ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ...

63
ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Εισαγωγή στην Ιατρική Φυσική Φυσική του καρδιαγγειακού συστήματος Διδάσκουσα: Μυρσίνη Μακροπούλου

Upload: others

Post on 30-Apr-2020

15 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

Εισαγωγή στην Ιατρική Φυσική – Φυσική του καρδιαγγειακούσυστήματος

Διδάσκουσα: Μυρσίνη Μακροπούλου

Page 2: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

♥ Φυσική του καρδιαγγειακού συστήματος

Το πρώτο κύριοόργανο που

αναπτύσσεται στοέμβρυο είναι η καρδιά(8 εβδομάδες μετά τη

σύλληψη!).

Το αίμα, τααγγεία και η

καρδιάαποτελούν τοκαρδιαγγειακό

σύστημα.

Page 3: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Η θέση της καρδιάς

Η καρδιά, είναι το κεντρικό όργανο της κυκλοφορίας. Είναι ένα κοίλομυώδες όργανο, που δέχεται το αίμα πού προέρχεται από τις φλέβες καιτο ωθεί προς τις αρτηρίες.

Η καρδιά βρίσκεται μέσα στη θωρακική κοιλότητα ανάμεσα στουςδύο πνεύμονες. Το σχήμα της καρδιάς παρομοιάζεται με το σχήμα κώνου. Η κορυφή της αντιστοιχεί στο πέμπτο αριστερό μεσοπλεύριο διάστημα.

Το χρώμα της καρδιάς είναι βαθύ ερυθρό, αλλά η ομοιομορφία τουχρώματος διακόπτεται από κίτρινες ραβδώσεις οι οποίες οφείλονται στησυσσώρευση λίπους.

Ο όγκος της καρδιάς ποικίλλει στα διάφορα άτομα. Οι διαστάσεις τηςστον ενήλικα είναι κατά μέσον όρο οι εξής:

Μήκος: 98 mm, Πλάτος: 105 mm, Περιφέρεια: 230 mm.

Βάρος περίπου 275 g.

Page 4: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Η καρδιά περιβάλλεται από ένα υμένα από δύο φύλλα, το περικάρδιο, ενώ οι εσωτερικές της κοιλότητες καλύπτονται από μια λεπτή μεμβράνη, το ενδοκάρδιο. Ανάμεσα στο περικάρδιο και ενδοκάρδιο βρίσκεται τοπαχύτερο τοίχωμα της καρδιάς που ονομάζεται μυοκάρδιο καιαποτελείται από δυνατές μυϊκές ίνες

Page 5: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Η καρδιά είναι μυϊκή αντλία που αποτελείται από 4 κοιλότητες και 4 βαλβίδες.

Καρδιακές κοιλότητες

Δεξιός κόλπος: Ο δεξιός κόλπος δέχεται μη οξυγονωμένο αίμα από την άνω και κάτω κοίλη φλέβα, καθώς και από το στεφανιαίο κόλπο.

Αριστερός κόλπος: Ο αριστερός κόλπος δέχεται οξυγονωμένο αίμα από τις πνευμονικές φλέβες.

Δεξιά κοιλία: Η δεξιά κοιλία εξωθεί αίμα στην πνευμονική κυκλοφορία η οποία είναι κυκλοφορίαχαμηλών πιέσεων. Το πάχος της είναι περί τα 3mm

Αριστερή κοιλία: Η αριστερή κοιλία εξωθεί αίμα στη συστηματική κυκλοφορία η οποία είναικυκλοφορία υψηλών πιέσεων. Το πάχος της είναι περί τα 9-10mm.

Page 6: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Τρισδιάστατη απεικόνιση της ανθρώπινης καρδιάς

♥Ενδοκαρδιακές βαλβίδες

Page 7: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

♥ Ενδοκαρδιακές βαλβίδες

α. Κολποκοιλιακές βαλβίδες

Μιτροειδής βαλβίδα (διγλώχινα): Η μιτροειδής βαλβίδα παρεμβάλλεται μεταξύ τουαριστερού κόλπου και της αριστερής κοιλίας. Το φυσιολογικό εμβαδόν της είναι 5-6 cm².

Τριγλώχινα βαλβίδα: Η τριγλώχινα βαλβίδα παρεμβάλλεται μεταξύ του δεξιούκόλπου και της δεξιάς κοιλίας. Το φυσιολογικό εμβαδόν της είναι 6-7 cm². Είναι ημεγαλύτερη βαλβίδα του σώματος.

Οι κολποκοιλιακές βαλβίδες αποτρέπουν την προς τα πίσω διαφυγή του αίματος απότις κοιλίες προς τους κόλπους όταν συστέλλονται η δεξιά και η αριστερή κοιλία.

Μιτροειδής βαλβίδα

Τριγχλώχινα βαλβίδα

Page 8: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

♥ Ενδοκαρδιακές βαλβίδες

β. Μηνοειδείς βαλβίδες

Αορτική βαλβίδα: Η αορτική βαλβίδα παρεμβάλλεται μεταξύ της αριστερήςκοιλίας και της αορτής.

Πνευμονική βαλβίδα: Η πνευμονική βαλβίδα παρεμβάλλεται μεταξύ τηςπνευμονικής αρτηρίας και της δεξιάς κοιλίας. Το εμβαδόν και των δύο αυτώνβαλβίδων είναι 4-5 cm².

Οι μηνοειδείς βαλβίδες αποτρέπουν την προς τα πίσω διαφυγή του αίματοςαπό την αορτή προς την αριστερή κοιλία και από την πνευμονική αρτηρίαπρος τη δεξιά κοιλία κατά τη διαστολή.

Πνευμονική βαλβίδα

Αορτική βαλβίδα

Page 9: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Η κυκλοφορία του αίματος

Από: http://www.incardiology.gr/kardia/kardia.htm

Page 10: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς
Page 11: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Ο Κύκλος λειτουργίας της καρδιάς

Λειτουργία των βαλβίδων

Κατά τη συστολή των κοιλιών: αυξάνει η πίεση στιςκοιλίες και εξωθείται το αίμα προς τα μεγάλα αγγεία(αορτή, πνευμονική αρτηρία). Η μιτροειδής και ητριγλώχινα βαλβίδα κλείνουν, η δε αορτική και ηπνευμονική βαλβίδα ανοίγουν.

Κατά τη διαστολή της καρδιάς: ελαττώνεται η πίεσηστις κοιλίες και το αίμα εισρέει από τους κόλπους στιςκοιλίες. Η μιτροειδής και η τριγλώχινα βαλβίδα ανοίγουν, η δε αορτική και η πνευμονική βαλβίδα κλείνουν.

