ʑσιολογία καρδιαγγειακού...

Φυσιολογία καρδιαγγειακού συστήματος

Κλειώ Π. Μαυραγάνη

Eργαστήριο Πειραματικής Φυσιολογίας

Σύνοψη

I. Γενικές αρχές καρδιαγγειακού συστήματος- Δομή και ρόλος

II. Προέλευση του καρδιακού ρυθμού και της ηλεκτρικής δραστηριότητας της καρδιάς

III. Η καρδιά ως αντλία

IV. Χαρακτηριστικά της αιματικής και λεμφικής ροής

V. Καρδιαγγειακοί ρυθμιστικοί μηχανισμοί

VI. Ειδικά συστήματα κυκλοφορίας

Χαρακτηριστικά της αιματικής και λεμφικής ροής

• Δομή και χαρακτηριστικά των αγγείων

• Αιμοδυναμικές έννοιες

• Μικροκυκλοφορία

Δομή αγγειακού τοιχώματος-Ανατομικές διαφορές

• Ελαστικές

• Μυϊκές

ΕΙΔΗ ΑΡΤΗΡΙΩΝ

Μυϊκές αρτηρίες

• Οδηγούν στα διάφορα όργανα

• Περισσότερες λείες μυϊκές ίνες στο μέσο χιτώνα και λιγότερες λιγότερες ίνες ελαστίνης

• Μικρές αλλαγές της διαμέτρου τους οδηγούν σε μεγάλες αλλαγές της αιματικής τους ροής και της αρτηριακής πίεσης

ΕΙΔΗ ΑΡΤΗΡΙΩΝ

Ελαστικές αρτηρίες

•Οι ελαστικές αρτηρίες είναι κοντά στην καρδιά

•Υπόκεινται σε μεγαλύτερες πιέσεις καθώς η καρδιά εξωθεί αίμα στην αορτή

•Έχουν μεγαλύτερο ποσοστό ελαστίνης στο τοίχωμα τους που τους επιτρέπει να εκπτύσσονται

•Όπως και η αορτή μετά την διαστολή της καρδιάς το τοίχωμα τους επανέρχεται σταδιακά στην αρχική τους διάσταση

Ιδιότητες αγγείων

• Αρτηρίες- μεγάλη αντοχή σε διαφορές διατοιχωματικών πιέσεων

- μικρή χωρητικότητα όγκου

• Φλέβες- μικρή αντοχή σε διαφορές διατοιχωματικών πιέσεων

- μεγάλη χωρητικότητα όγκου(αιματαποθήκες)

Με ποιους τρόπους οι φλέβες προωθούν το αίμα προς την καρδιά;

• Mε την παρουσία βαλβίδων

• Την διαφορά ενδοθωρακικής και ενδοκοιλιακής πίεσης κατά την εισπνοή-αναπνευστική αντλία (μείωση πίεσης στη θωρακική κοιλότητα-αύξηση πίεσης στην κοιλιακή χώρα)

• Συστολή μυών κάτω άκρων (μυϊκή αντλία)

Μικροκυκλοφορία

• Ορισμός =

το σύνολο των αιμοφόρων αγγείων που ξεκινάει από ένα πρώτης τάξεως αρτηρίδιο και τελειώνει σε ένα πρώτης τάξεως φλεβίδιο

• Ρόλος=- διασφάλιση διανομής θρεπτικών συστατικών στους ιστούς

- μεταφορά πληροφορίας (ορμονών)- άμυνα- θερμορύθμιση

Ιδεατό δίκτυο μικροκυκλοφορίας

Έλεγχος αιματικής ροής με προτριχοειδικούς σφιγκτήρες

Τυπική δομή τριχοειδούς

Διατριχοειδική ανταλλαγή

Α. Διαλυμένων στο πλάσμα ουσιών

Β. Ύδατος

Διατριχοειδική ανταλλαγή

• Διακυτταρική οδός

• Παρακυτταρική οδός (μέσω σχισμών, διενδοθηλιακών συνδέσεων, χασμάτων/θυρίδων όπου υπάρχουν)

