Раздел 6. Биофизика сложных морфофизиологических систем

В разделе рассматриваются две темы:

1. Биофизика кровообращения.

2. Бибиофизика дыхания.

При работе с теоретическим материалом после изучения каждой темы следует выполнить программу практического занятия (№№3 и 4) и соответствующий тренировочный тест (№№ 12 и 13). После изучения материала раздела рекомендуется ответить на вопросы для самопроверки, приведенные в конце раздела. Изучение раздела заканчивается контрольным мероприятием: необходимо ответить на вопросы контрольных тестов №№ 12 и 13. Максимальное количество баллов, которое Вы можете получить по данному разделу, равно 26 (10 баллов за тестирование и 16 баллов за практические занятия).

6.1. Биофизика кровообращения

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 144 … 208.

В данной теме рассматриваются: биофизические параметры внутренней среды (кровь, лимфа и тканевая жидкость, гематокрит, относительная плотность, осмотическое давление крови, онкотическое давление, реакция крови, буферные системы крови, плазма крови), механические свойства стенки кровеносных сосудов, артериальный, венный и объёмный пульс, сердце, сердечный цикл (фазы сердечного цикла, диастола желудочков, период наполнения желудочков кровью, фаза быстрого наполнения, фаза медленного наполнения, общая пауза), сердечные объёмы (минутный объём крови, сердечный индекс, конечно-диастолический объём, систолический объём сердца, ударный индекс, конечно-систолический объём, остаточный объём, резервуарный объём), внешние проявления деятельности сердца (апекскардиография, аускультация тонов сердца, баллистокардиография, векторкардиография, электрокардиография: электрокардиографические отведения, теории генеза ЭКС, нормальная электрокардиограмма, электрическая ось сердца), электрокимография, фонокардиография, эхокардиография (m -сканирование, b -сканирование, v -сканирование, доплеркардиография), поликардиография, зондирование полостей сердца, работа сердца, КПД сердца, а также вопросы гемодинамики: давление крови (систолическое (максимальное) давление, диастолическое (минимальное) давление, пульсовое давление, среднее артериальное давление, внутрисердечное давление, АД в центральных артериях, капиллярное давление, венозное давление, давление крови при вертикальном положении), методы измерения давления крови (прямое измерение давления крови, измерение давления в полостях сердца и центральных сосудах, измерение капиллярного давления, непрямое измерение АД, компрессионные методы измерения АД, волюмометрический метод, осцилляторный метод, тахоосциллографический метод, фазовый метод, метод измерения систолического давления в легочной артерии, метод исследования динамической структуры венозного возврата, измерение капиллярного давлении), периферическое сопротивление, вязкость крови, радиус сосудов, гидродинамическое сопротивление в системе сосудов, объёмная скорость, линейная скорость, течение крови по сосудам (ламинарное течение, стационарное течение, турбулентное течение, число Рейнольдса), физиологические особенности кровотока (особенности движения крови в венах, центральное венозное давление, факторы, способствующие движению крови в венах, скорость кровотока в венах, особенности кровотока при локальном сужении сосудов, фильтрационно-реабсорбционные процессы в капиллярах), кривая артериального давления (волны первого, второго и третьего порядка), скорость кругооборота, движение крови в капиллярах.

6.2. Биофизика дыхания

Более подробно материал данной темы изложен в [1], с. 208 … 241.

В данной теме рассматриваются: легочные объёмы (статические легочные объёмы, динамические легочные объёмы), легочные ёмкости (жизненная ёмкость, функциональная остаточная ёмкость, ёмкость вдоха, объём закрытия лёгких, общая ёмкость лёгких, дыхательный объём, жизненная ёмкость лёгких, остаточный объём лёгких, функциональная остаточная ёмкость, мёртвое пространство), минутный объём дыхания, максимальная вентиляция лёгких, альвеолярная вентиляция и вентиляция мёртвого пространства, парциальное давление, напряжение (парциальное давление) газов в жид­кости (напряжение кислорода и углекислого газа), содержание газов в альвеолах, содержание физически растворенных газов в крови, закономерности газообмена в лёгких, диффузионная способность лёгких, сосудистое сопротивление, механика вдоха, эластические свойства аппарата вентиляции (эластические свойства грудной клетки, измерение давления в плевральной полости, эластические свойства лёгких, поверхностное натяжение, функции сурфактанта), поток газа в воздухоносных путях, объёмная скорость тока воздуха, механика выдоха, растяжимость лёгкого (динамическая растяжимость, статистическая растяжимость, показатель растяжимости), сопротивление дыханию (дыхательное сопротивление, фрикционное сопротивление, эластическое сопротивление, инерциальное сопротивление, неэластическое сопротивление, динамическое сопротивление, тканевое динамическое сопротивление, аэродинамическое сопротивление, методы измерения динамического сопротивления, сопротивление тканей, сопротивления, связанные с гравитацией и инерцией), работа, совершаемая при дыхании.

Вопросы для самопроверки к разделу 6

1. Биофизические параметры внутренней среды.

2. Кровь.

3. Механические свойства стенки кровеносных сосудов.

4. Артериальный, венный и объёмный пульс.

5. Сердце.

6. Сердечный цикл и его фазы.

7. Сердечные объёмы.

8. Апекскардиография.

9. Аускультация тонов сердца.

10. Баллистокардиография.

11. Векторкардиография.

12. Электрокардиография.

13. Электрокимография.

14. Фонокардиография.

15. Эхокардиография.

16. Доплеркардиография.

17. Поликардиография.

18. Работа сердца.

19. Основные уравнения гидродинамики.

20. Факторы, определяющие величину гидростатического давления и сопротивления.

21. Законы гемодинамики.

22. Особенности движения крови в сердце.

23. Особенности движения крови в венах.

24. Насосная функция сердца.

25. Ориентировочные скорости кровотока в сосудах разного диаметра.

26. Геометрия ламинарного и урбулентного движения.

27. Легочные объёмы.

28. Легочные ёмкости.

29. Жизненная ёмкость лёгких.

30. Альвеолярная вентиляция.

31. Парциальное давление газов.

32. Напряжение (парциальное давление) газов в жид­кости.

33. Содержание газов в альвеолярной смеси в условиях покоя.

34. Механика вдоха.

35. Эластические свойства аппарата вентиляции.

36. Функции сурфактанта.

37. Поток газа в воздухоносных путях.

38. Механика выдоха.

39. Сопротивление дыханию.

40. Работа, совершаемая при дыхании

Заключение

Биофизика – наука междисциплинарная, и для работы в ней требуются знания математики, физики, химии, биологии и медицины. Поэтому биофизически ориентированные исследования проводятся не только в технических специализированных институтах, но также и в биологических, химических, фармакологических и медицинских.

Важнейшим содержанием биофизики являются: нахождение общих принципов биологически значимых взаимодействий на молекулярном уровне, раскрытие их природы в соответствии с законами современной физики, химии с использованием новейших достижений математики и разработка на основе этого исходных обобщённых понятий, адекватных описываемым биологическим явлениям. Без знания этих вопросов невозможно быть хорошим специалистом в области инженерного дела в медико-биологической практике.