Φυσιολογικά το κλείσιμο των βαλβίδων δημιουργείτους καρδιακούς τόνους που ακούγονται, ότανακροαστούμε την καρδιά με το στηθοσκόπιο.

Το κυκλοφορικό σύστημα ⇒σύστημα κυκλοφορίας κλειστούκυκλώματος με δυο αντλίες. Οιμονοκατευθυντήριες βαλβίδεςδιατηρούν τη ροή προς τα κάτω

μέσω των αντλιών.

Page 12: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Φάση 1η: Παθητική πλήρωση

Όλα τα μέρη του καρδιακού μυός βρίσκονται σεχάλαση. Η κολποκοιλιακή βαλβίδα είναιανοιχτή ενώ ο αριστερός κόλπος και η αριστερήκοιλία γεμίζουν με αίμα από τις πνευμονικέςφλέβες. Οι πιέσεις μέσα στον κόλπο και τηνκοιλία είναι ίδιες με την κεντρική φλεβικήπίεση. Η πίεση μέσα στην αορτή είναι κατάπολύ υψηλότερη από εκείνη της αριστερήςκοιλίας, έτσι ώστε η αορτική βαλβίδα είναικλειστή. Η πίεση μέσα στην αορτή μειώνεταικαθώς το αίμα, που είχε εξωθηθεί κατά τονπροηγούμενο καρδιακό κύκλο, μετακινείταιπρος τα μικρότερα αγγεία της συστηματικήςκυκλοφορίας.

Ο Κύκλος λειτουργίας της καρδιάς

Η καρδιά χαρακτηρίζεται ως υδραυλική αντλία που η λειτουργία της περιλαμβάνεικυκλικές εναλλαγές πίεσης και όγκου. Κάθε κύκλος λειτουργίας της καρδιάς

ολοκληρώνεται σε 5 φάσεις.

Page 13: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Φάση 2η: Συστολή των κόλπων

Η συστολή του κόλπου συμβάλλει στηνπλήρωση της αριστερής κοιλίας με ποσοστό20% του συνολικού όγκου αίματος πουεισέρχεται παθητικά στην αριστερή κοιλίακατά τη διαστολή, αυξάνοντας κατά πολλάmmHg την πίεση του αίματος μέσα στην κοιλίαστην τελοδιαστολή. Διατεινόμενη έτσι ηαριστερά κοιλία στιγμιαία, μπορεί ναεπιτελέσει μεγαλύτερο έργο, βάσει του νόμουτου Starling. Το έργο της συστολής αυξάνει μετη διάταση κατά τη διαστολή. Ισοδύναμεςέννοιες προς το έργο είναι η αναπτυσσόμενηαρτηριακή πίεση και ο όγκος παλμού. Ισοδύναμες έννοιες προς τη διαστολικήδιάταση είναι η διάμετρος ή ο όγκος ή η πίεσηκατά την τελοδιαστολή. Η καθυστερημένηαγωγή του δυναμικού ενέργειας μέσω τουκολποκοιλιακού κόμβου επιτρέπει ώστε ηολοκλήρωση της κολπικής συστολής να γίνειπροτού ενεργοποιηθεί η αριστερή κοιλία.

Ο Κύκλος λειτουργίας της καρδιάς (συνέχεια)

Page 14: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Το δυναμικό ενέργειας αφού διέλθει τον κολποκοιλιακόκόμβο μεταφέρεται ταχέως, μέσω του κολποκοιλιακούδεματίου (δεμάτιο του His) και των δύο σκελών του, στιςίνες του Purkinje. Οι τελευταίες διαχέουν το δυναμικόενέργειας σε ολόκληρο το τοίχωμα των κοιλιών, από τηνκορυφή της καρδιάς προς τους κόλπους. Η εκπόλωση τηςκοιλίας δημιουργεί το σύμπλεγμα QRS στο ΗΚΓ. Στοδιάστημα μεταξύ του συμπλέγματος QRS και τουεπάρματος Τ όλα τα κύτταρα του κοιλιακού μυοκαρδίουβρίσκονται στη φάση «οροπεδίου» («Plateau»), σε ότιαφορά το δυναμικό ενέργειας. Η διέγερση της κοιλίαςακολουθείται μέσα σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου, από την ανάπτυξη δύναμης ορισμένης μυϊκής ισχύος. Ηεπακόλουθη αύξηση της πίεσης μέσα στην κοιλίαπροκαλεί κλείσιμο των κολποκοιλιακών βαλβίδων καιτον πρώτο καρδιακό τόνο. Πρώτα κλείνει η μιτροειδήςκαι μετά η τριγλώχινα βαλβίδα. Μετά το κλείσιμο τωνκολποκοιλιακών βαλβίδων, η κοιλία μετατρέπεται σεκλειστό θάλαμο, η πίεση μέσα στην κοιλία συνεχίζει νααυξάνει, ενώ η πίεση στην αορτή πέφτει ακόμα σιγά-σιγάμέχρι το ελάχιστο της διαστολικής της τιμής.

Φάση 3η: Διέγερση και ισομετρική συστολή της κοιλίας

Ο Κύκλος λειτουργίας της καρδιάς (συνέχεια)

Page 15: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Φάση 4η: Eξώθηση

Όταν η πίεση στην κοιλία υπερβεί την αορτική (διαστολική) πίεση ανοίγουν οιαορτικές βαλβίδες, και το αίμα εξωθείται προς την αορτή, όπως φαίνεται από τηνταχεία πτώση του όγκου της αριστερής κοιλίας και την αύξηση της πίεσης στην αορτήστη συστολική τιμή. Μεγάλο μέρος της ενέργειας που μεταφέρεται στο αίμα από τηνκοιλιακή συστολή αποταμιεύεται στο ελαστικό τοίχωμα της αορτής και των μεγάλωνκλάδων της. Η αποταμιευόμενη ενέργεια εκλύεται κατά τη διαστολή, συγκρατώνταςτην αρτηριακή διαστολική πίεση υψηλή και διατηρώντας την αιματική ροή από τηναορτή προς τους αρτηριακούς κλάδους καθ' όν χρόνο η καρδιά δεν εξωθεί αίμα.

Φάση 5η: Ισομετρική χάλαση

Το κλείσιμο της αορτικής (και στη συνέχεια της πνευμονικής) βαλβίδας σημαίνει τοτέλος της φάσης εξώθησης και την έναρξη της ισομετρικής χάλασης. Το κλείσιμο τηςαορτικής βαλβίδας ακούεται κατά την ακρόαση της καρδιάς ως δεύτερος καρδιακόςτόνος. Κατά τη φάση της ισομετρικής χάλασης η πίεση στην κοιλία πέφτει κάτω απόεκείνη της αορτής αλλά διατηρείται πάνω από την πίεση του κόλπου. Οι δύο βαλβίδεςείναι τώρα κλειστές και το αίμα ούτε εισέρχεται αλλά ούτε εξέρχεται από την κοιλία. Τη στιγμή αυτή αρχίζει η επαναπόλωση του μυοκαρδίου μετά το πέρας τουεπάρματος Τ στο ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ). Καθώς το κοιλιακό μυοκάρδιοσυνεχίζει να χαλαρώνει, η πίεση στην κοιλία πέφτει κάτω από εκείνη του κόλπου. Στοσημείο αυτό, η κολποκοιλιακή βαλβίδα ανοίγει και η καρδιά επιστρέφει στη φάση 1.

