Работа и мощность сердца. Аппарат искусственного кровообращения
Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сил давления и сообщение крови кинетической энергии.
Рассчитаем работу, совершаемую при однократном сокращении левого желудочка. Изобразим Vy — ударный объем крови — в виде цилиндра (рис. 9.9). Можно считать, что сердце продавливает этот объем по аорте сечением S на расстояние I при среднем давлении р. Совершаемая при этом работа
На сообщение кинетической энергии этому объему крови затрачена работа
где р — плотность крови, v — скорость крови в аорте. Таким образом, работа левого желудочка сердца при сокращении равна
Так как работа правого желудочка принимается равной 0,2 от работы левого, то работа всего сердца при однократном сокращении
Если учесть, что продолжительность систолы около t ≈ 0,3 с, то средняя мощность сердца за время одного сокращения (W) = = A1/t = 3,3 Вт. При операциях на сердце, которые требуют временного выключения его из системы кровообращения, пользуются специальными аппаратами искусственного кровообращения (рис. 9.10). По существу, этот аппарат является сочетанием искусственного сердца (насосная система) с искусственными легкими (оксигенатор — система, обеспечивающая насыщение крови кислородом).
|
Формула (9.17) справедлива как для покоя, так и для активного состояния организма. Эти состояния отличаются разной скоростью кровотока.
Подставив в формулу (9.17) значения р = 13 кПа, Vy = 60 мл = 6 • Ю-5 м3,р = 1,05 • 103 кг/м3, v = 0,5 м/с, получим работу разового сокращения сердца в состоянии покоя: А1 ≈ 1 Дж. Считая, что в среднем сердце совершает одно сокращение в секунду, найдем работу сердца за сутки: Ас = 86 400 Дж. При активной мышечной деятельности работа сердца может возрасти в несколько раз.
