ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.12.2021
Просмотров: 510
Скачиваний: 1
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
282
артеріальний тиск, мм. рт. ст.;
Q
– серцевий викид, мл/сек (л/хв);
R
–
периферійний опір, дін
.
с/cм
5
).
Серцевий викид (СВ)
являє собою кількість крові, яка викидається
лівим шлуночком в аорту за 1 хвилину чи 1 секунду (мл/сек –
систоличний об’єм крові (СО), л/хв – хвилинний об’єм крові (ХОК) і
залежить від наступних фізіолоігічних факторів: кількості крові, яка
тече до правого передсердя («венозний возврат»), нагнітальної функції
серця, яка визначається скорочувальною здібністю міокарда, та загальним
периферійним опором (ЗПО). Ефективність серця, як насосу, визначається
тим, наскільки повно воно спроможне перекачувати об’єм крові, яка
надходить за системою порожних вен. У нормальних умовах серце
за 1 хв перекачує 5-6 л крові. Підвищення ЗПО при інших однакових
умовах (тобто при постійній величині венозного возврату і постійній
скорочувальній функції міокарда) призводить до зниження серцевого
викиду. Фактори, які підвищують частосу скорочень серця (фізичне
навантаження, емоційне збудження тощо), як правило, підвищують і
СВ. На серцевий викид впливають захворювання і порушення, при
яких зменшується приплив крові до серця через вени (венозний
возврат). Також СВ знижується при ослабленні серця (наприклад, при
стійкій серцевій недостатності).
Під
артеріальним тиском (АТ)
розуміють тиск, який здійснює
кров на внутрішню поверхню артерій і на поперед лежачий стовб
крові. АТ залежить від притоку крові в артеріальну систему, від
еластичності судинних стінок, від в’язкості крові і ще від багатьох
інших факторів. Артеріальний тиск є величиною, яка утворюється і
регулюється, в основному, лише внаслідок зміни серцевого викиду
крові і периферійного опору. Розрізняють систолічний (максимальний)
і діастолічний (мінімальний) тиск.
Систоличний
артеріальний тиск
(
СТ
) – це тиск, який виникає в артеріальній системі після систоли
лівого шлуночка серця, тобто в момент максимального підйому
пульсової хвилі.
Діастолічний
артеріальний тиск (
ДТ
) – виникає в
період діастоли серця, коли має місце спад пульсової хвилі. Різниця
між величинами максимального і мінімального тиску називається
пульсовим
тиском (
ПТ
). Підвищені величини АТ (
гіпертонія
)
спостерігаються при багатьох захворюваннях: гіпертонічної хвороби,
пухлинах кори і наднирників тощо. В цих випадках систоличний АТ
може підніматися до 200-250 і вище мм. рт. ст., діастолічний – до 120-
160 мм. рт. ст. Стійкий високий діастоличний тиск свідчить про
підвищення тонусу артеріол, що відбувається при гіпертонічній хворобі.
Зниження АТ має назву
гіпотомії
. Спостерігається при шоку, при
Основи біофізики і біомеханіки
283
різних інтоксикаціях тощо. Короткочасний підйом АТ (
гіпертензія
) до
максимального може спостерігатися у здорових людей після надмірного
переїдання, при великих фізичних і розумових навантаженнях, при
психічному збудженні (стресі) після прийому алкоголю, кави, міцного
чаю. Раптова артеріальна
гіпотензія с
постерігається при інфаркті
міокарда, колапсі, сильних кровотечах та ін. Падіння АТ пов’язано зі
зниженням тонусу артеріол і ще більше він знижується при слабкості
серцевого м’язу. АТ вимірюють з метою оцінки стану судинної системи
як у хворих, так і у здорових людей. Таким чином, спостереження про
величину АТ відіграє важливу роль у своєчасному виявленні того чи
іншого захворювання.
