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Hämodynamik: Druck, Fluss und Widerstand im Kreislauf
Der Blutfluss (Q) durch ein Gefäà hängt von der treibenden Druckdifferenz (ÎP) und dem StrĂśmungswiderstand (R) ab: Q = ÎP/R. Der Widerstand wird nach dem Hagen-Poiseuille-Gesetz vor allem vom GefäĂradius bestimmt. Die herznahen Arterien wirken als Windkessel und wandeln den pulsatilen Auswurf in einen kontinuierlichen Fluss um.
- â Hagen-Poiseuille: R â Ρ¡l / râ´ â der Radius geht in der 4. Potenz ein, kleinste Kaliberänderungen (Arteriolen) bestimmen den Gesamtwiderstand
- Laminare StrĂśmung ist die Norm; turbulente StrĂśmung entsteht bei hoher Reynolds-Zahl (hohe Geschwindigkeit, groĂes GefäĂ, niedrige Viskosität) und erzeugt StrĂśmungsgeräusche
- Die Windkesselfunktion der herznahen elastischen Arterien speichert Energie in der Systole und gibt sie in der Diastole ab, sodass der Fluss in der Peripherie kontinuierlich bleibt
- Der grĂśĂte Druckabfall im Kreislauf erfolgt in den Arteriolen (HauptwiderstandsgefäĂe)
- Gesamtwiderstand parallel geschalteter GefäĂe ist niedriger als jeder Einzelwiderstand; in Reihe geschaltete Widerstände addieren sich
Quellen
- Schmidt/Lang/Heckmann âPhysiologie des Menschenâ (Springer)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ărztlichen PrĂźfung)
- Physiology, Pulmonary Vascular Resistance (StatPearls, NCBI Bookshelf) â Poiseuille-Gesetz und Ohm-Analogie des GefäĂwiderstands
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Hämodynamik: Druck, Fluss und Widerstand im Kreislauf
Die Hämodynamik Ăźberträgt physikalische StrĂśmungsgesetze auf den Kreislauf: Q = ÎP/R beschreibt den Zusammenhang zwischen Druckgradient, Fluss und Widerstand analog zum Ohmschen Gesetz. Nach Hagen-Poiseuille gilt R = 8¡Ρ¡l / (Ď¡râ´), wodurch der GefäĂradius die entscheidende StellgrĂśĂe der Widerstandsregulation ist. Ob eine StrĂśmung laminar oder turbulent verläuft, entscheidet die dimensionslose Reynolds-Zahl (Re = Ď¡v¡d/Ρ); Ăźberschreitet sie einen kritischen Wert (~2000), schlägt die StrĂśmung in eine turbulente, geräuschbehaftete Form um. Die elastischen herznahen Arterien (Aorta) puffern als Windkessel die pulsatile Auswurfleistung des Herzens ab und sorgen fĂźr eine kontinuierliche Kapillarperfusion auch in der Diastole.
Windkesselfunktion und Pulswellen
In der Systole dehnt sich die elastische Aortenwand und speichert einen Teil des Schlagvolumens; in der Diastole wird diese Energie durch elastischen RĂźckstoĂ freigesetzt und treibt den Blutfluss weiter, während die Aortenklappe geschlossen ist. Mit zunehmendem Alter oder bei Arteriosklerose sinkt die GefäĂcompliance, wodurch die Windkesselfunktion abnimmt und die Pulsdruckamplitude (Differenz systolischâdiastolisch) steigt.
- â R = 8¡Ρ¡l / (Ď¡râ´): der Radius in 4. Potenz macht die Arteriolen zum Hauptregulationsort des peripheren Widerstands (TPR)
- Reynolds-Zahl hoch â turbulente StrĂśmung (z. B. bei Anämie durch niedrige Viskosität, bei Stenosen durch hohe lokale Geschwindigkeit) â auskultierbares StrĂśmungsgeräusch
- WindkesselgefäĂe (Aorta, herznahe Arterien) glätten den pulsatilen Auswurf; WiderstandsgefäĂe (Arteriolen) regulieren den TPR; KapazitätsgefäĂe (Venen) speichern ~70 % des Blutvolumens
- â ď¸ PrĂźfungsfalle: Viskosität und GefäĂlänge gehen nur linear ein, werden aber im Examen oft fälschlich als dominanter Faktor gegenĂźber dem Radius genannt
- â ď¸ Verwechslung: Windkesselfunktion betrifft die herznahen elastischen Arterien, nicht die Arteriolen (WiderstandsgefäĂe) â beide Begriffe werden in Distraktoren gern vertauscht
- Parallelschaltung (Organkreisläufe) senkt den Gesamtwiderstand, Reihenschaltung (Aorta â Arterie â Arteriole â Kapillare) addiert Widerstände
Quellen
- Schmidt/Lang/Heckmann âPhysiologie des Menschenâ (Springer)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ărztlichen PrĂźfung)
- Physiology, Pulmonary Vascular Resistance (StatPearls, NCBI Bookshelf) â Poiseuille-Gesetz und Ohm-Analogie des GefäĂwiderstands