Механика кровообращения - Каро К.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 11.32. Линии тока в корне аорты в момент пика систолы. [Bellhouse (1972). The fluid mechanics of heart valves Cardiovascular fluid dynamics, p 264, Academic Press, New York ]
иую киносъемку рентгеноконтрастных частиц, сообщалось о круговом движении крови в синусах Вальсальвы. Но существование вихревого механизма, управляющего движением аортального клапана (хотя это и очень старая идея), пришлось выявлять в основном в опытах на моделях. Конечно, уже давно было ясно, что движениями клапана управляет какой-то механизм: регистрация мгновенной скорости кровотока в проксимальном отделе аорты (например, рис. 11.5, нижняя запись) достоверно показала, что в обычных условиях во время закрытия клапана обратно в желудочек попадает меньше 5% ударного объема. Кроме того, какое-то количество крови поступает во время систолы в коронарные артерии (рис. 11.20), а это означает, что отверстия коронарных артерий в это время не закрыты створками аортального клапана.
Исследования на достаточно близких к изучаемым системам моделях области аортального клапана, осуществленные как методом непосредственной визуализации, так и путем изучения распределений давления и скорости в неустановившемся потоке, показали, что во время систолы вихревое движение возникает позади каждой створки клапана. Когда створки клапана распахнуты, кромка синусного кармана, расположенная ниже по течению, играет роль критической точки, т. е. своего рода водораздела: часть жидкости отделяется от основного потока, заворачивая в синус, где образуется вихрь (рис. 11.32). Во время увеличения скорости
потока через клапан, а также когда величина потока максимальна, вихревое движение жидкости в синусах удерживает створки клапана в таком положении, что они не закрывают коронарные артерии и в то же время не препятствуют выходу крови из желудочка. При снижении скорости потока створки клапана плавно сближаются и окончательно закрываются в конце систолы, допуская при этом, как и в митральном клапане, очень небольшую утечку крови обратно в желудочек. Когда такие опыты повторяли на моделях без синусов, т. е. в условиях, когда после клапана жидкость
Рис. 11.33. Линии тока во время закрытия клапана. [Bellhouse, Talbot (1969). The fluid mechanics of the aortic valve. J. Fluid Mech, 35, 721. Имеется перевод: Механика (периодический сборник переводов иностранных статей). — М.: Мир,
1970, № 1, 96—100.]
попадала в трубку в виде простого цилиндра, эффективность работы клапана значительно снижалась: створки его закрывались нерегулярно (т. е. не в какой-либо определенный момент времени) и с опозданием, а обратная утечка жидкости была велика.
Приближенный теоретический анализ действия аортального клапана провел Беллхауз ]). В основе лежат два предположения. Первое заключается в том, что влиянием вязкости можно пренебречь, и потому между локальными давлением, скоростью и ускорением имеется простая связь [обобщающая теорему Бернулли2), уравнение (4.6)]. Это предположение вполне оправданно, потому что полный сердечный цикл длится не более одной секунды, а время, необходимое для того, чтобы вязкость вызвала существенное затухание вихревого движения крови в синусе, составляет около 20 с. Второе предположение заключается в том, что скорость в вихре (т. е. интенсивность вихревого движения) прямо пропорциональна скорости движения крови в аорте сразу за синусами Вальсальвы. Обосновать это предположение не так-то просто, особенно для нестационарного состояния, возникающего при закрытии клапана, когда, как показывают наблюдения, поток жидкости быстро устремляется за закрывающиеся створки (рис. 11.33). Часть общего' потока идет на заполнение расширяющейся полости позади клапана и поддержание там вихревого движения, а остальная часть образует очень плавное течение вниз по аорте. Однако, приняв
•) Bellhouse В. J. (1972). The fluid mechanics of heart valves, Chapter 8 in Cardiovascular Fluid Dynamics, ed. D H Bergel, Academic Press
2) Имеется в виду обобщение иа случай нестационарного течения —Прим.
ред.
упомянутое предположение, мы сможем показать, что механизм закрытия этого клапана очень похож на уже описанный механизм закрытия митрального клапана. Теоретический анализ закрытия клапана с использованием для предсказания местного давления в аорте и в синусах реальных значений меняющейся во времени скорости течения крови через клапан и скорости закрытия клапана приводит, конечно, к результатам, очень хорошо соответствующим результатам измерений на моделях. Еще одно предположение позволяет довольно просто объяснить и высокую стабильность положения створок клапана при ускорении крови во время систолы. Это предположение заключается в том, что интенсивность вихря меняется с изменением размеров области в синусе позади створки. Если створка вдавливается в синус глубже, чем в нормальных условиях (рис. 11.32), то интенсивность вихря снижается. Как следует из теоремы Бернулли, это означает, что давление за створкой растет и стремится, следовательно, сдвинуть створку назад к положению равновесия. То же самое рассуждение справедливо и в обратном случае, когда створка смещается так, что область, занимаемая вихрем, растет. Хотя теоретическое рассмотрение движения створок клапана основано на весьма сильных дбпущениях, которые невозможно оправдать априорно, значение вихревого движения крови для контроля положения створок представляется четко установленным.
