Hemodinamica (sau hemodinamica în engleza britanică), însemnând literal „mișcarea sângelui”, este studiul fluxului sanguin sau al circulației. Toate celulele animale au nevoie de oxigen (O2) pentru transformarea carbohidraților, grăsimilor și proteinelor în dioxid de carbon (CO2), apă și energie, într-un proces cunoscut sub numele de respirație aerobă.
Sângele
Sângele este un lichid complex și este considerat atât de prețios încât uneori este numit „aur roșu”, deoarece celulele și proteinele pe care le conține pot fi vândute la un preț mai mare decât costul aceleiași greutăți în aur. Omul adult are în medie peste 5 litri de sânge în corp, care transportă oxigenul și nutrienții către celulele vii și elimină deșeurile acestora. De asemenea, el furnizează celule imunitare pentru a lupta împotriva infecțiilor și conține trombocite care pot forma un dop într-un vas de sânge deteriorat pentru a preveni pierderea de sânge. Prin intermediul sistemului circulator, sângele se adaptează la nevoile organismului. Atunci când faceți exerciții fizice, inima pompează mai tare și mai repede pentru a furniza mai mult sânge și, prin urmare, oxigen către mușchi. În timpul unei infecții, sângele livrează mai multe celule imunitare la locul infecției, unde se acumulează pentru a îndepărta invadatorii dăunători.
Sângele este compus din 55% plasmă și 45% elemente formate. Stratul buffy coat conține leucocite într-o suspensie concentrată, provenind din sângele integral sau din măduva osoasă. Generarea unui buffy coat din probe de sânge integral ajută la concentrarea unor volume mari de probe și la reducerea manipulării de separare a celulelor în aval. Plasma conține 91,5% apă, 7% proteine și 1,5% alți soliți. Elementele formate sunt mai puțin de 1% trombocite; mai puțin de 1% leucocite (globule albe) și mai mult de 99% „eritrocite” (globule roșii), care, la om, sunt de obicei un disc biconcav fără nucleu. Eritrocitele conțin pigmentul hemoglobină, care conferă culoarea roșie a sângelui, și transportă oxigenul și dioxidul de carbon către și dinspre țesuturi. Plasma sanguină normală se comportă ca un fluid newtonian la viteze fiziologice de forfecare. Vâscozitatea plasmei normale variază în funcție de temperatură la fel ca și cea a solventului său, apa; o creștere de 5 °C a temperaturii în intervalul fiziologic reduce vâscozitatea plasmei cu aproximativ 10%. Presiunea osmotică a soluției este determinată de numărul de particule prezente și de temperatură. Presiunea osmotică a plasmei afectează mecanica circulației în mai multe moduri. O alterare a diferenței de presiune osmotică prin membrana unei celule sanguine determină o deplasare a apei și o modificare a volumului celular. Modificările de formă și flexibilitate afectează proprietățile mecanice ale sângelui întreg. O modificare a presiunii osmotice plasmatice modifică hematocritul, adică concentrația de volum a globulelor roșii din sângele integral prin redistribuirea apei între spațiile intravascular și extravascular. Acest lucru, la rândul său, afectează mecanica sângelui întreg. Celula roșie este foarte flexibilă și are o formă biconcavă.
Sistemul circulator
Sistemul circulator are rolul de a transporta sângele pentru a furniza O2, nutrienți și substanțe chimice către celulele organismului pentru a asigura sănătatea și buna funcționare a acestora și pentru a elimina deșeurile celulare. Sistemul circulator este o serie de tuburi conectate, care include inima, arterele, microcirculația și venele.
