UKŁAD KRĄŻENIA

1. Parametry fizyczne krwi

Przepływ – laminarny i turbulentny; natężenie przepływu J=ΔV/Δt=S·v (przekrój ·prędkość), objętość V,

ciśnienie p=F/s

i naczyń krwionośnych: średnica d, grubość g, długość l, ciśnienie p, objętość V

2. Zmiany ciśnienia w organizmie

p=T/R=const – ciśnienie jest stałe, więc jeżeli zmniejsza się promień (R) naczyń, to siły napinające na ścianki (T) również ulegają zmniejszeniu – dlatego naczynia nie pękają.

3. Wyznaczanie oporu naczyń krwionośnych.

Opór naczyniowy

J=(πr)2ΔP/8ηl

Opór naczyniowy przepływu

R=8ηl/πr4

Całkowity opór naczyniowy

TPR=ΔP/J

Modelowanie przepływu w naczyniach krwionośnych Qt=80cm3/s

Q=Qt/n

ΔP=Rprzepływu·Q

ΔP=7,7·10-5 [mmHg] · L[cm]/r[cm]4 · Q[cm3/s]

Dla η=4·10-3 Pa·s

L=1cm

r=1cm

ΔP=7,7·10-5[mmHg] · L[cm]/r[cm]4 · 80/n = 0,0062[mmHg]/n · L[cm]/r[cm]4

Aorta:

n=1;

r=1,25 cm;

L=10cm;

ΔP=0,025mmHg

Większe tętnice:

n=200;

r=0,2 cm;

L=75cm;

ΔP=1,4mmHg

Małe tętnice:

n=5·105;

r=30 cm;

L=0,6cm;

ΔP=91mmHg

Kapilary:

n=1010;

r=3,5 μm;

L=0,2cm;

ΔP=0,2mmHg

4. Ciśnienie osmotyczne w kapilarach Π=ns·R·T

ns – koncentracja składników w roztworze R – stała gazowa =8,31 [J·K/mol]

T – temp. [K]

5. Serce jako pompa, praca, moc i wydajność serca Praca wykonana przez prawą i lewą komorę:

Całkowita praca serca: W=WL + WR = 1/6·PL·ΔV + ρV2ΔV

PL = 1,33·104 Pa

1/2·ρ·V 2

L = 80 N/m2

Moc serca:

P = 7/6·PL·J + ρ·V2·J

Wydajność serca:

η=W/E

W – praca

E – pobrana energia

6. Parametry opisujące pracę serca. Czynność bioelektryczna i mechaniczna serca, zjawiska akustyczne

Czynność bioelektryczna serca – EKG. Rozrusznikiem dla potencjałów czynnościowych mięśnia sercowego jest tkanak układu przewodzącego. Błona komórkowa komórek tkanki układu przewodzącego odznacza się zdolnością do rytmicznej spontanicznej depolaryzacji. Komórki tworzące

węzeł zatokowo-przedsionkowy de

d po

p la

l r

a y

r zu

z j

u ą

ą się

i na

n j

a sz

s y

z bc

b ie

i j, w

zw

z ią

i z

ą k

z u

u z

z czy

z m

y w

ęze

z ł

ł ten

n s

tan

a o

n w

o i

i

ośro

r de

d k pi

p e

i rw

r szo

z rz

r ę

z do

d w

o y,

, n

a

n r

a z

r u

z c

u aj

a ąc

ą swó

w j ry

r tm

t cał

a em

e u

u serc

r u.

u

. De

D po

p la

l r

a y

r za

z c

a ja

a pr

p z

r e

z no

n si

i się

i na

n s

a tę

t pn

p i

n e

i

do węzła przedsionkowo-ko

k mo

m ro

r we

w go

g za

z

a po

p śre

r dn

d i

n c

i tw

t em

e 3

3 pę

p czk

z ó

k w

w ora

r z

a

z ro

r zc

z ho

h dz

d i

z

i się

i na

n

a m

ię

i sie

i ń

ń

pr

p z

r e

z ds

d io

i nk

n ów

ó .

