Pressione positiva di fine espirazione (peep). Da dove viene l'ipertensione? Controllare i reni e curare il russare Ricerca moderna sull'effetto Casimir

LABORATORIO #2

Argomento: "MISURAZIONE DELLA PRESSIONE SANGUIGNA"

OBIETTIVO. Studiare il meccanismo biofisico di creazione della pressione sanguigna, nonché le proprietà biofisiche dei vasi sanguigni. Impara i fondamenti teorici del metodo di misurazione indiretta della pressione sanguigna. Padroneggia il metodo di N.S. Korotkov per la misurazione della pressione sanguigna.

STRUMENTI E ACCESSORI. Sfigmomanometro,

fonendoscopio.

PIANO DI STUDIO DELL'ARGOMENTO

1. Pressione (definizione, unità di misura).

2. L'equazione di Bernoulli, il suo utilizzo in relazione al movimento del sangue.

3. Proprietà biofisiche di base dei vasi sanguigni.

4. Variazione della pressione sanguigna lungo il letto vascolare.

5. Resistenza idraulica dei vasi.

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

BREVE TEORIA

La pressione P è un valore che è numericamente uguale al rapporto tra la forza F agente perpendicolare alla superficie e l'area S di questa superficie:

PSF

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

L'azione del sangue sulle pareti della nave (il rapporto tra la forza che agisce perpendicolarmente all'area unitaria della nave) è chiamata pressione arteriosa. Ci sono due cicli principali nel lavoro del cuore: sistole (contrazione del muscolo cardiaco) e diastole (il suo rilassamento), quindi si notano le pressioni sistolica e diastolica.

Quando il muscolo cardiaco si contrae, un volume di sangue pari a 6570 ml, chiamato gittata sistolica, viene spinto nell'aorta, già piena di sangue alla pressione appropriata. Il volume aggiuntivo di sangue che entra nell'aorta agisce sulle pareti della nave, creando pressione sistolica.

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

chiamata onda di impulso. La velocità di propagazione 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 portata volumetrica del flusso sanguigno (l/min).

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

La resistenza idraulica dei vasi è determinata dalla formula

R8, R4

dove è la viscosità del liquido, è la lunghezza del recipiente;

r è il raggio della nave.

Se l'area della sezione trasversale nella nave cambia, la resistenza idraulica totale si trova per analogia con il collegamento in serie dei resistori:

R=R1 +R2 +…Rn ,

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

Se il vaso si dirama in n vasi con resistenza idraulica Rn, la resistenza totale si trova per analogia con il collegamento in parallelo di resistori:

La resistenza R del sistema vascolare ramificato sarà inferiore alla più piccola delle resistenze vascolari.

Sulla fig. 1 mostra un grafico delle variazioni della pressione sanguigna nelle sezioni principali del sistema vascolare della circolazione sistemica.

Riso. 1. dove P0 è la pressione atmosferica.

La pressione al di sopra della pressione atmosferica è considerata positiva. La pressione inferiore a quella atmosferica è negativa.

Secondo il grafico in Fig. 1, possiamo concludere che la massima caduta di pressione si osserva nelle arteriole e nella vena la pressione è negativa.

La misurazione della pressione sanguigna svolge un ruolo importante nella diagnosi di molte malattie. La pressione arteriosa sistolica e diastolica può essere misurata direttamente con un ago collegato a un manometro (metodo diretto o sangue). Tuttavia, in medicina, il metodo indiretto (senza sangue) proposto da N.S. Korotkov. Si compone di quanto segue.

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

La pressione dell'aria all'interno del bracciale, costituito da pareti elastiche, è approssimativamente uguale alla pressione nei tessuti molli e nelle arterie. Questa è l'idea fisica di base del metodo di misurazione della pressione senza sangue. Rilasciando l'aria, riduce la pressione nel bracciale e nei tessuti molli.

Quando la pressione diventa uguale a sistolica, il sangue sarà in grado di sfondare una sezione molto piccola dell'arteria ad alta velocità, mentre il flusso sarà turbolento.

I toni ei 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 nel bracciale, è possibile ripristinare il flusso laminare del sangue. I rumori cessano, al momento della loro cessazione, viene registrata la pressione diastolica. Per misurare la pressione sanguigna viene utilizzato un dispositivo: uno sfigmomanometro, costituito da una pera, un bracciale, un manometro e un fonendoscopio.

