Hemodynamika (nebo v britské angličtině haemodynamics), což doslova znamená „pohyb krve“, je nauka o proudění krve nebo krevním oběhu. Všechny živočišné buňky potřebují kyslík (O2) k přeměně sacharidů, tuků a bílkovin na oxid uhličitý (CO2), vodu a energii v procesu známém jako aerobní dýchání.

Krev

Krev je složitá tekutina a je považována za tak vzácnou, že se jí někdy říká „červené zlato“, protože buňky a bílkoviny v ní obsažené lze prodat za vyšší cenu, než je cena stejné hmotnosti ve zlatě. Průměrný dospělý člověk má v těle více než 5 litrů krve, která přenáší kyslík a živiny do živých buněk a odvádí jejich odpadní produkty. Dodává také imunitní buňky pro boj s infekcemi a obsahuje krevní destičky, které mohou vytvořit zátku v poškozené cévě a zabránit tak ztrátě krve. Prostřednictvím oběhového systému se krev přizpůsobuje potřebám těla. Při cvičení srdce pumpuje silněji a rychleji, aby dodalo svalům více krve, a tím i kyslíku. Při infekci dodává krev více imunitních buněk do místa infekce, kde se hromadí, aby odvrátily škodlivé vetřelce.

Krev se skládá z 55 % z plazmy a 45 % z tvořených elementů. Pufrovaný plášť obsahuje leukocyty v koncentrované suspenzi, pocházející z plné krve nebo kostní dřeně. Vytvoření buffy coat ze vzorků plné krve pomáhá koncentrovat velké objemy vzorků a omezit následnou manipulaci se separací buněk. Plazma obsahuje 91,5 % vody, 7 % proteinů a 1,5 % ostatních rozpuštěných látek. Tvoří ji méně než 1 % krevních destiček, méně než 1 % leukocytů (bílých krvinek) a více než 99 % „erytrocytů“ (červených krvinek), které jsou u člověka typicky bikonkávním diskem bez jádra. Erytrocyty obsahují barvivo hemoglobin, které dodává krvi červenou barvu, a přenášejí kyslík a oxid uhličitý do tkání a z nich. Normální krevní plazma se při fyziologických smykových rychlostech chová jako newtonovská tekutina. Viskozita normální plazmy se mění s teplotou stejně jako viskozita jejího rozpouštědla vody; zvýšení teploty o 5 °C ve fyziologickém rozmezí snižuje viskozitu plazmy přibližně o 10 %. Osmotický tlak roztoku je určen počtem přítomných částic a teplotou. Osmotický tlak plazmy ovlivňuje mechaniku oběhu několika způsoby. Změna rozdílu osmotického tlaku přes membránu krevní buňky způsobuje přesun vody a změnu objemu buňky. Změny tvaru a pružnosti ovlivňují mechanické vlastnosti celé krve. Změna osmotického tlaku v plazmě mění hematokrit, tj. objemovou koncentraci červených krvinek v plné krvi přerozdělením vody mezi intravaskulárním a extravaskulárním prostorem. To následně ovlivňuje mechaniku celé krve. Červená krvinka je velmi pružná a má bikonkávní tvar.

Oběhová soustava

Oběhová soustava slouží k transportu krve, která dodává O2, živiny a chemické látky buňkám těla, aby zajistila jejich zdraví a správnou funkci, a k odstraňování buněčných odpadních produktů. Oběhový systém je propojená řada trubic, která zahrnuje srdce, tepny, mikrocirkulaci a žíly.

