16еместо

0

голосов

СЕРДЦЕ НЕ ДВИГАТЕЛЬ А ГЕНЕРАТОР

Сердце – «генератор», а не «двигатель».

Взгляд инженера

Несмотря на углубляющиеся познания человеческого организма, мы все еще не в состоянии повысить надежность работы сердца. Возможно надо уйти от стандартного взгляда многовековой давности на механизм его работы.
Физиология сердечно-сосудистой системы человека описана подробно и механизм работы сердца трактуется, что это насос, проталкивающий своими мышцами кровь по всей системе кровообращения. Причем понуждает мышцы к сокращению синоатриальный узел, являющийся источником (?) электроимпульса.
В первой трети прошлого столетия многие ученые обращали внимание, что сердце не насос, и что давление в кровеносной системе создает в основном капиллярная сеть организма.
Рассмотрим работу с-с системы с позиции физики, уделив внимание, в том числе, и капиллярам. Сделаем попытку теоретического обоснования источника давления в с-с системе, описав при этом работу сердца.
Живой организм постоянно находится под давлением атмосферы. Чтобы не быть раздавленным этим давлением (1 кг/см2 ) природа позаботилась оставить такое же давление в каждой клетке и органах. Только в грудной части тела давление ниже атмосферного, ибо она защищена каркасом из ребер и мышц, а снизу диафрагмой.
Начнем с малого круга кровообращения. Кровь легочной артерией под давлением подается в легкие. Источник этого давления будет описан позже. Легочные капилляры, покрывающие каждую альвеолу, по своим размерам сопоставимы с размерами эритроцитов, несущих гемоглобин – поглотитель кислорода. Они контактируют через пленку толщиной 1 микрон. В виду микроскопических размеров, пограничный, уже насыщенный, слой между молекулами кислорода и активной частью поглотителя отсутствует, а время прохождения крови по поверхности альвеол очень мало, поэтому процесс поглощения кислорода гемоглобином происходит мгновенно, этот процесс мгновенной молекулярной диффузии оказывает давление внутри каждого капилляра, ибо кинетическая энергия молекул кислорода на границе с поглотителем велика, как трактует молекулярная физика, скорость диффузии составляет 425 м/сек при 00С.
При такой скорости идет мгновенная окислительная реакция части кислорода с углеродом белковой составляющей гемоглобина, выделяется СО2 с повышением давления.
Следует напомнить, что не всегда окислительные реакции с участием кислорода дают горение или взрыв. В нашем случае идет процесс с образованием тепла и энергии в виде давления.
«Горение топлива» гемоглобина хватает на 3-4 месяца спокойной работы организма.
Число капилляров на каждой альвеоле 1000 шт., а последних в легких, в среднем, 300 млн. шт. Учитывая, что суммарная площадь внутренних поверхностей альвеол у человека порядка 90 м2-140 м2, то в легочную вену кровь поступает под давлением, обеспечивающим расширение последовательно: предсердия, левого желудочка и аорты.
Таким образом, входящая в левое предсердие кровь находится под давлением и растягивает его стенки, собираясь в определенном объеме. Предсердие расширяется вследствии того, что кровь останавливается за- крытым митральным клапаном. Пока кровь движется, статическое давление внутри потока на стенки вены меньше полного давления на величину скоростного давления. Давление на стенки становится равным полному в момент остановки потока и расширяет предсердие.
Теперь необходимо остановится на физике генерации биоэлектрических сигналов сердцем. Физиологи трактуют: «Потенциал действия, приводящий к сокращению сердечную мышцу, возникает в особых узлах сердца и, последовательно распределяясь, вызывает вначале синхронное сокращение предсердий, а затем желудочков».
Однако, если кровь поступает в предсердие и желудочки под давлением, можно предложить другую схему генерации ЭДС. Материал сердечной мышцы состоит из микроскопических волокон, расположенных в упорядоченном рисунке крест-накрест, и имеющий внутри вставочные диски (ядра). По физическим законам материал с подобной структурой должен «работать» как эластичный амортизатор. Кроме того, его можно отнести к кристаллам, ибо это «тело (твердое или жидкое), частицы которого расположены в определенном, периодически повторяющемся порядке, образуя пространственную кристаллическую решетку». Материал сердечных мышц должен быть биополимером, имеющим жидкокристаллическую структуру.
Кстати, давно обращалось внимание на то, что подобной структурой обладают многие органы человеческого организма. Пьезоэффект костей, сухожилий, стенок аорты и т.д. был изучен и описан более пятидесяти лет назад.
В таком, случае мышцы сердца могут отвечать признакам кристалла и в части появления электрического эффекта при воздействии на него давления (пьеза)
Как известно, «пьезоэлектрический эффект – электрические заряды, появляющиеся на гранях некоторых кристаллов при действии на них в определенном направлении сжимающей или растягивающей силы». И обратный эффект: если к таким кристаллам подвести электрический сигнал, то появится сжимающая или растягивающая сила.
Жидкокристаллический материал весьма гибок и эластичен и при соответствующих условиях может растягиваться и затем опять сжиматься, не теряя жидкокристаллического строения.
