Министерство здравоохранения Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тверская государственная медицинская академия министерства здравоохранения Российской Федерации»
КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ИНФОРМАТИКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ГЕМОДИНАМИКИ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕКА
Методические указания и задания для лабораторной работы № 18
Тверь 2005
Методические указания и задания составлены кафедрой физики ТГМА и предназначены для помощи студентам при подготовке и выполнении лабораторной работы.
Методические указания составил:
доцент Корпусов О. М.
Лабораторная работа N18
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ГЕМОДИНАМИКИ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЕ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Изучить физические основы косвенных методов измерения кровеносного давления.
2. Освоить различные приборы для изменения артериального давления.
3. Получить практические навыки измерения артериального давления различными методами.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: цифровой измеритель артериального давления и частоты пульса UA-704, ручной измеритель артериального давления с фонендоскопом
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
При взаимодействии двух или нескольких тел, когда тела непосредственно соприкасаются друг с другом эффект взаимодействия зависит не только от силы взаимодействия, но и от величины площади, на которую действует эта сила. Например, движение по снегу человека с надетыми лыжами и с лыжами на плече. При равномерном распределении сил давления по всей поверхности S площадки давлением на неё называют отношение силы давления F к величине площади S.
В
системе СИ единицей измерения давления
является паскаль (1 Па
).
Для многих практических измерений
Паскаль является относительно малой
величиной, поэтому достаточно часто
используются традиционные внесистемные
единицы измерения давления. В клинической
практике и для измерения атмосферного
давления используют внесистемную
единицу -миллиметр ртутного столба. (1
мм рт. ст. ≈ 133 Па)
При действии на жидкость (газ) внешних сил внутри среды создаётся давление, обусловленное её сжатием. В силу подвижности молекул среды (т.е. её текучести) внешнее давление передаётся во всех направлениях и устанавливается одинаковым во всех точках среды. (Закон Паскаля). Такое давление носит название статического, даже если оно меняется с течением времени.
Жидкости практически не сжимаемы, т.е. их можно рассматривать как тела с большим значением коэффициента жёсткости. В результате сжатия под действием внешних сил или собственного веса жидкость как любое упруго деформированное тело приобретает потенциальную энергию, величина которой определяется объёмом V и давлением p внутри жидкости.
Ep=pV
При движении жидкости по разветвлённой системе труб потенциальная энергия и связанное с ней статическое давление измененяются вследствие повышения или уменьшения общего просвета труб, а также за счёт пристеночного и внутреннего трения (вязкость).
Артериальное давление. При сокращении левого желудочка в аорту, уже заполненную кровью поступает дополнительный ударный объём крови (60-70 мл). Поступивший дополнительный объём крови повышает давление в аорте и вызывает растяжение эластичных стенок аорты, порождая при этом механическую волну, распространяющуюся по стенкам сосудов (см. ниже). Создаваемое при этом повышенное давление носит название систолического рсист (рис. 1). В период диастолы стенки аорты сокращаются, проталкивая полученный от левого желудочка объём крови в крупные артерии. Растяжение стенок уменьшается, и давление постепенно спадает до следующей систолы. Наименьшее давление, достигаемое при этом, носит название диастолического рдиаст (рис. 1) Значение величины артериального давления 120/80 означает, что величина систолического (верхнего) давления равна 120 мм рт. ст., а величина диастолического (нижнего) артериального давления равна 80 мм рт. ст.
Эластичность стенок сосудов, вязкость крови и пристеночное трение способствуют тому, что по мере удаления от сердца колебания давления в кровеносной системе практически затухают в зоне артериол (рис. 1 б). Крометого, наличие сил трения приводит к тому, что давление внутри кровеносной системы падает по мере продвижения крови. Наибольшее падение давления около 50 % от начального происходит в артериолах (рис. 1 б), т.к. при значительном увеличении числа сосудов (в сотни раз) общий просвет меняется не так значительно. Падение давление в капиллярах не столь существенно как в артериолах, вследствие их незначительной длины. В венозных сосудах, длина которых примерно равна длине соответствующих артериальных, падение давления не так существенно, т.к. общая площадь сечения у них в среднем в два раза больше. Однако давление спадает до таких малых величин, что большое значение для продвижения крови начинает приобретать вклад в увеличение давления, создаваемый за счёт сокращения окружающих мышечных тканей. Отсюда заболевание варикозом (расширением) вен из-за застоя крови вследствие гипокинезии или дефектов венозных клапанов. Кроме того, давление в конечностях может зависеть от их положения за счёт гидростатического давления, создаваемого собственным весом жидкости. Из-за этого давление в приподнятых конечностях меньше.
р, мм рт. ст.
а
б
в
г
д
Рис.1 Изменение давления при продвижении крови по сосудам в зонах: а) крупных артерий, б) артериол, в) капилляров, г) вен, д) полой вены.
Пульсовой волной называют распространяющуюся по стенкам аорты и артериям волну повышенного давления, вызванную выбросом крови из левого желудочка в период систолы. Скорость распространения пульсовой волны более 5 м/с. Следовательно, за время систолы (0,3 сек) пульсовая волна достигнет конечностей до того как начнётся спад давления в аорте, т.е. процесс спада давления в аорте не влияет на величину максимального давления на стенках артерий.
Измерение артериального давления. Для измерения артериального давления в настоящее время широко используются 2 метода: