86729

Основні поняття біореології та гемодинаміки

Лекция

Физика

Рідини, що складаються з великих і складних молекул, наприклад, розчини полімерів, які утворюють просторові структури, є неньютонівськими. Коефіцієнт в’язкості цих рідин залежить від градієнта швидкості. Такою рідиною є кров, яка за своїми властивостями нагадує суспензію деформованих частинок.

Украинкский

2015-04-09

57.61 KB

9 чел.

Основні поняття біореології та гемодинаміки

Основні поняття реології.

Реологія вивчає плинність рідких та газоподібних речовин, а також процеси, пов’язані з залишковими деформаціями в твердих тілах

Основною реологічною характеристикою рідин і газів є в’язкість або внутрішнє тертя.

В'язкість - це властивість текучих тіл виявляти опір переміщенню однієї їх частини відносно іншої за рахунок сил міжмолекулярної взаємодії. 

Сила внутрішнього тертя визначається формулою Ньютона: , де - коефіцієнт в’язкості, який дорівнює силі внутрішнього тертя, що діє на одиницю площі поверхні шару при градієнті швидкості, рівному одиниці, (коефіцієнт пропорційності, який залежить від роду рідини, її температури, тиску і називається динамічною в’язкістю),- площа дотику шарів рідини, - градієнт швидкості, який визначається відношенням зміни швидкості двох шарів до найкоротшої відстані між ними.  Відношення коефіцієнта динамічної в’язкості до густини рідини або газу називається кінематичною в’язкістю: 

Ньютонівські і неньютонівські рідини. Кров.

Рідини, коефіцієнт в’язкості яких не залежить від градієнта швидкості й описується формулою Ньютона, називають ньютонівськими або нормальними.

Рідини, що складаються з великих і складних молекул, наприклад, розчини полімерів, які утворюють просторові структури, є неньютонівськими. Коефіцієнт в’язкості цих рідин залежить від градієнта швидкості. Такою рідиною є кров, яка за своїми властивостями нагадує суспензію деформованих частинок.

Кров – органічна система, яка відображає найменші зміни, ледь помітні зсуви, що відбуваються в організмі під час відхилення від норми, тобто є чутливим індикатором стану організму.

В’язкість крові людини:      в нормі – 4·10-3…5·10-3 Па·с;

                                              при патологіях – 1,7·10-3…22,9·10-3 Па·с.

Венозна кров має дещо більшу в’язкість, ніж артеріальна. У процесі фізичних навантажень в’язкість крові зростає. Збільшується вона і при деяких інфекційних захворюваннях, проте, наприклад, під час тифу і туберкульозу – знижується.

Плин в’язкої рідини. Формула Пуазейля.

Об’ємна (лінійна) швидкість рідини:

Помноживши об’ємну швидкість рідини на час плину, отримаємо формулу для визначення об’єму рідини V, що протікає через переріз судини за час t: З формул, які звуться формулами Гагена–Пуазейля, випливає, що кількість рідини, яка протікає крізь судину, найбільш суттєво залежить від його радіуса і зменшується із зростанням в’язкості рідини.

Методи визначення в’язкостей 

Прилади для вимірювання в'язкості називаються віскозиметрами. У віскозиметра використовуються два різних принципи:

  1.  за швидкістю витікання рідини з малого отвору або з капіляра;
  2.  за швидкістю падіння кульки в в'язкій рідині.

Перший принцип заснований на формулі Пуазейля, що дає залежність між обсягом рідини, яка витікає з трубки радіусом R і довжиною l.

Другий принцип вимірювання в'язкості заснований на вимірюванні швидкості падіння кулі у в'язкому середовищі (формула Стокса):     , де v-швидкість падіння кулі в рідині; ρ - щільність матеріалу кулі; ρ'- щільність рідини; r - радіус кулі

Турбулентний плин рідин. Число Рейнольда.

