Bloedsomloop - Fysiologie

• primaire doodsoorzaak
  • mannen: ischemisch hartleiden
  • vrouwen: dementie, dan cardiovasculaire problemen
  • secundair (US, 2021): kanker

20 Microcirculatie

Anatomy

• metarteriolen: bypass from artery to vein
• endothelial connections
  • between
    • cleft: 10-15nm
    • gap: 100-1000nm
  • within
    • fenestration: 50-80nm
• leakiness (low -> high)
  • continuous capillary
    • most common
    • clefts
    • brain: BBB, tight junctions
  • fenestrated capillary
    • in small intestine
    • fenestrations
  • sinusoidal capillary
    • in liver
    • large fenestrations
    • gaps

Exchange

• gasses
  • O2
    • 98% in HbO2
    • 2% dissolved
  • CO2
    • 90% in HCO3-
    • 5% dissolved
  • transcellular diffusion
  • Krogh model / Fick
    • $F = Q = CO$: flow
    • demand $Q_{O_2} = V_{O_2} = F ([O_2]_a - [O_2]_v)$
    • delivery $D_{O_2} = F [O_2]_a$
    • extraction ratio $ER = \dfrac{Q_{O_2}}{D_{O_2}} = \dfrac{[O_2]_a - [O_2]_v}{[O_2]_a} = 1 - SvO2$
      • highest in heart and active skeletal muscle
  • artery -> vein
    • "gemengd veneus bloed"
      • saturation SvO2 = 70%
      • t.h.v. pulmonary artery
      • 37% (sinus coronarius) tot 81% (nier) op andere plaatsen
    • $\#O_2 = SaO2 \times 1.35[Hb] + 0.003PaO2$ (ml/dl)
    • $\#O_2$: 20 ml/dl -> 15 ml/dl
    • $pO_2$: 95 mmHg -> 40 mmHg
    • $SO_2$: 97% -> 75%
    • $QO_2$ at rest: 3.5 ml/min/kg
    • $\#CO_2$: 48 ml/dl -> 52 ml/dl
    • $pCO_2$: 40 mmHg -> 46 mmHg
    • $QCO_2$ at rest: 2.8 ml/min/kg
    • respiratory quotient $RQ = \dfrac{Q_{CO_2}}{Q_{O_2}} \approx 0.8$
• small solubles
  • glucose, ureum, Na+, Cl-, K+, hormones, ...
  • paracellular diffusion
  • Fick
    • $J_x = P_x ([X]_c - [X]_{if})$
      • $c$: capillary
      • $if$: interstitial fluid
      • flux $J_x$ [mol/cm2 s]
      • permeability coefficient $P_x = \dfrac{D_x}{a}$ [cm/s]
        • higher for smaller compounds
        • negative << neutral << positive
      • diffusion coefficient $D_x$ [cm2/s]
      • wall thickness $a$ [cm]
      • concentration $[X]$
• macromolecules
  • paracellular diffusion via clefts: limited
  • transcytosis
    • slow
    • "sieving": higher $P$ for smaller molecules
    • breakdown of certain proteins, e.g., ferritin
    • minimal transport in BBB
• water
  • transcellular via aquaporin1 (AQP1)
  • paracellular
  • convection (Starling forces)
    • Starling hypothesis
      • $J_V = L_P [(P_c-P_{if})-\sigma(\pi_c - \pi_{if})] = \dfrac{F}{S_f}$
      • c: capillary
      • if: interstitial fluid
      • $J_V$: volume flux
      • $L_P$: hydrolic conductivity
      • rest: net filtration pressure
        • hydrostatic pressure $\Delta P$
          • $P_c$
            • arteriole: $35 mmHg$
            • venule: $15 mmHg$
            • varies
          • $P_{if} \approx -2 mmHg$
            • exceptions: kidney (+10), brain, lungs (varies with respiration)
        • colloid osmotic (=oncotic) pressure $\Delta\pi$
          • due to plasma proteins (7 g/dl, mostly albumine)
          • $\pi_c \approx 25 mmHg$
          • $\pi_{if} \approx 3 mmHg$
            • on average
            • varies
        • $\sigma \in [0,1]$: reflection coefficient
          • usually $\sigma \approx 1$
      • $F$: flow across wall
      • $S_f$: functional surface area
    • $J_V > 0$: filtration
      • $\sigma=1$: ultrafiltration
    • $J_V < 0$: absorption

Lymph

• driver: $P_{if}$
  • effect depends on compliance of surrounding tissue
    • "oedema begets more oedema"
• also transports proteins
• unidirectional valves
• oedema
  • pleura
  • ascites: peritoneal
  • pulmonary oedema
  • hypoproteinemia: low albumine
    • low $\pi_c$
    • nephrotic syndrome

