Ćwiczenie C7 KALORYMETRYCZNY POMIAR PRZEPŁYWU KRWI

Ćwiczenie C7 KALORYMETRYCZNY POMIAR PRZEPŁYWU KRWI

wiczenie C7
KALORYMETRYCZNY POMIAR PRZEP YWU KRWI
1. Wprowadzenie
Prawid owa funkcja narz dów i tkanek jest przede wszystkim uwarunkowana ich
sprawn perfuzj , która zale y od strumienia obj to ciowego krwi. Jedn z metod pomiaru
przep ywu obwodowego krwi jest metoda termiczna.
Zwyk e obserwacje i do wiadczenia od dawna wskazywa y, e niedokrwione miejsca
cia a nawet przy badaniu palpacyjnym maj ni sz temperatur ni po o one symetrycznie
cz ci dobrze ukrwione. Zjawisko to wykorzystano do jako ciowej oceny ukrwienia.
Jednak e, w celu bada$ ilo ciowych, nale y uwzgl dni% wiele dodatkowych czynników
wp ywaj cych – oprócz przep ywu krwi – na temperatur cia a. Nale do nich warunki
rodowiska otaczaj cego (temperatura, wilgotno %, przewiew), wilgotno % skóry, w a ciwo ci
cieplne tkanek itp.
Przy zachowaniu jednak odpowiednich warunków pomiarowych w których bardzo
wa n rol odgrywa kontrola wymienionych czynników dodatkowych, metoda termiczna
nadaje si równie do oceny ilo ciowej ukrwienia. Dzi ki niej mo na dok adnie okre li%
zaburzenia w ukrwieniu skóry, tkanek i narz dów wewn trznych. Uk ad pomiarowy sk ada
si z sondy, na wolnym ko$cu której znajduje si termoelement ogrzewany pr dem sta ym o
znanym nat eniu. Drugi termoelement umieszcza si w pewnej odleg o ci. Rejestrowana
ró nica temperatur pomi dzy dwoma uk adami termoelementów jest tym mniejsza, im
wi kszy jest strumie$ przep ywaj cej krwi.
Metoda b d ca przedmiotem %wiczenia polega na okre leniu strumienia przep ywu krwi
przez r k . Dokonuje si tego poprzez pomiar ciep a oddanego cieczy w kalorymetrze przez
krew przep ywaj c przez r k . Metod t mo na zrealizowa% prostymi rodkami, co wp ywa
na przybli on warto % wyników.
2. Metodyka
Zasada pomiary opiera si na wyznaczeniu zale no ci przyrostu temperatury cieczy
umieszczonej w naczyniu Dewara (termos). Przyrost zachodzi pod wp ywem ciep a oddanego
przez zanurzon w niej r k , wych odzon uprzednio do temperatury pokojowej, w funkcji
czasu zanurzenia r ki w cieczy. Przyk adowy wykres tej zale no ci przedstawia rys.1.
Rys. 1. Krzywa zale no ci przyrostu temperatury cieczy w kalorymetrze od czasu zanurzenia
r ki.
Na pocz tkow cz % wykresu wp ywa nie tylko strumie$ krwi, ale tak e
przech odzenie lub niedostateczne ozi bienie r ki, tote nale y j pomin %. W a ciwa cz %
wykresu, któr bierze si pod uwag , mie ci si w zakresie AB, odpowiada bowiem
wzrostowi temperatury cieczy w kalorymetrze, oddawanej tylko przez krew w czasie od tA do
tB. Przyrostowi temperatury ( t) w czasie ( ) odpowiada odcinek BC. Aby wyznaczy%
strumie$ obj to ciowy krwi, stosuje si rachunek bilansu cieplnego.
Uk ad termicznie oddzia uj cych cia stanowi r ka, woda i kalorymetr (termos), a
krew przep ywaj ca przez r k jest odpowiednikiem grza ki. W czasie
= B - A krew
przekazuje do uk adu ilo % ciep a Q1 okre lon wzorem:
B
Q1 = I
[
]
o
t( ) d = I (
kr ckr 37
B
A)
o
kr ckr 37
A
Vkr = I (
t
r
=
B
1
A
B
)
- obj to % krwi przep ywaj cej w czasie
t ( )d
1
B
B
A
t ( )d
A
,
- rednia temperatura w kalorymetrze w czasie [ A,
B],
B
A A
gdzie: I – strumie$ obj to ciowy krwi, kr – g sto % krwi, ckr – ciep o w a ciwe krwi, 37o –
rednia temperatura cia a ludzkiego, t( ) – temperatura uk adu cia w kalorymetrze w chwili .
Wzór na ciep o oddane przez krew przyjmuje posta%:
Q1 = Vkr
kr ckr
(37o
t
r
)
(2)
Praktycznie t r wyznaczamy obliczaj c „pole powierzchni” pod krzyw t( ) dla przedzia u
czasu ( A, B) – (jest to warto % ca ki). Pole to jest mierzone w jednostkach [oC min]. Dziel c
t warto % przez przedzia czasowy B - A =
otrzymujemy warto % t r.