Ο Κύκλος λειτουργίας της καρδιάς (συνέχεια)

Page 16: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Διαγράμματα φυσικών παραμέτρων του καρδιακού κύκλου

Page 17: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Βαθμίδα πίεσης = η διαφορά της πίεσης μεταξύ της αρχής και του τέλους τουαγγείου (πίεση = δύναμη που ασκείται από το αίμα στο τοίχωμα του αγγείου καιμετριέται σε mm Hg) Αντίσταση: αντίσταση στη ροή αίματος μέσα σε ένα αγγείο που προκαλείται απότην τριβή μεταξύ του αίματος και του τοιχώματος του αγγείου. Καθοριστικόςπαράγοντας της αντίστασης είναι η διάμετρος του αγγείου (ή η ακτίνα). Ηαντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη της τέταρτης δύναμης της ακτίνας.

Κυκλοφορία του αίματος – φυσικές παράμετροι

Page 18: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Κυκλοφορία του αίματος – συστατικά του

Η καρδιά είναι μια διπλή μυϊκή αντλία που εξασφαλίζει την κυκλοφορία τουαίματος μέσω δυο κύριων κυκλοφορικών συστημάτων: τη μικρή κυκλοφορία στουςπνεύμονες και τη μεγάλη (συστηματική) κυκλοφορία στο υπόλοιπο σώμα. Ο όγκοςτου αίματος δεν ισοκατανέμεται μεταξύ της μικρής και της μεγάλης κυκλοφορίας, κάθε χρονική στιγμή κυκλοφορεί σε αυτές το 20% και 80% του αίματοςαντίστοιχα.

Ερυθροκύτταρα Τα λευκοκύτταρα του αίματος

Το πλάσμα του αίματος είναι ένα υδατικό διάλυμα ιόντων, αδιάλυτων μικρομορίων (γλυκόζη, ουρία) και πρωτεϊνικώνμακρομορίων (λιπίδια, αλβουμίνες, σφαιρίνες, ινωδογόνο).

Page 19: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Τα αγγεία τα οποία ξεκινούναπό την καρδιά καικατευθύνονται στην

περιφέρεια ονομάζονταιαρτηρίες. Εκείνα τα οποίαακολουθούν αντίθετη

κατεύθυνση, δηλαδή από τηνπεριφέρεια προς την καρδιά,

ονομάζονται φλέβες.

Ανταλλαγή Ο2 και CO2 στο τριχοειδικό σύστημα

Page 20: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Aρτηρίες και φλέβες: Δομή των αγγείων

ΈσωχιτώναςΕνδιάμεσοςχιτώνας

Εξωτερικόςχιτώνας

Ενδοθήλιο

Εξωτερικόςχιτώνας

Ενδιάμεσοςχιτώνας

Έσωχιτώνας

Ενδοθήλιο

ΒαλβίδαΕλαστικήστιβάδα

Μεγάληφλέβα

Μυϊκήαρτηρία

Page 21: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Η ενδογενής ικανότητα της καρδιάς να προσαρμόζεται στις μεταβολές του όγκου του εισερχόμενουαίματος λέγεται νόμος της καρδιάς των Frank-Starling. Βασικά, ο νόμος των Frank-Starling αναφέρει ότι, όσο μεγαλύτερη είναι η πλήρωση της καρδιάς κατά τη διαστολή της, τόσο μεγαλύτερηθα είναι και η ποσότητα του αίματος η οποία προωθείται προς την αορτή. 'Η, με άλλη διατύπωση: Μέσα σε φυσιολογικά όρια, η καρδιά αντλεί όλο το αίμα που επανέρχεται σε αυτήν, χωρίς ναδημιουργείται υπέρμετρη στάση αίματος μέσα στις φλέβες. Δηλ. η καρδιά είναι σε θέση να προωθείμικρές ή μεγάλες ποσότητες αίματος, ανάλογα με την ποσότητα που εισρέει σε αυτήν από τις φλέβες, και προσαρμόζεται αυτόματα σε οποιονδήποτε όγκο, εφόσον η συνολική ποσότητα αίματος δενξεπερνά το φυσιολογικό όριο μέχρι το οποίο η καρδιά μπορεί να αντλεί.

Page 22: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Αγωγή των διεγέρσεων

Για να λειτουργήσει η καρδιά ως αντλία, απαιτείται η ενεργοποίηση της συστολήςτων κόλπων και των κοιλιών σε τακτά χρονικά διαστήματα. Η διέγερσηδημιουργείται στο φλεβόκομβο ή βηματοδότη της καρδιάς και διαχέεται κατά τηνεξής σειρά:

•Στο μυϊκό τοίχωμα του δεξιού και αριστερού κόλπου

•Στον κολποκοιλιακό κόμβο

•Στο δεμάτιο του His

•Στα δύο σκέλη του δεματίου: το δεξιό και το αριστερό σκέλος

•Στις ίνες του Purkinje, και

•Στο μυοκάρδιο

Page 23: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

The contraction of the heart and the action of the nerve nodes located on the heart. Images from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com).

Page 24: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Animated GIF image of a single human heart muscle cell beating. Image from

http://www.turbulence.org/Works/genresponse/heartbeat.gif.

You can dissolve an embryonic heart into its individual cell types with trypsin, an enzyme that destroys the protein glue between the cells. Plate these cells in a dish and you will see some cells - called myocytes - that beat independently. The cells shown here are from the chick embryo.

http://www.cellsalive.com/myocyte.htm

Page 25: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Ο καρδιακός παλμός. Αναγράφονται οι καμπύλες πίεσης στον αριστερό κόλπο, την αριστερήκοιλία και την αορτή, η καμπύλη μεταβολών του όγκου των κοιλιών, το ηλεκτροκαρδιογράφημακαι το φωνοκαρδιογράφημα. Από:

http://www.biomed.ntua.gr/BelSite/Educational_Activities/Undergraduate/Lesson2/CHAPTER_3_FYSIOLOGIA_KARDIAS.htm

Page 26: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Το μηχανικό έργο της καρδιάς

Το μηχανικό έργο ανά καρδιακό παλμό είναι το ποσό της ενέργειας το οποίο η καρδιάμετατρέπει σε μηχανικό έργο σε κάθε καρδιακό παλμό, κατά την άντληση του αίματοςπρος τις αρτηρίες. Το μηχανικό έργο ανά λεπτό είναι το ολικό ποσό της ενέργειας πουμετατρέπεται σε μηχανικό έργο μέσα σε ένα λεπτό και που, προφανώς, ισούται με τομηχανικό έργο ανά καρδιακό παλμό επί τη συχνότητα της καρδιακής λειτουργίας.

