Fizjologia Układu Krążenia 3. seminarium

Cardiac Cycle

2016-01-18

Cykl sercowy: Skurcz izowolumetryczny: szczyt załamka R - początek skurczu komory skurcz zwiększa ciśnienie w Lewej komorze powyżej ciśnienia w lewym

przedsionku ⇛ zamyka zastawkę mitralną (pierwszy ton serca, S1 - proporcjonalny do siły skurczu), następnie komory generują ciśnienie a gdy ono przekroczy ciśnienie w aorcie ⇛ otwarcie zastawki aortalnej

Faza szybkiego wyrzutu: 70% SV ciśnienie wewnątzrkomorowe i aortalne wzrasta w tej fazie Faza zmniejszonego wyrzutu: 30% SV ciśnienie w komorze i w aorcie zaczyna spadać, gdy ciśnienie

spada poniżej ciśnienia w aorcie zastawka aortalna się zamyka → 2 ton serca (S2) - intensywność ↑ gdy ↑ ciśnienie aorty; w EKG widzimy koniec załamka T , kiedy on się skończy, następuje koniec skurczu, wówczas również widzimy w zapisie krzywej ciśnienia załamek dykrotyczny

Faza rozkurczu izowolumetrycznego: • Zastawki są zamknięte • Ciśnienie wewnątrzkomorowa spada Faza szybkiego napełniania komór: • kiedy ciśnienie wewnątrzkomorowe spada poniżej tego w przedsionku- zastawka mitralna się otwiera- faza szybkiego napełniania komór się zaczyna, ciśnie wewnątrzkomorowe nadal spada ponieważ relaksacja miokardium jest szybsza niż napełnanie komór; • 3-ci ton serca może pojawić się w tym czasie – spowodowany nagłym zwolnieniem napełniania już poszerzonych komór (najczęściej w niewydolności serca, może wystąpić u zdrowych dzieci i młodzieży ) Faza zredukowanego napełniania komór: • ciśnienie w komorach zaczyna powoli narastać Skurcz przedsionków: • skurcz przedsionków zaczyna się na końcu fazy zredukowanego napełniania komór, S4 (najczęściej w niewydolności serca, może wystąpić u zdrowych dzieci i młodzieży )

Definicje hemodynamiczne

2016-01-18

• Objętość końcoworozkurczowa (EDV – end diastolic volume) - objętość krwi w komorze pod koniec rozkurczu (maksymalna objętość w trakcie cyklu pracy serca)

• Objętość końcowoskurczowa (ESV – end systolic volume) - objętość krwi w komorze pod koniec skurczu (minimalneaobjętości w czasie cyklu sercowego)

• Objętość wyrzutowa (SV) - objętość krwi wyrzucana z 1 komory w ciągu 1 cyklu. SV = EDV - ESV

• Pojemność minutowa serca (CO) - objętość krwi wyrzucanej z serca w jednostce czasu, zwykle wartości spoczynku dla dorosłych wynoszą od 5 do 6 l / min, czyli około 8% masy ciała na minutę. CO = SV × HR

• CO podzielona przez powierzchnię ciała - wskaźnik sercowy.

• Frakcja wyrzutowa (EF) = (SV / EDV) x 100%

Obciążenie serca – Prawo Laplace’a • Jest to siła z jaką krew rozciąga ściany jam serca • Obciążenie jest równoważone przez przeciwnie

skierowane naprężenie/napięcie (σ) ścian serca i wartościowo jest mu równe – P – ciśnienie w komorze, – r – promień komory – h – grubość ściany komory

• Podsumowując: obciążenie jest wprost proporcjonalne do ciśnienia w komorze oraz do jej

promienia, a odwrotnie proporcjonalne do grubości komory

Obciążenie wstępne i następcze

2016-01-18

Preload – obciążenie wstępne : – Jest to siła, z jaką ściana komory jest rozciągana przez krew pod koniec fazy rozkurczu .

Jego wielkość jest wypadkową końcoworozkurczowego ciśnienia i objętości komory (promienia jej krzywizny) - odpowiada EDV

– Jest bezpośrednio związane z powrotem żylnym i ciśnieniem w prawym przedsionku – Siła skurczu miokardium jest proporcjonalna do jego obciążenia wstępnego – mechanizm

Starlinga Afterload – obiążenie następcze - jest to siła, z jaką mięsień lewej komory jest rozciągany w chwili otwarcia zastawek

półksiężycowatych aorty i przeciwko której kurczy się w fazie wyrzutu. - Jego wielkość jest wypadkową komorowego ciśnienia skurczowego i objętości komory w

tym momencie. Ciśnienie to jest identyczne z ciśnieniem rozkurczowym w aorcie, a objętość — z objętością końcoworozkurczową w komorze.

- Oznacza to, że obciążenie następcze ma składową wewnątrzsercową (poprzez objętość komory (EDV) i grubość jej ściany) i obwodową — poprzez ciśnienie rozkurczowe w aorcie.

