6. Физические основы клинического метода измерения давления крови.

Давление крови играет большую роль в диагностике многих заболеваний. Существует прямое измерение давления крови. Оно осуществляется введением катетера непосредственно в кровеносный сосуд или полость сердца. Катетер заполняется изотоническим раствором и передаёт давление крови с вводимого конца на внешний измерительный прибор. Прямая манометрия – практически единственный метод измерения давления в полости сердца и центральных сосудов. Его недостаток очевиден, такое измерение связано с потерей крови и болевыми ощущениями.

Более совершенный бескровный способ измерения давления крови – манжетный – был предложен в 1896г. итальянским врачом Рива Роччи и усовершенствован в 1905г. русским врачом Н.С. Коротковым. Метод основан на прослушивании шумов, создаваемых пульсовыми волнами.

При измерении давления у человека между плечом и локтем накладывают манжету и накачивают в неё воздух до тех пор, пока в плечевой артерии не прекращается ток крови и не исчезает пульс. Затем воздух из манжета с помощью вентиля понемногу выпускают и давление на артерию ослабевает. Когда давление на артерию станет равным систолическому, кровь начинает проталкиваться через сдавленную артерию и в ней создаётся турбулентный поток, сопровождающийся шумами (тоны Короткова). Эти шумы хорошо прослушиваются через фонендоскоп, капсула которого располагается дистальнее манжеты (на большем расстоянии от сердца), и по манометру регистрируют соответствующее этому моменту систолическое давление. При дальнейшем снижении давления в манжете просвет артерии постепенно восстанавливается до нормального, течение крови становится ламинарным, и шумы прекращаются. Показания манометра в момент исчезновения шумов соответствует диастолическому давлению.

Если мускулатура руки расслаблена, то давление воздуха внутри манжеты, имеющей эластичные стенки, приблизительно равно давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжетой. В этом заключается основная физическая идея бескровного метода измерения давления.

Существуют приборы для измерения давления с ртутными манометрами – сфигмоманометрами и с металлическим мембранным манометром – сфигмотонометр. В некоторых приборах изменения в движении стенок артерии при систолическом и диастолическом давлении (сопровождающиеся возникновением и исчезновением тонов Короткова) определяются с помощью ультразвуковой локации и эффекта Доплера. Для этого под манжету на поверхность тела накладываются – излучатель и приёмник ультразвука. На артерию направляют ультразвуковую волну. Когда давление в манжете станет меньше систолического, артерия разжимается, её стенки начнут двигаться, и при отражении ультразвуковой волны от движущейся стенки возникает эффект Доплера, т.е. изменение частоты ультразвука, воспринимаемого прибором. Когда эффект Доплера исчезает, то давление в манжете соответствует диастолическому давлению.

ЛЕКЦИЯ №10

ТЕРМОДИНАМИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

1. Особенности термодинамического метода изучения

биологических систем. Основные понятия термодинамики.

Термодинамикой называется раздел физики, изучающий обмен энергией между системами.

Термодинамика биологических систем – это раздел биофизики, изучающий превращение энергии и ее трансформации в живом организме.

Само существование живого организма и все процессы жизнедеятельности в нем тесно связаны с изменением энергетического баланса в системе “живой организм – среда”. Так обмен веществ сопровождается процессами превращения энергии, т.е. обмен энер­гии и вещества представляет единый процесс, лежащий в основе жизнедеятельности.

Человек расходует химическую энергию питательных веществ, превращая этот вид энергии в энергию всех рабочих процессов, и выделяет избыточное количество тепла, поэтому термодинамические методы широко используются при изучении процессов жизнедеятельности живых организмов.

В термодинамике вводится понятие системы – это тело или совокупность тел, условно выделенных от окружающего пространст­ва для более удобного рассмотрения процессов, протекающих в ней. Причем микроскопическое строение системы не принимается в расчет.

Состояние системы характеризуется параметрами. Такими параметрами состояния могут быть: Т – температура, P – давление, V –объем, m – масса, U – внутренняя энергия, C – концентрация, S – энтропия и т.д. Если параметры системы при взаимодействии ее с окружающими телами не изменяются с течением времени, то состояние системы называется стационарным.

По сравнению с живыми организмами, системы, рассматриваемые в технической термодинамике, относительно просты. Они состоят из немногих веществ, реагирующих между собой в соответствии с известными химическими уравнениями, причем условия протекания реакции полностью определяются указанными выше параметрами.

Живой организм – это термодинамическая система, состоящая из многочисленных компонентов, свойства и способы взаимодействия которых, вообще говоря, неизвестны. Кроме того, в биологической термодинамической системе начальные значения параметров, не полностью определяют ее состояние.

В термодинамике системы разделяются на три вида:

1. Изолированная система – это система, которая не обменивается с окружающей средой ни массой, ни энергией (сосуд Дюара). Изолированная система со временем переходит в состояние термодинамического равновесия. В этом состояние, как и в стационарном, параметры системы сохраняются неизменными. Переход системы из одного равновесного состояния в другое равновесное состояние называется термодинамическим процессом.

2. Закрытая система – это система, которая обменивается с окружающей средой только энергией (любое тело, отдающее теплоту окружающей среде или принимающее ее из среды).

3. Открытая система – это система, которая может обмениваться с другими системами и массой, и энергией.

С точки зрения термодинамики живые организмы относятся к открытым системам, так как их специфической особенностью являет­ся обмен веществ и энергией с окружающей средой. Но рассматри­вать живой организм только как открытую систему не совсем пра­вомерно, так как он отличается от других открытых систем тремя основными признаками:

1. Живые организмы являются особой формой сущест­вования белковых тел.

2. Они способны к самовоспроизведению.

3. Они способны к саморазвитию.

Именно эти биологические особенности развития и функциони­рования живого организма определяют в конечном итоге замеча­тельную организацию и строгую закономерность сочетания и чередования разнообразных и многочисленные реакций обмена веще­ств для организма.

И не смотря на всю сложность биологических систем, энергетические процессы, происходящие в живых организмах, так как и в неживых системах, подчиняются общим законам термодинамики. На основании этих законов можно:

1. Предусмотреть, возможен ли данных процесс, и в каком на­правлении он будет развиваться.

2. Рассчитать энергетические превращения в живом организме, отдельных его системах и органах в покое и при соверше­нии работы.

3. Определить КПД процессов жизнедеятельности и энергии связи биологических соединений.

Термодинамика исходит из двух основных законов: I-го и II-го начал термодинамики.