Гемодинамика что это такое

         Эта формула применима для всей сердечно-сосудистой системы в целом в случае, если давление в начале этой системы (т. е. в артериях) равно Р, а в конце системы (т. е. в устье полых вен) равно нулю. Если последнее не равно нулю, то уравнение приобретает несколько иной вид:

         (где P₁ и P₂ — давление соответственно в начале и в конце сосудистой системы). Это основное уравнение Г., пользуясь которым можно определить сосудистое, или т. н. периферическое, сопротивление, если известны давления P₁и_{P2 и минутный объём сердца (Q).}

         Величина периферического сопротивления в основном определяется тонусом артериол, т. е. степенью постоянного сокращения гладкой мускулатуры стенок этих сосудов. Изменение тонуса артериол регулирует уровень артериального давления в организме. Оно вызывает изменение просвета артериол и сопротивления сосудов и т. о. регулирует величину кровотока через отдельные сосудистые области, приводя его в соответствие с интенсивностью жизнедеятельности ткани, т. е. с её потребностью в кислороде и питательных веществах (в интенсивно работающих тканях, например в сокращающейся мышце, кровоток может увеличиваться в 100 и более раз, причём величина общего артериального давления и минутный объём сердца могут существенно не изменяться).

         Количество крови, протекающее через все участки сосудистой системы в единицу времени, одинаково. Линейная скорость движения крови обратно пропорциональна величине суммарного просвета данного отдела сосудистого русла. Средняя линейная скорость кровотока в аорте человека достигает 50 см/сек, в капиллярах она равна 0,5 мм/сек, а в полых венах — 20 см/сек. Кровоток в аорте и крупных артериях прерывистый (пульсирующий), увеличивается при систоле (сокращении) сердца и падает почти до нуля во время диастолы (расслабления) сердца.

         Взаимоотношения между суммарным просветом различных участков сосудистого русла, уровнем кровяного давления в них и скоростью кровотока представлены на рис. 2. Благодаря упругости артериальных стенок артериолы при систоле растягиваются, вмещая дополнительное количество крови, а при диастоле спадаются, способствуя проталкиванию крови в капилляры. Это обеспечивает непрерывный ток крови в капиллярах, что важно для обмена веществ между кровью и тканями.

        Лит.: Чижевский A. Л, Структурный анализ движущейся крови, М., 1959; Савицкий Н. Н., Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики, 2 изд., Л., 1963; Физиология человека, М., 1966; Гайтон А., Физиология кровообращения. Минутный объем сердца и его регуляция, [пер. с англ.], М., 1969; Handbook of physiology, v. 1—3, Wash., 1962—65.

         Г. И. Косицкий.

        Рис. 1. Схема последовательного (а) и параллельного (б) соединения кровеносных сосудов.

        Рис. 2. Изменение скорости кровотока (1) просвета сосудов (2) и кровяного давления (3) в разных отделах сосудистого русла.

ГЕМОДИНАМИКА • Большая российская энциклопедия

• В книжной версии

  Том 6. Москва, 2006, стр. 526

• Скопировать библиографическую ссылку:

  ---

Авторы: Г. Г. Исаев

ГЕМОДИНА́МИКА (от ге­мо... и ди­на­ми­ка), дви­же­ние кро­ви в замк­ну­той сис­те­ме со­су­дов, обу­слов­лен­ное раз­но­стью гид­ро­ста­тич. дав­ле­ния в разл. от­де­лах кро­вя­но­го рус­ла. Те­че­ние кро­ви по со­су­дам мож­но пред­ста­вить как те­че­ние жид­ко­сти по сис­те­ме раз­ветв­лён­ных тру­бок раз­но­го диа­мет­ра; оно под­чи­ня­ет­ся об­щим за­ко­нам гид­ро­ди­на­ми­ки и в об­щем ви­де мо­жет быть опи­са­но урав­не­ни­ем $Q=\frac{P_1-P_2}{R},$ где Q – ко­ли­че­ст­во кро­ви, про­те­каю­щее че­рез со­суд (или че­рез всю сис­те­му кро­во­об­ра­ще­ния), P₁–P₂ – дав­ле­ние в на­ча­ле и в кон­це со­су­да (или со­су­ди­стой сис­те­мы в це­лом), R – со­про­тив­ле­ние то­ку жид­ко­сти, ко­то­рое за­ви­сит от тре­ния её час­тиц друг о дру­га и о стен­ки со­су­дов (со­про­тив­ле­ние те­че­нию кро­ви по­вы­ша­ет­ся с уве­ли­че­ни­ем вяз­ко­сти кро­ви и дли­ны со­су­да, а так­же при умень­ше­нии его диа­мет­ра). Т. о., ко­ли­че­ст­во кро­ви, про­хо­дя­щее в еди­ни­цу вре­ме­ни че­рез кро­ве­нос­ную сис­те­му, тем боль­ше, чем боль­ше раз­ность кро­вя­но­го дав­ле­ния в её ар­те­ри­аль­ном и ве­ноз­ном кон­цах и чем мень­ше со­про­тив­ле­ние то­ку кро­ви. Эта за­ви­си­мость но­сит назв. ос­нов­но­го гид­ро­ди­на­ми­че­ско­го за­ко­на кро­во­то­ка.

