Presión positiva al final de la espiración (PEEP). ¿De dónde viene la hipertensión? Control de los riñones y tratamiento de los ronquidos Investigación moderna sobre el efecto Casimir
TRABAJO DE LABORATORIO N° 2
Tema: “MEDICIÓN DE LA PRESIÓN ARTERIAL”
OBJETIVO. Estudie el mecanismo biofísico de creación de presión arterial, así como las propiedades biofísicas de los vasos sanguíneos. Comprender los fundamentos teóricos del método de medición indirecta de la presión arterial. Domina el método N.S. Korotkov para medir la presión arterial.
DISPOSITIVOS Y ACCESORIOS. esfigmomanómetro,
fonendoscopio.
PLAN DE ESTUDIOS
1. Presión (definición, unidades de medida).
2. La ecuación de Bernoulli, su uso en relación al movimiento sanguíneo.
3. Propiedades biofísicas básicas de los vasos sanguíneos.
4. Cambios en la presión arterial a lo largo del lecho vascular.
5. Resistencia hidráulica de los vasos sanguíneos.
6. Método para determinar la presión arterial mediante el método de Korotkov.
BREVE TEORÍA
La presión P es una cantidad numéricamente igual a la relación entre la fuerza F que actúa perpendicular a la superficie y el área S de esta superficie:
P S F
La unidad de presión del SI es pascal (Pa), unidades que no pertenecen al sistema: milímetro de mercurio (1 mm Hg = 133 Pa), centímetro de agua, atmósfera, bar, etc.
La acción de la sangre sobre las paredes de un vaso (la relación de la fuerza que actúa perpendicularmente por unidad de área del vaso) se llama presión arterial. Hay dos ciclos principales en el trabajo del corazón: sístole (contracción del músculo cardíaco) y diástole (su relajación), por lo que se observa la presión sistólica y diastólica.
Cuando el músculo cardíaco se contrae, un volumen de sangre igual a 6570 ml, llamado volumen sistólico, es empujado hacia la aorta, que ya está llena de sangre bajo la presión adecuada. El volumen adicional de sangre que ingresa a la aorta actúa sobre las paredes del vaso, creando presión sistólica.
La onda de presión aumentada se transmite a la periferia de las paredes vasculares de las arterias y arteriolas en forma de onda elástica. Esta onda de presión
llamada onda de pulso. La velocidad de su propagación depende de la elasticidad de las paredes vasculares y es de 6-8 m/s.
La cantidad de sangre que fluye a través de la sección transversal de una sección del sistema vascular por unidad de tiempo se denomina velocidad volumétrica del flujo sanguíneo (l/min).
Este valor depende de la diferencia de presión al principio y al final del tramo y de su resistencia al flujo sanguíneo.
La resistencia hidráulica de los vasos sanguíneos está determinada por la fórmula.
R 8, r 4
donde está la viscosidad del líquido es la longitud del recipiente;
r es el radio del buque.
Si el área de la sección transversal de un recipiente cambia, entonces la resistencia hidráulica total se encuentra por analogía con una conexión en serie de resistencias:
R=R1 +R2 +…Rn ,
donde Rn es la resistencia hidráulica de una sección del recipiente con radio r y eslora.
Si un recipiente se bifurca en n recipientes con resistencia hidráulica Rn, entonces la resistencia total se calcula por analogía con una conexión en paralelo de resistencias:
La resistencia R de un sistema de vasos ramificados será menor que el mínimo de las resistencias de los vasos.
En la Fig. La Figura 1 muestra un gráfico de los cambios en la presión arterial en las principales partes del sistema vascular de la circulación sistémica.
Arroz. 1. donde P0 es la presión atmosférica.
La presión que excede la presión atmosférica se considera positiva. La presión menor que la presión atmosférica es negativa.
Según el cronograma de la Fig. 1 podemos concluir que la máxima caída de presión se observa en las arteriolas y en las venas hay presión negativa.