Загальний периферійний опір
є функцією кровоносних судин, яка
спрямована на регуляцію і розповсюдження кровотоку по організму і
різним органам шляхом збереження оптимального рівня АТ. Потік
крові на своєму шляху відчуває силу тертя, яка становиться максимальною
на ділянці артеріол і створює в цьому місці опір. Артеріоли є основними
регуляторами ЗПО. Так, при великому фізичному навантаженні, коли
серцевий викид підвищується в декілька разів, тиск крові підвищується в
меншій пропорції через підвищену пропускну спроможність артеріоли.
В нормі ЗПО коливається в межах 1 200-1 600 дін·с/cм
5
. При гіпертонії
ця величина може збільшитися до 2 000-3 000 дін·с/cм
5
. Показник ЗПО
має істотне значення, бо визначає навантаження на міокард лівого
шлуночка, і наприкінці – на умови і рівень метаболізму.
1.
Мета роботи
Навчитися досліджувати основні характеристики гемодинаміки:
вимірювати артеріальний тиск та визначати серцевий викид крові,
загальний периферійний опір у людини при різних її навантаженнях.
2.
Оснащення
Сфігмоманометр з металевим мембранним манометром.
3.
Організація самостійної роботи
1.
Вимірювання АТ.
Фізичний параметр – тиск крові – відіграє велику роль у діагностиці
багатьох захворювань. Систоличний і діастоличний тиск у будь-якій
артерії можуть бути виміряні безпосередньо за допомогою голки, яка
з’єднана з манометром. Однак в медицині широко використовують
безкровний метод, який запропоновано Н. С. Коротковим.
Розглянемо фізичні основи цього методу на прикладі виміру тиску
крові в плечевій артерії. Навкруги руки між плечем і ліктем
накладають манжету. Перетини манжети М, частини руки Р, плечової
кості П і плечової артерії А показано на
рис. ПР 6.1.
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
284
а)
б)
в)
Рис. ПР 6.1.
Фізичне обґрунтування визначення АТ через
сфігмоманометр
При накачуванні повітря через шланг В в манжеті рука зажимається.
Потім через цей шланг повітря випускають за допомогою манометру Б
вимірюють тиск повітря в манжеті. Розглянемо цей процес.
Спочатку надлишковий над атмосферним тиск в манжеті дорівнює
0 (
рис. ПР 6.1.
, а), манжета не стягує руку і артерію. При накачуванні
повітря в манжету остання стискує артерію і припиняє течію крові
(
рис. ПР 6.1.
, б). Якщо мускулатура розслаблена, то тиск повітря
всередині манжети, яка складається з еластичних стінок, є приблизно
таким же, як тиск у м’яких тканинах, які стикаються з манжетою. В
цьому і полягає
основна фізична ідея
безкровного методу виміру тиску.
Випускаючи повітря, зменшують тиск у манжеті і в м’яких
тканинах. Коли тиск буде дорівнювати систолічному, кров буде
спроможна пробитися через стискаючу артерію – виникає турбулентна
течія (
рис. ПР 6.1.
, в). Характерні тони і шуми, які супроводжують цей
процес, можна прослуховувати при вимірюванні тиску, розташовуючи
прилад на артерії дистально по відношенню до манжети (тобто на
більшій відстані від серця).
Продовжуючи зменшувати тиск крові в манжеті, можна поновити
ламінарну течію крові, що помітно по різкому послабленню тонів, що
прослуховуються. Тиск у манжеті, який відповідає відновленню
ламінарної течії в артерії, реєструють як діастолічний.
За значеннями систолічного і діастолічного тисків знаходять
значення пульсового тиску. Усі результати вимірювань заносять у
таблицю ПР 6.1.
2.
Визначення серцевого викиду.
Серцевий викид є ціннішим показником гемодинаміки і заснований
на використанні принципу Фуко, згідно з яким:
Основи біофізики і біомеханіки
285
Серцевий викид (л/хв) =
)
/
(
)
(
)
/
(
2
2
2
л
мл
ВенО
АртО
хвил
мл
організмом
О
споживання
загальне
.
