Anatomie a fyziologie krevního oběhu

1. Anatomie a fyziologiekrevního oběhu MUDr. Václav Hlaváček

2. Krevní oběh

3. FUNKCE KREVNÍHO OBĚHU • Činnost srdce a krevního oběhu je důležitý článek udržování homeostázy • Oběhová soustava zásobuje tkáně kyslíkem, živinami, odstraňování zplodin látkové přeměny, pomáhá udržovat stálou koncentraci iontů, acidobazickou rovnováhu, tělesnou teplotu, předávání informací pomocí hormonů • Krevní oběh je uzavřený ve smyslu objemu kapaliny, která v systému obíhá • Mezi tkáněmi a krví probíhá čilá látková výměna • Hnací jednotkou oběhové soustavy je srdce, které má velké možnosti přizpůsobit se požadavkům organismu

4. SRDCE • Srdce pracuje nonstop, 24 hodin denně, měsíce, roky a když je třeba, i celé století • Den co den musí vykonat průměrně 100.000 stahů, 36milionů ročně • Za život provede srdce dva a půl miliardy úderů (75 let), přičemž prohání každou minutu v průměru šest litrů krve 150.000 kilometrů dlouhým cévním řečištěm • Váží u mužů 0,45% hmotnosti těla (300-350g), u žen 0,4% (250-300g) • V klidových podmínkách je za minutu přečerpáno přibližně 5-6 litrů krve, při zátěži je toto množství až 20 i více litrů (zrychlí se srdeční frekvence a zvýší se objem vypuzované krve)

5. SRDCE • Srdce je dutý svalový orgán, který pod tlakem pohání krev v oběhu krevním tím, že se rytmicky smršťuje a ochabuje • Srdce má tvar nepravidelného kužele s bazí obrácenou dozadu vzhůru a s hrotem směřujícím dopředu dolů a doleva • Je uloženo v mezihrudí, za hrudní kostí, jednou třetinou je vpravo od střední čáry, dvěma třetinami vlevo od střední čáry • Podélnou přepážkou je srdce rozděleno na pravou a levou polovinu • Každá polovina srdce má tenkostěnnou síň (atrium) a silnostěnnou komoru (ventriculus) - mezi nimi jsou chlopně, které umožňují proudění krve jen v jednom směru (fungují jako jednosměrný ventil, zabraňují zpětnému toku krve z komor do síní) • Na povrchu srdce probíhají věnčité (koronární tepny, které zásobují srdeční sval kyslíkem a živinami

6. SRDCE • Na stěně srdeční se rozeznávají tři vrstvy: • - endokard: je tenká lesklá blána vystýlající nitro srdce. • - myokard: je svalová vrstva tvořená příčně pruhovanou svalovinou srd. • - epikard: je povrchový obal srdce • Povrch srdce je kryt osrdečníkem, což je vazivová blána, která se dělí na zevní list (perikard) a vnitřní list (epikard), který přechází na srdce • Štěrbinový prostor mezi perikardem a epikardem vytváří tzv.perikardiální dutinu vyplněnou malým množstvím tekutiny umožňující hladký a klouzavý pohyb srdce • Vnitřní výstelku srdce tvoří nitroblána srdeční (endokard), která přechází mezi síněmi a komorami vchlopně cípaté • Lidské srdce má 4 dutiny: dvě síně a dvě komory • Pravá síň a pravá komora tvoří tzv. pravé srdce, oddělené síňovou a komorovou přepážkou od levé síně a komory, které vytvářejí tzv. levé srdce.

