4.8. Қантамыр геометриясының ағынға әсері

Артериялық ағаш қолқадан басталып және капиллярмен аяқталатын өте күрделі геометриялық форма - грифты құрайды. Қанның қисықсызықты аймақтар арқылы, конус тәрізді артериялармен, тарамданып, дұрыс емес қабырға аймақтарымен және жуандап немесе ұлғайып қалай ағатынын түсіндіру қызығырақ. Қантамыр геометриясының өзгеруі турбуленттіліктің пайда болуына әкеледі. Бұл - атеросклероздың өсуімен байланысты.

Жүйенің кіріс және шығыс аймақтық әсерлері тексерілді: түтік - қойма, шектелген қабаттың сұрақтары, ағыстың бифуркациясы және ньютондық емес әсерлер.

Талукдер [4] қантамырлық тарамдалуда қанның ағу сипаттамасына тексеру жүргізді. Бұл тексеріс атерогенезиске әсер етуі мүмкін гемодинамикалық факторларды анықтау үшін жасалды. Патологиялық жағдайлардың көпсанды зерттемесі қан ағынының гидродинамикасы мен атеросклероз арасында өзара байланыстың бар екендігін көрсетеді. in vivo эксперименті кезіндегі авторлар қатары қысымның пульстенуі мен турбуленттілік қантамыр қабырғасы құрылымының прогрессивті жансырауына келетінін белгілеп көрсетті. Фрай [4] сыни қатысты кернеудің орнатылуын және оның атеросклероз бен эндотелиалды жасушада өзгеру зерттемесінің нәтижелерін ұсынды.

Патель мен Остен [4] ағу қысымының көтерілуін - артерияда күй биіктігінің атеросклероздық процесті жылдамдататынын дәлелденген деп есептейді.

Гемодинамикалық кернеулер қалыпты және қатысты компоненттерді қамтиды (4.27 - сурет). Ішкі қысымды теңестіретін қантамыр жүйесіндегі қалыпты кернеулер қоршалған бағытта созылмалы, бойлық бағытта созылмалы және радиальды бағытта қысылатын болып табылады. Радиальды кернеу әрқашан қантамыр қалыңдығы бойынша әркелкі, ал қоршалған және бойлық кернеу тармақтану немесе бұрылыс аумағының тыйым салынғандығына байланысты шамамен біркелкі.

Қатысты кернеу қан ағысының үйкелуімен байланысты және қантамыр қабырғасының ішке бетінде анық байқалады. Қантамырдың тіксызықты аумағында қабырғадағы қатысты кернеу салыстырмалы түрде төмендеу. Тарамдалу немесе бұрылыс аумағында керсінше, жылдамдық градиенті жоғары және қатысты кернеу біршама (4.28 - сурет). Бұл аймақта локальды құйындар пайда болады және ағыс турбулентті бола бастайды.

4.27 - сурет. Қан ағынына қантамырдың геометриялық формасының әсері; 1 - төмен қозғалысты кернеу; 2 - жоғары қозғалысты кернеу; 3 - турбуленттіліктің өсуі; 4 – бифуркация [4].

4.28 - сурет. Қантамырдың тармақ сызбасы.

178-185 беттер

Гидромеханикалық фактордың атеросклероздық бүлінудің локализацияға түзу бұрыш бойынша тамырдың тарамдалу кезіндегі әсері 3 мм диаметрдегі түтіктің шынылы моделінде тексеріледі. Тарамдалу кезінде бұрыш дөңгелектенеді немесе үшкір түрде қалдырылады (4.29 - сурет). Қозғалыс сипатын көктамырдың тарамдалу кезінде үйірілу жақсы дамитындай Рейнольдстың 15 - 420 дейінгі санында сұйықтықта құбылатын микросфераның траекториясында зерттеу жүргізді [4]. Рейнольдстың 103 санында және Q₁ /Q₂ = 0,25 қатынасы өткір іліну кезіндегі микросфераның типті қозғалыс формасы 4.30 - суретте көрсетілген. Егер бұрыш жиегі дөңгелектенсе, қозғалыс формасы 4.31, ал ағыс жылдамдығы - 4.32 - суретте көрсетілгендей.

Қолқа - ең үлкен артерия. Ол сол жақ қарыншадан шығады және үш бөлікке бөлінеді: өрлемелі қолқа, қолқа доғасы және бәсеңдейтін қолқа. Өрлемелі қолқа 60 см/с ағысты орташа максималды жылдамдықтан тұратын 2,0 - 3,2 см диаметрді құрайды. Бәсеңдейтін қолқа диаметрі 30 см/с орташа максималды жылдамдықты құрайтын 1,6 - 2,0 см дейінгі өлшемде. Қолқадағы максималды жылдамдық кейде 90 см/с жетеді.

