background image

27 

College of Medicine/Babylon University 

Medical Physics Module 

 

 

 

Session 3 

 

Lecture 5: 

 
 

Pressure 

 

Objectives: after the end of this lecture, the student must know: 

 

1-  What is pressure and how can it affect our various body parts and organs 

like skull, heart, lung….etc 

2-  Changes in pressure after diving 

 

3-  Principles of use of hyperbaric oxygen in the treatment of certain diseases 

The pressure of column of liquid calculated 

P = ρ g h 

 

ρ = density 

 

g = gravity acceleration  

h = height of column 

The peak systolic blood pressure 120 mmHg. 

 

Pressure is defined force per unit area in gases or liquid while for solids the 

quantity force per unit area is referred to as stress, the atmospheric pressure is 

about  10 N/m² or 760 mm Hg. 

Since we live in a sea of air  with pressure 1 atm, it is easier to measure 

pressure relative to atmospheric pressure. 

There are places in the body where the pressure are lower than atmospheric 

or negative for example: 

When we breath (inspire) the pressure in the lung must be lower than 

atmospheric pressure or the air would not flow to the lungs. 


background image

28 

College of Medicine/Babylon University 

Medical Physics Module 

 

 

 

When person drink through straw the pressure in his mouth must be negative by 

an amount equal to the height of his mouth above the level of the liquid he is 

drinking. 

Pressure inside skull 

 

The brain contains approximately 150 cm³ of cerebrospinal fluid (CSF) in 

series of interconnected cavities called ventricles, at birth if this opening is 

blocked for any reason, CSF is trapped inside skull and increase internal pressure. 

Pressure causes skull to enlarge, this called hydrocephalus and is common in 

infant.  The  crude  method  for  detecting  hydrocephalus  is  to  measure 

circumference of the skull just above the ears, normal value of newborn infant 

are from (32-37)cm, larger value indicate hydrocephalus. 

Eye Pressure 

 

The fluids in the eye ball (aqueous and vitreous humors) that transmit light to 

retina. The dimensions of the eye are critical to good vision, a change of 0. 1 mm 

in its diameter has effect on clarity of vision. 

Pressure in normal eye 12—33 mmHg. The eye continuously produce aqueous 

humor and the drainage system allows surplus to escape. If partial blockage of 

this drain system occurs, the pressure increases and restrict the blood supply to 

retina, and thus effect vision, this condition called glaucoma producing tunnel 

vision 

in moderate cases , and blindness in severe cases. 

Pressure In The Digestive System 

 

The pressure is greater than atmospheric in most gastrointestinal system. The 

pylorus valve prevent the flow of food back into stomach from small intestine, 

occasionally blockage forms in small or large intestine, and the pressure builds 


background image

College of Medicine/Babylon University 

Medical Physics Module 

 

 

up between blockage and pylorus valve, this pressure become greater enough 

to restrict blood flow to critical organs, it can cause death. Intubations, the 

passing of hollow tube through the nose, stomach, and pylorus is usually used to 

relieve the pressure. If intubation does not work it is necessary to relive the 

pressure surgically. The pressure gastrointestinal GI system is coupled to that in 

the lungs through flexible diaphragm. 

Pressure In The Skeleton 

 

Since pressure is the force per unit area, the pressure is reduced as area 

increased 

The surface area of bone at joint˃ its area above or below the joint, thus 

reducing pressure. 

Finger bones are flat rather than cylindrical on the griping side , and the force 

spread over large surface, this reduces pressure in the tissue over bones  

 

 

 

 

 

 

 

 

Pressure in the urinary bladder 

There are internal pressure p in the bladder due to accumulation of urine, Fig 

shows(P- volume) curve for bladder. For given increase in radius R, the volume 


background image

30 

College of Medicine/Babylon University 

Medical Physics Module 

 

 

increase as R³ while pressure increases as R². 

For adult the maximum volume in bladder before voiding is 500 ml 


background image

College of Medicine/Babylon University 

Medical Physics Module 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                

   Figure 5-1: 

typical pressure volume relationship of the bladder. 

 

In men who suffer prostatic obstruction  of urinary passage, it may be over (100 

cm H

2

O). 

The bladder pressure increasing during coughing and sitting up, during pregnancy, 

the weight of the fetus over bladder increases the bladder pressure, and causes 

frequent urination. A stressful situation may also produce pressure increase. 