Α. Διατριχοειδική ανταλλαγή διαλυμένων στο πλάσμα ουσιών

1. Ο2 και CΟ2

2. μικρών υδατοδιαλυτών μορίων

3. μακρομορίων

1. Ανταλλαγή Ο2

(διακυτταρική οδός)

MΙΚΡΑ ΥΔΡΟΦΙΛΑ ΜΟΡΙΑ (μικρή διαπερατότητα/εξαρτάται από το μέγεθος ακτίνας)

-Μέσω σχισμών και πόρων γεμάτων ύδωρ

ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΜΙΚΡΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ*

-Μέσω διενδοθηλιακών σχισμών και θυρίδων

*διαπερατότητα εξαρτάται από ηλεκτρικό φορτίο και μέγεθος ακτίνας (αρνητικό φορτίο/μεγάλη ακτίνα=μικρότερη διαπερατότητα)

2. Ανταλλαγή υδατοδιαλυτών μορίων (παρακυτταρική οδός)

3. Ανταλλαγή μακρομορίων (r>1nm)(παρακυτταρική και διακυτταρική οδός)

• Παρακυτταρική (Μέσω σχισμών και θυρίδων)

• Διακυτταρική (παρουσία πινοκυτταρικών ή μεταφορικών κυστιδίων)

Β. Διατριχοειδική ανταλλαγή ύδατος

• Διακυτταρική οδό (δίαυλοι υδατοπορίνης 1, ΑQP1)

• Παρακυτταρική οδό (θυρίδες, χάσματα, σχισμές)

Ροή όγκου υγρού (Starling)

J=Κf[(PΤριχοειδούς-Pμεσοκυτταρίου υγρού)- (πτριχοειδούς-πμεσοκυτταρίου υγρού)]

ΔP=διαφορά υδροστατικής

πίεσης

Δπ=διαφορά κολλοειδοωσμωτικής

πίεσης

K f = υδραυλική αγωγιμότητα (διαπερατότητα ύδατος μέσω του ενδοθηλιακού τοιχώματος)- διαφέρει ανάλογα με τα ανατομικά χαρακτηριστικά των τριχοειδών (υψηλότερη στα σπειραματικά/μικρότερη στα εγκεφαλικά τριχοειδή) - Δεν επηρεάζεται από υποξία, μεταβολίτες- Αυξάνει σε τοξίνες, εγκαύματα

Συσχέτιση μεταξύ κολλοειδοωσμωτικής πίεσης τριχοειδών και συγκέντρωσης πρωτεϊνών του πλάσματος

Φαινόμενο Gibbs-Donnan•Tα πρωτεϊνικά μόρια πχ της αλβουμίνης δημιουργούν αυξημένη οσμωτική πίεση σε σύγκριση με μόρια άλλου μεγέθους

•Αυτό οφείλεται στην παρουσία αρνητικών φορτίων που έλκουν θετικά ιόνταπου τα εμποδίζουν να περάσουν από την ημιπερατή μεμβράνη και έτσι αυξάνουν την οσμωτική πίεση

•Εάν η αλβουμίνη δεν είχε αυτή την ικανότητα θα χρειάζονταν 12gr αλβουμίνης/100ml πλάσματος αντί των 4.5gr για να προκαλέσει π=25mmHg αλλά τέτοια συγκέντρωση θα προκαλούσε μεγάλη αύξηση της γλοιότητας και άρα της αντίστασης

ΛΕΜΦΑΓΓΕΙΑ(1)

• Μικροί λεπτοτοιχωματικοί σωλήνες στο μεσοκυττάριο χώρο

• Συνενώνονται σταδιακά και σχηματίζουν μεγαλύτερα αγγεία

• Δέρμα, ουρογεννητική, αναπνευστική και γαστρεντερική οδό- ΟΧΙ μυοκάρδιο, εγκέφαλο

