Pressione espiratoria positiva (PEEP). Da dove viene l’ipertensione? Controllare i reni e curare il russamento Ricerche moderne sull'effetto Casimir

LAVORO DI LABORATORIO N. 2

Argomento: “MISURAZIONE DELLA PRESSIONE SANGUIGNA”

BERSAGLIO. Studia il meccanismo biofisico alla base della creazione della pressione sanguigna, nonché le proprietà biofisiche dei vasi sanguigni. Comprendere i fondamenti teorici del metodo di misurazione indiretta della pressione arteriosa. Padroneggia il metodo N.S Korotkov per aver misurato la pressione sanguigna.

DISPOSITIVI E ACCESSORI. Sfigmomanometro,

fonendoscopio.

PIANO DI STUDIO

1. Pressione (definizione, unità di misura).

2. Equazione di Bernoulli, suo utilizzo in relazione al movimento del sangue.

3. Proprietà biofisiche fondamentali dei vasi sanguigni.

4. Cambiamenti nella pressione sanguigna lungo il letto vascolare.

5. Resistenza idraulica dei vasi sanguigni.

6. Metodo per determinare la pressione sanguigna utilizzando il metodo Korotkov.

BREVE TEORIA

La pressione P è una quantità numericamente uguale al rapporto tra la forza F agente perpendicolarmente alla superficie e l'area S di questa superficie:

PS F

L'unità SI di pressione è pascal (Pa), unità non di sistema: millimetro di mercurio (1 mm Hg = 133 Pa), centimetro d'acqua, atmosfera, bar, ecc.

L'azione del sangue sulle pareti di un vaso (il rapporto tra la forza che agisce perpendicolarmente per unità di area del vaso) è chiamata pressione sanguigna. Ci sono due cicli principali nel lavoro del cuore: sistole (contrazione del muscolo cardiaco) e diastole (il suo rilassamento), quindi si nota la pressione sistolica e diastolica.

Quando il muscolo cardiaco si contrae, un volume di sangue pari a 6570 ml, chiamato volume sistolico, viene spinto nell'aorta, che è già piena di sangue sotto una pressione adeguata. Il volume aggiuntivo di sangue che entra nell'aorta agisce sulle pareti del vaso, creando pressione sistolica.

L'onda di pressione aumentata viene trasmessa alla periferia delle pareti vascolari delle arterie e delle arteriole sotto forma di onda elastica. Questa onda di pressione

chiamata onda di impulso. La velocità della sua diffusione dipende dall'elasticità delle pareti vascolari ed è pari a 6-8 m/s.

La quantità di sangue che scorre attraverso la sezione trasversale di una sezione del sistema vascolare per unità di tempo è chiamata velocità volumetrica del flusso sanguigno (l/min).

Questo valore dipende dalla differenza di pressione all'inizio e alla fine del tratto e dalla sua resistenza al flusso sanguigno.

La resistenza idraulica dei vasi sanguigni è determinata dalla formula

R 8, R 4

dov'è la viscosità del liquido; è la lunghezza del recipiente;

r è il raggio della nave.

Se cambia l'area della sezione trasversale della nave, la resistenza idraulica totale si trova per analogia con una connessione in serie di resistori:

R=R1 +R2 +…Rn ,

dove Rn è la resistenza idraulica di una sezione della nave di raggio r e lunghezza.

Se un vaso si dirama in n vasi con resistenza idraulica Rn, la resistenza totale si trova per analogia con una connessione parallela di resistori:

La resistenza R di un sistema di vasi ramificati sarà inferiore al minimo delle resistenze dei vasi.

Nella fig. La Figura 1 mostra un grafico delle variazioni della pressione sanguigna nelle parti principali del sistema vascolare della circolazione sistemica.

Riso. 1. dove P0 è la pressione atmosferica.

La pressione in eccesso rispetto alla pressione atmosferica è considerata positiva. Una pressione inferiore alla pressione atmosferica è negativa.

Secondo lo schema in Fig. 1 possiamo concludere che la massima caduta di pressione si osserva nelle arteriole e nella vena c'è una pressione negativa.

