H8 cardiovasculaire fysiologie.pdf

# Relatie tussen druk, weerstand en debiet in de bloedsomloop De relatie tussen druk, weerstand en debiet in de bloedsomloop beschrijft hoe deze drie fundamentele hemodynamische parameters met elkaar samenhangen en hoe ze de bloedcirculatie beïnvloeden. ### 1.1 De wet van Darcy en het cardiovasculaire systeem De doorbloeding (Q) van een vloeistof die door een gesloten buis stroomt, is direct evenredig met het drukverschil ($\Delta P$) tussen de ingang en uitgang van de buis, en omgekeerd evenredig met de weerstand (R). Dit principe is analoog aan de wet van Ohm in de elektriciteit en wordt uitgedrukt als [1](#page=1): $$Q = \frac{\Delta P}{R}$$ Toegepast op het cardiovasculaire systeem, is het hartdebiet (HD) direct evenredig met het drukverschil tussen de gemiddelde arteriële bloeddruk (MABP) en de centraal veneuze druk (CVP), en omgekeerd evenredig met de totale perifere weerstand (TPR). De formule hiervoor is [1](#page=1): $$HD = \frac{MABP - CVP}{TPR}$$ Aangezien de CVP doorgaans dicht bij 0 millimeter kwik (mm Hg) ligt, wordt het hartdebiet voornamelijk bepaald door de MABP en de TPR. Dit leidt tot de volgende relatie [1](#page=1): $$MABP = HD \times TPR$$ Als voorbeeld, met een MABP van 100 mm Hg en een hartdebiet van 5 liter per minuut (L/min), kan de TPR worden berekend als 20 mm Hg/L/min. Een eenheid van mm Hg/mL/sec wordt gerefereerd als een eenheid van perifere weerstand (PRU) ] [1](#page=1). #### 1.1.1 Parallelle bloedvatgebieden en totale weerstand Hoewel de aorta, arteriën, capillairen, venulen en venen deels in serie geschakeld zijn, liggen de verschillende vaatgebieden grotendeels parallel. Dit parallelle verband is cruciaal voor de berekening van de totale weerstand. De grootste drukval vindt plaats in de arteriolen, die in de verschillende vaatgebieden parallel geschakeld zijn. De totale weerstand ($R_{tot}$) van $n$ vaatgebieden wordt berekend met de formule [1](#page=1): $$\frac{1}{R_{tot}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \dots + \frac{1}{R_n}$$ Hieruit volgt dat de weerstand van elk individueel orgaan aanzienlijk groter is dan de totale bloedsomloopweerstand [1](#page=1). ### 1.2 De wet van Poiseuille en factoren die de weerstand beïnvloeden De weerstand tegen de bloedstroom is het gevolg van wrijvingskrachten en wordt, volgens de wet van Poiseuille, beïnvloed door de viscositeit ($\eta$) van het bloed, de lengte (L) van het vat, en de straal (r) van de buis. De weerstand wordt gegeven door de formule [2](#page=2): $$R = \frac{8 \eta L}{\pi r^4}$$ Hieruit kan het hartdebiet (Q) of het debiet door een bepaald vaatgebied worden afgeleid: $$Q = \frac{\Delta P \pi r^4}{8 \eta L}$$ Het debiet is dus afhankelijk van de vierde macht van de straal van de buis, wat betekent dat een kleine verandering in de straal een zeer sterke invloed heeft op de doorbloeding [2](#page=2). #### 1.2.1 De rol van arteriolen in de perifere weerstand Binnen het vaatsysteem daalt de bloeddruk progressief, met een bijzonder sterke daling ter hoogte van de arteriolen. Dit komt doordat de arteriolen de grootste weerstand bieden tegen doorbloeding. De dikke spierwand van de arteriolen, in verhouding tot de diameter van het lumen, maakt dat deze bloedvaten sterk kunnen contraheren en de weerstand kunnen verhogen. Aangezien arteriolen in fysiologische omstandigheden gedeeltelijk gecontraheerd zijn, kan hun weerstand ook verminderen onder invloed van vasodilaterende stimuli [2](#page=2). De cruciale rol van de arteriolen bij het bepalen van de vaatweerstand heeft twee belangrijke implicaties: 1. Constrictie of dilatatie van de arteriolen beïnvloedt de totale perifere weerstand en daarmee de bloeddruk [2](#page=2). 