logo
kollokvium_po_fizike

Моделирование. Механическая и электриче­ская модели кровообращения

В качестве механической модели можно рас­сматри­вать замкнутую систему из множества разветвленных горизон­тальных трубок с эла­стичными стенками, движение жидкости в кото­рых происходит под действием ритмически ра­ботающего поршня насоса. Под действием поршня жидкость поступает в аорту и круп­ные артерии. Дальше она поступает в прекапилляр­ные сосуды (мелкие артерии и артериолы ), об­менные сосуды капилляры, венулы и вены. Ниже на этом рисунке представлен график изменения давле­ния крови в артериальной системе кровооб­ращения. В поршне­вом насосе (левом желу­дочке) давление меняется от О до макси­мального значения и обратно. В аорте и артериях давление пуль­сирует от систолического (в момент выбра­сывания ударного объема крови в аорту) до диа­столического когда левый желу­дочек находится в состоянии покоя. Среднее давление в этих со­судах уменьшается незначи­тельно. Подобные пульсации давления на­блюдаются в мелких ар­териях и артериолах, постепенно затухая. При этом среднее значение давления в артериолах изменяется значительно (градиент давления наи­больший). В капиллярах пуль­сации давления от­сутствуют. Градиент давления также значите­лен,но меньше чем в артериолах. Причина значи­тельного падения давления в артериолах и ка­пиллярах в большом числе разветвле­ний. Даль­нейшее понижение давления наблюдается в ве­нулах и венах. Элек­трической моделью сердца может быть пред­ставленная на рисунке электри­ческая схема. Генератор электрического напря­жения (ГЕН) служит аналогом мышечного ис­точника энер­гии сердца. Диод (Д) — выпрями­тель — аналог аортального кла­пана. Конденсатор (С) накапли­вает заряд, а затем разряжается на со­противление R(x). Роль конденсатора играет аорта, a R(x) пери­ферическая сосудистая система, ее гидрав­лическое сопротивле­ние X, L характе­ризует инерционные свойства электрической цепи, что является аналогом массы ударного объ­ема крови.