Vérkeringés. A szív munkája

Hasonló dokumentumok
Vérkeringés. A szív munkája

Keringési Rendszer. Vérkeringés. A szív munkája. Számok a szívről. A szívizom. Kis- és nagyvérkör. Nyomás terület sebesség

Keringési rendszer. Fizikai paraméterek alakulása az nbözı szakaszain. Az érrendszer. sejtek össztérfogat. hct=

Folyadékok áramlása Folyadékok. Folyadékok mechanikája. Pascal törvénye

Transzportfolyamatok. összefoglalás, általánosítás Onsager egyenlet I V J V. (m/s) áramvonal. turbulens áramlás = kaotikusan gomolygó áramlás

Folyadékáramlás, szív munkája

Folyadékáramlás. Orvosi biofizika (szerk. Damjanovich Sándor, Fidy Judit, Szöllősi János) Medicina Könyvkiadó, Budapest, 2006

A vérkeringés biofizikája

Hidrosztatika, Hidrodinamika

szerkezete III. Huber Tamás

Folyadékáramlás, szív munkája

Mechanika IV.: Hidrosztatika és hidrodinamika. Vizsgatétel. Folyadékok fizikája. Folyadékok alaptulajdonságai

Folyadékok és gázok áramlása

Hidraulika. 1.előadás A hidraulika alapjai. Szilágyi Attila, NYE, 2018.

Folyadékok és gázok áramlása

Folyadékáramlás, vérkeringés, szív munkája

Kollár Veronika A biofizika fizikai alapjai

A szív élettana. Aszív élettana I. A szív pumpafunkciója A szívciklus A szívizom sajátosságai A szív elektrofiziológiája Az EKG

Szent István Egyetem FIZIKA. Folyadékok fizikája (Hidrodinamika) Dr. Seres István

A vérkeringés és szívműködés biofizikája

Reológia Mérési technikák

Folyadékok és gázok mechanikája

F. F, <I> F,, F, <I> F,, F, <J> F F, <I> F,,

FIZIKA. Folyadékok fizikája (Hidrodinamika) Dr. Seres István

ramlás. Az áramlások fajtái Bernoulli törvt I = t Bernoulli egyenlet általános alakja: Áramlás ferde csıben Bernoulli törvénye:

Keringés. Kaposvári Péter

Az úszás biomechanikája

Folyadékáramlás vérkeringés

Energia források a vázizomban

DR. DEMÉNY ANDRÁS-I)R. EROSTYÁK JÁNOS- DR. SZABÓ GÁBOR-DR. TRÓCSÁNYI ZOLTÁN FIZIKA I. Klasszikus mechanika NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ, BUDAPEST

Szilárd testek rugalmas alakváltozásai Nyú y j ú tás y j Hooke törvény, Hooke törvén E E o Y un un modulus a f eszültség ffeszültség

Hidrosztatika, Hidrodinamika

Fluidumok áramlása. Vegyipari és biomérnöki műveletek segédanyag Simándi Béla, Székely Edit BME, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

Folyadékáramlás vérkeringés

Biofizika I

Vénás véráramlás tulajdonságai, modellezése. 1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 3. em Tel: Fax:

Dinamika. p = mυ = F t vagy. = t

Transzportjelenségek

3. Gyakorlat Áramlástani feladatok és megoldásuk

HIDROSZTATIKA, HIDRODINAMIKA

A kardiovaszkuláris rendszer élettana

A kardiovaszkuláris rendszer élettana IV.

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Hemodinamikai alapok

Szent István Egyetem FIZI IKA Folyadékok fizikája (Hidrodinamika) Dr. Seres István

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Termodinamika (Hőtan)

Kinematika. speciális pályák: egyenes, szakasz, kör, ellipszis, parabola, spirál, Egyenes vonalú mozgások: egyenletes: s=vt, v=áll. tösszes.

A vérkeringés és szívm ködés biofizikája

A szív élettana humán klinikai fiziológiai szempontok

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

3. A Keringés Szervrendszere

Folyadékok és gázok mechanikája

MMK Auditori vizsga felkészítő előadás Hő és Áramlástan 1.

5. gy. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

Szívbetegségek hátterében álló folyamatok megismerése a ciklusosan változó szívélettani paraméterek elemzésén keresztül

Szívmőködés. Dr. Cseri Julianna

Orvosi Fizika 10. Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

A diffúzió leírása az anyagmennyiség időbeli változásával A diffúzió leírása a koncentráció térbeli változásával

A keringési szervrendszer feladata az, hogy a sejtekhez eljuttassa az oxigént és a különböző molekulákat, valamint hogy a sejtektől összeszedje a

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

Agrár-környezetvédelmi Modul Vízgazdálkodási ismeretek. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

1, Folyadékok jellemzői,newtoni, barotróp folyadékok, gázok tulajdonságai, kavitáció

