Содержание

1. Кровеносная система человека

2. Биомеханика жидких сред организма человек

3. Механизм возникновения шумов

4. Работа сердца

5. Коэффициент полезного действия (КПД) сердца

6. Механические свойства сосудов

7. Факторы, влияющие на сердечный выброс

8. Кровяное давление

Список литературы

Кровеносная система человека

К системе кровообращения относятся: сердце, выполняющее функцию насоса, и периферические кровеносные сосуды - артерии, вены и капилляры (рис. 1). Выбрасываемая сердцем кровь разносится к тканям через артерии, артериолы (мелкие артерии) и капилляры, и затем возвращается к сердцу по венулам (мелким венам) и крупным венам. На рис. 2 приведена схема кровообращения в важнейших органах и системах.

На рис. 3 представлено строение сосудов. Стенки артерии состоят из нескольких слоев. Гладкие мышцы обладают способностью к расширению и сужению сосудов. Под мышечными слоями проходят сосуды и нервы. Раздражение симпатических нервов приводит к сокращению гладких мышц и сужению сосудов. Коллагеновые волокна не обладают упругостью, они способны растягиваться.

Рис. 1. Кровеносная система: 1 - внутренняя яремная вена, 2 - левая подключичная артерия, 3 - легочная артерия, 4 - дуга аорты, 5 - верхняя полая вена, 6 - сердце, 7 - селезеночная артерия, 8 - печеночная артерия, 9 - нисходящая часть аорты, 10 - почечная артерия, 11 - нижняя полая вена, 12 - нижняя брыжеечная артерия, 13 - лучевая артерия, 14 - бедренная артерия, 15 - локтевая вена и артерия, 16 - бедренная вена, 17 - артерии и вены голени, 18 - дорсальные плюсневые сосуды, 19 - капиллярная сеть

Рис. 2. Схема кровообращения в важнейших органах и системах

Диаметр кровеносных сосудов и тканевой состав их стенок различны в зависимости от типа сосуда. Как правило, в стенках артерий больше эластической ткани и меньше коллагеновых волокон, чем в стенках вен; вены же, напротив, более богаты коллагеновыми волокнами, нежели эластическими.

Рис. 3. Строение основных участков кровеносных сосудов: 1 - внутренняя оболочка (интима), 2 - средняя оболочка (медия), 3 - внешняя оболочка (адвентиция), 4 и 5 - внутренняя и наружная эластические мембраны, 6 - венозный клапан, 7- капилляры

Капилляры имеют эндотелиальный слой, но их стенки лишены мышечной и соединительной ткани. Они относительно пассивны, и их поведение определяется преимущественно процессами, происходящими в примыкающих артериолах и венулах.

Лимфатические сосуды, выполняющие особую функцию, по строению сходны с венами, отличаясь от них меньшей толщиной и большей проницаемостью.

Биомеханика жидких сред организма человека

Кровь, которую выбрасывает сердце, движется по сосудам разного калибра, растяжимости и сопротивления. Так как в состав крови входят форменные элементы, она вязкая, и ее гидродинамическое сопротивление больше, чем у воды. Объем крови, поступающей к какому-либо органу за определенное время (объем/время), равен отношению разности давления (∆Р) к гидродинамическому сопротивлению:

Q (объемная скорость кровотока) = P/R;

отсюда

P = QR, а R = P/Q .

Объемная скорость (Q) прямо пропорциональна четвертой степени радиуса сосуда (r4); так, при увеличении радиуса на 16% объемная скорость тока жидкости возрастает на 100%. Поэтому незначительные изменения ширины просвета кровеносных сосудов сильно отражаются на кровотоке.

Сопротивление току жидкости (R) зависит от ее вязкости. Вязкость крови зависит от числа эритроцитов, содержания белка в плазме и прочих факторов. Чем больше вязкость, чем меньше величина кровотока.

Уравнение Пуазейля описывает все факторы, определяющие гидродинамическое сопротивление:

R = P/Q = 8ηl/Q,

где η - вязкость (в Пуазах), 8 - коэффициент пропорциональности.

Взаимоотношение между давлением, объемной скоростью и сопротивлением можно обобщить следующим образом:

Объемная скорость прямо пропорциональна высоте гидростатического напора и радиусу сосуда (r4).

Объемная скорость обратно пропорциональна длине сосуда (l) и вязкости жидкости (η).

Гидродинамическое сопротивление прямо пропорционально длине сосуда и вязкости жидкости.

Гидродинамическое сопротивление обратно пропорционально радиусу сосуда (r4).

Периферическое сопротивление сосудистой сети человека равно 1700 дин на с/см5.

Для сопоставления изменений сосудистого сопротивления предложены более удобные относительные величины - единицы периферического сопротивления (ЕПС). Периферическое сопротивление в этих единицах вычисляется следующим образом:

ЕПС = кровяное давление (мм рт. ст.)/минутный объем (л/мин или мл/ мин)

Чем больше величина, выраженная в ЕПС, тем больше сопротивление кровотоку; возрастание этой величины может свидетельствовать (хотя не всегда) о повышении сосудистого тонуса.

Скорость кровотока. Ток крови так же, как и поток воды в струе, может быть либо ламинарным, либо турбулентным. Можно представить, что текущая жидкость состоит из тонких, скользящих друг относительно друга слоев. На каждый из этих слоев действует напряжение или усилие сдвига, замедляющее скорость его передвижения.

Распределение слоев в кровеносном сосуде с ламинарным течением определяется линейной скоростью кровотока, зависящей в свою очередь от таких факторов, как размер сосуда и гидродинамическое сопротивление (рис. 4). При известных значениях

Рис. 4. а - распределение скоростей в струе с ламинарным потоком жидкости. Скорость возрастает от нуля в пристеночном слое до максимального значения в центре трубки, б - турбулентный поток, характеризующийся завихрениями и воронками

гидростатического напора и вязкости, линейная скорость обратно пропорциональна радиусу или площади поперечного сечения (S) сосуда. Таким образом, линейная скорость кровотока выше в сосудах малого диаметра.

V = Q (объемная скорость кровотока)/S (площадь поперечного сечения сосуда)

Средняя линейная скорость тока крови в аорте человека (диаметр 2 см, площадь сечения 3 см2, объемная скорость кровотока - 84 мл/с) вычисляется следующим образом:

V = Q/S = 84 мл/с (см3/с)/3 см2 = 28 см/с.

В более мелких артериях линейная скорость значительно выше, в венах большего диаметра ниже.

При возрастании линейной скорости до некоторой величины в струе образуются завихрения (как в быстром потоке воды), сопровождающиеся шумом - течение превращается из ламинарного в турбулентное (см. рис. 4, б). Эта величина определяется числом Рейнольдса (Re) :