. Z

Z t

ego

g wę

w zł

z a

ł

a de

d po

p la

l r

a y

r za

z c

a ja

a pr

p z

r e

z w

e odz

d o

z n

o a

n

a jest do

d m

ię

i śni

n a

i

a ko

k mó

m r

r za

z

a po

p śre

r dn

d i

n c

i t

c wem

e

pęczka przedsionkowo-kom

o oro

r w

o ego

g .

EKG:

Załamek P – cza

z s

a pr

p z

r e

z w

e o

w dz

d e

z ni

n a

i

a de

d po

p la

l r

a y

r za

z c

a ji

i w

m

ię

i śni

n u

i

u pr

p z

r e

z ds

d io

i nkó

k w

Załamek QRS – cza

z s

a sze

z r

e z

r e

z n

e i

n a

i

a się

i de

d po

p la

l r

a y

r za

z c

a ji iw m

ię

i ś

ę ni

n u

i

u kom

o ór

Załamek T – cza

z s

a szy

z bk

b ie

i j re

r po

p la

l r

a y

r za

z c

a ji

i m

ię

i śni

n a

i

a k

om

o ó

m r

Czynność mechaniczna serca –skur

u c

r z

z i rozkurcz – 3 fazy pracy serca:

I

I fa

f z

a a

z :

a skur

u c

r z

z pr

p z

r e

z ds

d io

i nk

n ó

k w,

w pr

p z

r y

z ro

r zk

z ur

u c

r zo

z ny

n ch

h ko

k m

o or

o a

r c

a h

II faza: skurcz komór przy ro

r zk

z ur

u c

r zo

z ny

n ch

h pr

p z

r e

z ds

d io

i nk

n ac

a h

c

II

I I

I

I fa

f z

a a

z :

a ro

r zk

z ur

u c

r z

z pr

p z

r e

z ds

d io

i nk

n ów

w i

i ko

k m

o ór

Se

S rc

r e k

ur

u c

r zy

z się

i ry

r tm

t ic

i zn

z i

n e

i z

z czę

z sto

t tli

l w

i o

w ścią

i

ą ok

o .

. 70

7 ra

r z

a y

z na

n

a m

in

i u

n t

u ę.

.

Pojemność wyrzutowa – il

i o

l ś

o ć krw

r i iwy

w py

p cha

h n

a e

n j

j po

p dc

d za

z s

a skur

u c

r zu

z

u (o

( k.

. 7

5

5 cm

c 3)

Pojemność minutowa serca – il

i o

l ść k

rw

r i

i t

ło

ł czo

z nej

e pr

p z

r e

z z

e

z jedn

d ą

n

ą z

z ko

k mó

m r

r se

s rc

r a

a w cza

z s

a ie

i jedn

d e

n j

j min

i u

n t

u y

t

(ok. 90cm3)

Zjawiska akustyczne – 3

3 to

t n

o y

n serc

r a

c :

a

Pierwszy ton – wy

w wo

w łan

a e

n za

z m

a yk

y an

a i

n e

i m

e się

i

ę za

z s

a taw

a ek

k pr

p z

r e

z ds

d io

i nk

n o

k wo

w -ko

k mo

m ro

r wy

w ch

h i

i po

p czą

z t

ą kie

i m

e

skurczu serca.

Drugi ton – po

p wst

s aj

a e w

cza

z s

a ie

i za

z m

a y

m kan

a i

n a

i

a s

ię

i za

z s

a t

s aw

a e

w k

k aort

r y

t i

i pn

p i

n a

i

a pł

p uc

u ne

n go

g .

. T

rw

r a

w

a kró

r c

ó ej o

d

d

pierwszego tonu.

Trzeci ton – wy

w stępu

p j

u e

j w

w ro

r zk

z ur

u c

r zu

z ,

u w

w ok

o re

r sie

i wy

w pe

p łni

n a

i n

a i

n a

i

a się

i ko

k m

o ór

r krw

r ią

i

ą na

n p

a ł

p yw

y aj

a ąc

ą ą

ą z

z

pr

p z

r e

z ds

d io

i nk

n ów

ó .

