Hæmodynamik (eller hæmodynamik på britisk engelsk), der bogstaveligt talt betyder “blodbevægelse”, er studiet af blodgennemstrømning eller cirkulationen. Alle dyreceller kræver ilt (O2) til omdannelse af kulhydrater, fedtstoffer og proteiner til kuldioxid (CO2), vand og energi i en proces, der kaldes aerob respiration.
Blod
Blod er en kompleks væske og anses for at være så værdifuldt, at det nogle gange kaldes “rødt guld”, fordi de celler og proteiner, det indeholder, kan sælges for mere end prisen for den samme vægt i guld. Et gennemsnitligt voksent menneske har mere end 5 liter blod i kroppen, som transporterer ilt og næringsstoffer til de levende celler og fjerner deres affaldsstoffer. Det leverer også immunceller til bekæmpelse af infektioner og indeholder blodplader, som kan danne en prop i et beskadiget blodkar for at forhindre blodtab. Gennem kredsløbssystemet tilpasser blodet sig kroppens behov. Når du træner, pumper hjertet hårdere og hurtigere for at levere mere blod og dermed ilt til dine muskler. Under en infektion leverer blodet flere immunceller til infektionsstedet, hvor de ophobes for at afværge skadelige angribere.
Blodet består af 55 % plasma og 45 % dannede elementer. Buffy coat indeholder leukocytter i en koncentreret suspension, der stammer fra fuldblod eller knoglemarv. Generering af en buffy coat fra fuldblodsprøver bidrager til at koncentrere store prøvevolumener og reducere håndteringen af celleseparation i efterfølgende led. Plasmaet indeholder 91,5 % vand, 7 % proteiner og 1,5 % andre opløste stoffer. De dannede elementer er mindre end 1 % blodplader, mindre end 1 % leukocytter (hvide blodlegemer) og mere end 99 % “erytrocytter” (røde blodlegemer), som hos mennesker typisk er en bikonkav skive uden kerne. Erytrocytterne indeholder pigmentet hæmoglobin, som giver blodet den røde farve, og de transporterer ilt og kuldioxid til og fra vævene. Normalt blodplasma opfører sig som en newtonsk væske ved fysiologiske forskydningshastigheder. Viskositeten af normalt plasma varierer med temperaturen på samme måde som viskositeten af dets opløsningsmiddel vand; en temperaturstigning på 5 °C i det fysiologiske område reducerer plasmaviskositeten med ca. 10 %. Opløsningens osmotiske tryk bestemmes af antallet af tilstedeværende partikler og af temperaturen. Plasmaets osmotiske tryk påvirker cirkulationsmekanikken på flere måder. En ændring af den osmotiske trykforskel på tværs af en blodcelles membran medfører en forskydning af vand og en ændring af cellevolumen. Ændringerne i form og fleksibilitet påvirker de mekaniske egenskaber ved fuldblod. En ændring i det osmotiske tryk i plasmaet ændrer hæmatokriten, dvs. volumenkoncentrationen af røde blodlegemer i fuldblodet, ved at omfordele vand mellem det intravaskulære og det ekstravaskulære rum. Dette påvirker igen mekanikken i fuldblodet. Den røde blodcelle er meget fleksibel og bikonkav i formen.
Cirkulationssystemet
Cirkulationssystemet fungerer til at transportere blodet for at levere O2, næringsstoffer og kemikalier til kroppens celler for at sikre deres sundhed og korrekte funktion, og for at fjerne de cellulære affaldsprodukter. Cirkulationssystemet er en sammenhængende serie af rør, som omfatter hjertet, arterierne, mikrocirkulationen og venerne.
