Základy molekulární biofyziky,
fyzika krevního oběhu
[USEMAP]

Fyzikální veličiny v klinické praxi
ATlak v těle
nKrev jako tekutina
nAkční potenciály práce srdce
nOsmotický tlak
nTermodynamika
nProudění krve
nPlyny k tekutinách
[USEMAP]

Tlaky v lidském těle
nTlak v oku, přední a zadní segment oční
nTlak a plíce, intrapleurální prostor
nTlak v GIT, plynatost
nTlak krevní, hypertenze a hypotenze
nNitrolební tlak
nTlak v kloubu, v tekutině a tlak dotykem
n
nMěření tlaku metody se liší
n
[USEMAP]

Tlaky v lidském těle (PASCALŮV ZÁKON )
nTlak vyvolaný vnější silou působící na povrch kapaliny je ve všech místech a ve všech směrech
kapalného tělesa stejný.
n- tlak p charakterizuje stav kapaliny v klidu
n- tlak měříme manometry
n- velikost tohoto tlaku nezávisí na objemu ani hustotě kapaliny
n- využití Pascalova zákona - hydraulická a pneumatická zařízení
n
[USEMAP]

Tlak a plíce, intrapleurální prostor
n25000 krát za den dech, 10000 litrů vzduchu.
nIntrapleurální tlak je 5 až 10 mg Hg
Astma-odpor vzduchu
Fibrosa plic elasticita
klesá
[USEMAP]

Bez názvu 1
Měření tlaku
medycyna038 ludzie225
n
Bez názvu 1 Bez názvu 1
[USEMAP]

Fyzikální veličiny v klinické praxi
nTlak v těle
AKrev jako tekutina
nAkční potenciály práce srdce
nOsmotický tlak
nTermodynamika
nProudění krve
nPlyny k tekutinách
[USEMAP]

Krev jako tekutina 1
Srdeční výdej = tep x ejekční objem
-5,8 litr/min = 72 tepů/min x 80 ml/tep
Tlak síla na plochu
U cév je nutné počítat: T
Povrchové napětí síla na jednotku délky
Práce a energie
Výkon je 1,2 W
80 % krve v systémovém oběhu
-15 % arterie -10 % kapiláry -75 % žíly
20% plicní (malý) oběh
-46 % arterie  - 8 % kapiláry -46 % žíly
Hustota krve r = 1 040 kg/m3
Viskozita závisí na HTK
[USEMAP]

Tlak a napětí
nLaplaceův zákon. Vztah mezi napětím T (N.m-1) ve stěně pružné membrány uzavírající objem kapaliny
s rozdílem tlaků P (Pa) uvnitř a vně membrány je dán rovnicí
n
nObjemový tok. Objem ΔQ kapaliny, která protéká přímou trubicí o poloměru R, délce L při tlakovém
spádu ΔP za čas Δt je dán Poiseuillovým – Hagenovým vztahem
5
[USEMAP]

Krev jako tekutina 3
nPlasma  +  erytrocyty  +  leukocyty  +  destičky
n                5x106/mm3          7x103/mm3   2x105/mm3
nPlasma: H2O + minerály + bílkoviny ,    Hematokrit = objemery/objemcelkový
nViskozita rheologický parametr síla tření mezi dvěma vrstvami o jednotkové ploše, jeli rozdíl
rychlostí 1m/s
nRychlost sedimentace – úměrná rozdílu hustot, gravitaci, druhé mocnině poloměru, a nepřímo
viskozitě
n
[USEMAP]

Traspotní jevy - Viskozita
nViskozita rheologický parametr síla tření mezi dvěma vrstvami o jednotkové ploše, jeli rozdíl
rychlostí 1m/s
n
n
σ = F/A (Pa),

η je koeficient tření nebo viskozita, a výraz Δv/Δx  je v limitě pro Δv → 0 a Δx → 0 roven vektoru
gradientu rychlosti (grad v) ve směru x.
[USEMAP]

Traspotní jevy - Viskozita
nViskozita rheologický parametr síla tření mezi dvěma vrstvami o jednotkové ploše, jeli rozdíl
rychlostí 1m/s
n
n
σ = F/A (Pa),

