Biofysica deel 1: Hemodynamica
maandag 25 september 2023 15:41
LES 1, DEEL 1: 25/09
INFORMATIE OVER HET ONDERDEEL BIOFYSICA VAN HET OPO BLOEDSOMLOOP
- Boron boulpaep handboek,vnl. H17-19
- Livestream EN lesopnames beschikbaar!
- Overzicht van welk onderdeel van het OPO wanneer is staat op toledo
- Biofysica heeft 1 van de 3 open vragen op het examen en een paar van de mkv
- Formules ntk, maar op formularium. Begrijpen is de nadruk in dit OPO, niet kennen of rekenen!
HEMODYNAMICA
= de organisatie van het cardiovasculair systeem
1) BASISCONCEPT HEMODYNAMIEK
○ Waarom hebben we een cardiovasculair systeem nodig?
Een enkele cel doet veel stofwisseling met zijn extern milieu, zowel opname als afvalstoffen afgeven. Vanaf dat veel cellen dit doen is de som
van deze uitwisselingen niet langer verwaarloosbaar in het extern milieu. Er zijn zo vb. cellen met minder contact met het extern milieu, door
vb. dieper te liggen in het weefsel. Hierdoor is er een probleem met efficiente uitwisseling bij een meercellig organisme. Dit is eigenlijk de
enige reden waardoor een cardiovasculair systeem nodig is, dit zorgt voor altijd een extern milieu in de nabijheid van de cellen.
□ Zuurstof wordt door het CVS (cardiovasculair systeem) aangevoerd naar de weefsels, en neemt ook afvalstoffen op om op een andere
plaats af te geven enzovoort.
□ Het CVS zelf is nodig om een constant bloeddebiet nodig te hebben, constante aanvoer van extern milieu.
2) KARAKTERISTIEKEN VAN DE BLOEDSTROMING
○ Formules
Slide 10 formule: Het drukverval is het debiet(F) maal de weerstand. Je moet dus een drukverval hebben om een bloedstroming te hebben
Slide 11 formule: Een debiet is een volume per tijdseenheid. Bij een volwassene 5a6L/min.
Slide 11 formule: Een debiet is de snelheid van het bloed maal de doorsnede van het vat. (vaak cirkelvormige doorsnede)
○ CVS als hemodynamisch systeem
Het hart is de centrale druk (ACTIEVE DRUK), vergelijkbaar met de watertoren in de stad.
Het vaatbed is de PASSIEVE DRUK die zorgt voor de toedeling van het bloed aan de weefsels, door de weerstand te reguleren. Vergelijkbaar
met de douchekraan die bij het openzetten de weerstand verlaagt waardoor er water doorstroomt, gebeurd vooral precapilair door kleine
gladde spiercellen rondom de vaten.
□ Organisatie van vaatbedden: Meestal parallel geordend, maar soms ook in serie (seriele vaatbedden) --> verschil bij weerstand
berekenen.
○ De drukgradient
= noodzakelijk voor debiet, beschreven in mmkwik in de geneeskunde (1mmkwik = 30Pascal)
Systemische drukgradient= verschil in druk tussen proximale aorta en de vena cava (of rechter atrium), dit is de systeemvasculaire weerstand.
De longcirculatie = het verschil in druk tussen de truncus pulmonalis en de linker atrium.
Deze twee drukgradienten moeten compatibel zijn!!!
De netto druk bestaat uit een optelsom van verschillende soorten druk:
□ Axiale druk: drijvende druk door een verschil van druk tussen 2 punten. Hierdoor onstaat bloedstroming
□ Transmurale druk: binnenin het bloedvat is de druk wat groter dan buiten het bloedvat. Impact in hoe fel vaten uitzetten bij
toenemende druk.
□ Hydrostatische druk: druk door positie. Een liggend persoon heeft overal een gelijkaardige hydrostatische druk. Als je rechtstaat heb je
een hogere hydrostatische druk in je voeten, en lager in je hoofd. Denk aan duiken in de zee, hoe dieper hoe meer druk door alle
vloeistof boven een bepaald punt. Zie grafieken slide 17.
Toepassing: vaten op hand als je deze hoger als hart houdt zie je ze bijna niet, lager dan het hart wel. Dit is door de
hydrostatische druk. Wordt ook klinisch gebruikt: als de jurgularis opgezet is, is er een verhoogde veneuze druk.
Gemiddelde bloeddruk MAP= 1/3 SBP (systolen) . 2/3 DBP (diastolen). Dit omdat de diastolische dubbel zo lang duurt.