7. FUNKČNÍ MORFOLOGIE SRDCE • Srdce svými pravidelnými kontrakcemi zajišťuje neustálý oběh krve a mízy v organismu • Metabolizmus srdeční svalové buňky je převážně vázán na oxidační pochody • Zdrojem energie pro srdeční činnost jsou cukry (glykogen, glukóza), mastné kyseliny, laktát a v menší míře i aminokyseliny • Srdeční svalovina = syncytium - jednotlivé svalové buňky jsou propojeny plazmatickými můstky • Buněčná jádra jsou uložena centrálně (jako u svalů hladkých), v myofibrilách je patrné příčné pruhování (jako u svalu kosterního) • Tloušťka stěny jednotlivých srdečních dutin je rozdílná (nejmohutnější v levé komoře)

8. KORONÁRNÍ TEPNY • Výživa srdečního svalu je uskutečňována krví, přiváděnou koronárními (věnčitými) tepnami, které jsou prvními větvemi aorty • Pravá věnčitá tepna (a.coronaria dextra) zásobuje myokard přibližně pravé poloviny srdce • Levá věnčitá tepna (a. coronaria sinistra) přivádí okysličenou krev zhruba pro svalovinu levé poloviny srdce • Větve obou věnčitých tepen vytvářejí obrovské kapilární sítě, svědčí o mimořádně vysokém metabolismu srdečního svalu • Přes mnohonásobné propojení kapilárních sítí se koronární tepny chovají jako konečné; tj. uzávěr tepny nebo její větve vede k nedostatku kyslíku a k rozpadu příslušné části svalu (k infarktu myokardu)

9. KORONÁRNÍ TEPNY

10. KREVNÍ OBĚH V SRDCI • a1) levá komora  • a2) pravá komora • b1) levá síň  • b2) pravá síň • c) dvojcípá chlopeň (mitrální chlopeň) • d) hrot srdeční  • e) aorta s odstupy velkých tepen • f) tepna plicnice • g) horní dutá žíla (v.cava superior) • h) dolní dutá žíla (v.cava inferior) • ch) plicní žíly • i) aorta sestupná (pokračování aorty) • j) mezikomorová přepážka

11. ANATOMIE SRDCE • Srdce bez osrdečníku • a) srdce (srdeční sval myokard) • b) osrdečník (epikard) • c) srdečnice (aorta) • d) plícnice (arteria pulmonalis) • e) srdeční hrot • f) pravá komora • g) levá komora

12. FUNKCE SRDEČNÍCH CHLOPNÍ • Díky chlopním je zajištěn jednosměrný průtok krve v srdci • Chlopně působí jako ventily, jsou umístěny ve vazivové tkáni, srdeční bazi, která odděluje svalovinu komor a předsíní a tvoří pevný podklad pro upnutí svalových vláken komor i síní • Poloměsíčité chlopně (aortální, pulmonální) sestávají ze tří pohyblivých segmentů a mají poměrně malou plochu, oddělují prostor velkých cév (aorta, plicnice) od dutin srdečních komor • Atrioventrikulární chlopně (mitrální, trikuspidální) oddělují prostor srdečních síní a komor, mají větší plochu a jejich uzávěr je podporován šlašinkami a papilárními svaly • Chlopně se uzavírají pasivně působením zvýšeného tlaku v příslušné dutině

13. FUNKCE SRDEČNÍCH CHLOPNÍ

14. SRDEČNÍ CYKLUS • Srdeční svalovina je vybavena schopností stahovat se (systola) a roztahovat se (diastola) • V diastole se srdce plní krví, v systole srdce vypuzuje krev do oběhu, přitom z pravé poloviny srdce je krev čerpána do plicního oběhu krve, z levé poloviny srdce do orgánů a tkání (tak zvaný systémový oběh krve) • Pravá komora vhání krev do plic, aby se tam okysličila, okysličená krev se pak vrací do levé síně a komory • Z levé srdeční komory je vypuzována do celého organismu • Poté se krev prostřednictvím systému žil opět vrací do pravé poloviny srdce a celý proces probíhá znovu • Výsledkem je vypuzení určitého objemu krve (tepový objem) do velkého a malého oběhu • Srdeční cyklus je řízen převodním systémem srdečním tj. elektrickými ději, které spouštějí mechanické děje.