Kromě této tzv. dynamické viskozity η, se též užívá kinematická viskozita ν, definovaná jako
dynamická viskozita dělená hustotou ρ
Pokud se hovoří pouze o viskozitě, rozumí se viskozita dynamická.
Jednotkou dynamické viskozity je pascalsekunda, Pa.s. Hlavní jednotkou kinematické viskozity je
m2.s-1
[USEMAP]

Viskozita krve
nViskozita kapalin – byla probírána u krve:
1.zvyšuje se při více ERY
2.Je větší ve středu trubice, kde jsou partikule, u stěn je plasma
3.S teplotou viskozita klesá
4.Viskozita je vyšší při více bílkovinách
5.Hodnota je asi 5 až 6 vyšší než voda
6.
[USEMAP]

Difuze
1. Fickův zákon
hustotu difuzního toku (n/A),
vyjádřenou v molech na m2 za sekundu
 Konstanta D se nazývá difuzní koeficient (m2.s-1)
Difuze je jedním z nejdůležitějších fyzikálních procesů, umožňuje pohyb látek uvnitř buněk
V živých organismech je ovlivněna mnoha faktory, které znemožňují přesný výpočet její rychlosti,
přesto však můžeme z hodnot difúzních koeficientů usuzovat na rychlost četných životních procesů
[USEMAP]

Vedení tepla
npředávají kinetickou energii následkem vzájemných srážek
nλ je koeficient tepelné vodivosti, tepelná vodivost
nQ je teplo (J)
nλ – rozměr W.m-1.K-1
nTransportní jevy
–Difuze
–Viskozita
–Vedení tepla
[USEMAP]

Fyzikální veličiny v klinické praxi
nTlak v těle
nKrev jako tekutina
EAkční potenciály práce srdce
§Osmotický tlak
nTermodynamika
nProudění krve
nPlyny k tekutinách
zubata
[USEMAP]

Záporné napětí-70 mV
n
Membrane2 Membrane3
[USEMAP]

Rozdíl mezi myocytem a ostatní dráždivou svalovou a nervovou tkání

[USEMAP]

Dva pojmy mezi fyzikou a fyziologií
nDráždivost tkání (např. svalů) vyjádřit pomocí reobáze a chronaxie. proudovými impulsy, existuje
určitá hodnota proudu, pod kterou nelze podráždění vyvolat. Ta se nazývá reobáze. Chronaxie je doba
nutná k vzniku akčního potenciálu impulzem o dvojnásobku hodnoty reobáze.
n
AP BEATING_HEART
[USEMAP]

n
NEURON2 ligand-gated-S
[USEMAP]

Elektrický proud
a popis EKG
ECGGRAPH Electr1 heartbeat
[USEMAP]

nEKG
nDočasná kardiostimulace
nElektrická kardioverze
nDefibrilace
nTrvalá stimulace
nDiatermie
Přehled tematických okruhů
BEATING_HEART
[USEMAP]

E K G
nKlasické 12 svodové
nKontinuální monitorování
nCentrála pro monitorování arytmií
nMonitorování ST úseků
n
BEATING_HEART
[USEMAP]

EKG – teorie a praxe
n
250klein5 ECG_NurPat_2 V2 V3 V6 ECG30 LINES1
[USEMAP]

n
ADLT39 ART_VEIN APcardiacmusclecell
[USEMAP]

Normální EKG
ECG_101A MULTIECG ECG30 ADLT39
[USEMAP]

Změny úseku ST
n
ECG2A BEATING_HEART
[USEMAP]

Převodní systém srdeční
n
BODY BEATING_HEART CONDUCT1 CONDIAG E66 FIG12_6
[USEMAP]

n
11-5
[USEMAP]

n
11-7
[USEMAP]

n
11-8 11-9
[USEMAP]

EKG
nV1-V6
naVF,a VR,aVL
ntří bipolárních svodů: svod I - RL, svod II - RF a svod III - FL
nCelkem 12 svodů
III
III
II
I
[USEMAP]

n
ECG cardcyclea heartbeat
[USEMAP]

