Том 2 (1128362), страница 72
Текст из файла (страница 72)
При таком типе течения жидкость движется как бы кои«спальными $$илш$дрическими слоями, причем все частицы ее перемещаются только параллельно оси сосуда. Остальные слои жидкости передвигаются относительно друг друга подобно трубкам телескопа„ причем слой, непосредственно прилегающий к стенке сосуда, «прилипает» к ней и остается неподвижным; по этому слою скользит в~арой слой, по нему - третий и т.д. В результате образуется параболический профиль распределения скоростей с максимумом в центре сосуда (рис. 20.4).
$$«м мепыпе диаметр сосуда, тем ближе централ»вы« «слаи» жидкости к его неподвижной стенке и тем больше ани тормозятся е результате вяэ«асгного взаимодействия с этой стенкой. Вследствие этого в мелких сосудах средняя скорость кровотока ниже. В крупных жс сосудах центральные слои расположены дальше ат стенок, поэтому па мере приближения к ллиииой оси сосуда эти слои скользят относительно друг друга со все болыпей скоростью. В рсэулътатс средняя скорость кровотока значительна возрастает. Особенность ламинарного кровотока заключается в том. что чем крупнее частицы крови, тем ближе они располагаются к оси сосуда. В результате осевой поток крови почти целиком состоит из эритроцитов, образующих довольно компактный чилиндр внутри оболочки из плазмы, содержащей мало клеток.
Таким образом. средняя скорость кровотока вьппе, чем скорость тока плазмы. Турбулентное течение. При определенных условиях ламинарное течение превращается в турбу- Янко ~-лава !библиотека РогтГОа1 !! а!ачаааийуапс3ех.го !! стттр:Гтуапно.по.гса ЧАСГЬ Ч. КРОВЬ И СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ Ч Скорость Тин сошка ~~ Турбупентннй Лаиинарннй Чанах Рнс.
20.4. ПроФили скоростей прн ламинарном (коякснальном, цилиндрическом) (сплошная красная кривая) н турбулентном (черная штриховая кривая) потоках. При турбулентном течении кяк скорость осевого потока, так н средняя скорость ниже, чем прн ламинарном лентпов. Для турбулентного течения характерны завихрения, в которых частички жидкости перемешаются не только параллельно оси сосуда, но и перпендикулярно ей. Эти завихрения существенно увеличивают внутреннее трение жидкости, и профиль течения уплошается (рис. Ю.4).
При таком течении объемная скорость тока жидкости уже не пропорциональна градиенту давления (как при ламинарном кровотоке), так как по причине завихрений возникают дополнительные потери давления. Величина этих потерь пропорциональна квадрату объемной скорости тока жидкости, поэтому повышение последней сопровождается непропорциональным возрастанием давления. Тип течения (т.урбулентный либо ламинарный) зависит от многих факторов.
Существует безразмерная величина, отражающа» все зти факторы в совокупности,-число Рейнольдса. Это число прямо пропорционально диаметру сосуда 2г (в метрах), средней линейной скорости кровотока й (в м/с) и плотности жидкости р (плотность крови составляет 1ОбО кг/мз) и обратно пропорционально вязкости жидкости Ч (в Па.с): Ве = (10) т! Если число Рейнольдса превышает 400, то у мест разветвлений и сужений артерий, а также в области крутых изгибов сосудов образуются локальные завихрения. Если же это число колеблется в пределах от 2000 до 2400, то поток становится целиком турбулентным. Во время периода изгнаниа в проксимальных отделах аорты и легочного ствола число Рейнольдса превышает это так называемое критическое значение, поэтому поток в данных областях сосудистого русла временно становится турбулентным.
При возрастании скорости кровотока (напри- мер, при мышечной работе) или снижении вязкости крови (например, при резко выраженной анемии) течение может стать турбулентным во всех крупных артериях. Шумы, возникающие при таком турбулентном течении, иногда можно выслушать даже без стетоскопа. Взаимосвязь между объемной скоростью тока жидкости и гидродннамическим сопротивлением Как уже говорилось, ламинарный поток в трубках с круглым поперечным сечением представлен отдельными слоями жидкости, скользящими относительно друг друга подобно трубкам телескопа. Эту аналогию можно продолжить, применив закон Ньютона о внутреннем трении жндкостей для вывода уравнения, связываюшего линейную либо объемную скорость кровотока, вязкость жидкости.