Течія  сукупність частинок рухомої рідини.  Стаціонарна течія  течія, для якої форма і розміщення ліній течії, а також значення швидкості у кожній точці незмінне в часі. У випадку стаціонарних течій лінії течії співпадають з траекторіями частинок рухомої рідини.  Ідеальна рідина – рідина, в якій повністю відсутнє внутрішнє тертя.

Турбулентним називається рух рідини (газу або плазми), що супроводжується утворенням вихорів. Течія, що відбувається без утворення вихорів, називається ламінарною.

Критерієм турбулентності є число Рейнольдса: . При малих значеннях числа Рейнольдса ( ) спостерігається ламінарний потік, перехід від ламінарного потоку до турбулентного відбувається в області .

Умова неперервності струмини. Рівняння Бернуллі.

Гемодинаміка – розділ біомеханіки, який вивчає рух крові у судинній системі.

VS = const. Рівність є виразом теореми про нерозривність струменя (потоку) : Маса рідини, що проходить за одиницю часу через кожний поперечний переріз трубки течії, для всіх перерізів однакова.

Рівняння Бернуллі, котре являє собою закон збереження енергії для одиниці об’єму рідини, що рухається  .

Судинна система. Біофізика кровообігу.

Судинна система – це замкнена система з еластичних трубок (судин) різного діаметру.

Біофізичні основи процесу кровообігу. Джерелом енергії, яке забезпечує рух крові у судинній системі, є серце, енергія функціонування якого забезпечується АТФ, що утворюється в процесі гліколізу та окисного фосфорилювання у серцевому м’язі. З енергетичної точки зору серце – система, яка виконує механічну роботу за рахунок хімічної енергії. Рух крові у судинній системі можливий за наявності різниці тисків на початку і в кінці судини. Ця різниця створюється роботою серця.

Другий фактор – скорочення скелетних м’язів та від’ємний тиск у плевральній порожнині. Під час скорочення скелетних м’язів стискаються вени і, завдяки їх вентильним властивостям, кров рухається в одному напрямі – в бік серця. Від’ємний тиск сприяє притоку крові до серця венами. Але так само як прискорюється приток крові до серця венами, так і сповільнюється відплив крові від серця артеріями. Тому результуючий гемодинамічний ефект, зумовлений від’ємним тиском у грудній порожнині, рівний нулю.

Фiзичнi основи методiв вимiрювання тиску кровi. Пульсова хвиля.

Коли серце під час систоли перекачує кров в аорту, в перший момент розтягується тільки початкова частина аорти, т.к. інерція крові, що знаходиться в аорті, попереджає негайний відтік крові на периферію. Однак зрослий тиск в початковій частині аортидолає інерцію, і фронт хвилі, розтягує стінку посудини, поширюється далі вздовж аорти. Це явище називають поширенням пульсової хвилі в артеріях. Походження пульсових хвиль пов’язане з реакцією пружних стінок судини на пульсуючий плин крові, що виникає при періодичній роботі серця.

Артеріальний тиск - це тиск, який чинить кров в артеріальних судинах організму. Він відображає взаємодію багатьох факторів: перша група факторів - серцеві: систолічний об'єм серця, швидкість викиду крові з шлуночків, частота серцевих скорочень; друга група факторів -судинні: еластичність компенсуючих артерій, тонус резистивних судин, об'єм ємкісних судин; третя група факторів - кров'яні: об'єм циркулюючої крові, в'язкість крові, гідростатичний тиск крові.

Визначати величину артеріального тиску можна за допомогою прямих і непрямих методів.

Прямий метод - ґрунтується на безпосередньому введенні в кров'яне русло голки з'єднаної з манометром.

Непрямий метод - ґрунтується, наприклад, на реєстрації зміни кровонаповнення в умовах дозованої компресії і декомпресії створюваних манжеткою з'єднаною з манометром.

  1.  Метод Короткова (механічний) — метод оснований на повному перетисканні манжетою плечової артерії і прослуховування тонів (які згодом дістали назву тони Короткова), що виникають при випусканні повітря з манжети, доки кровопотік через артерію знов не стане вільним.
  2.  Осцилометричний метод (електронний) — вимірювання артеріального тиску проводиться електронним приладом, який фіксує осциляції тиску повітря, за допомогою датчику тиску.

