Презентация на тему "Гемодинамика"

Содержание

• 
  Слайд 1
  
• 
  Слайд 2
  

  Лекция 4 Ростов-на-Дону 2012 Гемодинамика

• 
  Слайд 3
  

  Содержание лекции №4 Вязкость. Ньютоновские неньютоновские жидкости Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса Формула Пуазейля Гемодинамика Механические свойства биологических тканей

• 
  Слайд 4
  

  Вязкость . Формула Ньютона Вязкость (внутреннее трение) – это свойствотекучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению слоев. Вязкость возникает из-за внутреннего трения между молекулами жидкости. Река v+dv v dx Между слоями существует градиент скорости скорость сдвига = Течение жидкости по трубе =

• 
  Слайд 5
  

  Основной закон вязкого течения был установлен Ньютоном (1713) Уравнение Ньютона Формулировка: сила внутреннего трения F между слоями движущейся жидкости прямо пропорциональна скорости сдвига , площади поверхности соприкасающихся слоев S. Коэффициентом пропорциональности является коэффициент вязкости η.

• 
  Слайд 6
  

  -напряжение сдвига В реологических характеристиках уравнение Ньютона имеет вид: Напряжение сдвига прямо пропорционально скорости сдвига. η – коэффициент динамической вязкости [Па] СИ: [Па•с]= паскаль•секунда СГС: [П] = пуаз 1 Па•с = 10 П 1мПа•с = 1сП Реология -(rheos – течение, поток) учение о деформации и текучести вещества.

• 
  Слайд 7
  

  Вязкость зависит от температуры Природы жидкости Формы молекул Кинематическая вязкость [Ст] = стокс Текучесть - величина,обратная вязкости t η Для жидкостей

• 
  Слайд 8
  

  Вязкость некоторых веществ Они различаются и количественнои качественно Вязкость η воды 1 мПа•с, а крови 4÷5 мПа•с

• 
  Слайд 9
  

  Ньютоновские и неньютоновскиежидкости Ньютоновская жидкость σ=η•gradν Неньютоновская жидкость η = const gradυ ηнезависит от gradυ η ηзависит от gradυ Пример:однородная жидкость, вода, ртуть, глицерин, лимфа, плазма крови, сыворотка η ≠ const gradυ η Пример: неоднородные жидкости, суспензии, кровь, эмульсии, замазка, крем.

• 
  Слайд 10
  

  Кровь как неньютоновскаяжидкость Кровь = плазма + форменные элементы Кровь является неньютоновской жидкостью, так как это суспензия форменных элементов в белковом растворе. Вязкость η крови 4÷5 мПа•с ВОПРОС: Каких форменных элементов? Эритроцитов. ПОЧЕМУ эритроцитов? Эритроциты составляют 93%

• 
  Слайд 11
  

  Вязкость крови зависит от режима течения. Чем медленнее течет кровь, тем выше вязкость η gradυ Зависимость вязкости крови от режима течения В капиллярахgradv↓η↑ η = 800 мПа•с В артериях grad v↑η↓ η = 4-5 мПа•с При низких скоростях сдвига эритроциты образуют «монетные столбики» При высоких скоростях сдвига вязкость крови определяется 1) Концентрациейэритроцитов 2 ) Их физическими свойствами.

• 
  Слайд 12
  

  Влияние физических свойств эритроцитов на вязкость крови Форма клеток Эластичностьоболочки Способность к деформации Наличие двойногоэлектрического слоя. Способность образовывать агрегаты при низких скоростях сдвига. Адгезность Эритроциты заряжены отрицательно.

• 
  Слайд 13
  

  Сыворотка– это плазма без фибриногена η=1,1мПа•с Плазма крови– водно-солевой белковый раствор. Плазма – ньютоновскаяжидкость. η=1,2мПа•с Эта цифра вязкости при 370С. Что с ней произойдет при повышении температуры до 410С ? Вопрос: Понизится на 10%

• 
  Слайд 14
  

  Методы определения вязкости жидкостей Капиллярный вискозиметр Оствальда Ротационный вискозиметр Вискозиметр для определения относительной вязкости крови

• 
  Слайд 15
  

  Вискозиметр VT550 - высокоточная модель с широким диапазоном измерения, ручной или автоматический режим под управлением компьютера. Ротационный вискозиметр Rheotest RV2.1 Наиболее простая модель ротационного вискозиметра, Устройство работает без применения персонального компьютера, имеет аналоговый дисплей и выход на самописец. Экспресс-анализатор-вискозиметр ротационный

• 
  Слайд 16
  

  Стационарный поток Стационарный поток это такой поток, когда через каждый уровень поперечного сечения, протекает одинаковыйобъем жидкости Условие стационарностипотока Q=const Q- объемная скорость – это объем жидкости, протекающий через поперечное сечение за единицу времени.