Од­ним из ос­нов­ных ге­мо­ди­на­мич. по­ка­за­те­лей яв­ля­ет­ся ко­ли­че­ст­во кро­ви, вы­бра­сы­вае­мое серд­цем в аор­ту за 1 мин, – ми­нут­ный объ­ём серд­ца (МОС). В ус­ло­ви­ях по­коя он со­став­ля­ет ок. 4 л/мин, дос­ти­гая 20 л/мин при ин­тен­сив­ной мы­шеч­ной ра­бо­те. В аор­те и ар­те­ри­ях кровь на­хо­дит­ся под вы­со­ким дав­ле­ни­ем (для че­ло­ве­ка в нор­ме ок. 120/70 мм рт. ст.). Его уро­вень оп­ре­де­ля­ет­ся со­от­но­ше­ни­ем ме­ж­ду МОС и со­про­тив­ле­ни­ем пе­ри­фе­рич. со­су­дов, ко­то­рое обу­слов­ле­но гл. обр. то­ну­сом ар­те­риол (по­вы­ше­ние их то­ну­са за­труд­ня­ет ток кро­ви из ар­те­рий и по­вы­ша­ет ар­те­ри­аль­ное дав­ле­ние; сни­же­ние то­ну­са вы­зы­ва­ет про­ти­во­по­лож­ный эф­фект).

Ли­ней­ная ско­рость дви­же­ния кро­ви при по­сто­ян­ном МОС за­ви­сит от сум­мар­ной пло­ща­ди се­че­ния со­су­дов. При раз­ветв­ле­нии ар­те­рий на­блю­да­ет­ся рас­ши­ре­ние сум­мар­но­го рус­ла, ко­то­рое дос­ти­га­ет макс. зна­че­ний в ка­пил­ляр­ной се­ти (сум­мар­ный про­свет ка­пил­ля­ров на 2–3 по­ряд­ка пре­вы­ша­ет про­свет аор­ты). По­это­му ско­рость кро­во­то­ка ве­ли­ка в ар­те­ри­ях (у че­ло­ве­ка 50 см/с) и ар­те­рио­лах и ма­ла в ка­пил­ля­рах (у че­ло­ве­ка 0,5 мм/с). На по­стка­пил­ляр­ных уча­ст­ках дав­ле­ние кро­ви про­дол­жа­ет умень­шать­ся, дос­ти­гая в пред­сер­ди­ях край­не низ­ких зна­че­ний, а ско­рость кро­во­то­ка уве­ли­чи­ва­ет­ся из-за су­же­ния кро­вя­но­го рус­ла. В по­лых ве­нах ли­ней­ная ско­рость то­ка кро­ви дос­ти­га­ет при­мер­но по­ло­ви­ны её ско­ро­сти в аор­те (у чело­ве­ка в по­кое 20–22 см/с, в ка­пил­ля­рах 0,05–0,08 см/с, в по­лых ве­нах 11 см/с). Дви­же­ние кро­ви по ве­нам осу­ще­ст­в­ля­ет­ся гл. обр. за счёт энер­гии, со­об­щае­мой ра­бо­той серд­ца; их со­про­тив­ле­ние не­ве­ли­ко, в си­лу че­го воз­врат кро­ви к серд­цу про­ис­хо­дит при не­боль­шом гра­ди­ен­те дав­ле­ний в ве­ноз­ной сис­те­ме. Он дос­ти­га­ет­ся пе­рио­дич. ко­ле­ба­ния­ми в груд­ной и брюш­ной по­лос­ти (при­са­сы­ваю­щее дей­ст­вие), обу­слов­лен­ны­ми ра­бо­той ды­ха­тель­ной мус­ку­ла­ту­ры, рас­слаб­ле­ни­ем пред­сер­дий и же­лу­доч­ков серд­ца, а так­же из­ме­не­ния­ми внеш­не­го дав­ле­ния на стен­ки вен, свя­зан­ны­ми с со­кра­ще­ния­ми ске­лет­ных мышц ко­неч­но­стей. Бла­го­да­ря имею­щим­ся в этих ве­нах кла­па­нам кровь дви­жет­ся толь­ко по на­прав­ле­нию к серд­цу. С вы­хо­дом по­зво­ноч­ных на су­шу, с уве­ли­че­ни­ем их раз­ме­ров и осо­бен­но с при­об­ре­те­ни­ем ор­то­ста­тич. ори­ен­та­ции те­ла (при­ма­ты, че­ло­век) всё боль­шее зна­че­ние при­об­ре­та­ют со­вер­шен­ст­во­ва­ние ме­ха­низ­мов воз­вра­та ве­ноз­ной кро­ви к серд­цу и кро­во­об­ра­ще­ние го­ло­вы.

Цен­тры ре­гу­ля­ции Г. су­ще­ст­ву­ют на всех уров­нях нерв­ной сис­те­мы: от ганг­ли­ев ве­ге­та­тив­ной нерв­ной сис­те­мы до ко­ры го­лов­но­го моз­га. Боль­шое зна­че­ние в ре­гу­ля­ции Г. име­ет сим­па­тич. нерв­ная сис­те­ма, а так­же же­ле­зы внутр. сек­ре­ции.

Гемодинамика — это, что такое, определение, значение, конспект, доклад, реферат, вики — Wiki-Med

Содержание (план)

Давление крови

Давление в сосудах постоянно, в определенных границах колеблется. Эго зависит от ритмического выбрасывания сердцем крови в сосуды (пульсовые или систолические колебания), от большего или меньшего присасывания крови сердцем, от величины отрицательного давления в грудной полости, колеблющейся при дыхании (дыхательные колебания), и, наконец, от сужения или расширения обширных областей сосудов (сосудистые, тонические колебания).

Кровь движется по системе кровеносных сосудов — артерий, капилляров и вен — вследствие разницы дав­ления в начале и в конце системы. Падение давления крови в сосудах обусловливается преодоле­нием сопротивления, возрастающего при увеличении числа сосудов и уменьшении их ширины, так как при этом увеличивается поверх­ность трения крови о стенки сосудов. Это наблюдается при развет­влении мелких артерий в артериолы и капилляры, где и происходит наиболее значительное падение кровяного давления. На падение давления крови в венозной системе оказывает влияние также при­сасывающее действие, создающееся при растягивании стенок круп­ных вен, вследствие отрицательного давления в грудной полости.

Различают три вида кровяного давления: артериальное, венозное, капиллярное. О деятельности сердечно-сосудистой системы обычно судят по артериальному давлению.