- Czynniki zwiększające obciążenie następcze (np.: wysokie ciśnienie rozkurczowe w aorcie) zmniejszają objętość wyrzutową komory i zwiększają zaleganie krwi w komorze. Częstym powodem wzrostu obciążenia następczego lewej komory jest nagły wzrost ciśnienia tętniczego

Regulacja siły skurczu (Po) mięśnia sercowego

1. Przez zmianę rozkurczowej długości mięśnia

– Prawo Starlinga

2. Przez wpływ na jego kurczliwość

Regulacja siły skurczu mięśnia sercowego - Mechanizm Starlinga

2016-01-18

• Opisuje wzrost objętości wyrzutowej i minutowej serca, które występują w odpowiedzi na wzrost powrotu żylnego (objętości końcowo-rozkurczowej) • Zwiększenie objętości końcoworozkurczowej powoduje wzrost długości

włókien miocytów, co powoduje wzrost siły ich skurczu - Po. • Jest to mechanizm, który odpowiada dostosowaniu pojemności minutowej

serca do powrotu żylnego. Im większy jest powrót żylny, tym większa pojemność minutową serca.

• Zmiany w kurczliwości - przesunięcie krzywej w górę (zwiększona kurczliwość) lub w dół (spadek kurczliwości).

• Wzrost kurczliwości powoduje wzrost rzutu serca przy każdej wartości ciśnienia w prawym przedsionku lub objętości końcowo-rozkurczowej.

• Zmniejszenie kurczliwości spowoduje adekwatnie zmniejszenie rzutu serca

Regulacja siły skurczu mięśnia sercowego – Kurczliwość

• Pod pojęciem kurczliwości mięśnia sercowego rozumieny jego

podstawową zdolność do generowania siły . Za miarę kurczliwości przyjmujemy siłę jaką może serce generować w skurczu izowolumetrycznym. Miarą kurczliwości przyjmuje się wartość siły skurczu przy danej rozkurczowej długości mięśnia (EDV)

• O zmianie kurczliwości możemy mówić tylko wtedy gdy siła skurczu zmienia się przy danej długości mięśnia serca

• Czynniki zmieniające kurczliwość nazywamy czynnikami inotropowymi. Na przykład adrenalina, B-adrenolityki.

• Przykładem również jest inotropowy dodatni wpływ wzrostu HR: ↑ HR → napływ Ca do komórki szybciej niż można go usunąć → ↑

[Ca2 +] → wpływ inotropowy pozytywny

Wpływ obciążenia następczego na zakres skracania mięśnia sercowego

(prawo Hilla) • Obciążenie następcze lewej

komory jest siłą, przeciwko której mięsień się skraca w fazie skurczu -wyrzucając krew do aorty (P)

• SV (objętość wyrzutowa) zależy od amplitudy (L) i szybkości (L/t =V) skracania się mięśnia sercowego

• Opisuje to równanie Hilla: V=(Po-P)b/P+a

• Czyli zakres i szybkość skracania (zatem i SV) zależą od różnicy siły skurczu izomtetrycznego (Po) do obciążenia (P). Zatem SV rośnie gdy siła skurczu (Po) rośnie lub afterload (P) maleje

Krzywa zależności ciśnień i objętości lewej komory podczas cyklu serca

2016-01-18

2016-01-18

↑ powrót żylny → ↑EDV → ↑SV

2016-01-18

↑ciśnienie rozkurczowe w aorcie→↓ SV→↑ ESV

2016-01-18

↑ kurczliwość→↑SV→↓ESV

Oblicz EF: A) EDV 120ml, ESV 45ml B) EDV 120ml, ESV 40 ml C) EDV 120 ml, ESV 55ml Co wywołało taką zmianę?

Oblicz EF: A) EDV 125ml, ESV 45ml B) EDV 145ml, ESV 54ml C) EDV 105 ml, ESV 38ml Wyjaśnienie?

Prawo Bernoulliego

2016-01-18

Całkowita energia przepływu krwi w naczyniach krwionośnych jest sumą energii potencjalnej (przedstawionej jako ciśnienie wywierane na ścianę naczyń krwionośnych) i energii kinetycznej (wynikającej z prędkości krwi). Suma energii kinetycznej i potencjalnej w dowolnym momencie w układzie jest stała, więc gdy wzrasta prędkość przepływu, ciśnienie musi się zmniejszyć zachować całkowitą energię układu

Prawo Poiseuille’a

Q = ∆P/R W układzie krążenia w którym długość naczyń jest stała, przy założeniu stałego Hematokrytu (czyli lepkości krwi) i stałego ciśnienia perfuzyjnego – na przepływ w naczyniu głównie ma wpływ promień naczynia do 4 potęgi

Całkowity przepływ w układzie krążenia Qc = rzut serca/przepływ

Qc = ∆P/Rc ∆P – ciśnienie perfuzyjne (różnica ciśnień między końcem a

początkiem układu – w krążeniu systemowym różnica między ciśnieniem w aorcie a ciśnieniem w prawym przedsionku – czyli biorąc pod uwagę niemal zerowe ciśnienie w prawym przedsionku odpowiada ono ciśnieniu średniemu w aorcie – średniemu ciśnieniu tętniczemu)

