Основы гемодинамики

Это серия видео, плейлист из 7 коротких видео, каждое из которых посвящено отдельному вопросу физики тока крови. Эти вопросы - самые элементарные для начинающих изучать гемодинамику. Видео записаны мной в самом начале 2019 года. У меня есть мечта - вернуться к этой теме и записать это более качественно и доступно, чтобы не приходилось останавливать и вникать в формулы. Но какое-то время я намерен плотно заниматься работой для клиницистов. Возможно, всё ещё впереди. 

Содержание плей-листа

1. Формула Пуазёйля

Формула пуазёйля — это уравнение, выражающее прямую пропорциональность перепада давления вдоль трубки её длине, скорости потока через трубку, вязкости жидкости, и обратную пропорциональность этого перепада четвертой степени внутреннего радиуса при условии, что скорость потока, выраженного в единицах объема на единицу времени, постоянна, а трубка имеет жесткие стенки, круглое сечение и один диаметр.  В сообщении имеется вывод формулы Пузёйля, как самое распространённое, так и вывод по Лэмбу. Обсуждается применимость формулы Пуазёйля к гемодинамике. В капиллярах закон Пуазёйля не всегда выполняется. Известен так называемый эффект Фарейес-Линквиста (Fåhræus–Lindqvist effect) [1].

2. Вязкость крови

Вязкость крови — это биофизическое свойство крови, определяющее сопротивление потоку, и являющееся критическим фактором сосудистого сопротивления, преднагрузки, постнагрузки и перфузии тканей. Вязкость крови измеряют в паскаль-секундах (Па·с). Увеличение вязкости связано с уменьшением кровотока и повышением артериального давления и сосудистого сопротивления, тогда как уменьшение вязкости оказывает противоположный эффект. В видео объясняется соотношение вязкости, давления и объёма (плюс напряжение сдвига, скорость сдвига, к которым в настоящее время снова повысился интерес [2]). Рассматриваются типы жидкостей - ньютоновская, неньютоновская, бингамовская. Аномалии вязкости, Гематокрит - и остальное, вы увидите наглядно. 

3. Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли — это количественное выражение принципа Бернулли, являющееся теоретическим описанием поведения так называемой идеальной жидкости (несжимаемой жидкости, у которой нет вязкости), утверждающего, что увеличение скорости жидкости происходит одновременно с уменьшением давления или уменьшением потенциальной энергии жидкости. Принцип является одним из основополагающих в гидродинамике, а следовательно и в гемодинамике. Примером практического использования в медицине может служить расчет чрезклапанного перепада давления, получаемый неинвазивно [3].

4. Боковое давление

Боковое давление — это давление, оказываемое заданным объемом жидкости при потоке в трубке, на её стенки, при исключении гравитационного потенциала и кинетической энергии этого объема. Концепция бокового давления возникла из принципа Бернулли. В гидромеханике чаще употребляют термин «статическое» давление. В гемодинамике это давление обсуждалось в научной литературе [4] в середине прошлого века, но широкого практического применения в медицине измерение бокового давления крови не получило.

5. Закон Торричелли

Закон Тoрричелли — это теорема в гидродинамике, связывающая скорость жидкости, вытекающей из отверстия, с высотой жидкости над отверстием. В видео имеется вывод уравнения Торричелли из уравнения Бернулли. В комментариях на Ютубе имеется небольшая, но интересная дискуссия. Наиболее важное клиническое использование уравнений из видео (или их модификаций) произошло в допплеровской эхокардиографии, в расчете градиента давления в суженных частях сердечно-сосудистой системы [5].

6. Гемодинамика в бифуркациях (основы)

Гемодинамика в бифуркациях — это физика тока крови через разветвляющиеся сосуды, в наиболее простом случае описывающая отношения между градиентом давления, скоростью потока и внутренним просветом в родительском стволе и дочерних ветвях. Изучается с использованием закона Мюррея и уравнения Дина. С геометрией артерий связано наличие атеросклеротических бляшек.

7. Что определяет сердечный выброс?

А про это видео подробности мной уже написаны здесь.  

Литература:

1. Toksvang LN, Berg RM. Using a classic paper by Robin Fahraeus and Torsten Lindqvist to teach basic hemorheology. Adv Physiol Educ. 2013 Jun;37(2):129-33 [Pubmed]

2. Oshinski JN, Curtin JL, Loth F. Mean-average wall shear stress measurements in the common carotid artery. J Cardiovasc Magn Reson. 2006;8(5):717-22 [Pubmed]

3. Donati F, Myerson S, Bissell MM, et al. Beyond Bernoulli: Improving the Accuracy and Precision of Noninvasive Estimation of Peak Pressure Drops. Circ Cardiovasc Imaging. 2017 Jan;10(1). pii: e005207 [Pubmed]

4. Badeer HS. Hemodynamics for medical students. Adv Physiol Educ. 2001 Dec;25(1-4):44-52. Review. [Pubmed]

5. Poh KK, Levine RA, Solis J, et al. Assessing aortic valve area in aortic stenosis by continuity equation: a novel approach using real-time three-dimensional echocardiography. Eur Heart J. 2008 Oct;29(20):2526-35 [Pubmed]

Оценить или комментировать