. Je

J st

s na

n j

a słab

a s

b zy

z , spo

p w

o o

w do

d w

o an

a y

n pr

p z

r e

z z

z w

i

w br

b a

r c

a ję krw

r i

i szy

z bk

b o w

ype

p łni

n a

i j

a ąc

ą ej jam

a y

m o

bu

b

u

komór.

7. Sztuczne zasta

t wki

k

i s

er

e c

r a.

Mechaniczne:

-zastawka kulkowa (Starr- Edw

d ar

a d

r s

d ) - sk

s ład

a a

d

a s

ię

i z

z sil

i i

l k

i o

k no

n w

o ej k

ul

u k

l i

i i

i pi

p e

i rś

r cie

i ni

n a

i

a po

p kry

r tego

g szt

z uc

u zn

z y

n m

y

włók

ó ne

n m

e o

ra

r z

a

z ko

k szy

z k

y a

a ut

u w

t o

w rz

r o

z ne

n go

g pr

p z

r e

z z

z m

et

e al

a o

l w

o e

e ra

r m

a io

i na

n

a um

u ie

i jsco

c wio

i ne

n w

ok

o ół

ł pi

p e

i rś

r cie

i ni

n a

i .

a

. Ruc

u h

h

kul

u k

l i

i w k

ie

i ru

r n

u k

n u

u k

oszy

z czk

z a

a o

twie

i ra

r

a za

z s

a ta

t w

a kę

k i

i um

u o

m żl

ż i

l w

i ia

i

a pr

p z

r e

z pływ

y k

rw

r i

i m

ię

i dz

d y

z ku

k l

u k

l ą

ą a

a m

etal

a o

l wy

w m

y i

i

ra

r m

a io

i na

n m

a i

i k

os

o zy

z czk

z a.

a

. Je

J j wa

w d

a y

d to

t czę

z st

s e po

p wik

i łan

a i

n a

i

a za

z t

a oro

r we,

e du

d ż

u e

ż gr

g a

r d

a i

d e

i nt

n y

t , he

h m

e oli

l z

i a

z

a - obecnie

pr

p a

r w

a ie

i ni

n e

i st

s oso

s w

o an

a a

n ;

a t

ylk

l o

k

o w uj

u ście

i ao

a rt

r al

a n

l e

n .

.

-za

z s

a taw

a ka

a z

z po

p jedy

d nc

n zy

z m

y uc

u hy

h ln

l y

n m

y dy

d sk

s ie

i m

e (Bj

B órk

r -Shiley, Medtronic-Hall) - składa

d

a się

i z

z pi

p e

i rś

r cie

i ni

n a

i

a

po

p kry

r t

y ego

g szt

z uc

u zn

z y

n m

y w

łó

ł kn

k e

n m o

ra

r z

a

z o

krą

r g

ą ł

g e

ł go

g

o dy

d sku

u p

r

p z

r y

z cze

z pi

p o

i ne

n go

g ek

e sce

c nt

n ry

r cz

c n

z i

n e

i do

d pi

p e

i rś

r c

ś ie

i ni

n a

i

a

po

p pr

p z

r e

z z

z bo

b czn

z e

n

e lu

l b

u

b cent

n ra

r l

a n

l e

n me

m tal

a o

l we

w pr

p z

r y

z cze

z py

p .

. Po

P d

o c

d za

z s

a skur

u c

r zu

z

u dy

d sk

s o

twie

i ra

r

a s

ię

i po

p d

d k

ąt

ą em

e

m 60

6 -

90 st

s opn

p i

n

i (

w za

z l

a e

l żn

ż o

n ści

i o

d

d t

ypu

p

u za

z s

a taw

a ki)

i i ium

u ożl

ż i

l w

i ia

i

a p

r

p z

r e

z pł

p yw k

rw

r i iwo

w kó

k ł dy

d sku.

u

. Na

N s

a tępn

p i

n e

i w

zr

z o

r st

s

ciś

i ni

n e

i ni

n a

i

a w ja

j m

a ie

i po

p ni

n ż

i e

ż j

e za

z s

a taw

a ki ipo

p w

o odu

d j

u e

e za

z m

a k

m ni

n ę

i c

ę ie

i dy

d sk

s u.

u

. Za

Z l

a e

l ty

t :

: du

d ż

u a

ż

a trw

r a

w ł

a ość,

ć do

d br

b e

r

parametry hemodynamiczne, mała hemoliza. Wady: możliwość zablokowania dysku, nasilone wykrzepianie, przecieki okołozastawkowe.