• Ενδοθηλιακά κύτταρα/σποραδικές λείες μυϊκές ίνες/Βαλβίδες

Παροχέτευση υγρού και πρωτεΐνης από τονμεσοκυττάριο χώρο

ΛΕΜΦΑΓΓΕΙΑ (2)

ΛΕΜΦΑΓΓΕΙΑ(3)

3 βρόγχοι μετακίνησης τουεξωκυτταρίου υγρού

Aιτίες σχηματισμού οιδημάτων

Όροι αιμοδυναμικής

Αιματική ροή

Αντίσταση

Ενδοτικότητα

Πίεση

ΑΙΜΑΤΙΚΗ ΡΟΗ (Q)

-O όγκος του αίματος που περνάει από ένα συγκεκριμένοσημείο της κυκλοφορίας στη μονάδα του χρόνου(ml/min)

(1) Q=ΔV/Δt=(Α x ΔΧ)/Δt=Α x vΑ=επιφάνεια διατομής των αγγείων, v=ταχύτητα

(2)

P1P2

Q=FLOW =PR

ΔΧ

ΤΥΠΟΙ ΑΙΜΑΤΙΚΗΣ ΡΟΗΣ (Q)

-νηματώδης (laminar): μη ακουστή με το στηθοσκόπιο

-στροβιλώδης (turbulent): ακουστή με το στηθοσκόπιο(ως φύσημα)ψηλαφητή(ως ροίζος)

R=2rvρ/n

Nηματώδης ροή

Στροβιλώδης ροή

r= ακτίναv= ταχύτηταρ= πυκνότηταn= γλοιότητα

R≤2000

ΝΗΜΑΤΩΔΗΣ ΚΑΙ ΣΤΡΟΒΙΛΩΔΗΣ ΡΟΗ: Aριθμός Reynold's (R)

R>3000

H στένωση ενός αγγείου οδηγεί σε νηματώδη ή στροβιλώδη ροή;

Q=A X V → V=Q/A → V=Q/πr2

Παθολογικές καταστάσεις που επηρεάζουν τον αριθμό Raynolds

• Aναιμία (μείωση Ηt οδηγεί σε μείωση της γλοιότητας η και σε αύξηση της v, λόγω αύξησης της καρδιακής παροχής v=Q/A)

• Σχηματισμός θρόμβων (αύξηση της v)



Αντίσταση


Πίεση

ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ(R)

• R=ΔP/Q

• R=8ηl/πr4 (ν.Poiseuille)

-η= γλοιότητα αίματος

-l= μήκος αγγείου

-r= ακτίνα αγγείου

Α. Aντιστάσεις σε σειράRT = RA + RC + RV

Β. Αντιστάσεις σε παράλληλη σύνδεση

R1

R2

R3

PAPV

FlowT = Flow1 + Flow2 + Flow3

PRT

PR1

PR2

PR3

= + +

1 RT

1 R1

1 R2

1 R3

= + +

1 R1

1 R2

1 R3

RT

1

+ +

=

Aντιστάσεις στο καρδιαγγειακό σύστημα

Γλοιότητα(η)• n= διατμητική τάση/διατμητική ταχύτητα= F/A Δv/Δx

Mεταβολές της διατμητικής τάσης και άλλων φυσικών μεταβλητών (πχ

κυκλική πίεση, διάταση) ενεργοποίηση γονιδίων στα ενδοθηλιάκά

κύτταρα (αυξητικούς παράγοντες, ιντεγκρίνες κλπ)

Διατμητική τάση (shear)

• F/A(η δύναμη ανά μονάδα επιφανείας που απαιτείται για τη μετακίνηση ενός στρώματος αίματος σε σχέση με το υποκείμενο του)

• Υψηλότερη στο τοίχωμα του αγγείου σε σχέση με το κέντρο του αγγείου (ως αποτέλεσμα υπάρχει καταστροφή ερυθρών αιμοσφαιρίων στην περιφέρεια και μικρότερη γλοιότητα σε σχέση με το κέντρο)