Артериальное давление

Давление в аорте составляет 180-200 мм. рт. ст., в легочной артерии — до 60 мм. рт. ст. Следует отметить, что давление крови в аорте у животных разной величины очень близкое, почти одина­ковое.

В артериях давление падает до 100-120 мм. рт. ст..

Различают два вида артериального давления: максимальное и минимальное.

Систолическое давление

Максимальное давление создается в результате поступления крови в аорту и другие артериальные сосуды под большим дав­лением при сокращении левого желудочка сердца. Так как макси­мальное давление создается в момент сокращения (систолы) левого желудочка сердца, его называют еще и систолическим давлением.

Диастолическое давление

Минимальное давление — это наименьшее давление, до которого оно снижается в артериальных сосудах при расслаблении левого желу­дочка сердца. Ввиду того, что минимальное давление создается при расслаблении (в момент диастолы) желудочка сердца, его также на­зывают диастолическим давлением.

Повышение кровяного давления у человека по сравнению с нор­мой называется гипертонией, а понижение его — гипотонией. Превышение максимального артериального давления 139, а минимального — 89 мм рт. ст. считается гипертоническим состоянием. При гипотоническом состоянии максимальное артериальное давление окажется ниже 110 мм, а минимальное — 70 мм рт. ст.

Измерение артериального давления

Величину кровяного давления в артериях можно измерить в остром опыте, соединив кровеносный сосуд с ртутным или пружин­ным манометром и записав колебания давления крови на кимографе. Артериальное кровяное давление измеряют также бескровным путем при помощи особого прибора сфигмоманометра. При этом спо­собе измеряют давление, которое надо применить, чтобы сдавить артерию настолько, чтобы прекратить к ней ток крови. О прекращении тока крови судят по исчезновению пульса.

Венозное давление

Давление в ве­нах определяют в остром опыте так же, как и в артериях, но при­меняют при этом водяной манометр, ибо давление в венах настоль­ко мало, что его нельзя определить ртутным манометром.

В венах давление ниже, чем в капиллярах (5-8 мм. рт. ст.), и в полых венах опускается даже ниже нуля, т. е. становится отрицательным (рис. 57).

Капиллярное давление

В капиллярах кровоток наблюдают под микроскопом — в лап­ках или в легких лягушки или в ногтевом ложе у человека. Давле­ние в капиллярах определяют, измеряя давление, которое надо применить, чтобы прекратить в них ток крови. В капиллярах давление составляет 15-25 мм. рт. ст.

Движение крови по сосудам

Скорость движения крови в разных отделах сосудистой системы неодинакова. По законам гемодинамики в верхней части системы артериальных сосудов, то есть в точке, которая находится ближе к сердцу, давление высокое, также высока и скорость тока крови. В нижних ее частях давление низкое, низка и скорость тока крови.

Средняя линейная скорость тока крови в аорте составляет 40 см/с, в артериях — 40-10 см/с, артериолах — 10-0,1 см/с, в капиллярах — 0,1 см/с, а в венах снижается до 0,3-0,5 см/с.

Причиной замедления движения крови в мелких артериях и в особенности в капиллярах является значительное расширение русла, увеличение емкости сосудов по мере их разветвления. Ус­тановлено, что ширина русла всех капилляров превышает ширину русла аорты примерно в 700-800 раз.

Движение крови происходит непрерывно, несмотря на то, что сердце выбрасывает кровь в сосуды с перерывами. Этому способ­ствует то, что в крупных артериях имеется хорошо развитая элас­тическая ткань. Кровь, поступающая в артерии во время систолы (систолический объем крови), растягивает их, так как она не успе­вает уйти в артериолы. На это затрачивается часть энергии работы сердца. Во время диастолы кровь уходит из артерии, а затраченная на их растяжение энергия создает давление, проталкивающее кровь во время диастолы.

В состоянии покоя кровь по сосудам тела взрослого человека совершает один оборот за 25-30 секунд. При физической работе и спортивных занятиях число сокращений сердца увеличивается, скорость тока крови ускоряется и сокращается время ее оборота по сосудам тела.

Движение крови по капиллярам

Расширение кровяного русла в капиллярах и увеличение сопротивления ведут к резкому падению в них кровяного давления до 15 — 25 мм. рт. ст. и уменьшению ско­рости тока крови до 0,5 — 1 мм/сек. Капиллярное русло корот­ко (капилляры редко превышают в длину 0,5 —2,0 мм), но очень обширно, так как капилляров очень много, например, у человека их насчитывается до 4 миллиардов.

В мышцах на площади, равной при­близительно сечению булавки, на­ходится до 750 капилляров, а в сердечной мышце на такой же площади их насчитывают до 5,5 тысяч.

Кровенаполнение капилляров постоянно меняется, так как ка­пилляры то расширяются, то су­живаются, часто до полного спаде­ния. В неработающих органах ⁴/₅ капилляров вообще непроходимы для тока крови. При работе ка­пилляры раскрываются. Таким пу­тем обеспечивается лучшее снаб­жение кровью, а следовательно, и питательными веществами и кисло­родом работающих органов. Рас­крытие капилляров происходит под влиянием продуктов обмена веществ (углекислота, аденилова кислота, гистамин и т. п.). Сокра­тительная способность капилляров обусловливается наличием в них особых многоотросчатых клеток — перицитов, способных к со­кращениям (рис. 66).

Кроме этих факторов, на расширение капилляров, несомненно, влияет и нервная система до коры головного мозга включительно.

Например, нагревание кожи на одной руке ведет к расшире­нию капилляров и на другой руке.

Для определения объема ор­гана в результате изменения его кровенаполнения существует осо­бый прибор плетизмограф. Пле­тизмограф представляет собой гер­метически закрывающуюся водя­ную камеру, в которую помеща­ют какой-нибудь орган тела (на­пример, руку или ногу). Все ко­лебания объема органа отражаются на колебаниях объема воды в каме­ре и могут быть записаны на кимо­графе при помощи воздушной пе­редачи (рис. 67).

