Таќырыбы: гемодинамиканыњ физикалыќ негіздері
жүктеу/скачать 0,55 Mb.
|
10. Гидродинамикалық заңдылықтар негізінде гемодинамиканың физикалық тұжырымдамалары. Биореология. Вискозиметр көмегімен сұйықтардың тұтқырлығын анықтау
| Q = const.
Үздіксіздік шартынан, егер көлденең қима ауданы артқан сайын, ол жердегі қан а ғысының жылдамдығы азаяды. Қан айналу жүйесінде қан қысымы мен жылдамдықтың таралуы 2-суретте көрсетілген (жоғарыдағы қисық). Аорта мен ірі артерияларда қысымның түсуі (түтіктің басы мен аяғындағы қысым айырымының орта мәні) айталықтай үлкен емес. Ал артериолдарда максималь қысым айырымы байқалады, себебі артериолдар жиынтығы үшін гидравликалық кедергінің мәні артады. 2-сурет Қан тасымалдаушы жүйенің әртүрлі бөлігіндегі көлденең қима ауданына байланысты қан жылдамдығының мәндері де әр түрлі болады. Қай жерде көлденең қимасының жиынтық мәні үлкен болса, сол жерде қан ағысының жылдамдығы аз. Қан тасымалдаушы жүйенің әр түрлі бөлігіндегі қан қозғалысының жылдамдығы 2-суреттегі төмендегі қисықта бейнеленген. Қан түтіктерінің ішінде аортаның көлденең қимасының ауданы ең кіші болғандықтан, онда қан ағысының жылдамдығы ең үлкен шамаға ие (50 см/сек шамасында). Ұсақ тамырларға көшкенде, олардың жиынтық көлденең қимасының ауданының мәні артады және үздіксіздік шартына байланысты, олардағы қан жылдамдығы кемиді. Мысалы, капиллярларда жылдамдық 0,05 см/сек шамасында. Ал венада оның көлденең қимасының жиынтық ауданы азаятындықтан жылдамдығы артады. Сұйықтың қасиеттері: Аққыштығы Сығылмайтындығы Тұтқырлығы және т.б. Қанның келесі физикалық қасиеті оның тұтқырлығы. Ол қан түйіршіктері мен плазмадағы, әсіресе ірі молекулалы заттардың деңгейіне байланысты. Қан тұтқырлығы қанның қойылуына не сұйылуына қарай әрдайым өзгеріп отырады. Қанның тұтқырлығы әдетте судың тұтқырлығынан 5 есе артық. Сау адам қанының тұтқырлығы 4-5 аралығында, ағзадағы патологиялық өзгерістер кезінде 1,5-3 және 6-22,9 мәндер аралығында өзгеріп отырады. Мұндай жағдайда эритроциттердің тұнбаға түсу жылдамдығы өзгереді. Зертханада қанның тұтқырлығын зерттеу кезінде медициналық вискозиметр қолданылады. Нақты сұйықтықтардың ағыны бірнеше қабаттардың өзара күшпен әсерлесу жағдайында өтеді деп қарастырсақ, онда әсерлесу күшінің бағыты сол қабаттарға жүргізілген жанама бағытымен бағыттас болады. Тұтқыр сұйықтықтың горизонталь бағыттағы ағысын қарастырайық (3-сурет). Шартты түрде сұйықты бірнеше қабаттардан (1,2,3,4,5) тұрады делік. Сұйықтың ең төменгі “түпкі” қабаты қозғалмайтын болсын. Сұйық қабаттарының жылдамдығы қабат жоғарлаған сайын арта түседі де (v1 Сұйықтың бір қабаты екінші қабатына қатысты орын ауыстырса, оларда ішкі үйкеліс күші пайда болады. Сұйықтар ағысында оның жеке қабаттары бір-бірімен әсерлеседі. Бұл құбылысты сұйықтың ішкі үйкелісі немесе тұтқырлығы деп атайды. 