Ilo % ciep a Q2 pobranego przez zanurzon r k o obj to ci Vr, cieple w a ciwym cia a
ludzkiego cr, g sto ci cia a ludzkiego ; wod o masie mw i cieple w a ciwym cw i kalorymetr
o masie mk i cieple w a ciwym ck w przedziale czasu
= B - A okre la wzór:
Q2 = (Vr cr + mwcw + mk ck )(t B
gdzie tA, tB - Odpowiednio temperatury w czasach
A
i
tA )
(3)
B.
Porównuj c Q1 i Q2, oblicza si obj to % krwi Vkr, która przep ywa w czasie
przez
r k , a nast pnie, dziel c obustronnie przez
, otrzymujemy wzór na strumie$ obj to ciowy
krwi (I):
I=
Vkr
=
(Vr
cr + mwcw + mk ck ) (t B
(
o
t
kr ckr 37
r) ( B
tA )
A)
(4)
Przyjmuj c do oblicze$:
cr = 3,4 103 J kg-1deg-1
ckr = 3,6 103 J kg-1deg-1
cw = 4,19 103 J kg-1deg-1
ck = 2,45 103 J kg-1deg-1
= 1,066 103 kg m-3
= 1,06 103 kg m-3
= 1,05 103 kg m-3
mk = 86,5 10-3 kg
ciep o w a ciwe cia a ludzkiego
ciep o w a ciwe krwi
ciep o w a ciwe wody
ciep o w a ciwe kalorymetru
g sto % cia a ludzkiego
g sto % krwi dla m czyzny
g sto % krwi dla kobiet
masa kalorymetru
W celu obliczenia procentowego udzia u strumienia obj to ciowego krwi
przep ywaj cej przez r k , w stosunku do ca kowitego strumienia, mo na przyj %, e jej
obj to % minutowa w warunkach spoczynku wynosi Io = (5÷6) l/min., co odpowiada
stuprocentowemu strumieniowi krwi. Wyznaczony strumie$ obj to ciowy jest zatem cz ci
tej warto ci, któr mo na obliczy% z odpowiedniej proporcji.
Okre lenie, ile % ca ej krwi przep ywa przez d o$ mo na równie obliczy% na podstawie
wzoru:
p=
I 100%
W n
(5)
gdzie: W n = Io, W – obj to % wyrzutowa serca – ok. 70cm3, n – t tno wyra one w [min.-1].
3. Przebieg &wiczenia
1. Zaznaczy% na nadgarstku r ki kresk i wyznaczy% obj to % r ki Vr do zaznaczonego
miejsca przy u yciu zlewki z podzia k o obj to ci ok. 1500 cm3 i cylindra miarowego
do obj to ci 1500 cm3.
2. Zwa y% wk ad do termosu (kalorymetru).
3. Do kalorymetru nala% okre lon obj to % ch odnej cieczy kalorymetrycznej,
wystarczaj c do zanurzenia r ki po staw nadgarstkowy do zaznaczonego miejsca,
mierz c uprzednio mas cieczy mw.
4. Och odzi% r k strumieniem ch odnej wody z kranu przez ok. 2 min. w celu
odprowadzenia ciep a zapasowego r ki.
5. Umie ci% r k w cieczy znajduj cej si w kalorymetrze na okres 40min, obserwuj c
temperatur notowa% ka d zmian o 0,5oC i czas po jakim nast pi a ta zmiana (nie
dotyka% r k czujnika termometru).
6. W czasie trwania pomiaru nale y delikatnie miesza% ciecz w kalorymetrze, aby
wyrówna% temperatur w ca ej jej obj to ci, nie opiera% r ki o dno termosu i nie
zmienia% g boko ci jej zanurzenia.
7. Po wyj ciu r ki z kalorymetru trzeba dokona% pomiaru temperatury cieczy w
kalorymetrze w ci gu 5 min., w celu zaobserwowania spadku temperatury cieczy w
kalorymetrze, odpowiadaj cego dalszemu przebiegowi krzywej podgrzewania (rys.1).
Tej cz ci wyników nie uwzgl dnia si w obliczeniach, ale wykorzystuje si je do
sporz dzenia wykresu.
8. Zmierzy% t tno.
9. Dane pomiarowe zestawi% w odpowiednio zaprojektowanej tabeli.
10. Na podstawie uzyskanych wyników sporz dzi% wykres zale no ci temperatury cieczy
w kalorymetrze od czasu zanurzenia r ki.
11. Do oblicze$ nale y wykorzysta% cz % AB wykresu (obliczy% t r w przedziale czasu
A, B).
12. Obliczy% strumie$ krwi wed ug wzoru (4), przyjmuj c powy sze warto ci.
13. Obliczy% procentowy udzia strumienia obj to ciowego krwi przep ywaj cy przez
r k w stosunku do ca kowitego Io = 5,5 l/min., lub na podstawie wzoru (5).
14. Oszacowa% niepewno % pomiarow i wyci gn % wnioski.
Cel:
Wyznaczenie obj to ciowego strumienia krwi (I) przep ywaj cego przez
r k , procentowego udzia u strumienia (I) do strumienia ca kowitego
Io = W n.
Przyrz dy:
termos, termometr, cylinder miarowy z podzia k (do 1500 cm3), zlewka
z podzia k o obj. 1500 cm3, stoper.
Zagadnienia:
Strumie$ obj to ciowy – definicja, jednostka
Ciecze newtonowskie i nienewtonowskie
Przep yw laminarny i turbulentny
[1]
[5]
[1