2. Constrictie van arteriolen in een specifiek orgaan of vaatgebied leidt tot een selectieve omleiding van de bloedstroom uit dat gebied, terwijl vasodilatatie het omgekeerde effect heeft [2](#page=2). ### 1.3 Laminaire en turbulente stroming Wanneer een vloeistof door een buis stroomt, oefent de wand wrijvingskrachten uit, wat resulteert in een snelheidsgradiënt. De vloeistof nabij de wand stroomt langzamer dan in het midden, volgens een parabolisch snelheids profiel. Dit type stroming, waarbij de vloeistof in lagen vooruitschuift met verschillende snelheden, wordt laminaire stroming genoemd. Laminaire stroming komt voor in de macrocirculatie, maar niet in de capillairen. Het belang hiervan is dat rode bloedcellen zich van de wand weghouden en zich oriënteren in de lengte van de bloedstroom, wat de effectieve viscositeit van bloed reduceert en de weerstand laag houdt [3](#page=3). Wanneer bloed een kritische drempel van stroomdichtheid bereikt, ontstaan wervelingen en bewegen de deeltjes niet meer in dezelfde richting; dit is turbulente stroming. Bij turbulente stroming neemt de stroomsnelheid niet langer evenredig toe met de drukverhoging, omdat de deeltjes niet rechtlijnig bewegen, wat resulteert in meer weerstand [3](#page=3). Normaal gesproken is de bloedstroom in bloedvaten laminaire stroming, net onder de kritische snelheid. Zodra de kritische snelheid wordt overschreden, ontstaat turbulente stroming, wat bijvoorbeeld kan gebeuren in de aorta bij een sterk verhoogd hartdebiet. Bij pathologische vernauwingen, zoals bij atherosclerose, verhoogt de bloedsnelheid ter hoogte van de vernauwing, wat leidt tot turbulente stromingen. Dit veroorzaakt wrijving tussen de vloeistofmoleculen, waarbij energie verloren gaat als warmte en de bloedstroom minder efficiënt wordt. Deze turbulentie kan ook geluiden produceren die met een stethoscoop gehoord kunnen worden, zoals bij bloeddrukmeting [3](#page=3). > **Tip:** Begrijp de analogieën met elektrische circuits (wet van Ohm) om de relatie tussen druk, weerstand en debiet te onthouden. Dit helpt bij het visualiseren van hoe deze concepten werken in de bloedsomloop. > **Voorbeeld:** Een vernauwing van 50% in de straal van een bloedvat kan de weerstand met een factor $2^4 = 16$ verhogen ($R \propto 1/r^4$), wat een aanzienlijke impact heeft op de doorbloeding en de druk [2](#page=2). --- # Eigenschappen van bloed en bloedvaten Dit deel behandelt de fysieke eigenschappen van bloed, met name viscositeit, en de mechanische kenmerken van bloedvatwanden, zoals wandspanning en compliantie, en hoe deze de bloedstroom en druk beïnvloeden. ### 2.1 Viscositeit van bloed De viscositeit van bloed is significant hoger, 3 tot 4 keer die van water voornamelijk door de aanwezigheid van bloedcellen, met name erytrocyten [4](#page=4). * **Factoren die viscositeit beïnvloeden:** * **Hematocriet:** Een laag hematocriet (bijvoorbeeld bij anemie) vermindert de viscositeit. Een verhoogd hematocriet (zoals bij polycythemia vera of doping met erytropoëtine) verhoogt de viscositeit [4](#page=4). * **Plasma samenstelling:** Veranderingen in de samenstelling van plasma kunnen de viscositeit beïnvloeden [4](#page=4). * **Vervormbaarheid van bloedcellen:** Weerstand van bloedcellen tegen vervorming speelt een rol [4](#page=4). * **Verhoogde viscositeit bij bepaalde aandoeningen:** * Ziekten met sterk verhoogde plasmaproteïnen, zoals immunoglobulinen [4](#page=4). * Ziekten waarbij erytrocyten abnormaal rigide zijn, zoals sferocytose [4](#page=4). ### 2.2 Wandspanning Wandspanning in bloedvaten wordt veroorzaakt door de transmurale druk ($P_t$), het drukverschil tussen de bloedvatdruk en de interstitiële druk. Deze spanning heeft de neiging het bloedvat uit te zetten. De wet van Laplace/Frank beschrijft dit als volgt [4](#page=4): $$ \text{Wandspanning} = P_t \times \frac{r}{\text{wanddikte}} $$ * **Grote arteriën:** Vanwege de hoge transmurale druk en straal ($r$) is de wandspanning hier groot [5](#page=5). * **Aneurysma:** Een dunne wand kan, onder invloed van wandspanning, gaan uitpuilen (aneurysma). Dit leidt tot een verdere toename van de straal en dus ook van de wandspanning, wat kan resulteren in ruptuur van het bloedvat [5](#page=5). ### 2.3 Compliantie van bloedvaten Compliantie, ofwel rekbaarheid, is de verhouding tussen de volumetoename en de druktoename ($\Delta V / \Delta P$). De samenstelling van bindweefsel in de media (elastine versus collageen) bepaalt de compliantie voornamelijk [5](#page=5). * **Venen:** Zijn zeer compliant door hun dunne elastische wand en een ellipsoïdale doorsnede bij lage druk. In het fysiologische drukgebied zijn venen ongeveer 100 keer complianter dan arteriën. Hierdoor kunnen venen grote veranderingen in bloedinhoud ('capaciteit') ondergaan zonder aanzienlijke drukveranderingen en worden ze daarom capaciteitsvaten genoemd [5](#page=5). * **Arteriën en arteriolen:** Zijn weinig compliant [5](#page=5). **Gevolgen van compliantieverschillen:** Bij infusie van bijvoorbeeld 1 liter bloed, neemt het veneuze bloedvolume met ongeveer 990 ml toe, terwijl het arteriële bloedvolume slechts met ongeveer 10 ml toeneemt (en vice versa bij bloedverlies) [5](#page=5). **Invloed van veroudering:** Veroudering leidt tot veranderingen in de media van elastische arteriën, wat resulteert in verminderde elasticiteit, lagere compliantie en een verhoogde polsdruk [5](#page=5). ### 2.4 De kritische sluiting- en openingsdruk In tegenstelling tot rigide buizen, waar een lineair verband bestaat tussen druk en doorstroming, is dit verband voor dunwandige bloedvaten in vivo niet lineair. Dit komt doordat een stijging van de arteriële druk niet alleen de druk verhoogt die bloed stuwt, maar ook het bloedvat doet uitzetten, waardoor de vaatweerstand afneemt [5](#page=5). --- # Stromingsdynamiek en kritische drukpunten in bloedvaten Dit onderwerp beschrijft de overgang van laminaire naar turbulente stroming in bloedvaten en de implicaties daarvan voor de bloeddoorstroming en energieverlies, evenals de kritische sluitingsdruk en openingsdruk van bloedvaten en hun belang in fysiologische en pathologische situaties. ### 3.1 Laminaire en turbulente stroming #### 3.1.1 Kenmerken van laminaire stroming Laminaire stroming treedt op wanneer een vloeistof door een buis stroomt, waarbij wrijvingskrachten van de wand zorgen voor een snelheidsgradiënt. De vloeistof nabij de wand stroomt langzamer dan in het midden, resulterend in een parabolisch snelheidsprofiel. De vloeistof beweegt in schuivende laagjes met verschillende snelheden. Laminaire stroming komt voor in de macrocirculatie, maar niet in capillairen. Rode bloedcellen oriënteren zich in de lengterichting van de bloedstroom, weg van de wand, wat de effectieve viscositeit van bloed reduceert en de weerstand laag houdt [3](#page=3). > **Tip:** Laminaire stroming is efficiënt omdat het de weerstand minimaliseert en de georiënteerde rode bloedcellen de viscositeit verlagen. #### 3.1.2 Kenmerken van turbulente stroming Turbulente stroming ontstaat wanneer de bloedstroom een kritische drempel van stroomdichtheid bereikt, wat leidt tot wervelingen waarbij de deeltjes niet meer in dezelfde richting bewegen. In turbulente stroming neemt de stroomsnelheid niet evenredig toe met de druk, omdat de deeltjes niet rechtlijnig bewegen, wat resulteert in verhoogde weerstand [3](#page=3). Normaal gesproken is de bloedstroom in de meeste bloedvaten laminaire stroming, net onder de kritische snelheid. Wanneer de kritische snelheid wordt overschreden, ontstaat turbulente stroming, bijvoorbeeld in de aorta bij een sterk verhoogd hartdebiet. Pathologische vernauwingen, zoals bij atherosclerose, verhogen de bloedsnelheid ter hoogte van de vernauwing en induceren turbulente stromingen. Dit leidt tot wrijving tussen vloeistofmoleculen, energieverlies in de vorm van warmte en een minder efficiënte bloedstroom. Turbulente stroming kan ook hoorbare geluiden veroorzaken, detecteerbaar met een stethoscoop tijdens bloeddrukmetingen [3](#page=3). > **Voorbeeld:** Bij vernauwing van een bloedvat door atherosclerose neemt de snelheid van het bloed toe, wat kan leiden tot turbulente stroming en hartgeruisen. ### 3.2 Compliantie van bloedvaten #### 3.2.1 Definitie en oorzaken De compliantie, of rekbaarheid, van een bloedvat is de verhouding tussen de volumetoename en de toename van de transmurale druk ($\Delta V / \Delta P$). Deze wordt voornamelijk bepaald door de verhouding tussen elastisch (elastine) en stijf (collageen) bindweefsel in de media [5](#page=5). #### 3.2.2 Verschillen tussen aderen en arteriën Venen zijn zeer compliant vanwege hun dunne elastische wand en ellipsvormige doorsnede bij lage druk. Arteriën en arteriolen zijn daarentegen weinig compliant. Onder fysiologische druk zijn venen ongeveer 100 keer complianter dan arteriën [5](#page=5). #### 3.2.3 Gevolgen van compliantie Een grote compliantie van venen betekent dat een infusie van bijvoorbeeld 1 liter bloed leidt tot een volumetoename van ongeveer 990 ml in het veneuze systeem en slechts 10 ml in het arteriële systeem (en vice versa bij bloedverlies). Veneën worden daarom capaciteitsvaten genoemd, omdat ze een grote verandering in bloedinhoud kunnen ondergaan zonder grote drukveranderingen [5](#page=5). #### 3.2.4 Veroudering en compliantie Veroudering gaat gepaard met veranderingen in de media van elastische arteriën, wat leidt tot verminderde elasticiteit, lagere compliantie en een verhoogde polsdruk [5](#page=5). ### 3.3 Kritische sluitings- en openingsdruk #### 3.3.1 Druk-doorstromingsrelatie in bloedvaten In een rigide buis bestaat er een lineair verband tussen druk en doorstroming voor een homogene vloeistof. Voor dunwandige bloedvaten in vivo is dit verband niet lineair, omdat een toename van de arteriële druk niet alleen het bloed voortstuwt, maar ook het bloedvat doet uitzetten, waardoor de vaatweerstand afneemt. Een druktoename verhoogt de doorbloeding dus op twee manieren. Hierdoor is de doorbloeding in veel weefsels 4 tot 6 keer hoger bij een druk van 100 mm Hg dan bij 50 mm Hg, in plaats van slechts 2 keer [5](#page=5) [6](#page=6). > **Tip:** De compliantie van bloedvaten is cruciaal voor de niet-lineaire relatie tussen druk en doorstroming. #### 3.3.2 Kritische sluitingsdruk Wanneer de druk in een klein bloedvat daalt, wordt een punt bereikt, de kritische sluitingsdruk, waarop het bloedvat zal inklappen door de druk van het omringende weefsel of dichtslibben door erytrocytenaggregatie (rouleaux-vorming). Op dit punt stopt de bloedstroom. In inactieve weefsels is de druk in veel capillairen erg laag omdat de precapillaire sfincters en metarteriolen gecontraheerd zijn, wat leidt tot collaps van veel capillairen [6](#page=6). #### 3.3.3 Kritische openingsdruk en pathologische situaties Het concept van kritische openingsdruk is gerelateerd aan de kritische sluitingsdruk en is van belang in pathologische situaties met acuut verlaagde bloeddruk, zoals circulatoire shock. In deze omstandigheden wordt het effect versterkt door een algemene verhoogde orthosympathische tonus. Dit kan leiden tot het "no reflow" fenomeen, waarbij het bloeddebiet niet herstelt, zelfs als de bloeddruk al genormaliseerd is [6](#page=6). > **Voorbeeld:** Bij ernstige shock kan, ondanks een herstelde bloeddruk, de doorbloeding van weefsels achterblijven doordat de capillairen op bepaalde plekken "vastgeplakt" blijven door de lage kritische openingsdruk. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Hemodynamica | De studie van de principes die ten grondslag liggen aan de bloedcirculatie, met inbegrip van de fysische krachten die de bloedstroom aandrijven en de weerstand die de doorstroming tegenwerkt. Dit omvat de relaties tussen druk, debiet en weerstand. | | Hartdebiet (Q) | De hoeveelheid bloed die het hart per minuut naar de circulatie pompt. Het wordt bepaald door het drukverschil over het hart en de weerstand van het vaatsysteem. | | Drukverschil (∆P) | Het verschil in druk tussen twee punten in een systeem, zoals tussen de ingang en uitgang van een bloedvat of het cardiovasculaire systeem. Dit verschil is de drijvende kracht achter de vloeistofstroom. | | Weerstand (R) | De maat voor de oppositie tegen de stroom van een vloeistof door een systeem, zoals een bloedvat of een geheel vaatgebied. Hogere weerstand leidt tot een lagere stroom bij hetzelfde drukverschil. | | Wet van Darcy | Een principe dat de doorstroming van een vloeistof door een poreus medium beschrijft. In de hemodynamica is deze wet analoog aan de wet van Ohm en stelt