La misurazione della pressione sanguigna svolge un ruolo importante nella diagnosi di molte malattie. La pressione sistolica e diastolica nell'arteria può essere misurata direttamente utilizzando un ago collegato a un manometro (metodo diretto o con sangue). Tuttavia, in medicina, il metodo indiretto (senza sangue) proposto da N.S. è ampiamente utilizzato. Korotkov. È il seguente.

Un polsino riempibile d'aria viene posizionato attorno al braccio tra la spalla e il gomito. Inizialmente, l'eccesso di pressione dell'aria nel bracciale rispetto alla pressione atmosferica è pari a 0, il bracciale non comprime i tessuti molli e l'arteria. Quando l'aria viene pompata nel bracciale, il bracciale comprime l'arteria brachiale e interrompe il flusso sanguigno.

La pressione dell'aria all'interno della cuffia, costituita da pareti elastiche, è approssimativamente uguale alla pressione nei tessuti molli e nelle arterie. Questa è l'idea fisica di base del metodo senza sangue per misurare la pressione. Rilasciando l'aria, la pressione nella cuffia e nei tessuti molli viene ridotta.

Quando la pressione diventa pari a quella sistolica, il sangue sarà in grado di sfondare ad alta velocità attraverso una sezione trasversale molto piccola dell'arteria e il flusso sarà turbolento.

I toni e i rumori caratteristici che accompagnano questo processo vengono ascoltati dal medico. Al momento dell'ascolto dei primi toni, viene registrata la pressione (sistolica). Continuando a ridurre la pressione nella cuffia è possibile ripristinare il flusso laminare del sangue. I soffi cessano e nel momento in cui cessano viene registrata la pressione diastolica. Per misurare la pressione sanguigna, viene utilizzato un dispositivo: uno sfigmomanometro, costituito da un bulbo, un bracciale, un manometro e un fonendoscopio.

DOMANDE PER L'AUTOCONTROLLO

1. Come si chiama pressione?

2. In quali unità viene misurata la pressione?

3. Quale pressione è considerata positiva e quale negativa?

4. Regola di Bernoulli.

5. In quali condizioni si osserva il flusso del fluido laminare?

6. Qual è la differenza tra flusso turbolento e flusso laminare? In quali condizioni si osserva il flusso turbolento del fluido?

7. Annotare la formula per la resistenza idraulica dei vasi sanguigni.

9. Cos’è la pressione arteriosa sistolica? A cosa equivale in una persona sana a riposo?

10. Cos’è la pressione diastolica? Cosa equivale nei vasi?

11. Cos'è un'onda di polso?

12. In quale parte del sistema cardiovascolare si verifica la maggiore caduta di pressione? A cosa è dovuto?

13. Qual è la pressione nei vasi venosi, nelle vene grandi?

14. Quale dispositivo viene utilizzato per misurare la pressione sanguigna?

15. Da quali componenti è composto questo dispositivo?

16. Cosa provoca la comparsa di suoni quando si determina la pressione sanguigna?

17. In quale momento la lettura del dispositivo corrisponde alla pressione sanguigna sistolica? A che punto è la pressione diastolica?

PIANO DI LAVORO

Sotto sequenza			Modalità di completamento dell'attività.
Azioni
1. Controlla			La pressione creata non dovrebbe cambiare entro 3
tenuta.
	Definire		1. Effettuare le misurazioni 3 volte, registrare le letture
sistolico			tabella (vedi sotto).
diastolico	pressione		2. Posiziona un polsino sulla spalla nuda, trova
mani destra e sinistra			sul gomito piegare un'arteria pulsante e
metodo N.S. Korotkova			installalo sopra (senza premere con forza)
			fonendoscopio. Applicare pressione sul bracciale e poi
			aprendo leggermente la valvola a vite, viene rilasciata l'aria, che
			porta ad una graduale diminuzione della pressione nella cuffia.
			Ad una certa pressione si sentono i primi suoni deboli
			toni a breve termine. In questo momento è fisso
			pressione sanguigna sistolica. Con ulteriore
			Quando la pressione nel bracciale diminuisce, i suoni diventano più forti,
			infine, si attenuano o scompaiono bruscamente. Pressione
			si ritiene che l'aria nel polsino in questo momento sia presente
			diastolico.
			3. Tempo durante il quale viene effettuata la misurazione
			pressione secondo N.S. Korotkov, non dovrebbe durare più di 1
	Definizione		1. Esegui 10 squat.

