Hemodynamica beschrijft het stromingsgedrag van het bloed. Het behandelt de fysische principes van de bloedcirculatie en de factoren die de bloedstroom beïnvloeden, zoals bloeddruk, bloedvolume, bloedviscositeit, stromingsweerstand, vasculaire architectuur en elasticiteit.
Wat is hemodynamica?
De vloeistofmechanica van het bloed wordt beïnvloed door verschillende parameters. Dit reguleert de bloedstroom naar organen en lichaamsdelen en past deze aan hun behoeften aan. De belangrijkste parameters voor regulering zijn: bloeddruk, bloedvolume, hartminuutvolume, bloedviscositeit, evenals vasculaire architectuur en elasticiteit, in de geneeskunde het lumen van een bloedvat genoemd. Het wordt bestuurd door het autonome zenuwstelsel en het endocriene systeem met behulp van hormonen.
De hemodynamica bepaalt niet alleen de bloedstroom, maar heeft ook invloed op de functie van het endotheel en de gladde vaatspieren. De arteriële bloedvaten hebben een zekere elasticiteit door hun wandstructuur, d.w.z. ze kunnen hun radius vergroten of verkleinen.
Als een hoge bloeddruk wordt geregistreerd, kan vasodilatatie, d.w.z. vasodilatatie, worden geïnitieerd. Wanneer vaatverwijdende stoffen zoals stikstofmonoxide vrijkomen, neemt de straal van het bloedvat toe, waardoor de bloeddruk en het debiet afnemen. Dit werkt omgekeerd op dezelfde manier bij lage bloeddruk en vasoconstrictie, de vernauwing van de bloedvaten.
Functie en taak
De complexe interactie van dit systeem is van groot belang voor de mens, zodat een voldoende bloedtoevoer naar de organen gegarandeerd is wanneer een van de parameters wordt gewijzigd.
Onder fysiologische omstandigheden is er bijna overal in het vaatstelsel een laminaire stroming. Dit betekent dat de vloeistofdeeltjes in het midden van het vat een beduidend hogere snelheid hebben dan de vloeistofdeeltjes aan de rand. Als resultaat bewegen de cellulaire componenten, vooral de erytrocyten, in het midden van het bloedvat, terwijl het plasma dichter naar de wand stroomt. De erytrocyten migreren sneller door het vaatstelsel dan het bloedplasma.
De stromingsweerstand bij laminaire stroming wordt het meest effectief beïnvloed door de vatradius te veranderen. Dit wordt beschreven door de wet van Hage-Poiseuille. Volgens dit is de stroomsterkte evenredig met de 4e macht van de binnenradius, wat betekent dat wanneer de diameter wordt verdubbeld, de stroomsterkte met een factor 16 toeneemt. Buisvormige stroming kan ook optreden onder bepaalde omstandigheden. Turbulentie zorgt voor een toename van de stromingsweerstand, wat meer stress voor het hart betekent.
Daarnaast heeft ook de viscositeit van het bloed invloed op de stromingsweerstand. Met toenemende viscositeit neemt ook de weerstand toe. Omdat de samenstelling van het bloed varieert, is de viscositeit geen constante variabele. Het hangt af van de viscositeit van het plasma, de hematocrietwaarde en de stroomomstandigheden. De viscositeit van het plasma wordt op zijn beurt bepaald door de plasma-eiwitconcentratie. Als met deze parameters rekening wordt gehouden, spreekt men van de schijnbare viscositeit.
Ter vergelijking: er is de relatieve viscositeit, hier wordt de bloedviscositeit gegeven als een veelvoud van de plasmaviscositeit. De hematocriet beïnvloedt de viscositeit van het bloed in die mate dat een toename van de cellulaire componenten ervoor zorgt dat de viscositeit stijgt.
Omdat de erytrocyten vervormbaar zijn, kunnen ze zich aanpassen aan verschillende stroomomstandigheden. Bij sterke stromingen met hoge schuifspanning nemen de erytrocyten een vorm aan met weinig weerstand en daalt de schijnbare viscositeit drastisch. Omgekeerd is het mogelijk dat de erytrocyten zich verzamelen om aggregaten te vormen zoals geldrollen wanneer de stroom langzaam is. In extreme gevallen kan dit leiden tot een bloedstasis of stasis.
De schijnbare viscositeit wordt ook beïnvloed door de diameter van het vat. De erytrocyten worden in kleine bloedvaten in de axiale stroom gedwongen. Aan de rand blijft een dunne plasmalaag achter, waardoor er sneller kan bewegen. De schijnbare viscositeit neemt af naarmate de vatdiameter kleiner is en leidt tot een minimale bloedviscositeit in de capillairen. Dit is het zogenaamde Fåhraeus-Lindqvist-effect.
Ziekten en aandoeningen
Pathologische veranderingen in de bloedvaten kunnen de hemodynamiek verstoren. Dit is bijvoorbeeld het geval bij arteriosclerose. De ziekte ontwikkelt zich langzaam en blijft vaak jarenlang onopgemerkt omdat de patiënt geen symptomen opmerkt. Afzettingen van bloedlipiden, trombi en bindweefsel vormen zich in de bloedvaten. Er ontstaan zogenaamde plaques die het vasculaire lumen vernauwen. Dit beperkt de doorbloeding en leidt tot secundaire ziekten.
Een ander gevaar is dat als gevolg van de verhoogde spanning scheuren in de vaatwand ontstaan die tot bloeding en trombusvorming leiden. Naast de beperking van het lumen door de afzettingen, worden de werkelijk rekbare bloedvaten stijf en treedt verharding op.
Arteriosclerose leidt tot verschillende secundaire ziekten als gevolg van de circulatiestoornis, afhankelijk van de locatie. Vooral de effecten in de hersenvaten zijn bedreigend, met als gevolg een verstoring van de hersenfunctie. Als slagaders volledig geblokkeerd zijn, treedt er een beroerte op. Coronaire hartziekte kan zich ontwikkelen in de kransslagaders. Hun spectrum varieert van een asymptomatische vorm tot angina pectoris en een hartaanval.
Vooral rokers ontwikkelen vaak perifere arteriële occlusieve ziekte (PAOD). Been- of bekkenslagaders worden aangetast en hoe korter de loopafstand die de getroffen persoon kan afleggen naarmate de ernst toeneemt. Daarom wordt de PAOD in de volksmond ook wel "claudicatio intermittens" genoemd.
Het risico op aderverkalking komt echter niet alleen voort uit de vernauwing van het lumen. Het afsplitsen van arteriosclerotische plaques of trombi kan ook leiden tot levensbedreigende complicaties, zoals een longembolie of beroerte. Roken, hoge bloeddruk, diabetes mellitus en te hoge bloedlipiden worden beschouwd als risicofactoren voor atherosclerose.
