Лаб раб 1.4. Измер давления

Лабораторная работа № 1.4

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ КРОВИ. ЗНАКОМСТВО С АППАРАТОМ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ - ИАД-1

Мотивационная характеристика темы. Одним из важных параметров гемодинамики - раздела биомеханики, изучающего движение крови, является артериальное давление. В связи с чем методы его измерения являются актуальными для медицинского работника

Цель лабораторной работы.

Изучить физические основы клинического метода измерения давления крови. Познакомиться с аппаратом для измерения давления крови - ИАД-1. Научиться косвенно измерять систолическое и диастолическое артериальное давление крови по методу Короткова.

Литература:

1.А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М., 1999, Гл. 11. 1.А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М., 1987, Гл.11. 2.А.Н.Ремизов. Курс физики, электроники и кибернетики. М., 1982, Гл.8.

Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний

1.Как объясняется явление внутреннего трения (вязкость) жидкости? Ньютоновские и неньютоновские жидкости.

2.От чего зависит характер течения жидкости? Число Рейнольдса.

3.Запишите и проанализируйте уравнение Бернули.

4.Как распределяется давление при течении реальной жидкости по трубам постоянного, переменного сечения и разветвленным?

5.Проанализируйте механические и электрические модели кровообращения, в чем их особенности? Ударный объем крови.

6. Объясните физические основы клинического метода измерения давления крови.

Краткая теория Уравнение Бернулли. Давление в потоке жидкости. В стационарном

потоке идеальной несжимаемой жидкости вырежем отсек тонкой трубки тока

где путь l1 за время t равен l1= 1 t, а путь l2= 2 t. Следовательно, работа А, совершаемая потоком, равна

A = p1S1 1 t - p2S2 2 t

Полная энергия потока, протекающего за время t через входное сечение

Согласно уравнению неразрывности объемы, входящие в S1 за время t и выходящие через S2, одинаковы, поэтому можно записать

S1 1t = S2 2t = V

Разделив левую и правую части уравнения (1) на V и используя формулу плотности

m

= V

получаем уравнение Бернулли для двух различных сечений трубки тока

Если весь поток разбить на тонкие трубки тока, то для каждого сечения будет справедлива такая запись уравнения Бернулли:

динамическим давлением.

Это уравнение лежит в основе решения многих задач гидродинамики. Оно применимо для таких маловязких жидкостей, как вода, и во многих случаях для воздуха.

В качестве следствий из уравнения Бернулли рассмотрим два случая: горизонтальное течение жидкости и истечение жидкости из отверстия.

1. При горизонтальном течении жидкости (например, в горизонтальной

трубе) h = const, поэтому в уравнении (3) выпадают члены, содержащие h, и оно принимает вид:

т.е. при горизонтальном течении жидкости сумма динамического и статистического давлений не меняется при отсутствии трения.

Статистическое давление измеряется с помощью манометра, нижний срез которого параллелен направлению потока (рис.2). Если же измерительная трубка имеет изгиб и отверстие трубки направлено навстречу потоку, то частицы жидкости, входя в

и трубка покажет большое давление. Манометр называется трубкой Пито, он

измеряет полное давление - сумму статистического и динамического (скоростного) давлений. Разность уровней в трубках 2 и 1 определяет динамическое давление. На этом основано изменение скорости потока или скорости тел, движущихся в жидкостях или газе, например, скорости макетов

или перепишем его в виде

12 ρ(υ2 υ12 ) ρg(h1 h)

Так как h1- h = H и скорость 1 , то членом 12 можно пренебречь, и мы получим

υ2 2gH

откуда

Следовательно, скорость истечения будет такой же, как и в том случае, если бы частицы жидкости падали свободно с высоты Н.

Формула (5) справедлива как для боковых, так и для донных отверстий и не зависит от угла наклона выходного отверстия.

Физические основы клинического метода измерения давления крови.

Физический параметр - давление крови - играет большую роль в диагностике многих заболеваний.

Систолическое и диастолическое давления в какой-либо артерии могут быть измерены непосредственно с помощью иглы, соединенной с манометром. Однако, в медицине широко используется бескровный метод, предложенный

Н.С. Коротковым. Рассмотрим физические основы этого метода на примере измерения давления в плечевой артерии.

Вокруг руки между плечом и локтем накладывают манжету. Сечения манжеты М, части руки Р, плечевой кости П и плечевой артерии А показаны на рис.4а -- 6а. При накачивании воздуха через шланг В в манжету рука сжимается. Затем через этот же шланг воздух выпускают и с помощью манометра Б измеряют давление воздуха в манжете. На поз. Б тех же рисунков изображены продольные сечения плечевой артерии, соответствующие каждому случаю. Сначала избыточное над артериальным давление воздуха в манжете равно нулю (рис.4), манжета не сжимает руку и артерию. По мере накачивания воздуха в манжету последняя сдавливает плечевую артерию и прекращает ток крови (рис.5). Если мускулатура расслаблена, то давление воздуха внутри манжеты, состоящей из эластичных стенок, приблизительно равно давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжетой. В этом заключается основная физическая идея бескровного метода измерения давления.

Выпуская воздух, уменьшают

Рис.4 - 6. Физические основы метода Н.С.Короткова

давление в манжете и мягких тканях, с которыми она соприкасается. Когда давление станет равным систолическому, кровь будет способна пробиться через сдавленную артерию - возникает турбулентное течение (рис. 6).

Характерные тоны и шумы, сопровождающие этот процесс, прослушивает врач при измерении давления, располагая фонендоскоп на

Устройство измерителя. Внешний вид измерителя изображен на Рис. 8.

трубка; 8- тройник пневматического нагнетателя; 9 - пневматический нагнетатель; 10 - конусная муфта; 11 - гнездо подключения конусной муфты; 13 - штекер датчика; 14 - перфорация; 15 - вентиль тройника . (Рис.8.)

звуковую и световую индикации с одновременным визуальным наблюдением за величиной артериального давления крови на стрелочном манометре.

По окончании измерения для быстрого стравливания воздуха нужно разъединить конусную муфту 10 от гнезда 12 при давлении в системе не более

100 мм.рт.ст.

Учебные задачи Приборы и принадлежности: измерительный блок с встроенным

манометром ММП-60, манжета с датчиком ДТК-1М, источник тока для питания измерительного блока.

Задание 1 . Подготовить измеритель к работе

1.Разверните манжету. Убедитесь в целостности шнура датчика, находящегося в кармане манжеты, в правильности установки датчика, который должен быть расположен пилотом к метке на поверхности манжеты (Рис.2.), прикладываемой к плечу.

2.Плотно соедините конусный штуцер резиновой соединительной трубки с гнездом «Воздух», а штекер шнура датчика с гнездом «ДТК» измерительного блока. При неподключенном штекере датчика (поз.13. Рис.8) в гнездо «ДТК» (поз.11. Рис. 8.) измерителя необходимо наличие постоянного звукового и светового сигналов.

3.Проверьте работоспособность измерителя.

Для этого сверните в рулон и зафиксируйте ее текстильной застежкой. Заверните вентиль на тройник и, ритмично снимая пневматический нагнетатель, создайте давление в манжете порядка 90 - 100 мм.рт.ст., контролируя его по манометру. Проверьте функционирование прибора легким постукиванием пальца по свернутой манжете. При этом индикатор регистрации тонов Короткова и звуковая сигнализация должны срабатывать в такт постукивания, а индикатор разряда батарей не должен светиться.

4. После проверки функционирования измерителя можете приступить к измерению артериального давления.

Задание 2. Измерить артериальное давление.

1.Прежде чем надеть манжету, определите место наибольшей пульсации плечевой артерии. Чаще всего это место расположено на 3 - 5 см. выше локтевого сгиба на поверхности плеча, обращенной к туловищу. Место, где пульс прощупывается наиболее сильно, является рациональным для расположения датчика (Рис.4а).

2.Надевая манжету, старайтесь расположить датчик в то место, которое Вы нашли рациональным. При этом ориентируйтесь меткой, которой отмечено расположение датчика в манжете (Рис. 4-б). Место, где пульс прощупывается наиболее сильно, является рациональным для расположения датчика. Для закрепления манжеты потяните за ее свободный край. Во избежание перекоса и заклинивания ткани в зажимной скобе, свободный край тяните равномерно за вшитую в манжету пластинку (1). После закрепления манжеты проверьте положение датчика и при необходимости установите его над артерией, поворачивая манжету вокруг руки. При этом ориентируйтесь меткой (2) на манжете.

3.Присядьте к столу. Положите левую руку на стол. Заверните вентиль на тройнике и ритмично сжимая пневматический нагнетатель правой рукой, создайте давление в манжете на 30 - 40 мм.рт.ст. выше предполагаемого Вашего максимального давления. Если Вам ориентировочно неизвестен уровень Вашего верхнего давления, то в процессе нагнетания воздуха сделайте несколько перерывов на низких уровнях давления на 5 - 10 секунд каждый. Если в перерыве индикаторы подают ритмические сигналы, то необходимо продолжить нагнетание до их прекращения в очередном перерыве. Плавно открывая вентиль, установите скорость снижения давления в пределах от 3 до 8 мм.рт.ст. в секунду.

Примечание 1: Чтобы показания измерителя были достоверны, измерения проводите на слегка согнутой руке, в полном покое. Не двигайте рукой и не касайтесь манжеты в момент измерения.

Примечание 2: От точного расположения датчика на месте где проходит артерия, зависит правильность измеренного артериального давления.

Примечание 3: Измерять давление можно и на правой руке, но при этом величины давлений могут несколько отличаться.

4.Запомните показания манометра при первом и последнем звуковом и световом сигналах, которые должны быть периодическими и соответствовать ритму сердечной деятельности. Показания манометра в момент подачи первого звукового и светового сигнала соответствует систолическому (верхнему) значению артериального давления крови, а момент подачи последнего светового и звукового сигнала - диастолическому (нижнему) значению артериального давления крови.

Примечание: на случайные (не периодические) сигналы не обращайте внимания. Они могут быть причиной ложного срабатывания датчика от какихлибо внешних факторов.

5.После прекращения подачи периодических сигналов отсоедините штуцер подачи воздуха от электронного блока для быстрого стравливания воздуха из манжеты. Отсоедините также штекер шнура датчика.

6.Следующий замер можно производить после полного стравливания воздуха из системы и кратковременного отдыха.

Задание 3. Прослушивание шумов стетоскопом в сжатой манжетой артерии при прохождении по ней крови.

ВНИМАНИЕ! Мембрану стетоскопа руками не трогать.

1.Когда воздух из манжеты стравлен, прослушать пульс ниже манжеты, приложить к месту мембранной стетоскопа.

2.Произвести измерение систолического и диастолического давления, как указано в задании 2, внимательно выслушивая с помощью стетоскопа звуки, возникающие при прохождении крови по артерии.

3.Заполнить таблицу 2.

Вопросы для контроля результатов усвоения

1.В чем заключаются особенности моделей сосудистой системы?

2.Как образуется ударный объем крови? Чему он в среднем равен?

3.Что понимают под систолическим давлением?

4.Что происходит за время расслабления сердечной мышцы (диастолы)?

5.Как изменяется сопротивление и падение давления на различных участках сосудистой системы?

-крупные артерии;

-артериолы;

-капилляры;

-вены.