sistolico							2. Misura la pressione sul braccio sinistro.
diastolico			pressione				3. Immettere le letture nella tabella.
sangue utilizzando il metodo Korotkoff
dopo l'attività fisica.
			Definizione				Ripetere le misurazioni dopo 1, 2 e 3 minuti. Dopo
sistolico						attività fisica.
diastolico			pressione				1. Misura la pressione sul braccio sinistro.
sangue a riposo.							2. Immettere le letture nella tabella.
	Normale (mmHg)							Dopo il carico		Dopo il riposo
	Sist. pressione				Diast. pressione
			Arredamento				1. Confronta i risultati ottenuti con quelli normali
lavoro di laboratorio.						pressione sanguigna.
							2. Trarre una conclusione sullo stato del sistema cardiovascolare

Analogia

Un fenomeno simile all'effetto Casimir fu osservato già nel XVIII secolo dai marinai francesi. Quando due navi, ondeggiando da un lato all'altro in condizioni di onde forti ma vento debole, si trovavano a una distanza di circa 40 metri o meno, a causa dell'interferenza delle onde nello spazio tra le navi, l'eccitazione cessò. Il mare calmo tra le navi creava meno pressione rispetto al mare agitato sui lati esterni delle navi. Di conseguenza, si formò una forza che tendeva a spingere lateralmente le navi. Come contromisura, i manuali di navigazione degli inizi del 1800 raccomandavano che entrambe le navi inviassero una scialuppa di salvataggio con da 10 a 20 marinai per separare le navi. A causa di questo effetto (tra gli altri), oggi si formano isole di spazzatura nell'oceano.

Storia della scoperta

Hendrik Casimir lavorava lì Laboratori di ricerca Philips nei Paesi Bassi, studiando soluzioni colloidali: sostanze viscose contenenti particelle di dimensioni micron. Uno dei suoi colleghi, Theo Overbeck ( Theo Overbeek), scoprì che il comportamento delle soluzioni colloidali non era del tutto coerente con la teoria esistente e chiese a Casimir di indagare su questo problema. Casimir arrivò presto alla conclusione che le deviazioni dal comportamento previsto dalla teoria potevano essere spiegate tenendo conto dell'influenza delle fluttuazioni del vuoto sulle interazioni intermolecolari. Ciò lo spinse a chiedersi quale effetto potessero avere le fluttuazioni del vuoto su due superfici speculari parallele, e portò alla sua famosa predizione sull'esistenza di una forza attrattiva tra queste ultime.

Rilevazione sperimentale

Ricerca moderna sull'effetto Casimir

• Effetto Casimir per dielettrici
• Effetto Casimir a temperature diverse dallo zero
• connessione tra l'effetto Casimir e altri effetti o rami della fisica (rapporto con l'ottica geometrica, decoerenza, fisica dei polimeri)
• effetto Casimir dinamico
• tenendo conto dell'effetto Casimir nello sviluppo di dispositivi MEMS altamente sensibili.

Applicazione

Nel 2018, un gruppo di fisici russo-tedeschi (V.M. Mostepanenko, G.L. Klimchitskaya, V.M. Petrov e un gruppo di Darmstadt guidato da Theo Tschudi) ha sviluppato uno schema teorico e sperimentale per un quanto in miniatura chopper ottico per raggi laser basati sull'effetto Casimir, in cui la forza Casimir è bilanciata dalla leggera pressione.

Nella cultura

L'effetto Casimir è descritto in dettaglio nel libro di fantascienza di Arthur C. Clarke The Light of Another Day, dove viene utilizzato per creare due wormhole accoppiati nello spazio-tempo e trasmettere informazioni attraverso di essi.

Appunti

1. Barash Yu.S., Ginzburg V.L. Fluttuazioni elettromagnetiche nella materia e forze molecolari (di van der Waals) tra i corpi // UFN, vol. 116, p. 5-40 (1975)
2. Casimiro H.B.G. Sull'attrazione tra due piastre perfettamente conduttrici (inglese) // Atti della Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen: diario. - 1948. -Vol. 51. - P.793-795.
3. Sparnaay, M.J. Forze attrattive tra piastre piane // Natura. - 1957. -Vol. 180, n. 4581. - P. 334-335. -DOI:10.1038/180334b0. - Codice Bib: 1957Natur.180..334S.
4. Sparnaay, M. Misure delle forze attrattive tra piastre piane (inglese) // Physica: journal. - 1958. -Vol. 24, n. 6-10. - P.751-764. -

Pressione positiva di fine espirazione (PEEP) e pressione positiva continua delle vie aeree (CPAP).
I metodi PEEP e CPAP sono ormai consolidati da tempo nella pratica della ventilazione meccanica. Senza di essi, è impossibile immaginare di fornire un supporto respiratorio efficace a pazienti gravemente malati (13, 15, 54, 109, 151).