Regulation

• regulation via
  • arterioles
  • precapillary sphincters

• constriction

  • affects SVR

• dilation

  • affects organ blood flow + O2 delivery
  • ATP/ADP
  • adenosine
  • histamine
  • VIP
  • ACh via endothelium (NO)
  • extrinsinc control
  • neural (autonomous)
    • vasodilation
      • parasympathetic
        • n. vagus (X)
        • ACh (M2 receptor)
      • orthosympathetic
        • adrenaline ($\beta_2$ receptor): muscles + coronaries
    • vasoconstrinction
      • orthosympathetic
        • postgangionic
        • noradrenaline ($\alpha_1$ receptor)
  • humoral (i.e., blood itself)
    • global effect, not local
    • vasoconstrinction
      • renin-angiotensin-aldosterone-system (RAAS)
        • angiotensin = ANG @ liver
        • kidney @ renine (during hypotension)
          • ANG -> ANG I
        • angiotensine converting enzyme (ACE)
          • ANG I -> ANG II
      • arginine vasopressine (AVP) = ADH
        • ANG II (and others)
        • hypothalamus
        • posterior pituitary
        • AVP
          • effect 1: vasoconstriction
          • effect 2: fluid reabsorption @ kidney
  • intrinsic control
  • local hormones + tissue metabolites
    • paracrine
      • histamine
      • bradykinin
      • prostaglandines
    • PO2 drop
      • systemic: dilation
      • pulmonary: constriction
    • vasodilator substances (K+, H+, CO2, PO4-, lactate, adenosine)
  • endothelial factors
    • endothelial cells
      • detect shear stress
      • release NO
        • causes vasodilation
          • i.e., erections
      • other triggers
        • hormones (endo / paracrine)
        • hypoxia
  • myogenic autoregulation
    • goal: stabilize $Q$ when $P$ changes
    • 
    • special circulations (see later)
      • strong autoregulation: brains, heart, kidneys
      • weak/no autoregulation: skin
  • angiogenesis
  • promotors
  • inhibitors

21 Elektrofysiologie en ECG

Elektrofysiologie

Actiepotentiaal

• membraanpotentiaal: -70mV (varies per tissue)
  • in rust
    • binnen: -
    • buiten: +
• ionen
  • K+, vooral binnen
    • repolarisatie
  • Ca2+, vooral buiten
    • instroom -> depolarisatie
    • in SA en AV node
      • slow response AP
      • 3 fasen
        • 0 trage depolarisatie
          • geen Na+ stroom
        • 3 repolarisatie
        • 4 pacemaker
          • $I_f$?: funny current
            • cation (Na+, K+) kanaal
  • Na+, vooral buiten
    • instroom -> depolarisatie
    • in spierweefsel + Purkinje
      • fast response AP
        • 5 fasen
          • 0 snelle depolarisatie
            • binnen -
            • Na+ instroom
          • 1 snelle repolarisatie
            • binnen +
            • K+ uitstroom
          • 2 plateau
            • binnen +
            • Ca2+ in
            • K+ uit
          • 3 repolarisatie
            • binnen -
            • K+ uit (chemische gradient)
            • AP duur
              • subepicard < subendocard < midmyocard
              • RV < LV
              • basis < apex
              • dus: basis -> apex + epicard -> endocard
          • 4 diastole
            • binnen -
• kanalen
  • NCX1: 3Na+ in vs 2Ca2+ uit
    • passief
  • 2K+ in vs 3Na+ buiten
    • ATP
  • H+ in vs Ca2+ uit
    • ATP
  • gap junctions
    • connexine 43
• $G$ conductantie
• Nernst: $E_X = (-58.1mV)\log_{10} \dfrac{[X]_i}{[X]_o}$
• $V_m = \sum_i \dfrac{G_i}{G_m} E_i$
• $I_X = G_X (V_m - E_X)$
• refractaire periodes (RP)
  • ARP: absolute RP
    • geen depolarisatie
  • ERP: effectieve RP
    • geen voortgeleiding
  • RRP: relative RP
    • sterkere stimulus nodig voor depolarisatie

Conductie

• flow
  • SA
  • atrium
  • AV
  • His bundle
  • Purkinje
    • right
    • left
      • anterosuperior
      • posteroinferior
  • ventrikel
• geleidingssnelheid = dromotropie
  • ~ diameter
    • AV (klein) -> traag
    • Purkinje (groot) -> snel
  • hogere depolarisatie -> sneller
  • stimulatie
    • sympatisch: sneller
    • parasympatisch: trager
  • varia
    • kenmerken celmembraan
    • kenmerken gap junctions
    • kenmerken cytoplasma
• linker bundeltakblok

