Лекція 1 тема: Вступ. Основи біомеханіки, біоакустики, біореології та гемодинаміки.

Предмет і методи біофізики, зв’язок з іншими науками. Гармонічні, згасаючі та вимушені коливання. Резонанс. Хвильові процеси та їх характеристики. Рівняння хвилі. Потік енергії. Вектор Умова. Ефект Допплера.

Фізичні характеристики звуку. Ультразвук та інфразвук. Особливості поширення, біофізичні основи дії ультразвуку та інфразвуку на біологічні тканини. Використання ультразвуку в медицині.

Основи біореології. Внутрішнє тертя, в’язкість. Формула Ньютона для сили внутрішнього тертя. Ньютонівські та неньютонівські рідини. Стаціонарний плин рідин. Рівняння неперервності і рівняння Бернуллі. Лінійна та об’ємна швидкості. Плин в’язких рідин. Формула Гагена—Пуазейля. Реологічні властивості крові. Ламінарна та турбулентна текучість рідини. Число Рейнольдса. В’язкість крові та її використання в діагностиці захворювань. Методи вимірювання тиску крові і швидкості кровообігу. Пульсова хвиля.

Поверхневий натяг. Коефіцієнт поверхневого натягу. Явище змочування. Капілярні явища. Газова емболія.

Медична фізика, як галузь медичної науки, є основою медико-біологічних дисциплін. Діагностика та лікування захворювань не можливі без досконалої системи клініко-лабораторного обстеження хворих, без технічного забезпечення, що потребує фундаментальних знань медичної, біологічної фізики та медичної апаратури. Для формування професійних вмінь та навичок медика велике значення має виховування уміння спостерігати, систематизувати, робити логічні висновки.

Метод

Біофізичне дослідження характеризує фізична постановка завдання, котре стосується живої природи, та застосування фізичних понять і термінів щодо опису біологічних явищ. Біофізика вивчає також дію фізичних факторів навколишнього середовища на живу матерію. Великою перевагою біофізики є можливість використання непрямих, опосередкованих методів дослідження об'єктів пізнання (безпосереднє вивчення яких з певних причин неможливе) шляхом дослідження їх моделей. Для розуміння перебігу фізико-хімічних процесів у клітинах вищих організмів використовуються як моделі більш прості організми,

ізольовані клітини або культури клітин, де механізми, що вивчаються, влаштовані простіше. Застосовуються також чисто фізико-хімічні моделі, призначення яких полягає у виділенні явища в «чистому» вигляді з метою показу йогосутності.

Сучасна біофізика використовує найновіші методи кількісного дослідження, що дає змогу одержувати кількісні залежності між змінами різних фізико-хімічних параметрів живої системи. Удосконалення й розроблення в цьому напрямку методів з вимірювання електричних потенціалів, іонних струмів, діелектричних властивостей, електропровідності, спектральних характеристик, хемолюмінесценції та інших є важливим джерелом при розв'язанні багатьох проблем сучасної біології. Біофізика з'ясовує важливі практичні завдання і разом з іншими науками є теоретичною основою біології та медицини.

Напрямки досліджень

Основні напрямки досліджень:

Сучасна біофізика поділяється за спеціалізацією за рівнем організації об'єктів чи явищ та методів:

• Молекулярна біофізика вивчає фізико-хімічні властивості й функціональну роль біологічних макромолекул (біополімерів) та молекулярних комплексів (ультраструктур) живих організмів, які створюють функціональні одиниці клітин, характер взаємодії їх з іонами, молекулами і радикалами, їх просторової будови й енергетики процесів, що в них відбуваються.

• Біофізика клітини вивчає фізико-хімічні основи функціонування клітини, будову й основні функції біологічних мембран (поверхневої плазматичної мембрани та мембран внутрішньоклітинних органоїдів) — їх проникності, адгезивності, каталітичної активності, електро- та хімозбудливості, — енергетичні процеси клітини, її механічні та електричні властивості.

Біофізика органів чуття з'ясовує молекулярні фізико-хімічні механізми рецепції, вивчає процеси трансформації енергії зовнішніх стимулів у специфічні реакції нервових клітин і механізмів кодування інформації в органах чуття.

Медична фізика вивчає теоретичну та прикладну біофізику та фізичні основи медичної апаратури.

Елементи теоретичної біофізики висвітлюють поняття ролі фізичних та фізико-хімічних процесів, що зумовлюють біологічні функції на молекулярному, клітинному, органному рівнях будови організму.

Прикладна біофізика містить систему фізичних параметрів життєдіяльності, що є вихідною галузі фізичних методів дослідження функцій організму. В контексті медицини прикладна біофізика вивчає фізичні методи діагностики захворювань, аналізу процесів дії на організм факторів зовнішнього середовища, дії фізичних факторів лікування захворювань. важливим аспектом є вивчення фізичних основ медичної техніки – приладів, апаратів, що використовуються в медицині.

Біофізика – наука, що вивчає фізичні та фізико-хімічні процеси в живих організмах , тканинах, клітинах, а також їх дію на організм, властивості біополі мерів(високомолекулярні природні з’єднання – білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди, а також їх похідні, що є структурною основою живих організмів та відіграють важливу роль в процесах життєдіяльності ); вивчає ультраструктуру біологічних систем на всіх рівнях організації – від субмолекулярного (внутрішньомолекулярний) і молекулярного до клітини та організму в цілому.

Фізика пов’язана з різними науками – астрофізика, хімічна фізика, але найбільш цікавим, для медиків, є зв’язок фізики та медицини – біофізика. Не дивлячись на складність та взаємозв’язок різноманітних процесів в організмі людини, часто серед них можна виділити процеси, близькі до фізичних. Наприклад, такий складний фізіологічний процес, як кровообіг, в своїй основі є фізичним, оскільки пов’язаний з рухом рідини – гідродинаміка(гемодинаміка), поширенням пружних коливань по судинам(коливання і хвилі), механічною роботою серця(механіка - біомеханіка), генерацією біопотенціалів(електрика). Дихання пов’язане з рухом газів(аеродинаміка), тепловіддачею(термодинаміка), випаровуванням(фазові перетворення).