La medición de la presión arterial juega un papel importante en el diagnóstico de muchas enfermedades. La presión sistólica y diastólica en la arteria se puede medir directamente utilizando una aguja conectada a un manómetro (método directo o sanguíneo). Sin embargo, en medicina se utiliza ampliamente el método indirecto (sin sangre) propuesto por N.S. Korotkov. Es el siguiente.
Se coloca un manguito capaz de llenarse de aire alrededor del brazo, entre el hombro y el codo. Al principio, el exceso de presión de aire en el manguito por encima de la presión atmosférica es 0, el manguito no comprime los tejidos blandos ni la arteria. A medida que se bombea aire hacia el interior del manguito, éste comprime la arteria braquial y detiene el flujo sanguíneo.
La presión del aire dentro del manguito, que consta de paredes elásticas, es aproximadamente igual a la presión en los tejidos blandos y las arterias. Ésta es la idea física básica del método sin sangre para medir la presión. Al liberar aire, se reduce la presión en el manguito y en los tejidos blandos.
Cuando la presión se vuelve igual a la sistólica, la sangre podrá atravesar a gran velocidad una sección transversal muy pequeña de la arteria y el flujo será turbulento.
El médico escucha los tonos y ruidos característicos que acompañan a este proceso. En el momento de escuchar los primeros tonos se registra la presión (sistólica). Si se continúa reduciendo la presión en el manguito, se puede restablecer el flujo laminar de sangre. Los soplos cesan y, en el momento en que cesan, se registra la presión diastólica. Para medir la presión arterial se utiliza un dispositivo: un esfigmomanómetro, que consta de una pera, un manguito, un manómetro y un fonendoscopio.
PREGUNTAS PARA EL AUTOCONTROL
1. ¿Cómo se llama presión?
2. ¿En qué unidades se mide la presión?
3. ¿Qué presión se considera positiva y cuál negativa?
4. Estado del gobierno de Bernoulli.
5. ¿En qué condiciones se observa el flujo laminar de fluido?
6. ¿Cuál es la diferencia entre flujo turbulento y flujo laminar? ¿En qué condiciones se observa un flujo de fluido turbulento?
7. Escriba la fórmula para la resistencia hidráulica de los vasos sanguíneos.
9. ¿Qué es la presión arterial sistólica? ¿A qué equivale en una persona sana en reposo?
10. ¿Qué es la presión arterial diastólica? ¿A qué equivale en vasos?
11. ¿Qué es una onda de pulso?
12. ¿En qué parte del sistema cardiovascular ocurre la mayor caída de presión? ¿A qué se debe?
13. ¿Cuál es la presión en los vasos venosos, las venas grandes?
14. ¿Qué dispositivo se utiliza para medir la presión arterial?
15. ¿De qué componentes consta este dispositivo?
16. ¿Qué causa la aparición de sonidos al determinar la presión arterial?
17. ¿En qué momento la lectura del dispositivo corresponde a la presión arterial sistólica? ¿En qué punto se encuentra la presión arterial diastólica?
EL PLAN DE TRABAJO
Subsecuencia |
Método de realización de la tarea. |
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comportamiento |
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1. comprobar |
La presión creada no debe cambiar dentro de 3 |
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opresión. |
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Definir |
1. Tome medidas 3 veces, registre las lecturas en |
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sistólica |
tabla (ver más abajo). |
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diastólica |
presión |
2. Coloque un brazalete en el hombro desnudo, busque |
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manos derecha e izquierda |
en el codo doblar una arteria pulsante y |
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método N.S. Korotkova |
instalar sobre él (sin presionar con fuerza) |
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fonendoscopio. Aplique presión al manguito y luego |
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Al abrir ligeramente la válvula de tornillo, se libera aire, que |
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conduce a una disminución gradual de la presión en el manguito. |
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A cierta presión se escuchan los primeros sonidos débiles. |
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Tonos de corta duración. En este momento esta arreglado |
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presión arterial sistólica. Con más |
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A medida que disminuye la presión en el brazalete, los sonidos se vuelven más fuertes, |
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finalmente, se amortiguan o desaparecen bruscamente. Presión |
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El aire en el brazalete en este momento se considera |
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diastólica. |