DOMANDE PER AUTOCONTROLLO

1. Cosa si chiama pressione?

2. In quali unità viene misurata la pressione?

3. Quale pressione è considerata positiva, quale è negativa?

4. Formulare la regola di Bernoulli.

5. In quali condizioni si osserva un flusso di fluido laminare?

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

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

9. Cos'è la pressione sistolica? A cosa corrisponde in una persona sana a riposo?

10. Cosa si chiama pressione diastolica? A cosa corrisponde nelle navi?

11. Che cos'è un'onda di impulso?

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, grandi vene?

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

15. Quali sono i componenti di questo dispositivo?

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

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

PIANO DI LAVORO

Sotto sequenza			Come completare l'attività.
azione
1. Verifica			La pressione creata non dovrebbe cambiare entro 3
tenuta.
	Definire		1. Effettuare misurazioni 3 volte, inserire le letture
sistolico			tabella (vedi sotto).
diastolico	pressione		2. Applicare un polsino sulla spalla nuda, trova
mano destra e sinistra			sul gomito piegare un'arteria pulsante e
metodo N.S. Korotkov			appoggiarci sopra (senza premere forte)
			fonendoscopio. Pressurizzare il bracciale e poi
			aprendo leggermente la valvola a vite, viene rilasciata aria, che
			porta ad una graduale diminuzione della pressione del bracciale.
			Ad una certa pressione si sentono i primi deboli suoni
			toni brevi. In questo momento fisso
			pressione sanguigna sistolica. Con ulteriore
			diminuzione della pressione del bracciale, i toni diventano più forti,
			infine, smorzato bruscamente o scomparire. Pressione
			l'aria nel bracciale in questo momento viene presa come
			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. Misurare la pressione sanguigna sul braccio sinistro.
diastolico			pressione				3. Registrare le letture nella tabella.
sangue secondo il metodo Korotkov
dopo l'esercizio.
			Definizione				Ripetere le misurazioni dopo 1, 2 e 3 minuti. dopo
sistolico						attività fisica.
diastolico			pressione				1. Misurare la pressione sanguigna sul braccio sinistro.
sangue a riposo.							2. Registrare le letture nella tabella.
	Norma (mm Hg)							Dopo il caricamento		Dopo il riposo
	Sistema pressione				diast. pressione
			Decoro				1. Confronta i tuoi risultati 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 18° secolo dai marinai francesi. Quando due navi, che ondeggiavano da una parte all'altra in condizioni di mare forte, ma vento leggero, si trovavano a una distanza di circa 40 metri o meno, a causa dell'interferenza delle onde nello spazio tra le navi, le onde si fermavano. Il mare calmo tra le navi creava una pressione minore rispetto alle onde dai lati esterni delle navi. Di conseguenza, sorse una forza, che cercava di spingere le navi di lato. Come contromisura, il manuale di spedizione dei primi anni del 1800 raccomandava che entrambe le navi inviassero una scialuppa di salvataggio con 10-20 marinai per separare le navi. A causa di questo effetto (tra gli altri), oggi nell'oceano si formano isole di immondizia.

Storia della scoperta

Hendrik Casimir ha lavorato per Laboratori di ricerca Philips nei Paesi Bassi, studiando soluzioni colloidali - sostanze viscose che hanno particelle di dimensioni micron nella loro composizione. Uno dei suoi colleghi, Theo Overbeck ( Theo Overbeek), ha scoperto che il comportamento delle soluzioni colloidali non era del tutto in accordo con la teoria esistente e ha chiesto a Casimir di indagare su questo problema. Casimir giunse 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 ha portato alla domanda sull'effetto che le fluttuazioni del vuoto possono avere su due superfici speculari parallele e ha portato alla famosa previsione sull'esistenza di una forza di attrazione tra queste ultime.

Scoperta sperimentale

La moderna ricerca sull'effetto Casimir

• Effetto Casimir per dielettrici
• Effetto Casimir a temperatura diversa da zero
• collegamento dell'effetto Casimir e altri effetti o sezioni di fisica (collegamento con ottica geometrica, decoerenza, fisica dei polimeri)
• effetto Casimir dinamico
• tenendo conto dell'effetto Casimir nello sviluppo di dispositivi MEMS ad alta sensibilità.

