Elemente de Hemodinamica (fiziologie)

7/30/2019 Elemente de Hemodinamica (fiziologie)

1/16

Elemente de Hemodinamica

Hemodinamica are ca obiect studiul fenomenelor fizice ale circulatiei (mecanica inimii sihidrodinamica curgerii sngelui prin vase elastice), aparatele, modelele precum si dispozitiveleexperimentale folosite pentru acest studiu. Studiul circulatiei sanguine foloseste modele mecanice datoritanumeroaselor analogii care exista ntre functionarea inimii si cea a unei pompe, ntre artere si tuburileelastice etc.

Inima este un organ cavitar musculos care pompeaza snge (lichid nenewtonian pseudoplastic) ntot organismul prin contractii ritmice (datorita ciclului cardiac) n vasele de snge de diametre diferite,avnd pereti nerigizi si partial elastici. Inima are aproximativ 60-100 batai /minut, si aproximativ 100.000

batai / zi. Bataile inimii sunt accelerate de activitatea musculara si de temperatura mai ridicata a corpului.

Rolul de pompa al inimii

Fig. 22 Compartimentele inimii

Rolul principal al inimii consta n expulzarea sngelui n circulatie, prin nchiderea si deschiderean mod pasiv a valvulelor care au rol de supapa. Inima este constituita din doua pompe (Fig. 22), conectate

prin circulatiile pulmonara si sistemica:

- pompa dreapta care are rolul de a pompa spre plamni sngele dezoxigenat colectat din organism(circulatia pulmonara)

- pompa stnga colecteaza sngele oxigenat din plamni si l pompeaza n corp (circulatia sistemica)

Fiecare parte a inimii este echipata cu doua seturi de valvule care, n mod normal, impundeplasarea sngelui ntr-un singur sens, cele doua pompe ale inimii avnd fiecare cte doua camere: atriuleste un rezervor care colecteaza sngele adus de vene si ventriculul care pompeaza sngele n artere.Septul este peretele care desparte att atriile ct si ventriculele si care mpiedica trecerea sngelui dintr-unatriu/ventricul n celalalt. Etanseitatea pompelor este determinata de musculatura cardiaca.

Miscarea valvulelor este reglata de diferenta de presiune dintre atrii, ventricule si vase sanguine,ele mpiedicnd sngele sa curga n directie gresita. Musculatura cardiaca asigura att variatia volumului
http://lumeastiintei.com/?p=209http://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled50.pnghttp://lumeastiintei.com/?p=209


2/16

inimii si presiunii sngelui precum si energia necesara functionarii prin procesele biofizice si chimio-mecanice din miocard.

Fazele ciclului cardiac

Activitatea de pompa a inimii se poate aprecia cu ajutorul debitului cardiac, care reprezinta

volumul de snge expulzat de fiecare ventricul ntr-un minut. El este egal cu volumul de snge pompat deun ventricul la fiecare bataie (volum-bataie), nmultit cu frecventa cardiaca. Volumul-bataie al fiecaruiventricul este, n medie, de 70 ml, iar frecventa cardiaca normala este de 70-75 batai/min.; astfel, debitulcardiac de repaus este de aproximativ 5 l /min. Inima trebuie sa puna n miscare n fiecare minut, n medie4 l n repaus, iar n timpul exercitiilor fizice, pna la 20 l. n somn, debitul cardiac scade, iar n stari febrile,sarcina si la altitudine, creste.

Fiecare bataie a inimii consta ntr-o anumita succesiune de evenimente, care reprezinta ciclulcardiac. Acesta cuprinde 3 faze:

- sistola atriala consta n contractia celor doua atrii, urmata de influxul sanguin n ventricule. Cnd atriilesunt complet golite, valvulele atrioventriculare se nchid, mpiedicnd ntoarcerea sngelui n atrii.

- sistola ventriculara consta n contractia ventriculelor si ejectia din ventricule a sngelui, care intra astfeln sistemul circulator. Cnd ventriculele sunt complet golite, valvula pulmonara si cea aortica se nchid.

- diastola consta n relaxarea atriilor si ventriculelor, urmata de reumplerea atriilor.

nchiderea valvulelor atrioventriculare si a celor aortice produce sunetele specifice batailor inimiisi pot fi ascultate cu ajutorul stetoscopului (Fig. 23).

Fig. 23 Pozitia valvelor n timpul diastolei si a sistolei

Fazele ciclului cardiac, din punct de vedere mecanic, cu referire la ventriculul stng sunt:umplerea (diastola ventriculara), contractia atriala, contractia izovolumica sau izometrica, ejectia sirelaxarea izovolumica (izometrica).

Umplerea corespunde diastolei ventriculare care dureaza 0,50s. Datorita relaxarii miocardului,presiunea intracavitara scade rapid pna la ctiva mmHg. n momentul n care devine mai mica dectpresiunea atriala, se deschide valvula mitrala ducnd la scurgerea sngelui din atriu. Relaxarea continua amiocardului, permite scaderea n continuare a presiunii, genernd umplerea rapida a ventriculului, urmat deun aflux mai lent, datorita scaderii diferentei de presiune.