Більшість методів діагностики та дослідження базуються на фізичних принципах та ідеях. Механічна величина – тиск крові – є показником, що використовується для оцінки ряду захворювань. Прослуховування звуків, джерела яких знаходяться всередині організму, дозволяє отримувати інформацію про нормальну чи патологічну поведінку органів. Робота поширеного діагностичного приладу, медичного термометру, базується на тепловому розширенні ртуті. Широке використання отримав діагностичний метод, оснований на записі біопотенціалів, що виникають в живому організмі(електрокардіографія – реєстрація біопотенціалів, що відображають серцеву діяльність). Роль мікроскопа, прилади, що базуються на волоконній оптиці(огляд внутрішніх порожнин організму), спектральний аналіз(судова медицина, гігієна, фармакологія), рентгендіагностика (досягнення атомної та ядерної фізики) і т. д. В різноманітних методах лікування також використовуються фізичні фактори. Гіпсова пов’язка – механічний фіксатор, охолодження(лід) та нагрівання (грілка) – теплова дія, фізіотерапія – електрична та електромагнітна дія, ультрафіолет та інфрачервоне випромінювання, рентгенівське та гамма-випромінювання. Щоб оцінити можливість експлуатації медичних пов’язок, інструментів, електродів протезів що застосовуються в умовах оточуючого середовища та, безпосередньо в оточенні біологічних середовищ, необхідно мати відомості про фізичні параметри матеріалів, з яких вони виготовлені(міцність, стійкість до різноманітних навантажень, еластичність, теплопровідність, електропровідність). По зміні фізичних властивостей біологічних об’єктів можлива діагностика захворювань. знання фізичних властивостей та характеристик оточуючого середовища дає можливість використання таких методів лікування як кліматотерапія та баротерапія.

Біомеханіка – розділ біофізики, в якому розглядаються механічні властивості живих тканин та органів, а також механічні явища, які

виникають як в цілому організмі, так і в окремих його органах. Тобто,

біомеханіка – це механіка живих систем.

Питання даного розділу використовуються для:

1.розуміння механіки руху цілого організму та механіки опорно-рухового апарату людини;

2.знання механічних властивостей біологічних тканин і рідин;

3.знання загальних закономірностей періодичних процесів, що проходять в організмі;

4.розуміння роботи вуха та вестибулярного апарату, як фізичних пристроїв, серця, як насосу;

5. з’ясування біофізичного механізму дії ультразвуку, інфразвуку та ін.

Основні поняття механіки поступального руху.

Поступальний рух – переміщення тіла, при якому будь-яка пряма, проведена в тілі, переміщується паралельно сама собі. При поступальному русі всі точки тіла описують однакові траєкторії та мають в кожний момент часу однакові швидкості та прискорення.

Коливання – рух, в якому матеріальна точка, відхиляючись від положення рівноваги, щоразу повертається до нього. Основними поняттями є:

а) період коливань(Т, с) – мінімальний інтервал часу, через який відбувається повторення руху тіла.

б) частота(ν=1/Т, с^-1) – кількість коливань, здійснених за одиницю часу.

в) колова, циклічна, частота(ω=2∙π∙ν=2π/Т) – модуль найбільшого зміщення тіла від положення рівноваги.

г) фаза коливань (ω∙t+φ₀).

Опорно-руховий апарат людини складається з: активної частини (м’язи), пасивної частини (кістки, зв’язки).

Скелет людини складають близько 200 кісток: 29 – череп, 26 – хребетний стовп, 25 – грудна клітка, 64 – верхні кінцівки, 62 – нижні кінцівки. Функціями ОРА є: 1) механічна: опори, захисту, руху; 2) біологічна: кровотворна, обмін речовин.

Динамічна робота – це робота, яку здійснює людина на протязі дня при переміщенні. Якщо переміщення немає, то робота дорівнює 0. однак кожному відома втомленість м’язів руки і плеча, якщо тримати нерухомо на витягнутій руці вантаж(гирю або гантель). Так само втомлюються м’язи спини та поперекової області, якщо сидячій людині помістити на спину вантаж. В обох випадках вантаж нерухомий і роботи на виконується (А=F∙s∙cosα – динамічна робота, де F – сила, s – переміщення, cosα – кут між напрямком сили та переміщення). Але втома свідчить про те, що м’язи виконують роботу. Таку роботу називають статистичною роботою м’язів, оскільки виникають дуже мізерні і часті, непомітні оку, скорочення і розслаблення м’язів, здійснюючи роботу проти сил тяжіння. Так, статистична робота людини насправді є звичайною динамічною роботою. Для вимірювання роботи людини застосовуються спеціальні прилади – ергометри (ergon – робота). Відповідний розділ вимірювальної техніки називається ергометрією, графічна реєстрація роботи окремих м’язів або їх груп приладом ергографом, що служить для вивчення процесів втоми та відновлення, називається ергографією.

Незгасаючі та згасаючі та вимушені коливання.

Вільні(власні) коливання – такі, що здійснюються без зовнішніх дій за рахунок отриманої початкової енергії(пружинний маятник).

Незатухаючі – коливання, амплітуда яких постійна в часі(нехтують силою опору).

Рівняння гармонічного коливання S(t)=A∙sin(ω∙t+φ₀)

Коефіцієнт затухання (β=r/2m)– це величина обернена до проміжку часу, за який амплітуда коливання зменшується в е=2,71 разів.

Декремент затухання(σ) – швидкість затухання коливань, що дорівнює відношенню двох амплітуд, розділених проміжком часу, який рівний одному періоду Т: σ = А_t /A_t+T.

На практиці користуються логарифмічним декрементом затухання: λ= βТ.

Резонанс – явище, що спостерігається у випадках, коли частота змушуючої сили співпадає з частотою коливань тіла, на яке ця сила діє. При цьому амплітуда коливань досягає максимального значення, яке у багато разів може перевищувати амплітуду змушуючої сили.

Автоколивання – коливання, що відбуваються у автоколивальних системах, тобто у системах здатних до саморегулювання. Прикладом є легені та серце.

Хвильовий процес пов’язаний з поширенням енергії. Хвиля – процес поширення коливань у просторі з плином часу, що мають скінчену швидкість. Характеристиками хвильових процесів є:

1) гребені – вищі точки хвильового руху;

2) западини – нижчі точки хвильового руху;

3) амплітуда – кількісна характеристика – це максимальна висота гребеня або глибина западини, виміряна відносно нульового рівня (Х_м);

4) довжина хвилі(λ= υ_хв∙Т= υ_хв/ ν) – відстань між двома сусідніми гребенями;

5) період коливань Т=1/ ν;

6) швидкість хвилі(υ) – швидкість, з якою переміщується гребінь хвилі – відстань між двома точками

середовища, різниця фаз для яких дорівнює 2∙π, та дорівнює шляху, пройденому хвилею за період коливань Т.