4.29 - сурет. Тік бұрыш бойынша қантамырдың жарықтану аймағындағы қан тогының сызбасы [4].

4.30 - сурет. Теңестірілген тік бұрыш бойынша қантамырдың жарықтану аймағындағы қан тогының сызбасы [4].

4.31 - сурет. Тік бұрыш бойынша қантамырдың жарықтану аймағындағы жылдамдық пішінінің сызбасы.

4.32 - сурет. Өсу бойынша қабырға қаттылығының өзгеруі.

Қолқаның механикалық құрылымын зерттеу, қантамыр ағысының және пульстық тербеліс сипаттамасы - қантамырдың және мүшелердің жасанды звеносын жобалау үшін үлкен мағынаны қамтиды.

Экспериментті зерттеулер кезінде қолқа қабырғасының σ қаттылығы бойлай және көлденең бағытта ерекшеленеді [4]. Мысалы, кеуде қолқасының σ₂ мәні σ₂ мәнінен орташа 1,9 есе үлкен. Ағзаның қартаюынан қолқа қабырғасының қаттылығы екі бағытта да төмендейді. Жас бойынша қабырға қаттылығы 4.32 - суретте көрсетілген.

Қолқа зерттемесінің мақсаты жанама күш тарату және олардың қабырғаға әсері бағасымен бекітіледі. Бұл үшін теориялық және экспериментті зерттеулер қажет. Математикалық модель көмегімен генерацины, дыбыстың таралуын және қантамырлардың қаттылық құрылымын оқуға болады.

Линг және басқалар [4] қантамырдың ішкі бөлігі шендес гидродинамикалық процесске сезімтал екенін дәлелдейтін Фрай тұжырымын растайды. Линг және Атабек қантамырдағы сызықты емес пульстік ағын теориясын ойлап тапты. Бұл теорияда сызықты емес Навье - Стокс теңдеуін, сонымен бірге, қантамырлы қабырғаның үлкен созылымды, сызықты емес құрылымын қарастырады. Авторлар бәсеңдейтін қолқаны да зерттеді. Олар оңайырақ формаға теңестіру үшін: серпімді күшпен және қысыммен салыстырғанда инерциялық күшпен ескермейтіндей кейбір жеңілдіктерді қабылдады. Демек, қантамыр қабырғасының радиальды қозғалысын пульсты толқыннан және қантамыр радиусы мен қысым арасындағы функционалды өзара байланыстан алуға болады. Бұл функционалды өзара байланыс R = R_(p) түрін қамтиды, мұндағы R - қантамырдың ішкі радиусы, p - қантамыр қабырғасына қысым [4].

Экспериментті түрде, қантамырлы қабырғаның бойлық қозғалуы өте аз, сондықтан есепке алмауға да болады. Бұл эластин және коллаген талшығын қоршаған ортадан басым көбірек алу нәтижесі. Экспериментті зерттеулер конвективті жылдамдату әсерінің қатары мен тұтқырлық бірдей екенін көрсетті.

Қан ағысының зерттеуі - жүректің шынайы және жасанды қақпақшасы арқылы жасанды қақпақшаны бағалау және жобалау кезінде таңдаулы өлшемді анықтау үшін үлкен мағынаны қамтиды.

Ханг және Шуслер компьютерлік модельды қолдана отырып, систоликалық ағын мен қақпақша қозғалысы арасындағы байланысты зерттеді.Олар қысқартылған ағыс кезінде жүрек қақпақшасы арқылы сұйықтықтың серпімді әсерімен инертті әсер салыстыруымен есепке алмау керектігін қабылдады. Эйлер теңдеуі қолданылады:

dz = -ρ

(4.75)

dr = -ρ

және Стокс теңдеуі

+ (4.76)

мұндағы r - радиалды координата; z - бойлық координата; u - радиалды бағыттағы жылдамдық; ω - бойлық бағыттағы жылдамдық; p - қысым; ψ - Стокс функциясы.

Бұл теңдеулерді ақырғы қалдық әдісі бойынша шешуге болады. 4.33 - суретте қақпақша мембранасы қозғалысының экспериментті зерттеуі көрсетілген.

4.33 - сурет. Ағыс нүктесіне сай келетін қан ағынының бойлық жылдамдығы.

v үшін масштаб 6,15 см/с - қа тең; t =25мс; Q = 30см³/с (а);

v үшін масштаб 24,42 см/с - қа тең; t =70мс; Q =120см³/с (б).

Ψ, см3/с
А 0.0 В 0.912 С 1.724 D 2.449 E 3.073	F 3.598 G 4.035 H 4.372 I 4.610 J 4.747	А 0.0 В 3.625 С 6.853 D 9.734 E 12.217	F 14.303 G 16.041 H 17.382 I 18.325 J 18.872