Contractia atriala este faza n timpul careia se umple complet ventriculul. n timpul acestor faze,valvula sigmoida este nchisa, iar presiunea aortica este mai mare dect cea ventriculara.
http://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled51.png


3/16

n timpul contractiei izovolumice (la volum constant), ambele valvule sunt nchise, ventricululcontractndu-se ca o cavitate nchisa, asupra unui lichid incompresibil, fapt care duce la o crestere foarterapida a presiunii intracavitare. Deoarece musculatura se contracta, forma ventriculului se modifica, darvolumul sngelui continut ramne acelasi. Presiunea sngelui creste rapid depasind-o pe cea din aorta, nacest moment deschizndu-se valvula sigmoida.

n timpul ejectiei, datorita contractiei miocardului ventricular, sngele este expulzat n aorta, cuviteza mare, la nceput avnd loc o ejectie rapida (aproximativ 2/3 din debitul sistolic este expulzat n primajumatate a sistolei). Prin urmare, presiunea aortica si cea ventriculara devin foarte apropiate ca valoare, la odiferenta de 2-3 mmHg. Musculatura se relaxeaza dupa jumatatea perioadei de ejectie si presiunea dinventricul scade, la nceput mai ncet dect cea aortica, expulzarea sngelui continuind mai lent. Cnd

presiunea ventriculara scade sub cea aortica, se nchide valvula sigmoida.

Urmeaza o perioada scurta n care cele dou ventricule devin cavitati nchise (diastola izovolumicasau relaxare izovolumica). n acest timp, presiunea intraventricular continua sa scad pn la valoriinferioare celei din atrii, permitnd deschiderea valvelor atrio-ventriculare. n acest moment, ncepeumplerea cu snge a ventriculelor. Aceast relaxare este foarte rapid, aezarea fibrelor musculare nstraturi cu orientare diferita si energia elastica nmagazinata n tesutul conjunctiv ce leaga straturilereprezentnd factori deosebit de importanti.

Structura muschiului cardiac

Cele trei straturi din care este alcatuit muschiul inimii au fiecare cte o alta orientare afibrelor musculare (Fig. 24) si participa n mod diferit la etapele ciclului cardiac si anume:

- stratul intern cuprinde fibre rasucite elicoidal;

- stratul median este alcatuit din fibre circulare care ajuta la micsoarea volumului ventricular nsistola; el este foarte bine dezvoltat n ventriculul stng;

- stratul extern are de asemenea fibre rasucite elicoidal, dar n sens invers celor din stratul intern;compunnd forta generata de fibrele elicoidale din stratul intern (F1 din Fig. 24) cu forta generata defibrele elicoidale din stratul extern (F2 din Fig. 24) se obtine o rezultanta (R) paralela cu axullongitudinal al inimii, prin urmare sub efectul fortelor dezvoltate de fibrele spiralate baza inimii se

apropie de apex.

Fig. 24 Orientarea diferita a fibrelor musculare ale inimii

Deoarece prezinta avantaje energetice si de rezistenta, structura elicoidala este ntlnita la multeforme vii.

Lucrul mecanic al inimii


4/16

Dintre fenomenele fizice care se desfasoara n cursul activitatii inimii, o importantadeosebita o are efectuarea de lucru mecanic de catre inima prin expulzarea sngelui, la fiecare ciclu(aproximativ 1,6J). Lucrul mecanic reprezinta produsul scalar dintre forta si deplasare. Daca nuexista deplasare (de exemplu, variatie nula de volum n cazul functionarii unei pompe), nu se poatevorbi despre efectuare de lucru mecanic. n fazele ciclului cardiac n care variatia de volum este nula(contractia si relaxarea izovolumice sau izometrice) nu se efectueaza lucru mecanic, spre deosebire de etapade ejectie (Fig. 25).

Faza de umplere reprezinta un aport de lucru mecanic datorat presiunii mai mari a sngelui dinatriu.

Lucrul mecanic este cu att mai mare cu ct numarul contractiilor cardiace creste, ca ncazul efortului fizic.

Fig. 25 Lucrul mecanic efectuat de inima n timpul unui ciclu cardiac

Conform legii de conservare a energiei, lucrul mecanic al inimii se va regasi sub alte forme de energie n:

- energia potentiala a sngelui (careia i corespunde o presiune efectiva asupra peretilor vasului),

- n energia cinetica a sngelui care masoara miscarea sngelui,

- n ncalzirea sngelui ca urmare a frecarilor dintre straturile de snge.

Lucrul mecanic generat de inima n sistola se acumuleaza partial sub forma de energie

potentiala si este cedat apoi coloanei de snge n timpul diastolei. Deoarece arterele au pereti elastici, nconditiile regimului pulsatil n care lucreaza inima, acestea permit curgerea sngelui si n perioada n careinima este n diastola; astfel, debitul este cu mult mai mare dect debitul ce ar exista n vase cu peretineelastici (vezi Mecanica Lichidelor-Curgerea prin pereti elastici, experimentul lui Marey).