Рівняння плоскої хвилі: S(t)=A∙sin(ω∙(t – х/υ_хв) – хвильове рівняння. Хвилі однієї частоти мають різну довжину в різних середовищах. Кількісною характеристикою перенесеної енергії є потік енергії(Ф, Вт) – енергія, що переноситься хвилею за одиницю часу через деяку поверхню.

Густина потоку енергії хвиль або інтенсивність хвиль(І, Вт/м²) – пропорційна густині середовища(ρ), квадрату амплітуди коливань(А²), квадрату частоти коливань(ω²) та швидкості поширення хвилі (υ)

І=ρ∙A²∙ω²∙υ/2 – дане рівняння називають вектором Умова.

Ефект Доплера – це зміна частоти хвилі, що сприймається спостерігачем (приймачем), внаслідок відносного руху джерела хвиль і спостерігача.

Якщо джерело хвиль наближається до спостерігача, то число хвиль, що прибувають до спостерігача хвиль, кожну секунду перевищує число хвиль, що випускається джерелом хвиль. Якщо джерело хвиль віддаляється від спостерігача, то число хвиль, що випускаються, більше, ніж число хвиль, що прибувають до спостерігача. Аналогічний ефект буде у випадку, якщо

спостерігач переміщається щодо нерухомого джерела.

Прикладом ефекту Доплера є зміна частоти гудка поїзда при його наближенні і в іддаленні від спостерігача. Загальне рівняння для ефекту Доплера має вигляд

ν_{приймача}=

Тут ν_{джерела} – частота хвиль, що випускаються джерелом, і ν_{приймача} – частота хвиль, сприйнята спостерігачем, υ₀ - швидкість хвиль в нерухомому середовищі, υ_{приймача} та υ_{джерела} – швидкості спостерігача і джерела хвиль відповідно. Верхні знаки у формулі відносяться до випадку,коли джерело і спостерігач переміщуються один до одного. Нижні знаки ставляться до випадку віддалення один від одного джерела і спостерігача хвиль. Зміну частоти хвиль внаслідок ефекту Доплера називають доплерівським зсувом частоти. Цей феномен використовується для вимірювання швидкості переміщення різних тіл, включаючи еритроцити в кровоносних судинах.

Акустика – область фізики, що досліджує пружні коливання і хвилі від найнижчих частот до максимально високих(≈10¹³ Гц). Сучасна акустика включає: фізичну акустику, що вивчає особливості поширення пружних хвиль в різних середовищах та фізіологічну акустику, що вивчає будову і роботу органів у людини і тварин, що сприймають та утворюють звук. Отже, акустика – це вчення про звук, як про пружні коливання і хвилі у газах, рідинах, твердих тілах, що сприймаються вухом людини(від 16 до 20 тис. Гц)

Звук – це пружні коливання, що поширюються у вигляді поздовжніх

хвиль у газах, рідинах, твердих тілах і сприймаються вухом людини. Розрізняють наступні звуки:

1) тони або музичні звуки – звук, що є періодичним процесом. Гармонічний – тон простий або чистий (камертон), ангармонічний – складний тон (музичні інструменти, апарат мови, зокрема голосні звуки);

2) шуми – велика кількість аперіодичних коливань, що не повторюються(шум машин, оплески, шарудіння, скрип, свист, апарат мови, зокрема приголосні звуки);

3) звуковий удар – окрема звукова короткочасна хвиля великої інтенсивності (хлопок, вибух).

Фізичні (об’єктивні) характеристики звуку – характеристики звуку, які вимірюються незалежно від людини відповідними приладами:

1) частота – кількість коливань за одиницю часу;

2) частотний спектр – величина, що характеризує складний тон. Складний тон можна розкласти на прості, тоді він буде представлений набором частот, які і складають частотний спектр;

3) інтенсивність звукової хвилі (І=ρ∙A²∙ω²∙υ/2)(Вт/м²) – енергетична характеристика – визначається кількістю енергії W, яка переноситься звуковою хвилею за одиницю часу через одиницю площі поверхні.

Біофізичні основи слухового відчуття – суб’єктивні характеристики звуку:

1) висота звуку - визначається частотою звукової хвилі: чим більша частота, тим звук вищий;

2) гучність - суб'єктивна якість звуку, який сприймають. Сила звуку та гучність взаємопов'язані: так, із збільшенням сили звуку зростає і гучність. Одиницею вимірювання гучності є децибел. Дослід показує, що сила звуку тим більша, чим більша амплітуда коливань і навпаки;

3) тембр - характерне забарвлення звуку, що дає можливість розрізняти голоси людей, музичні інструменти тощо.

На частоті 1 кГц вухо людини сприймає звуки інтенсивністю від І₀=10^-12 Вт/м²(поріг чутності – найменше значення ефективного тиску, при якому звук ще сприймається органами слуху) до І_max=10Вт/м² (поріг болю – найбільше значення ефективного тиску, при якому сприйняття звуку ще не викликає больового відчуття).

Внаслідок адаптації чутливість вуха зменшується при збільшенні сили звуку і навпаки. Це твердження, отримане на основі дослідних даних, складає сутність закону Вебера-Фехнера: якщо подразнення збільшується в геометричній прогресії, то відчуття цього подразнення збільшується в арифметичній прогресії.

Вчення про слух носить назву аудіології. Метод вимірювання гостроти слуху називається аудіометрією (audio – чути та метрія – вимірювати). Проводять за допомогою аудіометра, на якому визначають поріг слухового відчуття на різних частотах. Аудіометр – електроакустичний прилад для вимірювання гостроти слуху. По характеру сигналу, яким визначається слух, аудіометри поділяють на тональні і мовні, які часто поєднуються в одному апараті. При вимірюванні тональним аудіометром гострота слуху визначається по порогам чутності чистих, тобто синусоїдальних, тонів. При вимірюванні мовним аудіометром – або на порогах чутності, або по порогах розбірливості мови, тобто по мінімальних інтенсивностях, при яких забезпечується задовільний відсоток розбірливості мовного сигналу. Заміряні пороги чутності вимірюються в децибелах та порівнюються з середньо статичними порогами нормального слуху. Різниця в децибелах між заміряним і нормальним порогами чисельно характеризує втрату слуху. Розроблені моделі дозволяють виявляти порушення слуху при повітряному звукопроведенні в умовах медсанчастин, шкіл, дитячих установ(портативний скринінг – аудіометр), для ранньої діагностики порушень слуху при повітряному і кістковому звукопроведенні в розширеному діапазоні частот(автоматизований діагностичний А.), для диференціальної діагностики захворювань середнього і внутрішнього вуха, а також провідних шляхів слухового аналізатора у дорослих та дітей. Крива, отримана при дослідженнях, називається аудіограмою. Саме порівняння аудіограми хворої людини з нормальною кривою порогу слухового відчуття

допомагає діагностувати захворювання органів слуху.

