Vérkeringés. A szív munkája

Átírás

1 Vérkeringés. A szív munkája Keringési Rendszer Szív + erek (artériák, kapillárisok, vénák) alkotta zárt rendszer. Funkció: vér pumpálása vér áramlása az erekben oxigén és tápanyag szállítása a szöveteknek végtermékek elszállítása 1

2 A szívizom téglalap alakú sejtek (20 µm X 100 µm) Általában 1 centrális mag Harántcsíkolat Kontraktilitásért felelős fehérjék (aktin & miozin) Szarkomer (működési egység) Vég a véghez kapcsolat a sejtek között (elektromos szinapszis) -> gyors terjedése az akciós potenciálnak sejtről sejtre ingerelhetőség: pacemaker funkció ( vázizom - idegek) Keresztmetszet áramlási sebesség a vérkeringésben 4500cm 2 50 cm/s 30 cm/s 4 cm cm/s 18 cm 2 Kontinuitási-egyenlet: A v = A v

3 Szűkület szűkület = r A v P Bernoulli-törvény Kontinuitási-egyenlet Hademenos G J, Massoud T F Stroke 1997;28: Tágulat (aneurizma) tágulat = r A v P Bernoulli-törvény kontinuitási-egyenlet Hademenos G J, Massoud T F Stroke 1997;28:

4 Lamináris és turbulens áramlás Laminaris áramlás: nem keveredő rétegek áramlása többnyire alacsony sebességnél figyelhető meg (Reynolds szám!) többnyire sima felszínen fordul elő Turbulens áramlás: komplex áramlási mintázat, örvényekkel többnyire nagy sebességnél figyelhető meg (Reynolds szám!) többnyire durva felszínen fordul elő (erek szűkülete) Lamináris áramlás Q (térfogati áramerősség) = 2*Q 1 Q 1 Q ~ P p 1 2*p 1 P (nyomás) 4

5 Turbulens áramlás Q (térfogati áramerősség) = Q ~ P n p 1 p 2 P (nyomás) Hátrány: magasabb nyomás kell azonos áramerősség eléréséhez (p 2 > p 1 ) Több munka szükségeltetik! Viszkozitás (belső súrlódás) - η Folyadék folyással szembeni ellenállásának mértéke. Abszolút vagy dinamikus viszkozitás. A viszkozitás következtében az áramló folyadék egymáson elcsúszó rétegei között súrlódási erő lép fel, ami a rétegek relatív elmozdulását akadályozza. SI-mértékegysége: Pa s [Ns/m 2 ] A viszkozitás egyenlő a nyírófeszültség és a folyás irányára merőlegesen egységnyi hosszra jutó sebességváltozás hányadosával. 5

6 Newton féle súrlódási törvény Sebesség grádiens F A v 3 v 2 v 1 y F = η A v y viszkozitás (belső súrlódási együttható) A folyadék F erővel áll ellen a folyásnak, haladásnak, mozgásnak. Nyíró feszültség csúsztató feszültség F τ = = η A v y Sebesség grádiens Nem ideális (súrlódó) foyadékok: Newtoni folyadék (pl. víz): nyíró feszültség ~ sebesség-grádiens. Nem-Newtoni folyadék (pl. vér): nyíró feszültség sebességgrádiens. 6

7 A vér mint nem Newtoni folyadék A szívciklus (~0.8 másodperc) Szisztole (kontrakció, a szívizom összehúzódása) Izo-volumetrikus kontrakció Ejekció Diasztole (relaxáció, a szívizom elernyedése) Izo-volumetrikus relaxáció kamrai feltöltődés gyors feltöltődés diasztázis atrial systole 7

8 Nyomás térfogat diagram Aortia billentyűk zárása Nyomás (kpa) szisztolés ejekció Aorta billentyű nyitása 120 Hgmm = 16 kpa P=~15 kpa diasztolés izo-volumetrikus relaxáció szisztolés izo-volumetrikus kontrakció ~ 10 Hgmm = 1-2 kpa 80 diasztolés feltöltődés 140 Térfogat (ml) V=140-80=60ml Elvégzett munka = (15*10 3 ) Pa x (60*10-6 )m 3 = 0.9 J = 900 mj (/összehúzódás) A szív munkája Statikus komponens = P *ΔV Kinetikus = ½ m * v 2 A szív munkája = [(P *ΔV) + ½ m * v 2 ] A szív munkája = 15x10 3 N/m 2 * 60x10-5 m 3 + ½ 0.07kg * (0.5 m/s) 2 = = ~ 0.92 Joule 8

9 A szív teljesítménye Perctérfogat: az egy perc alatt kipumpált vértérfogat. CO = HR x SV pulzustérfogat (~60-70 ml)) függ: előterhelés ( preload ) utóterhelés ( afterload ) kontraktilitás Perctérfogat (l/perc) (normál érték ~5 l/perc) Szívfrekvencia (~70-80/perc.) Erő felépülése az izomösszehúzódás során Eredő erő Passzív erő Erő Aktív erő Izomrost hossza (~előterhelés) Frank-Starling törvény: Az előterhelés megnövekedése a pulzustérfogat megnövekedését eredményezi a Frank-Starling mechanizmus alapján. 9

10 Szarkomer hossz izometrikus nyomás Gordon AM, Huxley AF, Julian FJ. The variation in isometric tension with sarcomere length in vertebrate muscle fibres. J Physiol May;184(1): Perctérfogat meghatározás Nem-invazív nyelőcsövön keresztüli (transzözofageális) echokardiográfia 2D echokardiográfia (Doppler UH) MRI Artériás pulzuskontúr analízis (nyomáshullám jellemzése) Invazív Fick-elvén működő Higításos módszer 10

11 vége 11