3-сурет Қабаттар арасындағы F үйкелес күшінің шамасы әсерлесуші қабаттардың S ауданына, (d/dx)- жылдамдықтың градиентіне тура пропоционал болады: (1) Бұл теңдеу Ньютон теңдеуі деп аталады. Мұндағы - ішкі үйкеліс коэффициенті, динамикалық тұтқырлық (немесе тұтқырлық) деп аталатын пропорционалдық коэффициенті. Тұтқырлық сұйықтықтың күйіне және молекулалық қасиеттеріне тәуелді. Тұтқырлықтың өлшем бірлігі ретінде паскаль*секунд алынған (Па*с). Кейбір кезде тұтқырлықты Пуазбен (П) де өлшейді. Па*с=10 Пз. – тұтқырлық коэффициентінің шамасы температура мен қысымға тәуелді, яғни температура жоғарылаған кезде сұйық молекулаларының тепе-тендік қалпы өзгеріп, сұйықтың аққыштығы артады, сәйкесінше оның тұтқырлығы кемиді. Қысым артқан сайын сұйықтықтардың тұтқырлығы арта түседі, өйткені молекуланың тепе-теңдік күйдің маңында жасайтын тербелмелі қозғалысына қажетті уақыт (релаксация уақыты) артады, яғни сұйықтың тұтқырлығы релаксация тура пропорционал болады деген сөз. Көптеген сұйықтар үшін, мысалы су үшін, тұтқырлық - нен тәуелсіз, мұндай сұйықтықтар Ньютон теңдеуіне (1) бағынады және оларды Ньютондық сұйықтықтар деп атаймыз. (1) теңдеуге бағынбайтын сұйықтықтарды Ньютондық емес сұйықтықтар деп атаймыз. Кейде Ньютондық сұйықтықтардың тұтқырлығын қалыпты деп, ал Нютондық емес сұйықтықтардың тұтқырлығын аномаль деп атайды. Қан бүкіл денеге тән гемостазды сақтай отырып, жасушалармен тінаралық осмостық тұрақтылығын сақтайды. Осмостық тұрақтылық бұзылса жасушалар ісіп немесе бүрісіп қалады. Ағзадағы жасушалардың өмір сүруі қанның құрамындағы тұз мөлшеріне байланысты. Қанның өте маңызды қасиеттерінің бірі - осмостық (итерме) қысымы. Қою және сұйық ертіндіні қатар қойып, олардың арасына мембрана салса, еріткіш (су) сұйық ерітіндіден қою ерітіндіге өте бастайды. Жартылай өткізгіш мембрана арқылы ерітіндіні өткізетін итерме күш осмостық қысым деп аталады. Осмостық қысымы қанның қысымына тең тұз ерітіндісі (0,85-0,9% NaCI ерітіндісі) изотониялық ерітінді деп аталады. Бұл ерітінділер физиологиялық ерітінді деп те аталады. Гипотониялық деп құрамындағы тұз мөлшері қанның құрамындағы тұз мөшлеріне қарағанда аз болатын ерітінділерді айтады. Мұндай еріндіге эритроциттерді орналастырсақ, осмостық қысым бойынша су молекулалары эритроциттерге қарай өтетін болғандықтан олар ісіп кетеді және “жарылуы” мүмкін. Гипертониялық ерітінді деп тұз мөлшері қандағы тұз мөлшерінен жоғары болатын ерітіндіні айтады. Мұндай ерітіндіде жасуша (эритроцит) құрамындағы су сыртқа шығады және жасуша “бүрісіп” қалады. Сонымен осмостық қысым тіршілік үрдістердің барысына тікелей әсер етеді. Жасушалар қалыпты қызмет атқару үшін осмостық қысым тұрақты болуы маңызды. Сұйықтардың түтік бойымен ағысында Бернулли теңдеуі былай тұжырымдалады: сұйықтың стационар ағысы үшін толық қысым статикалық, динамикалық және гидростатикалық қысымдардың қосындысына тең және ағынның кез-келген қимасында тұрақты шама болып табылады: . (2) Көлденең қиманың ауданы кішірейген сайын, жылдамдық артатындықтан (динамикалық қысым), Бернулли заңы бойынша статикалық қысым азаяды. Тұтқыр сұйықтықтар мен газдардың