Движение крови по венам

В ве­нах русло крови снова суживается постепенно от капилляров к венулам и к венам. Давление крови в венах продолжает падать, спускаясь до нуля и ниже. Так, у овцы в бедренной вене оно составляет 11 мм. рт. ст., в плечевой — 4 мм, в премией — 0,2 мм, в полой вене у самого предсердия — минус 2 мм. рт. ст.. Сужение русла служит причиной ускорения тока крови, однако, скорость его не достигает скорости тока крови в артериях, так как венозное русло в организме примерно вдвое шире артериального Для движении крови по венам большое зна­чение имеет присасывающее действие грудной полости и самого сердца. Движению крови по венам способствуют сокращения ске­летных мышц, которые сдавливают лежащие под ними мышцы и выжимают из них кровь по направлению к сердцу. В последнее вре­мя стали придавать большое значение и тонусу мускулатуры вен, хотя мышечные слои развиты в них очень слабо.

В крупных венах вблизи правого сердца заметно колебание стенок вен — венный пульс. Венный пульс связан с тем, что во время систолы предсердий кровь не может попасть в сердце и давле­ние в венах повышается, а при диастоле предсердий снова пони­жается. Венный пульс можно наблюдать у лошади у края лопатки над яремным желобом. В венах также имеются нервные образова­ния. принимающие участие в передаче рефлексов на сердце и арте­риальную систему. Так, растяжение вен при повышении в них кровяного давления раздражает рецепторы, расположенные в усть­ях полых вен, н рефлекторно вызывает усиление сердечной деятельности, ускорение тока крови и тем самым понижение давления в монах Однако механизм этих рефлексов еще недостаточно изучен

Пульсом называют ритмическое колебание стенок сосудов, наступающие вследствие изменения давления крови при сокращении сердца. Колебание стенок артериальных сосудов называется артериальным пульсом, а колебание стенок вен — венозным пульсом. Материал с сайта http://wiki-med.com

Артериальный пульс

Артериальный пульс представляет колебательное движение сте­нок сосудов, которое создается вследствие выталкивания крови левым желудочком сердца в аорту и затем в артериальные сосуды под большим давлением. Частота пульса соответствует частоте сердечных сокращений в минуту.

Частота пульса

Пульс легко сосчитать на тех артериях, которые расположены на поверхности тела. Обычно пульс считают на лучевой артерии у запястья, можно его сосчитать на артериях других областей тела (рис. 33).

Исследование артериального пульса

Исследование артериального пульса имеет большое клиническое значение, так как по пульсу можно судить о работе сердца и о состоянии ар­териальных сосудов.

Колебания стенок сосудов передаются со скоростью, опережающей ско­рость движения крови по всей артериальной системе, иногда даже до очень мелких артерий, например, до артерии почечных клубочков. Так как артерии извиваются, то напор крови несколько их смещает. При легком нажиме на кожу над артерией, лежащей на кости, ощу­щается легкий удар, который и может быть записан на особом при­боре сфигмографе.

Кривая пульса имеет крутой подъем, возникающий при систоле желудочков сердца, и пологий спуск, характеризующий диастолу, на спуске виден небольшой дикротический подъем, происходящий от обратного удара крови о полулунные клапаны в начале диастолы. При этом кровь отбрасывается обратно и вызывает кратковременное увеличение давления крови (рис. 58). У животных можно легко записать пульс брюшной аорты, введя утолщенный конец сфигмо­графа в прямую кишку (рис. 59).

Тонус сосудов

Для величины кровяного давления и движения крови большое значение имеет тонус сосудов. Он представляет собой постоянное средней степени напряжение гладкой мускулатуры стенок сосудов.

Тонус сосудов постоянно колеблется, давая на пульсовой кри­вой различные волны, крупные и мелкие, разной длительности от коротких зубцов до больших волн.

Самостоятельные сокращения сосудов можно получить и на изолированных кусках артерий и других сосудов. На этом основа­нии можно предполагать, что тонус присущ самим мышцам сосудов, нервная же система только его регулирует. Этим со­кращениям артерий многие врачи придают большое значение как фактору продвижения крови и называют суммарную работу всех артерии периферическим сердцем, которое может иметь значение при ослабления сердечной деятельности.

• гемодинамика сердца это

• гемодинамика конспект

• гемодинамика доклад

• гамодинамика

• гомоденамика

• Что такое пульс?

• Что такое кровяное давление и как оно измеряется?

• При каких состояниях человека изменяется артериальное давление?

ГЕМОДИНАМИКА - это... Что такое ГЕМОДИНАМИКА?

Гемодинамика и показатели гемодинамики. Линейная скорость кровотока

Сложно понять физиологические процессы, протекающие в нашем организме, без знания основ. Поэтому эта статья будет посвящена именно основам такой науки, как гемодинамика. Мы рассмотрим основные показатели гемодинамики и постараемся объяснить их суть.

Итак, сердце, будучи генератором давления, выбрасывает в сосудистое русло кровь. Объем ее, перекачиваемый за единицу времени, называют сердечным выбросом. Существуют методики его определения. Например, известно, что минутный объем кровотока взрослого здорового мужчины (это у нас своего рода золотой стандарт) составляет приблизительно 4,5—5 л крови, то есть почти столько, сколько ее вообще в организме. Надо сказать, и физиологи, и клиницисты предпочитают пользоваться именно этим показателем сердечного выброса, зная который не трудно определить ударный объем крови, выталкиваемой сердцем за одну систолу. Нужно лишь поделить минутный объем на количество сердечных сокращений за эту минуту. В 1990 г. Европейское общество кардиологов в отношении частоты сердечных сокращений рекомендовало считать нормальными — 50—80 ударов в минуту, но наиболее часто у человека «золотого стандарта» встречается 70—75 ударов. Исходя из этих усредненных данных, ударный объем равен 65—70 мл крови. Другими словами, первая формула, которую вам следует запомнить, следующая:

Минутный объем = Ударный объем X Частота сердечных сокращений

В экстремальной ситуации, условиях патологии или просто при физической нагрузке минутный объем может значительно повышаться, сердце за минуту может перекачивать до 30 л крови, а у спортсменов — и до 40. У нетренированных людей это достигается увеличением частоты ударов (все факторы, приводящие к подобному эффекту, называются хронотропными), а у тренированных — возрастанием систолического объема выброса (такого рода влияния получили название инотропных).