Modulatie

• contractiliteit = inotropie
• frequentie SA = chronotropie
  • waarom
    • $CO = SV \times HR$
  • hoe
    • decreased rate of depolarization -> trager
    • negative shift in max diastolic $V_m$ -> trager
    • positive shift in threshold -> trager
    • stimulatie
      • sympatisch: sneller
        • hypotensie
        • fight or flight
        • Bainbridge reflex
      • parasympatisch (n. vagus): trager
        • baroreflex
    • catecholamines @ bijnier: sneller
• frequentie
  • intrinsiek: 100-110 bpm
  • normaal: 60-100 bpm
    • $< 60$: brady aritmie
    • $> 100$: tachy aritmie
  • max: 220 bpm - leeftijd

ECG

• meet spanning buiten cel
  • in rust: +
  • depolarisatie: -
• nomenclature
  • deflectie
    • iso-elektrisch lijnstuk: vlak
    • hoofdletters
      • $>4$ mm: X
      • $<4$ mm: x
    • P wave
    • QRS complex
      • Q, R, S, wave
    • T wave
  • segment
    • isoelektrisch
    • ST
      • tot begin T golf
      • T golf kan er niet bij, want dan niet meer isoelektrisch
  • interval
    • RR
    • PR
      • tot begin QRS (dus eigenlijk PQ?)
    • QT
      • tot einde T golf (cf. ST)
    • QRS
  • hartvector $\vec V$
    • voortplantingsrichting van depolarisatie
      • van min naar plus (buiten cellen)
  • afleidingas $\vec A$
    • as door 2 elektroden (min naar plus)
    • $||\vec A|| = 1$
  • projectie $\vec P$ van $\vec V$ op $\vec A$
    • $\vec P = \vec V \cdot \vec A$
    • $P = VA \cos\alpha = V \cos\alpha$
    • naar plus: positief
    • naar min: negatief
• afleidingen
  • RL: zwart (aarding)
  • LL: groen
  • RA: rood
  • LA: geel ("zon boven groene gras")
  • van min naar plus
  • frontaal
    • 3 standaard/bipolair (driehoek Einthoven)
      • lead I: RA -> LA
        • $0^\circ$
        • lateral
      • lead II: RA -> LL
        • $60^\circ$
        • inferior
      • lead III: LA -> LL
        • $120^\circ$
        • inferior
      • I + III = II
    • 3 augmented/unipolair (Goldberger)
      • aVR: -> RA
        • $-150^\circ$
        • N/A
      • aVL: -> LA
        • $-30^\circ$
        • lateral
      • aVF: -> LL
        • $90^\circ$
        • inferior
  • horizontaal / transversaal
    • 6 precordiale afleidingen (t.o.v. sterpunt Wilson)
      • CT: central terminal
      • V1
        • 4th intercostal space
        • right of sternum
        • $120^\circ$
        • septal
      • V2
        • 4th intercostal space
        • left of sternum
        • $90^\circ$
        • septal
      • V3
        • between V2 and V4
        • $75^\circ$
        • anterior
      • V4
        • 5th intercostal space
        • midclavicular line
        • $60^\circ$
        • anterior
      • V5
        • 5th intercostal space
        • between V4 and V6 (anterior axillary line)
        • $30^\circ$
        • lateral
      • V6
        • 5th intercostal space
        • midaxillary line
        • $0^\circ$
        • lateral
      • extra
        • V3R - V6R
        • V7
        • V8
• main/mean? heart axis o.b.v. I+aVF
  • normaal: -30 tot 90 graden (kwadrant IV+)
  • LAD: -30 tot -90 (deel kwadrant I)
  • RAD: 90 tot 180 (kwadrant III)
  • EAD: 180 tot -90 (kwadrant II)
  • deflection per lead during QRS
    • pos / neg / equiphasic
    • Lead I en aVF: loodrecht assenstelsel
  • pos/pos = 2x thumps up = normaal