Schema generala a patului vascular

n Fig. 26 este reprezentata schema generala a patului vascular. Dinspre aorta, undepresiunea este cea mai mare (presiunea medie este de 100 mmHg), sngele curge spre locul cu


5/16

presiunea cea mai joasa, vena cava (presiunea medie este de 10 mmHg). Se poate face o analogie cusensul curentului electric de la un potential mai mare la un potential mai scazut, debitul sanguinreprezentnd echivalentul intensitatii curentului electric. Drumul se ramifica, ramificatiile fiindlegate n paralel. Presupunnd ca rezistenta, n unitati arbitrare, a fiecarei cai este 0,1 (R1= R2= R3=0,1), se poate calcula rezistenta echivalenta a gruparii serie (Fig.27) comparativ cu a gruparii paralel(Fig. 28).

Fig. 26 Schema generala a patului vascular

Fig. 27 Gruparea capilarelor n serie

Rseri e - echivalent= R1+ R2+ R3= 0,3

iar n cazul gruparii paralel: 1/Rseri e - echi valent=1/ R1+ 1/ R2+1/ R3=3/0,1=> Rparalel - echivalent=0,033

Se observa ca rezistenta echivalenta la curgerea n paralel este mult mai mica dect n cazul serie.

Fig. 28 Gruparea capilarelor n paralel

Prin urmare, desi are loc o ramificare din ce n ce mai complexa a vaselor de snge, cucresterea sectiunii transversale a patului vascular (sectiunea totala a capilarelor fiind de cca. 750 de
http://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled57.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled56.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled55.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled54.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled57.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled56.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled55.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled54.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled57.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled56.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled55.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled54.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled57.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled56.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled55.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled54.png


6/16

ori mai mare dect aria sectiunii transversale a aortei), rezistenta la naintare a sngelui scade, vitezade curgere fiind invers proportionala cu suprafata sectiunii vasului.

Legea lui Laplace stabileste ce calibru va avea vasul de snge, care se comporta ca omembrana elastica de forma cilindrica, atunci cnd sngele are o anumita presiune. Tensiunea Tdepinde de structura peretelui vasului sanguin.

Legea lui Laplace se scrie matematic astfel :Dp=T/R, unde p este presiunea arteriala, Testetensiunea exercitata de snge asupra peretilor arteriali iarR este raza arterei. Se observa ca pentru odiferenta de presiune data Dp, tensiunea n vas T depinde de raza. Pentru aceeasi presiune de distensierezistenta peretilor vasculari este invers proportionala cu raza vasului de snge.

Legea lui Laplace are o importanta deosebita n biofizica aparatului circulator. Cu ajutorulei se pot explica unele particularitati anatomo-functionale fiziologice si patologice ale inimii si alevaselor de snge si anume:

- daca scade raza de curbura Ra stratului median al muschiului inimii, avnd constanta tensiuneaparietala T, conform legii Laplace, se constata ca presiunea la care are loc expulzarea sngeluicreste ;

- n regiunea apicala peretele ventricular se subtiaza, raza de curbura a cordului fiind mai mica, laaceeasi presiune a sngelui, tensiunea din perete este mai mica;

- n cazul hipertrofiei cardiace, cresterea razei de curbura duce la diminuarea presiunii sistolice,asadar la o expulzare deficitara, pentru aceeasi tensiune n fibrele musculare ;

- n cazul cardiomiopatiei dilatative, muschiul cardiac este slabit, raza ventricululuicreste.Cardiomiopatia dilatativa este o afectiune severa in care muschiul cardiac este slabit sinu mai are putere sa pompeze sangele in intreg organismul. Inima slabita nu poate sa pompezemult sange, astfel incat ramane mai mult sange la acest nivel dupa fiecare bataie de inima. Pemasura ce cantitati mai mari de sange raman in camerele inferioare din inima (ventriculi),

acestea se dilata. In timp, muschiul cardiac isi pierde forma (se dilata) si devine tot mai slab.Majoritatea pacientilor cu cardiomiopatie dilatativa dezvolta in final insuficienta cardiaca.Insuficienta cardiaca nu semnifica oprirea inimii, ci mai degraba este o afectiune in careventriculii sunt incapabili sa pompeze suficient sange pentru a intruni necesarul de oxigen sinutrienti al organismului.

- n cazul anevrismelor, deoarece creste raza vasului (Fig. 29), la aceeasi presiune distala, vom avea ocrestere a tensiunii parietale si, n consecinta, o crestere a riscului de rupere a peretelui vascular.
http://www.sfatulmedicului.ro/dictionar-medical/inima_1223http://www.sfatulmedicului.ro/Insuficienta-cardiaca/insuficienta-cardiaca_163http://www.sfatulmedicului.ro/Insuficienta-cardiaca/insuficienta-cardiaca_163http://www.sfatulmedicului.ro/dictionar-medical/inima_1223


7/16

a) b)

Fig. 29. a) Anevrism al aortei ascendente abdominale; b) Anevrism al arterei cerebrale

Structura peretilor vaselor de snge

Structura arterelor si venelor

Tunica interna intima este formata dintr-un rnd de celule endoteliale turtite sicaptuseste interiorul peretelui, conferindu-i caracter neted; endoteliul prezinta o permeabilitateselectiva pentru diferite substante.

