Государственное бюджетное общеобразовательное
учреждение
города Москвы Школа на Северо-Востоке № 953.
Школьное отделение № 4.
Использование законов гидродинамики
в кровеносной системе человека
Ольга Валерьевна Каминская
Научный руководитель:
учитель физики Елена Натановна Балакирева
Москва 2017
Содержание
Введение………………………………………………………………………3
1. Теоретическая часть…………………………………………………….....4
1.1. Давление с точки зрения физики……………………………………4
1.2. Артериальное давление……………………………………………...4
1.3. Исторические данные………………………………………………..5
1.4. Артериальная гипертензия и гипотензия…………………………..6
1.5. Манометр………………..…………………………………………..10
1.6. Сфигмоманометр………………..…………………………………..11
2. Практическая часть………………………………………………………..13
2.1. Факторы, влияющие на артериальное давление…………………...13
2.2. 1 исследование……………………………………………………….14
2.3. 2 исследование……………………………………………………….14
2.4. 3 исследование……………………………………………………….15
2.5. 4 исследование……………………………………………………….16
2.6. 5 исследование……………………………………………………….16
Заключение…………………………………………………………………..17
3. Список использованной литературы и интернет-ресурсов……………18
Введение
В настоящее время многие люди, особенно подростки, часто жалуются на плохое самочувствие, вызванное повышением или понижением артериального давления. Также в нашей жизни часто встаёт вопрос о Здоровом Образе Жизни, о его нормах и о его связи со здоровьем человека.
Поэтому мне стало интересно самостоятельно разобраться, почему и как артериальное давление влияет на здоровье человека, и от каких факторов оно зависит.
Объектами моего исследования стали ученики 13-15 лет и учителя разного возраста моей школы. Предметами моего исследования стали изменения артериального давления человека и влияние различных факторов на него.
Цель
Исследовать зависимость артериального давления от различных факторов на примере учащихся и учителей в моей школе и сделать выводы.
Задачи
Показать синтез физики и биологии в медицине на примере артериального давления.
Выявить и проверить факторы, влияющие на артериальное давление.
Найти связь между изменениями артериального давления и нормами Здорового Образа Жизни (ЗОЖ).
Гипотеза
При изменении внешних и внутренних факторов артериальное давление человека изменяется. На него влияют физическая нагрузка, эмоциональное напряжение, образ жизни, масса тела, возраст.
Теоретическая часть
Давление с точки зрения физики
Давле́ние — физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно ей.
В Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной поверхности площадью один квадратный метр.
Наряду с паскалем в Российской Федерации допущены к использованию в качестве внесистемных единиц измерения давления следующие единицы:
бар;
килограмм-сила на квадратный сантиметр;
миллиметр водяного столба;
метр водяного столба;
атмосфера техническая;
миллиметр ртутного столба.
Артериальное давление
Кровяно́е давле́ние — давление, которое кровь оказывает на стенки кровеносных сосудов, или, по-другому говоря, превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным. Один из показателей жизненно важных функций и биомаркеров.
Наиболее часто под кровяным давлением подразумевают артериальное давление. Кроме него, выделяют следующие виды кровяного давления: внутрисердечное, капиллярное, венозное. При каждом ударе сердца кровяное давление колеблется между наименьшим (диастолическим от лат. diastole — разрежение) и наибольшим (систолическим от лат. sustolḗ — сжатие).
Систолическое давление — это давление, которое развивается во время сокращения сердечной мышцы. Частично в его создании участвуют крупные артерии, такие как аорта, выполняя роль буфера, поэтому утверждение, что это сердечное давление, не совсем верное.
После сердечного сокращения клапан аорты закрывается, и кровь не может поступать обратно в сердце, в этот момент происходит его наполнение обогащенной кислородом кровью, для произведения следующего сокращения. На данном этапе кровь пассивно двигается по сосудам — это и будет так называемое диастолическое давление. Нужно сказать, что еще существует такое понятие как пульсовое давление. Это разность между систолическим и диастолическим давлением. Оно должно быть в пределах 40-60 мм рт.ст. Более низкое или высокое нежелательно, однако с другой стороны и не является ключевым как в диагностике, так и лечении болезни.
