Реологические свойства биологических объектов. Гемодинамика

Содержание

Слайд 2

Слайд 3

Биореология. Вязкость. Биореология – наука о деформациях и текучести жидких сред

Биореология. Вязкость.

Биореология – наука о деформациях и текучести жидких сред организма.
При

течении жидкостей отдельные ее слои взаимодействуют между собою с силами, направленными по касательным к слоям. Это явление называют вязкостью (η).
Слайд 4

Слайд 5

Физический смысл вязкости Физический смысл вязкости находят из уравнения Ньютона. Вязкостью

Физический смысл вязкости

Физический смысл вязкости находят из уравнения Ньютона.
Вязкостью называют силу,

действующую на единицу площади слоев жидкости при градиенте их скоростей равном единице
Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Ньютоновские и неньютоновские жидкости Ньютоновскими называют жидкости, коэффициент вязкости которых зависит

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновскими называют жидкости, коэффициент вязкости которых зависит только

от их природы и температуры.
Неньютоновскими называют жидкости, коэффициент вязкости которых зависит не только от природы вещества и температуры, но также и от условий течения жидкости, в частности от градиента скорости.
Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Методы измерения вязкости крови Совокупность методов измерения вязкости жидкости называется вискозиметрией.

Методы измерения вязкости крови

Совокупность методов измерения вязкости жидкости называется вискозиметрией. Прибор

для измерения вязкости называется вискозиметром. В зависимости от метода измерения вязкости используют следующие типы вискозиметров.
Слайд 12

Метод Стокса Вискозиметр Гесса Ротационный метод вискозиметрии заключается в том, что

Метод Стокса

Вискозиметр Гесса

Ротационный метод вискозиметрии заключается в том, что исследуемая жидкость

помещается в малый зазор между двумя телами, необходимый для сдвига исследуемой среды.
Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Уравнение неразрывности Условие неразрывности струи: при стационарном течении несжимаемой жидкости через

Уравнение неразрывности

Условие неразрывности струи: при стационарном течении несжимаемой жидкости через любые

сечения трубки тока каждую секунду протекают одинаковые объемы жидкости, равные произведению площади сечения на среднюю скорость движения ее частиц.
Q1=Q2=Q3=(Sn⋅ vn)=…=const
v2=(S1⋅ v1)/S2 =(r1/r2 )2∙v1=(d1/d2 )2∙v1
Слайд 18

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Гемодинамика – раздел биомеханики, который изучает законы движения крови по сосудам.

Гемодинамика – раздел биомеханики, который изучает законы движения крови по сосудам.
Основной

причиной движения крови по сосудам является разность давлений в начале и конце сосудистого русла.
Разность давлений обеспечивает такой важный гемодинамический параметр как объемная скорость кровотока.
Слайд 25

Основные положения гемодинамики Основной причиной движения крови по сосудам является разность

Основные положения гемодинамики

Основной причиной движения крови по сосудам является разность давлений

в начале и конце сосудистого русла, которая определяет такой гемодинамический параметр, как объемная скорость кровотока (Q):
Слайд 26

Слайд 27

Работа и мощность сердца Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сил

Работа и мощность сердца

Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сил давления

и сообщение крови кинетической энергии. Рассчитаем работу, совершаемую при однократном сокращении левого желудочка. Изобразим Vyд — ударный объем крови - в виде цилиндра. Можно считать, что сердце продавливает этот объем по аорте сечением S на расстояние I при среднем давлении р. Так как работа правого желудочка принимается равной 0,2 от работы левого, то работа всего сердца при однократном сокращении равна:
Слайд 28

Слайд 29

Ударным объемом Vуд называют объем крови, который выталкивается из левого желудочка

Ударным объемом Vуд называют объем крови, который выталкивается из левого желудочка

в аорту во время систолы. В норме его величина составляет 60 мл = 6∙10-6 м3
Среднее давление в норме 13⋅103 Па, средняя скорость движения крови в аорте составляет 0,5 м/с. При ЧСС= 60 уд/мин за одно сокращение сердце выполняет работу в 1 Дж, а мощность сердца равна 3,3 Вт

Работа и мощность сердца

Слайд 30

Измерение артериального давления Одним из основных гемодинамических показателей является артериальное давление.

