ысқаша теория

Адамның денсаулығының деңгейі ағзада болып жатқан физико-химиялық, физиологиялық үрдістермен анықталады. Бұл үрдістерге температура, қысым, қанның құрамы және т.б. жатады. Көптеген дәрілік препараттардың әсері реологиялық (мысалы, тұтқырлық) өзгерісі мен гемодинамикалық (мысалы, қан қысымы) қанның параметрлерін өзгеруіне бағытталған. Ағзада дәрілік заттардың таралуында қан негізгі роль атқарады. Қан ньютондық емес сұйықтыққа жатады, себебі ол құрылымдық полимерлі түзілістерден тұратын қан жасушасы мен ақуыздардан тұрады. 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 (СОЭ) өзгереді. Ерлер үшін қанның тұтқырлығы 4,3-5,3; ал әйелдер үшін 3,9-4,9. Сұйықтың тұтқырлығы температураға да байланысты. Зертханада қанның тұтқырлығын зерттеу кезінде медициналық вискозиметр қолданылады.

Капиллярлы құралдарда қанның салыстырмалы тұтқырлығы өлшенеді. Ол үшін жоғары жылдамдықта қанның және градуирленген шыны капиллярлардағы судың ағып өту уақыты (мысалы клиникалық зертханаларда пайдаланатын Гесс визкозиметрлердің көмегімен) өлшенеді. Жылдамдықтардың қатынасын тұтқырлықтар қатынасына тең деп, ал судың тұтқырлығы бірге тең деп алынады. Капиллярлы түтік бойымен ағатын ағыстың екі түрі бар: ламинарлы және турбулентті. Ламинарлы ағыс үшін Бернулли және Пуазейль теңдеулері орындалады. Бернулли теңдеуі: , ал Пуазейль формуласы:

Тұтқыр сұйықтықтың ағыс жылдамдығы қысымның біртекті емес болуы арттырады, сол себептен қозғалыс құйынды немесе турбулентті деп аталады. Турбулентті ағыста әрбір бөлшектің жылдамдығы немесе сұйықтың ағысы үздіксіз және бей-берекет өзгереді де қозғалыс стационарлы емес. Түтікте сұйықтың ағысы сұйықтықтың қасиеттерін, оның ағысының жылдамдығын, түтіктің өлшемдері және Рейнольдс санымен анықталады:

мұндағы - сұйықтықтың тығыздығы; - түтік қимасындағы сұйықтықтың жылдамдығы; D – түтіктің диаметрі. Егер Рейнольдс саны критикалық мәнінен () көп болса, онда қозғалыс турбулентті болады. Мысалы, цилиндрлі түтік үшін: .

Тамырлар бойында қанның ағысы ламинарлы болады, бірақ кейбір жағдайларда турбулентті күйге өтеді. Мысалы, ірі қан тамырларында қанның жылдамдығының артуынан (бұлшықетпен қарқынды жұмыс жасағанда) немесе қанның тұтқырлығы төмендегенде құйынды ағыс пайда болады.

Өлшеу кезінде қанның температурасы қалыпты жағдайда және қанның қасиеттерінің өзгеруі минималды болуы үшін зерттеу уақыты да аз болуы қажет. Бұл қажеттіліктерді капиллярлы визкозиметрлерге қарағанда ротоциялық визкозиметрлер ғана өтейді. Температура төмендегенде тұтқырлық артады. Қанның 37⁰- дан 10⁰-қа суынуы асимптоталық тұтқырлықтан екі есе өсуіне алып келеді. Бұл тәуелділік сызықты емес және мына формуламен анықталады: η = αl^E/RT, мұндағы α -пропорционалдық коэффицент, R-газ тұрақтысы, T-абсолюттік температура, E -активация энергиясы. Қанның тұтқырлығы гематокритке тәуелділігі экспоненциалды байланыста, мына формуламен анықталады:

₀ - плазманың тұтқырлығы; с — гематокрит (салыстырмалы бірлікте).

Қанның тұтқырлығын ескермей жүректің қан айдау кезіндегі көлемі мен массасы арқылы оның жұмысын жуықтап табуға болады. Айталық жүректің айдаған қанның қысымы р және жылдамдығы болсын. Бернулли заңы бойынша қанның берілген көлеміндегі толық энергия мынаған тең:

Бұл энергия қанға жүректің жұмысы арқылы беріледі, сондықтан жұмыстың өлшемі болып табылады.

Есептер:

1. Егер плазманың тұтқырлығы ₀ = 2,0 мПа*с, гематокриттің қалыпты (с = 45 %) кездегі қанның тұтқырлығын анықтаңыз

2. Кейбір аурулар кезінде Рейнольдс саны қан тамырларында 1160-қа тең болады. Диаметрі 2 мм болатын қантамырында ламинар ағыстан турбулентті ағысқа өту мүмкін болатын қанның қозғалыс жылдамдығын табыңыз.

3. Диаметрі 1,5 см болатын көлденең жатқан медициналық шприцтан F=10Н күшпен физиологиялық ерітінді шығарылады. Шприц инесінен сұйықтың шығу жылдамдығын табыңыз. Физиологиялық ерітінді тығыздығы Поршеннің қимасы ине қимасынан үлкен. Не үшін ерітіндінің шығу жылдамдығы ине қимасынан тәуелсіз?

4. Микроскоптан капиллярдағы эритроциттердің қозғалысын бақылай отырып, қанның қозғалыс жылдамдығын есептеуге болады (). Аортадағы қан ағысының орташа жылдамдығы . Осы берілгендер нәтижесінде барлық капиллярлардың қималарының қосындысы аортаға қарағанда қанша есе көп екенін табыңыз.

Бақылау сұрақтары (сұрақ, есеп):

1. Стационар ағыста тұтқырлықты анықтау

2. Құбырларды сұйықтың ағысы

3. Рейнолдс саны және оның формуласы

Әдебиеттер:

1. А.Н. Ремизов Медицинская и биологическая физика. М. Дрофа, 2004г.

2. В.А. Тиманюк, Е.Н. Животова Биофизика М. 2003 г.

3. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики. М. "Высшая школа". 2002 г.

4. М.Е. Блохина, И.А.Эссаулова, Г.В.Мансурова. Руководство для лабораторных работ по медицинской и биологической физике. М. Дрофа.2002 г.

Дата добавления: 2015-08-26