Чорноморський державний університет ім. Петра Могили Кафедра медичних приладів і систем	МЕДИЧНІ ПРИЛАДИ І СИСТЕМИ. Акустичні та механічні медичні прилади.
Методи досліджень механічних проявів.	Лекція 2

Методи досліджень механічних проявів життєдіяльності організму.

Дослідження механічних партерів кровотоку.

1. Методи досліджень механічних проявів життєдіяльності

З усієї класифікації медико-біологічних вимірювань за належністю до відповідного розділу фізики такий клас, як механічні вимірювання, включає в себе:

• Антропологічні параметри тіла.

• Переміщення, швидкість та прискорення частин тіла, крові, повітря.

• Акустичні вимірювання.

• Тиск крові, біорідин в організмі.

• Вимірювання вібрацій та шумів та ін.

Якщо ж говорити про механічні прояви життєдіяльності організму, то до них відносять:

• Переміщення, швидкість, прискорення, зміна форми, об’єму, внутрішнього тиску.

• Акустичні явища, що супроводжують роботу серця, легень, кровоносної системи, кістково-м’язового апарату, шлункового тракту.

У відповідності з цими проявами виникли методи досліджень, наприклад:

• Механокардіографія.

• Сфігмографія.

• Плетизмографія.

• Спірографія та ін.

Механокардіографія (мкг)

МКГ - це сукупність методів механічної реєстрації роботи серця. Кардіограма – запис (аналоговий або цифровий) роботи серця незалежно від методу знімання інформації і від того, отримана вона на відкритому серці або непрямим шляхом.

Енергетичною основою МКГ є робота і потужність серця. Для енергетичної оцінки вважатимемо, що механічна робота , здійснювана серцем, витрачається на подолання сил тиску і надання кінетичної енергії крові, причому:

, (1.25)

де і - робота, що здійснюється лівим і правим шлуночком відповідно. З дослідів відомо, що:

, тоді , (1.26)

Визначимо роботу, яку здійснюється при одноразовому скороченні лівого шлуночка.

Позначимо - ударний об’єм крові у вигляді циліндру, який серце пересуває по аорті з поперечним перерізом на відстань при середньому тискові . Здійснювана при цьому робота:

. (1.27)

На надання кінетичної енергії крові витрачається робота:

, (1.28)

де - густина крові, - швидкість крові в аорті. Тоді робота лівого шлуночка при скороченні серця:

. (1.29)

А всього серця при одноразовому скороченні:

. (1.30)

Формула (1.30) справедлива як для стану спокою, так і для активного стану організму, які відрізняються різною швидкістю кровотоку.

Розрахуємо роботу одноразового скорочення серця людини в стані спокою при наступних середніх значеннях параметрів:

Отримаємо наступне значення:

.

Вважатимемо, що в середньому серце здійснює одне скорочення в секунду, тоді робота серця за добу складатиме:

.

При активній м’язовій діяльності робота серця може зростати у декілька разів. Якщо врахувати, що тривалість систоли (скорочення шлуночків і передсердь під час серцевого циклу) близько , то середня потужність серця за час одного скорочення приблизно . Отримана енергетична оцінка говорить про те, що діяльність серця може бути досліджена із застосуванням простих механічних датчиків та перетворювачів.

Вперше кардіограма була записана у 1863 році французьким фізіологом Мареєм. Ним же був сконструйований кардіограф відкритого типу. Він являє собою капсулу із гладкими краями, яку накладають на грудь пацієнту в місці серцевого поштовху. Зміна тиску всередині капсули, створювана рухом грудної стінки в місці серцевого поштовху, передається пневмосистемою до реєструючого пристрою.

П ізніше були розроблені кардіографи закритого типу. Пневматичний датчик такого кардіографа (рис. 1.17) являє собою циліндричну капсулу, нижня частина якої затягнута резиновою мембраною із коловим виступом у центрі, який передає на капсулу рух серця. Завдяки простоті пристрою механічні кардіографи закритого типу отримали розповсюдження в період, який передував розвитку електрокардіографічній техніці. В наш час механічні дослідження серцевої діяльності знайшли своє застосування в методах апекскардіографії та балістокардіографії.