• 
  Слайд 17
  

  Ламинарное и турбулентное течения Ламинарное течение- это слоистое течение. Слои жидкости движутся параллельно, не смешиваясь между собой Турбулентноетечение – это вихревое течение- жидкости сопровождающееся перемешиванием слоев, обусловленным образованием вихрей. Скорость частиц непрерывно меняется.

• 
  Слайд 18
  

  Характер течения жидкости определяется числом Рейнольдса РЕЙНОЛЬДС, ОСБОРН (1842–1912), Ламинарное течение переходит в турбулентное, когда введенное им число Рейнольдсапревышает критическое значение. Величина безразмерная Если ReЛаминарное течение Если Re>Reкр=˃Турбулентное течение Reкрит. (H2O)=2300 Reкрит.(кровь) = 970 ± 80. ρ- плотность; v – скорость; d- диаметр сосуда: η- вязкость

• 
  Слайд 19
  

  Re – критерий подобия двух потоков: Два потока считаются тождественными, если равны числа Рейнольдса. Физический смысл числа Рейнольдса: Re (капилляры)>1 Вязкость инерция ↑ ν V

• 
  Слайд 20
  

  Формула Пуазейля Пуазейль Жан Мари французскийврач + физик+ физиолог Преподавал медицинскую физику Пуазейль1799-1869

• 
  Слайд 21
  

  Формулировка: Объём жидкости Q, протекающей по горизонтальной трубе небольшого сечения за единицу времени, прямо пропорционален радиусу трубы R в четвёртой степени, разности давлений ∆Pна концах трубы, обратно пропорционален коэффициенту вязкости η и длине трубы ι. Коэффициентом пропорциональности является π/8 (получен эмпирически).

• 
  Слайд 22
  

  Гидравлическое сопротивление => Основное уравнение гемодинамики Перепад давлений прямо пропорционален гидравлическому сопротивлению

• 
  Слайд 23
  

  ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ, ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ И КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ ТРУБОК. РАЗВЕТВЛЯЮЩИЕСЯ СОСУДЫ Гидравлическое сопротивление системы последовательно соединенных труб Х=Х1 +Х2 +Х3 Гидравлическое сопротивление системы параллельно соединенных труб

• 
  Слайд 24
  

  Сужение сосуда Скорость потока возрастает Сопротивление увеличивается S٠υ=const ↑∆P=Q٠x↑ Перепад давлений увеличивается

• 
  Слайд 25
  

  Расширение сосуда Скоростьпотока уменьшается Сопротивлениепадает Перепаддавленийуменьшается S٠υ=const ∆P=Q٠x

• 
  Слайд 26
  

  Группа суженных сосудов, соединенных параллельно при большом суммарномпоперечном сечении Замедление потока Скоростьпотока уменьшается из-за трения. Сопротивлениевозрастает υ Перепад давлений увеличивается ∆P=Q٠x Капиллярная сеть

• 
  Слайд 27
  

  Vаорт. =0,5 м/с Vкапил.= 0,5 мм/с ВОПРОС : Аорта Назовите самое узкое место ССС. Условие стационарностипотока Q=const

• 
  Слайд 28
  

  Транспортная функция ССС: Сердце (насос) обеспечивает продвижение крови по замкнутой цепи сосудов. Физические основы гемодинамики Гемодинамика– раздел биофизики, в котором исследуется движение крови по сосудистой системе. ССС состоит из сердца и сосудов: артерий, капилляров и вен.

