Определение скорости кровотока

Определение скорости кровотока

Существует несколько методов определения скорости кровотока. Рассмотрим физические основы двух из них.

Ультразвуковой метод (ультразвуковая расходометрия) основан на эффекте Доплера. От генератора / электрических колебаний УЗ-частоты сигнал посещает на излучатель УЗ 2 и на устройство сравнения частот 3 УЗ-волна 4 проникает в кровеносный сосуд 5и отражается от движущихся эритроцитов 6'. Отраженная УЗ-волна 7 попадает в приемник 8, где преобразуется в электрическое колебание и усиливается. Усиленное электрическое колебание попадает в устройство 3. Здесь сравниваются колебания, соответствующие падающей и отраженной волнам, и выделяется доплеровский сдвиг частоты в виде электрического колебания:

U= UQ cos 2лид1.

Из формулы можно определить скорость эритроцитов:

U Уд Ио=Т~".

эритроцит кровоток доплер расходометрия В крупных сосудах скорость эритроцитов различна в зависимости от их расположения относительно оси: «приосевыс» эритроциты движутся с большей скоростью, а «пристеночные» — с меньшей. УЗ-волна может отражаться от разных эритроцитов, поэтому доплеровский сдвиг получается не в виде одной частоты, а как интервал частот.

Таким образом, эффект Доплера позволяет определять не только среднюю скорость кровотока, но и скорость движения различных слоев крови.

Электромагнитный метод (электромагнитная расходометрия) измерения скорости кровотока основан на отклонении движущихся зарядов в магнитном поле. Дело в том, что кровь, будучи электрически нейтральной системой, состоит из положительных и отрицательных ионов. Следовательно, движущаяся кровь является потоком заряженных частиц, которые перемещаются со скоростью икр. На движущийся электрический заряд q в магнитном поле с индукцией В Действует сила:

F=qvKpB.

Если заряд отрицательный, то сила направлена противоположно векторному произведению и В.

Как показано на рис., силы, действующие со стороны магнитного поля на разноименные заряды, направлены в противоположные стороны Около одной стенки кровеносного сосуда преобладает положительный заряд, около другой — отрицательный. Перераспределение зарядов по сечению сосуда вызовет появление электрического поля. Это физическое явление называется эффектом Xo. ua.

Напряжение Ux (холловское напряжение) зависит от скорости о движения ионов, т. е. от скорости крови [см. (11.19)]. Таким образом, измеряя это напряжение, можно определить скорость кровотока. Зная сечение Sсосуда, нетрудно вычислить объемную скорость кровотока (м3/с):

Q = v*pS.

Практически удобнее в этом методе использовать переменное магнитное поле. Это приводит к возникновению переменного холловского напряжения Uxt которое затем усиливается и измеряется.