ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ КРОВОТОКУ

До основних механічних параметрів кровотоку відносять:

v об’ємна швидкість (витрати),

v внутришньосудинний тиск,

v в’язкість крові,

v швидкість розповсюдження пульсової хвилі.

Гемодинаміка – розділ фізіології кровообігу, який базується на законах гідродинаміки для дослідження характеристик і механізмів руху крові у серцево-судинній системі. В якості основного рівняння гемодинаміки використовується рівняння Пуазейля (1.6) для течії рідини у трубах. Зробимо в (1.6) таку заміну:

, (1.35)

отримаємо: , (1.36)

де - перепад тисків на ділянці судини довжиною , - пропускна здатність судини, нагадаю, що - об’єм крові (об’ємна швидкість), що протікає в одиницю часу через ділянку судини довжиною та внутрішнім радіусом .

Рівняння (1.36) лише наближено описує взаємозв’язок характеристик [2, с.153], оскільки в живому організмі існують складні залежності:

, , . (1.37)

Наприклад, в’язкість крові тим менша, чим менша діаметр судини. Цей феномен пояснюється тим, що еритроцити зосереджені в центрі потоку, а плазма – у стінок судини. Чим тонша судина, тим більшу відносну частину площі поперечного перерізу займає шар з мінімальним тертям і тим меншою є величина загального тертя потоку крові об стінки судини.

Судини кровоносної системи мають таку ж саму еластичність. Розтягнуті під час систоли стінки артерій акумулюють енергію, а під час діастоли (розслаблений стан серцевої м’язи в інтервалі між скороченнями - систолами) – спадають і віддають накоплену енергію для проштовхування крові через артеріоли та капіляри [2, с.153]. Систолічний тиск людини у нормі приблизно 16 кПа, час систоли 0,3 с, діастолічний тиск – 11 кПа.

Окрім пасивних властивостей (еластичність, пружність) судини здатні активно реагувати на зміну тиску. Ця реакція визначається м’язовими елементами стінки судини. Коли тиск в судині підвищується, м’язи скорочуються і діаметр судини зменшується (феномен Остроумова-Бейлисса). Однак, рівняння (1.36) може бути використане для вирішення більшості практичних задач медичних досліджень.

Ще один діагностично значимий параметр кровообігу – швидкість розповсюдження пульсової хвилі - . Пульсова хвиля – хвиля підвищеного тиску, що розповсюджується по аорті та артеріях в період систоли [2, с.154]. Величина визначається формулою Моенса-Кортевега:

, (1.38)

де - модуль пружності артеріальної стінки судини, - товщина стінки, - внутрішній радіус артерії, (індекс «v» - від англ. vessel - судина) – густина речовини судини. З віком у людини модуль пружності артеріальної стінки зростає завдяки появі вапняних відкладень, що призводить до зростання швидкості пульсової хвилі від 5 до 10 м/с. Швидкість крові у великих артеріях (максимальне значення 0,3-0,5 м/с) суттєво менше швидкості розповсюдження пульсової хвилі.

Для деяких досліджень в практичній медицині швидкість кровотоку в артерії в момент проходження пульсової хвилі визначають за формулою Г.І.Косицького (1959 р.):

, (1.39)

де - величина пульсового тиску (визначається за сфігмограмою), - час вигнання крові в артеріальну систему, - коефіцієнт пропорційності, що залежить від ділянки дослідження артеріального русла. Різке зростання пульсового тиску при малому значенні викликає гідравлічний удар крові об стінки судин, який супроводжується характерними звуковими ефектами, які саме і використовуються в аускультативних дослідженнях. В середньому швидкість кровотоку має величину:

v в артеріях - 60 см/с,

v у венах – 20 см/с,

v в капілярах – 0.05 мм/с.