hemodinamica fiziologia circulatieifiziologie.ro/didactic/2014-2015/cursuri/s1 11 hemodinamica i...

HEMODINAMICA

Fiziologia circulatiei

Adrian Roşca

UMF “Carol Davila” Bucureşti

HEMODINAMICA

• Ramura a fiziologiei care se ocupa cu studiul factorilor

care guverneaza curgerea sangelui prin organe si

tesuturi (Oxf. dictionary def.)

• Are la baza interrelatia:

Flux sang. (Q) – Pres. sang. (P) – Rezist. vasculara(R)

Q

P

R

HEMODINAMICA

• Curgerea sangelui prin vase este dependenta de:

factori extrinseci - forta motrice a cordului

- forte externe de actiune

factori intrinseci - ce vizeaza proprietatile

- continatorului (vasele sanguine): distensibilitate, complianta,

elastanta etc

- continutului (sangele): hematocrit, densitate, factor steric etc

Sistemul vascular - clasif.

• Anatomică (funcţionala):

- “Marea circulaţie” (sistemică)

- “Mica circulaţie”(pulmonară)

- Circulaţia limfatică

Principalele caracteristici morfofunctionale

ale continatorului vascular

• Intima - endoteliul

procese de schimb tisulare

importanta functie vasoactiva, enzim. si antitrombotica

(un adevarat “organ endocrin”)

glicocalix - ↓ F.Frecare intre coloana sg si perete vascular

- previne ciocnirile plastice ale el. fig. (incarcate - ) de endoteliu (incarcat - )

- ascunde situsurile de legare ale Tb, F.coagulare, Leucocitelor

rol de “airbag” / “buffer” la interfata coloana sg - perete vascular

• Media - tunica musculară

fibre musculare netede (FMN), dispuse intr-o matrice conj.

ce contine fibre de elastina si colagen

raspunde infl: - SNA

- ag. umorali locali

- ag. umorali sistemici

=> ajustare debit local ͠ necesitatile metabolice

FMN - f. bine reprezentate la niv. arteriolar (vase de

rezistenţă - raport medie/lumen = maxim!)

=> “prabusirea” PA la acest nivel

“tonus” vascular



• Adventicea - tunica externă fibroasă

tesut conjunctiv – predomina f. colagen

rol: - protector – limiteaza “stretching”- ul exagerat

- nutritie – “vasa vasorum”

- transmitere a semnalului nociceptiv

(tromboflebitele membr. inf)



Caracteristicile structurale ale vaselor sanguine. En - endoteliu; M – fibre

musculare; El - fibre elastice; Clg - fibre colagen.

Principalii parametrii hemodinamici ai circulatiei sanguine

CS -compartimentul sistemic;

CP - compartimentul pulmonar;

Ao - aorta; VC - vene cave

Proprietatile vaselor sanguine

• Distensibilitatea

• Elastanţa

• Complianţa (Capacitanţa)

• Contractilitatea



- reprezinta proprietatea vaselor de a-si creste volumul in raport cu presiunea interna a sangelui

- Formula de calcul:

D = V / (P × Vi)

unde

- V - variatia de volum a vasului

- P - variatia presiunii sangelui din vas

- Vi - volumul initial al vasului


• Distensibilitatea - Rol: capaciteaza un volum variabil de sange in functie de

cerintele metabolice ale teritoriului tisular deservit

Artere Vene

f. musculare >

f. elastice >

f. colagen <



- Rol: capaciteaza un volum variabil de sange in functie de

cerintele metabolice ale teritoriului tisular deservit

Dvene = 8 x Dartere

- venele = “sector de stocaj” (teritoriu de joasa rezistenta si

presiune) - inmagazineaza pana la ≈ ¾ din Volemie

(+) rezervă funcţională

(–) varice



- reprezinta “distensibilitatea” vasculara, fara insa a se considera volumul initial


C = V / P

unde

- V - variatia de volum a vasului

- P - variatia presiunii sangelui

=> C = D × Vi



- global: Volum vene = 3 x Volum artere

Dvene = 8 x Dartere

Complianta vene = 24 x Complianta artere

- Venele: “rezervor sanguin”

- Arterele: “consumatori de presiune”

(vase de inalta presiune si rezistenta)

