Role of elasticity of blood vessels in formation of highly amplitude oscillations of a blood flow with frequency of 0.1 Hz

Abstract

Аннотация. Методом математического моделирования исследовались колебания скорости кровотока в сердечно-сосудистой системе человека. Показано, что при изменении циклической частоты работы насоса в диапазоне от 0.01 до 2 Гц амплитуды колебаний давлений и объемных скоростей кровотока формируют частотно-зависимые куполообразные кривые с пиком в районе 0.1 Гц. Выявлена сильная зависимость величины пика и его положения на оси частот от коэффициентов эластичности сосудов. Увеличение эластичности значительно снижает величину пика и сдвигает его в область более низких частот. Показано, что для всех рассматриваемых частот сердечных сокращений в различных участках сосудистого русла колебания давлений и объемных скоростей кровотока имеют постоянный сдвиг фаз, в формировании которого эластичность играет ключевую роль. Ключевые слова: математическое моделирование, сердечно-сосудистая система, микроциркуляторное русло, колебания скорости кровотока и давления. ВВЕДЕНИЕСердечно-сосудистая система (ССС) человека представляет собой сложную биоинженерную конструкцию. Она является базовым элементом человеческого организма, необходимым для его жизнедеятельности, поскольку одной из ее важнейших функций является доставка к органам и тканям кислорода и питательных веществ и вывод продуктов метаболизма. ССС состоит из замкнутой системы сообщающихся сосудов (сосудистого русла) и 4-х камерного сердца, выполняющего насосную функцию. Сосудистое русло разделено на два круга кровообращения: большой -системный, -и малый -пульмональный. Первый предназначен для доставки крови в органы и ткани всего организма, второй обеспечивает газообмен между кровью и воздухом через легкие. Сосудистое русло включает в себя сосуды разного калибра, начиная от крупных сосудов (аорта, артерии, вены) и заканчивая малыми сосудами и микрососудами (артериолы, капилляры, венулы), формирующими микрососудистую сеть, или микрососудистое русло. Основной особенностью движения крови по сердечно-сосудистому руслу является его колебательный режим. При этом колебания скорости кровотока носят поличастотный характер [1]. В настоящее время принято выделять несколько частотных диапазонов, формирующих колебательную кинетику течения крови. Известно, что формирование колебаний с характерными частотами обусловлено различными ритмическими физиологическими процессами в организме, в частности, сердечными сокращениями [2,3], движениями грудной клетки в процессе дыхания [4,5], миогенной активностью гладкомышечных клеток стенок сосудов [6], * grin_aa@mail.ru