○ De weerstand:
Bloedsomloop Pagina 1
, 3) LAMINAIRE STROMING EN DE WET VAN POSIEUILLE
○ Soorten stroming van bloed:
Laminaire stroming: meest efficiente stroming, in het midden is de snelste snelheid, aan de wanden geen snelheid. Parabolisch
snelheidsverval
Turbulente stroming: bloeddeeltjes stromen kriskras door elkaar, minder efficient. De deeltjes stromen hier niet via een parabolisch
snelheidsinterval maar allemaal even snel (!)
○ Reynoldsgetal
Het Reynoldsgetal tussen de 2000 en 3000 (met kritische waarde 2200) is een overgangsfase van laminair naar turbulent. Als het getal onder
de 2000 ligt is het zeker laminair, en boven de 3000 is het zeker turbulent.
Zie grafiek: laminaire stroming verhoogt de drukgradient en verhoogt het debiet. Dit is een rechtevenredig verband (paars) Eenmaal je het
reynoldsgetal gepasseerd bent dan heb je veel meer druk nodig voor eenzelfde verhoging van het debiet. Dit is dus minder efficient.
Uit deze formule kunnen we ook afleiden welke factoren turbulente stroming doen ontstaan.
Turbulente stroom ontstaat door:
□ Hoe groter het vat
□ Hoe groter het debiet
□ Hoge dichtheid van het bloed
□ Lage viscositeit van het bloed
○ De wet van Poiseuille
Deze wet geeft je een manier om de weerstand van een vat te bepalen op basis van de geometrische eigenschappen en de eigenschappen
van het bloed.
□ Een bloedvat is cilindervormig en heeft een parabolisch snelheidsverval. De afleidingen van deze formule op de slides is NTK. Bekijk
slide 25 wel even of je de formule begrijpt.
□ Uit deze formule kunnen we wel afleiden dat de weerstand van een vat volledig bepaald wordt door de lengte van het vat, de diameter
en de viscositeit van het bloed. Dit is wel een model, en heeft dus enkele voorwaarden:
BIOFYSICA LES 1, DEEL 2: 25/09
4) EIGENSCHAPPEN VAN BLOED: VISCOSITEIT
○ Wat is viscositeit?
Kwalitatief: Viscositeit is de weerstand om te stromen, veroorzaakt door vb. cohesie. Water is weinig visceus, olie is meer visceus
Kwantitatief: Schuifspanning is hoe moeilijk het is om 2 platen met een vloeistof ertussen te schuiven. Bij hoge viscositeit zal dit moeilijker
gaan. De schuifsnelheid is de snelheidsgradient van de bewegende plaat gedeeld door de afstand tussen de 2 platen
Schuifspanning / Schuifsnelheid = viscositeit [ 10 Poise (=Pascal . Sec)]
○ De viscositeit van vol bloed
Een newtoniaanse vloeistof heeft een constante viscositeit, zoals water en bloed. Maar vol bloed bestaat uit plasma, RBC, WBC… waardoor
bloed zich niet gedraagt als newtoniaanse vloeistof. Dit gedrag wordt bepaald door het hematocriet (dichtheid) en de plasticiteit van de RBC.
□ Bij een newtoniaanse kracht leidt een klein beetje kracht al tot een snelheid, Bij een niet-newtoniaanse vloeistof, vol bloed, is er een
drempel. Deze drempel is de minimale kracht die overschreden moet worden voordat er een snelheid ontstaat. Wordt ook wel de
vloeigrens genoemd.
□ Er is geen lineair verband meer, de viscositeit is afhankelijk van de concentratie RBC. Bij een fysiologisch hematocriet (40-50%) heb je
een gemiddelde viscositeit van bloed op 3,2 centiPoise.
□ LET OP: de viscositeit in een organisme is wel altijd ongeveer gelijk, maar dit is per soort anders (vb kameel heeft niet zelfde viscositeit
als dolfijn)
○ Niet-Newtoniaans gedrag van bloed
Bij hogere snelheden meet je een lagere viscositeit, want de viscositeit is afhankelijk van de wand en van het bloed zelf. De RBC lijnen op in
het midden van vaten, en de interactie met de vaatwand neemt af omdat hier minder RBC zijn. Bij lagere snelheden krijg je agregaten van
RBC, RBC gaan aan elkaar hangen, waardoor de viscositeit toeneemt en er meer interactie met de wand is. (grote deeltjes hebben meer
interactie met de wand.
Bloedsomloop Pagina 2