Παράγοντες που αυξάνουν τη γλοιότητα του αίματος

- συγκέντρωσης ινωδογόνου, ανοσοσφαιρινών

- αιματοκρίτη



Αντίσταση


Πίεση

Ενδοτικότητα αγγείων

C= ΔV/ΔP

Ενδοτικότητα αγγείων



Αντίσταση


Πίεση

EIΔΗ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗΝ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ

• Κατευθυντήρια πίεση

• Διατοιχωματική πίεση

• Υδροστατική πίεση

Kατευθυντήρια πίεση

Συστηματική αρτηριακή πίεση= Καρδιακή παροχή X Περιφερική αντίσταση

SV X HR 8nl/πr4

Q=CO=ΔP/R

ΔP=P1-P2 =Pαρ κοιλία-P δε κόλπο

Επειδή P δε κόλπο 0 → Pαρ κοιλία ≈ Συστηματική αρτηριακή πίεση= CO X R

Διατοιχωματική πίεση

Kριτική πίεση σύγκλεισης=ενδαυλική πίεση κατά την οποία έχουμε παύση της αιματικής ροής

(Πίεση από τους ιστούς>ενδαυλική πίεση)

Yδροστατική πίεση

• MAP(Μέση αρτηριακή πίεση) = 1/3 πίεσης παλμού* + διαστολική πίεση

* Πίεση παλμού= συστολική-διαστολική πίεση

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΕΣΗΣ ΑΡΤΗΡΙΑΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Διάγραμμα πίεσης σε φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις

• ΑΡΧΗ ΒΕRNOULI:-Αλληλομετατροπή ενέργειας από μία μορφή στην άλλη(δυναμική/πίεση σε κινητική και αντίστροφα)

-Καθώς η διάμετρος των αγγείων μειώνεται, η ταχύτητα ροής αυξάνεται και η πίεση μειώνεται

• -Q=ΔV/Δt(ml/min)=Α x ΔΧ/ΔΤ=Α x V

ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ

• ΕΜΜΕΣΗ (χρήση σφυγμανομέτρου)

• AMEΣΗ (παρακέντηση του αγγείου)

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΗΣ ΑΙΜΑΤΟΣ ΜΕ ΣΦΥΓΜΑΝΟΜΕΤΡΗΣΗ

MEASURING BLOOD PRESSURE

1. Cuff pressure > systolic blood pressure--No sound.2. The first sound is heard at peak systolic pressure.3. Sounds are heard while cuff pressure < blood pressure.4. Sound disappears when cuff pressure < diastolic pressure.

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΙΕΣΗΣ ΑΙΜΑΤΟΣ ΜΕ ΠΑΡΑΚΕΝΤΗΣΗ ΑΓΓΕΙΟΥ


Πώς μεταβάλλονται οι αιμοδυναμικές μεταβλητές κατά μήκος της κυκλοφορίας;

ΦΛΕΒΕΣ

ΚΑΡΔΙΑ

ΑΡΤΗΡΙΕΣ

ΤΡΙΧΟΕΙΔΗ

ΑΡΤΗΡΙΕΣ

σύστημα κατανομής αίματος

ΤΡΙΧΟΕΙΔΗ (μικροκυκλοφορία)

σύστημα διάχυσης και διήθησης ουσιών

ΦΛΕΒΕΣ

σύστημα συλλογής του αίματος

Οι φυσικές ιδιότητες των αγγείων παρακολουθούν στενά το βαθμό διακλάδωσης του αγγειακού δικτύου

1. Αριθμός αγγείων σε κάθε επίπεδο διακλάδωσης

2. Ακτίνα ενός αγγείου

3. Ολική εγκάρσια επιφάνεια

4. Μέση γραμμική ταχύτητα αιματικής ροής

5. Αιματική ροή

6. Όγκος αίματος

7. Διάγραμμα πίεσης

1. Αριθμός αγγείων σε κάθε επίπεδο διακλάδωσης

Ο αριθμός αγγείων (N) αυξάνεται από την αορτή προς τα

τριχοειδή και μειώνεται από τα τριχοειδή προς την άνω και κάτω κοίλη φλέβα

Η ακτίνα(r) μεμονωμένου αγγείου ελαττώνεται από την αορτή προς τα τριχοειδή και αυξάνεται από τα τριχοειδή προς την άνω και κάτω κοίλη φλέβα.