градиент давления и размеры трубки (длину и внутренний радиус). В условиях стационарного состояния и ламинарного потока силы, создаваемые градиентом давления между двумя концами кажного концентрического слоя жцпкости, должны быть уравновешены силами трения, создаваемыми между трущимися поверхностями этих слоев. При решении подобного уравнения можно получить параболический профиль скоростей, характерный для ламинарного потока; при этом средняя скорость тока жидкости будет зависеть от квадрата радиуса трубки. Объемная скорость кровотока будет рассчитываться исходя из закона Хагена — Пуазейля: Ч= ЛР, х.
тс (11) 8-т! ! где АР— разность давлений, г — радиус сосуда, т! -вязкость жидкости, 1 — длина сосуда. Коэффициент 8 появляется в результате интегрирования скоростей слоев. Согласно закалу Ома, гидродииамическое сопротивление потоку равно К= 8 т!.1 (! 2) л т" Поскольку Ч = у.я.гс (уравнение (2)), средняя линейная скорость кровотока составляет г у= ЛР.
(13) 8 т!.1 Видно, что абьемпал скорость прямо пропорциональна, а гидродипамическае сопротивление обратно пропорционально радиусу трубки в четвертой степени. Поэтому обе зти величины гораздо больше зависят от изменений диаметра сосудов, чем от изменений их длины, градиента давления или вязкости жидкости.
Так, если в исходном состоянии объемная скорость кровотока через сосуд равна Янко Шлака (Бнбпнотвка Пою ггОа) Ц в1аиаааеиуапбвк.пл Ц Ьыкммуап1во.но.пв ГЛАВА 20. ФУНКЦИИ СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ 1 мл/с, то при увеличении его диаметра вдвое она составит 16 мл/с, а при увеличении вчетверо- 256 мл/с; гидродинамнческое же сопротивление прн этом уменьшается соответственно в 16 и 256 раз. С учетом этих соотношений ясно, что прн местных или системных приспособительных реакциях сосудистого русла главную роль в регуляции давлеиия и абьемиай скорости кровотока играют изменеиия радиуса сосудов. Однако закон Хагена — Пуазейля имеет ограничения: так, он справедлив лишь для 1) жестких неветвящихся трубок с круглым поперечным сечением; 2) стационарного состояния и чисто ламинарного течения; 3) гомогенных жидкостей. В идеальном случае, когда все эти условия соблюдаются, сопротивление потоку минимально.
Напротив, ситуация в сердечно-сосудистой системе совсем иная: сосуды эластичны н обладают сложной архитектурой с ветвлениями, кроваток не полностью непрерывен нлн турбулентен и кровь-зто не гомогенная жидкость. Каждый из этих факторов в известной степени обусловливает увеличение гидродинамнческого сопротивления. Следовательно, кроваток в отдельных органах нлн сосудистой системе в целом не может быль точно описан уравнением Хагена — Пуазейля. Закон Ома также выполняется только при условии постоянного однонаправленного потока.
Вследствие этого для более точного изучении гемодинамики необходимо разработать более тонкие методы, позволяющие учитывать дополнительные факторы, часп из которых оценить довольно сложно [5, !5, 333. 20.2. Свойства стенок и изменения диаметра сосудов Строение стенок сосудов Все кровеиасиые сосуды выстланы изнутри слоем эидатвлия, непосредственна прилегающим к просвету сасупл. Эидотелий обычно построен из одного слоя плоских клеток (около прекапиллярпых сфинктеров и в области артериопенозиых апастомозов имеется многослойный эпителий).
Эндотелий образует гладкую внутреннюю поверхность сосуда; если эта поверхность ие поарежлецэ, она препятствует свертыванию крови, Помимо эидотелив аа всех сосудах, кроме истинных капилляров, имеются следующие образования: 1) эластические волокна; 2) «аллагеиавме вплавил; 3) гладиамьииечиыв волокна. Количество этих волокон в разных ссеудах различна. Эластические волокна, особенно волокна внутренней оболочки (иитимы), образуют относительно густую сеть. Оии легко могут быть растянуты в несколько раз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
