Қан айналым биофизикасы

АЗИЗБЕК НҰРАЙ;МУСТАФАЕВА ДАНА
С.Ж.Асфендияров атындағы Қазақ Ұлттық медициналық университеті
Биофизика курсымен қалыпты физиология курсы
Медицина
1курс
Азизбек Нұрай,Мустафаева Дана

ҚАНАЙНАЛЫМ БИОФИЗИКАСЫ

Кіріспе: Бұл мақалада ағзадағы қан айналымын реттейтін физикалық процестердің негізгі аспектілері талқыланады. Қан ағымының физикалық принциптері, жүрек-қантамыр жүйесінің құрылымы мен қызметі және қан ағымына әсер ететін биофизикалық аспектілер, соның ішінде қан қысымы, қан тамырларының кедергісі және қанның тұтқырлығы қарастырылады. Қан айналымы биофизикасы саласындағы ғылыми зерттеулер мен перспективаларға шолу жасалады, олардың медициналық практика үшін маңыздылығын және жүрек-қан тамырлары ауруларын диагностикалау, емдеу және алдын алу әдістерін одан әрі дамытуды көрсетеді.
Түйін сөздер: биофизика, қан айналымы, физикалық процестер, жүрек-қан тамырлары жүйесі, қан ағымы, қан қысымы, қан тамырларының кедергісі, қанның тұтқырлығы, ғылыми зерттеулер, перспективалар, медициналық практика, диагностика, емдеу, алдын-алу.

Қан айналымы биофизикасы-қан айналымы кезінде организмде болатын физикалық процестерді зерттеу үшін физика мен биология принциптерін біріктіретін ғылыми пән. Зерттеудің бұл саласы жүрек-қантамыр жүйесінің жұмысын және оның ағзаның тіршілігін қамтамасыз етудегі рөлін түсінудің кілті болып табылады.
Қан айналымы-оттегінің, қоректік заттардың және басқа да маңызды заттардың бүкіл денеге тасымалдануын қамтамасыз ететін негізгі процесс. Қан айналымы биофизикасы қанның бағыты мен жылдамдығын анықтайтын механизмдерді, сондай-ақ оның процестеріне әсер ететін факторларды зерттейді.
Жүрек-тамыр жүйесі жүректен, артериялардан, тамырлардан және капиллярлардан тұрады. Жүрек-бұл жүйенің бүкіл денеге қан айдауға жауапты орталық органы. Артериялар қанды жүректен тіндер мен мүшелерге жеткізіп, оларға қажетті қоректік заттар мен оттегін береді. Тамырлар қанды жүрекке қайтарады, ал капиллярлар қан мен ұлпалар арасындағы метаболизмді қамтамасыз етеді.
Қан айналымын анықтайтын негізгі физикалық принциптердің бірі-тамырдың диаметрі мен қан ағымының жылдамдығы арасындағы байланысты сипаттайтын Пуазель Заңы. Тамырлардың диаметрінің төмендеуі қан ағымының жылдамдығының жоғарылауына әкеледі және керісінше. Бұл принцип ағзадағы қан ағымының реттелуін түсіну үшін маңызды.
Қан-белгілі бір тұтқырлық пен қысымға ие күрделі сұйықтық. Оның тамырлар арқылы қозғалуы гидродинамика заңдарына, соның ішінде энергия мен массаның сақталу заңдарына бағынады. Қан қысымы, қан тамырларының кедергісі және жүрек ритағы сияқты әртүрлі факторлар қан ағымының жылдамдығы мен көлемін анықтайды.
Қан айналымы биофизикасының маңызды аспектісі сонымен қатар жүрек-қан тамырлары жүйесіндегі биомеханиканың рөлін зерттеу болып табылады. Тамыр қабырғаларының механикалық қасиеттері, сондай-ақ оларға әсер ететін күштер қан ағымына және жүректің жұмысына әсер етеді.
Сонымен қатар, қан айналымы биофизикасының медицинада практикалық қолданылуы бар. Қан айналымының физикалық принциптерін түсіну жүрек-қан тамырлары ауруларын диагностикалау мен емдеудің жаңа әдістерін жасауға мүмкіндік береді. Мысалы, ультрадыбыстық және магниттік-резонанстық бейнелеу сияқты бейнелеудің әртүрлі әдістері жүрек-қан тамырлары аурулары бар науқастарды диагностикалауға және емдеуге көмектесетін жүрек пен қан тамырларының құрылымы мен қызметін бейнелеуге мүмкіндік береді
Осылайша, қан айналымы биофизикасы жүрек-қан тамырлары жүйесін реттейтін физикалық механизмдерді түсінуде маңызды рөл атқарады. Оны зерттеу медициналық ғылымдардың дамуына және адам денсаулығын жақсартуға ықпал ететін теориялық және практикалық маңызы бар.

