Самостоятельная работа студентов во внеаудиторное время

Задание 1.

Изучить теоретический материал занятия, используя рекомендуемую литературу, по следующей логической структуре учебного материала:

1. Течение и свойства жидкостей:

а) вязкость жидкости. Уравнение Ньютона;

б) ньютоновские и неньютоновские жидкости;

в) формула Пуазейля, гидравлическое сопротивление;

г) уравнение неразрывности струи. Уравнение Бернулли;

д) методы определения вязкости жидкости.

2. Физические основы гемодинамики:

а) механические свойства кристаллических и аморфных тел;

б) моделирование упругих и вязких свойств полимеров (реологические диаграммы);

в) модель Максвелла, модель Кельвина-Фойхта;

г) механические свойства биологических тканей;

д) механическая модель кровообращения;

е) электрическая модель сердечно-сосудистой системы;

ж) работа и мощность сердца;

з) особенности движения крови по сердечно-сосудистой системе;

и) методы оценки параметров гемодинамики;

к) физические основы измерения давления крови по методу Короткова.

Задание 2.

Подготовить реферативные сообщения на темы:

1. Математическое описание модели Кельвина-Фойхта

2. Четырехкамерная модель системы кровообращения

3. Полная энергия массы движущейся крови

Средства для самоподготовки студентов во внеаудиторное время

1. Учебная и методическая литература

а) основная

– Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: Учеб. для вузов / А.Н.Ремизов, А.Г.Максина, А.Я.Потапенко. – 10-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2011. – 558 с.: ил.

– Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике: Учеб. пособие / А.Н.Ремизов, А.Г.Максина. – М.: Дрофа, 2011. – 189 с.: ил.

– Баранов А.П. Сборник задач и вопросов по медицинской физике / А.П.Баранов. – Минск.: Высш. Школа, 2003. – 120 с.

– Физика и биофизика: Учебник / Под ред. В.Ф.Антонова. – М.: Ф50 ГЭОТАР-Медиа, 2008. – 480 с.: ил.

– Лекционный материал и данные методические указания;

б) дополнительная

– Гуревич М.И. Основы гемодинамики / М.И. Гуревич. – Киев.: Наукова думка, 1979. – 201 с.

– Левтов В.А. Реология крови / В.А. Левтов. – М.: Медицина, 1982. – 322с.

– Уиггерс К. Динамика кровообращения / К. Уиггерс. – М.: Изд-во иностр.

лит., 1957. – 345 с.

– Джонсон П. Периферическое кровообращение / П. Джонсон. – М.:

Медицина, 1982. – 137 с.

– Каро К. Механика кровообращения / К. Каро. – М.: Мир, 1981. – 548 с.

– Педли Т. Гидродинамика крупных кровеносных сосудов / Т. Педли. – М.: Мир, 1983. – 632 с.

2. Консультации преподавателей (еженедельно по индивидуальному графику).

Теоретическая часть

Для понимания процессов циркуляции крови необходимо знание некоторых положений механики жидкости. Несомненно, обстоятельством, которое более других привело Уильяма Гарвея к осознанию того, что кровь циркулирует, явилось наличие в венах клапанов, функционирование которых есть пассивный гидродинамический процесс. Он понял, что это могло бы иметь смысл только в том случае, если кровь в венах течет к сердцу, а не от него, как предположил Гален и как полагала европейская медицина до времен Гарвея. Гарвей был также первым, кто количественно оценил сердечный выброс у человека, и преимущественно благодаря этому, несмотря на огромную недооценку (36 унций, или 1020.6 г, то есть около 1 л/мин вместо 5 л/мин), скептики убедились, что артериальная кровь не может непрерывно создаваться в печени, и, следовательно, она должна циркулировать.

Самые первые количественные измерения механических явлений в кровообращении были сделаны Стивеном Хейлзом, который измерил артериальное и венозное кровяное давление, объем отдельных камер сердца и скорость вытекания крови из нескольких вен и артерий, продемонстрировав таким образом, что большая часть сопротивления течению крови приходится на область микроциркуляции. Он полагал, что вследствие упругости артерий течение крови в венах более или менее установившееся, а не пульсирующее, как в артериях.

Позже, в XVIII и XIX вв. ряд известных гидромехаников заинтересовались вопросами циркуляции крови и внесли существенный вклад в понимание этого процесса. Среди них были Эйлер, Даниил Бернулли (бывший на самом деле профессором анатомии) и Пуазейль (также врач; его пример особенно показывает, как попытка решить частную прикладную задачу может привести к развитию фундаментальной науки). Одним из крупнейших ученых-универсалов был Томас Юнг, также врач, чьи исследования в оптике привели к принятию волновой теории света и пониманию восприятия света. Другая важная область исследований касается природы упругости, в частности свойств и функции упругих артерий; его теория распространения волн в упругих трубках до сих пор считается фундаментальным корректным описанием пульсового давления в артериях. Именно в его лекции по этому вопросу в Королевском обществе в Лондоне содержится явное заявление, что «вопрос о том, каким образом и в какой степени циркуляция крови зависит от мышечных и упругих сил сердца и артерий в предположении, что природа этих сил известна, должен стать просто вопросом наиболее усовершенствованных разделов теоретической гидравлики».