Tun ica medieare structura diferita, n functie de calibrul arterelor. Arterele mari, artere detip elastic, au n structura peretilor lor fibre de elastina si pe masura ce diametrul arterial sediminueaza ncepe sa predomine tesutul muscular neted, care atinge cea mai mare dezvoltare lanivelul arteriolelor. Arterele mijlocii si mici, artere de tip muscular, contin numeroase fibremusculare netede, printre care sunt dispersate fibre de colagen si de elastina. Fibrele de elastina sicele de colagen sunt tesuturi de sustinere; primele sunt foarte usor extensibile, crend pasiv, adicafara consum de energie, o tensiune elastica n peretele vasului, conferindu-i acestuia o rezistentaminima la distensia produsa de presiunea sanguina, fibrele de colagen sunt mult mai rezistente lantinderi dect fibrele de elastina si confera vasului sanguin rezistenta la presiuni mari.

Tunica externaeste formata din tesut conjunctiv, cu fibre de colagen si elastina, si deasemenea fibre nervoase vegetative, cu rol vasomotor.

Structura capilarelor

Capilarele contin la exterior un strat format din tesut conjunctiv cu fibre de colagen si dereticulina, n care se gasesc si fibre nervoase vegetative, iar la interior un tesut monostrat endotelial.

Muschii netezi care intra n structura vaselor de snge pot ramne contractati pentru operioada mai lunga de timp, activitatea lor fiind controlata de sistemul nervos autonom. ndeplinescmultiple roluri, cum ar fi: dilatarea si contractarea vaselor sanguine, dar si deplasarea alimentelor

ingerate de-a lungul tubului digestiv, contractia uterului etc. n arteriole se afla o cantitate mare demuschi netezi, controlul exercitat de acestia asupra calibrului vascular fiind cel mai reprezentativ laacest nivel.

Factorii care intervin n geneza rigiditatii intra n actiune la valori de tensiune diferite. Cndtensiunea este scazuta, este solicitata elastina, la cresterea tensiunii va fi solicitat colagenul. Cu ctdiametrul arterei este mai mare, deci artera este mai dilatata, cu att ea va deveni mai rigida,deoarece cresterea diametrului duce la o transmisie progresiva a tensiunii de la elastina la colagen.
http://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled59.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled58.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled59.pnghttp://lumeastiintei.com/wp-content/uploads/2010/03/Untitled58.png


8/16

Elasticitatea arteriala joaca un rol deosebit de important n reologia sngelui, deoarece nunumai ca transforma regimul intermitent de propulsare a masei sanguine n regim continuu decurgere, dar mareste si debitul sngelui n vase (vezi experimentul lui Marey). Daca peretii arterialiar fi rigizi, debitul sanguin ar fi mai mic, iar inima ar trebui sa efectueze n timpul sistolei un lucrumecanic mai mare.

Conform legii lui Laplace, n arteriole, deoarece raza acestora este mai mica dect raza arterei, laaceeasi presiune a sngelui, avem o tensiune parietala mult mai mica.

Vscozitatea sngelui

La fluidele reale, n timpul curgerii apar forte de frecare interna ntre straturile molecularecare curg cu viteze diferite. Aceste forte, numite forte de vscozitate, tind sa anuleze miscarea relativa astraturilor si ele sunt cu att mai mari cu ct viteza relativa a straturilor este mai mare. n general, pentru unfluid aflat n curgere laminara, forta de vscozitate este proportionala cu gradientul vitezei:

Forta de vscozitate = coef icientul de vscozitate aria gradientul vi tezei

= h S

h = coeficientul de vscozitate (numit si vscozitate);

S= aria suprafetei de frecare ntre straturi;

v = viteza relativa de curgere a straturilor;

x = distanta ntre straturi (masurata pe o directie perpendiculara pe directia de curgere);

gradientul vitezei = v/x.

Coeficientul de vscozitate se masoara n Poiseuille: 1 Poiseuille (1 PI) = 1 Ns/m2.

Unitatea utilizata frecvent se numeste poise: 1 poise (1 P) = 10-1 Ns/m2.

Vscozitatea apei la temperatura camerei este 1 cP = 0,01 P, iar a sngelui (la temperatura corpului)este cuprinsa ntre 0,02 si 0,04 P. Vscozitatea sngelui variaza cel mai mult cu temperatura si cu numarulde hematii pe unitatea de volum.

Fluidele reale care satisfac relatia de mai sus se numesc fluide newtoniene. Vscozitatea acestorfluide () nu depinde de viteza de curgere si nici de presiune ( = const.). Exista si fluide realenenewtoniene, care nu satisfac relatia de proportionalitate ntre forta de vscozitate si gradientul vitezei,

deoarece vscozitatea lor depinde de viteza de curgere sau de presiune.

Vscozitatea sngelui depinde de concentratia hematiilor, care, prin forma lor discoidala, marescrezistenta la curgere (frecarea interna) a sngelui. n anemie, concentratia hematiilor este redusa, ceea cemicsoreaza vscozitatea sngelui, n timp ce o concentratie ridicata a hematiilor creste vscozitatea. n plus,daca viteza de curgere a sngelui creste, hematiile tind sa se orienteze pe directia de curgere, astfel nctscade rezistenta la curgere. Vscozitatea sngelui scade deci atunci cnd viteza de curgere creste. Aceasta

proprietate defineste sngele ca fluid nenewtonian pseudoplastic si se datoreaza faptului ca sngele nueste un fluid omogen, ci o suspensie. n componenta sngelui intra plasma sanguina si elementele figurate,


9/16

cum ar fi globulele rosii (eritrocite sau hematii), mai multe tipuri de globule albe (leucocite) sitrombocite. n conditii normale, plasma sanguina este de 1,2 1,6 ori mai vscoasa dect apa, iarsngele de 24 ori. Plasma este un fluid newtonian.