Srdce je motorem oběhového systému, který vytváří srdeční výdej (CO) rytmickým stahováním a uvolňováním. To vytváří změny regionálních tlaků a v kombinaci se složitým systémem chlopní v srdci a žilách zajišťuje, že se krev pohybuje oběhovým systémem jedním směrem. „Tlukot“ srdce vytváří pulzující tok krve, který je veden do tepen, přes mikrocirkulaci a nakonec žilním systémem zpět do srdce. Aorta, hlavní tepna, opouští levou část srdce a pokračuje v dělení na menší a menší tepny, až se z nich stanou arterioly a nakonec kapiláry, v nichž dochází k přenosu kyslíku. Kapiláry se napojují na venuly, do kterých přechází odkysličená krev z buněk zpět do krve, a krev pak putuje zpět sítí žil do pravého srdce. Mikrocirkulace – arterioly, kapiláry a venuly – tvoří většinu plochy cévního systému a je místem přenosu O2, glukózy a enzymových substrátů do buněk. Žilní systém vrací odkysličenou krev do pravého srdce, odkud je čerpána do plic, kde se okysličuje a během dýchání dochází k výměně a vyloučení CO2 a dalších plynných odpadních látek. Krev se pak vrací do levé části srdce, kde začíná celý proces znovu. Je zřejmé, že srdce, cévy a plíce se aktivně podílejí na udržování zdravých buněk a orgánů a všechny ovlivňují hemodynamiku.

Hemodynamiku lze definovat jako fyzikální faktory, které řídí tok krve. Jedná se o stejné fyzikální faktory, které řídí proudění jakékoli tekutiny, a jsou založeny na základním fyzikálním zákonu, konkrétně na Ohmově zákoně, který říká, že proud (I) se rovná rozdílu napětí (ΔV) dělenému odporem (R). Ve vztahu Ohmova zákona k průtoku tekutiny je rozdíl napětí rozdílem tlaku (ΔP; někdy se nazývá hnací tlak, perfuzní tlak nebo tlakový gradient), odpor je odpor průtoku (R), který klade céva a její interakce s proudící krví, a proud je průtok krve (F). Tento hemodynamický vztah lze shrnout takto:

Pro proudění krve v cévě je ΔP rozdíl tlaků mezi libovolnými dvěma body podél dané délky cévy. Při popisu průtoku krve pro orgán se tlakový rozdíl obvykle vyjadřuje jako rozdíl mezi arteriálním tlakem (PA) a žilním tlakem (PV). Například průtok krve pro ledvinu je určen tlakem v ledvinné tepně, tlakem v ledvinné žíle a cévním odporem ledviny.

Průtok krve přes srdeční chlopeň se řídí stejným vztahem jako u cévy; tlakový rozdíl však představují dva tlaky na obou stranách chlopně. Například rozdíl tlaků přes aortální chlopeň, který řídí průtok přes tuto chlopeň při komorové ejekci, je intraventrikulární tlak (PIV) minus aortální tlak (PAo). Odpor (R) je odpor proudění, který z velké části souvisí s velikostí otvoru chlopně. Vztah popisující průtok přes aortální chlopeň je tedy:

Při ideálních podmínkách laminárního proudění, kdy je cévní odpor nezávislý na průtoku a tlaku, lze vztah mezi tlakem, průtokem a odporem znázornit podle obrázku vpravo. Protože průtok a odpor jsou ve vzájemném vztahu, zvýšení odporu snižuje průtok při jakémkoli daném ΔP. Také při jakémkoli daném průtoku podél cévy nebo přes srdeční chlopeň zvýšení odporu zvyšuje ΔP.

Změny odporu jsou hlavním prostředkem, kterým se reguluje průtok krve v orgánech, protože kontrolní mechanismy v těle obecně udržují arteriální a venózní krevní tlak v úzkém rozmezí. Změny perfuzního tlaku, pokud k nim dojde, však ovlivní průtok.

Výše uvedený vztah také naznačuje, že mezi průtokem a perfuzním tlakem existuje lineární a proporcionální vztah. Tento lineární vztah však není dodržen, pokud patologické podmínky vedou k turbulentnímu proudění, protože turbulence snižuje průtok při daném perfuzním tlaku. Pulzující charakter průtoku ve velkých tepnách navíc tento vztah mění, takže pro daný průtok je zapotřebí větší tlak. Jinými slovy, pulzatilita, stejně jako turbulence, zvyšuje odpor vůči průtoku.
Zdroje:
http://www.cvphysiology.com/Hemodynamics/H001.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Hemodynamics
http://www.hemodynamicsociety.org/hemodyn.html
https://teach.lanecc.edu/naylore/225Lectures/02B/L2B.html
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK2263/
https://basicmedicalkey.com/blood/
https://www.stemcell.com/how-to-prepare-a-buffy-coat.html

Zpracoval John Sandham

.