Принцип Фуко засновано на припущенні, що об’єм крові, який
викидається лівим шлуночком в аорту, повинен дорівнювати кількості
крові, яка протікає за хвилину через легені. Тому для визначення
серцевого викиду за Фуко необхідно мати дані про споживання О
2
легенями (що отримують шляхом
с п і р о г р а ф і ї
) і проби крові з
артерії і вени (що визначають у лабораторних умовах).
У зв’язку з неможливістю широко використовувати лабораторні
методи визначення систоличного (СО) і хвилинного (ХОК) обсягів
крові різні дослідники на основі експериментальних даних вивели
формули для їх розрахунку.
Широке застосування отримала формула Старра, розрахункові дані
за якою, як встановлено, добре співпадають з даними, які отримані
класичними методами:
CО (мл/с) = ((101+0,5ПТ) – (0,6ДТ)) – 0,6Р,
де Р – рік досліджуваної людини, інші позначення визначені вище.
Знаючи значення систоличного об’єму крові СО, розрахувати
хвилинний об’єм крові ХОК (л/хв) за формулою:
ХОК = СО
.
ЧСС,
де ЧСС – частота серцевих скорочень за хвилину (пульс).
Усі дані дослідження занести в таблицю.
3.
Визначення периферійного судинного опору.
Судинний опір залежить від величини АТ і серцевого викиду. З
рівняння Пуазейля:
ЗПО =
)
/
(
60
1332
))
.
.
(
(
.
.
с
мл
викид
серцевий
ст
рт
мм
ВТ
серАТ
.
Примітка
: 1 322, 60 – перевідні коефіцієнти.
3.
Рекомендації щодо виконання роботи.
Потрібно дослідити вплив фізичного навантаження на величину
кров’яного тиску і пульс. Для цього студенти розбиваються по парам
(один виступає в ролі піддослідного, інший – в ролі дослідника, потім
ролі міняються).
Студент-дослідник проводить дослідження усіх гемодинамічних
характеристик у студента-піддослідного до фізичного навантаження на
останнього та після. В якості фізичного навантаження пропонується
студенту-піддослідному зробити 10 присідань. Зразу ж після фізичного
навантаження за 10 сек підраховується його пульс і зразу ж
визначається величина кров’яного тиску.
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
286
Далі розраховується частота серцевих скорочень (ЧСС) за 1 хв, для
чого число ударів за 10 сек помножується на 6 (ця величина
використовується для розрахунку хвилинного об’єму крові).
Можна повторити підрахунки пульсу і визначення артеріального
тиску після 20 присідань, щоб зробити висновки про вплив фізичного
навантаження на частоту пульсу і величину кров’яного тиску.
4.
Завдання
1.
Визначити артеріальний тиск (попарно між сокурсниками).
2.
Провести розрахунок серцевого викиду крові до та після
фізичного навантаження.
3.
Розрахувати периферійний судинний опір для усіх даних.
4.
Результати занести в таблицю:
Таблиця
ПР 6.1.
Гемодинамічні показники стану судинної системи людини
Гемодинамічний
показник
Систоличний
тиск,
мм. рт. ст.
Діастоличний
тиск,
мм. рт. ст.
Пульсовий
тиск,
мм. рт. ст.
Серцевий
викид,
л/хв
Периферійний
опір, дін·с/cм
5
I
студент
(до
фізичного
навантаження)
I студент (після
фізичного
навантаження)
II
студент
(до
фізичного
навантаження)
II студент (після
фізичного
навантаження)
5.
Зробити висновок про зв’язок гемодинамічних характеристик
організму людини з фізичним навантаженням.
5.
Зміст звіту.
Мета роботи, результати вимірювання АТ,
аналітичний розрахунок гемодинамічних характеристик.
6.
Контрольні питання:
1.
Що таке гемодинаміка?
2.
Які показники характеризують стан судинної системи?
3.
Що визначає правило Пуазейля?
4.
Що таке серцевий викид? Як його визначають?
5.
Що таке артеріальний тиск? Як його вимірюють?
6.
Фізичне обґрунтування виміру артеріального тиску.
7.
Що таке периферійний опір? Як його визначають?