	aVF: pos	aVF: neg
I: pos	normaal	LAD
I: neg	RAD	inderterminate

• schaal
  • lengte:
    • 25 mm/s -> 1 mm = 40 ms
      • soms ook 50-200 mm/s
  • hoogte
    • 1 mm = 0.1 mV
  • kleine vierkantjes: 1x1 mm2 = 40 ms x 0.1 mV
  • grote vierkanten: 5x5 mm2 = 200 ms x 0.5 mV
  • 5 grote vierkanten: 25x25 m22 = 1s x 2.5 mV
• kalibratie
  • 1 mV = 10 mm
  • 200 ms = 5 mm -> 25 mm/s
• interpretatie
  • RR interval (ms)
    • $f = \dfrac{1}{T}$
    • 1 (groot) vierkant / 200 ms = 300 vierkanten / min
    • hartfrequentie (bpm)
      • $\dfrac{300 \text{ vierkanten per min}}{n \text{ vierkanten}}$
      • enkel bij regelmatig ritme
  • P wave
    • depolarisatie atria
    • II: positief
    • V1: bifasisch (op/neer)
  • PR interval
    • 120 - 200 ms
    • P wave + AV + His + purkinje
  • QRS complex
    • depolarisatie ventrikels
    • < 100 ms
    • $\vec V_I$: initial
    • $\vec V_M$: main
      • links >> rechts
    • $\vec V_T$: terminal
    • endocard -> epicard
      • endo: begint eerst, laatst gedaan
  • T wave
    • repolarisatie ventrikels
    • epicard -> endocard
  • QT interval
    • correctie voor HR
      • $QTc_{Bazett} = \dfrac{QT}{\sqrt{RR}}$
        • 60 bpm $\implies RR = 1s \implies QTc = QT$
      • $QTc_{Fridericia} = \dfrac{QT}{\sqrt[3]{RR}}$
        • geen leerstof
    • long QT syndrome (LQTS)
      • QT < 420: onwaarschijnlijk
      • QT > 460: verlengd
      • quick check: normaal als klaar voor 1/2 RR interval
    • factoren
      • watervat analogie
        • instroom/depolarisatie (Na+, Ca2+)
          • aantal kanalen
          • doorlaatbaarheid
        • uitstroom/repolarisatie (K+)
        • depolarisatie = hoger waterniveau
        • repolarisatie = terug naar evenwichtsniveau
• fasen
  • atrial systole
  • isovolumetric contraction
  • rapid ejection
  • decreased ejection
  • isovolumetric relaxation
  • rapid ventricular filling
  • decreased ventricular filling (diastasis)

Ritmestoornissen

• brady: < 60 bpm
• tachy: > 100 bpm
• abnormale prikkelvorming
  • automaticiteit
    • verlaagd
      • para
      • medicatie (beta blocker, Ca2+ blocker)
    • verhoogd
    • ectopisch
      • bij ischemie
        • Na+ kanalen inactief
        • depolarisatie
  • getriggerde activiteit
    • ectopisch
      • early afterdepolarization (EAD)
        • binnen vorige AP
        • bij verlenging van AP
          • bradycardia
          • hypokaliemie
          • long QT
      • delayed afterdepolarization (DAD)
        • na repolarisatie
        • Ca2+ overload
          • bij tachy
• abnormale prikkelgeleiding
  • vertraging / blok
    • oorzaken
      • intrinsiek (anatomie)
        • fibrose
        • ischemie
      • extrinsiek (functioneel)
        • para
        • medicatie
    • soorten
      • AV blok
        • graad 1
          • long PR (> 200ms)
        • graad 2
          • Mobitz type I
            • P langer en langer
            • tot geen QRS meer
          • Mobitz type II
            • P blijft even lang
            • soms geen QRS
        • graad 3
          • geen verband meer tussen P en QRS
      • bundeltakblok
        • links of rechts
        • breed QRS (> 120ms)
  • re-entry
    • rondjes draaien
    • voorwaarden
      • unidirectionele blok (cf. diode)
      • zone van vertraagde conductie
      • korte refractaire periode
    • wavelength = refractaire periode x conductiesnelheid
  • fibrillatie
    • chaos
    • voorkamerfibrillatie (VKF)
      • geen P golven
      • onregelmatig RR interval
    • vertrikelfibrillatie (VF)
      • levensbedreigend
      • chaos ipv QRS complex
• ischemie
  • O2 vraag > aanbod
    • hypoxie: minder O2
    • anoxie: geen O2 meer
  • acuut coronair syndroom
    • diagnose in < 10min nodig
      • anders myocardinfarct
        • necrose (irreversibel)
          • QS golf zonder R
    • obstructie
      • volledig
        • 60 min behandeltijd
        • stent
        • transmuraal
        • epicardiale zijde meest gevoelig
      • gedeeltelijk
        • 24u tijd
        • eerst medicatie proberen
        • endocardiale zijde meest gevoelig
    • methode 1: check troponine in bloed
      • indicator van necrose
      • duurt te lang
    • methode 2: ECG
      • check V5
      • ST segment elevation
        • = ST-elevation mycardial infarction (STEMI)
        • bij volledige obstructie
      • ST segment depression
        • = non ST-elevation mycardial infarction (NSTEMI)
        • bij gedeeltelijke obstructie
  • cellulaire gevolgen in cardiomyocyt
    • O2 down -> ATP down
    • meer extracellulair K+
    • meer intracellulair Ca2+
    • anaerobe ademhaling -> acidose
  • ECG effect
    • rustpotentiaal minder negatief
    • tragere depolarisatie
    • beperktere depolarisatie
    • snellere repolarisatie
    • ischemische diastolische vector
    • ischemische systolische vector
      • wijst naar zone O2 tekort
        • partieel: naar binnen
        • volledig: naar buiten

Werkzitting ECG

• hartas bepalen
  • methode 1: lead I + lead aVF
• hartfrequentie bepalen
  • regelmatig
    • 300 / aantal grote blokken in 1 RR interval
  • onregelmatig
    • QRS complexen per 5s x 12