15. Fáze srdečního cyklu • Systola komor • Napínací – izovolumická fáze. Na začátku systoly komor se začne zvyšovat intraventrikulární tlak a uzavřou se atrioventrikulární chlopně (systolická ozva) • Vypuzovací – ejekční fáze. Intraventrikulární tlak převýší tlak ve velkých tepnách, otevřou se semilunární chlopně a dojde k vypuzování krve z komor (systolický tlak v tepnách). Ejekční fáze končí, jakmile intraventrikulární tlak klesne na hodnotu o něco nižší než je tlak ve velkých tepnách, proud se obrátí a semilunární chlopně se uzavřou (diastolická ozva) • 2) Diastola komor • Fáze izovolumické relaxace. Nemění se objem,intraventrikulární tlak klesá • Plnící fáze.Po ochabnutí komorové svaloviny natolik, že tlak v síních převýší tlak v komorách dojde k otevření atrioventrikulárních chlopní. Zpočátku – fáze rychlého plnění, později fáze pomalého plnění. Systola síní= konečná fáze komorové diastoly (cca 20% objemu)

16. Fáze srdečního cykluechokardiografie (parasternální projekce)

17. Fáze srdečního cyklu

18. Fáze srdečního cyklu

19. KREVNÍ OBĚH • Krevní oběh jsou dva oddělené okruhy: • - malý (plicní) oběh je poháněn pravou komorou srdeční • - velký (systémový) oběh poháněnýlevou komorou • Plicní a systémový oběh se však liší tlakem a odporem. Tlak v plicním oběhu je 4 – 5 krát nižší než v oběhu systémovém • Objem krve, který je za časovou jednotku přečerpán malým a velkým oběhem, je stejný = minutový objem srdeční • Srdeční výdej je určen velikostí systolického tepového objemu (objem krve vypuzené během jedné srdeční kontrakce) a tepovou frekvencí • Srdce pracuje jako tlakové čerpadlo,na jeho výkonu se podílí: • - složka statická: překonání tlakového rozdílu mezi komorou a tepnou • - složka kinetická: udílí zrychlení vypuzenému množství krve

20. DVA OBĚHY V JEDNOM • Do pravé síně srdeční přitéká horní a dolní dutou žílou odkysličená krev z orgánů a tkání těla • Tmavá žilní krev chudá na kyslík, je vypuzována z pravé komory přes plicní chlopeň do plícnice, ta se rozděluje na pravou a levou plicní tepnu, z nichž každá zásobuje jednu plíci • V plicích se krev zbavuje oxidu uhličitého a sytí se kyslíkem • Její barva se mění v jasně červenou, okysličená krev odtéká z plic čtyřmi plicními žilami do levé srdeční síně a odtud do levé komory • Z levé komory je okysličená krev pod vysokým tlakem vypuzena do aorty, která prostřednictvím svých větví zásobuje okysličenou krví všechny orgány v těle • Předává přenášený kyslík a přibírá na svou palubu oxid uhličitý, opět proměňuje svou barvu na tmavě červenou • Kyslíku zbavená krev přitéká horní a dolní dutou žílou opět do pravé síně • To vše trvá asi ½ minuty, celý oběh je dokončen a začíná znovu • Tím je též vysvětleno, proč krev v tepnách má jasně červenou barvu a proč krev v žilách je tmavě červená

21. Obsah kyslíku v arteriální krvi: • CaO2 = (Hgb x 1.36 x SaO2) + (0.0031 x PaO2) • Dodávka kyslíku do tkání: • DO2 = CO x CaO2 • Spotřeba kyslíku v tkáních: • = CO x (CaO2 - CvO2)

22. Malý oběh • Průtok plicní cirkulací (~srdeční výdej) 4 - 8 l/min • Tlak v plicnici (Ppa) 15-30/5-15 mmHg • Tlak v pravé síni 0 - 10 mmHg • Tlak v pravé komoře 15-30/0-8 mmHg • Tlak v zaklínění 5 - 10 mmHg • Plicní cévní odpor 150 - 250 dyn.sec/cm5 • Hranice plicní hypertenze střední PAP > 25 mmHg v klidu • Objem krve v plicích ~450 ml (9% celkovéhoobjemu krve)

23. Srdeční výdej – cardiac outup - CO • = objem krve přečerpané srdeční komorou za 1 minutu • CO = SV x HR ....l/min • ( 4,9l/min = 70ml x 70min) • SV – stroke volume, objem krve vypuzený komorou během systoly = EDV - ESV • CI – cardiac index • CI = CO / BSA ....l/min/m2 • (4,9l/min / 1,8 m2....2.7 l/min/m2 ) • BSA – body surface area • http://www.halls.md/body-surface-area/bsa.htm

24. Srdeční výdej – determinanty • 4 determinanty: • afterload • preload • kontraktilita • srdeční frekvence

25. AFTERLOAD • = dotížení, napětí vyvinuté ve stěně srdeční komory během systoly • = odpor, proti němuž je krev ze srdce vypuzována (odpor kladený kontrakci) • ↑ afterloadu → ↓ srdečního výdeje • Zvyšuje-li se tlak v aortě (afterload), otevírá se aortální chlopeň až při odpovídajícím zvýšení tlaku v levé komoře → zatěžuje myokard → ↑ spotřebu kyslíku v myokardu → zhoršuje prokrvení myokardu → ...↓CO • ...afterload je o tlaku v aortě, tepenném řečišti

26. PRELOAD • = předtížení, náplň srdeční komory na konci diastoly, enddiastolický objem • = síla, která napíná myokard před stahem • ↑ preloadu → ↑ srdeční výdej • vychází z principu Frankova-Starlingova zákonu: • zvýšená náplň srdce na konci diastoly (preload) zvýší intenzitu srdečního stahu - množství krve vypuzené při následné systole – tepový objem. Podstatou je uspořádání myofibril, překryvy aktinových a myosinových filament; mechanismus platí jen v určitém rozsahu – při nadměrném zvětšení komory(dilatace) • ...preload je o náplni cévního řečiště

27. Frank-Starlingův zákon

28. KONTRAKTILITA MYOKARDU • = schopnost myokardu se kontrahovat; nezávisle na after a preloadu • - stažlivost = schopnost kontrakce • - klinicky odpovídá rychlosti ejekce • - rychlost změny tlaku v komoře, vztažená na velikost překonávaného periferního tlaku • - matematicky je tato závislost vyjádřena derivací hodnoty tlaku v komoře v časovém průběhu (dP/dt/TK). • Ejekční frakce: • EF = SV / EDV....EDV – ESV / EDV • př. 70 ml / 120 ml = cca 60%

29. Srdeční výdej – měření • Swan – Ganz: • invazivní metoda • měření tlaků, srdečního výdeje a odvozených parametrů • přímo měřené hodnoty: • CO, SvO2, CVP, RAP, RVP, PAP, PCWP • vypočtené hodnoty: • SVR(dyne.sec/cm5) = (MAP - CVP)/CO x 79.9 • PVR(dyne.sec/cm5) = (MPAP - PCWP)/CO x 79.9 • DO2 (ml O2/min) = CaO2 x CO = CO x Hb x SaO2 x 13 • VO2 (ml O2/min) = CO x (CaO2-CvO2) • LVSW (g.m) = SV x (MAP - PCWP) x 0.0136 • RVSW (g.m) = SV x (PAP - CVP) x 0.0136

30. Srdeční výdej – měření • Swan – Ganz: • měření srdečního výdeje: principem je měření změny teploty krve termistorem na konci katetru po aplikaci tekutiny o určitém objemu a teplotě do pravé síně cestou CVP vstupu SG katetru – termodiluční metoda

31. Srdeční výdej – měření • Měření pomocí analýzy arteriální pulzové křivky • Vigileo, Edwards Lifescience • vyžaduje pouze arteriální katetr • méně invazivní • méně přesné • HR, CO, SVV, SVR, SvO2

32. Šokové stavy - hemodynamika 32

33. Řídící mechanismy srdečně-cévního sy., regulace TK • = tlak, kterým působí protékající krev na stěnu cévy Determinanty krevního tlaku: • Fyziologické - srdeční výdej x systémová cévní rezistence................CO x SVR • Fyzikální – objem krve a poddajnost cévní stěny Dosažení perfůze tkání je díky existenci • 1. tlakových gradientů – srdce • 2. odporu – rezistence kladená cévním systémem