Қан Ағымының Биофизикалық Аспектілері:
Денедегі қан ағымы-бұл қысым, қан тамырларының кедергісі, жүрек ритағы және қанның тұтқырлығы сияқты көптеген факторларға байланысты динамикалық процесс. Қан ағымына әсер ететін негізгі параметрлердің бірі-қан қысымы, ол жүректің артериялардағы қанды қысу күшімен анықталады. Қан ағынын реттеу сонымен қатар тамырлардың авторегуляциясына, вазоконстрикцияға және вазодиляцияға, сондай-ақ органдар мен тіндер жіберетін химиялық сигналдарға байланысты. Денедегі қан ағымы әртүрлі биофизикалық аспектілермен реттелетін күрделі және динамикалық процесс. Бұл аспектілер тамырлардың қысымы мен кедергісі сияқты физикалық параметрлерді ғана емес, сонымен қатар жүрек-қан тамырлары жүйесінің реттелуін және органдар мен ұлпалар жіберетін химиялық сигналдарды қамтиды.
Қан қысымы қан ағымын реттеуде шешуші рөл атқарады. Ол екі фактормен анықталады: жүректің жиырылу күші және қан тамырларына төзімділік. Жүрек жиырылған кезде артерияларға қанның белгілі бір көлемін қысып, тамыр қабырғаларына қысым жасайды. Бұл қысым қанның артериялар арқылы ұлпалар мен мүшелерге өтуін қамтамасыз етеді. Дегенмен, тамырлардың кедергісі қан ағымына да әсер етеді, өйткені қарсылық қанның тамырлар арқылы қаншалықты оңай ағып кететінін анықтайды. Маңыздысы, жоғары қан қысымы гипертония сияқты ауыр аурулармен байланысты болуы мүмкін, бұл жүрек-қан тамырлары асқынуларының қаупін арттыруы мүмкін.
Қан ағымын реттеуге көмектесетін механизмдердің бірі-тамырлардың авторегуляциясы. Бұл процесс қан қысымының өзгеруіне және тіндердің оттегі мен қоректік заттарға қажеттілігіне жауап ретінде тамырлардың диаметрін өзгертуге мүмкіндік береді. Мысалы, егер тіндерге көбірек оттегі қажет болса, онда бұл тіндерге қан ағымын арттыру үшін тамырлар кеңейе алады (вазодиляция). Керісінше, егер қан қысымы тым жоғары болса, қан ағымын төмендету және қысымды төмендету үшін тамырлар тарылуы мүмкін (вазоконстрикция).
Қанның тұтқырлығы қан ағымына да әсер етеді. Қанның тұтқырлығы оның тығыздығы мен құрамымен анықталады, ал қан неғұрлым тұтқыр болса, оның тамырлар арқылы өтуі соғұрлым қиын болады. Қанның жоғары тұтқырлығы анемия немесе эритроциттердегі қанның жоғарылауы сияқты әртүрлі жағдайларға байланысты болуы мүмкін. Бұл қан ағымының төмендеуіне және тіндер мен мүшелерге оттегінің жеткізілуінің нашарлауына әкелуі мүмкін.
Органдар мен тіндер жіберетін химиялық сигналдар қан ағымына да әсер етуі мүмкін. Мысалы, физикалық белсенділік кезінде бұлшықеттер тамырларды кеңейтетін және оларға қан ағымын арттыратын белгілі бір заттарды шығаруы мүмкін. Бұл күшейтілген белсенділік кезінде тіндерге көбірек оттегі мен қоректік заттар алуға мүмкіндік береді.
Жалпы, қан ағымының биофизикалық аспектілері қанның бүкіл денеге тиімді таралуын қамтамасыз ететін өзара байланысты процестердің күрделі жүйесі болып табылады. Бұл аспектілерді түсіну денсаулық сақтау ғылымдары үшін өте маңызды және жүрек-қан тамырлары ауруларын диагностикалау мен емдеудің жаңа әдістерін жасауға көмектеседі.

Ғылыми зерттеулер және перспективалар:

Қан айналымы биофизикасындағы ғылыми зерттеулер адам ағзасындағы және басқа жануарлардағы қан айналымын реттейтін негізгі механизмдерді түсінуде маңызды рөл атқарады. Бұл механизмдерді түсіну ғылым үшін ғана емес, медицина үшін де үлкен маңызға ие, өйткені жүрек-қан тамырлары аурулары әлемдегі өлімнің жетекші себептерінің бірі болып қала береді. Бұл мақалада қан айналымы биофизикасы саласындағы ағымдағы ғылыми зерттеулерді және олардың даму перспективаларын қарастырамыз.
Ғылыми зерттеулердің бір бағыты-қан айналымы кезінде ағзада болатын физикалық процестер туралы білімімізді нақтылауға мүмкіндік беретін компьютерлік модельдерді әзірлеу. Бұл модельдерді қысымның, қан ағымының жылдамдығының және тамыр жүйесінің параметрлерінің өзгеруі сияқты әртүрлі сценарийлерді модельдеу үшін пайдалануға болады. Компьютерлік модельдерді қолдану қан айналымына әсер ететін әртүрлі факторлар арасындағы байланыс туралы түсінігімізді тереңдетуге көмектеседі.
Зерттеудің тағы бір маңызды бағыты – микроциркуляцияны зерттеу-қанның капиллярлар мен ұсақ артериялар мен тамырлар арқылы қозғалу процесі. Микроциркуляция ағзаның тіндері мен мүшелеріне оттегі мен қоректік заттарды жеткізу үшін өте маңызды. Микроциркуляцияның жеткіліксіздігі тіндердің гипоксиясына және әртүрлі аурулардың дамуына әкелуі мүмкін. Бұл саладағы зерттеулер микроциркуляцияны реттеу механизмдерін зерттеуге және оны бағалау мен түзету әдістерін жасауға бағытталған.
Зерттеудің тағы бір маңызды бағыты-жүрек-қан тамырлары жүйесіндегі биомеханиканың рөлін зерттеу. Биомеханика тіндердің механикалық қасиеттерінің организмде болатын физикалық процестермен өзара әрекеттесуін зерттеуге жауап береді. Қан айналымы контекстінде биомеханиканы зерттеу тамыр қабырғаларының механикалық қасиеттері қан ағымы мен жүрек жұмысына қалай әсер ететінін түсінуге мүмкіндік береді. Мысалы, осы саладағы зерттеулер қан тамырлары құрылымындағы өзгерістер атеросклероздың және басқа жүрек-қан тамырлары ауруларының дамуына қалай әсер ететінін түсінуге көмектеседі.
Сонымен қатар, қан айналымы биофизикасындағы заманауи зерттеулер жүрек-қан тамырлары ауруларын анықтау мен емдеудің жаңа әдістерін әзірлеуді де қамтиды. Мысалы, функционалды магниттік-резонанстық томография және оптикалық кохеренттік томография сияқты бейнелеудің жаңа әдістерін әзірлеу жүрек-қан тамырлары жүйесінің құрылымы мен қызметін жоғары дәлдікпен және ажыратымдылықпен визуализациялауға мүмкіндік береді. Бұл жүрек-қан тамырлары ауруларын ерте диагностикалау және бақылау үшін жаңа мүмкіндіктер ашады.
Бұдан басқа, қан айналымы биофизикасындағы зерттеулер жүрек-қан тамырлары ауруларын емдеудің жаңа әдістерін жасау үшін маңызды болуы мүмкін. Мысалы, гендік терапия және ағзаларды трансплантациялау саласындағы зерттеулер жүрек жеткіліксіздігі мен басқа да ауыр жағдайларды емдеудің жаңа әдістерінің дамуына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, тіндердің механикалық қасиеттерінің рөлін зерттеу жүрек-қан тамырлары операциялары мен жарақаттардан кейін қалпына келтірудің жаңа әдістерін жасауға көмектеседі.
Осылайша, қан айналымы биофизикасындағы ғылыми зерттеулер қан айналымының артындағы физикалық процестер туралы білімімізді тереңдетуге, сондай-ақ жүрек-қан тамырлары ауруларын диагностикалаудың, емдеудің және алдын алудың жаңа әдістерін жасауға үлкен әлеуетке ие. Осы саладағы одан әрі даму бүкіл әлем бойынша миллиондаған адамдардың денсаулығы мен өмір сүру сапасын жақсартуға әкелуі мүмкін.

Қорытынды:

Қан айналымының биофизикасы ағзадағы қан айналымын реттейтін негізгі физикалық механизмдерді түсінуде маңызды рөл атқарады. Бұл механизмдерді түсіну жүрек-қан тамырлары ауруларын диагностикалау, емдеу және алдын алу үшін өте маңызды. Осы саладағы қосымша зерттеулер жүрек-қан тамырлары денсаулығы мен адамдардың жалпы әл-ауқатын жақсартудың жаңа әдістері мен тәсілдерін жасауға әкелуі мүмкін.

Әдебиеттер тізімі:

1. Клиническая аритмология / Под ред. проф. А. В. Ардашева. — М.: МЕДПРАКТИКА-М, 2009. — 1220 с.
2. Власов П.В. Беседы о рентгеновских лучах. — Москва: Молодая Гвардия, 1977. — 222 с.
3. Wilbert S. Aronow. Treatment of Ventricular Arrhythmias // Cardiac Arrhythmias — Mechanisms, Pathophysiology, and Treatment / Wilbert S. Aronow, editor. — Croatia: InTech, 2014. — P. 111—140. — 152 p.
4. Антонов Валерий Иванович, Малыхина Галина Федоровна, Семенютин Владимир Борисович Фрактальный анализ в исследовании регуляции мозгового кровообращения // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. 2022. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/fraktalnyy-analiz-v-issledovanii-regulyatsii-mozgovogo-krovoobrascheniya (дата обращения: 13.03.2024).