Globulele albe: diametru 10 mm, concentratie (4-11)103/mm3.

Trombocite: diametru 1,53 mm, concentratie ~(15-40)104/mm3.

Dintre elementele figurate, practic numai hematiile influenteaza vscozitatea sngelui (fiind multmai numeroase cca. 96%). Vscozitatea sngelui creste aproximativ exponential cu hematocritul (H).Valoarea optima a hematocritului este definita ca valoarea pentru care cantitatea de hemoglobina ce poateintra n capilare este maxima. Aceasta cantitate este proportionala cu raportul H/h. La om, H/h este maxim

cnd H = 48% (valoarea optima a hematocritului).

Un alt lichid nenewtonian este lichidul sinovial din articulatiile oaselor. Introducerea unui fluidntre doua corpuri solide aflate n contact micsoreaza mult forta de frecare dintre ele. Frecarea solid - solideste nlocuita cu frecarea interna din fluid. Fluidul devine lubrifiant, iar efectul de micsorare a frecarii se


10/16

numeste lubrifiere. Vscozitatea lichidului sinovial scade odata cu cresterea presiunii (lichid nenewtonianpseudoplastic), ceea ce nlesneste lubrifierea.

Sngele reprezinta o suspensie de elemente celulare (50% din volumul sau) ntr-o solutieapoasa (plasma) de electroliti, neelectroliti si substante macromoleculare (dispersie coloidala), fiindasadar un sistem dispers complex. Din punct de vedere al vscozitatii, sngele este un lichid

nenewtonian, pseudoplastic. n cazul unei suspensii vscozitatea sistemului depinde att de mediul dedispersie (plasma n cazul sngelui), ct si de particulele aflate n suspensie, fiind functie de volumultotal al acestor particule.

Valoarea vscozitatii sngelui la temperatura de 370C este de aproximativ 3 cP. Vscozitatearelativa a sngelui n raport cu apa (napa = 0,70 cP), va fi, n medie:nrelativ=nsange/napa=4

Vscozitatea sanguina relativa la subiectii sanatosi are valori cuprinse ntre 3,9 si 4,9, fiindputernic dependenta de vrsta (atinge maximul de 4,9 la vrste cuprinse ntre 3540 de ani).

Datorita compozitiei neomogene a sngelui, vscozitatea acestuia variaza cu valoareahematocritului, cu viteza de curgeresi cu raza vasul ui de snge.

Hematocritulreprezinta procentul de elemente figurate, n special hematii, dintr-un anumitvolum de snge. Deoarece plasma este un lichid newtonian, elementele figurate sunt cele care conferasngelui caracterul nenewtonian. Prin urmare, vscozitatea sngelui va fi mai mare acolo undedensitatea de elemente figurate este mai mare.

La omul sanatos, valoarea hematocritului este de 4045%, variind n functie de vrsta sisex. Hematocritul si dozarea hemoglobinei, ajuta la punerea unui diagnostic mai precis de anemie(hematocrit scazut i hemoglobin sczut).

Vscozitatea sngelui variaza cu viteza de curgere, scaznd cu cresterea acesteia, datoritadeformarii elastice a eritrocitelor. Scade, de asemenea, cnd diametrul vasului devine mai mic dect1 mm (n capilare).

Vscozitatea serului da indicatii referitoare la proportia si calitatea proteinelor cuprinse nel. n stare normala, la o temperatura de 37oC, vscozitatea specifica a serului uman este constanta,cu fluctuatii mici n intervalul 1,641,69. n stari patologice, vscozitatea serului variaza mult,putnd lua valori cuprinse n intervalul 1,53. n timp ce prezenta substantelor cristaloide n ser(uree, NaCl) nu modifica sensibil vscozitatea serului, cresterea procentului de proteine duce lamarirea vscozitatii acestuia.

Fenomenul de acumulare axiala a eritrocitelor

Atunci cnd viteza sngelui creste, hematiile tind sa se acumuleze spre centrul tubului, marindhematocritul n aceasta zona si micsorndu-l la perete. Se formeaza un fel de manson de hematii nregiunea centrala, nconjurat de plasma, care are vscozitate mica. n acelasi timp, ele se aliniaza paralel cu

directia de curgere. La viteze mari de curgere se ajunge la saturatie: hematiile ating gradul maxim deordonare, rezistenta la curgere devine minima, iar vscozitatea nu mai depinde de viteza sngelui.Comparnd profilul de curgere cu cel dat de legea lui Poiseuille se observa ca la margini acest profil esterespectat n timp ce n centru hematiile au practic aceeasi viteza.

Viteza de curgere a sngelui


11/16

Doar n vasele mici curgerea sngelui poate fi considerata laminara, n majoritatea vaselor maricurgerea sngelui se face intermediar ntre regimul laminar si cel turbulent. Prin vasele capilare, care audiametre mai mici dect cele ale hematiilor, se produce o deformare elastica a acestora, ele deplasndu-seuna cte una, cu viteza foarte mica, antrenate de plasma (Fig. 32).