Werkzitting ritme

22 Pomp

Hartcyclus

• hoger ritme: vooral diastole tijd neemt af
• 4 fasen
  • 1 diastole: open AV valves
    • vroeg
      • snelle ventriculaire vulling
    • laat
      • vertraagde V vulling = diastase
      • A contractie
        • P golf
  • 2 systole: close AV valves
    • isovolumetrische contractie
    • harttoon S1
    • QRS complex
  • 3 systole: open semilunar valves
    • druk aorta $\approx$ druk LV
      • als druk lager ligt: mogelijk klepstenose die veel weerstand geeft
        • "systolische souffle" (zie onder)
    • snelle ejectie
    • vertraagde ejectie
      • druk aorta > druk LV
      • maar bloed blijft kort verder stromen door inertie
    • T golf
  • 4 diastole: close semilunar valves
    • isovolumetrische relaxatie
    • S2
• 4 harttonen
  • S1
    • lub
    • sluiting AV kleppen
    • subtiel: eerst mitralis, dan tricuspid
  • S2
    • dub
    • sluiting semilunaris kleppen
    • splitst bij inspiratie
      • drukverlaging
      • betere vulling RV
      • tragere ejectie in a. pulmonalis
      • dus eerst aortaklep dicht
      • dan pulmonaalklep dicht
  • OS
    • opening stenotische mitralisklep
  • S3
    • vroege diastole: "galop"
    • normaal enkel bij jongeren
    • anders diastolische dysfunctie
  • S4
    • atriale contractie: "galop"
    • diastolische dysfunctie
• hartgeruisen (souffle)
  • tussen S1-S2: systolisch
    • aorta stenosis
    • mitraal regurgitatie
  • tussen S2-S1: diastolisch
    • aorta regurgitatie
    • mitraal stenosis
• rechts vs links
  • conceptueel gelijk
  • volume: R == L
  • druk: R << L
  • timing
    • RA -> LA
    • LV -> RV
• drukgolven
  • arteries
    • compliantie
      • ouder -> stijver
      • ziekte -> vervorming aorta -> eerdere reflectiepunten
    • reflecties
  • capillairen
    • geen pulsatie
  • venen
    • niet: voortzetting drukgolf arteries
    • retrograde actie hart
    • ademhaling
      • inademen
        • thorax
          • lagere druk
          • meer veneuze return
          • lagere druk in v. jugularis
        • abdomen
          • hogere druk
          • minder veneuze return
          • hogere druk in v. femoralis
    • skeletspieren

Dynamica

Morfologie

• length-tension diagram van sacromeer
  • actief vs passief
  • skelet vs myocard
  • actief myocard
    • piek, kleine spreiding
    • 2.2 um length -> 60% tension
    • 2.4 um length -> 100% tension
• wet van Frank-Starling
  • vertaling
    • sacromeer (micro) -> hart (macro)
    • actief -> systole
    • passief -> diastole
    • length -> volume (LVEDV), LVEDP, LAP
    • tension -> SBP, SV, CO, BP
  • groter einddiastolisch volume (EDV) -> groter SV

Evaluatie pompfunctie

• cardic index $CI = \dfrac{CO}{A_{body}}$
  • < 2.2 l/min/m2 -> shock
• EDV = 120 ml
• ESV = 50 ml
• SV = EDV - ESV = 70 ml
• ejectiefractie $EF = \dfrac{SV}{EDV} = \dfrac{EDV-ESV}{EDV}$
  • normaal >= 55%
• druk (mmHg)
  • aorta: 95
  • PA: 15
  • sys capillairen: 25
  • pulm capillairen: 10
• contractiliteit ~ dP/dt
• druk-volume (PV) curve/loop
  • cf. Wiggers diagram
  • 4 fases
  • diameter = SV
  • energie $E = P \cdot V + 0.5mv^2 + kT\Delta t$
    • extern + extern + intern
      • extern: 3-10%
      • intern
        • drukopbouw zonder beweging
        • Laplace $\sigma$
• flowsnelheden
  • echo
    • doppler: v(t) -> $\int$ -> x -> V=xA -> SV
    • stress-strain
  • Fick
    • $CO = \dfrac{QO_2}{CaO_2 - CvO_2} = \dfrac{QO_2}{1.34 Hb (SaO_2 - SvO_2)}$
    • SvO2 drop -> CO drop
  • thermodilutie
    • koud water in
    • op later punt detecteren -> AUC
    • CO = Q_in / AUC