Ультразвук – механічні коливання і хвилі, частоти яких лежать вище діапазону чутності людського вуха (більше 20 кГц). Умовно вважають , що верхня межа ультразвукових частот 10⁹ – 10¹⁰ Гц. УЗ міститься в шумі вітру та моря, машин, утворюється і сприймається тваринами(летючі миші, риби, комахи і т. д.). В медицині використовується для діагностики та лікування. Фізичні процеси обумовлені впливом УЗ, викликають в

біологічних об’єктах наступні основні ефекти:

- мікровібрації на клітинному та субклітинному рівнях;

- перебудову та пошкодження біологічних мембран, зміну проникності мембран;

- теплову дію;

- руйнування клітин та мікроорганізмів;

- руйнування біомакромолекул.

Медико-біологічні переваги УЗ можна розділити на два напрямки:

1) методи діагностики та дослідження:

а) ехоенцефалографія – визначення пухлин та набряків головного мозку;

б) ультразвукова кардіографія – вимірювання розмірів серця в динаміці;

в) ультразвукова локація – розміщення та розмір неоднорідних утворень, порожнини, внутрішніх органів (в офтальмології – визначення розмірів очного середовища); для слабозорих та сліпих – за допомогою спеціального пристрою можна виявляти предмети та визначати їх характер на відстані до 10 м;

г) вивчення характеру руху клапанів серця та вимірювання швидкості кровотоку;

д) з діагностичною ціллю по швидкості ультразвуку знаходять щільність пошкодженої кістки або кісток, що зрослися;

2) методи дії та впливу – ультразвукова фізіотерапія. Застосовують ультразвук інтенсивністю до 1 Вт/см², переважно частотою 800 кГц. Терапевтичний ефект обумовлений механічною і тепловою діями на тканини, що викликають позитивні біологічні ефекти в живих тканинах, стимулюють протікання нормальних фізіологічних процесів. Використовується в:

а) отоларингології – УЗ впливає на барабанну перетинку, слизову оболонку носа і лікувати захворювання;

б) неврологічних клініках – лікування захворювань периферичної нервової системи;

в) хірургії – УЗ-скальпель, здатний розрізати як м’які так і кісткові тканини;

г) фармакології – при виготовленні ліків, які застосовуються при лікуванні туберкульозу, бронхіальної астми, катару верхніх дихальних шляхів(ГРЗ), оскільки УЗ здатний роздроблювати тіла, розміщені в рідині, створюючи емульсії;

д) ортопедії - УЗ-остеосинтез – метод зварювання трансплантованих або пошкоджених кісток;

е) травматології, стоматології;

є) стерилізації хірургічних інструментів та іншого матеріалу – УЗ має властивість знищувати віруси, грибки, бактерії.

Літотрипсія - методика руйнування каменів в нирках і жовчному міхурі за допомогою спрямованої дії УЗ хвиль великої інтенсивності.

Шкідливу дію на окремі органи та організм в цілому здійснюють УЗ-хвилі великої інтенсивності(>3 Вт/см²). Порушується передача нервового імпульсу від однієї нервової клітини до іншої, що призводить до ряду ускладнень. При вивченні біологічної дії важливою є відповідь на питання: чи може УЗ-опромінення викликати генетичні зміни. Серія експериментів, пов’язаних з опроміненням ембріонів ссавців, показує відсутність шкідливих ефектів при рівнях інтенсивності, що використовуються у діагностиці. Але відсутність небезпеки не є доказом неможливості нанесення шкоди. Тому УЗ-дослідження слід застосовувати обережно, з мінімальним часом впливу, з малими рівнями інтенсивності у випадку явної медичної необхідності.

Інфразвук(ІЗ) – це механічна пружна хвиля з частотою меншою 20 Гц, широко поширена в навколишньому середовищі.

Джерела ІЗ: - природні – море, землетруси, грозові розряди;

- штучні – машини, станки, вибухи.

Хоча ІЗ не сприймається вухом людини, але впливає на весь організм і може викликати фізіологічні зміни. ІЗ негативно впливає на функціонування багатьох систем організму і призводить до швидкої втомлюваності, головних болів, зниження працездатності, сонливість, дратівливість. Шум в діапазоні 2-15 Гц інтенсивністю 105 дБ викликає уповільнення зорової реакції на 10%. Будь–яке коливання, що проникає в орган слуху, впливає на мозок. Сигнали низької частоти (<20 Гц) знижують нормальні ритми мозку, тому пригнічуючи діють на психіку.

При співпаданні значень частоти ІЗ і частоти власних коливань тіла людини чи окремих органів настає резонанс, і людина стає особливо чутливою до дії ІЗ.

Частоти власних коливань тіла людини, що відповідають частотам інфразвуку: у положенні лежачи–3–4 Гц; у положенні стоячи–5–12 Гц; грудна клітка–5–8 Гц; черевна порожнина–3–4 Гц.

Саме тому зниження рівня інтенсивності ІЗ у середовищах, що оточують людину(житлових, виробничих, транспортних приміщеннях), є основною задачею гігієни.

Проте, характерне для ІЗ слабке поглинання різними середовищами та поширення на значні відстані, дозволяє визначати вибухи на значній відстані від джерела, прогнозувати цунамі.

Вібрації - коливання твердого тіла навколо положення рівноваги(при цьому тіло коливається як єдине ціле, не змінюючи своєї форми) або коливання часток, з яких складається тіло. Вібрації можуть біти джерелом звуку в діапазоні від інфразвуку до ультразвуку. Тому і дія, відповідно, може бути корисною лікувальною: вібромасаж, вібротерапія та шкідливою: вібраційна хвороба. Вібраційна хвороба призводить до судинних змін(порушення кровообігу); до функціональних змін центральної нервової системи(втомлюваності, головних болів, зниження працездатності, сонливості, дратівливості); до розладів вегетативної нервової системи, що призводить до зміни проникності капілярів і тканин; до підвищеного потовиділення, до кісткових порушень; порушень функцій внутрішніх органів, зміни слухового аналізатора.

