ҚАН АЙНАЛЫМЫНЫҢ ГИДРОДИНАМИКАЛЫҚ ЗАҢДЫЛЫҚТАР НЕГІЗІНДЕ ГЕМОДИНАМИКАНЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ ТҰЖЫРЫМДАМАЛАРЫ

АННОТАЦИЯ

Бұл мақалада қан айналымының биофизикасы. Қан айналымының гидродинамикасы, гемодинамикасы және реологиясы сияқты маңызды аспектілері зерттелді. Жүрек пен қан тамырларының жұмысын түсіндіретін Гагень-Пуазейль заңы, Бернулли теңдеуі және Фик заңы сияқты физикалық заңдар талданды. Сонымен қатар, биофизикалық зерттеулердің медицина, кардиология, биомедициналық инженерия және спорт медицинасы салаларындағы қолдану мүмкіндіктері көрсетілді. Қан айналым жүйесінің биофизикасын терең түсіну денсаулық сақтау мен инновациялық медициналық технологияларды дамыту үшін маңызды болып табылады.

Түйінді сөздер. қан айналымы, биофизика, гемодинамика, гидродинамика, қан реологиясы, Пуазейль заңы, Бернулли теңдеуі, қан тұтқырлығы.

Қан айналымы — ол оттегі мен қоректік заттарды тіндерге жеткізу, көмірқышқыл газы мен метаболизм өнімдерін шығару, дене температурасын реттеу және иммундық жүйенің жұмысын қамтамасыз ету сияқты негізгі функцияларды орындайды. Қан айналымының биофизикасы осы процестерді анықтайтын физикалық заңдар мен құбылыстарды зерттейді. Бұл сала биология, физика және медицина ғылымдарының қиылысында орналасқан.

Қан ағымының негіздері

Қан ағымының биофизикалық сипатын зерттеу кезінде гидродинамика, реология және гемодинамика заңдары қарастырылады:

Гидродинамика заңдары

Қанның ағуы сұйықтықтардың қозғалысы мен динамикасын зерттейтін гидродинамика заңдарына бағынады. Қан ағымын сипаттау үшін төмендегі негізгі параметрлер маңызды:

• Қанның тұтқырлығы: Қан – Ньютондық емес сұйықтық, сондықтан оның тұтқырлығы өзгермелі. Тұтқырлық қанның жылдамдығы, температурасы және құрамына байланысты.

• Ламинарлық және турбуленттік ағым: Қан тамырларында әдетте ламинарлық ағым байқалады. Алайда, жоғары жылдамдықта (мысалы, артериялық тармақтарда немесе жүрек қақпақшаларында) турбуленттік ағым пайда болуы мүмкін.

Гемодинамика принциптері

Гемодинамика қан тамырларындағы сұйықтық қозғалысын сипаттайды. Бұл процесте қан ағымының көлемі, тамырлардың кедергісі және қысымы маңызды рөл атқарады. Гемодинамика заңдарына Пуазейль заңы мен Бернулли теңдеуі жатады:

• Пуазейль заңы қан ағымының тамыр радиусының төртінші дәрежесіне тәуелді екенін көрсетеді. Бұл тамырдың диаметрінің аз өзгерісінің өзі қан ағымына үлкен әсер ететінін білдіреді.

• Бернулли принципі қан қысымы мен жылдамдығы арасындағы байланысты түсіндіреді.

Қан реологиясы

Қан айналымының биофизикасындағы реологияның маңызы

Қанның реологиялық қасиеттерін зерттеу медицина мен биофизикада маңызды орын алады. Қан — бұл неньютондық сұйықтық, оның қасиеттері ағу жылдамдығына, құрамы мен температурасына байланысты өзгереді.

1. Ауруларды анықтау

Қанның тұтқырлығы мен ағу қабілетінің өзгеруі атеросклероз, тромбоз және гипертония сияқты аурулардың дамуын көрсетуі мүмкін.

2. Емдеуді оңтайландыру

Қанның реологиялық ерекшеліктерін білу арқылы:

• Антикоагулянттарды (қанның ағуын жақсартатын дәрілер) қолдану;

• Қан тұтқырлығын түзететін дәрілерді таңдау жүзеге асады.

3. Жасанды жүйелер жасау

Реология жасанды қан тамырларын, протездерді және қан айналымының сыртқы жүйелерін (мысалы, гемодиализ) жасауға негіз болады.

4. Микроциркуляцияны жақсарту

Қанның капиллярлардағы қозғалысын зерттеу арқылы тіндерге оттегі тасымалын арттыруға және ишемиялық ауруларды емдеуге мүмкіндік береді.

Қан реологиясы ауруларды диагностикалау, емдеу және алдын алуда, сондай-ақ биомедицинада маңызды рөл атқарады.

Қан айналым жүйесіндегі биофизикалық құбылыстар

Қан айналымы жүрек, артериялар, капиллярлар және веналар арқылы жүзеге асады. Әр компонентте белгілі бір биофизикалық құбылыстар байқалады:

Жүрек жұмысы

Жүрек – қан айдаушы насос. Оның қызметі биомеханикалық және гидравликалық принциптерге негізделген. Жүрек бұлшық етінің жиырылуы мен босаңсуы кезінде пайда болатын қысым айырмашылығы қанның қозғалысын қамтамасыз етеді.

Артериялар мен веналардағы ағым

• Артериялар қан ағымының жоғары қысымын ұстап тұрады. Олардың серпімді қабырғалары механикалық энергияны сақтайды және оны қан ағымын тұрақтандыруға пайдаланады.

• Веналардағы қан ағымы төмен қысымда жүреді және веналық қақпақшалар арқылы реттеледі.

Капиллярлық алмасу

Капиллярлар деңгейінде зат алмасу процестері өтеді. Бұл процестер Фик заңы мен Старлинг гипотезасымен түсіндіріледі.

Қолданылу салалары

Қан айналымының биофизикасы көптеген салаларда қолданылады:

• Кардиология: Жүрек-қан тамырлары ауруларын диагностикалау және емдеу.

• Биомедициналық инженерия: Жасанды жүрек клапандары мен қан айдайтын құрылғыларды жасау.

• Спорт медицинасы: Ағзаның қанайналымдық мүмкіндіктерін бағалау.

• Фармакология: Қан арқылы дәрі-дәрмектерді тасымалдау механизмдерін зерттеу.

Қорытынды

Қан айналымының биофизикасы – тек адамның денсаулығын ғана емес, сонымен қатар жануарларды зерттеуге және олардың жағдайын жақсартуға бағытталған маңызды ғылым саласы. Оның заңдылықтарын түсіну медицинада инновациялық шешімдер жасауға мүмкіндік береді.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Медициналық және биологиялық физика ( А.Н. Ремизов) (11 тарау)
2. Чазов, Е. И. Физиология кровообращения и гемодинамика. Москва: Медицина.
3. Кетенжиев А.К. “Биофизика: Қан және қан тамырлары”
4. https://kk.wikipedia.org/wiki/Қанайналым_жүйесі
5. Бингам Ю. “Реология негіздері”