Regulatie

• cf. membraanpomp
• P = f(V)
• 4 hoofdbegrippen
  • preload = EDV
    • factoren
      • vullingsdruk
      • tijd
    • preload ~ SV (Frank-Starling)
  • diastolische functie
    • EDPVR lijn
      • ventriculaire component
        • compliantie
        • concentrische hypertrofie
          • bv. bij aortaklepstenose
        • excentrieke hypertrofie
        • lusitropie = snelheid relaxatie
          • dP/dt
          • afh. van Ca2+ pomp
      • pericardiale component
        • tamponade: veel vloeistof in pericard
    • lager SV
  • afterload = MAP | MPAP
    • tegendruk semilunar valve
    • "te overwinnen arteriele druk"
    • hoe meten?
      • $P_a$ (gemakkelijk)
      • Laplace $T=\sigma$
      • $SVR$ (beste manier)
    • lager SV
  • systolische functie = contractiliteit = inotropie
    • Ca2+
    • ESPVR lijn
    • hoe meten
      • dP/dt
    • inotropie ~ SV
    • factoren
      • positief
        • sympatisch
        • catecholamines
        • afterload
        • HR
      • negatief
        • Ca2+ blockers
        • $beta_1$ receptor blocker
        • ...

• cardiale functiecurve
  • veralgemening Frank-Starling
  • x-as
    • eerste keuze: preload
      • niet praktisch
    • LV vuldruk
      • P_RA
      • LVEDP
      • P_LA
      • ...
    • LV output
      • CO
      • SV
      • stroke work
      • LVESP?
      • BP
    • naar boven als
      • inotropie up
      • afterload down
    • anders naar onder
  • interactie (ter info)
    • preload up -> afterload up
    • afterload up -> preload up
    • inotropie up
      • preload down
      • afterload up

23 Regeling bloeddruk en hartdebiet

• 5 vitale params
  • HR
  • BP
    • hypertensie (>140/90)
    • hypotensie (<90/60)
      • shock = weefsel hypoxie
        • distributieve ~ -> SVR down
          • e.g., septische shock
        • hypovolemische ~
          • effectief circulerend volume (~= ECF) down
          • ECF ~ CO
        • cardiogenische ~ -> SV down
        • obstructieve ~ -> SV down
          • e.g., tamponade
  • SO2
  • respiration rate (RR)
  • temp

Korte termijn - MAP

• $MAP \approx MAP - CVP = CO \cdot SVR = HR \cdot SV \cdot SVR$
• (chemoreceptor -> secundair)
  • geen leerstof
  • heel lage pO2 -> ... -> HR up
• baroreceptor -> primair
  • locatie detectoren
    • sinus caroticus
      • n. glossopharyngeus (IX)
    • arcus aortae
      • n. vagus sinistra (X)
      • minder belangrijk
  • te hoge druk -> vasodilatie -> SVR down
  • geen signaal -> vasoconstrictie
  • hypersensitivity -> syncope
  • sigmoid curve: firing rate = f(P)
    • meest gevoeling rond 95 mmHg
    • chronische hypertensie -> schuift op
  • coordinator: medulla oblongata
• effectors
  • hart
    • ortho
      • NE -> $\beta_1$ (enkel in hart!)
      • chronotropie ($f_{SA}$) up -> HR up
      • dromotropie (geleidingssnelheid) up
      • inotropie (contractiliteit) up -> SV up?
      • lusitropie (relaxatiesnelheid) up
    • para
      • n. vagus -> ACh @ M2 (muscarine)
      • chronotropie down
      • dromotropie down
      • minder belangrijk
  • bloedvaten (herhaling)
    • ortho
      • NE -> $\alpha_1$
      • vasoconstrictie -> SVR up -> MAP up
    • para
      • n. vagus (ACh) -> ACh @ M2
      • minder belangrijk
      • (adrenaline ($\beta_2$ receptor): muscles + coronaries)
• carotis massage

Korte termijn - CO

• CO = HR x SV
• geen directe feedback loop voor CO
• indirect
  • baroreceptoren
  • chemoreceptoren: CO down -> pO2 down -> HR up
  • stretch receptoren in atria
    • CO ~ ECF (zie onder)
    • trigger: te veel volume
    • oplossing?
      • atrial natriuretisch peptide (ANP) vrijzetting
        • vasodilatatie
        • diurese
          • ECF down
          • CO down
          • MAP down
• intrinsiek
  • HR: /
  • SV
    • Frank-Starling: EDV ~ SV
    • HR ~ contractiliteit (Bowditch)
    • [Afterload ~ contractiliteit (Anrep)]
• extrinsiek
  • neuraal (ANS)
  • hormonaal
• CO ~ effectief circulerend volume (~= ECF)
  • baroreceptor feedback loop
  • Frank-Starling: EDV ~ SV
  • Bainbridge: atriale vulling ~ HR

Matching venous return met hartdebiet (CO)