Holterovské monitorování
nZáznam 24 hodin,
nPočítač zpracuje
nES –komorové a síňové
technology_transfer ecg_layout 250klein5 BEATING_HEART
[USEMAP]

Kardiostimulace
n dočasná intravasální kardiostimulace
n dočasná trastorakální kardiostimulace
n dočasní jícnová kardiostimulace
n
n
n
n
n
n
n
n
BEATING_HEART
[USEMAP]

n
FIG2SD hypertX
[USEMAP]

Sval
n
MUSCLE1 MYOFIB2 myofibril2 muscle_fibril SARCS SARCOM2
[USEMAP]

Kardioverze - JIP
nPuls má energii 50 Ws až 300 Ws
nSynchronizace R vlnou na EKG
nNedotýkat se postele ani pacienta
n
docpaddles SHOCK Electr2 BEATING_HEART
[USEMAP]

P4030057
BEATING_HEART
[USEMAP]

P4030056
Defibrilace, kardioverze
BEATING_HEART
[USEMAP]

EEG - epilepsie
n
60009_epilepsy EEG EEG EEG_SCAN
[USEMAP]

Sběr signálů EEG
EEG_MAP EEG1 EEG2 neurophysiologie_eeg_03 neurophysiologie_eeg_04
[USEMAP]

Fyzikální veličiny v klinické praxi
nTlak v těle
nKrev jako tekutina
nAkční potenciály práce srdce
EOsmotický tlak
nTermodynamika
nProudění krve
nPlyny k tekutinách
[USEMAP]

Osmotický tlak – matematický popis
Bez názvu 1 Bez názvu 1
[USEMAP]

Bez názvu 1
Osmotický tlak
Slide4
látka rozpuštěná v roztoku
rozpouštědlo
Semipermeabilní polopropustná stěna či membrána
Bez názvu 1
[USEMAP]

nOsmolarita = molaritě násobené počtem disociovaných iontů
n
n0,3 M glycerin   0,3 Osmol
n0,3 M NaCl   0,6 Osmol
Bez názvu 1 Bez názvu 1
[USEMAP]

Bez názvu 1
nIsotonický není isoosmotický
-koloidní osmotický tlak
-Membrány jsou propustné pro rozpouštědlo
medycyna017 medycyna017 medycyna017 Bez názvu 1
[USEMAP]

Termodynamika
ndU = dQ + dW
n matematickým vyjádřením I. termodynamické věty a vyjadřuje zákon zachování energie. Systém může
konat práci (-W) jen tehdy, poklesne-li jeho vnitřní energie nebo je – li mu dodáno teplo. V této
souvislosti považujeme práci nebo teplo za „+“ jsou–li do systému dodány, za „-“, jsou–li systémem
vydány. Stroj, který by vykonával mechanickou práci aniž by spotřeboval odpovídající množství jiné
formy energie, by byl v rozporu s I. větou termodynamickou a nazývá se perpetum mobile I. druhu.
n
[USEMAP]

Energie J
nPráce je makrofyzikální uspořádaná forma energie ze systému co koná na systém co ji bere
nTeplo je mikrofyzikální neuspořádaná forma energie mezi systémy, práce se může převést na
jakoukolic formu energie, ale teplo ne tam je část může být na makropráci.
nQ= přírůstek U + práce
nEntalpie – za stejného tlaku – A= p . D V
nH= U+PV izobarické děje
nreversibilní a irever. Děje
ntzv. degradace energie – její přeměna část na práci
nSpecifické teplo – kalorimetrická rovnice –energie ke zvýšení teploty o 1 stupeň 1 Kg látky nebo
molu
nSkupenské teplo spotřeba energie na přeměnu 1 kg či molu při teplotě tání či tuhnutí.
[USEMAP]

Energie J
nEntalpie – H= U+PV izobarické děje
nVolná energie  F – práce využitelná při izotermickém ději
nVolná entalpie G
nChemický potenciál
n
nSpecifické teplo – kalorimetrická rovnice –energie ke zvýšení teploty o 1 stupeň 1 Kg látky nebo
molu
nSkupenské teplo spotřeba energie na přeměnu 1 kg či molu při teplotě tání či tuhnutí.
Tělo:
1.záření 2.prouděním 3.vedením 4 vypařováním
[USEMAP]