dat de doorstroming evenredig is met het drukverschil en omgekeerd evenredig met de weerstand. | | Wet van Ohm | Een fundamentele wet in de elektriciteit die stelt dat de elektrische stroom door een geleider evenredig is met het aangelegde spanningsverschil en omgekeerd evenredig met de weerstand van de geleider ($I = V/R$). | | Gemiddelde arteriële bloeddruk (MABP) | De gemiddelde druk in de arteriën gedurende de gehele hartcyclus. Het is een belangrijke parameter voor het beoordelen van de perfusiedruk van organen. | | Centraal veneuze druk (CVP) | De druk in de grote venen die terugstromen naar het hart, vaak gemeten in de vena cava superior of rechter atrium. Het weerspiegelt het drukniveau aan het einde van de veneuze circulatie. | | Totale perifere weerstand (TPR) | De som van de weerstanden van alle bloedvaten in het perifere vaatstelsel. Dit is een belangrijke determinant van de bloeddruk en het hartdebiet. | | Perifere weerstandseenheid (PRU) | Een eenheid die wordt gebruikt om de perifere weerstand te kwantificeren, vaak uitgedrukt in mmHg/L/min of mmHg/mL/sec. | | Wet van Poiseuille | Een wet die de volumestroom van een viskeuze vloeistof door een cilindrische buis beschrijft. Het stelt dat de doorstroming evenredig is met de vierde macht van de straal van de buis en het drukverschil, en omgekeerd evenredig met de viscositeit van de vloeistof en de lengte van de buis ($Q = \Delta P \pi r^4 / 8 \eta L$). | | Viscositeit (η) | Een maat voor de interne weerstand van een vloeistof tegen stroming. Een hogere viscositeit betekent dat de vloeistof dikker is en meer weerstand biedt aan stroming. | | Laminaire stroming | Een vloeiwijze waarbij vloeistofdeeltjes zich in parallelle lagen verplaatsen zonder significante menging tussen de lagen. De stroming is ordelijk en de snelheidsgradiënt is parabolisch. | | Turbulente stroming | Een vloeiwijze die wordt gekenmerkt door willekeurige, chaotische bewegingen van vloeistofdeeltjes, inclusief wervelingen. Dit type stroming veroorzaakt meer weerstand en energieverlies dan laminaire stroming. | | Kritische snelheid | De stroomsnelheid waarbij laminaire stroming overgaat in turbulente stroming. Deze snelheid is afhankelijk van factoren zoals de diameter van het vat en de viscositeit van de vloeistof. | | Hematocriet | Het volumepercentage van rode bloedcellen in het bloed. Een verhoogd hematocriet kan de viscositeit van bloed verhogen. | | Transmurale druk (Pt) | Het drukverschil over de wand van een bloedvat, tussen de druk binnen het vat en de druk buiten het vat (interstitiële druk). Deze druk is verantwoordelijk voor de spanning in de vaatwand. | | Wet van Laplace/Frank | Een principe dat de relatie beschrijft tussen de spanning in de wand van een hol orgaan (zoals een bloedvat), de druk binnenin het orgaan, en de geometrie van het orgaan (straal en wanddikte). Voor een bol geldt spanning $\propto P \times r$. Voor een cilindrisch vat geldt dit ook, waarbij de straal en wanddikte van belang zijn. | | Compliantie | De maat voor de rekbaarheid van een bloedvat, gedefinieerd als de verhouding tussen de volumetoename en de toename van de transmurale druk ($\Delta V / \Delta P$). Het beschrijft hoe gemakkelijk een vat kan uitzetten bij toenemende druk. | | Capaciteitsvaten | Bloedvaten, voornamelijk venen, die een grote hoeveelheid bloed kunnen opslaan zonder aanzienlijke drukveranderingen vanwege hun hoge compliantie. | | Kritische sluitingsdruk | De druk waarbij een bloedvat, met name een klein vat, zodanig samendrukt door de externe druk van de omringende weefsels of door interne factoren, dat de bloedstroom stopt. | | Circulatoire shock | Een levensbedreigende toestand waarbij de bloedsomloop onvoldoende zuurstof en voedingsstoffen naar de weefsels transporteert, vaak gekenmerkt door een sterk verlaagde bloeddruk. | | "No reflow" fenomeen | Een fenomeen waarbij, na het herstellen van de bloedtoevoer naar een beschadigd weefsel (bijvoorbeeld na ischemie), de doorbloeding onvoldoende is ondanks genormaliseerde bloeddruk, wat leidt tot verdere schade. |