=>



- Simpaticoliza => ↑ Complianta / Stimul. Simpatica

=> ↓ Complianta

- Ateroscleroza

curba “Vol-Pres” functioneaza

la volume mai mari

↓ Complianta

(rigidizarea vaselor)


• Elastanţa

- reciproca a compliantei, caracterizeaza reculul elastic al vaselor


E = 1 / C

- Complianta + Elastanta fenomenul Windkesssel


• Contractilitatea

- modificari de “tonus” vascular (vasomotricitate)

ajustari ale presiunii sanguine

modificarea debitului de organ

- permite adaptarea la

“stressul presional”

(fen. “Compl. intarziate” )

Legea Darcy

• Extinde in hemodinamica o ecuatie care reprezinta

echivalentul hidraulic al “legii OHM” - electricitate

I = U/R => Q = P/R

Legea Darcy

Fluxul sanguin

• Respecta def. generala a fluxului

Q = ΔV / Δ t

Q = ѵ x S

(QB = V/t => QB = d × SB / t => QB = vB × SB;

dar QA = QB = QC, iar SA = SB > SC => vA = vB < vc)

Fluxul sanguin

• Respecta def. generala a fluxului

Q = ΔV / Δ t

Q = ѵ x S

• Debitul cardiac (≈ 5l/’) <=> Debitul (Flx) circulator

(Vtrstg/Vtrdr) (sistemic/pulmonar)

» sistemul vascular = “circuit” in serie =>

Q = constant, oricare ar fi Supraf totala de sect.

vasculara considerata (corespunzator nivelului

transversal de arborizatie) – “principiul conservarii

masei”

Fluxul sanguin

Produsul

ѵ x S = Q

= constant

• Metode de masurare

- Ultrasonografica (de rutina in clinica)

- alte metode (flaucitometria electromagnetica,

pletismografia prin ocluzie venoasa,

metoda Fick si variantele, sau invazive

– cateterizarea vaselor arteriale/venoase)

Fluxul sanguin

• Definitie: rezistenta intampinata de sange la inaintarea prin arborele vascular

• Ecuatia Hagen-Poiseuille

Q/P = (r/l) × (1/) × ( /8)

- pentru tuburi cilindrice, drepte, subtiri, rigide si un fluid cu vascozitate si flux constante, curgere laminara.

R = P/Q => R = 8l / r

• Circulatie pulsatila (Q , P inconstante) => R Z Z (Impedanta vasculara) depinde de: - impedanta rezistiva sau vâscoasa - impedanta inertiala - impedanta indusa de complianta

Rezistenta vasculara

• Impedanta rezistiva sau vâscoasa

- similara rezistentei “R” asa cum reiese din formula lui

Poiseuille

• Impedanta inertiala

- vizeaza proprietatile inertiale ale sangelui si vaselor,

consecutiv modificarilor de flux din timpul curgerii pulsatile

• impedanta indusa de complianta

- reflecta rezistenta sistemului vascular la modificarile bruste

de volum si are la baza puterea “capacitiva” a vaselor

pentru “continutul” sanguin


• Unit. de masura

- URP (unitati de rezistenta periferica): mm Hg/(ml/sec)

- CGS (centimetri, gram, secunda): DYN x sec/cm5

(1 CGS = 1URP x 1333)

- unitati Wood

• Determinare RV

- RVs = RVP = (PAMsistm – PaMdr) / Dcard = = 1.08 URP

- RVp = (PAMplm – PaMstg) / Dcard = = 0.17 URP

(RVs ≈ 7 x RVp)


(16-2) mm Hg

83.3 ml/sec

(93-3) mm Hg

83. ml/sec

• Conductanta - reprezinta fluxul de sange printr-un vas, atunci cand gradientul

presional intre capete = 1 mmHg

- reciproca rezistentei vasculare: C = = Q / P

- semnifica “usurinta” cu care un vas permite trecerea coloanei sanguine, strict dependenta de rezistenta vasculara, pt. un P dat

- R = 8l / r geometria vasului

↓ ↓ exponentiala a Conductantei cu ↓ razei


1 R

(r4) =

>


- ↑nivelului de arborizatie => ↑R si ↓C datorita ↑F. de frecare

la interfata per. vascular - coloana sanguina


- RVP ↑ x7 la trecerea in

sectorul arteriolar

↓ x5 la patrunderea in

sectorul capilar

- Deşi STSarteriol < STScapil ,

RVParteriol > RVPcapil

- Arteriolele = adevarate “ecluze”

de debit si presiune

(vc vd => Q x 100)

De ce?