PTE ETK 2011/2012. tanév II. szemeszter Élettan tantárgy NORMÁLÉRTÉKEK ÉS EGYÉB FONTOSABB SZÁMADATOK (II.) Kapillárisok 5 % Vénák, jobb pitvar 55 %

Az inhalációs anesztetikumok farmakokinetikája

Feladatlap X. osztály

KÖZEG. dv dt. q v. dm q m. = dt GÁZOK, GŐZÖK ÉS FOLYADÉKOK ÁRAMLÓ MENNYISÉGÉNEK MÉRÉSE MÉRNI LEHET:

TÁMOP F-14/1/KONV Élelmiszeripari műveletek gyakorlati alkalmazásai

1.1 Hasonlítsa össze a valós ill. ideális folyadékokat legfontosabb sajátosságaik alapján!

Heveny szívelégtelenség

Nyomás. Az az erő, amelyikkel az egyik test, tárgy nyomja a másikat, nyomóerőnek nevezzük. Jele: F ny

Transzportfolyamatok

Bal kamra funkció echocardiographiás megítélése

Folyadékáramlás. Folyadékok alaptulajdonságai

Hőtan ( első rész ) Hőmérséklet, szilárd tárgyak és folyadékok hőtágulása, gázok állapotjelzői

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Á R A M L Á S T A N. Áramlás iránya. Jelmagyarázat: p = statikus nyomás a folyadékrészecske felületére ható nyomás, egyenlő a csőfalra ható nyomással

Izom energetika. Szentesi Péter

Az emberi szív felépítése és működése

Nyújtás. Ismétlés. Hooke-törvény. Harántösszehúzódás: nyújtásnál/összenyomásnál a térfogat növekszik/csökken

Áramlásmérés

Folyadékok. Molekulák: Gázok Folyadékok Szilárd anyagok. másodrendű kölcsönhatás növekszik. cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Áramlásmérés. Áramlásmérés egyik legősibb méréstechnikai probléma Egyiptom, Róma

Szakmai fizika Gázos feladatok

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

Sebészeti Műtéttani Intézet

Kollár Veronika

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

Kémiai reakciók sebessége

TÉRFOGATÁRAM MÉRÉSE. Mérési feladatok

Egyenáram tesztek. 3. Melyik mértékegység meghatározása nem helyes? a) V = J/s b) F = C/V c) A = C/s d) = V/A

Neminvazív vérnyomásmérés

Szilárd testek rugalmassága

Áramlástechnikai mérések

2. mérés Áramlási veszteségek mérése

Átírás:

Vérkeringés. A szív munkája 2011.11.02. Keringési Rendszer Szív + erek (artériák, kapillárisok, vénák) alkotta zárt rendszer. Funkció: Oxigén és tápanyag szállítása a szöveteknek. Végtermékek elszállítása. 1

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) Vér pumpálása Fő feladat Folyadék (vér) áramlása csövekben (erek). 2

Folyadék A folyadék olyan deformálható folyamatos test (anyag), amelynek alakja könnyen megváltoztatható, és térfogata állandó. Térfogati áram erőssége (áramlási paraméter) p 1 p 2 A 3

Áramlások felosztása Térben Lamináris v. réteges Turbulens (kavargó, örvénylő) Időben Stacionárius áramlás: az áramlási cső adott keresztmetszetén, adott idő alatt egyenlő tömegű ill. térfogatú folyadék áramlik át. Időben változó. Az áramló folyadék belső súrlódása szempontjából Ideális folyadék (súrlódásmentes) Nem ideális v. reális folyadék (súrlódóerők a részecskék között) 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. 4

Newton féle súrlódási törvény A Sebesség grádiens F v1 v2 V3 viszkozitás A folyadék F erővel áll ellen a folyásnak, haladásnak, mozgásnak. Nyíró feszültség csúsztató feszültség Súrlódó, nem ideális foyadékok: Newtoni folyadék (pl. víz): Nyíró feszültség ~ sebesség-grádiens. Nem Newtoni folyadék (pl. vér): Nyíró feszültség sebesség-grádiens. 5

Kontinuitási-egyenlet Az áramló folyadék folyamatosnak, kontinuumnak tekinthető. Kontinuitási egyenlet a tömegmegmaradás elvén alapul. Stacionárius áramlás esetént az áramló folyadék keresztmetszete és sebessége fordítottan arányos. Kontinuitási egyenlet s 2 =v 2 t s 1 =v 1 t p 2 A 2 v 2 p 1 A 1 v 1 Stacionárius áramlás esetén, szűkületben a sebesség megnő! 6

Bernoulli-törvény Daniel Bernoulli (1700 1782): Svájci matematikus. Az energia-megmaradás elvének érvényesülése: A folyadék teljes energia tartalma állandó. E Potenciális + E Kinetikus = állandó. Összenyomhatatlan ideális folyadék (súrlódásmentes) stacionárius áramlása esetén. Növekvő sebesség, csökkent nyomást eredményez! http://www.mathematik.ch/mathematiker/daniel_bernoulli.php Szűkület Hademenos G J, Massoud T F Stroke 1997;28:2067-2077 Copyright American Heart Association 7