Fig.32 Deformarea eritrocitelor la trecerea prin vasele capilare

n restul vaselor de snge, curgerea este preponderent nelaminara, datorita vscozitatii,neomogenitatii, expulzarii ciclice ale sngelui precum si a dimensiunilor variabile ale vaselor. Curgereaturbulenta a sngelui n vasele mari (mai accentuata n partea initiala a aortei si arterei pulmonare) estedeosebit de importanta deoarece faciliteaza schimburile ntre fluid si peretii vasului si omogenizareasubstantelor dizolvate. n vase de diferite calibre, viteza sngelui este variabila. n vasele mari viteza mediea sngelui are valoarea de aproximativ 35 cm/s, viteza care scade la trecerea n vasele mici pna la 1 mm/s

n capilare (Fig. 33). Datorita regimului pulsatoriu si deformabilitatii peretilor viteza instantanee variaza ntimp.

Deoarece aria totala a capilarelor este de 750 ori mai mare dect aria sectiunii aortei, rezulta caviteza medie de curgere a sngelui prin capilare este de 750 de ori mai mica dect viteza medie de curgere asngelui prin aorta.

Pentru a aprecia circulatia sngelui prin artere se masoara presiunea arteriala, debitul sanguinsi rezistenta la curgere a sngelui (rezistenta periferica).

Presiunea sanguina arteriala (PA) este presiunea exercitata de snge asupra peretilor arterelormari, cum ar fi artera brahiala. Este determinata de forta si cantitatea sngelui pompat de inima, precum side marimea si elasticitatea arterelor.

Presiunea sanguina n celelalte vase de snge este mai mica dect presiunea arteriala.

Presiunea arteriala maxima n timpul ciclului cardiac este presiunea sistolica, iar cea minima estepresiunea diastolica, atinsa n faza de repaus a ciclului cardiac. PA sistolica (maxima) corespunde sistoleiventriculare. Aceasta depinde de forta de contractie si volumul bataie al vetriculului stng, avnd o valoare


12/16

normala de 100 140 mmHg. PA diastolica corespunde sfrsitului diastolei ventriculare, depinznd derezistenta periferica opusa de sistemul arterial. Valoarea normala a PA diastolice este cuprinsa n intervalul6090 mmHg.

Fig. 34 Presiunea arteriala (PA) reprezinta forta exercitata de sngele circulant pe unitatea de suprafata aperetelui vascular

Elasticitatea este proprietatea arterelor mari de a se lasa destinse cnd creste presiunea sngelui si

de a reveni la calibrul initial cnd presiunea a scazut la valori mai mici.n timpul sistolei ventriculare cnd sngele este expulzat n circulatie intermitent, cu o presiune

mare, n artere este pompat un volum de 75 ml de snge peste cel continut n aceste vase. Datoritaelasticitatii, unda de soc sistolica este amortizata, curgerea devenind continua n zonele distale. n aceastafaza a ciclului cardiac are loc nmagazinarea unei parti a energiei sistolice sub forma de energie elastica a

peretilor arteriali, aceasta energie fiind retrocedata coloanei de snge n timpul diastolei. Prin aceste variatiipasive ale calibrului vaselor mari, se produce transformarea ejectiei sacadate a sngelui din inima ncurgere continua a acestuia prin artere. Astfel, peretele vascular se ncarca n sistola (proportional cucomplianta) si se descarca n diastola, ntocmai ca un acumulator de energie. ntre undele de debit si de

presiune exista un defazaj.

Presiunea sngelui la nivelul arterei aorte are un nivel oscilant ntre 80-120 Torr (mmHg) sau o valoarea

medie de 100 Torr. Presiunea arteriala, apoi venoasa scad progresiv pna aproape de anulare n vena cava(Fig. 35).

Scaderea presiunilor nefiind liniara, nseamna ca rezistenta la curgere nu este constanta, arteriolele opunndcea mai mare rezistenta, la nivelul lor producndu-se si cea mai mare cadere de presiune. Tot n arteriole seamortizeaza si variatiile ciclice datorate contractiilor cardiace.


13/16

Fig. 35 Scaderea presiunii n sistemul vascular

n timpul ciclului cardiac portiunea ascendenta a presiunii sngelui (Fig. 36) ncepe n momentuldeschiderii valvulei sigmoide aortice datorita patrunderii sngelui n artere. n acest moment peretiiarterelor sunt destinsi si nmagazineaza energie potentiala elastica.

Fig. 36 Variatia presiunii sngelui n cursul ciclului cardiac

Factori care influenteaza presiunea arteriala:

- frecventa batailor: cu ct este mai mare rata de pompare a inimii, cu att creste mai mult presiuneaarteriala.

- volumul sanguin total: cu ct acesta este mai mare, cu att trebuie sa creasca si rata de pompare, deci sipresiunea arteriala.

- debitul sanguin cardiac (sau produsul cardiac) reprezinta produsul dintre rata inimii si volumul deejectie. Practic, debitul cardiac reflecta eficienta cu care inima controleaza circulatia sanguina n organism.Presiunea arteriala creste cu debitul. Pentru un debit de 5 l/min. (n repaus) presiunea arteriala este 125/80mmHg. Pentru un debit de 15 l/min. (la efort fizic), presiunea este 180/125 mmHg.