2. Ακτίνα ενός αγγείου

3. Oλική επιφάνεια των εγκάρσιων διατομών των αγγείων

•ισούται με το άθροισμα των επιφανειών της εγκάρσιας διατομής όλων των παράλληλων αγγείων στο ίδιο επίπεδο διακλάδωσης

• θεμελιώδης νόμος της διακλάδωσης; σε κάθε σημείο διακλάδωσης, η συνολική επιφάνεια της εγκάρσιας διατομής των θυγατρικών αγγείων είναι μεγαλύτερη από την επιφάνεια της εγκάρσιας διατομής του μητρικού αγγείου

4. Μέση γραμμική ταχύτητα αιματικής ροής

Αορτή

Τριχοειδή

Αντίστροφη σχέση συνολικής επιφάνειας Αολ διατομής με γραμμική ταχύτητα ροής v- Γιατί?

Fολική = Α1 . V1 + A2.V2+ A3.V3=….

5. Aιματική ροή κατά μήκος ενός αγγείου

• Ελαττώνεται, με την ελάττωση της διαμέτρου του αγγείου

-Aορτή 83ml/sec

-Tριχοειδές 1010 λιγότερη

Q=ΔP/R R=8ηl/πr4 (ν.Poiseuille)

6. Όγκος αίματος

ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΟΓΚΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΣΕ ΓΥΝΑΙΚΑ 70kg

7. Πιέσεις στη συστηματική και πνευμονική κυκλοφορία

Διάγραμμα πίεσης στην συστηματική κυκλοφορία

Γιατί η συστολική πίεση και η πίεση παλμού είναι μεγαλύτερες στις μεγάλες αρτηρίες σε σχέση με την

αορτή;

• Λόγω αδράνειας του αίματος, το κύμα της πίεσης ταξιδεύει πιο γρήγορα από ότι το αίμα αυξάνοντας την πίεση στις ακόλουθες αρτηρίες

• Στα σημεία διακλάδωσης, λόγω της παλινδρόμησης του αίματος, παρατηρείται μικρή αύξηση πίεσης

• Παρά το γεγονός ότι η συστολική πίεση είναι μεγαλύτερη στις αρτηρίες σε σχέση με την αορτή, η διαστολική πίεση είναι μικρότερη (μέση πίεση στην αορτή>μέση πίεση στις αρτηρίες)

Γιατί η μεγαλύτερη πτώση της πίεσης παρατηρείται στα αρτηρίδια και όχι στα τριχοειδή?

• ΔP=F x R

• R=8ηl/πr4 (ν.Poiseuille)

Οργάνωση του καρδιαγγειακού

συστήματος

Αντιστάσεις σε σειρά και

σε παράλληλη σύνδεση

Α. Αντιστάσεις στη σειράRT = RA + RC + RV

Β. Αντιστάσεις σε παράλληλη σύνδεση

R1

R2

R3

PAPV

FlowT = Flow1 + Flow2 + Flow3

PRT

PR1

PR2

PR3

= + +

1 RT

1 R1

1 R2

1 R3

= + +

1 R1

1 R2

1 R3

RT

1

+ +

=

άν: R1 = 2; R2 = 4; R3 = 6 PRU’s

Τότε σε εν σειρά σύνδεση η ολική αντίσταση RT:

RT = R1 + R2 + R3

RT = 12 PRU’s

Αλλά σε παράλληλη σύνδεση η ολική αντίσταση Rτ:

RT = =1.94 PRU’s1

1 R1

1 R2

1 R3

+ +

ʑσιολογία καρδιαγγειακού...

Documents

Transcript of ʑσιολογία καρδιαγγειακού...