Хвороби системи кровообігу, спричинені насамперед артеріальною гіпертензією, посідають перше місце серед летальних ризиків за загальносвітовою статистикою (понад 50 %). Крім того, хронічні захворювання усіх систем організму супроводжуються зміною гемодинамічних показників (наприклад, вікові зміни церебрального кровообігу, пієлонефрит, холецистит, сальпінгоофорит), що, за принципом зворотного зв'язку впливають на стан серцево-судинної системи та погіршують перебіг хвороби. Тому своєчасний моніторинг гемодинамічних показників, розробка нових методів діагностики стану серцево-судинної системи та просвітницька лікарська діяльність виявляються потужним інструментом у забезпеченні активного здоров'я населення, виявлення можливих патологічних процесів (гінекологічних, урологічних, тощо) на ранніх стадіях, а також коригуванні схеми лікування стаціонарних хворих з використанням замісної терапії.

Біореологія – вчення про деформацію і текучість рідин, зокрема біологічних(кров, лімфа, слина). До рідин відносяться речовини, які за своїми властивостями займають проміжне положення між газами та твердими тілами. Рідкі середовища складають найбільшу частину організму, їх переміщення забезпечує обмін речовин та постачання клітин киснем. Тому механічні властивості та текучість рідин є надзвичайно важливими для медиків. Основною задачею реології є з’ясування залежностей:

напруги від відносної деформації: σ = f (ε) ;

напруги від часу(релаксація напруги): σ = f (t), при ε = const;

відносної деформації від часу(повзучість): ε = f (t), при σ = const.

Реографія - метод, який дозволяє вимірювати кровонаповнення кінцівок,

мозку, серця і багатьох інших органів. Коли деякий об'єм крові протікає через судину будь-якого органу протягом систоли, об'єм цього органу збільшується. Такі зміни об'єму вивчали у минулому за допомогою, так званої, плетизмографії, яка була заснована на механічних вимірюваннях.

Але можливості цього методу були обмежені. Він міг застосовуватися тільки для вивчення кровонаповнення верхніх кінцівок. Пізніше було виявлено, що при зміні кількості крові в судинах органів, змінюється їх електричний опір. За технічних причин зручніше вимірювати саме зміни імпедансу, ніж зміни активного опору постійного струму. У реографії кінетика повного опору тіла людини відображає частоту і об'єм локального кровонаповнення органів. Для вимірювання зміни повного опору біологічного об'єкту, через нього пропускають змінній струм високої частоти. Оптимальна частота, застосована в реографії, - 100 - 500кГц. При частотах вище 500 кГц згладжуються відмінності в питомій

електропровідності між кров'ю і навколишніми тканинами. Зміни повного опору є дуже невеликими, їх величина складає: 0,08 ом для гомілки і передпліччя, 0,1 ом для плеча і ступні.

Основна (інтегральна) реограма відбиває зміну імпедансу досліджуваного органу при кровонаповненні. Зростаюча частина кривої виникає внаслідок систоли, а низхідна - внаслідок діастоли. Зазвичай одночасно записується диференціальна реограма. Вона є похідною першого порядку за часом інтегральної реограми і описує швидкість зміни кровонаповнення досліджуваного органу.

Реографія застосовується для вивчення кінетики повного електричного опору різних органів: серця (реокардіографія), мозку (реоенцефалографія), печінки (реогепатографія), очі (реоофтальмографія) i тому подібне.

Деформація – зміна взаємного розміщення точок тіла, котра призводить до зміни його форми та розмірів.

Є такі види деформації: пружна – зникає при припиненні дії сили; пластична – зберігається при припиненні дії сили; пружньопластична – частково зникає та частково залишається.

Гідродинаміка - розділ фізики, в якому на основі законів механіки вивчають рух рідин.

Гемодинаміка вивчає рух крові в кровоносній системі.

Розглянемо деякі принципи гідродинаміки.

Опис потоку рідини.

Для опису течії рідини необхідно розглянути рух невеликого її обсягу. Лінії, вздовж яких переміщаються частинки рідини, називаються лініями току. Якщо кожна наступна частка рідини проходить через дану точку,

слідуючи за тим же шляхом, що і попередня частка рідини, течія рідини називається стаціонарною. Лінії току при стаціонарному перебігу рідини відображають напрям течії, який може бути прямим або зігнутим. Дотична, проведена в будь-якій точці до ліній току, вказує напрям вектора швидкості в даній точці. Під механічними властивостями біологічних тканин розуміють два різновиди. Перший пов’язаний з процесами біологічної рухливості: скорочення м'язів, ріст клітин, рух хромосом в клітинах при їх поділі. Ці процеси обумовлені хімічними процесами та енергетично забезпечуються АТФ. Умовно вказану групу називають активними механічними властивостями біологічних систем. Другий різновид – пасивні механічні властивості біологічних тканин.

1) Кісткова тканина. Є основним матеріалом опорно-рухового апарату. Густина кістки ρ = 2400 кг/м³. Її механічні властивості залежать від багатьох факторів: вік, індивідуальні умови росту організму, ділянки організму. Композиційна(утворені об’ємним поєднанням хімічно різнорідних компонентів, що характеризуються властивостями, якими не володіє ні один компонент зокрема) будова кістки надає їй потрібних механічних властивостей: твердість, пружність, міцність. При невеликих деформаціях виконується закон Гука, модуль Юнга Е = 10 ГПа, межа міцності 100 МПа.

2) Шкіра. Є в’язко пружним матеріалом з високо еластичними властивостями, добре розтягується та подовжується.

3) М’язи. Механічні властивості схожі до властивостей полімерів – висока еластичність.

4) Тканина кровоносних судин(судинна тканина) – еластичність, міцність.

Закон Гука: сила пружності за модулем пропорційна видовженню тіла і напрямлена так, щоб зменшити величину деформації. σ = Е∙ε, де σ – напруга, Е – модуль Юнга(важлива характеристика пружних властивостей матеріалу, що залежить від його природи), ε – відносне видовження.

Коефіцієнт Пуассона µ = ∆d/d: ∆l/l – це відношення відносного поперечного звуження(розширення) ∆d/d до відносного поздовжнього видовження(стиснення) ∆l/l.

Текучість – властивість середовищ в’язко або пластично деформуватися під дією механічної напруги, залежність відносної деформації від часу ε = f (t), при σ = const. Кількісно текучість – величина обернена в’язкості. Релаксація напруги – залежність напруги від часу.

σ = σ₀∙е^{Е∙ t/η} , η – коефіцієнт в’язкості.

Поверхневий натяг(коефіцієнт поверхневого натягу) – визначається відношенням роботи, затраченої на створення деякої поверхні рідини при сталій температурі, до площі цієї поверхні. σ = А/S, Дж/м² = Н/м.