Измерение артериального давления

Одним из основных гемодинамических показателей является артериальное давление.
Давление -

это сила, действующая со стороны крови на сосуды, приходящаяся на единицу площади: Р=F/S
Максимальное Рс и минимальное Рд давление находят при помощи метода Короткова или осцилляторным методом. Среднее давление крови находят по формуле:
Слайд 31

Среднее артериальное давление

Среднее артериальное давление

Слайд 32

Слайд 33

Клинический метод измерения АД Клинический метод измерения АД основан на регистрации

Клинический метод измерения АД

Клинический метод измерения АД основан на регистрации систолического

давления по появлению звука, вызванного турбулентным течением крови через сдавленную артерию и диастолического давления по исчезновению звука, вызванного переходом течения крови от турбулентного к ламинарному.
Слайд 34

Слайд 35

Слайд 36

Физическая функция каждого элемента сердечно-сосудистой системы Основная функция сердечно-сосудистой системы -

Физическая функция каждого элемента сердечно-сосудистой системы

Основная функция сердечно-сосудистой системы -

обеспечение непрерывного движения крови по капиллярам, где происходит обмен веществ между кровью и тканями. Артериолы - резистивные сосуды. Легко изменяя свой просвет, они регулируют гемодинамические показатели кровотока в капиллярах. Артериолы - "краны" сердечно-сосудистой системы.
Слайд 37

Сердечно-сосудистая система замкнута, поэтому для обеспечения течения крови в ней должен

Сердечно-сосудистая система замкнута, поэтому для обеспечения течения крови в ней должен

быть периодически действующий насос. Эту роль выполняет сердце. Периодическое поступление крови из сердца превращается в постоянное поступление ее в мелкие сосуды с помощью крупных сосудов: часть крови, поступающей из сердца во время систолы, резервируется в крупных сосудах благодаря их эластичности, а затем во время диастолы выталкивается в мелкие сосуды.
Слайд 38

Крупные сосуды являются согласующим элементом между сердцем и мелкими сосудами. При

Крупные сосуды являются согласующим элементом между сердцем и мелкими сосудами. При

этом аорта и артерии выполняют роль проводников, позволяя подводить кровь к различным частям тела. По венам кровь возвращается в сердце.
Слайд 39

Механические характеристики сосудов Прохождение крови по сосудам вызывает их деформацию ─

Механические характеристики сосудов

Прохождение крови по сосудам вызывает их деформацию ─ изменение размеров или

формы тела под действием внешней нагрузки.
.Упругая деформация ─ деформация, которая исчезает после снятия внешней нагрузки (т.е. тело полностью восстанавливает форму и размеры).
Пластическая деформация ─ деформация, которая не исчезает после снятия внешней нагрузки (т.е. тело не восстанавливает форму и размеры).
Слайд 40

Закон Гука Упругие деформации в теле подчиняются закону Гука (закону упругих

Закон Гука

Упругие деформации в теле подчиняются закону Гука (закону упругих деформаций): механическое напряжение (σ

= F/S), возникающее в теле при его деформации, прямо пропорционально величине его относительной деформации (ε):
σ = ε⋅E;
где: ε =Δl/l0= (l - l0)/l0 – относительная деформация; E – модуль упругости (модуль Юнга)
Слайд 41

Слайд 42

Слайд 43

Слайд 44

Слайд 45

Уравнение Лапласа Т= (Рвн - Рнар )∙r/h Где Т- тонус сосуда;

