Phân biệt áp lực xuyên thành và lực căng thành ở mạch máu!
Tác giả: Bs Thành Minh Khánh
I.Phân biệt khái niệm áp lực xuyên thành và lực căng thành ở mạch máu.
II. Tại sao surfactant làm giảm sức căng bề mặt ở các phế nang?
Có thể tiếp cận 2 khái niệm “Áp lực xuyên thành và lực căng thành mạch” thông qua câu hỏi sau: “Tại sao tĩnh mạch lớn, ví dụ như tĩnh mạch chủ có đường kính 1.38 cm, chịu áp lực xuyên thành chỉ khoảng 10 mmHg nhưng phải có sự gia cố của của cấu trúc mô đàn hồi elastin. Trong khi đó, một mao mạch có bán kính 3 µm chịu áp lực xuyên thành là 25 mmHg thì lại không có bất kì mô đàn hồi nào gia cố nhưng lại không bị vỡ?”
1. Định luật Laplace:
T = ΔPr/w
Trong đó:
T: Lực căng thành (Tension)
Chú ý: T có đơn vị là dyne/cm
ΔP: Áp lực xuyên thành
r: bán kính
w: độ dày thành
– Ở một khối cầu (ví dụ như phế nang, buồng tim) định luật trở thành:
ΔP = 2T/r
Trong trường hợp một quả bong bóng, phế nang thì T được gọi là sức căng bề mặt.
– Ở một cấu trúc dạng lăng trụ tròn như mạch máu, công thức trở thành:
ΔP = T/r
2. Định luật Pascal:
Áp dụng định luật Định luật Pascal vào ví dụ ở hình quả bóng dài: “Áp lực P tác dụng lên mọi điểm bên trong quả bóng là như nhau.“
Tuy nhiên, chúng ta có thể dễ dàng thấy được ở phần của quả bóng chưa được thổi phồng lên hết cỡ (phần này có bán kính nhỏ hơn), ta thấy ở đó lực căng thành T tại đó nhỏ hơn so với lực căng thành ở phần đã được thổi to lên. Tại sao lại như vậy? (Hình 1)
Điều này có thể giải thích thông qua định luật Laplace như sau:
Ở những phần có bán kính nhỏ hơn thì có lực căng thành nhỏ hơn. Ta sờ bên ngoài thấy bề mặt quả bóng căng hơn là do lực căng thành T lớn hơn những phần khác, chứ không phải là áp lực tác dụng P lên thành quả bóng lớn hơn.
Trong câu hỏi ở đề bài chỉ đánh giá ΔP và r, chưa xét đến lực căng thành mạch T nên không đủ để đánh giá thành mạch có căng hay không.
3. Giải quyết vấn đề:
Ta có: P = T/r => T=Pr
Đặt (1) tương ứng với tĩnh mạch chủ và (2) tương ứng với mao mạch
Lập tỉ số T1/T2:
P2 = 2,5P1
r1 = 1.38 cm; r2 = 3 µm => r1/r2 = 4600
=> T1/T2 =1840
Vậy lực căng thành của tĩnh mạch chủ lớn hơn lực căng thành của mao mạch đã cho là 1840 lần. Do đó tĩnh mạch chủ cần các thành phần elastin để chống chịu với một lực căng thành T1 “quá khổ” , trong khi mao mạch chỉ cần một lớp mỏng tế bào nội mô để duy trì lực căng thành T2 “nhỏ tí hon”.
=> Sức căng thành mà mạch máu phải đối mặt càng lớn, thành phần mô elastin của nó càng mạnh.
Tại sao surfactant làm giảm sức căng bề mặt ở các phế nang?
Các phân tử nước nằm ở nơi tiếp giáp giữa 2 mặt phẳng khí-nước là những phân tử không có các phân tử nước khác ở gần nó để cân bằng các lực liên kết (cụ thể ở đây là liên kết Hydro). Do đó lực giữa các liên kết này có xu hướng làm chúng kéo lại gần nhau (Ví dụ dễ nhận thấy là khi giọt nước nhỏ xuống có xu hướng tạo thành một hình cầu). (Hình 2)
Advertisement
=> Tổng hợp lực của các lực tương tác giữa các phân tử nước này tạo co xu hướng hướng vào trong, làm cho phế nang có xu hướng xẹp lại.
Surfactant nhờ có các đuôi kị nước hướng lên lên, tạo một lực kéo các phân tử nước lên trên, làm tổng hợp lực các phân tử nước ở bề mặt khí-nước GIẢM xuống, làm giảm sức căng bề mặt. (Hình 3)
Đồng thời surfactant nằm giữa xen giữa các phân tử nước, làm giảm mật độ phân tử nước ở bề mặt khí-nước, cũng góp phần làm giảm sức căng bề mặt.
Em gặp một câu hỏi thấy thú vị nên xin phép chia sẻ với mọi người. Có chỗ nào chưa đúng xin nhờ các các anh chị góp ý giúp em ạ. Cảm ơn mọi người đã đọc ạ.