Qc – mierzalny w badaniu Echokardiograficznym Rc – całkowity opór naczyniowy (zmienna niemierzalna

fizycznie) Prędkośc przepływu: V = Q/powierzchnia przekroju naczynia

Zwężenie naczynia

Miarą oporu danego segmentu naczyniowego jest spadek ciśnienia, do jakiego dochodzi w tym segmencie w warunkach stałego przepływu, np. dobrą miarą oporu stawianego przez miażdżycowe zwężenie tętnicy jest różnica między ciśnieniem zmierzonym przed i za zwężeniem

∆P = Q x R

Liczba Reynoldsa przewiduje, czy przepływ krwi będzie laminarny lub turbulentny.

►kiedy liczba Reynoldsa jest zwiększona, istnieje większa tendencja do turbulencji, która powoduje słyszalne wibracje zwane szmerami

► liczbę Reynoldsa zwiększają o następujące czynniki:

a. ↓ lepkość krwi (np ↓ hematokrytu, niedokrwistość)

b. ↑ prędkość krwi (na przykład zwężenie naczynia)

Zwężenie tętnicy nerkowej teoretyczny przepływ przez zwężone naczynie (zielone)

faktyczny przepływ (czerwone)

Poszerzenie poststenotyczne

2016-01-18

Jest manifestacją zarówno prawa Bernouliego [spadek prędkości za zwężeniem po woduje wzrost ciśnienia (P) wywieranego na ściany naczynia] …..jak i Laplace’a:

2016-01-18

Pola osłuchiwania zastawek: Zastawka mitralna – na koniuszku serca (zwykle V międzyżebrze przyśrodkowo od lewej linii środkowoobojczykowej) Zastawka trójdzielna – IV/V międzyżebrze przy mostku (prawa lub lewa strona) Zastawka aortalna – II prawe międzyżebrze przy mostku Zastawka pnia płucnego – II lewe międzyżebrze przy mostku

2016-01-18

Szmer skurczowy- np.: niedomyklaność zastawki mitralnej

2016-01-18

Szmer skurczowy – np.: stenoza aortalna

2016-01-18

Szmer rozkurczowy – np.: stenoza mitralna

2016-01-18

Szmer rozkurczowy – np.: niedomykalność aortalna

2016-01-18

Skurczowe, rozkurczowe, średnie ciśnienie tętnicze

2016-01-18

• SBP skurczowe ciśnienie tętnicze (podczas skurczu) - najwyższe ciśnienie tętnicze w czasie cyklu pracy serca

• DBP- rozkurczowe ciśnienie tętnicze (w czasie rozkurczu) - najniższe ciśnienie tętnicze

• Ciśnienie tętna = SBP-DBP wzrost objętości wyrzutowej lub zmniejszenie podatności naczyń → wzrost ciśnienia tętna

• Średnie ciśnienie tętnicze (MBP mean blood pressure):

– MBP = DBP + 1/3 (SBP-DBP)

2016-01-18

2016-01-18

Tętno tętnicze

Tętno tętnicy szyjnej – najlepiej oddające obraz tętna centralnego [A- młoda osoba, B- starsza osoba]: FU – fala uderzeniowa –rozpoczęcie wyrzucania krwi z LV do aorty FO – fala odpływu odbicie fali uderzeniowej od naczyń tętniczych WD – wcięcie dykrotyczne – krótki nagły powrót części krwi z elastycznych tętnic w kierunku zamykającej się zastawki aortalnej FD – fala dykrotyczna – odbita krew od zastawki aortalnej

Tętno żylne – żyły szyjne (wewnętrzne lub zewnętrzne) pozycja tułowia 45

stopni a – skurcz przedsionka c – wychylenie z zamykającej się zastawki trójdzielnej w trakcie skurczu izowlumetrycznego x –rozciąganie prawego przedsionka i pociąganiem w dół podstawy serca w czasie wyrzutu krwi v – napływ krwi do przedsionka ponownie podnosi w nim ciśnienie, początek rozkurczu izowolumetrycznego komór y- otwarcie zastawki trójdzielnej i napływ krwi z przedsionka do komory

Średnie ciśnienie systemowe MSP

• Wartość ciśnienia w prawym przedsionku dla którego powrót żylny wynosi zero

• Jest ciśnieniem które byłoby zmierzone gdyby doszło do zatrzymania krążenia – w takiej sytuacji ciśnienie jest takie samo w całym układzie krążenia

• Jeżeli ciśnienie jest identyczne w całym układzie krążenia nie ma przepływu krwi i dlatego powrót żylny wynosi zero

• Prawidłowa wartość wynosi 6 mmHg jest nieznacznie wyższa od centralnego ciśnienia żylnego

• MSP rośnie gdy zwiększa się objętość krwi lub spada podatność naczyń (głównie żylna)

Krzywe funkcji serca i naczyń

Krzywe funkcji serca i naczyń