Рассматривая вопросы гемодинамики, стоит остановиться на скорости движения крови по кровеносным сосудам. У физиологов в арсенале имеется два понятия. Первое — объемная скорость кровотока — показывает какое количество крови пройдет по части сосудистого русла за секунду. Этот показатель является постоянным для каждого участка пути, так как за одну секунду через участок сосудистого русла протекает один и тот же объем крови. Попробуем это объяснить.

Рис.1. Объемная (а) и линейная (б) скорость кровотока

Взгляните на рис. 1, а. На нем изображены градуированный лабораторный стаканчик с отметкой 5-миллилитрового объема, система взаимосвязанных разнокалиберных трубок, заполненная «под завязку» водой, и мензурка. Выльем содержимое стаканчика в один из концов системы. Сколько миллилитров выльется в мензурку? Ответ, даже без подсказки нашей картинки, известен любому пятикласснику, знакомому с законом Архимеда. Конечно, 5 мл. Причем выливаться они будут сразу, по мере поступления жидкости с другого конца. А что это значит? А то, что одновременно в любом фрагменте трубчатой системы (широкий ли он или совсем узкий) протекает одинаковый объем поступающей воды. Дальше из мензурки возвращаем жидкость в стаканчик и снова заливаем ее в систему. Думаю, аналогия ясна: «стаканчик» — это желудочки, «разнокалиберные трубки» — сосудистое русло, а «мензурка» — предсердия. Но, если первое и третье пояснений не требует, то второе нуждается в комментариях.

Аорта - это начальная часть системы, самая длинная артерия, достигающей в длину около 80 см и имеющая диаметр 1,6—3,2 см. Однако аорта всего одна. Другое дело капилляры. Даже если каждый из них 1 мм в длину, а диаметр — 0,0005—0,001 см, их около 40 млрд. А это значит, что их общий суммарный просвет в 700 раз больше аорты. При этом не забывайте, что аорта и капилляры — это звенья одной цепи, это нечто очень похожее на только что рассмотренный рисунок. И как вам такая «разнокалиберность»?

И все же, в нашем понимании, скорость— это не миллилитры в секунду, а «расстояние за время», не правда ли? Конечно. И поэтому вводится второе понятие — линейная скорость кровотока, выражающаяся в сантиметрах в секунду. Тут-то о постоянстве говорить не приходится, в разных отделах кровеносного русла она различная. Любому байдарочнику известна такая ситуация: пока скользишь по узкой, поросшей осокой, бесчисленными кувшинками межозерной протоке, едва успевая уследить за коварными подводными корягами и неожиданными порогами, плывешь быстро (рис 1, б), а, выйдя через заросли камыша на гладь искрящегося солнцем озера, теряешь в скорости, весла увязают в воде, как в масле, а байдарка, чувствуя «брюхом» глубину, отказывается подчиняться хозяину и замедляет свой, казалось бы, неуемный бег. В кровеносной системе получается аналогично: пусть объем текущей крови и одинаков, но чем больше суммарный калибр сосудистого звена, тем медленнее движется кровь по каждому из слагаемых, что выражается второй формулой:

Объемная скорость = Линейная скорость/Калибр «звена»

Интерпретируя формулу, видно, что если капиллярное звено в 700 раз превышает аорту в поперечном сечении, то скорость движения крови по капиллярам в 700 раз меньше, чем в аорте. Подсчеты показали, что линейная скорость в аорте составляет около 50 см/с, а в микроциркуляторном русле — в среднем 0,5—0,7 мм/с. В венах же по мере увеличения просвета она возрастает, достигая в полых 30 см/с (рис. 2). Это связано с тем, что суммарное поперечное сечение венул больше, чем у мелких вен, у последних больше, чем у средних, у этих — чем у крупных, наконец, общий «калибр» двух полых вен весьма мал если сравнивать его с диаметром у их притоков, хотя размеры этих сосудов, взятых в отдельности, весьма внушительны.

Рис.2. Линейная скорость кровотока в сосудистой системе

Гидродинамика и гемодинамика | Кинезиолог

Гидродинамика - раздел физики, в котором на основе законов механики изучают движение жидкостей.

Гемодинамика изучает движение крови в кровеносной системе. Рассмотрим некоторые принципы гидродинамики.

Описание потока жидкости

Для описания течения жидкости необходимо рассмотреть движение небольшого ее объема. Линии, вдоль которых перемещаются частицы жидкости, называются линиями тока. Если каждая последующая частица жидкости проходит через данную точку, следуя по тому же пути, что и предыдущая частица жидкости, течение жидкости называется стационарным. Линии тока при стационарном течении жидкости отображают направление течения, которое может быть прямым или изогнутым. Касательная, проведенная в любой точке к линиям тока, указывает направление вектора скорости в данной точке.

Уравнение неразрывности

Рассмотрим движение несжимаемой жидкости через трубку переменного сечения. Если некоторый объем жидкости поступает в один конец трубки, то равный ему объем должен выйти через другой конец трубки.
 