Уравнение Лапласа
Т= (Рвн - Рнар )∙r/h
Где Т- тонус сосуда;
Рвн -

внутреннее давление;
Рнар - наружное давление;
r – радиус сосуда;
h – толщина стенки сосуда
Слайд 46

Пульсовая волна Пульсовой волной называют волну повышенного давления, вызванную выбросом крови

Пульсовая волна

Пульсовой волной называют волну повышенного давления, вызванную выбросом крови из

левого желудочка в период систолы и распространяющуюся по аорте и артериям.
Слайд 47

Слайд 48

Слайд 49

Задача 1. Скорость пульсовой волны в артериях составляет 10 м/с. Чему

Задача 1.
Скорость пульсовой волны в артериях составляет 10 м/с. Чему равен

модуль упругости этих сосудов, если известно, что отношение радиуса просвета к толщине стенки сосуда равна 8, а плотность крови равна 1,05·103 кг/м3 .
Слайд 50

Решение. v= √E⋅h/(2ρ∙r). Следовательно: E⋅h=2ρ∙r∙v2, откуда: E =(2ρ∙r∙v2)/h Проверка размерности: [Па]

Решение.
v= √E⋅h/(2ρ∙r). Следовательно:
E⋅h=2ρ∙r∙v2, откуда:
E =(2ρ∙r∙v2)/h
Проверка размерности:
[Па] =[кг∙м∙м2/ м4∙с2] = [Па]


Ответ: E =( 2∙1,05·103∙8∙102 =1,68∙106 Па
Слайд 51

Задача 2. 2. Как изменится скорость распространения пульсовой волны в сосуде

Задача 2.

2. Как изменится скорость распространения пульсовой волны в сосуде при

изменении толщины стенки сосуда от 0,4 мм до 0,5 мм.
Решение
Слайд 52

3.Скорость потока крови в капиллярах равна примерно v1 = 30 мм/мин,

3.Скорость потока крови в капиллярах равна примерно v1 = 30 мм/мин,

а скорость потока крови в аорте v2 = 45 см/с. Определить, во сколько раз площадь сечения всех капилляров больше сечения аорты.

Решение
Согласно уравнению неразрывности:
S2/S1 =v1/v2=(45/0,05)=900

Слайд 53

4. Найти скорость верхнего слоя жидкости, вязкость которой составляет 1 мПа⋅с,

4. Найти скорость верхнего слоя жидкости,
вязкость которой составляет 1 мПа⋅с, если
при

движении потока высотой 5 м она
действует силой 20мН на 200м2 дна русла.
Решение.
Согласно уравнению Ньютона:
F=(η⋅S⋅vв)/h.
vв = (F ⋅ h)/(η⋅S)=(20⋅10-3 ⋅5)/(200⋅10-3)=
=0,5(м/с). Ответ: vв = 0,5(м/с).
Слайд 54

Решение. Решение Согласно формуле для числа Рейнольдса: Re=(ρ⋅v⋅d)/η; откуда: d=(Re⋅η)/(ρ⋅v) m=(ρ⋅V)=(ρ⋅v⋅π⋅d2⋅t)/4;


Решение.
Решение
Согласно формуле для числа Рейнольдса: Re=(ρ⋅v⋅d)/η; откуда: d=(Re⋅η)/(ρ⋅v)
m=(ρ⋅V)=(ρ⋅v⋅π⋅d2⋅t)/4; т.о.: ρ⋅v=4m/(π⋅d2⋅t), тогда:

d=(Re⋅η⋅π⋅d2⋅t)/4m. Следовательно:
d= 4m/(Re⋅η⋅π⋅t)=(4⋅0,36)/(2⋅103⋅4⋅10-3⋅3,14⋅2)
≈0,029(м). Ответ: d≈0,029(м)

5.Какой диаметр аорты, если при прохождении через нее крови массой 0,36 кг за 2 с течение сохранялось ламинарным? Вязкость крови 4 мПас, а критическое число Рейнольдса 2000.