Circulatia hematiilor in arteriole (a) si capilare (b)

1. Arteriolele dispun de un strat muscular neted, capilarele nu.

2.


Circuit vascular dispus “in serie” (a) sau “in paralel” (b)

3.

1/Rtot = 1/r1 + 1/r2 + .. + 1/rn

Ctot = C1 + C2 + … + Cn

Rtot = R1 + R2 + … + Rn

1/Ctot = 1/C1 + 1/C2 + .. + 1/Cn

Microcirculatie

(pat capilar)

- Rtot > R1, 2, n si Ctot < C1, 2, n

- C↓ , Fluxul ↓

- Rtot < R1, 2, n si Ctot > C1, 2, n

- C↑ , Fluxul ↑

- Reglarea debitelor locale !

• Vâscozitatea sanguină () - Definitie: rezistenta care ia nastere la

deplasarea (alunecarea) straturilor hematice intre ele, sau forta de coeziune datorata fortelor de forfecare ce iau nastere la deplasarea straturilor alaturate, cu rol de mentinere a unui flux organizat.


- Unitate de masura: P (poise) sau cP

VN : ≈ 3 cP (VNapa x 3)

- Factori de care depinde: 1. Hematocrit

2. Factorul steric globular

3. Proteine plasmatice, lipide etc

4. Temperatura

5. Diametrul vascular

6. Velocitatea coloanei sanguine


1. Ht ≈ 45%; ↑: ↑Vol.Er \///\ ↓Vol.Pls


1. Ht ≈ 45%; ↑: ↑Vol.Er \///\ ↓Vol.Pls

2. Factorul steric globular – sferocitoza er.

3. Proteine plasmatice – ↑: Ig, paraproteine

/ Lipide ↑ si m.ales prot.GMM-

FBG, Transferina etc

4. Temperatura – ↓: ↓ mişc. Browniană; crioglobulinemia!

5. Diametrul vascular – ↑expon. cand r ↑ ---> 1mm

* fen. Fahraeus-Lindqvist !


1. Ht ≈ 45%; ↑: ↑Vol.Er \///\ ↓Vol.Pls

2. Factorul steric globular – sferocitoza ereditara

3. Proteine plasmatice – ↑: Ig, paraproteine

/ Lipide ↑ si m.ales prot.GMM-

FBG, α1-antitripsina etc

4. Temperatura – ↓: ↓ mişc. Browniană, crioglob.!

5. Diametrul vascular – ↑expon. cand r ↑ ---> 1mm

* fen. Fahraeus-Lindqvist !

6. Velocitatea coloanei sanguine – ↓ => ↓ aglomerarea

axiala a hematiilor

=> ↑

Fluxul sanguin

• Curgerea laminară (ordonata, silenţioasă) - deplasarea sangelui in straturi plane (paralele), fara intersectarea acestora

(cilindrii hematici concentrici) - consum min. de energie

- Profil parabolic al curgerii sanguine:

Vitezamin = periferic (F. frecaremax)

Vitezamax = axul central (F. frecaremin)

Fluxul sanguin

• Curgerea turbulentă (dezordonată, zgomotoasă) - deplasarea sangelui în m. multe directii => curenti

turbionari (vartejuri, asimetrii de flux) => consum mare de energie cinetica => Q ↑ √ P (nu liniar)

- vibratiile Stetacustic: “sufluri” Palpator: “freamăt”

- Cond. de aparitie: Viteza > V. critică

↓ Ø vasc/valvular : stenoze

şunturi arteriovenoase

↑ Dsistolic (! crosa Ao)

↓ sang : anemii

Fluxul sanguin

• Numarul lui Reynolds

- variabila adimensionala ce cuantifica evolutia catre o curgere de tip turbulent

- depinde de rap. (Fvâscoase / Finertie )

Re = ѵ . Ø . ρ/ η

ѵ – viteza medie de curgere a sg. (cm/s)

Ø – diametrul vascular (cm)

ρ – densitatea medie a sg. (g/cm3)

η - vâscozitatea sanguină (poise)

> 2000 => curgere turbulentă

2000 Ø η ѵ ρ

Presiunea sanguină

• Definitie: Forta exercitata de sange pe unitatea de suprafata vasculara.

