Определение скорости кровотока

Существует несколько методов определения скорости кровотока. Рассмотрим физические основы двух из них.

Ультразвуковой метод (ультразвуковая расходометрия) основан на эффекте Доплера. От генератора 1 электрических колебаний УЗ-частоты (см. рис.) сигнал поступает на излучатель УЗ 2 и на устройство сравнения частот 3. УЗ-волна 4 проникает в кровеносный сосуд 5 и отражается от движущихся эритроцитов 6. Отраженная УЗ-волна 7 попадает в приемник 8, где преобразуется в электрическое колебание и усиливается. Усиленное электрическое колебание попадает в устройство 3. Здесь сравниваются колебания,

соответствующие падающей и отраженной волнам, и выделя­ется доплеровский сдвиг час­тоты в виде электрического колебания:

U=U_ocos2πν_Дt
Из этой формулы можно определить скорость эритро­цитов: .

В крупных сосудах скорость эритроцитов различна в зависимос­ти от их расположения относительно оси: «приосевые» эритроциты движутся с большей скоростью, а «пристеночные» — с меньшей. УЗ-волна может отражаться от разных эритроцитов, поэтому доплеровский сдвиг получается не в виде одной частоты, а как интервал частот. Таким образом, эффект Доплера позволяет определять не только среднюю скорость кровотока, но и скорость движения различных слоев крови.

Электромагнитный метод (электромагнитная расходометрия) измерения скорости кровотока основан на отклонении движущихся зарядов в магнитном поле. Дело в том, что кровь, будучи элек­трически нейтральной системой, состоит из положительных и отри­цательных ионов. Следовательно, движущаяся кровь является пото­ком заряженных частиц, которые перемещаются со скоростью v_кр. На движущийся электрический заряд q в магнитном поле с индук­цией В действует сила F=qv_крВ

Если заряд отрицательный, то сила направлена противоположно векторному произведению v_кpВ.

Как показано на рисунке, силы, действующие со стороны магнитного поля на разноименные заряды, направлены в противо­положные стороны. Около одной стенки кровеносного сосуда пре­обладает положительный заряд, около другой — отрицательный. Перераспределение зарядов по сечению сосуда вызовет появление электрического поля. Это физическое явление называется эффек­том Холла.

Напряжение U_х (холловское напряжение) зависит от скорости v движения ионов, т.е. от скорости крови. Таким образом, измеряя это напряжение, можно определить и скорость крово­тока. Зная сечение S сосуда, нетрудно вычислить объемную ско­рость кровотока (м³/с): Q = v_KpS

Практически удобнее в этом методе использовать переменное магнитное поле (см. рис.). Это приводит к возникновению пере­менного холловского напряжения U_x, которое затем усиливается и измеряется.

ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (ИМПЕДАНС)