BIOFIZYKA UKŁADU KRĄŻENIA

1. Krew - zawiera erytrocyty, leukocyty i trombocyty w plaźmie czyli osoczu; krąży ona w układzie zamkniętym; napędzana jest pracą serca; ruch krwi uwarunkowany jest różnicą pomiędzy układem żylnym a układem tętniczym; ta różnica uwarunkowana jest o pracę sera; ciśnienie krwi płynącej w dół będzie silniejsze niż ciśnienie krwi płynącej w górę.

2. Zadania krwi - aby spełniać swoją funkcję krew musi być cały czas w ruchu:

a) rozprowadza gazy oddechowe:

tlen - rozprowadzany jest przez erytrocyty, jest on transportowany z płuc do komórek

dwutlenek węgla - jest on transportowany z komórek do płuc

b) dostarcza substancje odżywcze organizmowi - są one wchłaniane i magazynowane a następnie rozprowadzane do układu wydalniczego

c) zapewnia również transport hormonom, enzymom i witaminom - substancje te dostają się do krwi i przez nią są doprowadzane do miejsc ich wykorzystania

d) umożliwia również odebranie ciepła organizmom i przeniesienie go w inne miejsca ludzkiego ciała

3. Serce:

• lewa komora serca tłoczy krew do obiegu dużego

• mały obieg to obieg płucny

• w lewej komorze w czasie rozkurczu ciśnienie wynosi 70 mm Hg, natomiast w czasie skurczu wynosi 120 mm Hg

• w prawej komorze w czasie rozkurczu ciśnienie wynosi 8 mm Hg, natomiast w czasie skurczu 22 mm Hg

• w żyle głównej ciśnienie wynosi 10 mm Hg

• P = q x g x h

• P - ciśnienie

• q - gęstość (10³ kg/m³)

• g - przyśpieszenie ziemskie (9,81 m/s)

• h - wysokość

4. Energetyka mięśnia sercowego:

• zazwyczaj przyjmuje się ją jako tzw. zewnętrzną pracę serca związaną z bezpośrednim uruchomieniem krwi:

• W = p delta V

• praca związana z nadaniem krwi energii kinetycznej:

• E_K = m x V² / 2

• uwarunkowania biologiczne:

• lewa komora - W_L = _oS^T x P_LdV + ½ x q _oS^T x V_L² x dV

• prawa komora - W_P = _oS^T x P_KdV + ½ x q _oS^T x V_R² x dV

• wartości średnie - W_L = P_R delta V + ½ S V_R delta V

• uogólnienie wzoru dla przepływu - P_L = P_LQ + ½ SV² x LQ

• P_L - ciśnienie panujące w sercu w czasie skurczu

• dV - przyrost objętości komór

• T - czas

• q - gęstość

5. Aorta - tętnica główna, która rozgałęzia się na wiele mniejszych tętnic:

• tętnice wieńcowe - prawa i lewa

• tętnice międzyżebrowe

• tętnice przełykowe

• tętnice biodrowe

• tętnice inne:

• t. krzyżowo-środkowa

• tt. ścienne lędźwiowe

• tt. trzewne

• tt. parzyste - tt. przeponowe dolne, tt. nadnerczowo-środkowe, tt. jajnikowe, tt. jądrowe

• tt. nieparzyste - pień trzewny, t. krezkowa górna, t. krezkowa dolna

6. Tętnice:

• odznaczają się stosunkowo dużym modułem sprężystym i objętościowym

• duży opór obwodowy pozwala na utrzymanie się średniego ciśnienia w większych tętnicach

• w związku z tym ściany tych tętnic są stale rozciągnięte i są magazynem energii potencjalnej sprężystości dużych tętnic nazywanych powietrzem

• jego zadanie jest takie same jak powietrzni w urządzeniach hydraulicznych

• zbiornik powietrza w takich urządzeniach amortyzuje wahania ciśnień wywoływanych działaniem pompy

• energia gromadzi się rytmicznie w powietrzni

• ruch cieczy kosztem energii odbywa się w sposób ciągły

• rolę takiego zbiornika energii spełnia w układzie krążenia napięty układ tętniczy, stąd nazywa się go ciśnieniowym

• tego rodzaju funkcja tętnic odciąża znacznie pracę serca

7. Żyły:

