Слайд 1-17. Потери энергии при стенозе сосуда

Очевидно, что на длине трубы произойдет падение давления (PЕ – потенциальная энергия) согласно уравнению Пуазейля. Полная энергия уменьшится на ту же величину, поскольку кинетическая энергия (КЕ) вдоль трубки остается неизменной. (Линейная скорость потока V не изменяется)

Ситуация сильно изменится в сосуде, где имеется стеноз или сужение сосуда. Например, мы имеем сужение радиуса на 50%. В результате скорость возрастет в месте сужения в 4 раза (согласно Пуазейлю скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса (r²),а увеличение скорости вызовет 16- кратное увеличение кинетической энергии КЕ (т.к. последняя µ V²).И если, например, КЕ на трубке без сужения была равна 2 мм. рт.ст., то теперь при стенозе в 50% она будет 32 мм.рт.ст. Это приведет к уменьшению полной энергии Е в области стеноза, несмотря на увеличение кинетической энергии из-за чрезмерных потерь на трение

(потенциальная энергия уменьшится на 40%). В постстенозном сегменте скорость снова вернется к прежней величине.

Интересно, что давление в конце сегмента (РЕ) выше, чем в на участке стеноза.

Таким образом, все это иллюстрирует очень важный принцип, о котором мы уже упоминали (принцип Бернулли). Кровь, протекая с высокой скоростью, будет иметь высокое отношение кинетической энергии к потенциальной (давлению). При выбросе крови из левого желудочка с высокой скоростью кинетическая энергия, которая наблюдается в восходящей аорте, может быть значительной особенно во время физических упражнениях, когда скорость кровотока может увеличиваться в несколько раз.

Рассмотрим еще один интересный феномен в сердечно-сосудистой системе, а именно давление крови в аневризме, например, аорты. Сама по себе аневризма вызвана слабостью сосудистой стенки и в этом месте происходит выпячивание сосуда, и полное поперечное сечение сосуда значительно увеличивается. Анализ показывает, скорость потока в аневризме значительно уменьшается, и кинетическая энергия преобразуется в этом месте в потенциальную энергию и давление в аневризме увеличивается. Даже если увеличение давления незначительно в состоянии покоя, то при физических упражнениях, когда скорость потока значительно увеличивается, соотвествуещее преобразование кинетической энергии в потенциальное давление в области аневризмы может быть значительным, что может вызвать дальнейшее расширение поперечного сечения сосуда и привести к его разрыву. (слайд1-18).Есть еще одно практическое применение принципа Бернулли при измерении давления крови внутри восходящей аорты. Учитывая, что при выбросе крови из аорты кинетическая энергия очень высокая, величина измеряемого давления внутри аорты будет различной в зависимости от того, как мы измеряем давление. Как известно, общий метод клинического измерения внутрисосудистого давления является введение катетера, заполненного жидкостью в сосуд и соединение его с датчиком давления. При этом нужно учитывать при таком измерении давления эффект влияния кинетической энергии. Если датчик или катетер расположен против потока (E),он будет измерять давление значительно более высокое, чем датчик или катетер, измеряющий боковое давление (S) И причина этого несоответствия состоит в том, что датчик, установленный против тока, измеряет полную энергию потока. Когда поток “ударяет” по концу катетера, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную (давление) энергию и добавляется к потенциальной энергии, отражая полную энергию. В свою очередь при боковом расположении катетера поток не ударяет по нему и кинетическая энергия не превращается в потенциальную (давление). Т.е. он будет измерять только потенциальную энергию, действующую в аорте. Разница между двумя типами измерений может изменяться от нескольких мм.рт.ст. до более 20 мм.рт.ст.При этом, эта разница между измерениями может быть особенно значительной в сегментах суженных сосудов, где кинетическая энергия высока.

Слайд1-18. Измерение давления в аорте

Понятие турбулентности