2017.11.09.

1

A kardiovaszkuláris rendszer élettana II.

41. Az egyes érszakaszok hemodinamikai jellemzése42. Az artériás rendszer működése

Domoki Ferenc, November 10 2017.

Az erek: elasztikus és elágazó csövek� A Hagen-Poiseuille törvény alapján a cső hossza és

sugara alapvetően befolyásolja a hidraulikus ellenállást. A keringési rendszer rugalmas falú, elágazó, és nemcsak hengeres csöveket tartalmaz, szemben a törvény kritériumaival.

� A teljes perifériás ellenállást az egymással sorban és párhuzamosan kapcsolt vaszkuláris elemek komplex módon alakítják ki.

� A rugalmasság miatt a vérnyomás emelkedésével változik a csövek sugara, keresztmetszete, és térfogata is.

� Fontos alapfogalmak: transmuralis nyomás, kritikus záródási nyomás, vaszkuláris compliance, falfeszülés (Laplace törvény)

2017.11.09.

2

Transmuralis nyomás: az eret feszítő nyomás: Ptm=Pvér-Pinst

� „transmuralis” : a falon át � A vérnyomás és az érfalat körülvevő

intestitium nyomásának különbsége� Az interstitialis nyomás rendszerint nem

játszik szerepet a nagyvérköri artériák transmuralis nyomásában (kivéve az összehúzódó izomzatban), jelentősebb viszont az alacsony nyomású rendszerben (vénás keringés)

α

V

P

∆V

∆P

tgα= ∆V∆P

A VÉNÁS COMPLIANCE 20-24-SZER NAGYOBB, MINT AZARTÉRIÁS COMPLIANCE

Compliance:a V-P görbe meredeksége.

Nyomás (Hgmm)

Vénás rendszer

Artériás rendszer

VASZKULÁRIS COMPLIANCE: EGYSÉGNYI NYOMÁSVÁLTOZÁSRA ESŐ TÉRFOGATVÁLTOZÁS. FÜGG AZ EREK TÁGULÉKONYSÁGÁTÓL ÉS KEZDETI TÉRFOGATÁTÓL.

2017.11.09.

3

Az erek összeesnek ha a transmuralis nyomás a kritikus záródási nyomás alá csökken

� Az artériákban a kritikus záródási nyomás magasabb, mint a halál után kialakuló átlagos keringési töltőnyomás (~7 Hgmm). Ezért az artériák összeesnek, majd a boncoláskor levegővel telnek fel. Ez félrevezette a tudósokat ezer éven át, azt képzelve, hogy az artériák levegőt szállítanak. Görög nevüket nevüket is innen kapták: arteria= légszállító cső.

Nyugalmi áll.

Szimp. aktiválás

Szimp gátlás

Kritikuszáródásinyomás

vérá

ram

lás

Artériás nyomás

P

T

Falfeszülés = Transmuralis nyomás xérsugár

érfalvastagság

T = P xrh

Laplace törvény

� Az érfal feszülése: az eret szétfeszítő nyomás hatására az érfalban keletkező erő, amely az érfalat felszakítaná.

� Laplace törvénye megmutatja, mely érszakaszoknál van nagy kockázat� vénák – alacsony (nagy sugár – alacsony nyomás)� kapillárisok – alacsony (kis sugár – alacsony nyomás)� arteriolák – alacsony (kis sugár – magas nyomás + vastag fal)� muszkuláris artériák – alacsony (közepes sugár + vastag fal – magas

nyomás) � aorta/ nagy elasztikus artériák –magas (nagy sugár– relatív vékony fal

– magas nyomás)

A magas falfeszülés által kiváltott érszakadás tehát az aortában a legvalószínűbb, a falgyengülés által létrehozott aneurizma circulus vitiosus-t indít el!

2017.11.09.

4

A Laplace törvény és a Bernouilli törvény megmagyarázzák az aorta-aneurizma progresszióját

� A vér teljes energiája (TE) = potenciális energia (PE) + mozgási (kinetikus) energia (KE) + súrlódási hőveszteség

� Minthogy Q=A·v, az aneurizmában az áramlási sebesség (és így a kinetikus energia) csökken, az eret szétfeszítő nyomás komponens nő.

� Ahogy az aorta tágul, egyre jobban csökken a sebesség, egyre jobban nő a nyomás ÉS a sugár, valamint vékonyodik a falnövelve a falfeszülést. Erre a károsodott fal tovább tágul, amíg…

TE = PE + KE + hőveszteség

T = P xrh

Daniel Bernoulli (1700-1782)

� 8 jelentős matematikus és fizikus származott a családból

� Daniel legfontosabb felfedezése, amikor a sebesség nő, a nyomás csökken

2017.11.09.

5

Néhány kísérlet otthonra a Bernouilli törvény bemutatására

Ping-pong labdák!

Hogyan lehet az elágazó érrendszer ellenállását meghatározni?� Az erek egymással vagy sorba vagy

párhuzamosan kapcsoltak.� A nagyvérkör szervei egymással

párhuzamosan kapcsoltak. � Az egyes értípusok erei egymással szintén

párhuzamosan kapcsoltak ( artériák, arteriolák, kapillárisok, vénák)

� Az egyes értípus csoportok egymáshoz képest viszont sorosan helyezkednek el (artériák az arteriolákkal, azok a kapillárisokkal, azok a venulákkal etc)

2017.11.09.

6

Eredő ellenállás párhuzamosan kapcsolt csövekben

� Az eredő ellenállás mindig KISEBB, mint a legkisebb egyedi ellenállás!

� A nagyvérkör szervei egymással párhuzamosan kapcsoltak.

� Ezt a rendszert könnyebb leírni, ha a rezisztencia helyett reciprokát, a konduktanciát használjuk

� K = 1/R, Ktotal= 1/TPR� Ktotal=Kkoszorúserek+Kagy +

Kvázizomzat +…� Az ábra a teljes perifériás

konduktanciához viszonyított %-os értékeket mutatja a nagyvérkörben

� A TPR KISEBB, mint BÁRMELY szerv keringési ellenállása a nagyvérkörben.

� Például, a koszorúsérkeringés részesedése a teljes konduktancia 5%-a, ez azt jelenti, hogy ellenállása a TPR 20-szorosa!

� Rkoszorúserek=1/Kkoszorúserek=1/0.05 Ktotal=20 TPR

koszorúserek

Tüdő

agy

vázizomzat

máj

GIS

vese

bőr

Bal szívfélJobb szívfél

2017.11.09.

7

Eredő ellenállás párhuzamosan kapcsolt érszegmentumokban

� Az eredő ellenállás annál nagyobb, minél nagyobb az R (az individuális) ellenállás, és minél kisebb n (a párhuzamosan kapcsolt erek száma). Talán könnyebb átlátni, hogy a szegmentális konduktancia annál kisebb, minél kisebbek az erek individuális konduktanciái és minél kevesebb a párhuzamosan kapcsolt erek száma. Fentieket alkalmazva az egyes szegmentumok közül legnagyobb ellenállással az arteriolák rendelkeznek (nagy R, relatíve kis n).

R1 R2 R3++ Rn

Rszegmentális= 1

1 1 1 1+ . . . +( )

vagy Kszegmentális= K1+K2+K3+K4+ …. Kn

R=1/K !!!

Eredő ellenállás sorosan kapcsolt csövekben

� Rtotal= R1+ R2 + R3 + … Rn

� TPR= Raorta + Rartériák + Rarteriolák + Rkapillárisok + Rvénák

� Az eredő ellenállás mindig NAGYOBB, mint a legnagyobb egyedi ellenállás!

2017.11.09.

8

A VÉRNYOMÁS/ SZEGMENTÁLIS ELLENÁLLÁS ALAKULÁSA A KERINGÉSI RENDSZERBEN

• Rarteriolák >> Rkapillárisok > Rvénák > Rartériák > Raorta

• A legnagyobb a nyomásesés az arteriolákban: ez a szakasz képviseli a legnagyobb ellenállást, amely meghatározza a teljes perifériás ellenállást (TPR).•Az artériás vérnyomás és a helyi vérátáramlás szabályozása az arteriolákban történik.

Nyo

más

(H

gmm

)

Aor

ta

Mus

zkul

áris

art

ériá

k

Kis

arté

riák

Art

erio

lák

Kap

illá

riso

k

Ven

ulák

Kis

vén

ák

Nag

y vé

nák

Ven

ae c

avea

Tüdő

art

ériá

k

Art

erio

lák

Kap

illá

riso

k

Ven

ulák

Tüdő

vén

ák

Szisztémás Kisvérkörnagyvérkör

TPR= Raorta + Rartériák + Rarteriolák + Rkapillárisok + Rvénák

Rarteriolák =∆Parteriolák / Q (Q= perctérfogat)

Sebesség

cm² cm/sAorta 4 22.5Artériák 20Arteriolák 40Kapillárisok 3000 0.03Venulák 250Vénák 80V. cavae 8 11.0

KERESZTMETSZET ÉS SEBESSÉG

Elas

ztik

us. ar

t.

Mus

zkul

áris

art

.

Arte

riola

Kapi

lláris

Véna

Keresztmetszet

Q= A·v

2017.11.09.

9

Ela

szti

kus

art.

Mus

zkul

áris

art

.

Art

erio

lák

Kap

illár

isok

Vén

ák

%

Szív 7Aorta 6Artériák 6Arteriolák 2Kapillárisok 6Vénák 64Tüdő 9

VÉRTÉRFOGAT ELOSZLÁSA

A vértérfogat 2/3-a a tágulékonyvénákban található.

Endoth.Elaszt. sz.SimaizomRostos sz.

Elasztikusa.

Muszkulárisa.

ArteriolaPrekapilláris

sphincter

Kapilláris

Venula

Véna Vena cava

Átmérő 25 mm 4 mm 30 µm 8 µm 20 µm 5 mm 30 mmFalvastag. 2 mm 1 mm 25 µm 1 µm 2 µm 0.5 mm 1.5 mm

Szélkazán Elosztás Ellenállás Kicserélés Nagy mol. Vénás visszaáramlásműködés: filtrálása szabályozása

Folyamatos Vérnyomás vérgáz Gyulladás Perctérfogatáramlás szabályozása stb. szabályozása

Az erek szövettani jellegei és fő funkciói

2017.11.09.

10

William Harvey

(1578 – 1657)

Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis (in Animalibus)

(1628)

Az artériás rendszer működése

Harvey könyve a keringésről, a modernorvostudomány kezdete:

vénás rezervoir tüdő

ellenállás

pitvari töltőnyomáskamrai térfogat

aorta nyomás

Starling szív- tüdőpreparátuma

SZÉLKAZÁN!

2017.11.09.

11

AZ ELASZTIKUS ARTÉRIÁK SZÉLKAZÁN FUNKCIÓJA

Systole alatt az elasztikusartériák vért és a kamrakontrakció energiájának egy részét tárolják.

Diastole alatt az artériákelasztikus összehúzódása (nem izomkontrakció!)továbbítja a tárolt vért.

Perifériásellenállás

Perifériásellenállás

Levegő-tartály:

szélkazán

Szélkazánnal

Húz

Tol

Tol-Húz Tol-Húz

A SZÉLKAZÁN MŰKÖDÉSE

Szélkazán nélkül

Húz

Tol

Tol-HúzTol-Húz

ÁRAMLÁS NYOMÁS

2017.11.09.

12

Artériás középnyomás ≈ Pd + 1/3(Ps - Pd)(MABP: mean arterial blood pressure)pulzusnyomás fogalmaAz artériás középnyomás a keringés hajtóereje (a nyomásgrádiens fő meghatározó szabályozott tényezője).

AZ ARTÉRIÁS VÉRNYOMÁS

Systolés nyomás

Diastolés nyomás

középnyomás

Pulzus-nyomás

Vér

nyom

ás(H

gmm

)

A SYSTOLÉS ÉS DIASTOLÉS NYOMÁST

MEGHATÁROZÓ FAKTOROK

• Pulzustérfogat emelkedése

• Elasztikus erek rugalmasságának csökkenése

• Teljes perifériás ellenállás (TPR) növekedése

2017.11.09.

13

vénás rezervoir tüdő

ellenállás

pitvari töltőnyomáskamrai térfogat

aorta nyomás

Starling szív- tüdőpreparátuma

VS1

VD1

VD2

VS2

PD1 PS1 PD2 PS2

• PS jelentősen emelkedik.• PD mérsékelten emelkedik.•Pulzusnyomás nő

A PULZUSTÉRFOGAT EMELKEDÉSÉNEK HATÁSA

A VÉRNYOMÁSRA

Aorta nyomás-térfogat diagramja!

2017.11.09.

