Физические основы кровообращения. Изучение устройства и принципа действия приборов для измерения давления крови: Учебно-методическая разработка лабораторной работы по курсу "Медицинская и биологическая физика", страница 3

2 Наличие клапанного аппарата в венах в сочетании с работой скелетных мышц. Это приводит к тому, что кровь поднимается от ступней к сердцу. У идущего человека при сокращении мышц жидкость двигается в направлении, противоположном воздействию гравитационного поля. Когда мышцы расслаблены, клапаны закрываются и не позволяют жидкости течь в обратном направлении.

3. Подсасывающее действие грудной клетки. Оно возникает при работе легких. Во время вдоха в полых венах образуется пониженное давление, под действием которого кровь поступает в предсердия.

Распределение давления в ССС обусловлено теми функциями, которые выполняет каждый ее участок. Однако величина p  постоянно падает на всем протяжении от аорты до полых вен.   График изменения давления в зависимости от  суммарной площади поперечного сечения основных сосудов   показан на рисунке 2а.  В аорте и артериях давление изменяется также и во времени. Поэтому на графике показаны две линии, которые соответствуют максимальному и минимальному значениям p.   Из эластичных сосудов    амплитуда изменения  давления наибольшая в аорте. Величина  p  колеблется в пределах от 120 до 80 мм ртутного столба. В крупных и мелких  артериях   размах колебаний уменьшается пропорционально их диаметру.

Артериолы можно рассматривать как жесткие сосуды малого радиуса. Их высокое гемодинамическое сопротивление приводит к резкому падению давления от 70 мм рт. ст.  в начале артериолы до 30 мм рт. ст. на аортальном конце капилляра. Но 30 мм рт. ст. достаточно, чтобы обеспечить фильтрацию жидкости на этом участке. На венозном конце капилляра 10 мм рт. ст. позволяет жидкости вновь поступать в ССС, но теперь уже за счет осмоса.

График изменения скорости  в ССС показан на рис 2б. Самая большая величина   наблюдается в аорте. Наименьшего значения  скорость  достигает в капиллярах. Тогда время движения жидкости по сосуду длиной l=1ммбудет равно 2 с.  Этого времени достаточно, чтобы произошел обмен продуктами жизнедеятельности между жидкостью внутри капилляра и вне его. В венах величина   возрастает и достигает максимума у входа в предсердие 

Пульсовая волна представляет собой движение фронта, разделяющего растянутые и не растянутые части  сосуда (Рис.3). Растяжение аорты начинается с участка, находящегося у           клапана. Далее оно распространяется по крупным и мелким артериям. Возникает волна повышенного давления, проявление которой мы наблюдаем в виде пульса. В аорте среднее давление на растянутом участке составляет 120 мм рт.ст.,  а диаметр сосуда достигает максимума. Среднее давление на нерастянутом участке равно 80 мм рт ст, а радиус сосуда минимален. Быстрота перемещения фронта повышенного давления характеризуется скоростью пульсовой волны, которая пропорциональна  . С возрастом  увеличивается поскольку уменьшается эластичность мышечной ткани (возрастает модуль Юнга ), уменьшается внутренний радиус и возрастает толщина стенок сосудов.

На рисунке 4 показано состояние сосудов у людей вначале и конце жизненного пути. У молодого человека модуль Юнга и толщина стенки меньше, чем соответствующие величины у старика. В то же время внутренний радиус из-за склеротических изменений у пожилого человека меньше. Зависимость от всех трех величин такова, что скорость пульсовой волны с возрастом увеличивается.

Эквивалентная электрическая схема ССС позволяет провести аналогию между работой простейшего выпрямителя и механикой продвижения крови по сосудам. Схема выпрямителя  состоит из генератора, диода, катушки индуктивности, конденсатора и резистора (Рис.5).  В генераторе происходит периодическое изменение ЭДС. Аналогичным образом периодически изменяется давление в  желудочке в результате растяжения и сокращения его стенок.