Тема: «Основы биореологии и гемодинамики» -2часа

Для студентов 1 курса медицинского университета.

Утверждено

На методическом совете кафедры

«___»_______________2010 года

Зав.кафедрой

Профессор __________ Годлевский Л.С.

Одесса 2010

Тема: «Основы биореологии и гемодинамики» -2часа.

1. Актуальность темы, профессиональная направленность:

Данная тема является составляющей раздела «Механические свойства биологических тканей» и в таком аспекте актуальность ее изучения связана с такими разделами и направлениями медицины, для которых важно иметь представления о пассивных механических свойствах биологических тканей и жидкостей, в частности кровеносных сосудов и крови. К таким разделам относятся: космическая и спортивная медицина, санитарно-гигиеническая практика, протезирование при замене естественных органов и тканей искусственными, гематология, кардиология.

2. Учебные цели занятия:

В результате данного занятия студенты должны:

знать:

-механические свойства крови;

-определение линейной и объемной скоростей кровотока, связь между ними;

-уравнения неразрывности потока и Бернулли, границы применимости данных уравнений;

-формулу Пуазейля и гидравлического сопротивления;

-особенности ламинарного и турбулентного течений жидкости, физический смысл числа Рейнольдса;

-физические основы распространения пульсовой волны; причины изменения скорости пульсовой волны с возрастом и при патологии;

-роль сердца в системе кровообращения;

-физические основы клинического метода измерения давления крови, методов векторсфигмографии, велоситометрии, ультразвукового и электромагнитного методов определения скорости кровотока,

-принципы действия сфигмоманометра, сфигмотонометра, флоуметра, аппарата искусственного кровообращения (АИК).

уметь:

-применять уравнения Бернулли и неразрывности потока, формулу Пуазейля для анализа изменения линейной и объемной скоростей кровотока, давления по мере разветвления системы кровообращения;

-применять уравнения Бернулли и неразрывности потока для объяснения принципа действия простейших медицинских приборов: шприца, ингалятора, пульверизатора, водоструйного насоса;

-рассчитать общее гидравлическое сопротивление при последовательном и параллельном соединении сосудов;

уметь применить формулу Пуазейля для объяснения влияния размеров катетера, вязкости и температуры вводимого внутривенно препарата на скорость инфузии и гемотрансфузии;

-рассчитать работу левого и правого желудочков сердца, мощность и эффективность работы сердца;

-определить характер течения жидкости, зная критическое число Рейнольдса;

-применить закон Стокса для анализа скорости оседания эритроцитов (СОЭ)

3. Пути реализации целей занятия:

Для реализации целей занятия студенту необходимы базисные знания:

1. Давление, физический смысл, единицы измерения в СИ, связь с внесистемными единицами.

2. Гидростатическое, гидродинамическое и статическое давления.

3. Закон Архимеда.

4. Особенности молекулярного строения жидкостей, модель идеальной жидкости.

5. Линии тока, понятие о стационарном, ламинарном и турбулентном течении жидкости.

6. Понятие градиента физической величины (градиент скорости кровотока, статического и динамического давлений в различных сосудах системы кровообращения).

4. Задания с эталонами ответов (для самопроверки студентами исходного уровня знаний)

5. Информацию для закрепления исходных знаний-умений можно найти в пособиях:

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика, 1987,с.177-180,

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика,

3. Ливенцев Н.М. Курс физики для медвузов,1974, с.43-53, 59-61.

4. Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики, 1971, т.1, с..314-318, 343-347.

6. Содержание учебного материала данной темы:

Основные понятия данной темы: идеальная и реальная жидкости, стационарное, ламинарное, турбулентное течения; вязкость, градиенты скорости и давления.

Основные физические явления и процессы: внутреннее трение (вязкость), деформация, механические волны, эффект Доплера, эффект Холла

Основные формулы и законы: формулы Пуазейля, кинематической вязкости, критической скорости, скорости пульсовой волны; уравнения непрерывности потока, уравнение Бернулли, закон Стокса.

Основные физические величины: линейная и объемная скорости кровотока, скорость и давление пульсовой волны, гидростатическое, динамическое, статическое давления, плотность, коэффициенты динамической и кинематической вязкостей, число Рейнольдса.

Основные методики медико-биологических исследований: ультразвуковая и электромагнитная расходометрия, велоситометрия, векторсфигмография.

Основные медицинские приборы: сфигмоманометр, сфигмотонометр, флоуметр, аппарат Короткова для измерения кровяного давления.

Задания для самостоятельной подготовки студентов:

8.1.Задания для самостоятельного изучения материала темы.

1. Механические свойства крови.

2. Стационарное течение жидкости. Уравнение неразрывности потока и уравнение Бернулли. Частные случаи уравнения Бернулли.

3. Линейная и объемная скорости течения жидкости.

4. Движение вязкой жидкости по трубам постоянного и переменного сечений, формула Пуазейля, гидравлическое сопротивление.

5. Движение тел в вязкой жидкости, формула Стокса.

6. Ламинарное и турбулентное течение жидкости, число Рейнольдса.

7. Пульсовые волны, особенности их распространения.

8. Работа и мощность сердца.

9. Методы измерения давления крови и скорости кровотока.

8.2.Основная литература:

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика, 1987,с.177-180,

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика,

3. Владимиров Ю.А. Биофизика, 1983, с.225-240.

4. Костюк П.Г. Биофизика, 1988, с. 293-294.

5. Лекция «Основы биореологии и гемодинамики»

8.3. Дополнительная литература:

1. Ливенцев Н.М. Курс физики для медвузов,1974, с.43-53, 59-61.

2. Губанов Н.И. Медицинская биофизика, 1978, с. 251-256.

3. Дж. Б. Мэрион. Общая физика с биологическими примерами. 1986, с. 166-175.

8.3.Ориентировочная карта действия.

Основные задания	Указания	Ответы студентов
Как изменится объемная скорость кровотока и статическое давление в сосуде при образовании атеросклеротической бляшки на стенке сосуда?	Используйте для анализа процесса уравнение Бернулли и формулу Пуазейля.
Как изменится объемная скорость кровотока и статическое давление в сосуде при резком сужении сосуда (например при стенокардии)?	Используйте для анализа процесса уравнение Бернулли и формулу Пуазейля.
Как изменяется объемная скорость кровотока при увеличении вязкости крови?	Проанализируйте формулу Пуазейля.
Как изменяется нагрузка на сердце при смене ламинарного течения крови на турбулентное?	Используйте закон сохранения энергии и формулу механической работы сердца.
Какое физическое явление лежит в основе ультразвукового метода определения скорости кровотока?	Рассмотрите процесс отражения ультразвуковой волны от движущихся эритроцитов.
Какое физическое явление лежит в основе электромагнитного метода определения скорости кровотока?	Рассмотрите действие магнитного поля на движущиеся заряды
Какое физическое явление лежит в основе клинического метода измерения кровяного давления?	Проанализируйте процесс перехода ламинарного течения в турбулентное и наоборот.
Сопоставьте значения систолического, диастолического и пульсового давлений с величиной среднего кровяного давления?	Пранализируйте график изменения давления крови при переходе от крупных сосудов к артериолам и капиллярам, используйте формулу Пуазейля.
Какой участок сосудистого русла обладает наибольшим гидравлическим сопротивлением?	Примените формулы Пуазейля и гидравлического сопротивления.