Applicazione

Entro il 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 quantistico in miniatura interruttore ottico per raggi laser basati sull'effetto Casimir, in cui la forza di Casimir è bilanciata da una leggera pressione.

Nella cultura

L'effetto Casimir è descritto in dettaglio nel libro di fantascienza di Arthur Clarke The Light of Other Days, 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 (van der Waals) tra i corpi // UFN, vol. 116, p. 5-40 (1975)
2. Casimir HBG Sull'attrazione tra due lastre perfettamente conduttive (inglese) // Atti della Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen: journal. - 1948. - Vol. 51. - P. 793-795.
3. Sparnaay, MJ Forze attrattive tra piatti piatti // Natura. - 1957. - Vol. 180, n. 4581. - P. 334-335. - DOI:10.1038/180334b0. - Bibcode : 1957Natur.180..334S.
4. Sparnaay, M. Misurazioni delle forze di attrazione tra piastre piatte (inglese) // Physica: journal. - 1958. - Vol. 24, n. 6-10. - P. 751-764. -

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

La maggior parte dei medici, senza nemmeno pensarci, accende automaticamente il regolatore PEEP sull'autorespiratore fin dall'inizio della ventilazione meccanica. Tuttavia, dobbiamo ricordare che la PEEP non è solo una potente arma di un medico nella lotta contro una grave patologia polmonare. L'applicazione sconsiderata, caotica, sull'"occhio" (o la cancellazione improvvisa) della PEEP può portare a gravi complicazioni e peggioramento delle condizioni del paziente. Uno specialista che conduce 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, le abbreviazioni inglesi sono generalmente accettate: per PEEP - PEEP (pressione positiva di fine espirazione), per CPAP - CPAP (pressione positiva continua delle vie aeree). L'essenza della PEEP è che al termine dell'espirazione (dopo un respiro forzato o assistito), la pressione delle vie aeree non si riduce a zero, ma
rimane al di sopra dell'atmosfera di una certa quantità stabilita dal medico.
La PEEP è ottenuta mediante meccanismi della valvola espiratoria controllati elettronicamente. Senza interferire con l'inizio dell'espirazione, a un certo stadio dell'espirazione, questi meccanismi chiudono successivamente la valvola in una certa misura e creano quindi una pressione aggiuntiva alla fine dell'espirazione. È importante che il meccanismo della valvola PEEP non crei.1 ulteriore resistenza espiratoria nella fase principale dell'espirazione, altrimenti Pmean aumenta con i corrispondenti effetti indesiderati.
La funzione CPAP è progettata principalmente per mantenere una pressione positiva costante nelle vie aeree durante la respirazione spontanea del paziente dal circuito. Il meccanismo CPAP è più complesso e viene fornito non solo chiudendo la valvola espiratoria, ma anche regolando automaticamente il livello di un flusso costante della miscela respiratoria nel circuito respiratorio. Durante l'espirazione, questo flusso è molto piccolo (uguale al flusso espiratorio di base), il valore di СРАР è uguale a PEEP ed è mantenuto principalmente dalla valvola espiratoria. D'altra parte, mantenere un determinato livello di una certa pressione positiva durante l'inspirazione spontanea (soprattutto all'inizio). il dispositivo eroga al 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 "flusso su richiesta" ("Demand Flow"). Con i tentativi spontanei di inalare il paziente, la pressione nel circuito diminuisce moderatamente, ma rimane positiva a causa dell'erogazione del flusso inspiratorio dall'apparato. Durante l'espirazione, la pressione delle vie aeree inizialmente aumenta moderatamente (dopotutto, è necessario superare la resistenza del circuito respiratorio e della valvola espiratoria), quindi diventa uguale alla PEEP. Pertanto, la curva di pressione per 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 di impulso minimo- La pressione del gas più bassa (più negativa) che non può durare più di 300 ms (100 ms per i neonati) alla porta di connessione del paziente quando qualsiasi dispositivo di limitazione della pressione funziona normalmente, indipendentemente da… … Manuale tecnico del traduttore