34. Řídící mechanismy srdečně-cévního sy., regulace TK A) místní: • myogenní autoregulace • metabolická regulace • endotelová regulace • ...hl. svalovina arteriol reaguje na lokální podmínky a podněty • Především – mozek, srdce, ledviny

35. Řídící mechanismy srdečně-cévního sy., regulace TK B) celkové: • rychlé(krátkodobé) • nervové – sympatikus, parasympatikus, baroreceptorové reflexy • hormonální – katecholaminy, sy. renin-angiotenzin, ANP • pomalé(dlouhodobé) • ADH, aldosteron • ...působí na oběh prostřednictvím řízení celk. objemu krve • místní vs. lokální regulační mechanismy - „hierarchie“ • př. kůži dominují centrální vlivy X v myokardu převládá autoregulace

36. Řídící mechanismy srdečně-cévního sy., regulace TK

37. Řídící mechanismy srdečně-cévního sy., regulace TK

38. Řídící mechanismy srdečně-cévního sy., regulace TK

39. Řídící mechanismy srdečně-cévního sy., regulace TK x

40. Řízení srdečního výdeje

41. Baroreflex, baroreceptory • Baroreceptory se nacházejí v arcus aortae a v sinus caroticus (aortokarotické receptory) • Jedná se o mechanoreceptory reagující na rychlé změny arteriálního tlaku • Dochází k depolarizaci a tím vzniku akčního potenciálu • Zvýšení krevního tlaku se projeví vyšší frekvencí akčních potenciálů - kompenzuje krátkodobé změny tlaku, - slouží jako nárazníkový systém př. ↑ TK → …↓ sympatiku - ↓kontraktility, vasodilatace→ ↑ parasympatiku - ↓ TF …. ↓ TK ….

42. VLASTNOSTI MYOKARDU • Základní fyziologické vlastnosti myokardu jsou automacie, vodivost, dráždivost a stažlivost • Automacie (chronotropie) = schopnost vytvářet vzruchy. Výsledkem vzruchové aktivity je sled pravidelných rytmických srdečních stahů i bez vnějšího podráždění • Vodivost (dromotropie) = vzruch se přenáší na celou srdeční jednotku (síně a komory), čímž je zajištěn synchronní stah všech svalových vláken. • Dráždivost (bathmotropie) = možnost vyvolat svalový stah dostatečně silným, nadprahovým podnětem. Zatímco podprahový podnět stah nevyvolá, nadprahový podnět různé intenzity vyvolá stejnou odpověď, pokud se dostaví v období, kdy je svalovina schopna na podnět reagovat • Stažlivost (inotropie) = schopnost svalové kontrakce a její závislost na dalších faktorech, např. na výchozím napětí svalového vlákna

43. NERVOVÁ REGULACE SRDEČNÍ ČINNOSTI • Pokyny k rychlosti srdečních kontrakcí přicházejí nervy autonomního nervového systému z kardioregulačního centra v mozkovém kmeni • Centrum řízení srdeční činnosti je umístěno v prodloužené míše, spolu s dalšími životními centry • Je řízeno bez jakéhokoliv vědomého zásahu • Srdeční činnost je ovlivňována také hormony a jinými chemickými látkami • Sympatické (noradrenalin, adrenalin, dopamin) i parasympatické (acetylcholin) neurotransmitery se uplatňují na úrovni myokardu, specializovaných tkání sinusového i atrioventrikulárního uzlu a převodního systému • Ovlivňují srdeční frekvenci, sílu kontrakce, koronární průtok • Nervová regulace je velmi rychlá na rozdíl od humorální • Základní funkcí kardiovaskulárních reflexů je integrace funkce srdce a cirkulačních požadavků