Tágulat Hademenos G J, Massoud T F Stroke 1997;28:2067-2077 Copyright American Heart Association 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) 8

Lamináris áramlás Q (térfogati áramerősség) Q ~ P P (nyomás) Hagen-Poiseuille törvény Gotthilf Heinrich Ludwig Hagen (1797-1884) Német fizikus, mérnök. Jean Louis Marie Poiseuille (1799-1869) Francia orvos. Viszkózus folyadék stacionárius, lamináris áramlása állandó keresztmetszet esetén: r P 1 P 2 l 9

Hagen-Poiseuille törvény A viszkozitásnak köszönhető nyomásváltozás mértéke stacionárius áramlás esetén. r P 1 P 2 l Nem ideális folyadék lamináris áramlása vékony csőben a sebességprofil alakja parabola r p 1 R p 2 V max. V min. 10

Turbulens áramlás Q (térfogati áramerősség) Q ~ P n P (nyomás) Hátrány: magasabb nyomás kell azonos áramerősség eléréséhez Több munka szükségeltetik! Kritikus sebesség Sebesség érték ahol a lamináris áramlás turbulensre vált. Reynolds-szám (aorta~3400) Emelkedett viszkozitás és Reynolds szám esetén a kritikus sebesség nő: csökken a valószínűsége annak, hogy egy egy adott sebességen az áramlás turbulenssé válik. Megnövekedett sugár és sűrűség növeli a turbulens áramlás kialakulásának valószínűségét. 11

A szívciklus Systole (kontrakció, a szívizom összehúzódása) Izo-volumetrikus kontrakció Ejekció Diastole (relaxáció, a szívizom elernyedése) Izo-volumetrikus relaxáció kamrai feltöltődés Diastasis 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) 12

A szív munkája Statikus komponens = P * V Kinetikus = ½ m * v 2 A szív munkája = [(P * V) + ½ m * v 2 ] A szív munkája = 15x10 3 N/m 2 * 60x10-5 m 3 + ½ 0.07kg * (0.5 m/s) 2 = 0.9 + 0.0175 = ~ 0.92 Joule 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.) 13

Szarkomer hossz izometrikus nyomás Gordon AM, Huxley AF, Julian FJ. The variation in isometric tension with sarcomere length in vertebrate muscle fibres. J Physiol. 1966 May;184(1):170-92. Erő felépülés az izomösszehúzódás során Eredő erő Passzív erő Erő Aktív erő Izom hossz 14

Frank-Starling törvény Az előterhelés megnövekedése a pulzustérfogat megnövekedését eredményezi a Frank-Starling mechanizmus alapján. erő Izom hossz Perctérfogat meghatározás Nem-invazív nyelőcsövön keresztüli (transzözofageális) echokardiográfia 2D echokardiográfia (Doppler UH) MRI Artériás pulzuskontúr analízis (nyomáshullám jellemzése) Invazív Fick-elvén működő Higításos módszer 15

Egy szerven az egy perc alatt átáramló vér mennyisége. Fick-elv Egy szerv által egy perc alatt a vérhez adott anyag móljainak a száma. Adolf Fick 1829-1901 Német fiziológus A vénás és artériás koncentrációja az anyagnak. Egy olyan szerv vérátáramlásának mérése mely a vérből kivon vagy hozzáad valamilyen anyagot. Fick-elv Q = pulmonáris vérátáramlás A tüdő oxigént ad le és széndioxidot vesz fel a vérből V: 200 ml/l (oxigén cc. a pulmonáris vénában) A: 150 ml/l (oxigén cc. a pulmonáris artériában) M: 250 ml/perc (a tüdő által egy perc alatt felvett oxigén mennyisége Q (perctérfogat): 250/(200-150) = 5 l/perc Hátrányok: A gázok pontos összegyűjtése nehéz (szivárgás) Oxigénnel dúsított levegő hátrányai időben változhat az oxigén mennyisége kis koncentráció különbségek meghatározása nehéz, magas O 2 cc. esetén A vér oxigéntartalmát kell meghatározni: centrális katéter használata. Pontos módszer, de a rutin klinikai használatban nem praktikus. 16

Higításos módszer Festék higítás Ismert mennyiségű festék (indocyanin zöld, lítium) bejuttatása a pulmonáris artériába, majd a festék koncentrációjának mérése perifériásan. Perctérfogat kiszámolható a bejuttatott anyagmennyiség, a görbe alatti terület és az eltelt idő segítségével (rövid időtartam magas perctérfogat). cc. idő Termodilúció Kis mennyiségű hideg sóoldat (5-10 ml) bejuttatása a pulmonáris artériába helyezett katéteren keresztül. A hőmérsékletváltozás detektálása egy távoli termisztor segítségével. vége 17