Krevní oběh/přednáška/2008-04-06 (Petr Heřman)/v.01

Z Wikiverzity
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Krevní oběh a aplikace molekulární biofyziky (aplikace fyzikálních zákonů na krevní oběh a dýchání, rheologie krve)

Verze 01: tato verze se v budoucnosti bude moci použít pro přípravu přednášky pro mediky (všeobecné lékařství). Pro zdravotní sestry (magisterské sudium očetřovatelství) je ale příliš teoretická.


Příprava přednášky.

  • datum prezentace: 2008-04-06
  • plánovaný výstup: pokud možno v SVG


Hrubý obsah[editovat]

Biofyzikální model[editovat]

  • Strukturní model:
    • Pojem systému a jeho okolí: člověk, prostředí
    • Uzavřený systém vs. otevřený systém: komunikace s okolím
    • Hierarchie (subsystémy, soustavy): motorický, trávicí, nervový, ..., oběhový (analogie s automobilem, ale hlubší provázanost)
  • Funkcionální
    • statický vs. dynamický
    • deteriministický vs. stochastický
    • lineární vs. nelineární
    • vícevstupový (vzájemné ovlivňování)

Příklady na motivaci[editovat]

Extrémní situace[editovat]

(Většinou se výklad zahajuje vysvětlením fyziologických procesů a od nich se pak přechází k extrémním případům či k patologii. Naproti tomu dnešní výklad začneme opačným postupem: Zkusíme se zamyslet nad několika extrémními situacemi a na nich si vyzkoušet, do jaké míry vystačíme se "selským rozumem" a kdy s hlubším vhledem do problematiky dojdeme k zajímavým závěrům.)

Kosmonauti[editovat]

V kosmické kabině poklesne tlak vzduchu na 1/10 normální hodnoty:

  1. Jaké procesy (v časové posloupnosti) ohrožují životy posádky?
  2. Pokud existuje možnost obnovení tlaku, jak lze do té doby zvýšit šanci na přežití?
  3. Konkrétně: jaký bude optimální způsob dýchání?
    1. Co nejvíc zadržet dech a nedýchat (chránit poslední zbytky vzduchu v plicích)
    2. Vydechnout a nedýchat
    3. Dýchat co nejhlouběji (abychom do plic dostali co nejvíce molekul zředěného vzduchu)
    4. Dýchat co nejrychleji (abychom co nejvíc kompenzovali snížený tlak vzduchu)


Potápěči[editovat]

  1. Potápění bez přístroje:
    1. Jak dýchat před potopením, abychom co nejdéle vydrželi pod hladinou?
    2. Jak se projeví způsob dýchání před potopením během následného zadržení dechu?
  2. Potápění s přístrojem:
    1. Nečekávaně v hloubce dojde zásoba vzduchu. Jak se zachovat?
    2. V čem spočívají možná ohrožení života?
    3. Na co musí být připraven záchranář?
  3. atd.

(Zkusíme si nejdříve tipnout a pak postupně během dalšího výkladu budeme korigovat svoje intuitivní odpovědi.)


Krevní oběh[editovat]

Tj. oběh krve:

  1. Jaký oběh
  2. Co je to krev

Oběh[editovat]

(Srovnej: Oběh vody v přírodě a pod)

  • Strukturní model:
    • otevřený (bezobratlí)
    • extrakorporální:
      • částečný (např. umělá ledvina)
      • totální (např. transplantace srdce)
      • uzavřený (náš případ)
  • postupná aproximace
  • nejdeme do všech anatomických detailů (zjednodušený model)

První přiblížení[editovat]

  • Model v prvním přiblížení:
  • Uvažujeme zatím jen jeden oběh
    • srdce (pumpa)
    • řečiště

(obrázek)

Srovnání s elektrickým obvodem[editovat]

Funkční model:

  • Základní části:
    • zdroj proudu, napětí – srdce
    • odporová zátěž – krevní řečiště
  • veličiny, jednotky
  • elektrické napětí – krevní tlak p[Pa] nebo [torr]
  • elektrický proud – krevní průtok Q[l/s]

Odpor[editovat]

  • Ohmův zákon: R = ΔU/I
  • Odpor: R = Δp/Q
  • Jednotka: Pa/(l/s)


Větvení[editovat]

  • Řazení odporů:
    • sériové: R = R1 + R2
    • paralelní: 1/R = 1/R1 + 1/R2
  • analogie Kirchhoffových zákonů:
    • průtoky: Q = Q1 + Q2 + ...
    • tlaky: Δp = Δp1 + Δp2 + ...

Průtok[editovat]

Analogie:

  • Zdroje el. proudu:
    • stejnosměrný, střídavý, pulsní
  • Srdce:
    • pulsní

f [Hz] = 1/T [s] f [1/min] = 60/T [s]

  • tepový objem V [ml]
  • minutový průtok [l/min] = V [ml] * f[1/min] / 1000

Srdeční revoluce[editovat]

(Bylo: Principy EKG)

  • Srdeční akce:
    • systola
    • diastola
  • krevní tlak:
    • systolický
    • diastolický
    • střední

(obrázek)

Rovnice kontinuity[editovat]

  • Zákon zachování objemu:
    • Q1 = Q2
    • tj. v1 . S1 = v2 . S2

kde v je střední rychlost proudění, tj:

v = Q / S

Hodně zjednodušená veličina: střední v čase i prostoru (viz dále)

Bernouliho rovnice[editovat]

?uvádět? analogie:

  • kinetická energie: uplatňuje se ve velkých cévách (aorta)
  • potenciální energie: pružníkové cévy

Význam krevního oběhu[editovat]

  • Krev jako mediátor
  • Krevní oběh je uzavřený, ale přesto zprostředkovává komunikaci celého organismu s okolím:
    • resorpce: přijímání živin a dalších látek a vody (tenké a tlusté střevo)
    • diuréza: vylučování odpadních produktů močí (ledviny)
    • ventilace – přenos krevních plynů, 02 a CO2 (plíce)

Krev[editovat]

  • Dispersní soustava:
    • krevní sérum:
      • analytická disperse (< 1 nm): vodný roztok iontů (Na+, Cl- aj.), cukrů (glukóza), plynů aj.
      • koloidy (1 nm .. 1 um): bílkoviny
    • hrubé disperse (> 1 um): krvinky, destičky a další krevní elementy

(Viz minulá hodina: koligativní vlastnosti roztoků, osmotický tlak, difúze a další transportní jevy)

Z toho je vidět, že i když se hovoří o "uzavřeném" krevním oběhu, nejedná se o žádnou "hermetickou" uzavřenost – analytické i koloidní disperse mohou pronikat stěnai vlásečnic, aleveolů atd.

Krevní plyny[editovat]

  • volné: součást analytické disperse, fyzikálně rozpuštěné ve vodě: CO2, N2, menší část O2 aj.
  • 02: z větší části vázaný na hemoglobin erytrocytů

Rozpustnost plynů[editovat]

Henryho zákon

Parciální tlak[editovat]

Doporučená literatura[editovat]