Το μηχανικό έργο της καρδιάς αποδίδεται με δύο μορφές: Πρώτο, το μέγιστο μέροςχρησιμοποιείται για τη μετακίνηση του αίματος από τις φλέβες, όπου βρίσκεται υπόχαμηλή πίεση, προς τις αρτηρίες όπου επικρατούν υψηλές πιέσεις. Αυτό ονομάζεταιέργο πίεσης ή εξωτερικό έργο. Δεύτερο, ένα πολύ μικρό μέρος από αυτή την ενέργειαχρησιμοποιείται για την επιτάχυνση του αίματος μέχρι την ταχύτητα της εκτόξευσήςτου μέσα από την αορτική και την πνευμονική βαλβίδα. Αυτό αποτελεί τη συνιστώσατης κινητικής ενέργειας της αιματικής ροής του μηχανικού έργου της καρδιάς.

Το έργο της καρδιάςΗ ισχύς, ΔΕ/Δt, μιας αντλίας που λειτουργεί υπό σταθερή πίεση P, είναι ίση με το γινόμενο τηςπίεσης και του αντλούμενου όγκου ανά μονάδα χρόνου, ΔV/Δt.

Ισχύς = ΔΕ/Δt = Ρ.ΔV/Δt

π.χ. για μέση πίεση 13 kPa (100 mmHg) και όγκο αίματος που διοχετεύεται ανά μονάδα χρόνουίσο με 80 ml/s (αντιστοιχεί σε περίπου 60 παλμούς ανά λεπτό), η ισχύς θα είναι 1,1 J/s ή 1,1 W. Στην πράξη, η ισχύς που παράγεται κατά τη φάση της διοχέτευσης είναι περίπου τρεις φορέςμεγαλύτερη από την παραπάνω μέση τιμή.

Page 27: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Είδαμε ότι τρία μέρη συναποτελούν το καρδιαγγειακό σύστημα:

(α) το αίμα που είναι το μέσο μεταφοράς

•(i) θρεπτικών συστατικών (καύσιμα) προς τα κύτταρα

•(ii) οξυγόνου από τις κυψελίδες των πνευμόνων προς τους ιστούς και

•(iii) απόβλητων των αντιδράσεων καύσης από τους ιστούς προς τοαπεκκριτικό σύστημα (ήπαρ και νεφροί) και διοξειδίου του άνθρακα από τακύτταρα προς τις κυψελίδες των πνευμόνων

(β) το σύστημα διανομής, δηλαδή σειρά συνεχώς διακλαδούμενων αγγείων και

(γ) η καρδιά, δηλαδή η αντλία - καρδιακός μυς τεσσάρων χώρων, που κρατά σεσυνεχή λειτουργία τη ροή του αίματος.

Πίεση στο καρδιαγγειακό σύστημα

Page 28: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Το αίμα κυλά στα αγγεία που κατανέμονται σε δυο μεγάλα υποσυστήματα:

(α) στη «μεγάλη κυκλοφορία», στην οποία αίμα πλούσιο σε οξυγόνο ξεκινά από τοαριστερό μέρος της καρδιάς και κατευθύνεται προς όλα τα κύτταρα του σώματος, όπου ξοδεύει το οξυγόνο και συλλέγει το διοξείδιο του άνθρακα (μαζί με τα άλλααπόβλητα) και

(β) στη «μικρή κυκλοφορία», στην οποία το αίμα που έχει επιστρέψει στο δεξί μέροςτης καρδιάς, «επανεκπέμπεται» προς τους πνεύμονες. Στις κυψελίδες το αίμαεναποθέτει το άχρηστο CO2 προς εκπνοή και παραλαμβάνει νέο οξυγόνο. Τοοξυγονομένο αίμα επιστρέφει στο αριστερό μέρος της καρδιάς, έτοιμο να κυλήσειπάλι στη μεγάλη κυκλοφορία.

Τα 5 L αίματος ενός μέσου ενήλικακατανέμονται:

•1 L στις αρτηρίες και

•3,5 L στις φλέβες της μεγάλης κυκλοφορίας, ενώ

•0,1 L και 0,4 L βρίσκονται στις αρτηρίες καιφλέβες αντίστοιχα της μικρής κυκλοφορίας.

Page 29: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Τα αγγεία που ξεκινούν από την αριστερή κοιλία είναι με τη σειρά: η αορτή, οικύριες αρτηρίες, τα αρτηρίδια, το τριχοειδικό σύστημα (όπου και γίνεται τοκύριο μέρος της ανταλλαγής Ο2 ↔ CΟ2), οι μικρές φλέβες (φλεβίδια), σταδιακάόλο και μεγαλύτερες φλέβες μέχρι το δεξί τμήμα της καρδιάς στο οποίοκαταλήγουν οι άνω και κάτω κοίλες φλέβες. Η δεξιά κοιλία της καρδιάς, στηνεπόμενη κοιλιακή συστολή, θα στείλει το αίμα στις πνευμονικές αρτηρίες, στοτριχοειδικό σύστημα των πνευμόνων και στις κύριες φλέβες, που οδηγούν τοοξυγονωμένο πλέον αίμα στο αριστερό τμήμα της καρδιάς.

Page 30: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

♥ Αρτηριακή πίεση και κυκλοφορία

Page 31: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Υπάρχουν ορισμένες διαφορές μεταξύ δεξιάς και αριστερής κοιλίας ως προς τη λειτουργίατους:

(α) Η αριστερή κοιλία πρέπει να ξεπεράσει τις περιφερικές αντιστάσεις στη συστηματικήκυκλοφορία για να εξωθήσει το αίμα της. Για να επιτευχθεί αυτό χρειάζεται πίεση 100-120 mmHg (συστηματική κυκλοφορία υψηλών αντιστάσεων).

(β) Η δεξιά κοιλία πρέπει να ξεπεράσει τις περιφερικές αντιστάσεις στην πνευμονικήκυκλοφορία για να εξωθήσει το αίμα. Για να επιτευχθεί αυτό χρειάζεται πίεση εξώθησης 15-25 mmHg (πνευμονική κυκλοφορία χαμηλών αντιστάσεων). Η διαφορά αυτή στιςαντιστάσεις της συστηματικής και πνευμονικής κυκλοφορίας αντανακλάται στο διαφορετικόπάχος του τοιχώματος των δύο κοιλιών.