• venous return (VR)
• centraal veneuze druk (CVP)
• druk RA (RAP)
• veneuze weerstand ($R_v$)
• vasculaire functie curve
  • CO up -> RAP down
  • RAP = f(VR)
    • helling ~ impedantie
    • plateau bij RAP < -1 mmHG -> vein collapse
  • steady state: CO = VR
    • VR up -> RAP down
  • $VR = f(RAP) = \dfrac{CVP - RAP}{R_v}$
    • cf. $\Delta P = QR$
    • cf. $MAP \approx MAP - CVP = CO \cdot SVR$
    • CVP ~ bloedvolume of venomotor tonus (Cv)
      • e.g., bloedverlies (-) of transfusie (+)
      • verschuiving curve
        • MSFP gewijzigd
      • venous reservoir
        • compensatie voor veranderend bloedvolume
        • waar?
          • huid
          • darmen (splanchisch)
        • hoe
          • vasoconstrictie
          • vasodilatie
    • CVP ~ arteriolaire tonus
      • dilatatie -> CVP up
      • constrictie -> CVP down
      • kanteling curve
        • MSFP ongewijzigd
• match met cardiale functie curve
  • snijpunt
  • stabiel evenwicht, zelfherstellend

Lange termijn

• vasoactieve stoffen + neuraal
  • vasomotor tonus
• ECF via nieren (RAAS)
  • ECF = plasma (20%) + interstitieel (80%)
  • V ~ P als C constant
  • via zout (Na+)
  • want CO ~ ECF

• herhaling
  • SV ~ PP
  • C_aorta ~ PP
  • CO = HR x SV
  • $MAP \approx MAP - CVP = CO \cdot SVR = HR \cdot SV \cdot SVR$
  • VR ~ EDV
  • effectief circulerend volume ~ ECF
  • CO ~ ECF
    • Frank-Starling: EDV ~ SV
    • Bainbridge: atriale vulling ~ HR
    • baroreceptoren
      • P up -> SV down
      • P down -> HR up
  • CO = VR (steady state)
  • $VR = \dfrac{CVP - RAP}{R_v}$
  • CO up -> RAP down

24 Bijzondere circulaties

Hersenen

• 2% BW vs 15% $Q$
• 100% oxidatief metabolisme
  • gevoelig voor hypoxie
• bevloeiing
  • toevoer: cirkel van Willis
    • 2x a. carotis interna
    • 2x a. vertebralis -> a. basilaris
  • afvloei: v. jugularis interna
  • geen lymfevaten
• BBB
  • continu capillair
  • tight junctions
  • dense basaal membraan
  • uitzondering: rond ventrikels
  • doorlaatbaar: O2, CO2, water, glucose (gefaciliteerd)
• intercranial pressure (ICP)
  • vast V binnen schedel
  • cerebral perfusion pressure $CPP = MAP - ICP$
    • cf. $MAP \approx$ perfusiedruk $= MAP - CVP = CO \cdot SVR$
      • meestal kunnen we CVP negeren
      • nu moeten we wel ICP in rekening nemen
  • ICP up
    • vein collapse
    • CPP down
• controle druk
  • neuraal: zwak
  • lokale controle
    • metabool
      • neurale activiteit
        • ATP afbraak -> adenosine -> vasodilatie
        • PO2 down -> vasodilatie
          • toepassing: hyperventilatie -> vasoconstrictie -> duizelig
    • myogeen
      • P_transmuraal -> vasoconstrictie
  • Cushing reflex
    • normaal: ICP up -> hypoperfusie
      • o.a. bij hersenoedeem
    • beschermt hiertegen via MAP up
    • triad
      • SBP up
      • pulse down
      • respiration rate down

Hart

• 0.5% BW, 5% Q
• heeft veel O2, ATP nodig
• substraten
  • free fatty acids (FFA)
  • glucose
  • lactaat (vooral bij inspanning)
  • pyruvaat / ketonen
• bevloeiing
  • aanvoer: coronairen
    • vooral flow tijdens diastole (80%)
      • probleem: HR up -> diastole korter
    • $R_v$ compenseert endo vs epicardiale druk bij systole
  • afvoer: sinus coronarius -> RA
  • collaterale circulatie
    • angiogenesis bij trage stenosevorming
  • high density
• controle druk
  • myogene autoregulatie
    • Q ~ QO2 lineair door autoregulatie
    • via coronaire reserveflow
  • metabool (primair)
  • neuraal (secundair)
    • ortho
      • hart: NE -> $\beta_1$
        • chronotropie up
        • inotropie up
      • BV: NE -> $\alpha_1$
        • vasoconstrictie
    • para / vagus
      • weinig effect
  • hormonaal
    • coronairen: EPI -> $\beta_2$
      • vasodilatie
• balans O2
  • verbruik
    • rust -> inspanning: x9
    • verbruik ~ E_contractie x HR
      • $E = PV + 0.5mv^2 + kT \delta t$
        • vooral derde term
        • $T = \dfrac{Pr}{2w}$
    • factoren
      • HR
      • inotropie
      • afterload
      • (preload)
        • EDV up -> r ~up -> T up -> E up
    • meten: Fick
      • $[O2]_a - [O2]_v = \dfrac{Q_{O2}}{F}$
      • QO2 = MVO2 = CBF x (CaO2 - CvO2)
        • CBF = coronary blood flow?
    • schatten: QO2 ~ HR x SBP
  • toevoer
    • = flow x #O2
      • flow
        • r
        • P
        • R
        • HR -> tijd in diastole
        • collateralen
      • $\#O_2$ (ml/dl) = SaO2 x 1.35[Hb] + 0.003PaO2
  • ischemie
    • hypoxie -> anaeroob -> lactaat -> angina pectoris
    • medicatie
      • NO -> vasodilatie
        • vraag down
          • afterload down
          • preload down
        • toevoer up
          • R down
      • betablokkers
        • vraag down
          • HR down
          • inotropie down
        • toevoer up
          • HR down -> meer diastole

