Общие физико-математические закономерности движения крови по сосудам

Государственный Медицинский Университет г. Семей

 

 

 

 

 

 

 

СРС

 

Специальность: Общая медицина

Дисциплина: Медицинская биофизика

Кафедра: Общественного здравоохранения и информатики

Курс: 1

Тема: «Общие физико-математические закономерности движения крови по сосудам»

 

 

 

 

 

 

                                                                       

 

 

                                                                        Выполнил: студент 113 группы

Калелов А.А.

 

                                                                             Проверила: Ковалева Л.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Семей 2012г.

 

      План :

 

1. Введение.

 

2. Реологические свойства крови.

 

3. Движение крови в крупных сосудах.

 

4. Организация потока крови в микрососудах.

 

5. Движение форменных элементов крови в капиллярах.

 

6. Гемодинамические закономерности движения крови по сосудам.

 

7. Распространение пульсовых волн. Ударный объем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

 

Сердечно-сосудистая система обеспечивает циркуляцию крови по замкнутой системе сосудов. Постоянная циркуляция крови в организме позволяет доставлять ко всем клеткам вещества, необходимые для их нормального функционирования, и удалять продукты их жизнедеятельности. Для того что бы осуществить этот жизненно необходимый и очень сложный процесс обмена веществ в капиллярах, сердечно-сосудистая система имеет определенную функциональную и структурную организацию.

 

 

 

 

 

 

Реологические свойства крови

Реология — наука о текучести жидких сред. Она изучает в основном ламинарные потоки, которые зависят от взаимосвязи сил инерции и вязкости. 
Вода имеет наименьшую вязкость, позволяющую ей течь в любых условиях, независимо от скорости потока и температурного фактора. Неньютоновские жидкости, к которым относится кровь, этим законам не подчиняются. Вязкость воды — величина постоянная. Вязкость крови зависит от ряда физико-химических показателей и варьирует в широких пределах. Реологические свойства крови зависят от соотношения объёма плазмы и форменных элементов, соотношения плазменных белков, формы эритроцитов, скорости кровотока, температуры крови и ряда других факторов. От реологических свойств крови (влияющих на текучесть плазмы и форменных элементов) зависит доставка воды, питательных и регуляторных веществ по микрососудам к клеткам. В зависимости от диаметра сосуда меняются вязкость и текучесть крови. Число Рейнольдса отражает обратную связь между вязкостью среды и ее текучестью с учетом линейных сил инерции и диаметра сосуда. Микрососуды диаметром не более 30—35 мкм оказывают положительное влияние на вязкость протекающей в них крови и текучесть ее по мере проникновения в более узкие капилляры повышается. Это особенно выражено в капиллярах, имеющих в поперечнике 7—8 мкм. Однако в более мелких капиллярах вязкость возрастает. 
Кровь находится в постоянном движении. Это ее основная характеристика, ее функция. По мере увеличения скорости кровотока вязкость крови снижается и, наоборот, при замедлении кровотока увеличивается. Однако имеется и обратная зависимость: скорость кровотока обусловливается вязкостью. Для понимания этого чисто реологического эффекта следует рассмотреть показатель вязкости крови, который представляет собой отношение сдвигающего напряжения к скорости сдвига. 
Ток крови состоит из слоев жидкости, которые движутся в нем параллельно, и каждый из них находится под воздействием силы, определяющей сдвиг («сдвигающее напряжение») одного слоя в отношении другого. Эту силу создает систолическое артериальное давление. 
На вязкость крови определенное влияние оказывает концентрация содержащихся в ней ингредиентов — эритроцитов, ядерных клеток, белков жирных кислот и т.д. Вязкость крови, как правило, повышена при шоке (травматический, геморрагический, ожоговый, токсический, кардиогенный и т.д.), обезвоживании организма, эритроцитемии и ряде других заболеваний. При всех этих состояниях в первую очередь страдает микроциркуляция.

 

Движение крови в крупных  сосудах.

Кровь, проходя по сосудам, испытывает сопротивление движению как со стороны сосудов, так и из-за вязкости самой крови. Чем выше сопротивление току крови, тем большая сила затрачивается на ее продвижение по сосуду. Величина сопротивления зависит от диаметра сосуда, его длины, скорости кровотока. Поэтому сердце выбрасывает кровь в сосудистую систему под большим давлением. В разных отделах сосудистой системы давление крови будет разным. В аорте среднее давление в 100 мм рт.ст. колеблется в диапазоне от 120 мм рт.ст. при систоле (систолическое давление) до 80 мм рт.ст. при диастоле (диастолическое давление). Разница между ними называется пульсовым давлением. По мере движения крови давление в сосудистом русле падает. Таким образом, непрерывные, ритмические сокращения сердца, преодолевая сопротивление, создают и поддерживают разность кровяного давления между артериальным и венозным участком сосудистой системы. Эта разность давлений и является главной причиной движения крови по сосудам из области высокого давления в область более низкого.