- rezistenta la curgere a vaselor de snge este raportul dintre diferenta de presiune de la capetele vasului(p) si debitul sanguin Q:

n conditii normale, debitul sanguin Q este constant, deci presiunea arteriala creste odata curezistenta la curgere. Rezistenta unui vas de snge depinde de diametrul vasului si de netezimea peretilorvasului. Rezistenta este mai mare daca vasul este mai ngust sau daca peretii vasului sunt mai putin netezi.Depunerile de grasimi pe peretii arteriali cresc presiunea sanguina. Substantele vasodilatatoare (cum ar finitroglicerina) scad presiunea arteriala, n timp ce substantele vasoconstrictoare o maresc. Datorita presiuniidiferite, sistemul arterial contribuie cu 93% din rezistenta totala a patului vascular, n timp ce sistemul

venos cu 7%.

- elasticitatea peretilor arteriali: presiunea arteriala creste cnd rigiditatea peretilor arteriali creste.Majoritatea medicamentelor antihipertensive reduc rigiditatea arteriala, actionnd ca antagonisti (sau factoride blocaj) la nivelul canalelor de calciu din membrana plasmatica a celulelor musculare aflate n peretiiarteriali, ceea ce determina relaxarea fibrelor musculare din peretii vaselor sanguine. Este prevenita attrigiditatea vaselor de snge, ct si vasoconstrictia.


14/16

- vscozitatea sngelu i: daca sngele este mai vscos, presiunea arteriala este mai mare.

Sngele este un lichid nenewtonian, pseudoplastic, neomogen, reprezentnd un sistem disperscomplex. El reprezinta o suspensie de elemente celulare (50% din volumul sau) ntr-o solutie apoasa(plasma) de electroliti, neelectroliti si substante macromoleculare.

Vscozitatea sngelui la 37C este aproximativ 3 cP, adica de 4 ori vscozitatea apei (apa = 0,70cP): r = snge /apa = 4.

n general vscozitatea sngelui depinde de: hematocrit, viteza de curgere, raza vasului sitemperatura. Plasma este cu aproximatie un lichid newtonian, deci caracterul sngelui de fluid nenewtonianeste determinat de prezenta elementelor figurate.

Vscozitatea sngelui creste n intoxicatiile cu CO2 din cauza cresterii volumului hematiilor. Dinacelasi motiv,

venos > arterial

Rezistenta la curgere a ) si deci si presiunea arteriala cresc cu vscozitatea. sngelui (

La o aceeasi diferenta de presiune ntre capetele vasului, debitul sanguin ntr-un vas de snge Q =p creste. De exemplu, n extremitatile corpului expuse scade cnd / la frig vscozitatea sngelui crestemult datorita scaderii temperaturii, deci creste si debitul sanguin scade, determinnd o hipoxie severa,urmata de necroza tesuturilor periferice (degeraturile).

Masurarea presiunii arteriale

Primul document care atesta masurarea presiunii arteriale dateaza din secolul al XVIII-lea. n1773, cercetatorul englez Stephen Hales a masurat n mod direct presiunea sngelui unui cal prin inserareaunui tub cu un capat deschis direct n vena jugulara a animalului. Sngele a urcat n tub pna la naltimea de2,5 m adica pna la naltimea la care presiunea coloanei de snge (greutatea coloanei raportata la suprafata)a devenit egala cu presiunea din sistemul circulator. Acest experiment sta la baza utilizarii cateterului

pentru masurarea directa a presiunii arteriale. Cateterul este o sonda care se introduce direct n artera,prevazuta cu un manometru miniaturizat care permite monitorizarea continua a presiunii sngelui (metodaeste folosita rar, mai ales n urgenta).

n mod uzual, presiunea arteriala se masoara prin metode indirecte bazate pe principiulcomprimarii unei artere mari cu ajutorul unei manson pneumatic n care se realizeaza o presiunemasurabila, valorile presiunii intraarteriale apreciindu-se prin diverse metode, comparativ cu presiuneacunoscuta din manseta. Dintre metodele indirecte mentionam: metoda palpatorie, metoda auscultatorie,metoda oscilometrica.

Metoda palpatorie (Riva Rocci) masoara numai presiunea sistolica, prin perceperea primeipulsatii a arterei radiale (palparea pulsului) la decomprimarea lenta a mansonului aplicat n jurul bratului.

n metoda ascultatorie (Korotkow) n loc de palparea pulsului, se asculta cu ajutorul unuistetoscop plasat n plica cotului zgomotele ce apar la nivelul arterei brahiale la decomprimarea lenta amansonului, datorita circulatiei turbulente, urmndu-se a determena att presiunea sistolica, ct si ceadiastolica. Se pompeaza aer n manson pna ce prin stetoscop nu se mai aude nici un zgomot (presiunea dinmanson este mai mare cu 30-40 mm Hg peste cea la care dispare pulsul radial), dupa care aerul estedecomprimat lent. Cnd presiunea aerului devine egala cu presiunea sistolica, sngele reuseste sa se


