жылдамдық алады, т.с.с. Қабаттар арасындағы F ұйкелес күшінің шамасы
әсерлесуші қабаттардың S ауданына, (dvdx)- жылдамдықтың градиентіне тура
пропоционал болады:

(1)
Бұл теңдеу Ньютон теңдеуі деп аталады. Мұндағы - ішкі үйкеліс
коэффициенті, динамикалық тұтқырлық (немесе тұтқырлық) деп аталатын
пропорционалдық коэффициенті. Тұтқырлық сұйықтықтың күйіне және молекулалық
қасиеттеріне тәуелді.
Тұтқырлықтың өлшем бірлігі ретінде паскаль*секунд алынған (Па*с).
Кейбір кезде тұтқырлықты Пуазбен (П) де өлшейді.
1. Па*с=10 П.
– тұтқырлық коэффициентінің шамасы температура мен қысымға тәуелді,
яғни температура жоғарылаған кезде сұйық молекулаларының тепе-тендік қалпы
өзгеріп, сұйықтың аққыштығы артады, сәйкесінше оның тұтқырлығы кемиді.
Қысым артқан сайын сұйықтықтардың тұтқырлығы арта түседі, өйткені
молекуланың тепе-теңдік күйдің маңында жасайтын тербелмелі қозғалысына
қажетті уақыт (релаксация уақыты) артады, яғни сұйықтың тұтқырлығы
релаксация тура пропорционал болады деген сөз.
Көптеген сұйықтар үшін, мысалы су үшін, тұтқырлық - нен
тәуелсіз, мұндай сұйықтықтар Ньютон теңдеуіне (1) бағынады және оларды
Ньютондық сұйықтықтар деп атаймыз. (1) теңдеуге бағынбайтын сұйықтықтарды
Ньютондық емес сұйықтықтар деп атаймыз. Кейде Ньютондық сұйықтықтардың
тұтқырлығын қалыпты деп, ал Нютондық емес сұйықтықтардыңтұтқырлығын аномаль
деп атайды.
Күрделі және ірі молекулалардан тұратын сұйықтықтардың, мысалы
полимерлер ерітіндісі, және молекулалардың немесе бөлшектерінің
тізбектелуіне байланысты кеңістіктік структуралар ньютондық емес болып
табылады.
Тұтқыр сұйықтықтар мен газдардың түтіктер бойымен ағуы техникада
(мысалы, мұнай- және газқұбырлары), сондай-ақ биологиялық жүйелерде
(адамның қанайналу жүйесі, өкпе жүйесінің трахеясы - әртүрлі диаметрлі
тармақталынған цилиндрлік тамырлардың жиыны) кездесетін кең таралған
құбылыс. Ұзындығы l болатын, екі ұшындағы қысымдар айырымы -ға тең,
уақыт ішінді түтік бойымен ағып өтетін сұйықтықтың V көлемі Пуазейль
формуласымен өрнектеледі:

(2)
(2) көріп отырғанымыздай түтік ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.