Vénás véráramlás tulajdonságai, modellezése 1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 3. em Tel: 463 16 80 Fax: 463 30 91 www.hds.bme.hu
Előadások áttekintése Bevezetés Vénás rendszer tulajdonságai Összeroppanás jelensége, modellezése Viszkoelasztikus anyagmodell Bemutató (számítások)
Bevezetés Miért érdemes foglalkozni a vénás véráramlás modellezésével? Magyarországon a betegség miatti halálesetek 52%-át okozzák a keringési rendszer megbetegedései (Forrás: WHO Mortality Database 2005) Számos betegség (pl. visszér, trombózis) megértéséhez szükséges a véráramlási mechanizmusok pontosabb ismerete A véráramlás modellezése segítséget nyújthat az orvostudománynak a gyógyításban és a terápiában
Bevezetés Vénás érhálózat: kisméretű vénák (venulák) (~10 9 darab, ~25 μm) vénák (kevesebb, 1.5 16 mm) vena cava inferior ( )/superior ( ) ( 2 db, 32 mm) o o o többszörösen hurkolt hálózat nagy átmérőkülönbségek áramlás hajtóereje összetett
Vénák felépítése
Vénás érhálózat feladatai Definíció szerint: Vér visszaszállítása a szív felé Tárolási funkció Alaphelyzetben a teljes vérmennyiség 75%-a található itt. Vénás érfalban levő simaizmok összehúzódása / elernyedése befolyásolja a vér elosztását ( vasoconstriction ) Befolyásolja a szív teljesítményét is (+/- 20%) ( cardiac output )
Vénák csoportosítása Elhelyezkedés szerint: Felületi vénák (testfelülethez közel, nincsenek hozzátartozó artériák) Mélyvénák (mélyebb rétegekben találhatók, mindig kapcsolódnak hozzájuk artériák) Funkció szerint: Szisztémás vénák (oxigénben szegény vért szállítanak a kapillárisokból a szív jobb pitvarába) Pulmonális vénák (oxigénben dús vért szállítanak a tüdőből a szív bal pitvarába)
Jellemzők Különbségek az artériákhoz képest: Jellemzően kisebb transzmurális nyomás Kisebb falvastagság (összeroppanás!) Alaphelyzetben gyakran elliptikus keresztmetszet Áramlás iránya ellentétes (pl. kapillárisok -> szív) Billentyűk tagolják Kivételek: vena cava superior/inferior tüdővénák
Fogalmak Compliance C Egységnyi nyomásváltozásra jutó térfogatváltozás V(p) kapcsolatra jellemző vérerek esetén nem konstans Distensibilitás dv dp ml mmhg D 1 V dv dp C V 1 mmhg
Fogalmak Átlagos keringési töltőnyomás ( Mean filling pressure ) adott szervre definiálható leállítjuk a ki- és befolyást, nyomást kiegyenlítjük Vénás ellenállás R p Q Pas m 3 Hagen-Poiseuille trv.: (lamináris áramlás) R 8 L 4 R érfal 4v R
Fogalmak Tehetetlenség ( Inertance ) I L A Pas m 3 2 mekkora nyomásgradiens szükséges a térfogatáram egységnyi megváltoztatásához? p I dq dt
C véna 20-40C artéria (de akár 200-szoros is lehet) a nagy compliance okozza a jelentős tárolókapacitást ez jelentősen lecsökken vészhelyzet esetén (ld. vasoconstriction ) akut vérzés esetén a szervezet innen pótolja a vért (1 liter vér: 5 ml artériás, 995 ml vénás)
Vénás érfal Különböző fiziológiai állapotok hatása: Tartós fizikai munka megnöveli a compliance-t Környezeti hőmérséklet növeli a compliance-t Életkor hatása: időskorra csökken az alkari vénák distensibilitása (azaz a compliance) Vénák alakja, tulajdonságai függnek a testmérettől is
Vénás érfal Az erek un. bioviszkoelasztikus anyagtulajdonságokkal rendelkeznek (Monos Emil: Az érfal biomechanikája) A deformáció nyomás- és időfüggő /ε(p,t)/ Az érfal tágulása és elernyedése során hiszterézis lép fel A.N. Nicolaides et al. Nemlineáris és veszteséges anyagmodellre van szükség!
Phlebológia Vénás rendszer rendellenességeivel foglalkozik Visszeres megbetegedés (vénás elégtelenség) billentyűk meghibásodása Mélyvénás trombózis vérrög keletkezik, embólia v. krónikus vénás elégtelenség alakulhat ki Vérrög által kiváltott gyulladás (thrombophlebitis)
Áramláskeltő mechanizmusok Vénás véráramlást létrehozó mechanizmusok: Szív által fenntartott nyomáskülönbség (kisebb, mint az artériában, kb.15 Hgmm) Összehúzódó vázizomzat hatása ( Vénás izompumpa ) Artériák pulzálásának hatása Belégzés okozta hasüregi túlnyomás
Érfal összeroppanás Izmok megfeszülése és elernyedése periodikusan összeroppantja az érfalat Az összeroppanás hatására a vér kipréselődik az érszakaszból A visszaáramlást vénás billentyűk akadályozzák meg Volumetrikus elven működő szivattyú
Vénás izompumpa Vénás izompumpa jellemzői: Lábikra átlagos térfogata: 1500 2000 ml Lábikra által tárolt vértérfogat: 60 70 ml Folyamatos izommunka: 1,5-2,0 ml/100ml -rel csökken a vértartalom a lábikrában Fokozott izomműködés esetén a térfogatáram: ~20-30 ml/min
Vénás billentyűk Szerepet játszanak a hidrosztatikus nyomás korlátozásában is Pár lépés hatására a bokában ~100 Hgmm-ről 20 Hgmm-re csökken a nyomás Mozgás hiányában ájulás léphet fel (ortosztatikus intolerancia) -> baroreflexek lépnek működésbe Hosszabb állás következtében kinyílnak a billentyűk, egybefüggő oszlop alakul ki erősödő infiltráció a kapillárisokban (ödémák keletkezése)
Vér tulajdonságai pulmonális vénáknál oxigénben dús vér szisztémás vénáknál szén-dioxidban gazdag vér színe sötétvörös (nem kék!) nem-newtoni, heterogén folyadék viszkozitása függ: sebesség (ha v akkor μ ) csúsztatófeszültség (ha τ akkor μ )
Vénás nyomásviszonyok Fekvő testhelyzetben: posztkapilláris venulák: kis átmérőjű vénák: nagy átmérőjű vénák: jobb pitvarbeli nyomás: 15 20 Hgmm 12 15 Hgmm 10 12 Hgmm 3 5 Hgmm CVP centrális vénás nyomás jobb pitvar nyomása (vénás katéterrel mérhető)