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3. Tiempo durante el cual se realiza la medición |
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presión según N.S. Korotkov, no debería durar más de 1 |
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Definición |
1. Haz 10 sentadillas. |
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sistólica |
2. Mida la presión en su brazo izquierdo. |
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diastólica |
presión |
3. Ingrese las lecturas en la tabla. |
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sangre usando el método de Korotkoff |
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después de la actividad física. |
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Definición |
Repita las mediciones después de 1, 2 y 3 minutos. después |
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sistólica |
actividad física. |
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diastólica |
presión |
1. Mida la presión en su brazo izquierdo. |
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sangre en reposo. |
2. Ingrese las lecturas en la tabla. |
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Normal (mmHg) |
Después de la carga |
despues del descanso |
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Sistema. presión |
diast. presión |
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Decoración |
1. Compara los resultados obtenidos con los normales. |
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trabajo de laboratorio. |
presión arterial. |
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2. Sacar una conclusión sobre el estado del sistema cardiovascular. |
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Analogía
Un fenómeno similar al efecto Casimir fue observado en el siglo XVIII por marineros franceses. Cuando dos barcos, balanceándose de un lado a otro en condiciones de fuertes olas pero viento débil, se encontraban a una distancia de aproximadamente 40 metros o menos, como resultado de la interferencia de las olas en el espacio entre los barcos, la emoción cesaba. El mar en calma entre los barcos creó menos presión que el mar agitado en los lados exteriores de los barcos. Como resultado, surgió una fuerza que tendía a empujar los barcos hacia los lados. Como contramedida, los manuales de navegación de principios del siglo XIX recomendaban que ambos barcos enviaran un bote salvavidas con entre 10 y 20 marineros para separar los barcos. Debido a este efecto (entre otros), hoy en día se forman islas de basura en el océano.
Historia del descubrimiento
Hendrik Casimir trabajó en Laboratorios de investigación Philips en los Países Bajos se estudian soluciones coloidales, sustancias viscosas que contienen partículas del tamaño de una micra. Uno de sus colegas, Theo Overbeck ( Theo Overbeek), descubrió que el comportamiento de las soluciones coloidales no era del todo coherente con la teoría existente y pidió a Casimir que investigara este problema. Casimir pronto llegó a la conclusión de que las desviaciones del comportamiento predicho por la teoría podrían explicarse teniendo en cuenta la influencia de las fluctuaciones del vacío en las interacciones intermoleculares. Esto le llevó a preguntarse qué efecto podrían tener las fluctuaciones del vacío en dos superficies de espejos paralelos, y le llevó a su famosa predicción sobre la existencia de una fuerza de atracción entre estos últimos.
Detección experimental
Investigación moderna sobre el efecto Casimir
- Efecto Casimir para dieléctricos.
- Efecto Casimir a temperatura distinta de cero.
- conexión entre el efecto Casimir y otros efectos o ramas de la física (relación con la óptica geométrica, decoherencia, física de polímeros)
- efecto Casimir dinámico
- teniendo en cuenta el efecto Casimir al desarrollar dispositivos MEMS de alta sensibilidad.
Solicitud
En 2018, un grupo de físicos ruso-alemán (V.M. Mostepanenko, G.L. Klimchitskaya, V.M. Petrov y un grupo de Darmstadt dirigido por Theo Tschudi) desarrolló un esquema teórico y experimental para un cuántico en miniatura. helicóptero óptico para rayos láser basados en el efecto Casimir, en el que la fuerza de Casimir se equilibra mediante una ligera presión.
en cultura
El efecto Casimir se describe con cierto detalle en el libro de ciencia ficción de Arthur C. Clarke, La luz de otro día, donde se utiliza para crear dos agujeros de gusano emparejados en el espacio-tiempo y transmitir información a través de ellos.
Notas
- Barash Yu. S., Ginzburg V. L. Fluctuaciones electromagnéticas en la materia y fuerzas moleculares (van der Waals) entre cuerpos // UFN, vol.116, p. 5-40 (1975)
- Casimir H.B.G. Sobre la atracción entre dos placas perfectamente conductoras (inglés) // Actas de la Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen: revista. - 1948. - Vol. 51. - pág. 793-795.
