Шмидт, Тевс (ред.) - Физиология человека - т.2 (947489), страница 71
Текст из файла (страница 71)
-1 Оаъе нилл екааость. Ра ! Рис. 20.2. Изменения линейной скорости кровотока и объемная скорость кровотока е последовательно со- единенных трубках разного сечения Гадралнилначеекое еонраталление а системе трубок. Если трубки соединены ласледаеащельна, то их общее сааротихленне л саатлетатлнн с первым законом Кнрхго(е равно сумме аалратналення всех трубок: ЙО = К! + Кт + (4) Еалн не трубки соединены лараллелена (хак, например, сосудистые сети различных арсанов), та, ааглзсна второму злхану Кнрхгофл, складылаютал нх проводимости: Са — -С, +С,+.... (5) Поскольку прололнмоать — зта величина, обратная аапро- тилхенщо„та 1 1 С = — + — +...
о— К, Й, (6) нлн л соатлетатлни а урлляением (1) 7 УьйР С, нлн С= — —, АР т.е, прн паспмннам градиенте лллленнл абьемнлл акорость лазраатает пропорционально лралалимоатн. Учнтыллл, что пронолнмаать есть величина, абратнал сопротивлению, общее сопротивление системы нз двух аарсаакльных трубок ранна обычно выражают в миллиметрах ртутного столба, хотя иногда значения приводят в сантиметрах водного столба (1 мм рт. ст - 13,б ым вад.
ст. ге хе 133 Па; 10 мм нод. ст. ги 98 Па). (Пересчет на другые единицы приведен на с. 845.) Гидродвиамвчеекое сопршивленне К нельзя измерить непосредственна, однако его можыо вычислить из уравнения (1), знаа разность давлений между двумя отделами сосудистой системы и обеемную скорость Гидродинамическое сопротивление обусловлено внутренним трением между слоями жидкости и межлу жндкоссъю н стенками сосуда. Оно зависит от размеров сосуда, а также от вязкости и типа течения жидкости. 1 1/К, 1/К, Такам образом, общее салращллление нескольких лараллеленнх трубок одинакового диаметра равно аааротнллению одной трубки, деленному нд число трубок; таким образом, зто общее сопротивление значительно меньше, чем у каждой отдельной трубка. Ввзкоеть крсшы.
Если тщсущая жидкость соприкасается с неподвижной поверхностью (например, прн движении жидкости в трубке), то слон такой жидкостя перемешаются с различными скоростями. В результате между этими слоями возникает нщтрянсеыие сдвига: более быстрый слой стремится вытянуться в продольном ыапранленяи, а более медленный задерживает его. Показателем, отражающим это лвнутреннее сопротивлениеи лщдкости, служит ее вязкость т1. Для многих жидкостей вязкость 11 — эта постоянная величина, зависящая от температуры. Согласно уравнению Ньютона, эта величина равна отношению напряжения сдвига т (силы, приходящейся на едныицу площади) к градиенту скорости между соседними слоямн Т (скорости сдвига): т и = — (Па.с '). Т (9) Из уравнения Хагена — Пуазейля (см.
виже) следует„чта на силы„сдвигающие слои пылкости относительно друг друга, (т.е. приводящие жидкость в движение и пс ддерживающие это движение), влияет ые только даллелие, но также радиус и длина сосуда. Вязкость часто выражают в отяосюяельных едннинах, принимая вязкость воды прн 20 'С (10 з Па.с) за 1,0. Вязкость еоясогенных (ньютоновсквх) хсндкостей (например, воды, раствора электролитов, плазмы кровы) лостоляна. Кровь состоит из плазмы и фармеыных элементов и поэтому является гетерогенной (неыьютоноаской) жидкостью; лихость ее варьирует в зависимости в основном от количества клеток и в меньшей степени от содержаниа белков в плазме.
Кроме того, вязкость гетерогенных жидкостей зависит глюке от размеров (радиуса н длины) трубах, по которым оын текут. У человека вязкость крови составляет 3- -5, а плазмы-1,9-2,3 отиоеытельвых едвввп (рис. 20.3). Вязкость крови в сосудах. Приведенные выше значения отыоснтельнан вязкастя справедливы лишь для сравнительно быстрого тока крови (т.е. высокого напряжения санга) и нормального состава крови (гематокрит около 40 и содержание белков в плазме 6,5 — 8,0 г/дл). Пры низкой скорости кровотока (а следовательно, и при малом напряжении ГЛАВА 20. ФУНКЦИИ СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ 501 э 3 о Ю о « « « э о о \ о « « И3 Типы течений жидкости 0 10 20 ЗО «0 00 60 тО Гемвтокрнг Рис.
