Робота і потужність серця.
Робота серця дорівнює сумі робіт, виконаних шлуночками. Основну частину роботи виконує лівий шлуночок. Робота правого шлуночка становить 0,2 від роботи лівого. Тому:
АС = АП + АЛ = АЛ + 0,2АЛ = 1,2АЛ.
Робота лівого шлуночка спрямовується на подолання опору рухові крові по всій судинній системі та надання їй кінетичній енергії.
,
де р – середній тиск, під яким кров викидається в аорту, рівний ~ 1,3·104 Па, ρ – густина крові (1,05·103 кг/м3), v – швидкість крові (приблизно 0,5 м/с), VУД – ударний об’єм крові (у стані спокою 6·10-3 м3).
Тоді: АЛ = (1,3·104 + ((1,05·103·0,52)/2)· 6·10-3 ≈ 0,81 Дж.
З урахуванням роботи правого шлуночка робота серця рівна:
АС = 1,2АЛ = 1,2·0,81 = 1 Дж.
Робота виконується серцем під час систоли (0,3 с), а тому потужність, яку розвиває серцевий м’яз при одному скороченні, буде:
.
Вимірювання тиску крові та швидкості кровоплину.
Фізичні основи клінічного методу вимірювання тиску крові
Фізичний параметр - тиск крові - відіграє велику роль у діагностиці багатьох захворювань. Систолічний та діастолічний тиски в будь-якій артерії можуть бути виміряні безпосередньо за допомогою голки, з'єднаної з манометром. Однак у медицині широко використовується безкровний метод, запропонований Н.С. Коротковим. Розглянемо фізичні основи цього методу на прикладі вимірювання тиску крові в плечовій артерії.
Навколо руки між плечем і ліктем накладають манжету. Перетини манжети М, частини руки Р, плечової кістки П і плечової артерії А показані на рис. 9.11,а-9.13,а. При накачуванні повітря через шланг У в манжету рука стискається. Потім через цей же шланг повітря випускають і за допомогою манометра Б вимірюють тиск повітря в манжеті. На позиції б тих же малюнків зображені поздовжні перерізи плечової артерії, відповідні кожному випадку. Спочатку надлишковий над атмосферним тиск повітря в манжеті дорівнює нулю (рис. 9.11), манжета не стискає руку і артерію. У міру накачування повітря в манжету остання здавлює плечову артерію і припиняє потік крові (рис. 9.12). Якщо мускулатура розслаблена, то тиск повітря всередині манжети, що складається з еластичних стінок, приблизно дорівнює тиску в м'яких тканинах, що стикаються з манжетою. У цьому полягає основна фізична ідея безкровного методу вимірювання тиску.
Рис. 9.11 Рис. 9.12 Рис. 9.13
Випускаючи повітря, зменшують тиск у манжеті і в м'яких тканинах, з якими вона стикається. Коли тиск стане рівним систолі, кров буде здатна пробитися через здавлену артерію - виникає турбулентний плин (рис. 9.13).
Характерні тони і шуми, що супроводжують цей процес, прослуховує лікар при вимірюванні тиску, розташовуючи фонендоскоп на артерії дистальніше за манжету (тобто на більшій відстані від серця). Продовжуючи зменшувати тиск у манжеті, можна відновити ламінарну течію крові, що помітно по різкому ослабленню прослухуваних тонів. Тиск у манжеті, відповідний відновленню ламінарної течії в артерії, реєструють як діастолічний.
Для вимірювання артеріального тиску застосовують прилади, показані на рис. 9.14: а - сфігмоманометр з ртутним манометром, б - сфігмотонометр з металевим мембранним манометром; тут М - манжета, Г - груша для накачування повітря, Р - манометр. Такий же принцип роботи мають автоматичні та напівавтоматичні прилади, які зараз набули широкого поширення.
а) б)
Рис. 9.14