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

7 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

75327. Христианство, церковь, ереси в XI-XV вв. Раскол христианской церкви. Особенности греко-православной и римско-католической церкви 52.5 KB
  Раскол христианской церкви. Особенности грекоправославной и римскокатолической церкви. Единство христианской церкви уже задолго до её окончательного разделения было лишь видимым. За этими богословскими спорами скрывались совершенно реальные церковнополитические разногласия и в частности столкновения изза деятельности церковных миссий восточной церкви в IX Х вв.
75328. Феодально-рыцарская культура Западной Европы в XII-XV веков 37 KB
  Феодальнорыцарская культура Западной Европы в XIIXV вв. Рыцарские турниры имитировавшие настоящие сражения приобрели особую пышность в XIII XIV вв. В XII в. Магистром поэтов называли Гираута де Борнейля последняя треть XII начало XIII в.
75329. Торговля в средние веки, ее эволюция и роль 32.5 KB
  Возрождение торговли В XI в феодальное общество начало медленно просыпаться от тяжелого сна Страсть к путешествиям приключениям сразу рассеяла общее оцепенение таково завоевание Англии обеих Сицилии. Некоторые из этих предприятий носили политический другие религиозный характер; но все они способствовали развитию торговли потому что благодаря им устанавливались сношения между теми странами откуда выходили завоеватели и теми где они водружали свои знамена С этого времени руанские купцы пользуются правом свободной торговли в Лондоне где...
75330. Раннее Возрождение и гуманизм в Италии XIV-XV веков 36.5 KB
  Возникновение культуры Возрождения было подготовлено рядом общеевропейских и локальных исторических условий. Богатый процветающий итальянский город стал главной базой формирования культуры Возрождения светской по своей общей направленности и во многом отвечавшей потребностям его общественного развития. означал духовное обновление подъем культуры после ее тысячелетнего упадка в средние века: отношение деятелей новой культуры к средневековому варварству было подчеркнуто негативным. Идейной основой ренессансной культуры был гуманизм...
75331. Государство периода феодальной раздробленности 32.5 KB
  Феодальная анархия аристократический стройПо мере разветвления правящей династии в раннефеодальных государствах расширения их территории и административного аппарата представители которого осуществляют власть монарха над местным населением собирая дань и войско увеличивается количество претендентов на центральную власть периферийные военные ресурсы увеличиваются а контрольные возможности центра ослабевают. Верховная власть становится номинальной и монарх начинает избираться крупными феодалами из своей среды при этом ресурсы избранного...
75332. Испания и Португалия в XIV-XV веках 42 KB
  Испания и Португалия в XIVXV вв. Пиренейский полуостров в XIV XV вв. Арагон на протяжении всего периода осуществлял планомерную экспансию в Средиземноморье: он подчинил Балеарские острова в конце XIII первой половине XIV в. Крайне неблагоприятные последствия для полуострова как и для остальной Европы имела эпидемия чумы в середине XIV в.
75333. Особенности социально-экономического и политического развития Англии в XII-XIII веках 39 KB
  Развитие товарно-денежных отношений в деревне в целом тяжело отразилось на широких массах крестьянства. С развитием рынка росли потребности феодалов. Коммутация ренты ускорила и углубила начавшееся задолго до XIII в. имущественное расслоение крестьянства
75334. Английское общество и государство в XIV-XV веков 43.5 KB
  Английское общество и государство в XIVXV вв. Во второй четверти XIV в. Под давлением экономической необходимости и усиливающейся борьбы крестьянства многие даже крупные феодалы к середине XIV в. Малая производительность барщинного труда там где он сохранялся слабая приспособляемость домениального хозяйства к условиям рынка наконец нехватка наемной рабочей силы в хозяйстве феодалов коммутировавших барщину уже к середине XIV в.
75335. Испания и Португалия в XI-XIII вв. Ход Реконкисты 66.5 KB
  Испания и Португалия в XIXIII вв. Окончательная победа реконкисты В течение XI XIII вв. За два столетия с середины XI до середины XIII в. Причины успехов реконкисты коренились во внутренней истории как самого Халифата так и Кастилии и Арагона а также в характере реконкисты с конца XI по конец XIII в.