Поверхневий натяг дорівнює відношенню сили поверхневого натягу до довжини відрізку, на якому діє ця сила.

σ= F/l

Коефіцієнт поверхневого натягу біологічних рідин служить діагностичним показником. Наприклад, при появі в сечі жовчних кислот при захворюванні жовтухою σ сечі різко зменшується.

Для визначення коефіцієнта поверхневого натягу існують різні методи: відриву крапель, або метод сталагмометра; відриву бульбашок, або метод

Ребіндера; відриву кільця; капілярний метод.

Внутрішнє тертя (в’язкість) – явище виникнення дотичних сил, що перешкоджають переміщенню шарів рідини один відносно іншого. В’язкість рідини виникає внаслідок дії сил взаємного притягання між її молекулами і залежить від стану і молекулярних властивостей рідини.

η = F∙∆z/S∙∆υ,

∆υ/∆z – градієнт швидкості, що показує зміну швидкості, яка припадає на одиницю відстані в напрямку, перпендикулярному до швидкості;

S – площа дотику між шарами рідини.

Одиницею в’язкості в системі СІ є Па∙с, 1 Па∙с = 10 Пуаз

Формула Ньютона має вигляд F_m = η∙S∙∆υ/∆z – сила внутрішнього тертя.

Рідини, в'язкість яких може бути описана рівнянням Ньютона, називаються ньютонівськими. Це гомогенні рідини (вода, парфуми, розчини електролітів і т.п.) Рідини, в яких η залежить лише від їх природи(маси, розмірів, форми молекул) і температури називаються ньютонівськими (простими).

Існують також більш складні різнорідні рідини, для опису яких рівняння Ньютона неадекватне. В'язкість таких рідин, які називаються неньютонівськими рідинами, залежить від швидкості течії (при високих їх значеннях). Ця категорія включає суспензії, емульсії і розчини

макромолекул (наприклад, білків). Довгі ланцюжки макромолекул в розчинах можуть заплутуватися один з одним, і це переплетіння перешкоджає їх здатності реагувати на зміни швидкості течії розчинника. Величина в'язкості неньютонівських рідин більша, ніж у ньютонівських рідинах.

Рідини, в яких η залежить від природи, температури та від умов протікання (градієнт швидкості, різниці тисків, розмірів посудини) називаються неньютонівськими (складними).

Відношення коефіцієнта в’язкості до густини рідини називають кінематичною в’язкістю η = η_кін/ρ, м²/с.

Кров – неньютонівська рідина.

Рідина, яка не стискається і не має в’язкості, називається ідеальною. Якщо швидкості частинок рідини в кожній точці потоку з часом не змінюються, то така течія називається стаціонарною, для якої виконується умова нерозривності(неперервності) струменя – добуток швидкості υ на поперечний переріз труби S є величина стала.

S∙υ = const.

При стаціонарній течії ідеальної рідини виконується рівняння Бернуллі: повний тиск рідини, як сума статичного Р, гідростатичного ρ∙g∙h та динамічного тисків ρ∙υ²/2, є величина стала:

Р + ρ∙g∙h + ρ∙υ²/2= const

Формула Пуазейля визначає залежність об’єму рідини Q, що протікає через горизонтальну трубу радіусом R за 1 с, де η – в’язкість рідини(Па∙с), а р₁ – р₂ – різниця тисків, що підтримується на торцях труби довжиною l:

Q = πR⁴ (p₁-p₂)/8ηl

Формула Гагена-Пуазейля визначає об’єм рідини V, що витікає за час t через поперечний переріз труби радіуса R і довжиною l : V=π∙∆p∙R⁴∙t/8l∙η.

Закон Пуазейля являє собою формулу для об'ємної швидкості течії рідини. Він був відкритий експериментально французьким фізіологом Пуазейля, який досліджував плин крові в кровоносних судинах. Закон Пуазейля часто називають головним законом гідродинаміки. Закон Пуазейля пов'язує об'ємну швидкість течії рідини з різницею тиску на початку і кінці трубки як рушійної сили потоку, в'язкістю рідини, радіусом і довжиною трубки. Закон Пуазейля використовують у випадку, якщо плин рідини ламінарний. Закон Пуазейля показує, що величина Q пропорційна різниці тиску P1 - P2 на початку і кінці трубки. Якщо P1 дорівнює P2, потік рідини припиняється. Формула закону Пуазейля також показує, що висока в'язкість рідини призводить до зниження об'ємної швидкості течії рідини. Вона також показує, що об'ємна швидкість рідини надзвичайно залежна від радіуса трубки. Мається на увазі, що помірні зміни радіуса кровоносних судин можуть забезпечувати великі відмінності об'ємної швидкості рідини, що протікає через судину. Формула закону Пуазейля спрощується і стає більш універсальною при введенні допоміжної величини – гідродинамічного опору R.

Гідравлічний опір, Х = 8ηl/ πR⁴ , тим більший чим більша в’язкість, довжина труби і менша площа поперечного перерізу.

Закон Пуазейля, таким чином, показує,що об'ємна швидкість рідини прямо пропорційна різниці тиску на початку і кінці трубки і обернено пропорційна гідродинамічному опору.

В'язкість крові.

Кров є суспензією клітин крові в рідині складного складу,званої плазмою. Розрізняють червоні клітини крові (еритроцити), білі клітини крові (лейкоцити) і тромбоцити. Плазма - водний розчин електролітів, білків, поживних речовин, продуктів метаболізму і т.п. Об'єм крові в організмі становить майже 7% обсягу людського тіла. Еритроцити займають близько 45% об'єму крові, а інші клітини крові - менш ніж 1%. Відносний обсяг клітин крові і плазми визначають за допомогою приладу гематокриту. Цю ж назву використовують для визначення результатів аналізу.

Кров є більш щільною і в'язкою, ніж вода. У середньому відносна в'язкість крові становить майже 4,5 (3,5-5,4). Відносна в'язкість плазми - 2,2 (1,9 - 2,6). В'язкість крові вимірюється в лабораторії за допомогою спеціального приладу – медичного віскозиметра. Кров є неньютонівською рідиною. Але при такій швидкості течії, яка підтримується в судинах кровоносної системи, в'язкі властивості крові можна розглядати, як для ньютонівських рідин.

В'язкість крові залежить, головним чином, від концентрації еритроцитів і менше – від концентрації білків плазми. Вона залежить також від швидкості течії крові. Якщо швидкість течії крові зменшується, еритроцити збираються в специфічні скупчення, так звані "монетні стовпчики". Це призводить до підвищення в'язкості крові. Такий феномен можна спостерігати в дрібних кровоносних судинах, де швидкість течії крові невелика.

Гемодинаміка – область біомеханіки, в якій досліджується рух крові по судинній системі. Рух крові залежить як від властивостей крові, так і від властивостей кровоносних судин. Кров становить 6 – 7,5 % ваги тіла. за своїми реологічними властивостями кров – неньютонівська рідина. Основу її становить рідка частина – плазма, яка має 90 – 92 % води і 8 – 10 % сухої речовини, головним чином білків і солей. В плазмі в завислому стані знаходяться формені елементи крові: еритроцити, лейкоцити, кров’яні тільця. Об’єм плазми цільної крові становить 55 – 60 %, решта 45 – 50 % припадають на долю формених елементів. Густина крові – 1025 – 1034 кг/м³. відносна в’язкість крові в нормі становить ≈ 5, плазми – 1,6 – 2,2; еритроцитів – 6. Число формених елементів впливає на в’язкість крові різні захворювання в організмі ведуть до зміни в’язкості крові. При туберкульозі – зменшення в’язкості, при втратах води (діарея, інтенсивна пітливість), інфекційних захворюваннях – збільшується. Ці зміни враховують при діагностиці хвороб.

Течія реальної рідини буває ламінарною або турбулентною.

П ри ламінарній рідина умовно може бути поділена на шари, які рухаються з різними швидкостями, на перемішуючись, тобто ковзають один по поверхні іншого. Течія турбулентна – якщо швидкість течії сильно збільшується внаслідок неоднорідності тиску в перерізі труби. Турбулентний рух рідини супроводжується звуковими явищами. Протікання крові в артеріях в нормі є ламінарним, невелика турбулентність виникає близько клапанів серця. При патології, коли в’язкість менша норми, рух стає турбулентним. Протікання повітря в носовій порожнині в нормі – ламінарне, при запальних захворюваннях може стати турбулентним. Умова переходу ламінарної течії в турбулентну визначається числом Рейнольдса, яке залежить від властивостей рідини,

ш видкості її течії, розмірів труби:

Rе = ρ_р∙υ∙D/η = υ∙D/ν, де ν = η/ρ_р – кінематична в’язкість.

Пульсова хвиля – хвиля підвищеного тиску, що поширюється в аорті, артеріях в момент систоли. Швидкість пульсової хвилі залежить від параметрів судини ν = , h – товщина стінки, ρ – густина крові, d – внутрішній діаметр судини, Е – модуль Юнга речовини стінки судини. Пульсову хвилю використовують для визначення частоти серцевих скорочень.

Лінійна та об’ємна швидкості. Розрізняють лінійну і об'ємну швидкість руху крові. Лінійна швидкість руху крові – це відстань, яку проходить частинка крові за одиницю часу.

V =S/T

Об'ємною швидкістю кровотоку називається та кількість крові, яка проходить через поперечний переріз даної судини за одиницю часу.

Об'ємна швидкість кровотоку залежить від різниці тиску на початку і в кінці судин, а також від опору судин.

Q=(Р₁-Р₂)/R²

Можна вирахувати об'ємну швидкість кровотоку, якщо відома лінійна швидкість і площа поперечного перерізу судини: Q=r

Лінійна швидкість кровотоку дорівнює:

аорта – 50-60 см/с;

крупні артерії кінцівок - 30-40 см/с;

середні артерії кінцівок - 3-4 см/с;

артеріоли - 0,3-0,5 см/с.

капіляри - 0,3-0,5 мм/с.

середні вени - 10 см/с

Нижні порожнисті вени - 20-25 см/с

Швидкість кровообігу характеризується часом, протягом якого частинка крові пройде велике і мале кола кровообігу. Час кровообігу рівний 20-25 с.

Основне рівняння динаміки рідин. Структура і деякі біофізичні властивості серцево-судинної системи.

Серцево-судинна система складається з серця і розгалуженої замкнутої системи кровоносних судин, які переміщують кров у всі частини тіла і в серце. Судинна система складається з системної циркуляції і легеневої циркуляції. Кровоносні судини включають артерії, капіляри і вени. По артеріях кров надходить в органи і тканини. Через вени переміщається зворотний потік крові. Кожна велика артерія, що починає з аорти, галузиться, формуючи менші артерії, які, в свою чергу, розгалужуються далі. Найменші артерії називаються артериолами. Кров, зрештою, досягає капілярів, де відбувається обмін речовин з навколишніми тканинами.

Потім капіляри збираються у венули і вени, які збираються в порожнисті вени, звідки кров з тканин надходить в серце.

Емболією називають закупорку кровоносних або лімфатичних судин часточками (емболами), які в нормі у крові і лімфі не зустрічаються. Емболію поділяють на екзогенну: повітряна, газова, бактеріальна, паразитарна, сторонніми тілами; та ендогенну: тромбоемболія, жирова емболія, тканинна емболія, емболія навколоплідними водами

Повітряна емболія спостерігається, як правило, при пошкодженні крупних вен, у яких від’ємний тиск. Це стається у випадках бойового або побутового поранення яремної чи підключичної вени, при пневмотораксі, операціях на серці, після пологів, коли вени матки не спалися, при випадковому введенні повітря у вену разом з ліками. Повітря скупчується в порожнинах камер правого серця, розтягує їх і заноситься в судини малого кола кровообігу. Кров у камерах правого серця і в легеневій артерії стає пінистою. В цей час можлива раптова смерть.

Газова емболія трапляється при кесонних роботах. Занурюючись на глибину, людина вдихає газову суміш під зростаючим тиском. Відповідно зростає розчинність газів у крові. Якщо виникає необхідність швидкого підйому водолаза на поверхню, розчинені гази не встигають вивестися через легені і переходять у газоподібний стан. Кров “закипає”. Бульбашки газу, який майже повністю складається з азоту, закупорюють судини. Подібне може статися при розгерметизації літального апарата. Емболія такого ж типу ускладнює перебіг газової гангрени, тільки емболи в даному разі складаються з інших газів.

Під бактеріальною і паразитарною емболією мають на увазі закупорку судин мікроорганізмами, грибами, найпростішими, паразитами (трихінелами). Часто мікробні емболи утворюються при гнійному розплавленні тромбів. В місцях закупорки розвиваються метастатичні гнійники.

Емболія сторонніми тілами настає тоді, коли в просвіт судин потрапляють кулі, осколки мін та інших твердих тіл. Важкі тіла переміщуються недалеко, інколи проти руху крові.

