This document discusses several physiological challenges in aviation, high-altitude, and space physiology. It covers the effects of low oxygen (hypoxia), cold temperatures, radiation, acceleratory forces, and weightlessness. Specifically, it describes how hypoxia can cause issues like dyspnea, lack of concentration, and loss of consciousness. It also explains the body's acute and chronic adaptations to low oxygen levels over time, as well as conditions like acute mountain sickness.
This document discusses the physiology of deep sea diving. It describes two types of underwater diving: ambient diving where the diver is exposed to water pressure, and diving in a pressurized vehicle. It outlines the challenges of diving including biological effects of high gas pressures, physical problems caused by pressure changes, and drowning. Specifically, it discusses nitrogen narcosis, oxygen toxicity, carbon dioxide toxicity, helium effects, decompression sickness, changes in gas density and airflow resistance with depth, barotrauma and air embolisms.
1. Fizikalna načela toka krvi
FIZIKALNA NAČELA
KRVNOG OPTOKA
Prof. dr. Milan Taradi
Katedra za fiziologiju i imunologiju
Medicinskog fakulteta Zagreb
Arterijski sustav
Venski sustav
3. M. Taradi
POVIJESNI PREGLED
1200 p.n.e.
stari Egipćani
opisuju plućni
krvotok
17. stoljeće,
William
Harvey:
Exercitatio
Anatomica de
Motu Cordis et
Sanguinis in
Animalibus
4. KRVOŽILNI I LIMFNI SUSTAV
Kardiovaskularni
sustav je zatvoren
kružni sustav cijevi
kroz koje protječe krv
djelovanjem pumpe,
tj. srca.
Limfni sustav je
dodatni jednosmjerni
linearni put kojim se
međustanična
tekućina vraća u krv.
5. M. Taradi
OTVOREN I ZATVOREN
CIRKULACIJSKI SUSTAV
Cirkulacijski sustav miješa izvanstaničnu tekućinu.
6. M. Taradi
VISOKO SHEMATSKI MODEL
ZATVORENE CIRKULACIJE
Temeljna funkcija
* mješanje
izvanstanične
tekućine
Sastavni dijelovi
* pumpa
* žile
* krv
7. M. Taradi
JEDAN ILI DVA KRUGA
a) Cirkulacija u jednom krugu
b) Cirkulacija u dva kruga s djelomičnim miješanjem arterijske i venske
krvi
c) Cirkulacija u dva kruga bez miješanja arterijske i venske krvi
8. OPĆA SHEMA KARDIOVASKULARNOG
SUSTAVA
Dvije pumpe spojene serijski s dvije cirkulacije.
LIJEVO SRCE
TKIVO
PLUĆA
DESNO SRCE
LA LV
DV DA
PLUĆNA
CIRKULACIJA
SISTEMNA
CIRKULACIJA
Plućna arterija
Plućne vene Aorta
Šuplje vene
Oksigenirana
krv
Deoksigenirana
krv
9. M. Taradi
TRI SASTAVNICE KRVOŽILNOG SUSTAVA
1. SRCE - pulzirajuća, četverokomorna, dvostepena pumpa
* lijevo srce - sistemska (velika, periferna) cirkulacija pod visokim tlakom
* desno srce - plućna (mala) cirkulacija pod niskim tlakom
2. KRVNE ŽILE - razgranati sustav elastičnih cijevi
* arterije - pod visokim tlakom, velika brzina protoka
* arteriole - otporničke žile, kontrolni ventili za regulaciju protoka
* kapilare - izmjena tvari između krvi i međustanične tekućine
* venule - vraćanje krvi u srce
* vene - vraćanje krvi, spremnik za krv
3. KRV - složena suspenzija stanica u koloidnoj otopini
* krvne stanice - eritrociti, leukociti, trombociti
* krvna plazma - elektroliti, bjelančevine
11. M. Taradi
1. SRCE
Srce je šuplja,
mišićna,
dvostepena,
četverokomorna,
pulzacijska
pumpa, koja
prebacuje krv iz
područja niskog
tlaka u područje
visokog tlaka i
tako održava
cirkulaciju.