Termodynamika
nTeploměry: jednotka SI základní jednotka kelvin 1 K
nK měření délková objemová roztažnost – délková objemová, el. odporu, svítivost.
nTermoregulace, - silová zařízení
nSterilizace autoklávy, kalorimetrie.
nLéčebné užití tepla – solux infračervené el.mg
nUltrafialové, diatermie, hypertermie
nTermodynamické pojmy
n – energie, - celková vnitřní + práce, entalpie, entropie, chemický potenciál, volná energie
entalpie, učebnice střední školy.
n
7922
[USEMAP]

Fyzikální veličiny v klinické praxi
nTlak v těle
nKrev jako tekutina
nAkční potenciály práce srdce
nOsmotický tlak
nTermodynamika
EProudění krve
nPlyny k tekutinách
[USEMAP]

Periferní srdce žilní systém, chlopně a tepová vlna, tepna těsně u žíly
CF018__muscle_pump H006_parabolic_flow_profile H007_turbulence
nProudění tekutin – laminární turbulentní
[USEMAP]

Typy proudění
ideální kapalinaviskozita 0, realná,
H006_parabolic_flow_profile H007_turbulence
nReynoldovo číslo
nR= rychlostxpoloměrxhustota/viskozita
nRychlost m/s
nPoloměr m
nHustota kg/m3
nViskozita Ns/m2
nDo 100 stacionární do 1000 je laminární a nad 1000 turbulence
[USEMAP]

Proudění – rovnice: kontinuity a Bernoulliho
nrovnice kontinuity:průřezem S1 i S2 proteče za stejný časový interval tekutina o stejné hmotnosti
n pro nestlačitelné kapaliny pak platí:
n
npři proudění platí zákon zachování mechanické energie
nz rovnice kontinuity vyplývá, že tekutina má v S2 větší rychlost než v S1 Þ tekutina má v S2 větší
kinetickou energii než v S1 Þ při zvýšení kinetické energie se musí snížit tlaková potenciální
energie Ep=W=p×DV
n
H007_flow-velocity
[USEMAP]

PROUDĚNÍ SKUTEČNÉ (REÁLNÉ) KAPALINY
nhydrodynamický paradoxon - z Bernoulliho rovnice plyne, že v místě s vyšší rychlosti má kapalina
nižší tlak
npři velkém zúžení trubice může tlak klesnout pod hodnotu atmosférického tlaku a do trubice je
nasáván vzduch.
nvyužití u rozprašovačů, vodních vývěv, karburátoru,... využití hydrodynamického paradoxonu a
bernoulliho rovnice:  rozprašovač, vodní vývěva, karburátor…..
PROUDĚNÍ IDEÁLNÍCH TEKUTIN
síly, které brzdí pohyb kapaliny - původ ve vzájemném silovém působení částic kapaliny - síly
vnitřního tření, způsobují přeměnu části kinetické energie kapaliny na její vnitřní energii
kapalina proudí v trubici různými rychlostmi laminární proudění - při ustáleném proudění a malých
rychlostech turbolentní proudění - větší část mechanické energie proudící kapaliny se přeměňuje na
vnitřní energii kapaliny
[USEMAP]

Pohyb tekutiny v kapiláře,
zjednodušeně pro dvě veličiny
M010_edema M011_ndf
[USEMAP]

Technické parametry cirkulace
 Céva typ
 prů-měr
 Celk. řez
V cm 2
 Poddíl objemu(%)
Tlak (Hgmm/kPa)
  tok (m/s)
 Aorta
 25 mm
 2.5
 15
 120/80
 0.33
 Artery
 4 mm
 20
 90/60

 Arteriole
 30 µm
 40
 85/30

 Capillary
 8 µm
 2500
 5
 30>10/4
 0.0003
 Venule
 20 µm
 250
 59
 10-14

 Vein
 5 mm
 80
 5- 8
 0.006
 Vena cava
 30 mm
 8
 0/0
 0.22
[USEMAP]