Το ενδοθήλιο και οι νευρικές συνδέσεις των μικρού μεγέθους αρτηριδίων παίζουνρυθμιστικό ρόλο και καθορίζουν την τάση των λείων μυϊκών ινών, οι οποίες περιβάλλουν τοναυλό των αγγείων αυτών και καθορίζουν το μέγεθος της διατομής τους. Η δραστικήεπιφάνεια διατομής των «τελικών» μυϊκών αρτηριών (διάμετρος 100-500μm), και τωναρτηριδίων (διάμετρος 10-100 μm) καθορίζουν κατά κύριο λόγο τις περιφερικές αντιστάσεις. Η απώλεια ενέργειας λόγω των αντιστάσεων προκαλεί πτώση της αρχικής πίεσης εξώθησηςαπό 90-100 mmHg σε 30-35 mmHg στο αρτηριακό άκρο των τριχοειδών και σε 5-10 mmHg στο φλεβικό τους άκρο. Έτσι, οι συνθήκες που δημιουργούνται διευκολύνουν τη λειτουργίαανταλλαγής αερίων και θρεπτικών ουσιών στα τριχοειδή. Οι φλέβες έχουν μεγάληδιατασιμότητα. Φιλοξενούν το 60-65% του συνολικού όγκου αίματος. Η λειτουργική διατομήτων φλεβών ρυθμίζει τη φλεβική επιστροφή και συνεπώς τον όγκο παλμού.

♥ Αρτηριακή πίεση και κυκλοφορία

Page 32: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Ομοιοστασία της πίεσης του αίματος

• Αισθητήρες πίεσης στατοιχώματα ορισμένων αρτηριώνανιχνεύουν μια αύξηση στηνπίεση του αίματος (πίεσηαίματος = δύναμη που ασκεί τοαίμα στα τοιχώματα τωναγγείων)

• Ο εγκέφαλος λαμβάνει το σήμακαι στέλνει εντολή στην καρδιάκαι τα αιμοφόρα αγγεία

• Ο καρδιακός ρυθμός μειώνεταικαι τα αρτηρίδια διαστέλλονται(αυξάνει η διάμετρός τους)

• Η πίεση του αίματος επιστρέφειστα φυσιολογικά επίπεδα

Page 33: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

♥ Αρτηρίες, φλέβες και πιέσεις στα αγγεία

«Η διαφορά αυτή στιςαντιστάσεις τηςσυστηματικής και

πνευμονικής κυκλοφορίαςαντανακλάται στο

διαφορετικό πάχος τουτοιχώματος των δύο

κοιλιών».

Page 34: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

♥ Αρτηρίες, φλέβες και πιέσεις στα αγγεία

• Η πίεση μεταβάλλεται κατά μήκος του κυκλοφορικού συστήματος. Παρατηρήστετη χαμηλή πίεση στις φλέβες και τη σχετικά χαμηλή πίεση στη μικρή κυκλοφορία.

Page 35: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Το 1733 ο Stephen Hales άνοιξε την αρτηρίαενός αλόγου, εισήγαγε ένα μεταλλικό σωλήνακαι μέτρησε την πίεση αίματος.

Επεμβατικές μέθοδοι παρακολούθησης τηςπίεσης

Page 36: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Στοιχεία συστήματος παρακολούθησης τηςαρτηριακής πίεσης

a)

b)

a) Φυσικό μοντέλο συστήματος καθετήρα-μανομέτρου. b) Ηλεκτρικό ανάλογο για το

σύστημα καθετήρα-μανομέτρου. Κάθε τμήμα τουκαθετήρα έχει τη δική του αντίσταση Rc, επαγωγήLc και χωρητικότητα Cc. Επιπλέον, ο αισθητήραςέχει αντίσταση Rs, επαγωγή Ls και χωρητικότηταCs. Η χωρητικότητα του διαφράγματος είναι Cd

Page 37: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Τυπικό σύστημα έμμεσης μέτρησης τηςαρτηριακής πίεσης

Η κλασσική μέθοδος έμμεσης μέτρησηςπίεσης αίματος γίνεται με τη χρήση ενόςμανικετιού που φουσκώνει πάνω στο άκροπου περιέχει την αρτηρία και ενόςμανόμετρου. Η διάταξη αυτή αποτελεί τοσφυγμομανόμετρο. Αυτή η τεχνικήπαρουσιάστηκε από το Riva-Rocci το 1896 για τον καθορισμό της συστολικής καιδιαστολικής πίεσης.

Μη επεμβατικές μέθοδοι παρακολούθησης της πίεσης

Copyright © 2004 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Blood Pressure (BP): MeasurementsBlood Pressure (BP): Measurements

Figure 15-7: Measurement of arterial blood pressure

Page 38: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Η πίεση του αίματος στο ανθρώπινο σώμα μετράται με τοσφυγμομανόμετρο, που αποτελείται από το περιβραχιόνιο(αναπτύσσει πίεση στο βραχίονα), τη μετρητική κλίμακα και έναστηθοσκόπιο που τοποθετείται πάνω από τη βραχιόνιοαρτηρία στο ύψος του αγκώνα. Το περιβραχιόνιο γεμίζει μεαέρα, διογκώνεται και ασκεί πίεση ικανή να διακόψει τηνκυκλοφορία του αίματος. Στη συνέχεια ο αέρας αποβάλλεταισταδιακά από το περιβραχιόνιο, μειώνοντας την πίεση.

Τη στιγμή που η πίεση από το περιβραχιόνιο γίνει μικρότερηαπό τη συστολική (μεγάλη) πίεση του αίματος, το αίμα εισρέειμε ταχύτητα στην αρτηρία, η ροή είναι στροβιλώδης καιπαράγει ήχους (Korotkoff) που εισέρχονται στο στηθοσκόπιοκαι γίνονται ακουστοί. Καθώς η πίεση συνεχίζει να μειώνεται, οιήχοι ακούγονται πιο δυνατά και στη συνέχεια εξασθενούνσταδιακά. Οι ήχοι σταματούν οριστικά όταν η τιμή της πίεσηςπου εξασκεί το περιβραχιόνιο γίνει μικρότερη και από τηδιαστολική (μικρή) πίεση του αίματος, δηλαδή όταν η ροή τουαίματος στην αρτηρία αφεθεί ελεύθερη (ομαλή).

Σε κάθε χτύπο της καρδιάς (περίπου 1 ανά δευτερόλεπτο) η πίεσητου αίματος στις μεγάλες αρτηρίες (όπως η βραχιόνιος) κυμαίνεται μεταξύ της συστολικής τιμής (~ 120 mmHg) και τηςδιαστολικής τιμής (~ 80 mmHg).