Pressure Effect While Diving 

 

The body composed solid and liquid, and liquid incompressible so pressure 

changes not effect, there are gas cavities where sudden pressure changes can 

produce  effects  because  Boyles  law  for  fixed  quantity  of  gas  at  fixed 

temperature the product ( PV = constant ) 

The middle ear is one air cavity exist within the body, when divining many people 

have difficulty in pressure equalization, and feel pressure in the ears. 

A pressure of 120 mmHg across the eardrum can accrue in about (1.7 m) of 

water can cause the eardrum to rupture. Rupture can be serious, since cold 

water in the middle ear can affect the vestibular or balance mechanism and 


background image

32 

College of Medicine/Babylon University 

Medical Physics Module 

 

 

cause nausea and dizziness. 


background image

33 

College of Medicine/Babylon University 

Medical Physics Module 

 

 

 

If a diver has cold, the sinus cavities in the skull become closed off and not 

equalize of pressure causing pain, another pain for small volumes of air trapped 

beneath filling in the teeth. 

Breathing air in the depth of (30 m) is dangerous because there is excess 

nitrogen in the blood tissues. 

Henry’s law

: the amount of gas that will dissolved in a liquid is proportional to 

the partial pressure of gas in contact with the liquid, thus more nitrogen is 

dissolved as deeper, when the diver ascends, the extra nitrogen inside tissue 

must be removed via the blood and lungs, other problems occur during ascent. 

One of the membrane that separate air and blood in the lung can burst allowing 

air to go directly into the blood stream (air embolism) air becomes trapped 

under the skin around the base of neck or in the middle of the chest, these 

problems best treated by a physician. 

Viscosity of blood is decreasing when shear stress increasing, the pure liquids 

have Newton’s behavior and the suspension liquids are non-Newton’s behavior, 

the blood belongs to the later type. 

If a scuba diver at depth 10 m holds his breath and comes to the surface, the air 

volume will expand by factor two thus causes serious pressure rise in the lungs 

if the lungs filled to the capacity an ascent of only 1.2 m can cause lung damage. 

All scuba divers learn during training to avoid breath holding during ascent 

and to exhale continuously if rapid ascent is necessary. 

The pressure in the lungs at any depth is greater than the pressure in the 

lungs at sea level. The high pressure of oxygen causes more oxygen molecules to 

be transferred into the blood, and oxygen poisoning results if the partial pressure 


background image

34 

College of Medicine/Babylon University 

Medical Physics Module 

 

 

of oxygen gets too high. Usually oxygen poisoning occurs when the partial 

pressure of oxygen is about 0.8 atm. When the absolute  air pressure is about 

8 atm. Or at depth 30 m. 

Breathing air at depth  30 m is also dangerous because it may results in 

excess nitrogen in the blood and tissues this causes two problems  nitrogen 

nacrosis. 

Hyper baric oxygen Therapy 

( HOT ) 

 

About one fifth oxygen and four fifth nitrogen in atmospheric, to greatly increase 

the amount of  oxygen medical engineering have constructed special high 

pressure (hyper baric) oxygen chambers. 

Gas gangrene is a disease that killed more than half of its victims before 

HOT was developed, since the bacteria that causes gas gangrene cannot survive 

in the presences of oxygen, almost all gas gangrene patients treated with HOT 

are cured without the need for amputation, the previous best method of 

treatment. 

In carbon monoxide poisoning RBC cannot carry oxygen to the tissue 

because carbon monoxide fastens to the hemoglobin at the places normally used 

by oxygen. 

The presence of few  CO on  RBC  greatly reduces the ability of the 

cell to transport O

2

. Normally the amount of O

2

 dissolved in the blood is about 

2% of that carried on the RBC  with  HOT the partial pressure of  O

2

 increased 

by a factor  15. 

Many victims of Co poisoning are saved with this technique. 

 

HOT has been used in conjunction with radiation in the treatment of cancer . 

The theory was the more O2 would make the poorly oxygenated radiation 


background image

35 

College of Medicine/Babylon University 

Medical Physics Module 

 

 

resistant cells in the center of the tumor more susceptible to radiation damage 




رفعت المحاضرة من قبل: علي الشبري
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 149 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل