Основные законы гемодинамики

Гемодинамика (движение крови)определяется двумя факторами:

1. давлением, которое ока­зывает влияние на жидкость, и

2. сопротивлением, которое она ис­пытывает при трении о стенки сосудов и вихревых движениях.

Все факторы, влияющие на кровоток, в конечном счете могут быть приближенно сведены к урав­нению, сходному с законом Ома и носящему название уравнение Франка.

Согласно законам гидродинамики (уравнение Франка), количество жидкости (Q), про­текающее через любую трубу, прямо пропорционально разности давлений в начале (P₁) и в конце (Р₂) трубы и обратно пропорци­онально сопротивлению (R) току жидкости:

Из этого уравнения следует, что объемная скорость кровотока Q в каком-либо отделе кровеносного русла равна отношению разности среднего давления в артериальной и венозной частях этого отдела (или в любых других частях) к гидродинамическому сопротивлению R этого отдела.

Если применить это уравнение к сердечно-сосудистой системе в целом, то следует иметь в виду, что давление в конце данной системы, т.е. в месте впадения полых вен в сердце, близко к нулю. В этом случае уравнение можно записать так:

где Q — количество крови, изгнанное сердцем в минуту; Р — величина среднего давления в аорте, R — величина сосудистого сопротивления.

Силой, создающей давление в сосудистой системе, является сердце.

Движущей силой крови служат разность давлений, возникающая в начале и конце трубки.

Подробнее Учебник, IтомC.363-364.

Режимы течения крови

Режимы течения жидкости разделя­ют на ламинарное и турбулентное.Ламинарное течение - этоупорядоченное течение жидкости, при котором она перемеща­ется как бы слоями, параллельными направлению течения (рис. 9.2, а). Для ламинарного течения характерны гладкие квазипа­раллельные траектории. При ламинарном течении скорость в сечении трубы изменяется по параболическому закону:

где R- радиус трубы, Z- расстояние от оси, V_o- осевая (макси­мальная) скорость течения.

С увеличением скорости движения ламинарное течение пе­реходит в турбулентное течение, при котором происходит ин­тенсивное перемешивание между слоями жидкости, в потоке возникают многочисленные вихри различных размеров. Час­тицы совершают хаотические движения по сложным траекто­риям. Для турбулентного течения характерно чрезвычайно не­регулярное, беспорядочное изменение скорости со временем в каждой точке потока. Можно ввести понятие об осредненнойскорости движения, получающейся в результате усреднения по большим промежуткам времени истинной скорости в каждой точке пространства. При этом существенно изменяются свой­ства течения, в частности, структура потока, профиль скорос­тей, закон сопротивления. Профиль осредненной скорости тур­булентного течения в трубах отличается от параболического профиля ламинарного течения более быстрым возрастаниемскорости у стенок и меньшей кривизной в центральной части течения (рис. 9.2, б). За исключением тонкого слоя около стен­ки, профиль скорости описывается логарифмическим законом. Режим течения жидкости характеризуется числом Рейнольдса Re. Для течения жидкости в круглой трубе:

(9.3)

где V - скорость течения, средняя по поперечному сечению, R -радиус трубы.

Рис. 9.2. Профиль осредненных скоростей при ламинарном (а) и турбулентном (б) течениях

Когда значение Reменьше критическогоRe_Kp~ 2300, имеет место ламинарное течение жидкости, еслиRe> Re_Kp, то тече­ние становится турбулентным. Как правило, движение кровипо сосудам является ламинарным. Однако в ряде случаев воз­можно возникновение турбулентности. Турбулентное движе­ние крови в аорте может быть вызвано прежде всего турбулен­тностью кровотока у входа в нее: вихри потока уже изначальносуществуют, когда кровь выталкивается из желудочка в аор­ту, что хорошо наблюдается при доплерокардиографии. У местразветвления сосудов, а также при возрастании скорости кро­вотока (например, при мышечной работе) течение может стать турбулентным и в артериях. Турбулентное течение может воз­никнуть в сосуде в области его локального сужения, напри­мер, при образовании тромба.

Турбулентное течение связано с допонительной затратой энергии при движении жидкости, поэтому в кровеносной сис­теме это может привести к дополнительной нагрузке на серд­це. Шум, возникающий при турбулентном течении крови, мо­жет быть использован для диагностики заболеваний. При поражении клапанов сердца возникают так называемые сердеч­ные шумы, вызванные турбулентным движением крови.

Сопротивление кровотоку

Сопротивление потоку жидкости (гидравлическое сопротивление) зависит от размеров трубки (сосуда) и характеристик жидкости (крови):

Где W– гидравлическое сопротивление, h - вязкость жидкости, l– длина трубки, R– радиус трубки.

Общее сопротивление последовательно соединённых трубок:

R _общ. = R₁ + R₂ + R₃+ … + R_n

Общее сопротивление параллельно соединённых трубок:

1/R _общ. = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃+ … +1/ R_n

ОПСС = АД_ср / МОК

Подробнее Учебник, IтомC.363-364.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: