Физические основы реографии.

Реография - метод, который позволяет измерять кровенаполнение конечностей, мозга, сердца и многих других органов.Когда некоторый объем крови протекает через сосуды любого органа в течение систолы, объем этого органа увеличивается. Такие изменения объема изучались в прошлом с помощью, так называемой, плетизмографии, которая была основана на механических измерениях. Но возможности этого метода были ограничены. Он мог применяться только для изучения кровенаполнения верхних конечностей.Позже было обнаружено, что при изменении количества крови в сосудах органов, изменяется их электрическое сопротивление. Это изменение определяется формулой Кедрова:

Здесь V - объем органа и ΔV - изменение объема в течение систолы, R – активное сопротивление и - ΔR изменение активного сопротивления органа в течение систолы, k - коэффициент прямой пропорциональности. ΔR имеет отрицательное значение, поскольку электрическое сопротивление крови меньше, чем сопротивление мышц, соединительной ткани, кожа и т.п. Поэтому активное сопротивление органов уменьшается в течение систолы и растет в течение диастолы.Изменение активного электрического сопротивления вызывает изменение полного сопротивления. По техническим причинам более удобно измерять именно изменения импеданса, чем изменения активного сопротивления постоянному току. В реографии кинетика полного сопротивления тела человека отражает частоту и объем локального кровенаполнения органов.Для измерения изменения полного сопротивления биологического объекта, через него пропускают переменный ток высокой частоты. Оптимальная частота, применяемая в реографии - 100 – 500кГц. При частотах выше 500 кГц сглаживаются различия в удельной электропроводности между кровью и окружающими тканями. Изменения полного сопротивления являются очень небольшими, их величина составляет: 0,08Ом для голени и предплечья, 0,1Ом для плеча и ступни.Основная (интегральная) реограмма отражает изменение импеданса исследуемого органа при кровенаполнении. Возрастающая часть кривой возникает вследствие систолы, а нисходящая - вследствие диастолы. Обычно одновременно записывается дифференциальная реограмма. Она является производной первого порядка по времени интегральной реограммы и описывает скорость изменения кровенаполнения исследуемого органа.Реография применяется для изучения кинетики полного электрического сопротивления различных органов: сердца (реокардиография), мозга (реоэнцефалография), печени (реогепатография), глаза (реоофтальмография) и т.п.

66.Гемодинамика.Линейная и объемная скорость кровотока.

Гемодинамика — движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (кровь движется из области высокого давления в область низкого). Зависит от сопротивления току крови стенок сосудов и вязкости самой крови. О гемодинамике судят по минутному объёму крови. Существует множество нарушений гемодинамики, связанных с травмами, переохлаждениями, ожогами и т. д. Кровь в кровеносной системе непрерывно циркулирует, совершая полный оборот за 27 систол, т.е. за 20-23 секунды. Роль насоса выполняет сердце.Фактически сердце выполняет функции двух насосов, работающих в последовательной гидравлической сети, которая замкнута сама на себя. Последовательность прохождения полного круга любой порцией крови такова: правое предсердие – правый желудочек – малый круг кровообращения – левое предсердие – левый желудочек – большой круг кровообращения- правое предсердие -... и т.д.Поскольку эта система последовательная, количество крови, выталкиваемое при каждом сокращении левым и правым желудочками одинаковое, и составляет, в условиях покоя, 60 – 80 мл. Этот показатель – основной показатель сократительной деятельности сердца – называется систолическим (ударным) объемом. При больших физических и эмоциональных нагрузках он может увеличиваться в 2-3 раза.При стандартной процедуре измерения артериального давления (метод Короткова) измеряется наибольшее (систолическое) и наименьшее (диастолическое) давление крови в большом круге кровообращения. Результатам измерений 120/80 мм рт. столба соответствует среднее значение примерно 100 мм рт. столба. Следовательно, левый желудочек выталкивает ударный объем крови V в условиях, когда противодействует этому давление порядка 100 мм рт. столба. В малом круге кровообращения аналогичные значения давлений и их средний уровень примерно в шесть раз ниже. Среднее давление «на выходе» правого желудочка – порядка 15 мм рт. столба, и этому желудочку протолкнуть такой же по величине ударный объем V значительно легче. Так что затраты энергии в левом и правом желудочках отличаются тоже примерно в шесть раз.

Линейная скорость потока крови (кровотока) - это физическая величина, являющаяся мерой движения частиц крови, составляющих поток. Теоретически она равна расстоянию, проходимому частицей вещества, составляющего поток, в единицу времени: v = L / t. Здесь L - путь (м), t - время (c). Кроме линейной скорости кровотока различают объёмную скорость потока крови, или объёмную скорость кровотока. Средняя линейная скорость ламинарного кровотока (v) оценивается интегрированием линейных скоростей всех цилиндрических слоев потока: v = (dP · r4) / (8η · l),где: dP - разница давления крови в начале и в конце участка кровеносного сосуда, r - радиус сосуда, η - вязкость крови, l - длина участка сосуда, коэффициент 8 - это результат интегрирования скоростей, движущихся в сосуде слоев крови. Объемная скорости кровотока (Q) и линейная скорости кровотока связаны отношением:Q = v · π · r2.Подставив в это отношение выражение для v получим уравнение («закон») Хагена-Пуазейля для объёмной скорости кровтотка:Q = dP · (π · r4 / 8η · l) (1). Исходя из простой логики, можно утверждать, что объёмная скорость любого потока прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению потоку. Аналогично, объёмная скорость кровотока (Q) прямо пропорциональна движущей силе (градиент давления, dP), обеспечивающей кровоток, и обратно пропорциональна сопротивлению кровотоку (R): Q = dP / R. Отсюда R = dP / Q. Подставляя в это отношение выражение (1) для Q, получим формулу для оценки сопротивления кровотоку: R = (8η · l) / (π · r4). Из всех этих формул видно, что самой значимой переменной, определяющей линейную и объёмную скорости кровотока, является просвет (радиус) сосуда. Эта переменная является главной переменной в управлении кровотоком.