Биология » Модели системы кровообращения » Упрощенная модель системы кровообращения

Упрощенная модель системы кровообращения

В упрощенной модели системы кровообращения каждая цепь (как малого, так и большого круга кровообращения) имеет одинаковую структуру и состоит из линейных объемных податливостей (СА для артерии и Сv для вены), связанных на периферии через линейное сопротивление, описываемое уравнением Пуазейля.

Для людей молодого возраста (16-39 лет) объемная податливость CAS

=1 мл/ (мм рт. ст). Объемную податливость вен большого круга можно оценить, если принять, что при кратковременной остановке сердца среднее системное давление равно примерно 10 мм рт. ст., а весь объем циркулирующей крови (5 литров) сосредоточен в венах большого круга. Отсюда CAS≈500 мл/ (мм рт. ст).

Оценить величину периферического сопротивления (RS) большого круга можно, предположив, что средние значения давлений в артериальном и венозном резервуарах равны соответственно 100 и 20 мм рт. ст.; средняя величина минутного кровообращения 5 л/мин.

Отсюда RS = 20 (мм рт. ст) / (л/мин).

В упрощенной гидравлической модели системы кровообращения (рис.3) один механический насос (левый) перекачивает кровь из легочной вены в артерию большого круга со скоростью QL, а второй (правый) перекачивает кровь из вены большого круга в легочную артерию со скоростью QR. Индексы A и V относятся, соответственно, к артерии и вене, а P и S - к цепям малого и большого кругов. Система содержит фиксированный объем крови B, распределенный между четырьмя резервуарами, причем предполагается, что объем насосов и связывающих их трубок пренебрежительно мал.

Рис.3. Гидравлический аналог системы кровообращения.

Весьма просто записать систему уравнений, описывающих работу этого аналога. Сначала сформулируем уравнение неразрывности для каждого из четырех резервуаров. Так скорость изменения объема крови в артерии большого круга BAS равна разности между скоростью притока QL и скоростью оттока FS. Но поскольку податливость артерии CAS равна, по определению, отношению объема к давлению (т.е. CAS =BAS/PAS), то очевидно, что BAS = CAS PAS.

Следовательно, имеем CAS

PAS =

QL -

FS.

Для каждого из оставшихся трех резервуаров могут быть записаны аналогичные уравнения:

CVSBVS=-QR+FS; (1)

CAPPAP=QR-FP; (2)

CVPPVP=-

QL+

FP. (3)

Далее запишем уравнения Пуазейля:

FS = (PAS - PVS) / RS; (4)

FP = (PAP - PVP) / RP; (5)

Подставляя уравнения (4) - (5) в уравнения (1) - (3) и приводя их к общему знаменателю, получим:

RSCASPAS + (PAS - PVS) = RSQL; (6)

RSCVSPVS - (PAS - PVS) = - RSQR; (7)

RPCVSPVP + (PAP - PVP) = RPQR; (8)

RPCVPPVP - (

PAP -

PVP) = -

RPQL. (9)

Описанная упрощенная структурная схема системы кровообращения является основой многих математических и физических моделей, используемых для исследования регуляции кровообращения, в клинической практике для идентификации индивидуальных (для конкретного пациента) параметров насосной функции сердца, центрального и периферического кровообращения, в лабораторных исследованиях конструкций протезов сосудов, искусственных клапанов и желудочков сердца.

Количественной характеристикой течения крови является линейная скорость кровотока, т.е. скорость перемещения малого объема крови, размер которого намного меньше сосуда. [8]

Статьи и публикации:

Каковы причины смены биогеоценозов?
Биогеоценоз - это устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимодействии с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. В это сообщество поступают энергия Солнца, минеральные вещества почвы и ...

Гены белков холодового шока
Установлено, что у бактерий существует многочисленное семейство генов, экспрессирующихся только в ответ на резкое снижение температуры. Гены этого семейства обозначены как гены белков холодового шока. Показано, что для начала экспрессии н ...

Солнечные пруды
Солнечный пруд представляет собой оригинальный нагреватель, в котором теплозащитной крышкой является вода. Достаточно большой водоем может быть просто вырыт (могут быть использованы и природные водоемы, например, в Израиле использовано М ...

Разделы