Hjertet er drivkraften i cirkulationssystemet, der genererer cardiac output (CO) ved at trække sig rytmisk sammen og slappe af. Dette skaber ændringer i det regionale tryk og sikrer sammen med et komplekst klappesystem i hjertet og venerne, at blodet bevæger sig rundt i kredsløbssystemet i én retning. Hjertets “slag” skaber en pulserende blodstrøm, der ledes ind i arterierne, gennem mikrocirkulationen og til sidst via venesystemet tilbage til hjertet. Aorta, hovedpulsåren, forlader venstre hjerte og fortsætter med at dele sig i mindre og mindre arterier, indtil de bliver til arterioler og til sidst til kapillærer, hvor iltoverførslen finder sted. Kapillærerne forbindes med venoler, hvor det deoxygenerede blod passerer fra cellerne tilbage til blodet, og blodet vandrer derefter tilbage gennem netværket af vener til det højre hjerte. Mikrocirkulationen – arterioler, kapillærer og venoler – udgør det meste af det vaskulære systems areal og er stedet for overførsel af O2, glukose og enzymsubstrater til cellerne. Venesystemet returnerer det iltfattige blod til højre hjerte, hvor det pumpes ind i lungerne for at blive iltet, og CO2 og andre gasformige affaldsstoffer udskiftes og udvises under vejrtrækningen. Blodet vender derefter tilbage til venstre side af hjertet, hvor det begynder processen igen. Det er klart, at hjertet, karrene og lungerne alle er aktivt involveret i opretholdelsen af sunde celler og organer, og at de alle påvirker hæmodynamikken.
Hæmodynamik kan defineres som de fysiske faktorer, der styrer blodgennemstrømningen. Det er de samme fysiske faktorer, som styrer strømmen af enhver væske, og de er baseret på en grundlæggende fysiklov, nemlig Ohm’s lov, som siger, at strøm (I) er lig med spændingsforskellen (ΔV) divideret med modstanden (R). Når Ohm’s lov relateres til væskestrømning, er spændingsforskellen trykforskellen (ΔP; undertiden kaldet drivtryk, perfusionstryk eller trykgradient), modstanden er den modstand mod strømningen (R), som blodkarret og dets interaktioner med det strømmende blod giver, og strømmen er blodstrømmen (F). Denne hæmodynamiske relation kan sammenfattes ved:
For blodets strømning i et blodkar er ΔP trykforskellen mellem to vilkårlige punkter langs en given længde af karret. Når man beskriver blodgennemstrømningen for et organ, udtrykkes trykforskellen generelt som forskellen mellem det arterielle tryk (PA) og det venøse tryk (PV). F.eks. bestemmes blodgennemstrømningen for nyren af nyrernes arterietryk, nyrernes venetryk og nyrernes vaskulære modstand.
Blodgennemstrømningen gennem en hjerteklap følger samme forhold som for et blodkar; trykforskellen er dog de to tryk på hver side af klappen. F.eks. er trykforskellen over aortaklappen, som driver strømmen over denne klap under ventrikulær ejektion, det intraventrikulære tryk (PIV) minus det aortiske tryk (PAo). Modstanden (R) er den modstand mod strømningen, der i høj grad afhænger af klapåbningens størrelse. Derfor er den relation, der beskriver flowet gennem aortaklappen:
Under ideelle laminære flowforhold, hvor den vaskulære modstand er uafhængig af flow og tryk, kan relationen mellem tryk, flow og modstand fremstilles som vist i figuren til højre. Fordi flow og modstand er gensidigt relateret, mindsker en stigning i modstanden flowet ved ethvert givet ΔP. Ved en given strømning langs et blodkar eller over en hjerteklap øger en stigning i modstanden også ΔP.
Ændringer i modstanden er det primære middel, hvormed blodstrømmen reguleres i organerne, fordi kontrolmekanismer i kroppen generelt holder det arterielle og venøse blodtryk inden for et snævert område. Ændringer i perfusionstrykket vil imidlertid, når de forekommer, påvirke flowet.
Overstående forhold indikerer også, at der er et lineært og proportionalt forhold mellem flow og perfusionstryk. Denne lineære relation følges imidlertid ikke, når patologiske forhold fører til turbulent flow, fordi turbulens mindsker flowet ved et givet perfusionstryk. Desuden ændrer den pulserende karakter af flowet i store arterier også denne sammenhæng, således at der kræves større tryk for et givet flow. Med andre ord øger pulsatilitet, ligesom turbulens, modstanden mod flowet.
Kilder:
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
Redigeret af John Sandham