A keringési rendszer élettana

Előadó: Dr. Várnai Péter

képletek

Funkciók:

Szállítás: oxigén, tápanyagok, szén-dioxid, lebomlási termékek
Hőháztartás szabályozása
Endokrinológia
Immunológia

Felépítés

Két sorba kapcsolt körből áll, mindkettőnek megvan a maga pumpája.

Perifériás keringés (nagyvérkör); pumpája a bal kamra

Kisvérkör; pumpája a jobb kamra

Mivel a két kör sorba van kapcsolva, a két vérkörön időegység alatt áramló vérmennyiség megegyezik
A két vérkör elkülönülése nem tökéletes, és nem mindig igaz az artéria-kapilláris-véna sorrend

Érszakaszok általános jellemzése

Szakasz	Átmérő	Falvastagság	Rugalmas elemek	Simaizom	Szám	Összfelület (cm²)
Aorta	25 mm	2mm	+++	+	1	2,5
Artériák	4mm	1mm	++	++	Emelkedő	25
Arteriolák	20 μm	2 μm	+	+++	Milliós	40
Kapilláris	5-7 μm	0,5 μm	-	-	10¹⁰	2500
Venulák	20 μm	1 μm	+	-	10⁷	250
Vénák	5 mm	0,5 mm	++	+	Csökkenő	80
Vv. cavae	30mm	1,5 mm	++	++	2	8
Kisvérkör			+++

Vértérfogat (százalékos megoszlásban): aorta, artériák, arteriolák: 13 %, kapillárisok: 7 %, venulák, vénák, vv. cavae: 64 %, kisvérkör: 9 %, szív: 7 %

A keringési rendszer paraméterei

Q = átáramlás, ml/perc, l/perc dP=nyomáskülönbség, Hgmm, H₂Ocm (hemodinamika)

Bonyolító tényezők:

A nyomás folyamatosan változik
A csövek fala nem merev
A vér nem Newtoni folyadék, összetett, változó áramlási tulajdonságokkal → a pontos leírás nehéz, a Newtoni folyadékokra és merev falú csövekre használható képletekkel fogunk közelíteni

Az áramlási sebesség és a keresztmetszet összefüggése:

A₁=2 cm² V₁=5 cm/s

A₂=10 cm² Q= A×V V₂=V₁xA₁/A₂=1 cm/s

A kapillárisok hossza kb. 1 mm, az áramlási sebesség 0,3 mm/s → a kapillárisban a vér kb. 3s-t tölt el

Összefüggés az oldalnyomás és a sebesség között (Bernoulli törvénye) ábra!

A teljes nyomást a p_1 mutatja, ezt az áramlással szembe mutató kanüllel mérjük. P_2 az oldalnyomást méri, ez a csőrendszer minden pontján azonos. Az oldalnyomás (statikus nyomás) az áramlási sebességtől függően változik.

P_teljes=P_statikus+P_dinamikus

P_statikus=P_teljes−P_dinamikus

P_statikus=P_teljes−1/2 * ρ * v² A dinamikus nyomás a sebességgel együtt nő, tehát, ha az áramlási sebesség nő, az oldalnyomásnak csökkennie kell, hogy a teljes nyomás állandó maradjon.

Az áramlást meghatározó tényezők (Hagen-Poiseuille törvény)

Az Ohm-törvény ( U= I*R ) analógiájára p=Q*R Q=1/R*p . A csőhosszal az ellenállás egyenesen arányos, így állandó nyomáskülönbség mellett az átáramlás fordítottan arányos a csőhosszal. Az ellenállás a cső sugarának negyedik (!) hatványával fordítottan arányos, így azonos nyomás mellett egy kétszer akkora sugarú csövön tizenhatszor gyorsabban áramlik a folyadék. Az ellenállás egyenesen arányos a viszkozitással (η). A teljes Hagen-Poiseuille törvény: (1.KÉPLET) Látható, hogy az ellenállást legjobban meghatározó tényező a sugár.

A Hagen-poiseuille törvény átrendezésével: (2.KÉPLET)

Soros és párhuzamos kapcsolásSorosan kapcsolt érszakaszok eredője az ellenállások összege. A párhuzamos kapcsolásnál az eredő ellenállás, R_eredő (3.KÉPLET)

Egy-egy érszakasz elzár(ód)ásakor (pl. vérnyomásmérés) a teljes perifériás ellenállás nő! p= I*R p= perctérfogat*TPR (TPR=teljes perifériás ellenállás)

Lamináris és turbulens áramlás

Egy érben az áramlás legtöbbször lamináris, azaz szabályos, örvények nélküli. A turbulens áramlás örvénylő, kevésbé rendezett, fenntartása több energiát igényel, hangjelenséggel jár. Arra, hogy egy adott érszakaszban milyen áramlás történik, a Reynolds-szám alapján következtethetünk. (4.KÉPLET)

Ennek jelentőségei:

Anémiánál csökken a viszkozitás
Aneurisma (értágulat): érkeresztmetszer nő
Stenosis: áramlási sebesség nő
Vérnyomásmérés
Szívbillentyűk

Laplace törvény

A falban mérhető feszülés, a csőben mérhető nyomás és a cső sugarának összefüggése: (5.KÉPLET)

Tágulékonyság (disztenzibilitás), D

Az érrendszer nem merev falú cső, az erek tágulásra képesek. D egy százalékos érték, a kezdeti térfogat százalékos változását adja meg egységnyi nyomásváltozás hatására. (6.KÉPLET) A vénás rendszer disztenzibilitása kb. nyolcszorosa az artériás rendszerének. A befogadóképesség (compliance), C azt adja meg, hogy egységnyi nyomásváltozás hatására mekkora térfogatváltozás következik be. (7.KÉPLET)