Лекция № 15. Биомеханика кровообращения

1. Общее представление о строении системы кровообращения

Сердце и кровеносные сосуды составляют

Обогащенная кислородом кровь из легких по легочным венам поступает в левое

2. Основные параметры гемодинамики. Линейная и объёмная скорости движения жидкости; связь

Скорость перемещения самих частиц жидкости (или плывущих вместе с жидкостью мелких

Однако, на практике чаще важнее знать объём V жидкости, протекающей через

Между линейной скоростью υ и объёмной скоростью Q существует простая связь.

Выделим поперечный слой жидкости, который в момент времени t = 0

Объёмная скорость жидкости Q при этом будет равна:
Но , поэтому:

Так как жидкость крайне мало сжимаема, то объем, протекающий за единицу

Отсюда следует закон постоянства расхода жидкости (условие неразрывности струи):

На основании уравнения неразрывности струи можно качественно объяснить изменения скорости течения

Схема разветвления сосудов в большом круге кровообращения (модель разветвленной сосудистой трубки).

1

3. Течение идеальной жидкости. Теорема Бернулли.

Идеальная жидкость – жидкость абсолютно несжимаемая

Считалось, что таких жидкостей не существует, но в 1938 году академик

Установившееся течение (стационарное) - такое течение, при котором характер движения жидкости

р – внешнее статическое давление, которое, согласно закону Паскаля, передается жидкостью

Для горизонтального течения жидкости, когда ρgh = const, можно уравнение Бернулли

Статическое давление - это то давление, которое движущаяся жидкость оказывает на

Из теоремы Бернулли следует, что там, где скорость жидкости или газа

Практическое значение уравнения Бернулли

1) При сильном ветре динамическое давление сильно возрастает

2) Водоструйный насос

3) Подъемная сила крыла

4) Закупорка артерии. Артериальный шум.

5) Поведение аневризмы

4. Ламинарное течение жидкости, формула Пуазейля.
Рассмотрим часто встречающийся случай ламинарного движения

Формула Пуазейля позволяет рассчитать объёмную скорость течения жидкости по известным значениям

Как и можно было ожидать, объёмная скорость прямо пропорциональна разности давлений

Запишем формулу Пуазейля в таком виде:
р1 – р2 =

В первой формуле слева стоит причина течения жидкости -разность давлений, во

Очевидно, что величина
имеет смысл сопротивления движению жидкости.
Ее так и

Используя это обозначение, можно формулу Пуазейля записать в таком виде:

Гемодинамическое сопротивление (Rr) разных отделов кровеносного русла:
1 — аорта; 2 —

5. Элементы биомеханики сердца. Работа, совершаемая сердцем, ее статический и динамический

Работа, совершаемая сердцем, затрачивается, во-первых, на выталкивание крови в магистральные артериальные

Статический компонент работы сердца вычисляется по формуле:
Аст = рcpVc
где рср

Изменение КД в артериях является сложной периодической функцией:

Поэтому среднее давление равно не полусумме максимального (систолического) и минимального (диастолического)

Следовательно, оно определяется так:
Среднее давление – одна из гомеостатических констант организма.

Величина рср в большом круге кровообращения составляет приблизительно 100 мм рт.

Поскольку Vc обоих желудочков одинаков, а давление, против которого они совершают

Кинетический компонент работы сердца определяется по формуле:
где ρ - плотность крови

Следовательно, Аk = 103 кг. м-3. 70.10-6 м3. 0,49 м2. c-2

Поэтому при физических и психических нагрузках вклад кинетического компонента в работу

6. Биофизические особенности аорты. Пульсовая волна

Среди артерий эластического типа важнейшую роль

Аст миокарда затрачивается на растяжение стенок артерий (прежде всего, грудного отдела

Упругость аортальной стенки обусловливает еще одно важное явление - возникновение и

Непрерывность кровотока обеспечивается первой из них, тогда как вторая является

Пульсовая волна распространяется от места своего возникновения до капилляров, где затухает.

Общую характеристику пульсовой волны врач получает при пальпации артерии, но более

Записав сфигмограммы в двух точках артериальной магистрали и измерив сдвиг фазы

С возрастом скорость пульсовой волны увеличивается.
Чем выше упругость артериальной стенки,

7. Биофизические особенности артериол большого круга кровообращения

Артериолы – предкапиллярные артерии.
Это мелкие

Из-за малого радиуса артериолы обладают наибольшим гемодинамическим сопротивлением.
Радиус капилляров ещё меньше

Но каждая артериола снабжает кровью около 100 капилляров, соединённых параллельно.
При

Так как разность давлений (падение давления) на участке, то есть величина

В стенках мелких артерий (и особенно – артериол) находится много мышечных

В результате растёт гемодинамическое сопротивление и, соответственно, повышается давление крови в

Важно отметить, что во всех названных случаях диаметр артериол меняется относительно

Таким образом, артерии мышечного типа, особенно артериолы большого круга кровообращения, являются

Кроме того, еще И.М. Сеченов называл артериолы «сосудистыми кранами»:
они распределяют

8. Транспорт веществ через стенку капилляра

Капилляры представляют собой тончайшие сосуды диаметром

Физиологическое значение капилляров состоит в том, что через их стенки осуществляется

Большое значение в обмене веществ между кровью и тканями имеет фильтрация,

Так, гидростатическое давление в артериальном конце капилляра в среднем составляет 34

Вследствие фильтрации содержимое плазмы крови поступает в межтканевое пространство, где происходит

Факторы, обусловливающие обратный транспорт, составляют:
Онкотическое давление белков плазмы крови -

Факторы, противодействующие обратному транспорту:
Гидростатическое давление крови - 18 мм. рт.

Отсюда, давление, обеспечивающее обратный транспорт, составляет:
27 - 21 = 6

Подсчитано, что за один час фильтруется около 14 мл жидкости, в

9. Движение крови в венах

Движение крови в венах обеспечивает наполнение полостей

Даже если давление в венозной системе повысится всего на несколько миллиметров,