Krevní oběh. Helena Uhrová

Transkript

1 Krevní oběh Helena Uhrová

2 Z hydrodynamického hlediska uzavřený systém, složený ze: srdce motorický orgán, zdroj mechanické energie cév rozvodný systém, tvořený elastickými roztažitelnými a kontraktilními trubkami krve nestlačitelná pohyblivá složka

3 Zákony proudění Rovnice kontinuity Bernoulliova rovnice Hagenův-Poiseuilleův vztah: Q π r 4 P = 8 η L

4 Biomechanické výpočty toku krve fyzikální rovnice popisující tok kapaliny trubkou - skutečným poměrům se pouze blíží v úvahu je třeba brát i rozšiřování cév v důsledku působení vnitřního tlaku

5 Co je příčinou? 1)Krev není ani ideální, ani Newtonská kapalina, stěny cév nejsou dokonale hladké. 2)Krev je nehomogenní kapalinou 3)Průřez cév se mění 4)Krev neteče plynule ale pulzuje

6 1) Krev - ani ideální ani Newtonská kapalina Krev proudí cévami laminárně nebo turbulentně, přechod dán kritickým Reynoldsovým číslem, Re K = 1000 (platí jen pro pevné a dokonale válcové trubice) Re = v ρ r η

7 Faktory vyvolávající turbulenci větvení cév nehomogenita stěn cév (arteroskleróza) přechod na turbulentní proudění se projeví šelestem, slyšitelným nad postiženým místem při dostatečně silných vírech možnost zjištění pohmatem

8 2) Krev - nehomogenní kapalina koloidní disperzní soustava - obsahuje roztok anorganických i organických látek a suspenzi krevních elementů (červené a bílé krvinky, krevní destičky) látka viskózně elastická proti mechanickému proudění v systému působí - čistě mechanické síly tření - elektrické síly - na membránách krvinek a vnitřním povrchu cév vznikají elektrické dvojvrstvy

9 Poiseuilleův zákon pro viskozitu suspenze - upravený Einsteinem η =η( 1+ k. c) s η- viskozita suspenze, k konstanta charakterizující fyzikální vlastnosti částic c objemová koncentrace částic při 37 C absolutní viskozita mezi 3 až 3,6 mpa.s

10 3) Průřez cév se mění céva náhle zúžena - rychlostní profil v zúžené části odpovídá centrální části širší cévy - tzv. vstupní efekt rychlostní profil se zase ustálí až v určité vzdálenosti od místa zúžení tento efekt má význam při vstupu krve do aorty (obdobně je tomu při proudění vzduchu v plicích)

11 4)Krev neteče plynule ale pulzuje tep srdce - pulzní vlny částečně tlumeny pružnými stěnami cév postupují do tepének jako oscilace rychlosti toku krve a tlaku rozlišovat mezi skutečnou rychlostí krevního proudu (v) a rychlostí šíření pulzu (v p ). Výpočet umožňuje Moens-Kortewegova rovnice

12 Moens-Kortewegova rovnice Y modul pružnosti stěn cév ρ - hustota média v p = Yd 2 rρ d tloušťka stěn cév.

13 parametr podobnosti α Kvůli různosti pulzních toků se zavádí parametr, podobný Re ρ - hustota média α = r ωρ η viskozita média η ω - frekvence pulzů

14 Proudění krve důsledek činnosti srdce tj. tlakových rozdílů mezi tepennou a žilní částí systému systola - cca 16 kpa, diastola - cca 10,5 kpa. oběh krve - malý (plicní) - velký (tělní)

15 Odpor a elastické vlastnosti cév strukturální složky - elastin, kolagen a hladké svalstvo Cévy pružníkové - převaha elastických vláken vyrovnávají pulzační proud krve a) systola - část energie vypuzované krve se v změní na E p elastických vláken b) diastola - energie se přeměňuje na translační pohyb krve, tím se udržuje souvislý krevní tok

16 Cévy muskulární - převaha hladkého svalstva vytváří aktivní napětí cévní stěny, které se dle potřeby zesiluje (zeslabuje) - ovlivněn tok krve i periferní odpor mechanický odpor určitého cévního úseku je dán podílem tlakového spádu a průtoku: R = p Q R = 8η L π r 4

17 periferní odpor sériově řazené cévní úseky podíl na celkovém periferním odporu - tepny - 66% - žíly 7% - kapiláry 27% tělesná námaha - celkový periferní odpor nižší než za klidových podmínek hypertonici - periferní odpor až 2x vyšší normálního minutového objemu se dosahuje podstatným zvýšením krevního tlaku

18 Mechanická práce srdce mechanická objemová práce pístu W p = p. V kinetická energie kapaliny W k = 1 ρv 2 2 W p + W K = W W p > W K

19 Mechanický výkon srdce Mechanický výkon P = 1,3 W - frekvence 70 tepů za minutu Celkový výkon P celk = 13 W - převážná část na udržení napětí srdce