Ендогенну емболію найчастіше викликають тромби, що відірвалися від судинної стінки. Тромбоемболи з вен великого кола кровообігу і з порожнин правого серця потрапляють за рухом крові у легеневу артерію, а ті, що утворилися в порожнинах лівого серця, викликають інфаркти мозку, нирок, селезінки, гангрену брижейки (Брижейка - складка очеревина за допомогою якої внутрішні органи живота прикріпляються до стінок черевної порожнини) і нижніх кінцівок.

Легко відриваються тромби, що утворилися на мітральних і аортальних клапанах при ревматизмі, затяжному септичному ендокардиті, вадах серця. В цілому тромби із серцевих порожнин дають 20 % усіх тромбоемболій. Тромби з клапанів серця можуть відриватися повторно і багаторазово, тоді говорять про тромбоемболічний синдром. На тромбоемболи, які закупорили судини, часто нашаровуються нові тромботичні маси, тоді до тромбоемболії приєднується емболотромбоз.

Жирова емболія, виникає при травматичному розчавленні підшкірної жирової клітковини, переломах трубчастих кісток, у яких кістковий мозок заміщений жировою тканиною, а також при помилковому введенні в судини ліків, розчинених на олії. Жир, як правило, потрапляє у вени і далі за рухом крові - у легеневу артерію. Смерть настає при закупорці двох третин галузок легеневої артерії. Якщо закупорено менше судин, то жир емульгується, змилюється і розсмоктується ліпофагами. Клінічно це нічим не проявляється, зрідка буває пневмонія.

Тканинна (клітинна) емболія розвивається при руйнуванні тканин травмою або патологічним процесом. При цьому шматочки тканини або групи клітин потрапляють у кров’яне русло. Емболами стають шматочки клапанів серця при виразковому ендокардиті, шматочки стінки аорти при виразкуванні атеросклеротичних бляшок, шматочки головного мозку при черепно-мозкових травмах, особливо у немовлят при пологовій черепно-мозковій травмі, ракові клітини.

Останні можуть проростати стінки вен і лімфатичних судин, відриватися від пухлини і метастазувати в інші органи.

Сюди ж відносять емболію петрифікатами і амніотичними водами у породіль. Емболи, звичайно, рухаються за течією крові (ортоградна емболія). Зрідка тверді сторонні тіла під впливом власної ваги опускаються в нижче розташовані частини тіла проти руху крові (ретроградна емболія). Сприяє цьому сповільнення кровотоку і ослаблення присмоктуючої сили грудної клітки. В осіб з дефектами міжпередсердної або міжшлуночкової перегородок емболи можуть переходити з правої половини серця в ліву і далі в аорту, обминаючи мале коло кровообігу (парадоксальна емболія).

Симптоматика емболії залежить, передусім, від її локалізації. Тому розрізняють емболію малого кола кровообігу, великого кола кровообігу і ворітної вени. Грізним ускладненням є емболія легеневої артерії.

Вона виникає у хворих з тромбозом нижніх кінцівок і порожнини правого серця. Будь-яка патологія, що сприяє розвитку тромбофлебіту, розглядається як фактор ризику емболії легеневої артерії. Емболія судин малого кола супроводжується підвищенням кров’яного тиску в них. Патогенез цієї гіпертензії складний. Головне значення має збільшення хвилинного об’єму крові, що викидається правим серцем у легеневі судини, а також механічна обтурація їх, яка доповнюється рефлекторним спазмом. В умовах гіпертензії малого кола кровообігу формується легеневе серце. Правий шлуночок швидко гіпертрофується, розширюється, розвивається правошлуночкова недостатність. Одночасно знижується тиск у великому колі кровообігу. Це пов’язано з обмеженим припливом крові до лівого шлуночка і зменшенням серцевого викиду. Зниження тиску в аорті і коронарних судинах веде до

гіпоксії міокарда.

Внаслідок емболії легеневої артерії виникає геморагічний інфаркт легені. У його розвитку велику роль відіграє рефлекторний спазм закупореної судини та її колатералей. При тромбоемболії великих гілок легеневої артерії настає раптова смерть. Інколи це стається на грунті пульмо-коронарного рефлексу. Інтима легеневої артерії багата на нервові рецептори, особливо в місці її розгалуження. Подразнення цієї зони емболом, навіть невеликих розмірів, приводить до спазму бронхіалього дерева, розгалужень легеневої артерії, коронарних судин і зупинки серця.

Емболія великого кола кровообігу відбивається на структурі і функції органів, у які потрапили емболи. Ймовірність некрозу залежить від ступеня розвитку колатералей і рефлекторного спазму обтурованих і віддалених судин. Найважливішою патогенетичною ланкою емболії ворітної вени є синдром портальної гіпертензії. Внутрішні органи переповнюються кров’ю, зменшується маса циркулюючої крові. В результаті підвищення венозного тиску рідина просочується в черевну порожнину (асцит). Збільшується селезінка (спленомегалія). Розширюються поверхневі вени передньої стінки живота. Із розширених вен стравохода і шлунка можливі кровотечі. Глибокі гемодинамічні розлади стають причиною смерті хворого.

Газова емболія.

Газова емболія – явище попадання бульбашки повітря в кровоносну судину малого діаметру і закупорка її, тобто повна зупинка руху крові по судині.

Газова емболія - захворювання, що виникає внаслідок прориву стінок альвеол з капілярами, що приводить до виносу повітряних бульбашок в кровоносне русло. Кров приносить їх у серце, звідки вони потрапляють в артерії великого кола кровообігу і досягають життєво важливих органів, перешкоджаючи нормальному їх кровопостачанню і пошкоджуючи стінки кровоносних судин.

Попадання бульбашок в мозок викликає втрату свідомості, порушення зору, слуху, координації, руху, параліч. Попадання повітря в коронарні артерії призводить до інфаркту міокарда. Гази в підшкірних судинах викликають появу на шкірі червоно-білих плям («мармуровий» малюнок шкіри).

Газова емболія є найбільш серйозною формою баротравми легенів.

Вона характеризується ушкодженням легенів і пульмонарних капілярів з наступним проникненням бульбашок газу в кровоносне русло.

Симптоматика.

Знерухомлення та сильні болі у грудях, розвивається ціанотичний відтінок шкіри, болісний кашель; При розвитку церебральної емболії, характеризується проникненням бульбашок повітря з током крові в відділи головного мозку іноді спостерігається розвиток парезів і паралічів. У постраждалих може спостерігатися змішана форма баротравми легенів, яка характеризується поєднанням різних видів баротравматичної емфіземи, газової емболії і пневмотораксу.