15/16

deplaseze prin artera brahiala dincolo de zona comprimata de manson, iar n stetoscop se aud primelezgomote. n acest moment se citeste presiunea pe manometru, ea reprezentnd valoarea presiunii sistolice.Zgomotele provin de la vrtejurile ce apar n coloana de snge care curge cu viteza mare. Curgerea se facen regim turbulent deoarece se ngusteaza lumenul arterial. Pe masura ce aerul din manson estedecomprimat, zgomotele se aud tot mai tare deoarece amplitudinea miscarilor peretilor arteriali creste siodata cu ea se intensifica vibratiile sonore. n momentul n care presiunea aerului din manson si presiuneadiastolica sunt egale, artera nu se mai nchide n diastola, zgomotele scad brusc n intensitate si dispar.Presiunea citita n acest moment pe manometru este presiunea diastolica. Asadar, momentul n care se auden stetoscop primul zgomot marcheaz presiunea sistolica; momentul n care zgomotele nu se mai audmarcheaza presiunea diastolica.

Metoda oscilometrica (Pachon) permite determinarea presiunii sistolice, diastolice si medii.Aceasta metoda urmareste amplitudinea oscilatiilor peretilor arterei brahiale n timpul decomprimariitreptate a aerului din mansonul gonflabil. Presiunea sistolica se nregistreaza la aparitia oscilatiilor,

presiunea diastolica la disparitia acestora, iar presiunea medie n momentul n care amplitudinea oscilatiiloreste maxima.

Aspecte biofizice ale patologiei circulatiei sngelui

Se refera la modificari ale vscozitatii sanguine, ale dimensiunilor inimii, precum si lamodificari aparute n diametrele si elasticitatea vaselor de snge.

Cresterea vscozitatii sanguine duce la o rezistenta vasculara marita. Apare suprasolicitareacordului prin cresterea presiunilor arteriale n circulatia sistemica si n special pulmonara, acest lucrufavoriznd staza sanguina, aderenta trombocitara, ateroscleroza si accidentele vasculare.

Cresterea vscozitatii sanguine se poate datora unui numar anormal de leucocite (de exemplu nleucemii) sau unei cantitati crescute de proteine plasmatice - fibrinogenul (n inflamatii) sau ca lanturile K(proteine ce intra n compozitia anticorpilor) secretate de o linie limfocitara anormala (boala numitamacroglobulinemie n care vscozitatea relativa a serului este >4 ).Vscozitatea sngelui creste nintoxicatiile cu bioxid de carbon.

Cresterea hematocritului se ntlneste rar, n cazul deshidratarii (prin transpiratie, prin febra,prin varsaturi) precum si n poliglobulie (boala care se caracterizeaza prin cresterea exagerata a numaruluide globule rosii). Din cauza valorilor mari ale hematocritului, creste vscozitatea sngelui prin stnjenireamiscarii libere a hematiilor care sunt deformate mecanic si favorizarea aparitiei de aglomerari eritrocitare.Aceste cresteri ale hematocritului pot aparea ca un mecanism compensator n hipoxie (scaderea presiunii

partiale a oxigenului n snge) de exemplu hipoxia datorata altitudinii sau hipoxia din unele boli ceafecteaza ventilatia pulmonara.

Conform legii lui Poiseuille, pentru a trece printr-un vas un anumit debit de snge, trebuie sa seactioneze cu o presiune cu att mai mare cu ct vscozitatea lichidului este mai mare. Prin urmare, crestereavscozitatii sngelui cere o contractie mai mare din partea inimii pentru a asigura circulatia, ceea ce setraduce prin cresterea tensiunii arteriale.

Scaderea vscozitatii sanguine este ntlnita n starile de anemie, n pierderea de snge saucnd se consuma multe lichide nainte de recoltarea sngelui, hiperglicemie.

Modificarea dimensiunilor inimii poate sa apara ca urmare a presiunii marite a sngelui carenecesita din partea inimii efectuarea unui lucru mecanic mai mare. n aceste conditii, inima marindu-sidimensiunile (razele de curbura ale peretilor devenind mai mari), conform legii lui Laplace, pentru a realizao aceeasi presiune sistolica se produce o tensiune mai mare n pereti. Exe mplu hipertrofia muchiuluicardiac, cardiomiopatia dilatativ.


16/16

Cnd peretii arteriali devin rigidizeaza aportul de lucru mecanic al arterei fata de cord disparesau se micsoreaza foarte mult, inima fiind nevoita sa efectueze un lucru mecanic mai mare dect n modobisnuit, ceea ce duce la obosirea acesteia. Mai mult, poate sa apara si riscul curgerii turbulente, urmat decresterea rezistentei la naintare a coloanei de snge si la aparitia unor sufluri.

Fig. 38 ngustarea peretelui vascular n ateroscleroza

n ateroscleroza (Fig. 38) depozitele de colesterol de pe peretii vaselor de snge, micsoreaza diametrulacestora, aria sectiunii transversale ngustndu-se, creste viteza fluidului prin acea sectiune. O crestere a

vitezei de curgere a fluidului atrage dupa sine o crestere a presiunii dinamice, urmate de o scadere apresiunii statice, vasul putndu-se bloca, la fel cum, de asemenea, este posibil ca un cheag de snge sablocheze vasul ngustat.

Elemente de Hemodinamica (fiziologie)

Documents

Transcript of Elemente de Hemodinamica (fiziologie)