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

8 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

21010. Исследование особенностей распространения радиоволн сантиметрового диапазона и экспериментальное снятие диаграммы направленности рупорной антенны 307.48 KB
  Краткие сведения по теме Диаграмма направленности антенны представляет собой графическую зависимость напряженности электромагнитного поля созданного антенной от углов наблюдения в пространстве. Чтобы построить диаграмму направленности ДН характеристики поля измеряют на одинаковом достаточно большом расстоянии от антенны. Основные значения параметров антенны в режиме приема и передачи остаются неизменными следовательно диаграмма направленности антенны не зависит от того применяется антенна в качестве передающей или приемной т.
21011. МНОГОВИБРАТОРНЫЕ АНТЕННЫ 73.5 KB
  Пример: Рассчитать и построить диаграммы направленности системы из полуволнового вибратора и рефлектора. Ток рефлектора составляет 70 от тока вибратора и опережает ток вибратора по фазе на 90. Диаграмма направленности вибратора с рефлектором. Рассчитать и построить диаграммы направленности системы из полуволнового вибратора и рефлектора.
21012. АНТЕННЫ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ 79.5 KB
  1 Краткие сведения по теме Характеристики направленности поверхностных антенн определяются формой раскрыва и распределением поля в нем. Характеристики раскрыва в этом случае определяются следующими уравнениями: Уровень первого бокового лепестка 176 дБ =1. Амплитуды поля от центра к краям раскрыва рис. В приведенных формулах для круглого раскрыва ; J1u и J2u функции Бесселя первого рода соответственно первого и второго порядков.
21014. РАСЧЕТ Параметров антенн 51 KB
  ЗАДАНИЕ 1: Из трех параметров антенны известны два : сопротивление излучения R=4360 Ом КНД=310 Определить значение ненормированной характеристики направленности F . Решение D = 120 F2D;jmax RS Тогда Ответ :F=1061289 ЗАДАНИЕ 2: Определить эффективную площадь антенны по заданным частота f =8000 МГц КНД D = 4555 дБ Решение D = 4pSэфф l2 l = с f =00375 м Тогда Ответ:Sэфф =1961819 м2 ЗАДАНИЕ 3: Известны: эффективная площадь антенны Sэфф = 7200 м2 сопротивление излучения R = 4400 Ом Определить действующую длину антенны Lд...
21015. РАСЧЕТ Параметров антенн. Расчет характеристик и параметров антенн 99.5 KB
  Общие сведения Реальные антенны излучают в окружающее пространство в различных направлениях неодинаково. Зависимость напряженности поля излучаемого антенной измеренная на достаточно большом но одинаковом расстоянии от антенны от углов наблюдения D и j называется характеристикой направленности. Коэффициент направленного действия показывает во сколько раз необходимо увеличить мощность излучения при замене направленной антенны ненаправленной для сохранения прежней напряженности поля в точке приема. Эффективной или действующей площадью Sэфф...
21016. РАСЧЕТ Параметров СИММЕТРИЧНОГО И НЕСИММЕТРИЧНОГО ВИБРАТОРОВ 61 KB
  Донецк 2011 год Цель работы: расчет характеристик и параметров симметричного и несимметричного вибраторов Варианты индивидуальных заданий Задание 1.4 м диаметр симметричного вибратора 2r =6 мм Решение =140186м W=276lg  r68 Ом при l = 0. Определить волновое сопротивление если известны: частота F= 1000 кГц длина плеча l =150 м диаметр несимметричного вибратора 2r =2 мм Решение =300м W=138lg  r34 Ом при l = 0.
21017. РАЗРАБОТКА ОТЧЕТОВ В VISUAL FOXPRO 130 KB
  При разработке отчета выполняются следующие основные операции: создание отчета; настройка отчета; создание среды окружения отчета; сохранение отчета; модификация отчета; просмотр отчета; печать отчета. Кроме вышеуказанных операций при разработке отчета производится создание и настройка объектов размещаемых в отчете. Отдельно также рассмотрены просмотр и печать отчета выполняемые программным путем в ходе работы приложения. Разработка отчета Создание отчета В Visual FoxPro для создания отчетов можно использовать следующие...
21018. РАЗРАБОТКА ЭКРАННЫХ ФОРМ В VISUAL FOXPRO 297.5 KB
  Объектная организация пользовательского интерфейса Формы являются основой пользовательского интерфейса обеспечивая ввод просмотр и изменение информации выполнение служебных и вспомогательных функций. В зависимости от организации диалога формы могут запускаться автономно либо иерархически вызываться друг из друга. Использование среды окружения позволяет упростить связывание элементов формы с БД задать специфичные для формы свойства данных изменить связи между таблицами для работы в форме. Содержит объекты формы.