Існує кілька методів визначення швидкості кровотоку. Розглянемо фізичні основи двох з них.
Ультразвуковий метод (ультразвукова витратометрія) заснований на ефекті Доплера. Від генератора 1 електричних коливань УЗ-частоти (див. Рис.) Сигнал надходить на випромінювач УЗ 2 і на пристрій порівняння частот 3. УЗ-хвиля 4 проникає в кровоносну судину 5 і відбивається від рухомих еритроцитів 6. Відбита УЗ-хвиля 7 потрапляє в приймач 8, де перетворюється на електричне коливання і посилюється. Посилене електричне коливання потрапляє в пристрій 3. Тут порівнюються коливання,відповідні падаючої і відбитої хвиль, і виділити-ється доплеровській зрушення годину-тоти у вигляді електричного коливання:
U = Uo cos2π # 957; Д t
З цієї формули можна визначити швидкість еритро- цитов:.
У великих судинах швидкість еритроцитів різна в завісімос-ти від їх розташування відносно осі: «пріосевой» еритроцити рухаються з більшою швидкістю, а «пристінкові» - з меншою. УЗ-хвиля може відбиватися від різних еритроцитів, тому доплеровській зрушення виходить не у вигляді однієї частоти, а як інтервал частот. Таким чином, ефект Доплера дозволяє визначати не тільки середню швидкість кровотоку, але і швидкість руху різних верств крові.
Електромагнітний метод (електромагнітна витратометрія) вимірювання швидкості кровотоку заснований на відхиленні рухомих зарядів в магнітному полі. Справа в тому, що кров, будучи елек-тричних нейтральної системою, складається з позитивних і отри-цательних іонів. Отже, що рухається кров є пото-ком заряджених частинок, які переміщуються зі швидкістю vкр. На рухомий електричний заряд q в магнітному полі з Індуктори цією В діє сила F = qvкр В
Якщо заряд негативний, то сила спрямована протилежно векторному добутку vкp В.
Як показано на малюнку, сили, що діють з боку магнітного поля на різнойменні заряди, спрямовані в протидії положную боку. Біля однієї стінки кровоносної судини пре-володіє позитивний заряд, біля іншої - негативний. Перерозподіл зарядів по перетину судини викличе появу електричного поля. Це фізичне явище називається ефек-том Холла.
Напруга Uх (холлівських напруга) залежить від швидкості v руху іонів, тобто від швидкості крові. Таким чином, вимірюючи цю напругу, можна визначити і швидкість крово- струму. Знаючи перетин S судини, неважко обчислити об'ємну ско-кість кровотоку (м 3 / с): Q = vKp S
Практично зручніше в цьому методі використовувати змінне магнітне поле (див. Рис.). Це призводить до виникнення пере-ного холловського напруги Ux, яке потім посилюється і вимірюється.