Page 39: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Διαφορές πίεσης λόγω ύψους και επιτάχυνσης

(α) Γυάλινα τριχοειδή «συνδέονται» με τις αρτηρίες σε τρία διαφορετικά σημεία – η ελεύθερηεπιφάνεια ανυψώνεται περίπου στο ίδιο επίπεδο. Η πίεση διαφέρει στα τρία σημεία.

(β) Το σώμα κινείται με επιτάχυνση 3 g προς τα πάνω – το αίμα δεν φθάνει στον εγκέφαλο.

Page 40: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Στην τυρβώδη ροή η κίνηση κάθε μορίου είναι τυχαία μεταβαλλόμενη σε χρόνο καιχώρο. Ο αριθμός Reynolds Re είναι μια σταθερά (καθαρός αριθμός) πουχαρακτηρίζει κάθε κινούμενο ρευστό και η τιμή της υπεισέρχεται στον υπολογισμό τηςκρίσιμης ταχύτητας vc, πάνω από την οποία, η ομαλή ροή ενός ρευστού τρέπεται σετυρβώδη. Η κρίσιμη ταχύτητα κάθε ρευστού εξαρτάται και από την πυκνότητά του (ρ) και από το συντελεστή εσωτερικής τριβής (η).

Re = 2r·v·ρ/η

Όσο η τιμή της Re < 2000 (περίπου) η ροή παραμένει στρωτή.

Όταν η Re ξεπεράσει την τιμή 3000 περίπου, η ροή τρέπεται σε στροβιλώδη.

(ii) τα ρευστά μπορεί να είναι συμπιεστά (κυρίως τα αέρια) ή ασυμπίεστα

(iii) τα ρευστά μπορεί να έχουν εσωτερική τριβή (όπως συμβαίνει στην πράξη) ήμπορεί να θεωρηθεί πως δεν έχουν

(iv) η ροή μπορεί να είναι συνεχής ή παλμική (όπως στην περίπτωση του αίματος).

Στρωτή και τυρβώδης ροή

Κυκλοφορία του αίματος – βασικοί φυσικοί νόμοι

Page 41: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Σε κάθε διατομή εμβαδού S του σωλήνα θα περνά ένας στοιχειώδης όγκος dV τουρευστού σε χρόνο dt. Η παροχή Π (ρυθμός ροής) θα είναι:

Π = dV/dt = S · dl/dt όπου dl η στοιχειώδης διαδρομή.

Όμως dl/dt είναι η ταχύτητα (v) του ρευστού. Επομένως:

Π = S · v

Εφόσον η μάζα διατηρείται (δεν χάνεται, ούτε συμπιέζεται) στην ομαλή ροή θαισχύει:

Π = σταθερό = S1·v1 = S2·v2

(όπου 1 και 2 δυο διαφορετικά σημεία κατά μήκος της ροής).

Νόμος της συνέχειας: Είναι ουσιαστικά η αρχή της διατήρησης της της μάζαςκατά τη ροή:

Κυκλοφορία του αίματος – βασικοί φυσικοί νόμοι

Page 42: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

όπου 1 και 2 δυο διαφορετικά σημείακατά μήκος της ροής και

•Ρ η στατική πίεση στο ρευστό

•ρ η πυκνότητα (μάζας) του ρευστού

•v η ταχύτητα του ρευστού

•g η επιτάχυνση της βαρύτητας

•h η υψομετρική διαφορά από ένα επίπεδο αναφοράς (π.χ. το χαμηλότερο στο πεδίο –δίκτυο της ροής)

Ο νόμος του Bernoulli ισχύει για ασυμπίεστα και χωρίς εσωτερική τριβή ρευστά και ανεπρόκειτο για ενέργεια (αντί για πίεση) θα μπορούσε να εκφρασθεί ως: ‘το άθροισμα τηςεσωτερικής, κινητικής και δυναμικής ενέργειας είναι σταθερό σε κάθε σημείο κατά μήκοςτης ροής’.

Συνδυασμός των νόμων της συνέχειας και του Bernoulli (και θεωρώντας, γιααπλούστευση, ροή σε ένα σταθερό ύψος) ερμηνεύει το γεγονός ότι σε σημείο (μικρήπεριοχή) αρτηρίας με αθηρωματική πλάκα (στένωση) η ταχύτητα ροής αυξάνεται καιη πίεση μειώνεται.

Νόμος του Bernoulli: Είναι ουσιαστικά η αρχή της διατήρησης της ενέργειας κατά τη ροή:

Ρ1 + 1/2 ρ·v12 + ρ·g·h1 = Ρ2 + 1/2 ρ·v2

2 + ρ·g·h2

Κυκλοφορία του αίματος – βασικοί φυσικοί νόμοι

Page 43: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Νόμος του Bernoulli (συνέχεια)

Καθώς η ταχύτητα του ρευστού αυξάνεται στο στενότμήμα του σωλήνα, μέρος της δυναμικής ενέργειας

(πίεσης) μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια μεαποτέλεσμα την εμφάνιση μικρότερης πίεσης, Ρ2.

Κυκλοφορία του αίματος – βασικοί φυσικοί νόμοι

Page 44: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Ο νόμος Laplace συσχετίζει τη διαφορά τηςδιατοιχωματικής πίεσης ΔΡ, π.χ. σε έναδοχείο (με λεπτό τοίχωμα συγκεκριμένουσχήματος), με την τάση (Τ) (δύναμη ανάμονάδα μήκους) στο τοίχωμα.

Η πίεση που εξασκεί το αίμα στο τοίχωματου αιμοφόρου αγγείου είναι μεγαλύτερηκατά ΔΡ από την εξωτερική πίεση στοτοίχωμα.

(α) Για τον κύλινδρο ΔΡ = Τ/r όπου r ηακτίνα του.

(β) Για την σφαίρα ΔΡ = 2Τ/r

•Ενώ γενικότερα, για περίπου σφαιρικόδοχείο (ελλειψοειδές) ΔΡ = Τ/r1 + Τ/r2

Νόμος Laplace

Κυκλοφορία του αίματος – βασικοί φυσικοί νόμοι

Page 45: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Επειδή υπάρχει ο συντελεστής εσωτερικής τριβής στα ρευστά, για να διατηρηθεί η ροή σεένα αγγείο – σωλήνα απαιτείται η «παρουσία» «κινητήριας» διαφοράς πίεσης.

Ο νόμος του Poiseuille συσχετίζει την παροχή με την «κινητήρια» διαφορά πίεσης και τοσυντελεστή εσωτερικής τριβής η:

Π = π·r4/8η·l·(P1 - P2)

Όπου: Π η παροχή, r η ακτίνα του αγγείου – σωλήνα, l η απόσταση μεταξύ τωνσημείων 1 και 2, Ρ η πίεση.