14

A KORRAL CSÖKKEN AZ AORTA RUGALMASSÁGA

A compliance elsősorban a magas nyomástartományban csökken.

Nyomás (Hgmm)

Tér

foga

tvál

tozá

s (%

)

VS1

VD1

PD1PD2 PS2PS1

• Systolés nyomás (PS) emelkedik.• Diastolés nyomás (PD) csökken.•Pulzusnyomás nagymértékben nő!

AZ AORTA CSÖKKENT RUGALMASSÁGÁNAK HATÁSA A VÉRNYOMÁSRA

Rugalmas aorta

Rugalmatlan aorta

2017.11.09.

15

VS1

VD1

VD2

VS2

PD1 PS1 PD2 PS2 PD1 PS1 PD2 PS2

• PS jelentősen emelkedik • PD jelentősen emelkedik

• PS igen jelentősen emelkedik • PD jelentősen emelkedik

Fokozott TPR Fokozott TPR + csökkentcompliance

FOKOZOTT TPR HATÁSA A VÉRNYOMÁSRA

Férfi Nő4 év 88/60 88/6020 év 118/71 118/70

40 év 126/77 131/81

50 év 150/88 156/90

A VÉRNYOMÁS VÁLTOZÁSA A KORRAL

A korral elsősorban a systolés nyomás növekszik.

év

2017.11.09.

16

Fokozott pulzustérfogatNormális

12080

140 90

12080

140 60

12080

150110

12080

180110

Hgmm

Hgmm

Hgmm

Hgmm

Csökkent compliance

Fokozott TPR

Fokozott TPR + csökkent compliance

Normális Megváltozott

A VÉRNYOMÁSVÁLTOZÁSOK ÖSSZEFOGLALÁSA

A golyó által megtetttávolság = X

A nyomáspulzus által megtett távolság: Y

A nyomáspulzus sebessége (Y/t) sokkal gyorsabb, mint a részecskék mozgása (X/t).

ÁRAMLÁSI SEBESSÉG ÉS A NYOMÁSPULZUS TERJEDÉSE

2017.11.09.

17

A NYOMÁSPULZUS TERJEDÉSE

• Terjedési sebesség

- aortában: 3-5 m/sec;

- kis artériákban: 15-30 m/sec.

• Az átlagos áramlási sebesség 30 cm/sec az aortában

és csökken a periféria felé.

• A nyomáspulzus terjedési sebességét fokozó tényezők:

- az érfal csökkent rugalmassága

- nagyobb falvastagság

PERIFÉRIÁS ÁRAMLÁSI ÉS NYOMÁSPULZUSOK

Az áramlási pulzus csökken a periférián.

A nyomáspulzus növekszik a periférián.

2017.11.09.

18

A NYOMÁSPULZUS VÁLTOZÁSA A TERJEDÉS FOLYAMÁN

A periféria felé:

• Systolés nyomás nő• Az incisura eltűnik• Új diastolés csúcs• Késés

A változás okai:

• Csillapítás• Visszaverődés• Nyomásfüggő terjedés• Rezonáció

Az artériás pulzus

� Az aortanyomás változásai a szívciklus alatt tovavezetődnek az artériákon mint nyomáspulzus- térfogati pulzust hozva létre, amely tapintható, ha az artériát nekinyomjuk egy lapos felületnek.

� a pulzus mind a szív mind az artériás rendszer állapotáról hordoz információt!

2017.11.09.

19

Pulzuskvalitások (latinul)

� pulsus frequens� pulsus regularis � pulsus altus� pulsus celer� pulsus durus� pulsus aequalis

pulsus rarus (frekvencia)pulsus irregularis (ritmus)pulsus parvus (amplitúdó)pulsus tardus (meredekség)pulsus mollis (elnyomhatóság)pulsus inaequalis (hasonlóság)

2017.11.09.

20

1. FREKVENCIA

Frequens (szapora) Rarus (ritka)

2. RITMUS

Regularis (szabályos) Irregularis (szabálytalan)

3. AMPLITÚDÓ

Altus (magas) Parvus (alacsony)

4. MEREDEKSÉG

Celer (gyors) Tardus (lassú)

PULZUS VIZSGÁLATA TAPINTÁSSAL

Az artériás pulzus: példák

Pulsus celer et altus Pulsus frequens, parvus et mollis = pulsus filiformis

Pulsus irregularis et inaequalis = arrhythmia absoluta