14. M. Taradi
OPĆI PLAN CIRKULACIJE
1. Sistemska cirkulacija
2. Plućna cirkulacija
Najvažniji pojedinačni
hemodinamski parametar je srčani
minutni volumen (MV).
MV = f xUV
MV = AT/PO
15. M. Taradi
3. KRV
Krv je složena suspenzija stanica
Vađenje krvi
1 2 Centrifugiranje
Plazma
(55% krvi)
Formirani
elementi
Leukociti i
trombociti
(<1% krvi)
Eritrocti
(45% krvi)
16. M. Taradi
TEMELJNA NAČELA CIRKULACIJE
Sustav je zatvoren i kružni, a ne otvoren ili linearan. Svaka je
točka istodobno uzvodno i nizvodno u odnosu na druge točke.
Sustav je elastičan, a ne rigidan.
Sustav je prepunjen krvlju i rastegnut.
Dvije pumpe su spojene u seriju s malim i velikim krvotokom.
Srce radi na mahove, ali krv teče stalno zbog elastičnosti žila.
Srce ima rezervu pumpanja kad tijelo miruje.
Srce se puni pasivno, a ne može aktivno usisavati.
Regulaciju obavljaju periferni vaskularni faktori, a ne srce.
Učinak povećanog otpora jako ovisi o položaju otpora u
krvnom optoku. Daleko je veći učinak otpora u venskom dijelu.
17. M. Taradi
TEMELJNA NAČELA REGULACIJE
Protok kroz pojedina tkiva uglavnom nadziru lokalni
tkivni mehanizmi autoregulacije.
Srčani minutni volumen određen je zbrojem lokalnih
protoka. Srce ispumpa sve što do njega dođe.
Arterijski tlak se neovisno održava stalnim pa svaka
periferna dilatacija može povećati lokani protok.
Centralni mehanizmi regulacije nadvladavaju lokanu
autoregulaciju u iznimnim stanjima (primjerice,
krvarenje).
19. Zapamtiti 2 temeljna uvjeta za cirkulaciju
venski priljev ovisi o gradijentu tlaka
između perifernih žila (STP~1 kPa) i tlaka u
desnom atriju (~0 kPa) i otporu venskom
priljevu
srce izbacuje svu krv koja venskim
priljevom stigne tj. održava tlak u desnom
atriju na 0 kPa
preduvijet za cirkulaciju krvi je:
* funkcionalno zdravo srce
* razlika između sistemskog tlaka punjenja i
tlaka u desnom atriju
1. funkcionalna sposobnost
srca da prebacuje krv iz
vena u arterije
2. periferni čimbenici
određuju dotok krvi u
srce VP SMV
20. M. Taradi
FIZIKALNE KARAKTERISIKE
KRVNE STRUJE
BRZINA (v) - linearna (cm/s)
PROTOK (Q) - volumni (cm3/s )
POPREČNI PRESJEK (A) (cm2)
TLAKOVI (P) (dinamični, statični) (kPa)
VISKOZNOST (h) (poaz)
REYNOLDOV BROJ (NR) (laminarni ili
turbulentni tok)
24. M. Taradi
POVRŠINE POPREČNIH PRESJEKA
KRVNA ŽILA PRESJEK (cm2)
AORTA 2,5
MALE ARTERIJE 20
ARTERIOLE 40
KAPILARE 2 500
VENULE 250
MALE VENE 80
ŠUPLJE VENE 8
25. M. Taradi
ODNOS POVRŠINE PRESJEKA ŽILNOG
KORITA I BRZINE TOKA
Krv teče najbrže u aoti
(33 cm/s).
Krv teče najsporije u
kapilarama (0,03 cm/s),
jer je tu žilno korito
najširije.
Kroz kapilaru krv
protekne za 1 do 3 s.
26. M. Taradi
OVISNOST PROTOKA O RAZLICI TLAKOVA
Protok (Q) je proporcionalan razlici između ulaznog (Pu) i
izlaznog (Pi) tlaka.