• Presiunea sanguina de curgere, sau de inaintare a coloanei in axul lung al vasului este expresia gradientului presional P, care propulseaza si da sensul circulatiei sangelui prin vas.

• Conform ecuatiei Darcy,

P = Q x R

• Stephen Hales - primul care a masurat PA • Poisseuille - modelul tubului cu mercur in forma de “U” - a introdus unitatea de masura

utilizata si azi - mm Hg

• lab.exp. - utilizarea unei unitati derivate, cm H2O (1 mm Hg = 1,36 cm H2O)

Presiunea sanguină

• Factori care genereaza presiune in interiorul vaselor

1. Forta motrice a cordului

(“Q” - debitul cardiac Fluxul circulator)

2. Rezistenta vasculara (“R”)

(! Vascozitatea ↑ , Complianţa ↓ => ↑ P. interna a sangelui)

3. Forte externe ce actioneaza asupra vasului

(Contractiile musculaturii MI, miscarile respiratorii etc)

4. Velocitatea de curgere

(Efectul Bernoulli)

5. Gravitaţia

Presiunea sanguină

• Velocitatea de curgere a sangelui

Conform principiului conservarii energiei a lui Bernoulli,

- Ep + Ec + Eg = cst,

- Ep + ½ ρѵ2 + ρgh’ = cst

tuburi orizontale, Eg = 0

Presiunea sanguină

• Velocitatea de curgere a sangelui

Conform principiului conservarii energiei a lui Bernoulli,

- Ep + Ec + Eg = cst,

- Ep + ½ ρѵ2 + ρgh’ = cst

vase sang. orizontale, Eg = 0

Psg + ½ ρѵ2 = cst =>

Psg variaza invers proportional cu ѵ ( cand ѵ ↑ => Psg ↓- si invers)

(interconversia Ep , Ec in timpul curgerii pulsatile a sangelui) =

>

Presiunea sanguină

• Gravitaţia

- Cordul = nivel de referinta

modificarile de postura nu

afecteaza P. la acest nivel

- clinostatism: mdf. P = nesmnif.

- ortostatism:

1 cm sub nivelul cordului (PVP/PVC= Presiunea venoasa periferica/centrala)

↑ P cu 0.77 mmHg (si invers) (PAm = Presiunea arteriala medie)

art. piciorului PAm = 123 cm × 0,77 mmHg + 100 mmHg = 195 mmHg art. cerebrale PAm = 100 mmHg - (47 cm × 0,77 mmHg) = 64 mmHg

=>

=

>

Presiunea sanguină

• Stresul parietal (de forfecare)

= T / h

Legea lui Laplace

T = r × P

= r × P / h

Consecinte:

- puterea mare de adaptare a arteriolelor la regimuri presionale inalte

- (capilar) < (Ao) - pentru că r / h capilar < r / h Ao

acc. hemoragice - Anevrismele - T ↑ paralel cu ↑ r si ↑ P => risc ↑ de rupere !

acc. tromboembolice - “Destabilizarea” placii aterom / Anevr. trombozate ! =

>

Pi = presiunea interna a sangelui (presiunea intravasculara)

Pt = presiunea tisulara; P = Pi - Pt = presiunea transmurala

T = tensiunea parietala

Presiunea sanguină

• Stresul parietal (de forfecare)

= T / h

Legea lui Laplace

T = r × P

= r × P / h

Consecinte:

- puterea mare de adaptare a arteriolelor la regimuri presionale inalte

- (capilar) < (Ao) - pentru că r / h capilar < r / h Ao

acc. hemoragice - Anevrismele - T ↑ paralel cu ↑ r si ↑ P => risc ↑ de rupere !

acc. tromboembolice - “Destabilizarea” placii aterom / Anevr. trombozate ! =

>

Pulsul arterial

• fenomenul Windkessel (“hidroforului”)

Beneficiu:

- curgere continua

( si pe parcursul diastolei ! )

<= “jocul” distensie - recul elastic

- “netezirea” pulsatiilor cardiace

prea puternice, dar nu anularea lor

=> variatie de flux optima

presiune slab pulsatila

(“amortizata”)

Pulsul = bucla de distensie vasculara, propagata cu viteze mari catre periferie

(“pulsul presiunii”) ≠ “presiunea pulsului”