Ανακαλώντας το νόμο του Ohm από τον Ηλεκτρισμό, η αντίσταση ροής θα είναι:

R = 8η·l/π·r4

Νόμος του Poiseuille

O συντελεστής εσωτερικής τριβής του ύδατος είναι1,78 · 10-3 Pα-s στους 0°C, αλλά μειώνεται στο 1,00 x 10-3 Pα-s, στους 20°C, επειδή η αύξηση της κινητικήςενέργειας των μορίων τα «απελευθερώνει» από δια-μοριακές δυνάμεις.

Ο συντελεστής του πλάσματος είναι 1,5 · 10-3 Ρα-s στους 37°C, ενώ του αίματος είναι 4,0 · 10-3 Ρα-s.

Κυκλοφορία του αίματος – βασικοί φυσικοί νόμοι

Page 46: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Η τιμή του συντελεστή εσωτερικής τριβής του αίματος (αναφέρεται και ωςσυντελεστής γλοιότητας ή γλοισχρότητας) εξαρτάται από διάφορουςπαράγοντες, οι κυριότεροι των οποίων είναι: (α) η συγκέντρωση του ινωδογόνου (κύριο πρωτεϊνικό συστατικό του αίματοςπου σε ακραίες καταστάσεις οδηγεί σε συσσωματώματα ερυθροκυττάρων),(β) ο αιματοκρίτης (με αιματοκρίτη > 60% τα ερυθροκύτταρα είναι τόσο κοντά τοένα με το άλλο που είναι πιθανό να προσκολλούνται μεταξύ τους).

Νόμος του Poiseuille (συνέχεια)

Page 47: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Κυκλοφορία του αίματος – βασικοί φυσικοί νόμοι

Page 48: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Αρτηριακή πίεση και επιπτώσεις

Page 49: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

ΑρτηρίεςΗ βασική διάκριση μεταξύ

αρτηριών είναι σε δύο μεγάλεςκατηγορίες:

οι μεγάλες ελαστικές αρτηρίες(διάμετρος αυλού 1-2 cm) όπως ηαορτή,

οι μετρίου μεγέθους μυϊκέςαρτηρίες (διάμετρος αυλού 3-10 mm) όπως οι στεφανιαίες.

Το τοίχωμα μίας αρτηρίαςαποτελείται από:

τον έσω χιτώνα (intima), τονενδιάμεσο χιτώνα (media) και τονεξωτερικό χιτώνα (adventitia).

Καρδιαγγειακές παθήσεις – αρτηριοσκλήρωση

Page 50: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Human Red Blood Cells, Platelets and T-lymphocyte (erythocytes = red; platelets = yellow; T-lymphocyte = light green) (SEM x 9,900). This image is copyright Dennis Kunkel at www.DennisKunkel.com.

Blood Clot Formation (blood cells, platelets, fibrin clot) (SEM x10,980). This image is copyright Dennis Kunkel at www.DennisKunkel.com.

Σχηματισμός θρόμβου

Σύσταση αίματος

Page 51: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Ταξινόμηση αθηρωματικών πλακών

Αθηροσκληρωτική πλάκα: Αναφέρεται σε ένα πιο παχύ στρώμα του εσωτερικούχιτώνα σε μία συγκεκριμένη περιοχή και περιέχει λιπώδη αφρώδη κύτταρα καιπερισσότερα συστατικά εξωκυτταρικού σχηματισμού. Ο έσω χιτώνας έχει σε αυτή τηνπερίπτωση αυξημένο πάχος (μέχρι και 1mm) με μεγάλο αριθμό από λεία μυϊκά κύτταρα. Μικρές ποσότητες λιπιδίων βρίσκονται ενδοκυτταρικά στα λεία μυϊκά κύτταρα, στουςινοβλάστες και στους μακροφάγους, ενώ εξωκυτταρικά βρίσκονται γύρω από τμήματα τηςεσωτερικής ελαστικής μεμβράνης. Είναι χαρακτηριστικές επίσης περιοχές πυκνάδομημένες με ίνες κολλαγόνου και με περιστασιακά μεσολαβούσες ελαστικές ίνες. Πλάκα αθηρωμάτων: Μια παθολογικά προχωρημένη αθηροσκληρωτική πλάκα στην

οποία το κέντρο της πλάκας έχει καταστεί νεκρωμένο με την συσσώρευση εξωκυτταρικώνλιπιδίων, κρυστάλλων χοληστερόλης και υπολοίπων κυτταρικής αποσύνθεσης. Λεπτότεραενδοκυτταρικά αποθέματα λιπιδίων βρίσκονται στα λεία μυϊκά κύτταρα και στουςμακροφάγους. Αυτή η νεκρωμένη περιοχή αναφέρεται και ως αθήρωμα. Μια ινώδηςκάλυψη λεπτού πάχους βρίσκεται πάνω από το αθήρωμα και είναι σχετικά μη πορώδης σεσύγκριση με αυτήν των αθηροσκληρωτικών πλακών. Το πάχος της επικάλυψης αυτήςκυμαίνεται από 10μm ως 1000μm και αποτελείται από πυκνά διατεταγμένες ίνεςκολλαγόνου με σχεδόν καθόλου ελαστικές ίνες παρούσες. Ασβεστοποιημένη πλάκα: Είναι μια αθηρωματική πλάκα στην οποία έχει συσσωρευτεί

σημαντική ποσότητα ασβεστωμάτων. Αυτές οι αποθέσεις ασβεστωμάτων είναι κάτω απότην επιφάνεια, κυρίως γύρω από τον νεκρωμένο πυρήνα και κάτω από την - ακόμα -ανέπαφη μαλακή ινώδη επικάλυψη ιστών, η οποία παρατηρείται και εδώ. Έντονα Ασβεστοποιημένη πλάκα: Μεγάλου βαθμού, ακάλυπτο ασβέστωμα. Σε αυτή

την περίπτωση η μαλακή ινώδης επικάλυψη ιστών έχει γίνει ασβέστωμα ή έλκος, αφήνοντας την σκληρή επιφάνεια των ασβεστοποιημένων αποθέσεων ακάλυπτη.

Page 52: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Coronary Heart Disease and Heart Attack

Source: yourmedicalsource.com

Source: Medtronic, Inc.

Normal ECG

Abnormal ECG

Medtronic, MN

Οι προσεγγίσεις που έχουν αναπτυχθεί για τηναντιμετώπιση της απόφραξης των αρτηριώνείναι οι ακόλουθες:

Δημιουργία ενός εναλλακτικού καναλιούροής του αίματος γύρω από την αλλοίωση μεχειρουργική επέμβαση αορτοστεφανιαίαπαράκαμψη (by-pass).