Организация потока крови  в микрососудах.

Микроциркуляция (от лат. micros — малый, circulatio — кругооборот) включает микрогемоциркуляцию и микролимфоциркуляцию. С системной точки зрения микроциркуляция — это движение крови и лимфы по микрососудам, транскапиллярный обмен и перемещение потоков веществ по внесосудистым пространствам до стенки клеток и в обратном направлении.

Система микроциркуляции включает следующие сосуды. Артериолы — резистивные сосуды, обеспечивающие приток артериальной крови к данному региону, ламинарность кровотока и перфузионное давление, определяющее в свою очередь объем капиллярного кровотока. Артериолы имеют мышечную стенку и обладают способностью к несинаптической нейрогенной и гуморальной регуляции, в нормальных условиях они не участвуют в трансмембранном перемещении веществ.

Прекапиллярные артериолы — место, где артериолы делятся на капилляры, это короткий ствол с мышечным жомом, регулирующим степень наполнения капилляров. Капилляры — истинные обменные микрососуды, диаметр которых может значительно варьировать. Они не имеют специализированных мышечных клеток, стенка капилляров состоит из эндотелиальной сети и базальной мембраны.

Главная их функция — участие в обмене веществ между кровью и внесосудистой средой, поэтому наиболее важной для них является местная гуморальная регуляция тканевыми гормонами и метаболитами.

Среди тканевых гормонов ведущее значение имеют гистамин, кинины, простагландины, лейкотриены и ряд других, а среди метаболитов — адениннуклеотиды, аденозин, молочная и пировиноградная кислоты, ионы       К , Н . Роль этой регуляции состоит в том, что при уменьшении капиллярного кровотока и поступления в ткани изменения обмена определяют накопление веществ, расширяющих микрососуды, повышающих их проницаемость и усиливающих поступление в ткань и субстратов. Далее идут посткапиллярные венулы, собирающие кровь от капилляров, и собственно венулы. В них мышечная стенка неразвита, регуляция осуществляется в основном гуморальными факторами. В нормальных условиях венулы выполняют отводящую кровь функцию, но в патологии, например при воспалении, вследствие резкого повышения проницаемости стенок через них могут перемещаться в ткань жидкость, белки и клетки.

Движение форменных элементов  крови в капиллярах.

К форменным  элементам крови относят эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.

Эритроциты  носят название красных кровяных телец, так как более девяноста  процентов их массы составляет гемоглобин, придающий им красный оттенок. В  кровеносной системе взрослого  человека находится приблизительно двадцать пять триллионов красных кровяных телец. Если мысленно выставить все  эти эритроциты друг за другом, то получится  цепь длиной примерно двести тысяч  километров. Каждый эритроцит живет и, соответственно, выполняет свои функции примерно от двух до трех месяцев. Затем эритроцит как бы умирает. Разрушение эритроцитов может происходить по двум разным схемам. Эритроциты, отжившие свое время, могут как бы пожираться клетками фагоцитами, которые уничтожают в организме все, что перестает быть нужным. Как правило. Фагоцитов больше всего в тканях печени и селезенки. По этой причине перечисленные органы часто именуются кладбищем эритроцитов.

Лейкоциты – это белые тельца крови. Лейкоциты  в крови человека выполняют очень  важную функцию – они препятствуют развитию всевозможных инфекций. При  проникновении в организм возбудителя  и при развитии заболевания лейкоциты  направляются в очаг в большом  количестве для борьбы с возбудителями.Лейкоциты могут быть различными, что зависит от того, какие конкретно функции в организме они выполняют.В задачи лейкоцитов входит не только защита своего хозяина от инфицирования, но и борьба против всех инородных элементов, проникших внутрь организма человека. Данный процесс носит название фагоцитоз. Воспалительные процессы, покраснения и отеки, высокая температура и некоторые другие симптомы – это результат фагоцитоза, иными словами, активного местного воздействия лейкоцитов. Если возбудитель инфекции в организме оказывается сильнее лейкоцитов, то последние погибают, преобразовываясь в гной. Другими словами, гнойные выделения - это масса разрушившихся лейкоцитов. Кроме того, все лейкоциты разграничиваются на клетки Б и Т. Эти разновидности несут ответственность за разные специфические особенности защитной силы иммунной системы организма человека.

