Гемодинамика для УМК

1. Физические основы гемодинамики

Лектор – доцент кафедры
медицинской физики и
информатики,
к.п.н. Н.А. Ладнич

2. План лекции

1.
2.
3.
4.
5.
Условие неразрывности струи.
Распределение скорости кровотока в большом
круге кровообращения
Внутреннее трение (вязкость жидкости).
Уравнение Ньютона
Ламинарное и турбулентное течение. Число
Рейнольдса
Уравнение Гагена-Пуазейля. Распределение
кровяного давления в большом круге
кровообращения
Методы измерения кровяного давления

3.

Гемодинамика – область биомеханики, в
которой исследуется движение крови по
сосудистой системе.
Гидродинамика – раздел физики,
изучающий законы движения жидкостей и
взаимодействия жидкостей с твердыми
телами.
Показатели,
характеризующие кровообращение
скорость
давление

4. Условие неразрывности струи

Формулировка
условия:
в равные промежутки
времени через любое
сечение трубы
протекает равный
объем жидкости
S1∙V1 = S2∙V2= S3∙V3
или
Q = S∙V = const
V1
V2
S1
V3
S2
=
S3
=
V - скорость движения
S Q–
жидкости
сечение трубы
объёмная скорость
жидкости

5. Условие неразрывности струи в гемодинамике:

в любом сечении сердечнососудистой системы объемная
скорость кровотока одинакова
Q = const

6.

7. График распределения скорости кровотока в большом круге кровообращения

Скорость крови в аорте ≈ 0,5 м/с
Скорость крови в капиллярах ≈ 0,0003 м/с
Падение скорости крови в артериолах обусловлено
значительным ростом суммарной площади сосудов и
увеличением пристеночного трения.

8. Внутреннее трение или вязкость жидкости

Силы, действующие между слоями, называют
силами внутреннего трения или вязкости.
Vmin
Уравнение Ньютона:
Vmax
Распределение
скорости течения
жидкости внутри трубки
dv
Fтр S
dx

9. Коэффициент вязкости η

1
Это величина, равная силе трения,
действующей на 1 м2 площади
соприкосновения движущихся слоев при
градиенте скорости равном единице ( dv 1)
2
dx
Измеряется в [Па·с] или в пуазах
3 Для любых жидкостей зависит от
молекулярных свойств жидкости (от сил
межмолекулярного взаимодействия) и от
состояния жидкости (от температуры)

10. Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновские
Неньютоновские
-вязкость не зависит
от градиента
скорости;
-вязкость зависит от
градиента скорости;
- состоят из сложных
и крупных молекул;
- к ним относят
высокомолекулярные
органические
соединения,
суспензии, эмульсии.
- к ним относят,
например, воду,
этиловый спирт,
ацетон

11. Кровь – неньютоновская жидкость

Вязкость крови тем
выше, чем меньше
скорость течения.
В малоподвижной
крови эритроциты
агрегируют, образуя
«монетные
столбики», которые
распадаются при
быстром течении
крови.
агрегация эритроцитов
при патологии крови

12. Ламинарное и турбулентное течение

Ламинарное (слоистое)
течение – это упорядоченное
движение жидкости, которое
возможно при небольших
скоростях, в трубах с гладкими
стенками, в трубах без резких
изгибов, при одинаковом
давлении по сечению трубы.
Турбулентное (вихревое)
течение – это хаотическое,
неупорядоченное движение
жидкости, сопровождаемое
шумами.
Ламинарное
течение
Турбулентное
течение

13. Число Рейнольдса

D
Re
ρ – плотность ж-ти
v – скорость течения
D – диаметр трубы
η - вязкость ж-ти
Если Re < Reкрит , течение ламинарное,
Если Re > Reкрит , течение турбулентное

14. Причины перехода ламинарного течения крови в турбулентное

- увеличение скорости кровотока;
- снижение вязкости крови;
- увеличение плотности крови;
- изменение диаметра сосуда.
В норме кровь в артериях течет ламинарно.

15. Уравнение Гагена-Пуазейля

R
P1 P2
Q
8 l
4
- уравнение, с
помощью
которого
анализируют
кровяное
давление
Гидравлическое сопротивление:
8 l
X
4
R

16. Распределение кровяного давления (КД) в большом круге кровообращения

Кровяное давление
измеряется относительно
давления атмосферного.
В течение каждого
сердечного цикла КД в
артериях меняется от 120
мм рт. ст. до 80 мм рт. ст.
В полых венах, КД
становится «отрицательным», кровь движется за
счет присасывающего
действия грудной клетки.

17.

- мышечная
нагрузка;
- эмоциональные
напряжения;
- функциональные
изменения и др.
- склеротические
изменения;
- возраст и др.
- радиус
сосудистого
русла;
- длина сосудов;
- вязкость крови
и др.

18. Методы измерения кровяного давления

Прямой метод
- путём введения в
сосуд катетера,
соединённого с
манометром.
Единственный метод
измерения давления в
полостях сердца и
центральных сосудах.
Недостаток нарушение целостности
сосудов и тканей
Косвенный или
клинический метод
(Н.С. Коротков, 1905)
а)
б)
в)

19.

20. гидродинамическая модель

21. Электрические модели

22. Благодарю за внимание!