Q ~ Pu - Pi
27. M. Taradi
OVISNOST PROTOKA O DULJINI CIJEVI
Protok (Q) je obrnuto proporcionalan duljini cijevi (l).
Q ~ 1/l
30. M. Taradi
PROTOK (Q) KROZ CIJEV OVISI O:
ULAZNOM TLAKU - Pu
IZLAZNOM TLAKU - Pi
PROMJERU CIJEVI - r4
DUŽINI CIJEVI - l
VISKOZNOSTI - h
p (Pu - Pi) r4
Q = -----------------------
8 h l
Poiseuilleov zakon
31. M. Taradi
OVISNOST PROTOKA O TLAKU I OTPORU
PROTOK - Q [mL/s]
RAZLIKA TLAKOVA - P [kPa]
OTPOR - R [kPa/(mL/s)]
VODLJIVOST = 1 / R [(mL/s)/kPa]
R = P / Q
Q = P / R
P = Q x R
34. M. Taradi
PROTOK KROZ POJEDINE VRSTE
KRVNIH ŽILA
Kroz sve paralelno spojene istovrsne žile u sistemskoj ili
u plućnoj cirkulaciji teče jednak volumen tj. minutni
srčani volumen (5 L/min u mirovanju).
35. M. Taradi
ODNOS
TLAKOVA I
VOLUMENA U
SISTEMSKOJ
CIRKULACIJI
Najviši su tlakovi
u aorti i njezinim
velikim
ograncima, a
najveći je volumen
pohranjen u
venskom bazenu.
U kapilarama je
samo oko 5 %
krvi.
36. M. Taradi
ODNOS TLAKA I VOLUMENA KRVI
Prikazana je sistemska i plućna cirkulacija
VOLUMEN KRVI 5 L
kapilare venule
plućna cirkulacija
šuplje vene
d.ventrikul
arterija p.
vene
arterije
l. ventrikul
aorta
arteriole
T
L
A
K
0 kPa
16
37. M. Taradi
7
13
2
5
64
9
srce 7
arterije 13
arteriole 2
kapilare 5
vene 64
pluća 9
VOLUMEN POJEDINIH DIJELOVA
CIRKULACIJE
U sistemskoj cirkulaciji je 84% ukupne krvi.
38. M. Taradi
OBLIK TOKA KROZ CIJEVI
Laminarni tok
Turbulentni tok
Oblik toka može se predvidjeti na temelju
Reynoldovog broja (NR)
NR = (r 2r v) / h
NR < 2000 - laminaran tok
NR > 3000 - turbulentan tok
Turbulenciji pogoduje
* veliki polumjer žile (r)
* velika brzina toka (v)
* mala viskoznost (h)
* pulzirajući tok
* nagle promjene polumjera
* nepravilnost stijenki
39. M. Taradi
LAMINARNI TOK Laminarni tok je tok u
strujnicama, tj.
koncentrični slojevi se
ne mješaju.
Brzina toka ima
parabolički profil.
Sloj uz stijenku miruje,
a središnji se sloj giba
brznom koja je
dvostruko veća od
prosječne brzine.
Pad tlaka uzduž cijevi
je linearno
proporcionalan brzini
protoka.
U većini žila krv teče
laminarno.
2 v
DP ~ v
0
40. M. Taradi
TURBULENTNI TOK
DP ~ v2
Tekućina teče uz brzo radijalo
miješanje.
Pad tlaka je razmjeran
kvadratu brzine.
Često se javlja šum.
Sklonost turbulenciji
povećava veliki promjer,
velika brzina i mala
viskoznost.
U početnom dijelu aorte i
plućne arterije u brzom
izbacivanju krv teče
turbulentno.
Pri turbulentnom toku
povećava se opasnost
stvaranja tromba.
41. M. Taradi
OVISNOST VISKOZNOSTI KRVI O
HEMATOKRITU
Viskoznost plazme je 1,5 puta
veća od vode.
Viskoznost krvi je 3 puta
veća od vode.
Prividna viskoznost krvi
povećava se s hematokritom i
može biti i 10 puta veća od
vode.
Prividna viskoznost krvi
znatno je manja u živom
tkivu, nego li viskozimetru !
