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

50343. Построение аналитической и имитационной моделей системы массового обслуживания 158.5 KB
  Значения A, Q зависят от числа пришедших заявок (величины модельного времени), а также от R0, при генерации случайных чисел, распределенных по экспоненциальному закону.
50344. Снятие кривой намагничивания ферромагнитного образца 68 KB
  Расчетные формулы: Индукция намагничивающего поля: где N1 число витков намагничивающей обмотки тороида; D длина осевой линии тороида. Магнитная индукция в образце: или B=cn где постоянная где R2 сопротивление вторичной цепи; kбаллистическая постоянная; S2 площадь поперечного сечения образца; nотброс.Результаты наблюдений: Снятие основной кривой намагничивания Намагни чивающий ток I1 мА Индукция B0 намагничивающего поля Тл Отброс 1 вправо дел. Индукция В...
50346. Изучение магнитного поля соленоида баллистическим методом 40.5 KB
  Изучение магнитного поля соленоида баллистическим методом. Результаты измерения индукции поля в центре соленоида в зависимости от силы тока в его обмотках: № П П n1 мм n2 мм n=1 2n1n2 мм Вэ Тл 1.Результаты измерения индукции поля соленоида в зависимости от расстояния до его центра при I= мА N см n1 мм n2 мм n=1 2n1n2мм Вэ Тл 7.Расчеты поля в центре Вт при токе I= 7.
50347. Изучение эффекта Холла 74 KB
  Кирова кафедра физики Изучение эффекта Холла. Расчетные формулы: где где N=40 1 число витков катушки; Ом – общее сопротивление цепи; Кл дел– баллистическая постоянная гальванометра; м2 – площадь витков катушки; n’ – отброс; RH – постоянная Холла; UН – ЭДС Холла; n – концентрация свободных частиц; толщина датчика Холла....
50348. Заповнення багатокутників 143 KB
  Програмно реалізувати алгоритм визначення попадання точки в трикутник. Реалізувати найпростіший алгоритм заповнення певним кольором довільного контуру із заданим кольором межі.Малювання зафарбованого трикутника:
50349. Разработка графического интерфейса пользователя с применением технологии javabeans 84 KB
  Цель работы: получение практических навыков работы по созданию компонентов JavaBeans и их применению при разработке графического пользовательского интерфейса.
50350. Терморезисторные измерительные преобразователи. Измерение температуры 7.57 MB
  Цель работы Ознакомление с устройством и применением терморезисторных измерительных преобразователей термисторов изучение их функций преобразования измерение температуры при помощи термистора и знакомство с современными средствами сбора и обработки экспериментальных данных. Последние называются термисторами. Чувствительным элементом металлического термистора является тонкая медная или платиновая проволока. Функция преобразования зависимость сопротивления термистора Rt от его температуры ТК может быть выражена формулой 4.
50351. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости 87 KB
  Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости. Если мысленно разрезать поверхность по какойлибо произвольной линии то сила сцепления между обеими частями вызванная притяжением молекул находящихся по обе стороны линии будет тем больше чем больше её длина L; Другими словами сила поверхностного натяжения F будет прямо пропорциональна длине контура: Коэффициент пропорциональности  представляющий собой силу поверхностного натяжения действующую на единицу длины...