- Sparnaay, M.J. Fuerzas de atracción entre placas planas // Naturaleza. - 1957. - Vol. 180, núm. 4581. - págs. 334-335. -DOI:10.1038/180334b0. - Código Bib: 1957Natur.180..334S.
- Sparnaay, M. Mediciones de fuerzas de atracción entre placas planas (inglés) // Physica: revista. - 1958. - Vol. 24, núm. 6-10. - págs. 751-764. -
Presión positiva al final de la espiración (PEEP) y presión positiva continua en las vías respiratorias (CPAP).
Los métodos PEEP y CPAP están firmemente establecidos desde hace mucho tiempo en la práctica de la ventilación mecánica. Sin ellos, es imposible imaginar brindar asistencia respiratoria eficaz a pacientes gravemente enfermos (13, 15, 54, 109, 151).
La mayoría de los médicos, sin siquiera pensarlo, encienden automáticamente el regulador de PEEP en el aparato respiratorio desde el comienzo de la ventilación mecánica. Sin embargo, debemos recordar que la PEEP no es sólo un arma poderosa del médico en la lucha contra la patología pulmonar grave. El uso irreflexivo, caótico y "a ojo" (o la cancelación abrupta) de PEEP puede provocar complicaciones graves y deterioro de la condición del paciente. Un especialista que realiza ventilación mecánica simplemente está obligado a conocer la esencia de la PEEP, sus efectos positivos y negativos, indicaciones y contraindicaciones para su uso. Según la terminología internacional moderna, generalmente se aceptan abreviaturas en inglés: para PEEP - PEEP (presión positiva al final de la espiración), para CPAP - CPAP (presión positiva continua en las vías respiratorias). La esencia de la PEEP es que al final de la espiración (después de la inspiración forzada o asistida), la presión en las vías respiratorias no disminuye a cero, sino
permanece por encima de la presión atmosférica en una cierta cantidad determinada por el médico.
La PEEP se logra mediante mecanismos de válvula espiratoria controlados electrónicamente. Sin interferir con el inicio de la exhalación, posteriormente, en una determinada etapa de la exhalación, estos mecanismos cierran la válvula hasta cierto punto y crean así una presión adicional al final de la exhalación. Es importante que el mecanismo de la válvula PEEP no cree1 resistencia espiratoria adicional durante la fase principal de la espiración, de lo contrario la Pmedia aumenta con los correspondientes efectos indeseables.
La función CPAP está diseñada principalmente para mantener una presión positiva constante en las vías respiratorias mientras el paciente respira espontáneamente desde el circuito. El mecanismo CPAP es más complejo y se garantiza no solo cerrando la válvula espiratoria, sino también ajustando automáticamente el nivel de flujo constante de la mezcla respiratoria en el circuito respiratorio. Durante la exhalación, este flujo es muy pequeño (igual al flujo espiratorio básico), el valor de CPAP es igual a la PEEP y se mantiene principalmente por la válvula espiratoria. Por otro lado, mantener un nivel determinado de una determinada presión positiva durante la inspiración espontánea (especialmente al principio). el dispositivo suministra al circuito un flujo inspiratorio suficientemente potente, correspondiente a las necesidades inspiratorias del paciente. Los ventiladores modernos regulan automáticamente el nivel de flujo, manteniendo el CPAP establecido: el principio de "flujo de demanda". Cuando el paciente intenta inhalar espontáneamente, la presión en el circuito disminuye moderadamente, pero permanece positiva debido al suministro de flujo inspiratorio desde el dispositivo. Durante la exhalación, la presión en las vías respiratorias inicialmente aumenta moderadamente (después de todo, es necesario superar la resistencia del circuito respiratorio y la válvula espiratoria), luego se vuelve igual a la PEEP. Por tanto, la curva de presión con CPAP es sinusoidal. No se produce un aumento significativo de la presión en las vías respiratorias en ninguna fase del ciclo respiratorio, ya que la válvula espiratoria permanece al menos parcialmente abierta durante la inhalación y la exhalación.
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