түтіктер бойымен ағуы техникада (мысалы, мұнай- және газқұбырлары), сондай-ақ биологиялық жүйелерде (адамның қанайналу жүйесі, өкпе жүйесінің трахеясы - әртүрлі диаметрлі тармақталынған цилиндрлік тамырлардың жиыны) кездесетін кең таралған құбылыс. Ұзындығы l болатын, екі ұшындағы қысымдар айырымы -ға тең, уақыт ішінді түтік бойымен ағып өтетін сұйықтықтың көлемі Пуазейль формуласымен өрнектеледі: көлденең қима арқылы ағып өтетін сұйықтың көлемі (Q) қысымдар айырымына тура пропорционал да, гидравликалық кедергіге кері пропорционал (3) (3) көріп отырғанымыздай түтік бойымен бірлік уақыт ішінде ағып өтетін сұйықтықтың мөлшері неғұрлым тұтқырлығы аз және түтіктің радиусы үлкен болған сайын, соғұрлым көбейеді. Мұндағы гидравликалық кедергі: Сұйықтық қозғалысының екі режимі бар: ламинарлық және турбуленттік ағыстар. Ламинарлы ағыс (лат. lamina — жолақ, қатпар ) — газ немесе тұтқырлы сұйықтықтың қабат-қабат болып араласпай ағуы (а-сурет). Турбуленттік ағыс (лат. turbulentus — тәртіпсіз, долы) — сұйықтықтың немесе газдың әр нүктесінде уақыт өзгеруіне байланысты қозғалыс жылдамдығының мәні де, бағыты да өзгеріп, сұйық қабаттарының араласып ағуын айтамыз (b-сурет). Ағыстың ламинарлы немесе турбулентті болуы Рейнольдс саныны мәнімен өрнектеледі: Сұйықтықтардың тұтқырлығы тәжірибе жүзінде анықтауға арналған әдістер жиынтығын вискозиметрия деп, ал оған қажетті құралды вискозиметр деп атайды. Ұсынып отырған Оствальдтың капиллярлық вискозиметрі 4-суретте көрсетілген. Вискозиметрдің бір ұшы капиллярлық түтік болып табылады. Капиллярдағы сұйықтық гидростатикалық қысым әсерінен қозғалады: мұндағы - сұйықтық тығыздьғы; h – вискозиметрдің екі шетіндегі сұйықтықтар деңгейінің айырымы. Капиллярдан ағып өткен көлемдері бірдей сұйықтықтар үшін, мынаны жазуға болады: , осыдан немесе (4) 5-сурет 4-сурет
және (4) формулағы қоя отырып, , формуласын аламыз, осыдан: (5) мұндағы - зерттелініп отырған сұйықтықтың тұтқырлығы; - судың тұтқырлығы; - зерттеленіп отырған сұйықтықтың тығыздығы; - судың тығыздығы; - зерттелініп отырған сұйықтықтың ағып өту уақыты; - судың ағып өту уақыты. Құралдың тұрақтысын белгіліп аламыз: (6) Сонда (5) формула мына түрге келеді: (7) Медициналық вискозиметр бірдей екі градуирленген капиллярдан тұрады (5-сурет). А1 капиллярына белгілі көлемде тазартылған су тартылып алынады да Б краны жабылады. Бұл А2 капиллярына, судың деңгеін өзгертпей зерттелінетін сұйықтық тартылып алынуына көмектеседі. Егер мысалы, Б кранын ашатын болсақ, бірдей уақыт ішіндегі сұйықтықтардың l орын ауыстыруы олардың тұтқырлықтарына кері пропорционал болады: , немесе (8) мұндағы - зерттелініп отырған сұйықтықтың тұтқырлығы; - судың тұтқырлығы. Егер судың тұтқырлығын бірге тең деп, ал сұйықтықтың жүріп өткен жолы вискозиметрдің бір бөлігін құрайды деп алатын болсақ, (8)-теңдеуге сәйкес сұйықтықтың тұтқырлығы сан жағынан судың жүріп өткен жолына тең. жүктеу/скачать 0,55 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|