Тромбоциты  – это пластинчатые составляющие крови человека. Роль тромбоцитов  в организме каждого из нас  состоит в обеспечении крови  способностью к свертыванию. Например, в случае открытия кровотечения именно тромбоциты играют определяющую роль, так как от их активности зависит как можно более скорая остановка кровотечения. 
Тромбоциты – настоящие спасатели организма человека, так как их функции предотвращают обескровливание. В случае разного рода повреждения сосудов крови тромбоциты направляются в область локализации этого повреждения и образуют собой тромб, который служит своеобразной пробкой, закрывающей отверстие, останавливающей кровотечение. Именно способность тромбоцитов образовывать тромбы является методом поддержки целостности системы кровоснабжения.

Гемодинамические закономерности движения крови по сосудам.

Гемодинамика - раздел физиологии кровообращения, изучающий закономерности движения крови по сосудам. В кровеносных сосудах кровь движется непрерывным потоком.

Движение  крови характеризуется следующими показателями:

• давление крови в сосудах
• скорость ее движения
• время полного кругооборота.

Давление.

Основной причиной движения крови  по сосудам является разность давлений в разных участках кровеносного русла. Силой, создающей давление в сосудистой системе, является работа сердца (сокращение миокарда желудочков). У человека среднего возраста систолическое давление в аорте составляет 110 - 125 мм рт. ст. В период диастолы артериальное давление в ней составляет 70 - 80 мм рт. ст.

Скорость движения крови. Это гемодинамический показатель, зависящий от суммарного просвета сосудов. Линейная скорость кровотока различна в разных участках сосудистого русла. Наименьшим просветом обладает аорта, в связи с чем скорость движения крови здесь наибольшая - 50 - 70 см/сек. В средних артериях она равна 20 - 40 см/сек, в артериолах - 0,5 см/сек. Наибольшей суммарной площадью просвета обладают капилляры (у человека она примерно в 800 раз больше, чем просвет аорты). Скорость движения крови в капиллярах - 0,05 см/сек. Очень низкая скорость движения крови по капиллярам - один из важнейших механизмов, позволяющих протекать обменным процессам между кровью и тканями. По мере приближения вен к сердцу их суммарный просвет уменьшается, следовательно, постепенно растет скорость движения крови. В полой вене скорость равна 20 см/сек.

Время полного кругооборота крови.Отражает время, за которое частица крови проходит большой и малый круг кровообращения. Для определения этого времени обычно используют метод "метки".У взрослого человека в спокойном состоянии это время в среднем составляет 27 секунд. При этом прохождение малого круга кровообращения составляет около 4 -5 секунд, а время движения по большому кругу - 22 – 23 секунды.

Артериальный пульс. Под артериальным пульсом понимают ритмические колебания стенки артерии. Эти колебания возникают во время выбрасывания порции крови из сердца в артерии: благодаря эластичности стенка сосуда растягивается и вновь приходит в исходное состояние.

Распространение пульсовых волн. Ударный  объем.

Пульсовая волна - распространяющаяся по аорте и артериям волна повышенного давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в период систолы. Пульсовая волна быстро распространяется по стенкам артерий, где определяется как артериальный пульс. Хотя пульсовая волна распространяется быстро гораздо быстрее, чем движется сама кровь, тем не менее пульс на руках и ногах отстаёт от сердечных сокращений, что делает неудобным наблюдение за составляющими сердечного цикла по пульсации периферических артерий. Уровень артериального давления (АД) зависит от фазы сердечного цикла, достигая максимума во время систолы и опускаясь до нижнего значения во время диастолы. Эти показатели определяются при помощи сфигмоманометрии. Разница между систолическим и диастолическим АД называется пульсовым давлением. 
Основные факторы, влияющие на АД:

1. Ударный  объём левого желудочка (объем крови (в мл), выбрасываемый желудочком сердца за одну систолу.)

2. Растяжимость  аорты и крупных артерий

3. Периферическое  сосудистое сопротивление, в основном  на уровне артериол (контролируется  вегетативной нервной системой)

4. Количество  крови в артериальной системе.

 

 

 

 

 

 

Заключение:

 

Сердечно-сосудистая система – самосогласованная система со сложными взаимно-обратными связями, обеспечивающая организм постоянной циркуляцией крови. Постоянная циркуляция крови в организме позволяет доставлять ко всем клеткам вещества, необходимые для их нормального функционирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1.  В.Ф. Антонов, С.А. Вознесенский.  Практикум по биофизике 2001г. 

2.  В.О. Самойлов.  Медицинская биофизика 2004г.

3.  А.Б. Рубин . Биофизика 2004 г.   4.  Н.И. Губанов., А.А. Утепбергенов.  Медицинская биофизика 1978г.