Inima este motorul sistemului circulator care generează debit cardiac (CO) prin contracția și relaxarea ritmică. Acest lucru creează modificări ale presiunilor regionale și, combinat cu un sistem valvular complex în inimă și în vene, asigură faptul că sângele se deplasează în sistemul circulator într-o singură direcție. „Bătăile” inimii generează un flux sanguin pulsatil care este condus în artere, prin microcirculație și, în cele din urmă, înapoi la inimă prin sistemul venos. Aorta, artera principală, părăsește partea stângă a inimii și continuă să se împartă în artere din ce în ce mai mici, până când acestea devin arteriole și, în cele din urmă, capilare, unde are loc transferul de oxigen. Capilarele se conectează la venule, în care sângele dezoxigenat trece din celule înapoi în sânge, iar sângele se întoarce apoi prin rețeaua de vene către inima dreaptă. Microcirculația – arteriolele, capilarele și venulele – constituie cea mai mare parte din suprafața sistemului vascular și este locul de transfer al O2, glucozei și substraturilor enzimatice în celule. Sistemul venos returnează sângele dezoxigenat către inima dreaptă, unde este pompat în plămâni pentru a fi oxigenat, iar CO2 și alte deșeuri gazoase sunt schimbate și expulzate în timpul respirației. Sângele se întoarce apoi în partea stângă a inimii, unde începe din nou procesul. În mod clar, inima, vasele și plămânii sunt toate implicate activ în menținerea sănătății celulelor și organelor și toate influențează hemodinamica.
Hemodinamica poate fi definită ca fiind factorii fizici care guvernează fluxul sanguin. Aceștia sunt aceiași factori fizici care guvernează curgerea oricărui fluid și se bazează pe o lege fundamentală a fizicii, și anume Legea lui Ohm, care afirmă că curentul (I) este egal cu diferența de tensiune (ΔV) împărțită la rezistența (R). În relația dintre Legea lui Ohm și curgerea fluidelor, diferența de tensiune este diferența de presiune (ΔP; uneori numită presiune de conducere, presiune de perfuzie sau gradient de presiune), rezistența este rezistența la curgere (R) oferită de vasul de sânge și de interacțiunile sale cu sângele care curge, iar curentul este fluxul sanguin (F). Această relație hemodinamică poate fi rezumată prin:
Pentru curgerea sângelui într-un vas de sânge, ΔP este diferența de presiune între două puncte oarecare de-a lungul unei anumite lungimi a vasului. Atunci când se descrie fluxul de sânge pentru un organ, diferența de presiune este exprimată, în general, ca diferență între presiunea arterială (PA) și presiunea venoasă (PV). De exemplu, debitul de sânge pentru rinichi este determinat de presiunea arterei renale, presiunea venei renale și rezistența vasculară renală.
Debitul de sânge de-a lungul unei valve cardiace urmează aceeași relație ca și pentru un vas de sânge; cu toate acestea, diferența de presiune este reprezentată de cele două presiuni de o parte și de alta a valvei. De exemplu, diferența de presiune prin valva aortică care determină fluxul prin această valvă în timpul ejecției ventriculare este presiunea intraventriculară (PIV) minus presiunea aortică (PAo). Rezistența (R) este rezistența la curgere care este legată în mare parte de dimensiunea deschiderii valvei. Prin urmare, relația care descrie curgerea prin valva aortică este:
În condiții ideale de curgere laminară, în care rezistența vasculară este independentă de debit și presiune, relația dintre presiune, debit și rezistență poate fi reprezentată așa cum se arată în figura din dreapta. Deoarece debitul și rezistența sunt reciproc legate, o creștere a rezistenței scade debitul la orice ΔP dat. De asemenea, la orice debit dat de-a lungul unui vas de sânge sau de-a lungul unei valve cardiace, o creștere a rezistenței mărește ΔP.
Schimbările de rezistență sunt principalul mijloc prin care este reglat fluxul sanguin în interiorul organelor, deoarece mecanismele de control din organism mențin, în general, presiunile arteriale și venoase ale sângelui într-un interval îngust. Cu toate acestea, modificările presiunii de perfuzie, atunci când apar, vor afecta debitul.
Relația de mai sus indică, de asemenea, că există o relație liniară și proporțională între debit și presiunea de perfuzie. Cu toate acestea, această relație liniară nu este respectată atunci când condițiile patologice conduc la un flux turbulent, deoarece turbulența scade debitul la orice presiune de perfuzie dată. În plus, natura pulsatilă a fluxului în arterele mari modifică, de asemenea, această relație, astfel încât sunt necesare presiuni mai mari pentru un flux dat. Cu alte cuvinte, pulsatilitatea, ca și turbulența, crește rezistența la flux.
Surse:
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
Editat de John Sandham
.