42. M. Taradi
RASTEGLJIVOST I POPUSTLJIVOST
POPUSTLJIVOST AORTE OVISNO O DOBI
Rastegljivost je prirast
jediničnog volumena po
jediničnom prirastu tlaka
DV
Rast = -------
DP V
Vene su 8 puta rastegljivije od
arterija.
Popustljivost (kapacitet, C) je
omjer prirasta volumena po
prirastu tlaka.
DV
C = ----- = Rast x V
DP
Vene su 24 puta popustljivije
od odgovarajućih arterija (3 x
veći volumen x 8 puta
rastegljivije).
43. M. Taradi
ODNOS VOLUMENA I TLAKA U
ARTERIJAMA I VENAMA
Kad volumen arterijskog stabla padne samo za 0,25 L tlak padne na 0 kPa.
Kad volumen venskog stabla padne čak za 1 L tlak se gotovo ne promijeni.
Kasna popustljivost (stres-relaksacija) je postupno prilagođavanje žile
novom volumenu, a temelji se na svojstvu glatkog mišića.
20
0
Tlak
(kPa)
Volumen (L)
arterije
13 kPa
750 mL
vene
1 kPa
3000 mL
0,5
2 3,5
simpatička inhibicija
simpatička stimulacija
44. M. Taradi
UČINAK TLAKA NA OTPOR I
PROTOK
Povećanje arterijskog tlaka povećava protok ne samo zbog porasta sile
protiskivanja, već i zbog jakog smanjenja otpora.
Pri kritičnom tlaku zatvaranja krvne žile kolabiraju i unatoč tlaku,
protoka nema.
7
0
Protok
krvi
(mL/min)
Arterijski tlak (kPa)
8 24
simpatička inhibicija normalno
simpatička stimulacija
kritični tlak zatvaranja
47. M. Taradi
DJELOVANJE TLAČNE KOMORE
Elastičnost arterijskog stabla djeluje kao tlačna
zračna komora u starinskom vatrogasnom
aparatu, gdje se voda pumpa na mahove, ali
istječe kontinuirano.
48. M. Taradi
ARTERIJSKI SUSTAV KAO HIDRAULIČNI FILTAR
osigurava
kontinuirani tok
krvi u kapilarama,
iako srčana pumpa
radi na mahove
jako smanjuje radno
opterećenje srca
50. M. Taradi
SISTOLIČNI (Ps), DIJASTOLIČNI (Pd),
SREDNJI TLAK (Pa) I TLAK PULSA (Pp)
Grafički prikazane definicije arterijskih tlakova
Pd
Ps
Pa
Pp
51. M. Taradi
TLAKOVI U AORTI I NJEZINIM VELIKIM OGRANCIMA
Sistolični tlak (Ps) je maksimalan tlak (16 kPa).
Dijastolični (Pd) je minimalan tlak (10,5 kPa).
Tlak pulsa (Pp) je razlika između maksimalnog i
minimalnog tlaka (5,5 kPa).
Srednji arterijski tlak (Pa) je integriran prosječni tlak i
otprilike je jednak zbroju dijastoličnog tlaka i jedne
trećina tlaka pulsa (Pa = Pd + 1/3 Pp) (13 kPa).
52. M. Taradi
FAKTORI O KOJIMA OVISI SREDNJI
ARTERIJSKI TLAK (Pa)
FIZIKALNI FAKTORI
* volumen krvi
* popustljivost arterijskog sustava
FIZIOLOŠKI FAKTORI
* srčani minutni volumen (MV)
* ukupni periferni otpor (UPO)
53. M. Taradi
FAKTORI KOJI UTJEČU NA ARTERIJSKE TLAKOVE
Minutni volumen i periferni otpor utječu s fiziološke strane, a
udarni volumen i arterijska popustljivost s fizikalne strane.
55. M. Taradi
OVISNOST
MV, Pa I UPO
Udvostručenje
minutnog volumena
(MV) udvostručuje i
srednji arterijski
tlak (Pa).