• naczynia krwionośne prowadzące krew z obwodu w kierunku serca

• wyróżnia się żyły głębokie, które przebiegają często razem z tętnicami i żyły powierzchowne, które nie mają odpowiedników tętniczych

• żyły przy małych ciśnieniach stosunkowo łatwo zmieniają objętość

• dopiero przy większych ciśnieniach stają się bardzo oporne

• w związku z tym układ żylny nosi nazwę układu pojemnościowego

• zawiera on znaczną część krążącej krwi bo prawie 70%

• jest podatny na zmianę objętości przy stosunkowo niewielkich zmianach ciśnienia

8. Naczynia włosowate - mikroskopowej wielkości cienkościenne naczynia krwionośne i chłonne rozmieszczone w tkankach, łączą tętnice z żyłami, zbudowane są ze śródbłonka.

9. Żylaki - rozszerzenia żył spowodowane nadmiernym rozciągnięciem ich ścian przy równoczesnym zaniku elementów sprężystych.

10. Obrzęki stóp - pojawiają się po długim okresie bezruchowego siedzenia.

11. Ciśnienie krwi:

• siła z jaką krew przenika ściany naczyń krwionośnych

• ciśnienie to jest różne w tętnicach, żyłach i naczyniach włosowatych

• ciśnienie krwi w tętnicach nie jest stałe co do wartości, lecz zmienia się w zależności od skurczu i rozkurczu serca

• najwyższe ciśnienie panuje w dużych tętnicach w pobliżu serca, które są głównym motorem tłoczącym krew i wytwarzającym ciśnienie

• w miarę przepływu krwi przez tętnice ciśnienie spada, w naczyniach włosowatych jest ono już stosunkowo niskie, w żyłach jest bardzo niskie zaś w prawym przedsionku serca wynosi ono ok. zera

12. Ciśnienie transpolarne - różnica pomiędzy ciśnieniem krwi, a ciśnieniem w tętnicach.

13. Ciśnienie hydrostatyczne - ciśnienie wywierane przez słup wody, innej cieczy lub krwi zgodnie z kierunkiem działania siły ciężkości.

14. Ruch burzliwy:

• nadmierny wzrost prędkości krwi może spowodować przejście ruchu laminarnego w ruch burzliwy z dodatkową stratą energii na ruch wirowy

• ma to miejsce gdy prędkość cieczy przekroczy wartość krytyczną

• w układzie krążenia tylko w chwili otwarcia zastawek prędkość krwi przekroczy wartość krytyczną doprowadzając do ruchu burzliwego

• burzliwe ruchy krwi dostarczają ważnych informacji podczas osłuchiwania serca lub też przy pomiarze ciśnienia

• ruch laminarny cieczy nie towarzyszy drganiu dźwiękowemu natomiast ruchy wirowe wywołują te drgania, które m. in. biorą udział w wytwarzaniu tzw. tonów serca

• przy pomiarze ciśnienia ruchy burzliwe powstają w chwili otwarcia naczyń podczas zwalniania opaski pneumatycznej obejmującej ramię

15. Rytmiczne skurcze serca:

• wprowadzają do układów tętniczych (dużego i małego) w odstępach czasu ok. 0,8 sekundy takie same objętości krwi

• dzięki dużemu obwodowi oporowemu krwi ta nieodwracalnie zostaje włączona do obiegu krążenia lecz rozciąga ściany tętnicy głównej także tuż za sercem

16. Energia kinetyczna:

• przy wyrzucie serca zostaje przemieniona w energię potencjalną sprężystości odkształconej tętnicy głównej

• siły sprężystości ścian naczynia przywracają mu w danym miejscu stan spoczynkowy, który przepycha porcję krwi, powodując rozdęcie tętnicy głównej w sąsiedztwie

• w międzyczasie ponowny skurcz serca ponawia kształcenie

• w ten sposób odkształcenie sprężyste wywołuje rytm skurczu serca, przenoszący się ruchem falowym wzdłuż tętnic, aż zostaną one stłumione w łożysku małych naczyń

• fala odkształconego sprężenia w ten sposób wywołana rośnie aż do fali tętna

• sprężenia właściwe naczyń ścian tętnic różnią się znacznie od żył, jest to związane z funkcją jaką mają do spełnienia układy: tętniczy i żylny