BIOFIZYKA wykład 4

Biomechanika układu

krążenia

Podstawowa czynność układu krążenia to

UTRZYMANIE PRZEPŁYWU KRWI tzn.

wprawienie jej w ruch pod wpływem różnicy

ciśnień

Funkcje:

• Transportuje substraty i 0

2

do wszystkich komórek ciała

• Odbiera z tkanek CO

2

i inne produkty przemiany materii

• Reguluje skórny przepływ krwi w kończynach w celu

zwiększenia lub zmniejszenia wymiany ciepła z

otoczeniem.

•

Transportuje hormony

• Uczestniczy w reakcjach immunologicznych

Elementy składowe układu krążenia:

SERCE – siła napędowa układu
krążenia
TĘTNICE – naczynia zaopatrujące
organizm
MIKROKRĄŻENIE – łącznie z
włośniczkami, służy jako rejon
wymiany
ŻYŁY – stanowią zbiorniki krwi
powracającej do serca

Q =SV

x

HR

Q - objetość minutowa serca

SV – objętość wyrzutowa serca

HR – częstość skurczów/min

Zatem w spoczynku Q = 5l/min

HEMODYNAMIKA – zajmuje się

czynnikami decydującymi o

przepływie i ciśnieniu krwi

Przepływ krwi odbywa się

zawsze od miejsca o wyższym

ciśnieniu do wartości niższych

(∆p)

Całkowita energia w danym

punkcie jest równa sumie Energii

potencjalnej (ciśnienie) i

kinetycznej

Energia kinetyczna

stanowi

energię nadającą określonej masie

krwi (m) prędkość (v)

Na energie potencjalną składa się

ciśnienie hydrostatyczne (P

h

),

które jest wynikiem działania siły

ciążenia na układ wypełniony

płynem. Ciężar płynu stanowi

źródło określonej siły, która jest

proporcjonalna do wysokości słupa

cieczy.

P

h

=δ

x

h

x

g

U człowieka leżącego na plecach efekt

hydrostatyczny nie ma znaczenia, ponieważ

cały układ znajduje się na jednym poziomie.

W pozycji stojącej efekt hydrostatyczny

powoduje przemieszczenie płynów do

dolnych partii ciała i zmniejszenie ilości krwi

powracającej do serca

BRAK mechanizmów kompensacyjnych -

omdlenie

Przepływ – (Q, litr/min) jest

określony objętością płynu

przepływającego w jednostce

czasu

Q jest równy iloczynowi pola przekroju

naczynia i prędkości przepływu krwi w

tym miejscu naczynia

Układ tętniczy – odpowiada za

utrzymanie ciągłego przepływu krwi

mimo impulsowo pracującej pompy –

serca

Układ żylny – funkcja pojemnościowa,

gromadzenie znacznej części krążącej

krwi

Całkowity przepływ przez ściany

naczynia odbywa się dzięki

sile filtracji

Jest to wypadkowa

ciśnienia

tętniczego krwi oraz ciśnienia

osmotycznego (stężenie białek w

osoczu)

Całkowity obwodowy opór naczyniowy

∆p/Q

Czynniki wpływające na opór

naczyniowy

- promień naczynia

- lepkość krwi ( hematokryt)

Objętość i ciśnienie krwi

tętniczej

Objętość krwi tętniczej oznacza ilość krwi w

układzie tętniczym. 10-15% całkowitej
objętości krwi.

Objętość krwi tętniczej jest jednym z

czynników determinujących ciśnienie
tętnicze krwi

Czynniki podnoszące ciśnienie tętnicze

krwi

-

Przyspieszenie rytmu serca

- wzrost obwodowego oporu naczyniowego

- wzrost objętości wyrzutowej serca

- wzrost współczynnika sprężystości

Zjawiska mechaniczne zachodzące

podczas pracy serca

W pełnym cyklu pracy serca

wystepują zjawiska zarówno

elektryczne (depolaryzacja

komórek mięśniowych), jak i

mechaniczne prowadzące do

wytworzenia ciśnienia, a w

następstwie do zmian objętości

Sprzężenie elektromechaniczne

Czynniki zwiększające stężenie jonów

Ca tworzą większą ilość mostków

poprzecznych czyli

zwiększają siłę

skurczu

Dodatni efekt inotropowy – zwiększona

kurczliwość

Czynność mechaniczna serca

1. Skurcz przedsionków
2. Izowolumetryczny skurcz komór
3. Izotoniczny skurcz komór faza

szybkiego wyrzutu

4. Izowolumetryczny rozkurcz komór
5. Napełnianie komór

Skurcz

Podczas fazy szybkiego wyrzutu komorowego

ciśnienie w aorcie jest fizjologicznie

nieznacznie niższe od ciśnienia panującego w

komorze. Max. wartość ciśnienia tętniczego

występująca w końcu fazy wyrzutu to

CIŚNIENIE SKURCZOWE

Aorta 120 mmHg; tętnica płucna

18mmHg

Rozkurcz

W czasie rozkurczu ciśnienie tętnicze

obniża się w miarę odpływu krwi z tętnic

poprzez kapilary do żył.

CIŚNIENIE

ROZKURCZOWE

jest najniższym

panującym w tętnicach w czasie cyklu

serca, tuż przed następnym wyrzutem

komorowym

Aorta 80 mmHg; tętnica płucna

10mmHg

Skurcz komór – objętość komór

• Końcowo-rozkurczowa objętość

komorowa (120-140 ml)

•Końcowo-skurczowo objętość

komorowa (40-70ml)

•Objętość wyrzutowa 80ml

•Frakcja wyrzutowa 60-70%

Prawo Franka - Starlinga

Mówi, że energia wytworzona

przez serce w czasie skurczu jest

funkcją końcowo-rozkurczowego

rozciągnięcia włókien

mięśniowych

Jednym z głównych czynników

decydujących o sile skurczu jest

początkowa długość włókien

mięśniowych czyli obciążenie

wstępne

(preload)

Objętość końcowo-rozkurczowa

reguluje objętość wyrzutową przez

mechanizm Franka-Starlinga

Im większa tym silniejszy skurcz i objętość

wyrzutowa

Obciążenie następcze (afterload) to napięcie

ściany serca, które powstaje w czasie skurczu

mięśnia sercowego.

Miarą obciążenia następczego jest

ciśnienie

tętnicze