Grawitacja wpływa na ciśnienie krwi Ciśnienie hydrostatyczne krwi:
P=ρgh
gdzie: h – wysokość słupa krwi g – przyspieszenie ziemskie (około 10 m/s2) ρ – gęstość krwi (około 103 kg/m3)
P = 100 h (w hPa) i 75 h (w mm Hg) Dla tętnic w głowie (h = 0.5 m powyżej serca): P = 130 – 50 = 80 hPa Dla tętnic w stopach (h = 1 m ponizej serca): P = 130 + 100 = 230 hPa 2014-11-18
Biofizyka
5
Zamknięty obieg krwi
Source: INTERNET
2014-11-18
Biofizyka
6
Prawo ciągłości strumienia Strumień krwi
Ponieważ naczynia kapilarne obecne są w olbrzymiej liczbie
Prawo nie uwzględnia: 1. ściśliwości krwi 2. pulsacji krwi 3. wymiany krwi z otoczeniem
źródło: A. Pilawski Podstawy Biofizyki
2014-11-18
Biofizyka
7
Prawo Bernouliego
Source: INTERNET
2014-11-18
Biofizyka
8
Oporność naczyniowa przepływu krwi Zgodnie z prawem the Poiseuille’a-Hagen’a, prędkość przepływu obiętościowego przez cylindryczne naczynie krwionośne może być opisana równaniem:
gdzie ∆P/l jest gradientem ciśnienia, η jest lepkością krwi, r jest promieniem naczynia. Zakładając V = ∆P/R oporność systemu R opisana jest równaniem:
- Czynnik geometryczny Source: A. Pilawski Podstawy Biofizyki
gdzie: P – ciśnienie sprężyste (napięcie powierzchniowe) ściany T – naprężenie sprężyste w ścianie r – promień naczynia
Source: A. Pilawski Podstawy Biofizyki
Biofizyka
10
Lepkość krwi
Lepkość krwi zależy od: - hematokrytu - temperatury - przekroju naczynia - prędkości przepływu krwi - składu białek osocza (fibrynogen, albuminy IgG)
Biofizyka
gdzie: F/S – naprężenie ścinające dV/dx – prędkość ścinania
11
Osiowa kumulacja komórek krwi
2014-11-18
Biofizyka
12
Laminarny i turbulentny przepływ krwi Przepływ laminarny jest obserwowany jest w większości odcinków układu naczyniowego. Charakteryzuje się występowaniem koncentrycznych warstw krwi przepływającej wzdłuż naczyń. Największa prędkość przepływu (Vmax) obserwowana jest w centrum naczynia. Najniższa prędkość przepływu (V=0) obserwowana jest przy ścianie naczynia. Profil rozkładu wektorów prędkości przepływu ma kształt paraboliczny. Przepływ laminarny zachodzi wzdłuż długich i prostych naczyń krwionośnych w warunkach przepływu stacjonarnego.
Source: INTERNET
2014-11-18
Biofizyka
13
Laminarny i turbulentny przepływ krwi Turbulencje występują gdy zaburzony zostaje przepływ laminarny. Ma to miejsce w zwężeniach i rozgałęzieniach naczyń, w miejscach pracy zastawek serca oraz w wstępującym odcinku aorty, szczególnie podczas wysiłku. Wystąpienie turbulencji można przewidzieć obliczając wartość liczby Reynolds’a (Re): Dla: Re < 2100 przepływ laminarny 2100 3000 przepływ turbulentny
Gdzie: v = średnia prędkość przepływu, D = średnica naczynia, ρ = gęstość krwi, η = lepkość krwi 2014-11-18
Biofizyka
14
Laminarny i turbulentny przepływ krwi Turbulencje generują fale akustyczne (szmery wyrzutowe serca), które są dobrze słyszalne za pomocą stetoskopu. Ponieważ prędkość przepływu wzmaga turbulencje, odgłosy związane z przepływem krwi są lepiej słyszalne podczas wysiłku.
Source: INTERNET
2014-11-18
Biofizyka
15
Fale pulsu
- W czasie około 0,8 sekundy około 70 ml krwi jest wyrzucane z lewej komory serca. - Oporność naczyniowa oraz elastyczność tętnic powodują odkształcenia sprężyste ścian tętnic, co oznacza, ze energia kinetyczna przepływu krwi zamieniana jest w energię potencjalną sprężystych ścian naczyń. - W ten sposób formowana jest fala tętna . Jest to sprężyste odkształcenie ścian naczyń tętniczych. Source: A. Pilawski Podstawy Biofizyki
2014-11-18
Biofizyka
16
Praca serca - Praca objętościowa serca (pdV) wykonana jest w celu pokonania ciśnienia obecnego w naczyniach krwionośnych. - Praca wewnętrzna (praca kinetyczna ρ 2 dV/2) wykonana jest nadania krwi energii kinetycznej.
praca objętościowa praca kinetyczna
komora lewa
komora prawa
0,91 J/puls 0,006 J/puls
0,15 J/puls 0,006 J/puls
Serce w stanie spoczynku wykonuje: pracę objętościową = 1,06 J/puls Pracę kinetyczną = 0,012 J/puls
2014-11-18
Biofizyka
17
Moc serca
Dzieląc prace przez czas możemy otrzymać moc serca:
P = 1,072 J / 0.8 sek. = 1,34 W W trakcie wysiłku praca kinetyczna serca może wzrosnąć wiele razy, w związku z czym moc serca również wzrasta.
2014-11-18
Biofizyka
18
Wydajność serca
http://www.growth-dynamics.com/news/Jul15_02.htm
Wydajność serca ssaków wynosi około 20-25% i jest stosunkowo stała. 2014-11-18