Основным показателем течения жидкости в трубке является Q – объемная скорость течения жидкости - объем жидкости (V), перемещающейся за единицу времени через поперечное сечение трубки. Если объемная скорость жидкости, которая поступает через один конец трубки, составляет Q₁, то объемная скорость жидкости, вытекающей из другого конца трубки, будет Q₂, и она будет равна Q₁. Этот принцип называется уравнением неразрывности. Таким образом, уравнение неразрывности можно записать: Q₁ = Q₂ (1).
  Объемная скорость жидкости равна произведению линейной скорости жидкости  ν(м/с) на площадь поперечного сечения трубки S:  Q = v*S (2)
  Для трубки с переменным поперечным сечением (S₁, S₂ и т.д.) имеем другую форму уравнения неразрывности:    v₁S₁ = v₂S₂ = ... = v_nS_n(3).
  Таким образом, произведение линейной скорости движения жидкости на площадь поперечного сечения одинаково во всех сечениях. Отсюда, если уменьшается S, то  v при этом увеличивается, и наоборот.
  Обычно линейная скорость течения не одинакова в каждой точке поперечного сечения. Уравнение неразрывности отражает среднюю скорость течения.

Вязкость

Вязкость - свойство жидкостей, обусловленное движением частиц жидкости относительно друг друга, что обуславливает возникновение сопротивления течению жидкости в целом. Вязкость возникает из-за внутреннего трения между молекулами жидкости. Такое трение обуславливает возникновение различия скоростей движения частиц в потоке жидкости.
  Обратной величиной вязкости является текучесть. Различные жидкости отличаются по вязкости. Например, вязкость нефти больше, чем вязкость воды.
  Вязкость является основным показателем в определении сил, которые преодолевают жидкости при перемещении в трубках и сосудах. Вязкость крови существенно влияет на ток крови в сердечно-сосудистой системе.

Рис. 1. Профиль векторов скоростей при ламинарном течении жидкости между двумя листами металла

Понятие вязкости было предложено Ньютоном. Представим простой эксперимент, показанный на Рис. 1. Между двумя плоскими металлическими пластинами поместили тонкий слой жидкости. Нижняя пластина установлена неподвижно, а верхняя пластина под действием определенной силы перемещается с постоянной скоростью. Эта сила необходима для преодоления вязких свойств жидкости. Она должна иметь большие значения для более вязкой жидкости, чем для менее вязкой жидкости.
 
Если верхняя пластина перемещается, жидкость приходит в так называемое ламинарное движение. Каждый слой жидкости движется с некоторой скоростью ν. Каждый слой оказывает силовое действие на нижние пластины и испытывает действие равной силы в обратном направлении. В результате, скорости разных слоев жидкости оказываются не одинаковыми. Профиль векторов скоростей разных слоев жидкости показан на Рис. 1. Так формируется градиент скорости dν/dx.
 
Ньютон доказал, что сила внутреннего трения F пропорциональна площади соприкасающихся слоев жидкости S и градиенту скорости dν/dx:

Константа прямой пропорциональности (η- ″эта″), называется абсолютной вязкостью жидкости (или динамической вязкостью). Она равна силе внутреннего трения, возникающей между двумя слоями общей площадью, равной единице, при градиенте скорости между ними, равном 1. Единицей измерения вязкости является  [Н·с/м2]или [Па·с]. Величина вязкости зависит от природы жидкости и ее температуры. Вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуре и наоборот.
  В некоторых случаях удобней применять относительную вязкость, а не абсолютную. Относительная вязкость жидкости  - это абсолютная вязкость этой жидкости, деленная на вязкость воды.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Жидкости, вязкость которых может быть описана уравнением Ньютона, называются ньютоновскими. Это гомогенные жидкости (вода, духи, растворы электролитов и т.п.) Существуют также более сложные разнородные жидкости, для описания которых уравнение Ньютона неадекватно. Вязкость таких жидкостей, которые называются неньютоновскими жидкостями, зависит от скорости течения (при высоких их значениях). Эта категория жидкостей включает суспензии, эмульсии и растворы макромолекул (например, белков). Длинные цепочки макромолекул в растворах могут запутываться друг с другом, и это переплетение препятствует их способности реагировать на изменения скорости течения растворителя. Величина вязкости неньютоновских жидкостей большая, чем у ньютоновских жидкостей.

Ламинарное и турбулентное течение

Течение жидкости, показанное на Рис. 1, называется ламинарным. Слой жидкости, контактирующий с подвижной металлической пластиной, имеет ту же скорость, что и эта пластина. Слой жидкости, расположенный ниже, перемещается немного медленнее, и скорость каждого последующего слоя немного меньше, чем предыдущего. При этом каждый слой жидкости скользит по другому, и разные слои не перемешиваются.
  В ламинарном потоке каждая частица жидкости следует по пути своей предыдущей частицы. Скорость течения в любой точке жидкости остается постоянной. Линии тока не пересекаются между собой. Энергия, сообщаемая жидкости для поддержания ее течения, используется, главным образом, на преодоление вязких сил между слоями жидкости.
  Другой тип течения называется турбулентным. Турбулентное течение неустойчиво. Послойный характер течения жидкости нарушается. В потоке образуются местные завихрения, частицы перемещаются не только параллельно, но и перпендикулярно оси трубки, непрерывно перемешиваясь. Линии тока становятся искривленными. Скорость частиц, пересекающих конкретную точку жидкости, не является постоянной по направлению и величине: она изменяется со временем. Описание турбулентного потока должно быть статистическим: с точки зрения средних величин. Для турбулентного течения необходима большая энергия, чем для ламинарного, поскольку при турбулентном течении существенно возрастает внутреннее трение между частицами жидкости.
  Английский физик Рейнольдс исследовал условия, при которых течение является ламинарным или турбулентным. Переход из ламинарного течения в турбулентное зависит от значения безразмерной величины, называемой числом Рейнольдса. Число Рейнольдса для жидкости, текущей в цилиндрической трубке определяется уравнением:  Re = vDρ/η         (5),
  где v - средняя скорость потока, D - диаметр трубки, η - вязкость, и ρ - плотность жидкости.
Критическая величина числа Рейнольдса для цилиндрических трубок, при котором ламинарное течение становится турбулентным - 2000 - 2400.
  Критическая скорость - скорость жидкости, при превышении которой ламинарное течение переходит в турбулентное. Течение крови в сосудах является ламинарным (за исключением аорты). В аорте наблюдается турбулентное течение крови во время физической работы, которая приводит к существенному увеличению скорости течения крои. Поток крови также может стать турбулентным в артериях при уменьшении площади их поперечного сечения вследствие патологических процессов. Причиной этого феномена является повышение скорости течения крови.