Исторические данные
Артериальное давление впервые было измерено в 1733 году английским естествоиспытателем Стивеном Хейлзом. Во введенной в артерию лошади стеклянной трубке он зафиксировал подъем крови на 8 футов и 3 дюйма выше уровня левого желудочка сердца. В дальнейшем Хейлз неоднократно повторял этот эксперимент на разных животных. Ему удалось измерить давления в периферических артериях и венах и, по-видимому, даже в легочной артерии, поскольку известно, что Хейлз впервые измерил температуру «крови в легких». Должно было пройти около 100 лет, чтобы эксперимент Стивена Хейлза нашел применение в практической медицине. Жан Луи Пуазёйль в 1828 году для прямого измерения давления в артерии животного применил ртутный манометр, a Карл Людвиг, соединив его с движущимся барабаном, впервые записал пульсирующую кривую артериального давления (сфигмограмму). Прибор был автором назван кимографом и в течение многих последующих лет служил основным средством для регистрации различных физиологических процессов. Карл фон Верордт использовал сфигмографию для непрямого измерения давления крови у человека. В течении последующих лет кимограф Людвига многократно совершенствовался. На его базе Этьен-Жюль Маре в 1876 г. изготовил плетизмограф, который позволял непрямым методом определять систолическое и диастолическое артериальное давление. В последствии этот метод получил название осциллометрического. Г. Гартнер в 1899 году создал следующее поколение аппарата для неинвазивного измерения артериального давления и назвал его тонометром. Тремя годами раньше 15 декабря 1896 г. в Туринской газете «Gazzetta medica di Torino» была опубликована статья «Un nuovo sfigmomanometro», в которой автор Шипионе Рива-Роччи описал оригинальный метод неинвазивного измерения артериального давления с помощью ртутного сфигмоманометра своей конструкции. Метод Рива-Роччи был предельно прост. В велосипедную шину, опоясывающую верхнюю треть плеча и соединенную с ртутным сфигмоманометром, резиновой грушей, нагнетался воздух. Фиксировалось давление, при котором прекращалась пульсация, что соответствовало систолическому давлению. Затем из шины давление постепенно стравливалось. Первые появления пульсации соответствовали диастолическому давлению. Узкая шина создавала много неудобств и нередко извращала результаты исследования. Метод Рива-Роччи в 1906 г. усовершенствовал Фридрих Даниель фон Реклингхаузен. Он заменил узкую шину на манжету шириной от 5 до 13 см, а ртутный манометр — на пружинный. В остальном методика Рива-Роччи осталась неизмененной. Следующий весьма важный этап в развитии неинвазивных методов измерения артериального давления относится к 1905 году. Военный врач из С.-Петербурга Н.С.Коротков, используя сфигмоманометр Рива-Роччи, предложил аускультативный метод определения уровня систолического и диастолического давления. Метод основан на выслушивании шумов, возникающих при постепенном стравливании воздуха из раздутой манжеты. Давление в манжете, зафиксированное при появление первого шума, соответствовало систолическому давлению, давление, зафиксированное при прекращении шумов — диастолическому давлению. Метод Н.С. Короткова и в настоящее время, спустя 100 лет, является основным методом мониторинга артериального давления в клинической медицине, широко используемым во всех странах. На основе этого метода проводятся скрининговые исследования артериального давления различных контингентов здоровых и больных людей. Более того, он является эталоном, по которому тестируются другие приборы.
Артериальная гипертензия и гипотензия
Артериа́льная гипертензи́я (АГ, гипертония, гипертоническая болезнь; др.-греч. ὑπέρ «над, выше» + др.-греч. τόνος «натяжение; тон») — стойкое повышение артериального давления от 140/90 мм рт. ст. и выше. Артериальная гипертензия — одно из самых распространённых заболеваний сердечно-сосудистой системы. Установлено, что артериальной гипертонией страдают 20—30 % взрослого населения. С возрастом распространённость болезни увеличивается и достигает 50—65 % у лиц старше 65 лет.
Артериальная гипотензия (от др.-греч. ὑπό — под, внизу и лат. tensio — напряжение) — снижение артериального давления более, чем на 20 % от исходного/обычных значений или в абсолютных цифрах — ниже 90 мм рт. ст. систолического давления или 60 мм рт.ст. среднего артериального давления. Снижение давления может быть острым и хроническим. Острая артериальная гипотензия (коллапс, шок) как правило возникает при нарушениях деятельности сердца, большой кровопотере, дегидратации и быстро приводит к гипоксии мозга и внутренних органов. Таким образом, острая гипотензия — это всегда осложнение какого-то заболевания или внешнего воздействия, всегда имеет очевидную причину, которая должна учитываться при лечении.
Хроническая артериальная гипотензия обусловлена совсем другими причинами, нежели острая. У людей с пониженным давлением обычно нарушена его регуляция, истинные причины которой могут иметь разную природу.
Люди с пониженным давлением не имеют такого высокого риска инфаркта и инсульта, как гипертоники, поэтому стандарты и методы лечения хронической гипотонии разработаны хуже. При этом качество жизни гипотоников может быть очень низким из-за постоянной слабости, головных болей, снижения активности и других симптомов.