La maggior parte dei medici, senza nemmeno pensarci, attiva automaticamente il regolatore PEEP sull'apparato respiratorio fin dall'inizio della ventilazione meccanica. Dobbiamo però ricordare che la PEEP non è solo una potente arma a disposizione del medico nella lotta contro le gravi patologie polmonari. L’uso sconsiderato, caotico, “a occhio” (o la cancellazione improvvisa) della PEEP può portare a gravi complicazioni e al deterioramento delle condizioni del paziente. Uno specialista che esegue la ventilazione meccanica è semplicemente obbligato a conoscere l'essenza della PEEP, i suoi effetti positivi e negativi, le indicazioni e le controindicazioni per il suo utilizzo. Secondo la moderna terminologia internazionale, sono generalmente accettate le abbreviazioni inglesi: per PEEP - PEEP (pressione positiva di fine espirazione), per CPAP - CPAP (pressione positiva continua delle vie aeree). L'essenza della PEEP è che alla fine dell'espirazione (dopo un'inspirazione forzata o assistita), la pressione nelle vie aeree non diminuisce fino a zero, ma
rimane al di sopra della pressione atmosferica di una certa quantità determinata dal medico.
La PEEP è ottenuta mediante meccanismi di valvole espiratorie controllate elettronicamente. Senza interferire con l'inizio dell'espirazione, successivamente ad un certo stadio dell'espirazione questi meccanismi chiudono la valvola in una certa misura e creano così una pressione aggiuntiva alla fine dell'espirazione. È importante che il meccanismo della valvola PEEP non crei1 ulteriore resistenza espiratoria durante la fase principale dell'espirazione, altrimenti la Pmedia aumenta con corrispondenti effetti indesiderati.
La funzione CPAP è progettata principalmente per mantenere una pressione positiva costante nelle vie aeree mentre il paziente respira spontaneamente dal circuito. Il meccanismo CPAP è più complesso ed è assicurato non solo dalla chiusura della valvola espiratoria, ma anche dalla regolazione automatica del livello di flusso costante della miscela respiratoria nel circuito respiratorio. Durante l'espirazione questo flusso è molto piccolo (pari al flusso espiratorio di base), il valore CPAP è uguale alla PEEP ed è mantenuto principalmente dalla valvola espiratoria. D'altro canto, mantenere un dato livello di una certa pressione positiva durante l'inspirazione spontanea (soprattutto all'inizio). il dispositivo fornisce nel circuito un flusso inspiratorio sufficientemente potente, corrispondente alle esigenze inspiratorie del paziente. I moderni ventilatori regolano automaticamente il livello del flusso, mantenendo il CPAP impostato, il principio del “Demand Flow”. Quando il paziente tenta spontaneamente di inspirare, la pressione nel circuito diminuisce moderatamente, ma rimane positiva grazie all'erogazione del flusso inspiratorio dal dispositivo. Durante l'espirazione, la pressione nelle vie aeree aumenta inizialmente moderatamente (dopotutto è necessario superare la resistenza del circuito respiratorio e della valvola espiratoria), quindi diventa uguale alla PEEP. Pertanto, la curva della pressione con CPAP è sinusoidale. Un aumento significativo della pressione delle vie aeree non si verifica in nessuna fase del ciclo respiratorio, poiché la valvola espiratoria rimane almeno parzialmente aperta durante l'inspirazione e l'espirazione.

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pressione limite minima dell'impulso- La pressione del gas più bassa (più negativa) che può durare alla porta di connessione del paziente per non più di 300 ms (100 ms per i neonati) quando qualsiasi dispositivo di limitazione della pressione funziona normalmente, indipendentemente da... ... Guida del traduttore tecnico