Закон Пуазейля

Закон Пуазейля представляет собой формулу для объемной скорости течения жидкости. Он был открыт экспериментально французским физиологом Пуазейлем, который исследовал течение крови в кровеносных сосудах. Закон Пуазейля часто называют главным законом гидродинамики.
  Закон Пуазейля связывает объемную скорость течения жидкости с разностью давления в начале и конце трубки как движущей силой потока, вязкостью жидкости, радиусом и длиной трубки. Закон Пуазейля используют в случае, если течение жидкости ламинарное. Формула закона Пуазейля:

 где Q - объемная скорость жидкости (м³/с), (P₁ - P₂) - различие давления через концы трубки (Па), r - внутренний радиус трубки (м), l - длина трубки (м), η - вязкость жидкости (Па с).
  Закон Пуазейля показывает, что величина Q пропорциональна разнице давления P₁ - P₂ в начале и конце трубки. Если P₁ равняется P₂, поток жидкости прекращается. Формула закона Пуазейля также показывает, что высокая вязкость жидкости приводит к снижению объемной скорости течения жидкости. Оно также показывает, что объемная скорость жидкости чрезвычайно зависима от радиуса трубки. Это подразумевает, что умеренные изменения радиуса кровеносных сосудов могут обеспечивать большие различия объемной скорости жидкости, протекающей через сосуд.
  Формула закона Пуазейля упрощается и становится более универсальной при введении вспомогательной величины - гидродинамического сопротивления R, которое для цилиндрической трубки может быть определено по формуле:

 Закон Пуазейля, таким образом, показывает, что объемная скорость жидкости прямо пропорциональна разнице давления в начале и конце трубки и обратно пропорциональна гидродинамическому сопротивлению:

 Вязкость крови

Кровь является взвесью клеток крови в жидкости сложного состава, называемой плазмой. Различают красные клетки крови (эритроциты), белые клетки крови (лейкоциты) и тромбоциты. Плазма - водный раствор электролитов, белков, питательных веществ, продуктов метаболизма и т.п. Объем крови в организме составляет почти 7% объема человеческого тела. Эритроциты занимают около 45 % объема крови, а другие клетки крови - менее чем 1%. Относительный объем клеток крови и плазмы определяют с помощью прибора гематокрита. Это же название используют для определения результатов анализа.
  Кровь является более плотной и вязкой, чем вода. В среднем относительная вязкость крови составляет почти 4,5 (3,5-5,4). Относительная вязкость плазмы - 2,2 (1,9 - 2,6). Вязкость крови измеряется в лаборатории с помощью специального прибора - медицинского вискозиметра. Кровь является неньютоновской жидкостью. Но при такой скорости течения, которая поддерживается в сосудах кровеносной системы, вязкие свойства крови можно рассматривать, как для ньютоновских жидкостей.
  Вязкость крови зависит, главным образом, от концентрации эритроцитов и меньше - от концентрации белков плазмы. Она зависит также от скорости течения крови. Если скорость течения крови уменьшается, эритроциты собираются в специфические скопления, так называемые ″монетные столбики. Это приводит к повышению вязкости крови. Такой феномен может наблюдаться в мелких кровеносных сосудах, где скорость течения крови небольшая.
  Однако существует физиологический механизм, который способствует уменьшению вязкости крови в небольших сосудах, называемый эффектом Фареуса-Линдквиста. Этот эффект объясняется ориентацией эритроцитов вдоль оси сосуда. Эритроциты, формируя цилиндрический осевой ток, скользят по слою окружающей их плазмы крови.

Структура и некоторые биофизические свойства сердечно- сосудистой системы

Сердечно-сосудистая система состоит из сердца и разветвленной замкнутой системы кровеносных сосудов, которые перемещают кровь во все части тела и в сердце. Сосудистая система состоит из системной циркуляции и легочной циркуляции. Кровеносные сосуды включают артерии, капилляры и вены. По артериям кровь поступает в органы и ткани. Через вены перемещается обратный поток крови. Каждая большая артерия, начинающая с аорты, ветвится, формируя меньшие артерии, которые, в свою очередь, разветвляются дальше. Наименьшие артерии называются артериолами. Кровь, в конце концов, достигает капилляров, где происходит обмен веществ с окружающими тканями. Затем капилляры собираются в венулы и вены, которые собираются в полые вены, откуда кровь из тканей поступает в сердце.

Основные параметры циркуляции крови

В клинике наиболее часто исследуют давление и скорость течения крови.
  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 значение (систолическое/диастолическое). Обычно его измеряют в миллиметрах ртутного столба. Среднее значение артериального давления для здоровых взрослых людей в состоянии покоя составляет 120/60 мм.рт.ст.
  Сфигмоманометр – наиболее часто используемый прибор для измерения давления крови. Сфигмоманометр состоит из надувной манжеты, в которую с помощью резиновой груши нагнетают воздух, увеличивая в ней давление. Эта система связана с манометром, по шкале которого определяют артериальное давление пациента. Манжету фиксируют на плече, фонендоскоп устанавливают в локтевом сгибе.
  Давление в манжете увеличивают до тех пор, пока в артерии не прекратиться ток крови. Затем давление в манжете медленно уменьшают. Когда оно достигнет максимального (систолического) значения, артерия частично открывается. Поскольку сечение артерии в этот момент меньше, чем обычно, в ней создается высокая скорость течения крови, и это течение является турбулентным. Поэтому фонендоскопом можно услышать звуки - тоны Kороткова.
  Если продолжать уменьшать давление в манжете, артерия в течение некоторого периода остается еще достаточно сжатой, по сравнению с нормальным состоянием. Следовательно, тоны Короткова слышны до тех пор, пока давление в манжете не достигнет минимального (диастолического) значения. В этот момент кровь начинает свободно проходить через артерию. В артерии восстанавливается ламинарное течение крови, и тоны Короткова исчезают. Таким образом, измеряют максимальное и минимальное давление крови.
  Скорость течения крови измеряют, используя эффект эходоплерографии. Как давление крови, так и скорость ее течения являются важными диагностическими показателями.

