1.1 Необхідність вимірювання швидкості і напряму кровотоку

Серцево-судинна система складається з серця і судин - артерій, капілярів і вен. Транспортна функція серцево-судинної системи полягає в тому, що серце (насос) забезпечує пересування крові (транспортувального середовища) по замкнутому ланцюгу судин (еластичних трубок).

У фізіологічних умовах майже у всіх відділах кровоносної системи спостерігається ламінарний, або шаруватий потік крові. За таким типом потоку рідина рухається вздовж судини, причому, всі її частки переміщаються тільки паралельно до осі судини. Лінійна швидкість кровотоку ламінарного типу пов'язана з довжиною судини, градієнтом тиску, в'язкістю крові, але, головним чином, залежить від діаметру судини.

При скороченні серця кров надходить з лівого шлуночка до випускного тракту (аорти) тільки під час періоду вигнання. У ході пульсових коливань швидкість кровотоку змінюється наступним чином: після відкриття аортальних клапанів вона різко зростає, потім до кінця періоду вигнання падає майже до нуля. Від початку періоду розслаблення і до закриття шворок аортального клапана спостерігається короткочасний зворотний потік крові в лівий шлуночок.

Розрізняють об'ємну і лінійну швидкості кровотоку.

Об'ємною швидкістю Q називають величину, чисельно рівну обсягу рідини, що протікає в одиницю часу через даний перетин труби:

                                                                                                            (1)

Лінійна швидкість – представлений у вигляді шляху, пройденому частками крові в одиницю часу:

                                                                                                            (2)

Оскільки лінійна швидкість неоднакова на перетині труби, то надалі мова буде йти тільки про лінійну швидкість, середній по перетину.

У спокої, максимальна швидкість кровотоку в аорті перевищує 100 см / сек, середня швидкість протягом усього періоду вигнання близько 70 см / сек. Оскільки середня швидкість кровотоку взаємно пропорційна поперечному перерізі судин, вона значно нижча у периферійних артеріях і, особливо, в кінцевих артеріях і артеріолах (2 - 10 см / сек). Найповільніше кров тече в капілярах - лінійна швидкість кровотоку в них становить 0,03 см / сек.

Вимірювання швидкості кровотоку в магістральних артеріях і венах має велике діагностичне значення, оскільки також свідчить про патологічні зміни геометрії судини і пружних властивостей стінки судини. У зв'язку з цим, у клінічній практиці часто застосовуються методи реєстрації кровотоку у великих судинах, а також структурах серця.

Можливість неінвазивної, об'єктивної та динамічної оцінки кровотоку в судинах малого калібру залишається однією з актуальних завдань сучасної ангіології та суміжних спеціальностей. Від її вирішення залежить успіх ранньої діагностики таких захворювань, як облітеруючийендартеріїт, діабетична мікроангеопатія, синдром і хвороба Рейно. Не менш важливим аспектом проблеми ехолокації низькошвидкісних потоків крові є моніторинг прохідності мікросудинних анастомозів при реімплантації сегментів кінцівок, трансплантації тканинних частин і органів.

Порушення кровообігу в мозку є однією з основних причин смертності населення розвинених країн. Ішемічна хвороба мозку за розповсюдженістю практично відповідає ішемічній хворобі серця і становить близько 36% у структурі серцево-судинних захворювань. Особливе місце серед причин, що призводять до порушень мозкового кровообігу, займає патологічна звивистість сонних артерій. Із одного боку, це пов'язано з її високою поширеністю в якості причини недостатності мозкового кровообігу, що поступається тільки поширеності атеросклеротичного ураження каротидних артерій. Із іншого боку, досі немає єдиної думки щодо гемодинамічної значущості деформації сонних артерій і доцільності їх хірургічної корекції.

Стенозуючі ураження брахіоцефальних артерій на сбогодні займають друге місце за частотою летальних ускладнень. Відзначається збільшення кількості хворих із атеросклеротичним ураженням внутрішніх сонних артерій (ВСА).

Отже, успішне попередження та ефективне лікування порушень мозкового кровообігу залежить від діагностики параметрів кровотоку.

Для вимірювання швидкості і напряму кровотоку в медицині прийнято застосовувати прилади і апарати, що базуються на ефекті Доплера, який використовується як із ультразвуком, так із лазерним випромінюванням. У нашому дипломному проекті розглядається застосування ефекту Доплера з ультразвуком, який отримав значно більш широке поширення.

Сутність ефекту Доплера детальніше описується в наступному пункті теоретичного розділу.