-zastawka dwupłatkowa (St. Jude Medical, Carbomedics) - zbudowana z dwóch półokrągłych dysków przyczepionych do pierścienia za pomocą dwóch małych zawiasów. Mechanizm działania jest zbliżony do zastawki jednodyskowej, jednak parametry przepływu krwi przez zastawkę dwudyskową są

*bardziej fizjologiczne*. Wada: możliwość dyslokacji płatka. Zalety: trwałość, dobre parametry hemodynamiczne, rzadko zatorowość. Obecnie najczęściej stosowana.

Biologiczne

biologiczne - zbudowane z materiałów biologicznych, odpowiednio spreparowane zastawki zwierzęce lub ludzkie pochodzenia zwierzęcego (Xenografty) Produkowane z wieprzowych zastawek aortalnych lub z wołowego osierdzia

–zastawki stentowe

- osadzane są na konstrukcji z tworzywa sztucznego lub metalu obszytego miękkim pierścieniem, konserwowane chemicznie za pomocą aldehydu glutarowego

- zalety: łatwa implantacja, stabilizacja zastawek minimalizująca powstawanie niedomykalności

–zastawki bezstentowe

- brak sztywnej konstrukcji, obszyte tylko tkaniną

- wady: trudniejsza inplantacja

- zalety: lepsze warunki hemodynamiczne, mniejsza kalcyfikacja

- pochodzenia ludzkiego (Homografty) - zastawki pobierane ze zwłok, najczęściej fragment aorty z zastawką aortalną

- bezstentowe,

konserwowane dzięki promieniom rentgenowskim, aldehydu glutarowego, płynom odżywczym, antybiotykom czy niskim temperaturom

- przechowywane do kilku lat

- wady: ograniczona dostępność (zgodność tkankowa), degeneracja i wapnienia

- zalety: fizjologiczny kształt, względna odporność na zakażenia, optymalne warunki hemodynamiczne, brak leczenia przeciwzakrzepowego 8. Testowanie sztucznych zastawek

Zastawka sztuczna musi spełniać wymagania:

- medyczne (sterylność, łatwa implantacja, nietrombogenność (nie tworzenie skrzepów), własności hemodynamiczne zbliżone do naturalnych)

- materiałowe (trwałość, biozgodność)

- hydrodymamiczne (średni gradient ciśnienia mniejszy od 20 mmHg/cm² otwarcia, przepływ wsteczny mniejszy niż 10%, czas zamknięcia mniejszy niż 0.05 s, minimalna hemoliza).

Wielkości określane podczas testów:

- gradient ciśnienia na zastawce – określa wydajność układu i szkodliwe działanie na składniki krwi

- przepływ wsteczny (w czasie zamykania oraz przez zamkniętą zastawkę) – określa wydajność serca

- pole powierzchni otwarcia zastawki – związane w wydajnością układu i oporem zastawki

- prędkość przepływu przez zastawki – lokalizacja miejsc szkodliwych dla składników morfotycznych krwi (przepływy turbulentne)

- rozpraszanie energii na różnych elementach – szkodliwość oddziaływania na składniki krwi

- szybkość kalcyfikacji zastawek

Testy pulsacyjne, testy przecieku wstecznego, testy ze stałą prędkością przepływu, testy wytrzymałościowe, wizualizacja laserowa, symulacja komputerowa, testy in vivo

11. Modele układu krążenia

Mały układ krążenia: prawa komora -> naczynia krwionośne płucne -> lewy przedsionek Duży układ krążenia: lewa komora -> naczynia krwionośne ogólne -> prawy przedsionek