55. Ламинарное и турбулентное движение жидкости. Число Рейнольдса.

Существует два режима течения жидкостей. Течение называется ламинарным (слоистым), если вдоль потока каждый выделенный тонкий слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними. Ламинарное течение жидкости наблюдается при небольших скоростях ее движения. В центре потока силы трения минимальны, и поэтому скорость крови здесь самая быстрая. По мере приближения клеток крови к стенкам сосуда сила трения увеличивается, что приводит к снижению скорости.

Турбулентное (вихревое), если вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости. Так как частицы жидкости могут перейти из одного слоя в другой, то их скорости в различных слоях мало отличаются. Из-за большого градиента скоростей у поверхности трубы обычно происходит образование вихрей.  Характер течения зависит от безразмерной величины, называемой числом Рейнольдса Re=ρVd/η  V – средняя скорость потока, d – диметр трубы (сосуда), ρ – плотность жидкости, η – вязкость.

Значение числа Рейнольдса, при котором происходит переход от ламинарного течения к турбулентному, называется критическим. Для крови Reкрит. = 970±80. При Re<Reкр. – режим течения ламинарный. При Re>Reкр. – турбулентный.

Разрушителями ламинарного движения могут оказаться резкие изломы, выступы в сосуде.

56. Пульсовая волна и скорость ее распространения. Формула Моенса-Кортевега.

Пульсовая волна - распространяющаяся по аорте и артериям волна повышенного (над атмосферным) давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в период систолы.

Пульсовая волна распространяется со скоростью vп = 5-10 м/с. Величина скорости в крупных сосудах зависит от их размеров и механических свойств ткани стенок:

где Е - модуль упругости, h - толщина стенки сосуда, d - диаметр сосуда, ρ - плотность вещества.

С возрастом, по мере уменьшения эластичности сосудов, растет модуль упругости Е, что отслеживается ростом скорости распространения пульсовой волны.

57. Внутреннее трение в жидкости. Уравнение Ньютона. Вязкость крови. Основные факторы, влияющие на вязкость крови в организме.

Свойство жидкостей, которое мы называем вязкостью, проявляется в том, что всякое движение, возбуждаемое в жидкости, вскоре прекращается. Вязкость жидкости можно обнаружить и изучать количественно, рассматривая взаимодействие слоев жидкости, имеющих различную скорость.

Экспериментально установлено, что сила трения, возникающая между слоями 1 и 2:

здесь - отношение, называемое градиентом скорости в направлении, перпендикулярном потоку жидкости. S – площадь соприкосновения слоев;n – коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств жидкости, и называемый динамическим коэффициентом вязкости.

Уравнение (4) можно сформулировать так: сила вязкого трения пропорциональна градиенту скорости в направлении, перпендикулярном потоку, и площади соприкосновения слоев, с коэффициентом пропорциональности – коэффициентом вязкости жидкости.

Взаимодействие между слоями осуществляется возникающими парами сил. Любая из них соответствует уравнению (4). Эта пара сил действует так, чтобы способствовать выравниванию скоростей в слоях.

Если в формуле (4) все величины будут иметь размерность основных единиц системы СИ, то единица вязкости  будет иметь размерность 1 Пас. У различных жидкостей коэффициент вязкости различен. У ньютоновских жидкостей коэффициент вязкости зависит только от их температуры.

У неньютоновских – коэффициент вязкости зависит не только от температуры, но и от условий протекания: градиента скорости, размеров потока, давления в нем.

Ньютоновские жидкости имеют простые молекулы, или это молекулы низкомолекулярных органических соединений.

К неньютоновским относятся жидкости с протяженными молекулами высокополимеров, суспензии, эмульсии.

Кровь – неньютоновская жидкость, представляющая собой суспензию форменных элементов в белковом «растворителе» – плазме. Форменные элементы – эритроциты, лейкоциты, тромбоциты – составляют сообща 40-50% объема крови. Поэтому если вязкость плазмы – порядка 1,7 - 2,2 мПас, то вязкость крови в норме – 4 - 5 мПас. При движении крови в спокойном (ламинарном) потоке эритроциты выстраиваются своей длинной осью вдоль потока.

В неспокойном потоке такой строй эритроцитов нарушается, меняется и коэффициент вязкости.

Значения коэффициента вязкости крови в норме и при патологии могут отличаться в несколько раз. Если в номе это 4 - 5 мПас, то при отклонениях от нормы – это диапазон от 1,5 до 24 мПас. Следовательно, коэффициент вязкости может быть важным диагностическим показателем ее состояния..

58. Измерение артериального давления по методу Короткова.Для измерения давления крови в клинике применяется бескровный метод, предложенный более ста лет назад сотрудником Военно-Медицинской академии Н.С. Коротковым. Он заключается в том, что измеряют минимальное давление, которое необходимо приложить снаружи, чтобы сжать артерию до прекращения в ней кровотока. Это давление близко к давлению крови в артерии. При этом большое значение имеет выслушивание звуков, возникающих при прохождении крови через сжатую манжетой артерию.

Прибор для измерения артериального давления по этому методу состоит из манжеты, нагнетателя (груши) и манометра. Для прослушивания звуков используется фонендоскоп.

Манжета закрепляется в зоне плечевой артерии пациента, т.е. на уровне сердца пациента в его сидячем или лежачем положении. Фонендоскоп устанавливается в зоне локтевого сгиба.

При закрытом выпускном клапане, в манжету нагнетают воздух, ритмически сжимая и отпуская грушу. Давление в манжете контролируется по манометру. Первоначально в манжете создается давление, на 10-20 мм рт. столба выше того, при котором перестает прослушиваться пульс на плечевой артерии. При полностью сжатой артерии никаких звуков через фонендоскоп не прослушивается.

Затем, медленно открывая выпускной клапан, добиваются плавного снижения давления воздуха в манжете.

При некотором давлении в манжете, работающее сердце оказывается в состоянии толчками проталкивать кровь через артерию. Начинают прослушиваться отчетливые тоны, называемые начальными. В этот момент времени показания манометра соответствуют максимальному, или систолическому давлению. Прослушиваемые при этом звуки обусловлены вибрацией стенок артерии при прохождении пульсовой волны.

При дальнейшем снижении давления в манжете, начальные тоны дополняются шумами, которые обусловлены турбулентным течением крови в частично сдавленной артерии.

По мере распрямления стенок артерии и восстановления ее нормального просвета, турбулентные шумы стихают и в фонендоскопе вновь прослушиваются только тоны, называемые последовательными. Эти тоны быстро ослабевают, и затем звуковые явления полностью прекращаются. В этот момент просвет артерии полностью восстановился, и в ней устанавливается ламинарное движение крови.

Показания манометра в момент окончательного исчезновения как турбулентных шумов, так и последовательных тонов, соответствуют минимальному, или диастолическому давлению крови.