= unda, calatoreste de 10 x mai repede decat coloana sg. care ii urmeaza

Pulsul arterial

• “Amortizarea” undei de puls

- diminuarea amplitudinii

undei de puls, o data cu

avansarea in lungul

arborelui arterial

(↑ F. frecare, ↑ Complianta vasc)

• “Caracterele” pulsului

- influentate de modificari

aduse:

- debitului sistolic

(velocitatii de ejectie)

- compliantei/elastantei

Presiunea arterială

• PA TA

• TAs , TAd (presiunea si fluxul sanguin = oscilante)

• TA optimă normală normal inaltă

• HTA

• hipotensiunea arterială

Ghidul “Societatii Europene de Cardiologie, 2013

- ↓ simptomatică a TAs < 90 mmg, si a TAd < 60 mmHg

Presiunea arterială

• “mica circulatie”:

- vase cu o complianta mai buna si presiuni mai reduse

- TAS 23-25 mmHg

TAd 8-10 mmHg

* capilarul pulmonar: p. hidrostatice < p. coloid osmotice

(edemul pulmonar!)

• ↑ TA mediu rece, efort fizic, stari emotionale, graviditate febra, hipertiroidism, feocromocitom

↓ TA mediu calduros, dupa efortul fizic la sportivii de performanta, somn hipotiroidism, sincopa, administrari excesive de hipotensoare, soc

• TA la vârstnic: -----> 50-60 ani: ↑ TAs , ↑ TAd ( ↓ Compliantei)

> 50-60 ani: ↑ TAs , ↓ TAd (↓↓ Compliantei)

Tipuri de presiune arterială

• Presiunea arterială diferenţială - PAD

(“Presiunea pulsului” - PP)

= PAs - PAd = 30 - 50 mmHg (medie 40 mmHg)

= “inălţimea” sfigmogramei

- “ amortizarea” PP

- ↓ abruptă a PP

la nivel arteriolar

- F. care influenteaza PP:

1) Debitul sistolic (Ds)

(velocitatea de ejectie)

2) Complianta vasculara (C)


• Presiunea arterială diferenţială - PAD

(“Presiunea pulsului” - PP)

- PP ~ Ds / C

- ex: ↑ PAs <= ↑ Ds (efort fizic)

↓ C (arterioscleroza)

↓ PAd <= ↑ C (sportivi de performanta, vagotoni)

- ↑ PAs si ↓ PAd => formula sfigmomanometrica divergenta

- ↓ PAs si ↑ PAd => formula sfigmomanometrica convergenta

- la vârstnic: -----> 50-60 ani: ↑ PP ( ↓ Compliantei)

> 50-60 ani: ↑↑ PP (↓↓ Compliantei) - f. divergenta a PP

- PP > 65 mmHg => risc suplimentar cardiovascular !


• Presiunea arterială medie (PAm)

= (PAs + PAd ) / 2

- media presiunilor instantanee inregistrate de un transductor de

presiune endovascular pe toata durata unui ciclu cardiac

- determinare:

1) invaziv 2) integrare planimetrica

3) calcul

- legea Ohm (...)

- rapid

PAm = PAd + 1/3 (PAs - PAd)

= PAd + 1/3 PP

40 % 60 %

PAs PAd


• Presiunea arterială medie (PAm)

- valoare 90 - 100 mmHg

- “ amortizarea” PAm

- ↓ abruptă a PP

la nivel arteriolar

- la intrarea in

patul capilar

= 20 - 40 mmHg

- la vârstnic: PAm ↑

- PAm < 65 mmHg => perfuzie tisulara neadecvata (ex. şoc) !

Masurarea presiunii arteriale

• Met. Invazive - cateterism vascular: uz restrans in lab. exp, intraoperator, servicii A.T.I

- sensibilitate si specificitate f. buna

• Met. neinvazive - met. rapide, repetabile, erori mici

- met. de rutina in clinica si ambulator - Auscultatorie (palpatorie - Riva-Rocci)

- Ultrasonografie Doppler

- met. intrebuintate mai rar cercetare: - Fotopletismografia pulsului

perimate: - Oscilometrica

Met. Auscultatorie

Met. Auscultatorie

( + palparea pulsului)

Ultrasonografia Doppler

(determinarea indicelui presional

gleznă-braţ)

hemodinamica fiziologia circulatieifiziologie.ro/didactic/2014-2015/cursuri/s1 11 hemodinamica i...

Documents