Швидкість поширення пульсової хвилі в аорті в нормі становить від 3 до 5 м /сек, у великих артеріальних гілках - від 7 до 10 м /сек, а в дрібних артеріях - від 15 до 35 м /сек. В цілому, чим більше ємність тієї чи іншої ділянки судинної системи, тим менше швидкість поширення пульсової хвилі, тому швидкість поширення пульсової хвилі в аорті набагато нижче, ніж в дистальних відділах артеріальної системи, де дрібні артерії відрізняються меншою піддатливістю судинної стінки і меншою резервної ємністю. Швидкість пульсової хвилі в артеріях визначається рівнянням:  де  – модуль пружності стінки судини,  – внутрішній радіус,  – товщина стінки судини, – густина крові, – коефіцієнт пропорційності.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68920. Операції над рядками. Робота з датою та часом 97 KB
  Чим же хороші самі рядки в РНР На відміну від С переваги PHPрядків полягають в наступному: Рядок може містити будьякі символи. Нагадаю що рядок не може містити символи з кодом 0 оскільки перший такий символ трактується як кінець рядка.
68921. Робота з файлами та каталогами 71.5 KB
  Як і в будь-якій мові програмування, робота з файлом здійснюється в три етапи: Відкриття файлу — при цьому повертається ціле число — ідентифікатор (дескриптор) файлу. Подальше звернення до файлу здійснюється через дескриптор, а не по імені. Обробка файлу (читання або запис). Закриття файлу.
68922. СУБД MySQL. Поля та їх типи 77.5 KB
  Програмне забезпечення яке управляє базою даних створює нові бази даних таблиці а також дозволяє використовувати вже створені об’єкти називається системою управління базою даних СУБД. Проте для написання нескладних сценаріїв роботи з базою даних приведеного матеріалу буде досить.
68923. Створення таблиць. Робота з таблицями 58.5 KB
  Примітка. Детально про ключі ми поговоримо пізніше, а поки використовуватимемо таблиці без ключів. Як модифікатори можна використовувати наступні значення: NOT NULL — поле не може містити невизначеного значення (NULL), тобто поле повинне явно ініціалізувати; PRIMARY KEY — поле буде первинним ключем...
68924. Функції РНР для роботи з MYSQL 100 KB
  Всі параметри функції є необов’язковими, оскільки значення за умовчанням можна прописати в конфігураційному файлі php.ini. Якщо ви хочете вказати інші ім’я MySQL-вузла, ім’я користувача і пароль, ви завжди можете це зробити. Параметр $hostname може бути вказаний у вигляді вузол: порт.
68925. Структура програми в РНР. Стандартний вид РНР-сценарія 87 KB
  Це означає наступне: Обробка PHPкоду проводиться на стороні сервера ще до того як Web-сторінка буде передана браузеру. Виходить що PHP є транслюючим інтерпретатором або інтерпретуючим транслятором як кому більше подобається. Варто відзначити що PHP версії 3 був чистим...
68926. Змінні і типи даних 56.5 KB
  Чому я спожив вираз Практично у всіх Існують і такі мови в яких немає змінних як таких. На щастя РНР не відноситься до таких мов він найзвичайніша мова з погляду наявності змінних. Всі дані з якими працює програма зберігаються у вигляді змінних.
68927. Операції над змінними 43 KB
  Перевірка існування змінної. Знищення змінної. Перевірка існування змінної. Знищення змінної Ви можете запитати а як же арифметичні і інші операції Решта всіх операцій специфічна для конкретного типу змінної.
68928. Вирази та операції в РНР 62 KB
  Вирази є тією «цеглою», з якої складаються РHP-програми. Практично все, що ви пишете в програмі, є виразом. При цьому під виразом розуміється те, що має значення. Можна сказати і по-іншому: все, що має значення, є виразом. Найпростіший вираз — це константа, що стоїть в правій частині оператора...