Давление и скорость течения крови в разных отделах кровеносной системы

Самое высокое давление в кровеносной системе в сердце. По закону Пуазейля: P₁ - P₂ = QR. Допустим, что P₁ – давление крови в аорте и P₂ - давление крови в полой вене, которое составляет около нуля мм.рт.ст. Следовательно, давление крови в аорте определяется двумя переменными.
  (1) Первая из них - объемная скорость жидкости (Q) в аорте, величина которой зависит от частоты, мощности сердечных сокращений и объема в кровеносной системе.
(2) Вторая – общее сопротивление (R) кровеносной системы.
  Давление крови уменьшается с расстоянием от сердца из-за трения в кровеносных сосудах. Давление крови является мерой энергии, которую сообщает крови сердце. Эта энергия рассеивается при преодолении сопротивления кровеносных сосудов.
  Гидродинамическое сопротивление разных частей кровеносной системы не одинаково. Сопротивление аорты и больших артерий составляет только около 19% общей величины сопротивления в системе. Самая большая доля сопротивления принадлежит артериолам (50%) и капиллярам (25%)). Таким образом, на сосуды, длина которых составляет не несколько миллиметров, приходится более половины общего сопротивления циркуляторного русла. Сопротивление вены составляет около 7% общей величины сопротивления в кровеносной системе.
  Величина гидродинамического сопротивления определяет падение давления крови по ходу сосудистого русла (Рис. 2). Среднее давление крови немного снижается в артериях (по отношению к давлению в аорте), но резкое его падение наблюдается в артериолах и капиллярах. Сопротивление артериол является одним из основных факторов, определяющих величину артериального давления. Изменения давления крови в венах очень небольшие.

Рис. 2. Среднее давление крови в разных отделах кровеносной системы. 1. Аорта. 2. Артерии. 3. Артериолы. 4.Капилляры. 5. Вены.

Средние величины давления крови (мм.рт.ст.): 100 - в небольших артериях, 95  - при переходя из артерий в артериолы, 35-70  - при поступлении крови из артериол в капилляры, 20-35 – в больших венах, 10 и менее – в мелких венах.
 
Скорость течения крови также значительно различается в разных отделах кровеносной системы (Рис. 3). Средняя величина скорости течения крови определяется уравнением неразрывности: она обратно пропорциональна общей площади поперечного сечения параллельно соединенных сосудов. Например, площадь поперечного сечения аорты составляет около 3,5-4,5, тогда как суммарная площадь поперечного сечения капилляров - в 600 раз большая. Поэтому средняя скорость крови составляет 0,2  в аорте и только 0,0003 в капиллярах. Небольшая скорость течения крови в капиллярах имеет большое значение для обмена веществ между кровью и окружающими тканями.

Рис.3. Средняя скорость течения крови в разных отделах кровеносной системы.
1. Аорта. 2. Артерии. 3. Артериолы. 4. Капилляры. 5. Вены.

Источники:

http://www.all-fizika.com/article/index.php?id_article=1972

Гемодинамика - это... Что такое Гемодинамика?

ГЕМОДИНАМИКА - это... Что такое ГЕМОДИНАМИКА?

ГЕМОДИНАМИКА - это... Что такое ГЕМОДИНАМИКА?

Гемодинамические нарушения и их клинические проявления

Любой сброс крови слева направо, вне зависимости от локализа­ции, обладает некоторыми характерными чертами. Небольшой сброс слева направо не влияет на гемодинамику и проявляется только шумом, возникающим при турбулентном токе крови че­рез шунт. Большой сброс значительно влияет на гемодинамику, причем степень влияния зависит от уровня сброса, поскольку в зависимости от последнего разные отделы сердечно-сосудистой системы подвергаются избыточной нагрузке.

При сбросе крови слева направо через дефект аортолегочнои перегородки часть крови из левого желудочка, минуя системный кровоток, попадает в сосуды легких. В результате возрастает ле­гочный венозный возврат к левому предсердию, увеличивается конечно-диастолический объем левого желудочка и, в соответ­ствии с законом Старлинга, ударный объем и ударная работале­вого желудочка. Объем левого желудочка увеличивается, и он со­кращается с большей силой, что проявляется усилением верху­шечного толчка. Из-за высокого сердечного выброса в раннюю диастолу выслушивается III тон сердца. За счет гипертрофии ле­вого предсердия появляется IV тон. Когда легочный венозный возврат увеличивается примерно вдвое, на верхушке появляется низкочастотный рокочущий мезодиастолический шум, обуслов­ленный турбулентным кровотоком через неизмененный мит­ральный клапан. При выраженной дилатации левого желудочка диастолическое давление в нем, а также в левом предсердии по­вышается, что приводит к левожелудочковой недостаточности и венозному застою в легких (рис. 10.2). Увеличение левого пред­сердия приводит к растяжению межпредсердной перегородки и вызывает недостаточность заслонки овального окна, вследствие чего может появляться сброс слева направо на уровне предсер­дий. Правый желудочек не испытывает перегрузки объемом (ес­ли нет сброса на уровне предсердий), но при развитии легочной гипертензии начинает испытывать перегрузку давлением. Это проявляется сердечным толчком снизу у левого края грудины и громким легочным компонентом II тона.