BIOFIZYKA wykład 4

Biomechanika układu 

krążenia

 

 

Podstawowa czynność układu krążenia to 

UTRZYMANIE PRZEPŁYWU KRWI tzn. 

wprawienie jej w ruch pod wpływem różnicy 

ciśnień

Funkcje:

• Transportuje substraty i 0

2

 do wszystkich komórek ciała

• Odbiera z tkanek CO

2

 i inne produkty przemiany materii

• Reguluje skórny przepływ krwi w kończynach  w celu 

zwiększenia lub zmniejszenia wymiany ciepła z 

otoczeniem. 

•

Transportuje hormony

• Uczestniczy w reakcjach immunologicznych

 

 

Elementy składowe układu krążenia:

SERCE – siła napędowa układu 
krążenia
TĘTNICE – naczynia zaopatrujące 
organizm
MIKROKRĄŻENIE – łącznie z 
włośniczkami, służy jako rejon 
wymiany
ŻYŁY – stanowią zbiorniki krwi 
powracającej do serca  

 

 

 

 

Q =SV 

x 

HR

Q -  objetość minutowa serca

SV – objętość wyrzutowa serca 

HR – częstość skurczów/min

Zatem w spoczynku Q = 5l/min

 

 

HEMODYNAMIKA – zajmuje się 

czynnikami decydującymi o 

przepływie i ciśnieniu krwi 

Przepływ krwi odbywa się 

zawsze od miejsca o wyższym 

ciśnieniu do wartości niższych 

(∆p)

 

 

Całkowita energia  w danym 

punkcie jest równa sumie Energii 

potencjalnej (ciśnienie) i 

kinetycznej

Energia kinetyczna

 stanowi 

energię nadającą określonej masie 

krwi (m) prędkość (v)

 

 

Na energie potencjalną składa się 

ciśnienie hydrostatyczne (P

h

), 

które jest wynikiem działania siły 

ciążenia na układ wypełniony 

płynem. Ciężar płynu stanowi 

źródło określonej siły, która jest 

proporcjonalna do wysokości słupa 

cieczy.

P

h

=δ 

x

 h 

x

 g

 

 

 

 

U człowieka leżącego na plecach efekt 

hydrostatyczny nie ma znaczenia, ponieważ 

cały układ znajduje się na jednym poziomie.

W pozycji stojącej efekt hydrostatyczny 

powoduje przemieszczenie płynów do 

dolnych partii ciała i zmniejszenie ilości krwi 

powracającej do serca

 

BRAK mechanizmów kompensacyjnych - 

omdlenie 

 

 

Przepływ – (Q, litr/min)  jest 

określony objętością płynu 

przepływającego  w jednostce 

czasu

Q jest równy iloczynowi pola przekroju 

naczynia i prędkości przepływu krwi w 

tym miejscu naczynia

 

 

Układ tętniczy – odpowiada za 

utrzymanie ciągłego przepływu krwi 

mimo impulsowo pracującej pompy – 

serca

Układ żylny – funkcja pojemnościowa, 

gromadzenie znacznej części krążącej 

krwi

 

 

Całkowity przepływ przez ściany 

naczynia odbywa się dzięki

 sile filtracji

Jest to wypadkowa

 

ciśnienia 

tętniczego krwi oraz ciśnienia 

osmotycznego (stężenie białek w 

osoczu)

 

 

Całkowity obwodowy opór naczyniowy

∆p/Q

Czynniki wpływające na opór 

naczyniowy

 - promień naczynia

- lepkość krwi ( hematokryt)

 

 

Objętość i ciśnienie krwi 

tętniczej  

Objętość krwi tętniczej oznacza ilość krwi w 

układzie tętniczym. 10-15% całkowitej 
objętości krwi.

Objętość krwi tętniczej jest jednym z 

czynników determinujących ciśnienie 
tętnicze krwi 

 

 

Czynniki podnoszące ciśnienie tętnicze 

krwi

 

-

 

Przyspieszenie rytmu serca

 - wzrost obwodowego oporu naczyniowego

 - wzrost objętości wyrzutowej serca

 - wzrost współczynnika sprężystości

 

 

 

 

 

 

Zjawiska mechaniczne zachodzące 

podczas pracy serca

W pełnym cyklu pracy serca 

wystepują zjawiska zarówno 

elektryczne (depolaryzacja 

komórek mięśniowych), jak i 

mechaniczne prowadzące do 

wytworzenia ciśnienia, a w 

następstwie do zmian objętości

Sprzężenie elektromechaniczne

 

 

Czynniki zwiększające stężenie jonów 

Ca tworzą większą ilość mostków 

poprzecznych czyli 

zwiększają siłę 

skurczu

Dodatni efekt inotropowy – zwiększona 

kurczliwość

 

 

Czynność mechaniczna serca

1. Skurcz przedsionków
2. Izowolumetryczny skurcz komór
3. Izotoniczny skurcz komór faza 

szybkiego wyrzutu

4. Izowolumetryczny rozkurcz komór
5. Napełnianie komór

 

 

Skurcz

Podczas fazy szybkiego wyrzutu komorowego 

ciśnienie w aorcie jest fizjologicznie 

nieznacznie niższe od ciśnienia panującego w 

komorze. Max. wartość ciśnienia tętniczego 

występująca w końcu fazy wyrzutu to 

CIŚNIENIE SKURCZOWE

Aorta 120 mmHg; tętnica płucna 

18mmHg

 

 

Rozkurcz

W czasie rozkurczu ciśnienie tętnicze 

obniża się w miarę odpływu krwi z tętnic 

poprzez kapilary do żył.

 CIŚNIENIE 

ROZKURCZOWE 

jest najniższym 

panującym w tętnicach w czasie cyklu 

serca, tuż przed następnym wyrzutem 

komorowym 

Aorta 80 mmHg; tętnica płucna 

10mmHg

 

 

Skurcz komór – objętość komór

• Końcowo-rozkurczowa objętość 

komorowa (120-140 ml)

•Końcowo-skurczowo objętość 

komorowa (40-70ml)

•Objętość wyrzutowa 80ml

•Frakcja wyrzutowa 60-70%

 

 

Prawo Franka - Starlinga

Mówi, że energia wytworzona 

przez serce w czasie skurczu jest 

funkcją końcowo-rozkurczowego 

rozciągnięcia włókien 

mięśniowych

Jednym  z głównych czynników 

decydujących o sile skurczu jest 

początkowa długość włókien 

mięśniowych czyli obciążenie 

wstępne 

(preload)

  

 

 

Objętość końcowo-rozkurczowa 

reguluje objętość wyrzutową przez 

mechanizm Franka-Starlinga 

Im większa tym silniejszy skurcz i objętość 

wyrzutowa

 

 

Obciążenie następcze (afterload) to napięcie 

ściany serca, które powstaje w czasie skurczu 

mięśnia sercowego.

Miarą obciążenia następczego jest 

ciśnienie 

tętnicze