44. PŘEVODNÍ SYSTÉM SRDCE • Veškerá srdeční svalovina je schopna samočinného vzniku vzruchu a následného stahu =automacie • Myokard komor i předsíní uplatní automacii pouze za patologických okolností • V srdci je systém svalové tkáně s morfologií lišící se od ostatní svaloviny předsíní a komor. Je specializovaný na tvorbu a převod impulzů vyvolávajících kontrakci srdečního svalu • Struktura buněk převodního systému se od běžné buňky myokardu liší nižším obsahem myofibril, vysokým obsahem glykogenu a zejména elektro-fyziologickými vlastnostmi • Uzlová část převodního systému (uzel sinoatriální a atrioventrikulární), má poměrně nízkou rychlost (0,02-0,1 m/s) šíření vzruchu, ale naopak vysokou schopnost automacie. • Ostatní části převodní systém vynikají vysokou rychlostí šíření vzruchu – depolarizační vlny(4 m/s = 14 km/hod).

45. PŘEVODNÍ SYSTÉM SRDCE • sinoatriální uzel (Keithův-Flackův) = pacemaker – je umístěn na vtokové části pravé předsíně (sinusový rytmus 60 – 80/min) • internodální dráhy – spojují sinoatriální uzel s atrioventrikulárním uzlem (zadní přes Crista terminalis a přední přes interatriální septum) • Pokud nefunguje SA uzel nebo přenos z něj je blokován, pak přebírá funkci pacemakeru další část převodního systému • atrioventrikulární uzel (Aschoffův-Tawarův) – je umístěn při ústí trikuspidální chlopně (nodální rytmus 30 – 40/min). Čas potřebný k průchodu vzruchu A-V uzlem je 130 ms • Funkce zpomaleného převodu je specifická pro AV uzel = zabraňuje předčasnému převodu na komory v případek rychlého atriálního rytmu jako např. fibrilace či flutter síní • AV uzel zpomaluje signál o asi 0,1 s před jeho rozšířením na komory • Důležitost = zajistit, aby síně byly kompletně vyprázdněné před kontrakcí komor.

46. PŘEVODNÍ SYSTÉM SRDCE • Hissův svazek – seskupení buněk srdečního svalu specializovaných na převod signálu - odstupuje z atrioventrikulárního uzlu a prochází síňokomorovou přepážkou (jediné vodivé spojení síní a komor) • pravé a levé(přední a zadní) Tawarovo raménko – směřují do odpovídající svaloviny komor • Purkyňova vlákna – probíhají periferně a jsou zakončena ve svalovině komor • Hissův svazek, Tawarova raménka a Purkyňova vlákna tvoří dohromady síť ventrikulárního převodního systému • Signálu trvá cesta z Hissova svazku ke svalovině komor asi 0,03-0,04 s.

47. PŘEVODNÍ SYSTÉM SRDCE

48. Barorecetory • Skupina nervových zakončení schopných registrovat změny tlaku krve • Nacházejí se v tepnách blízko srdce (v karotidě, aortě) • Informace z baroreceptorů se přenášejí do CNS, odkud prostřednictvím autonomních nervů může být řízena činnost srdce a cév, které jsou schopny tlak krve upravit • Při poklesu dráždění sinus caroticus (např.při hypotenzi) dochází k aktivaci sympatiku s venokonstrikcí a zvýšením žilního návratu do pravého srdce, v oblasti arteriální pak vede vasokonstrikce ke zvýšení vaskulární rezistence a krevního tlaku • Při zvýšení krevního tlaku je průběh opačný

49. Převodní systém srdeční, akční potenciál • Vlákna sinoatriálního uzlu jsou velice propustná pro Na+, které vstupují do buňky, a snižují tak jejich klidový membránový potenciál (pouze –55 až –65 mV). • Tento proces snižování polarizace probíhá až do dosažení prahové hodnoty –40 mV – prepotenciál (spontánní depolarizace). • Při této hodnotě se náhle otevřou sodíko-vápníkové kanály na buněčných membránách a proběhne akční potenciál. • V průběhu depolarizace akčního potenciálu jsou K+ kanály uzavřeny a opět se otevřou až při repolarizaci.

50. Převodní systém srdeční, akční potenciál