Vztlak a odpor vody
Předhled našich pojmů a dosud řečeného
nTlak p=ghr
nRovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice
nArchimedův zákon  vztlak=G x hustota kapaliny/hustota tělesa
nOdpor vody
nSíla odporu = c.S.r.v2/2g   c  -je činitel tvaru
nViskozita kapalin – byla probírána
nProudění laminární a turbulentní
nReynoldsovo číslo
[USEMAP]

Fyzikální veličiny v klinické praxi
nTlak v těle
nKrev jako tekutina
nAkční potenciály práce srdce
nOsmotický tlak
nTermodynamika
nProudění krve
EPlyny k tekutinách
DSCF4926[1] DSCF4927[1]
[USEMAP]

Bez_názvu1
MOLEKULÁRNÍ BIOFYZIKA
nSkupenské stavy hmoty
npV = nRT
nMaxwellovo-Boltzmannovo rozdělení
n
n
Estř.kv.rych.
Nejpravděpodobnější
Průměrná
Střední kvadratická
[USEMAP]

Bez_názvu1
MOLEKULÁRNÍ BIOFYZIKA
n
nMaxwellovo-Boltzmannovo rozdělení
n
n
Estř.kv.rych.
k = R/NA = (8.31 J.mol–1.K–1)/(6.02x1023 mol–1) = 1.38x10–23 J.K–1 je Boltzmannova  konstanta a T
je absolutní teplota.
[USEMAP]

Bez_názvu1
MOLEKULÁRNÍ BIOFYZIKA
nSkupenské stavy hmoty
npV = nRT
nMaxwellovo-Boltzmannovo rozdělení
n
n
Estř.kv.rych.
Nejpravděpodobnější
Průměrná
Střední kvadratická
[USEMAP]

Kapalinya tuhé látky
nU kapalin - izotropní,  nelze zanedbat vzájemnou soudržnost molekul,
n Tuhé látky přesné prostorové uspořádání,
nPozor přechlazené kapaliny
n"elektronový plyn"
nPlasma - fyzikální
skr_2_02 shearstrain
[USEMAP]

Klasifikace disperzních systémů
na) disperze analytické (do 1 nm). Jejich název plyne z toho, že částice nemůžeme fyzikální cestou
zjišťovat, můžeme je identifikovat pouze chemicky, analyticky;
nb) disperze koloidní (1–1000 nm);
nc) disperze hrubé (1 μm a větší)
n
n
[USEMAP]

Sedimentace- fyzika nikoliv FW
nKlesání částic ve směru působením gravitačního pole se nazývá sedimentace. Proti tomuto ději však
působí tepelný pohyb molekul.
nsedimentační rovnováha
nStokesovým zákonem
n  Fg - Fvztlak = V(ρ - ρ0)g
n
nFg - Fvztlak = Fodpor,
viskozita prostředí η
[USEMAP]

Plyny rozpuštěné v kapalině
nPlyn se do kapaliny absorbuje
nV rovnovážném stavu přechází v časové jednotce stejné množství molekul daného plynu z plynné fáze
do kapalné a naopak
nHenryho zákon říká, že váhové množství plynu rozpuštěné za dané teploty v kapalině je přímo úměrné
tlaku plynu nad kapalinou
nRozpustnost plynů v kapalině s rostoucí teplotou klesá
nHenryho zákon má význam ve fyziologii dýchání.
n
n
ckap koncentrace plynu v kapalné fázi vyjádřena v počtu molů na litr
[USEMAP]

Rozpouštění plynů v kapalinách
nZvýšený atmosférický tlak – hyperbarie – potápěči, embolie – Kesonová nemoc
nHypobarie – blázni na druhé straně – horolezci (horská nemoc)
nVnější dýchání-objemové změny hrudníku, plíce se pasivně vlastní pružností přizpůsobují hrudníku
nPodtlak a pneumotorax
nVýměna plynů difuze – Fickův zákon
n Rychlost difuze je dána difuzní konstantou, plochou a gradientem koncetrace
[USEMAP]

Konec této části lékařské fyziky
[USEMAP]