• 
  Слайд 29
  

  Основное назначение циркуляции крови: Доставка Кровь приносит всем клеткам субстраты, необходимые для их нормального функционирования. Пример: кислород, питательные вещества & Удаление Продуктов жизнедеятельности. Пример: углекислый газ

• 
  Слайд 30
  

  ССС состоит из двух последовательно соединенных отделов: Большой кругкровообращения. Насосом для этого отдела служит левое сердце. Малый(легочной) круг кровообращения. Движение в этом отделе обеспечивается правым сердцем последовательно Следовательно, выброс левого и правого желудочков должен быть строго одинаков. Гарвей 1628 год Большой и малый круги соединены Установил замкнутость кровообращения

• 
  Слайд 31
  

  Ударный объем крови Это объем крови, который выталкивается из сердца за одно сокращение Vудравен 600 мл 6 л Столовая ложка 15 г 6 мл 60 мл Ответ: 60 мл ВОПРОС:

• 
  Слайд 32
  

  Пульсовая волна, скорость ее распространения Пульсовая волна - это волна деформации стенок артерии. Пульсовая волна – это распространяющаяся по аорте и артериям волна повышенного давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в аорту в период систолы. Причина: упругость аортальной стенки В китайской литературе пульс сравнивают с плавающей по воде шелковой тканью.

• 
  Слайд 33
  

  tз -время запаздывания пульсовой волны, зарегистрированной дистальнее. Площадь под кривой – это ударный объем. Пульсовая волна

• 
  Слайд 34
  

  СРПВ –количественный показатель упругих свойств артерии. Формула Моенса- Кортевега Скорость распространения пульсовой волны v Е –модуль Юнга h- толщина стенки d –диаметр сосуда ρ – плотность крови В норме 5-10 м/с. Что происходит с СРПВ с возрастом? Она увеличивается

• 
  Слайд 35
  

  Давление крови в артериях колеблется от максимального во время сокращения сердца (систолы) до минимального во время расслабления (диастолы). При каждом сердцебиении давление крови поднимается до систолического уровня, а между ударами падает до диастолического уровня Поэтому артериальное давление определяют как максимальное/минимальное значения (систолическое/диастолическое). Обычно его измеряют в миллиметрах ртутного столба. В норме 120/80 мм рт.ст.для здоровых взрослых людей. ВОПРОС: А в комнате 760 мм рт.ст. – в 5 раз больше, и мы живы. Катакрота Анакрота

• 
  Слайд 36
  

  АД: 120/80 мм рт.ст. 16/11 кПа Систолическое давление характеризует работу сердца Диастолическоедавление -сосудистоедавление Ps =120 мм рт.ст. Pd =80 мм рт.ст. ts=0,26 с td =0,54 с T= ts+ td T=0,8 с СВ=VудЧСС Ударный объем крови – это площадь под графиком ΔР – пульсовое давление. ΔР =Ps -Pd Рср - среднее динамическое давление. 13 кПа. Пульсовые колебания давления:

• 
  Слайд 37
  

  Давление крови в различных участках сосудистого русла

• 
  Слайд 38
  

  СФИГМОМАНОМЕТР= = Манжета +груша + манометр Физические основы клинического метода измерения давления крови. Основан на измерении внешнего давления, необходимого, чтобы пережать артерию.

• 
  Слайд 39
  

  Сфигмоманометр ртутный Сфигмоманометр UA-101, имитирует ртутный тонометр

• 
  Слайд 40
  

  Метод Короткова по измерению АД 105-ЛЕТИЕ НАУЧНОГО ОТКРЫТИЯ ХИРУРГА ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Н.С.КОРОТКОВА, СДЕЛАВШЕГО ЭПОХУ В РАЗВИТИИ МИРОВОЙ МЕДИЦИНЫ В созвездии имен великих медиков, заслуживших благодарность всего человечества за свои открытия в медицине, нашло свое место имя русского врача Н. С. Короткова. 8 ноября 1905 года Коротков (ему был 31 год) в своем докладе на «Научном Совещании Клинического военного госпиталя Военно-медицинской академии» сообщил об открытом им звуковом методе бескровного определения максимального и минимального артериального давления (АД) учеловека. Korotkoff’s method.

• 
  Слайд 41
  

  Измерение артериального давления методом Короткова (аускультативный метод) Основан на возникновении турбулентноготечения, когда давление в манжете станет равным систолическомудавлению.