20.3. Зависимость относительной вязкости крови от гвмагокрнта сдвига) вязкость увеличивается н при значительном снижении этих величин возрастает более чем до 1000 относительных единиц. В гриэиологических условиях эти эффекты проявляются лишь в наиболее мелких сосудах, где напряжение сдвига настолько мало, что эффективная вязкость может возрастать в 10 раз. Однако прн некоторых патологических состояниях уменьшение скорости кровотока может сопровождаться еще большим повышением вязкости. Так, при сужении сосудов в участке, расположенном дистальнее места сужения, кровоток замедляется (подобное явление наблюдается в венулах, поперечное сечение которых больше, чем у капилляров).
Увеличение вязкости крови в таких случаях приводит к еше большему падению скорости кровотока, и в конце концов он полностью прекращается. Повышение вязкости крови при замедлении кровотока объясняется обратямой агрегацией эритроцитов. образующих скопления в виде монетных столбиков или прилипающих к стенкам сосудов. Агрегация эритроцнтов обусловлена наличием в плазме крупных белков (фибриногена, п,-макроглобулнна и т.д.). В патологических условиях тенденция к агрегации может настолько возрастать, что для продвижения крови требуется дополнительная энергия. Кроме того, при высоких скоростях кровотока эритроциты изменяют свою форму и соответствующим образом ориентируются по ходу струи; увеличение вязкости крови при низких скоростях кровотока частично обусловлено отсутствием этих эффектов (53]. Существует механизм.
благодаря которому эффективная вязкость, наоборот, существенно снижа- ется в сосудах диаметром менее 500 мкм. Это так называемый феномен си.ма, или эффект Фареуса— Лнцлквиста. Этот феномен, более выраженньш в мелких сосудах, обусловливает снижение эффективной вязкости крови в капиллярах вдвое по сравнению с крупными сосудами; таким образом, вязкость крови в хапиллярах почти достигает значения вязкости плазмы. Это уменьшение вязкости, возможно, связано с ориентацией эритроцитов вдоль оси сосуда. При этом эритроциты выстраиваются в цепочку, которая передвигается по капилляру, подобно «змее», в оболочке из плазмы. Бесклеточная краевая юна с низкой вязкостью образует слой, относительно которого легко скользят клетки крови.
В результате условия кровотока улучшаются, а перепады давления снижаются. Этот феномен противодействует, хотя бы частично, описанному выше эффекту увеличения вязкости крови при уменьшении скорости кровотока в мелких сосудах. Ламинарное течение. В физиологических условиях почти во всех оз.делах кровеносной системы наблюдается ламинарное, илн слоистое, з.ечение крови. При таком типе течения жидкость движется как бы коахсиальиыми цилиндрическими слоями, причем все частицы ее перемешаются только параллельно осн 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 второй слой, по нему — третий и т.д.
В результате образуется параболический профиль распределения скоростей с максимумом в центре сосуда (рис. 20.4). Чем меньше диаметр сосуда, тем ближе центральные «слои» жидкости к его неподвижной стенке и том больше онн тормозятся в результате вяз«сотного вэаимолействвя с этой стенкой. Вслелствяе этого в меп«их сосудах средняя скорость кровотока виже. В крупных же сосудах центРальпыо слои Расположены дальше от стенок. паггому по мере приближения к Лавиной ося сосуда этн слои скользят относительно друг друг« со все большей скоростью.
В результате средняя скорость кровотока значительно воэРастаег. 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 компаггтный иилиндр внутри оболочки из плазмы, содержащей мало клеток. Таким образом, средняя скорость кровотока выше, чем скорость тока плазмы. Турбулентное течение. При определепньгх условиях ламинарное течение превращается в турбу- ЧАСТЬ Ч. КРОВЬ И СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ Чр и С»оро»<о т»п пото»а .
туогнп<»тмы» По»»»пр»»» Рис. 20.4. Профили скоростей при ламинарном (коакснапьном, цилиндрическом) (сппошнвя красная кривая) н турбулентном (чарная штриховая кривая) потоках. Прн турбулентном течении как скорость осевого потока, так н средняя скорость ниже. чвм прн ламинарном ленин<ов. Для турбулентного течения характерны завихрения, в которых частички жидкости перемешаются не только параллельно оси сосуда, но и перпендикулярно ей. Эти завихрения существенно увеличивашт внутреннее трение жидкости, и профиль течения уплощается (рис.
20.4). 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 (турбулентный либо ламиварный) зависит от многих факторов. Существует безразмерная величина, отражающая все эти 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 Ю60 кг/мз) и обратно пропорционально вязкости жидкости П (в Па-с): йе = —. 2г.в.р (10) г1 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 ат 2000 да 2400, то поток становится целиком турбулентным. Во время периода изгнания 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) илн 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