Четче всего прослеживается связь повышенного АД с шейным остеохондрозом. В шейных позвонках проходит достаточно крупная вертебральная артерия, кровоснабжающая головной мозг. При патологии позвоночника она может быть пережата спазмированными мышцами, отечными тканями или позвонками. Сужение просвета артерии приводит к кислородному голоданию мозга.
Естественной реакцией на это событие становится повышение артериального давления. За счет высокого АД организм пытается увеличить кровоток в головном мозге. Параллельно с этим учащается и сердцебиение, что тоже ведет к повышению давления.
Данными факторами объясняются скачки давления при шейном остеохондрозе и его обострении. При хронической же форме заболевания повышенное давление отмечается всегда.
Менее отчетлива связь между грудным или поясничным остеохондрозом и давлением. При этих формах болезни главным фактором, способствующим повышению АД, становится болевой синдром. Боль сопровождается постоянным выбросом адреналиноподобных веществ, поддерживающих кровяное давление на высоком уровне. Особо высокие скачки отмечаются в период обострения.
Ошибочным является мнение, что скачки артериального давления присущи пожилым людям, в период непогоды или перепадов атмосферного давления. Это верно лишь отчасти. Конечно, наличие высокого или низкого давления у людей, которым исполнилось 50 лет – не редкость. Почему так происходит? Это связано с тем, что эластичность сосудов с возрастом снижается. Кровь давит на стенки сосудов, а артерии при этом не поддаются натиску, вследствие чего наблюдается повышение артериального давления, отсюда и зависимость от возраста.
Немного статистики: каждый десятый факт стабильно повышенного давления вызван внутренним заболеванием (ВСД, болезни сосудов). Внутренние причины резкого изменения АД и постоянно повышенного АД идентичны. К ним относятся такие заболевания, как:
Вегето-сосудистая дистония (ВСД);
Межпозвоночная грыжа (в основном в шейном отделе), радикулит, миозит;
Воспаление нерва в затылочной области;
Остеохондроз, сколиоз;
Гайморит.
Кроме того, есть ряд заболеваний, когда высокое или низкое давление не просто симптом, а и фактор, усугубляющий процесс протекания болезни:
Болезни почек. Сосудистые поражения почек – не редкость и в молодом, и в пожилом возрасте. Поднимается давление одинаково и у женщин и у мужчин при любых заболеваниях почек и всей мочеполовой системы. Повышается давление при пиелонефрите, цистите, мочекаменной болезни, простатите, гломерулонефрите.
Непорядок с гормонами. Высокое давление может возникать при недостатке альдостерона в совокупности с недостатком калия в крови. Причины снижения данного гормона – дисфункция в работе надпочечников. Лечение надпочечников, стабилизация их работы – важный шаг, вызывающий понижение давления.
Сердечные болезни. Любая сердечная патология может вызывать перепады АД. Независимо от локализации заболевания (предсердие, желудочки, аорта и др.), одинаково «скачет» и верхнее и нижнее давление. Однако следует отметить, что повышенное нижнее давление может свидетельствовать о таком серьезном заболевании, как атеросклероз. Высокое верхнее давление, в отличие от нижнего, говорит об анемии, гиперинсулинемии, диабете.
Травмы (даже застарелые) и воспаления. Многие специалисты считают, что существует прямая зависимость между высоким АД и воспалением, вызванным инфекциями.
Кроме внутренних факторов, на повышение АД влияет и ряд внешних факторов:
Погодные условия. То, что изменение атмосферного давления влияет на артериальное – не секрет. Есть ряд исследований, благодаря которым доказано - артериальное давление тем выше, чем выше отметки атмосферного. При этом установлено, что изменение атмосферного давления больше влияет на нижнее (диастолическое) давление. Еще один интересный момент, когда происходит снижение атмосферного давления, у большинства здоровых людей случается небольшой скачок артериального (как нижнего, так и верхнего) давления. При этом, когда показатели атмосферного давления без изменений (даже если атмосферное давление очень высокое), 50% больных гипертонией не чувствуют ухудшения состояния. Плохое самочувствие появляется в момент падения атмосферного давления, что связано с изменением уровня кислорода в крови. То есть, нестабильность атмосферного давления – важный фактор повышения АД.
Ведение нездорового образа жизни. Зависимость «в здоровом теле – здоровый дух» никто не отменял. Малоподвижный образ жизни, хронический недосып, пребывание в стрессовых ситуациях, злоупотребление алкоголем и неправильное питание – причина высокого и низкого давления.
Во-первых, употребление в пищу большого количества углеводов ведет к развитию болезней почек, печени, щитовидной железы, провоцирует развитие диабета и гипертонии. Вот почему, когда падает количество потребляемых углеводов, нормализуется АД.
Во-вторых, острая пища повышает давление, порой до критического уровня. Слезы и испарина на лбу после острого перца – реакция организма на огромный скачек АД.
Поделитесь с Вашими друзьями: |