• 
  Слайд 42
  

  Звуки Короткова создаются пульсирующим кровотоком через пережатую артерию

• 
  Слайд 43
  

  Работа и мощность сердца Миокард- источник энергии. Обеспечивает непрерывное движение крови по сосудистой системе. Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сил давления и сообщение крови кинетической энергии

• 
  Слайд 44
  

  Работа левого желудочка Работаправогожелудочка Апр = 0,2 А лев. Всего: Работа сердца равна Р – среднее динамическое давление. 13 кПа V – ударный объем крови. 70 мл Плотность крови 1050 кг/м3 -скорость кровотока 0,5 м/с

• 
  Слайд 45
  

  Мощность сердца Больше или меньше мощность сердца, чем мощность электробритвы? ОТВЕТ: 12 Вт

• 
  Слайд 46
  

  Закон Гука. Модуль упругости Закон Гука σ =Еε В пределах упругой деформации величина деформации прямо пропорциональна деформирующей силе. F=kx σ=   Механическое напряжение – это отношение силы к площади поперечного сечения В области упругих деформаций величина деформации ε прямо пропорциональна механическому напряжению σ . Е – модуль упругости или модуль Юнга – это напряжение, которое нужно приложить к стержню, чтобы удвоить его длину.

• 
  Слайд 47
  

  Механические свойства биологических тканей Биологические ткани являются анизотропными композитами Свойства различны в различных направлениях Объемное сочетание разнородных компонентов

• 
  Слайд 48
  

  Механические свойства биологических тканей обусловлены коллагеном Коллаген – трехспиральныйпрочный белок. Диаметр 4 мкм Коллаген входит во все ткани

• 
  Слайд 49
  

  Механические свойства биологических тканей Это вязко - упругие и упруго-вязкие системы Прочность Модуль Юнга не постоянен Пластичность Противостояние механической усталости Нелинейная зависимость напряжение-деформация

• 
  Слайд 50
  

  Криваянапряжение-деформация Кривая напряжение-деформация A – Эксперимент с растяжением проволоки из ортопедического сплава титана TiU Б – Результаты эксперимента. Закон Гука σ=Еε текучесть Уравнение Ньютона σ=ηgrad v

• 
  Слайд 51
  

  Механические модели живых тканей

• 
  Слайд 52
  

  Упругие и прочностные свойствакостной ткани Этотвёрдое упругое тело. ρ=2,4٠103 кг/м3 1/3 коллаген (орг.) 2/3 гидроксиапатит (неорг.) Минеральные соли Ca, P Волокнистая структура коллагеновой матрицы пронизана игольчатыми кристаллами гидроксиапатита. Там кальций. Он держит воду. Кость гидрофильна. Роль коллагена: Придаетвязкость.

• 
  Слайд 53
  

  Свойства костнойткани 1. Твердость 2. Упругость 3. Прочность 4. Осевая анизотропия E↑, если кривизна ↑ σпрочности=100МПа Eкости=1010Па

• 
  Слайд 54
  

  График зависимости напряжения σ от деформации εдля бедренной кости человека (кривая 2 – остаточная деформация) Гуковская область для кости 0,8%. Для стали 1%

• 
  Слайд 55
  

  Поведение стенки сосуда определяется Упругими свойствами материала Геометрией сосуда Механические свойства тканей кровеносных сосудов Кровеносный сосуд с холестериновой бляшкой Артерия и вена

• 
  Слайд 56
  

  Стенки сосудов состоят из Коллаген Е=108Па Эластин Е=3٠105Па Гладкие мышцы Е=1٠105 ÷ 20٠105Па Эластин : коллаген Сонная артерия 2:1 Бедренная артерия 1:2

• 
  Слайд 57
  

  Стенка сосуда вязкоупругая Гладкие мышцы и коллаген эластин Поперечный разрез артерии под микроскопом (А). Кривая растяжения образцов стенки бедренной артерии собаки (Б).

• 
  Слайд 58
  

  Геометрия сосуда Фрагменты сосуда А – Продольный; Б – вид с торца; В – формы, которые может принимать спавшийся исходно круглый сосуд - УравнениеЛаме P – внутрисосудистое давление; r – радиус сосуда; σ – механическое напряжение; h – толщина стенки.

• 
  Слайд 59