гемодинамика. 16. гемодинамика гемодинамика
 Скачать 16.75 Kb.
|
|
16. ГЕМОДИНАМИКА Гемодинамика – это наука, в которой исследуется движение крови по сосудистой системе. Гемодинамика базируется на гидродинамике, являющейся разделом молекулярной физики, и изучает свойства движущейся жидкости. В основе молекулярной физики лежит молекулярно-кинетическая теория, опирающаяся на три положения, являющиеся обобщением экспериментальных данных: 1. Все тела состоят из частиц – атомов, молекул, ионов. 2. Эти частицы находятся в непрерывном хаотическом (тепловом) движении. 3. Частицы взаимодействуют между собой силами притяжения и отталкивания. Любое вещество находится в одном из агрегатных состояний: жидком, твердом, газообразном или в виде плазмы. Для ряда веществ возможен переход из одного агрегатного состояния в другое. Такой переход называется фазовым переходом. Он сопровождается скачкообразным изменением каких-либо свойств вещества. Жидкость – это такое агрегатное состояние вещества, при котором молекулы расположены почти вплотную друг к другу, и каждая молекула взаимодействует только со своим ближайшим окружением. Поэтому жидкости имеют определенный объем, но не имеют формы и являются несжимаемыми. В жидкостях наблюдается ближний порядок – упорядоченное относительное расположение соседних частиц жидкости внутри ее малых объемов. Молекулы жидкости совершают тепловые колебания около положения равновесия в течение среднего времени оседлой жизни, а затем перескакивают в произвольном направлении в новое положение равновесия, находящееся на расстоянии среднего перескока молекулы. Такое непрерывное хаотическое движение молекул называется тепловым движением. Теплово́е движе́ние — процесс хаотичного (беспорядочного) движения частиц, образующих вещество. Чем выше температура, тем больше скорость движения частиц. Чаще всего рассматривается тепловое движение атомов и молекул. Жидкость можно заставить двигаться, если создать в ней перепад давления. Движение жидкости происходит из области большего давления в область меньшего давления. Если разместить каплю реальной жидкости (то есть жидкости, молекулы которой взаимодействуют друг с другом) между двумя пластинами, одна из которых неподвижна, а другая движется со скоростью υ (рис. 16.1), то частицы, контактирующие с пластинами, за счет сил взаимодействия «прилипнут» к ним и станут двигаться с той же скоростью. Однако промежуточные слои жидкости будут иметь другую скорость движения. Каждый промежуточный слой будет ускоряться вышележащим слоем жидкости и тормозиться ниже лежащим. Таким образом, между слоями движущейся жидкости появятся силы внутреннего трения (Fтр). Их величину можно определить по уравнению Ньютона: Единицами измерения динамической вязкости являются в системе СИ - нс/м2 или паскальсекунда (Пас), вне системные единицы – динс/см2 = 1Пуазу (П). Соотношение между ними: 1 Пас = 10 П. Если каждая молекула жидкости будет взаимодействовать только со своим ближайшим окружением, то эта жидкость подчиняется уравнению Ньютона и носит название ньютоновской жидкости. У таких жидкостей вязкость зависит от физикохимического состава вещества, температуры и давления. Чем ниже температура, выше давление и сильнее связь между молекулами жидкости, тем больше ее вязкость. Вязкость— свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой. Однако некоторые жидкости обладают надмолекулярной структурой, то есть образуют агрегаты молекул или клеток. Энергия движения в этих жидкостях тратится не только на преодоление трения между слоями, но и на разрушение надмолекулярных структур. Поэтому коэффициент вязкости у них зависит еще и от градиента скорости движения (рис. 16.2). Такие жидкости называются неньютоновскими. Неньютоновской жидкостью является и кровь. Кровь представляет собой гетерогенную коллоидную систему, дисперсионной средой которой является плазма крови (это ньютоновская жидкость), а дисперсной фазой - эритроциты, лейкоциты, тромбоциты, белковые мицеллы и жировые эмульсии. Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска и могут образовывать (при низких скоростях движения крови) агрегаты в виде монетных столбиков. При высоких скоростях движения эти агрегаты разрушаются и кровь начинает вести себя как ньютоновская жидкость. Кроме того, вязкость крови зависит от формы и эластичности поверхности эритроцитов. На рисунке 16.3 представлена зависимость вязкости суспензии от концентрации эритроцитов в ней (1- эритроциты заменены сферическими частицами, 2 – «жесткие», то есть не способные изгибаться, эритроциты, полученные путем фиксации белков на их поверхности в результате выдерживания в глутаровом альдегиде, 3 – обычные эритроциты крови). Согласно рисунку, вязкость суспензии с 40% эритроцитов (что соответствует 16 Вязкость— свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой. 79 нормальной крови) почти в 2 раза меньше вязкости «жестких» эритроцитов и намного ниже вязкости суспензии с жесткими сферическими частицами. Благодаря дисковидной форме клеток и эластичности оболочки суспензия эритроцитов обладает сравнительно невысокой вязкостью, что важно для уменьшения нагрузки на сердце, которое прокачивает кровь по кровеносным сосудам. Известно, что скорость движения крови различна в отдельных участках сосудистой системы. Так, в аорте она составляет 0,5 м/с, в артериях – 0,3 м/с, в венах – 0,15 м/с, а в капиллярах – близка к нулю (рис.16.4). Отличия в скорости связаны с различием суммарного поперечного сечения сосудов. Известно, что если жидкость перетекает из широкой трубки в более узкую, то скорость ее течения увеличивается. Кровеносная система построена таким образом, что одна крупная артерия (аорта) разветвляется на большое число артерий средней величины, которые в свою очередь разветвляются на тысячи мелких артерий (артериол), разделяющихся затем на множество капилляров. Суммарное поперечное сечение артериол больше сечения аорты, поэтому скорость течения крови в них соответственно ниже. Общая площадь поперечного сечения всех капилляров в организме человека примерно в 800 раз больше площади сечения аорты. Следовательно, скорость течения в капиллярах должна быть примерно в 800 раз меньше, чем в аорте. Капилляры затем соединяются в мелкие вены (венулы), которые сливаются между собой, образуя все более и более крупные вены. При этом суммарная площадь поперечного сечения сосудов постепенно уменьшается, а скорость кровотока возрастает. В артериях из-за достаточно большой скорости движения крови не происходит образование агрегатов эритроцитов. Однако в капиллярах, где скорость движения крови близка к нулю, этот процесс должен идти, повышая вязкость крови и увеличивая энергетические затраты на ее движение. Исследования показали, что в капиллярах эритроциты агрегируют (рис.16.5). Однако особенность расположения агрегатов (вдоль оси симметрии сосуда с образованием прослойки плазмы на периферии) и способность эритроцитов деформироваться позволяет снизить вязкость крови в них до уровня вязкости плазмы Вязкость крови человека обычно колеблется от 4 до 5 мПа×с, а при патологии может изменяться от 1,7 до 22,9 мПа×с. Вязкость крови имеет диагностическое значение. При некоторых инфекционных заболеваниях вязкость крови увеличивается, а при туберкулезе, например, уменьшается. |