Μεγέθυνση του αυλού της αρτηρίας καιπροσπάθεια θεραπείας των στενωτικώναθηροσκληρωτικών αλλοιώσεων μεμηχανική εκτόπιση και συμπίεση της πλάκαςεφαρμόζοντας αγγειοπλαστική μεμπαλονάκι (PTCA Percutaneoustransluminal coronary angioplasty).

Καταπολέμηση της αλλοίωσης καιμεγέθυνση του αυλού της αρτηρίας μεφαρμακευτική θεραπεία.

Απομάκρυνση της πλάκας (μηχανικά ήθερμικά ή με φωτοχημική / φωτοθερμικήαποδόμηση της πλάκας με ακτινοβολίαlaser (laser angioplasty)) και επαναφορά τουαυλού της αρτηρίας στην αρχική του μορφή.

♥ Απόφραξη αρτηριών και άλλα προβλήματα

Σε όλες τις προσεγγίσεις χρειάζονται μοσχεύματα ⇒ μοντέρνα υλικά (;)

Page 53: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

♥ Απόφραξη αρτηριών και άλλα προβλήματα – έμφραγμα του μυοκαρδίου

Page 54: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

Η πάχυνση του φλεβικούμοσχεύματος δρομολογείέντονα προβλήματα στηναιμοδυναμική της αιματικήςροής που μπορεί ναοδηγήσουν σε θρόμβωση καιυπερπλασία στα εσωτερικάκαι μέσα επίπεδα τωντοιχωμάτων. Αντίθετα, τοεξωτερικό εμφύτευμα ήstent επιβάλλει συμμετρία(κυλινδρική) στο φλεβικόμόσχευμα καθώς αυτόπαχαίνει, έτσι ώστε ναδιατηρείται η στρωτήαιματική ροή.

♥ Απόφραξη αρτηριών – μοσχεύματα

Page 55: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς
Page 56: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς
Page 57: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

ΘεραπευτικήΜέθοδος

Ενδείξεις Αντενδείξεις Πρόγνωση –Θνησιμότητα

1. ByPass Αορτοστεφανιαία παράκαμψησυνιστάται συνήθως σε ασθενείςμε νόσο και στα 3 στεφανιαίααγγεία η ακόμη και σε νόσομικρότερης έκτασης όπου όμωςείναι τεχνικώς αδύνατη ηαγγειοπλαστική, και ησυντηρητική αγωγή με φάρμακαείναι ανεπαρκής.

Ασθενείς με βαριά καρδιακήανεπάρκεια.

Σε εξειδικευμένακέντρα η θνητότητααπό την επέμβασηανέρχεται σε 1-1,5%.

2. Αγγειοπλαστικήμε «μπαλονάκι»(PTCA Percutaneoustransluminalcoronary angioplasty)

Η αγγειοπλαστική συνιστάται σεσυγκεκριμένη στένωση κοντάστην έκφυση μεγάλης αρτηρίας ηοποία πρέπει να είναι σημαντική(πάνω από 70 - 80%) και οασθενής να παραπονείται γιαστηθάγχη. Ακόμη γίνεται και σεασυμπτωματικό ασθενή με θετικήόμως δοκιμασία κόπωσης.

Αντενδείκνυταιαγγειοπλαστική σε χρόνιαπλήρη απόφραξη τηςαρτηρίας που έχει πλέονασβεστωθεί και σε αγγείαμε διάσπαρτες πολλαπλέςβλάβες. Επίσηςαντενδείκνυταιαγγειοπλαστική: Σε βλάβη στο κοινό αρχικόκομμάτι του πρόσθιουκατιόντα και τηςπερισπωμένηςΣε στένωση > 1,5 cm σεμήκοςΣε στένωση σε καμπή ήδιχασμό αγγείου

Υπάρχει ποσοστό 20% επαναστενώσεως τηςαρτηρίας στους 6 μήνες ενώ αναφέρεταικαι θνητότητα περίπου1% κατά την ώρα τηςαγγειοπλαστικής.

♥ Απόφραξη αρτηριών και η αντιμετώπισή της σήμερα

Page 58: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

♥ Απόφραξη αρτηριών και

προοπτικές αντιμετώπισης

Page 59: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

♥ Απόφραξη αρτηριών, καρδιαγγειακές παθήσεις και

προοπτικές αντιμετώπισης

Page 60: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς
Page 61: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

http://www.med.umich.edu/1libr/aha/aha_dilation_art.htm; www.heartcenteronline.com

Computer model of blood flow in blocked artery

Balloon Angioplasty and Stent Procedure

Page 62: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

http://cbl.uh.edu/CARDIA/cardiaResearch/cardia_topics

Ioannis A. KakadiarisDepartment of

Computer ScienceMS CSC 3010

University of Houston4800 Calhoun

Houston, TX 77204-3010,

Email [email protected]

Για όποιον(α) ενδιαφέρεται για Βιοπληροφορική σε θέματα καρδιαγγειακού:

Page 63: ΣΧΟΛΗΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΚΑΙ …mmakro/index_files/Kef8_Kardia_aggeia2008.… · Ηθέσητηςκαρδιάς

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. «Φυσική του ανθρώπινου σώματος», CAMERON J. SKOFRONICK J. GRANT R. Επιμέλεια:Ε. Γεωργίου - Ε. Γιακουμάκη - Σ. Κόττου - Κ. Νταλλές - Α. Σερέφογλου - Α. Σκυλάκου Λουίζη, Εκδόσεις ΠΑΡΙΣΙΑΝΟΥ, 2002.

2. ΠΑΥΛΟΥ Κ. ΤΟΥΤΟΥΖΑ, «Κ Α Ρ Δ Ι Ο Λ Ο Γ Ι Α», Ηλεκτρονική Έκδοση, ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 3. http://teachhealthk-12.uthscsa.edu/studentresources/AnatomyofBreathing3.swf4. http://www.biosim.ntua.gr/GreekSite/lessons/lesson7_2002.pdf5. http://www.elikar.gr/ACTIONS/Publications/Cardiology/body_cardiology.htm6. «Εισαγωγή στη βιοϊατρική τεχνολογία και ανάλυση ιατρικών σημάτων», (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4:

Πίεση αίματος και μέθοδοι μέτρησης), Δημήτρης Κουτσούρης, Σ. Παυλόπουλος, ΑνδριάναΠρέντζα, Εκδόσεις Τζιόλα, 2003.

7. «Ηλεκτρομηχανική των βιολογικών ρευστών», Δημήτρης Κουτσούρης, Σ. Μπαρμπουνάκη, Μ. Χαρίτου, Εκδόσεις Τζιόλα, 2004.