56. M. Taradi
UČINAK POVEĆANJA SRČANOG MINUTNOG
VOLUMENA NA ARTERIJSKI TLAK
Udvostručenje minutnog volumena (MV) udvostručuje arterijski tlak (Pa),
bez obzira na arterijsku popustljivost (Ca). (Pa = MV / UPO)
Brzina kojom će se postići novi Pa obrnuto je proporcionalna Ca.
57. M. Taradi
TLAK PULSA
Razlika između sistoličnog i dijastoličnog tlaka
Na njega utječe:
* udarni volume
* arterijska popustljivost
* način izbacivanja krvi tijekom sistole
58. M. Taradi
PRIJENOS TLAKA PULSA NA PERIFERIJU
brzina raste
* aorta 5 m/s
* veliki arterijski ogranci 7 - 10 m/s
* male arterije 15 - 35 m/s
brzina prijenosa je veće od brzine toka krvi
incizura se prigušuje i nestaje
sistolični dio postaje viši i uži
u dijastoličnom dijelu pojavljuje se grba
pulzacije prestaju u kapilarama
prigušivanje je razmjerno umnošku otpora i
popustljivosti
59. M. Taradi
METODE MJERENJA KRVNOG TLAKA
izravna (krvava) metoda
posredno sfingomanometrom
* palpacijska metoda
* auskultacijska metoda
61. M. Taradi
MJERENJE KRVNOG
TLAKA POSREDNOM
METODOM
Padom tlaka u manžeti
pojavljuju se Korotkovljevi
šumovi na razini sistoličkog
tlaka. Na arteriji radijalis
javljaju se pulzacije.
Na razini dijastoličkog tlaka
šumovi nestaju ili mijenjaju
svoj karakter.
63. M. Taradi
VENSKI SUSTAV
vraća krv iz kapilara u srce
služi kao spremište krvi
određuje glavninu otpora
venskom priljevu
pomaže kružnom toku krvi
djelovanjem venske crpke
64. M. Taradi
TLAK U DESNOM ATRIJU
TDA ili središnji venski tlak iznosi
normalno 0 kPa.
Tlak ovisi o rastezanju atrija tj. o volumenu
krvi u atriju.
Volumen ovisi o dolaženju krvi (venskom
priljevu, VP) i odlaženju krvi (srčani
minutni volumen).
Dakle, taj tlak nadzire normalno srce,
budući da ono ispumpa svu krv koja do
njega dođe.
Tlak raste ( do 4 kPa), ako srce zakazuje, ili
je obilan VP (npr. transfuzija).
Tlak pada (do -0,7 kPa), ako je srce jako
stimulirano ili VP oskudan (npr. krvarenje).
65. M. Taradi
UČINAK HIDROSTATSKOG TLAKA
Tlakovi u različitim
dijelovima venskog
sustava pri mirnom
stajanju.
Za svakih 10,2 cm visine
tlak se mijenja za 1 kPa.
Vene su kolabirane na
ulasku u prsni koš, u
vratu i ako su pritisnute
organima u trbuhu. To
su glavna mjesta otpora.
Povisi li se TDA iznad
0,8 kPa raste
retrogradno i tlak u
perifernim venama.
- 1,3 kPa sagitalni sinus
0 kPa vratne vene
5 kPa femoralna vena
12,0 kPa vene stopala
4,7 kPa vene šake
0,8 kPa vena subklavija
pri hodanju zbog rad venske crpke samo 3,5 kPa
0 kPa razina srca
67. M. Taradi
REFERENTNA RAZINA TLAKOVA
Nulti se tlak bez obzira na
položaj tijela nalazi na razini
trikuspidalnog ušća.
Nadzor nad tim tlakom
provodi srce, budući da ono
ispumpa svu krv koja do
njega dođe.
68. M. Taradi
VENE KAO SPREMIŠTE KRVI
Venski sustav je skladište jer ima
* velik volumen (60% volumena krvi)
* veliku popustljivost
Posebni spremnici:
* slezena (spremište i eritrocita)
* jetra
* velike trbušne vene
* potkožni spletovi
* srce
* pluća
Funkcija cirkulacije je gotovo
normalna i nakon gubitka 1 L
krvi.