Итак, вернемся к кровотоку. Как только предсердия расширяются, электрический импульс поступает через межпредсердный пучок в синоатриальный узел (водитель ритма) и на сосочковые мышцы, заставляя их сжиматься и открывать митральный клапан.
Здесь опять необходимо остановиться на электрических процессах в сердечной мышце. При расширении предсердий и желудочков возникает пьезоэлектрический импульс. Для мышц желудочков он составляет порядка 120 мв, для предсердия в 4-5 раз меньше. Это критические величины, «порог раздражения», после появления которых этот электропотенциал мгновенно действует на мышцы сердца в обратном направлении. Напомним, при приложении электроимпульса к кристаллу появляется сжимающий эффект. Величины электроимпульсов меньше порогового не будут вызывать сжимающего эффекта и они называются подпороговыми. Это в физиологии известный закон «все или ничего».
Достигаемая при растяжении мышц сердца минимальная величина электроимпульса, способная вызвать возбуждение, как известно, называется реобазой.
Итак, появившийся электроимпульс в мышце предсердия открывает клапан и она, релаксируясь под действием этого же импульса, помогает давлению в легочной вене мгновенно заполнить желудочек сердца.
Кровь под давлением поступает в желудочек и растягивает его стенки. Обратным током митральный клапан захлопывается, а аортальный открывается.
Опять немного теории. Для каждого установившегося режима работы сердца произведение давления и объема крови в предсердии есть величина постоянная, т.е. P*V=const. Кровь в этом же объеме попадает в желудочек, значит величина давления сохраняется, чем и открывается клапан аорты (а не силой мышцы). В аорте, в это время, давление значительно ниже желудочкового и кровь устремляется туда.
Как видим, основная функция растягивания и релаксации «мышц» желудочков сердца это генерировать электропотенциал для всего организма. Но это другая тема.
В конце сжатия желудочка аортальный клапан «захлопывается» обратным током из аорты. Одновременно импульс от расширившегося предсердия, опять открывает митральный клапан и цикл повторяется.
Естественно, автоматика и режим работы сердца постоянно корректируется нервной и эндокринной системами, существенно изменяя режим его работы в зависимости от физического и эмоционального состояния человека.
Теперь о большом круге кровообращения. Артерии толстенные с мышцами, помогающими движению крови, на поперечное сжатие значительно прочнее вен и на большей части спрятаны в организме значительно глубже вен. Последние расположены, в основном, под кожей, тонкостенные почти без мышц и значительно большего суммарного сечения, чем артерии.
Поток венозной крови постоянно находится под атмосферным давлением в большей степени, чем артериальный. Нижняя полая вена в полости живота не исключение, ибо она также испытывает на себе давление ненамного ниже атмосферного.
Вены постоянно наполняются гидростатическим давлением, развиваемым на капиллярном уровне в процессе обмена веществ.
Правое предсердие расширяется перед закрытым клапаном под действием, в основном, атмосферного давления на вены, ведь противодавление со стороны предсердия ниже атмосферного, ибо сердце защищено каркасом грудной клетки. Появляется электрический импульс и сосочковые мышцы под его действием открывают трехстворчатый клапан.
Учитывая наличие в венах клапанов и меньшего противодавления со стороны правого желудочка в момент открывания клапана сердца, кровь под действием атмосферного давления на вены устремляется в правый желудочек, «раздувая» его стенки, «мышца» предсердия при этом релаксируется.
Уравновешивание давлений в нижней и в верхней полых венах осуществляется давлением из лимфатической системы. Русла последней также тонкостенные, имеют клапаны и испытывают на себе атмосферное давление.
Абсолютная величина давления крови, попадающей в правое предсердие, есть разность атмосферного, в совокупности с гидростатическим (15 мм.рт.ст.), давления и давления внутри грудной клетки. Эта величина должна быть больше давления, развиваемого в капиллярах альвеол.
В остальном схема работы правого желудочка аналогична схеме, описанной для левого желудочка, в том числе и влияние на режим его работы остальных систем организма. Так например, повышение адреналина в крови изменяет величины «порога раздражения» и «порога расширения» «сердечной мышцы», частота подачи импульса от предсердий на сосочковые мышцы увеличивается, режим работы желудочков изменяется, вплоть до трепетания.
Итак, подытожим. Движение крови по сердечно-сосудистой системе обязано не энергии «мощных сердечных мышц», а энергии сил диффузии (адсорбции) молекул кислорода в капиллярах альвеол, энергии окислительной реакции кислорода с белковой составляющей гемоглобина, гидростатическому давлению в капиллярах всего организма и атмосферному давлению. А сердце не насос, а, скорее, «золотник», совмещающий функции «электрогене

Vladimir Morozov, 10.01.2018, 16:29
Статус идеи: ожидает рассмотрения

Комментарии

У идеи нет комментариев

Оставить комментарий