Skelet

• rust -> inspanning: x25-50
• bevloeiing
  • feed artery
    • regelt R
    • buiten spier
      • ongevoelig voor vasoactieve producten in spier
  • primary arteriole
  • terminal arteriole
    • regelt R
    • cf. precapillaire sphincter
  • capillaries
• autonome regeling
  • balans
    • ortho: NE -> $\alpha_1$ -> constrictie
    • endo + shear stress -> NO -> dilatatie
    • ortho: EPI -> $\beta_2$ -> dilatatie
• spierpomp
  • vooral effect op venen
    • ook op arteries
  • P_v down -> dP_cap up -> Q up
  • max flow tussen contracties (cf. hart)

GI

• bevloeiing
  • a. coeliaca (truncus?)
  • a. mesenterica sup./inf.
  • v. portae
  • anastomoses
  • capillairen
    • fenestrae
    • groot oppervlak
• counter-current exchange O2
  • in villus
  • diffusie A -> V
  • laagste pO2 in tip
    • risico op ischemie
    • na maaltijd: Q up -> diffusion down
• regulatie: postprandiale hyperemie
  • Q x8 tot 2-4u na maaltijd
  • factoren
    • ANS
      • ortho: NE -> $\alpha_1$ -> constrictie
      • para: geen effect op bloedvaten (wel op GI)
    • enterisch ZS -> peristaltiek -> pO2 down -> adenosine -> dilatatie
    • lokale hormonen
  • volgorde: maag -> distaal
  • bloedreservoir (15%)
    • helpt bij regeling SVR
    • inspanning/bloeding -> constrictie
      • sporten na eten -> krampen
• lever
  • bevloeiing
    • 75% v. portae
      • O2 arm
      • zeer lage R
    • 25% a. hepatica
      • hoge R
    • sinusoidale capillairen
  • portale hypertensie
    • bij cirrose
    • varices
    • ascites: vocht in abdomen

Huid

• functie
  • barriere
  • thermoregulatie
    • T ~ Q
    • controle: ANS > lokaal
• apical skin
  • neus, lippen, oren, handen, voeten
  • hoge A/V ratio
  • glomus lichaampjes
    • A-V anastomoses
    • warmte uitwisseling
• non-apical skin
  • geen glomus
• toepassing: photopletysmography (PPG)
  • Q sensor vinger

Vergelijking regeling

• belangrijkste organen (hersenen, hart, nier): sterke intrinsieke autoregulatie

Orgaan	Lokaal	Centraal
hersenen	metabool/myogeen	zwak
hart	metabool/myogeen	minder
skeletspier	endotheel	ANS: ortho
GI	lokale hormonen	ANS, ENS
huid	zwak	ANS

25 Integratieve fysiologie

Interactie

• complexe feedback loops
  • doet niet altijd wat je verwacht

4 stresses

Rechtopstaan = orthostasis

• ANS: orthostatische respons
  • MSFP: 7 mmHG
  • compliantie: 0.02/mmHg
    • +2% bloed (100ml / 5l) -> +1 mmHg
  • zonder compenstatie: 2.2l pooling in OL
    • probleem met VR en dus CO
    • orthostatische hypotensie
    • orthostatische syncope
    • erger bij warm weer
      • lagere R huid
  • oplossing: orthostatische respons
    • RAP: - 22 -> +2 mmHg
    • pooling: 2.2l -> 0.5l
    • hoe
      • 1) niet-uniforme verdeling bloedvolume
        • groot volume in thorax
      • 2) niet-uniforme compliantie: 0.01 / mmHg in OL
      • 3) spierpompen
        • verhoogd in OL
        • gelijk in abdomen
        • dus bloed gaat naar thorax
      • 4) autonome reflexen op VR down - HR up - inotropie up - SVR up - P_v up

Emotionele stress

• fight or flight
  • cortex
    • hypothamalus
      • endocrien
        • ADH up
        • cortisol up
      • medulla oblongata
        • skeletspieren: vasodilatatie
        • hart
          • HR up
          • SV up
          • => MAP up
        • bijnier
          • EPI
            • ...
        • ...
• vasovagale syncope
  • trage pols
  • cortex
    • hypothalamus
      • ADH
      • medulla oblongata
        • (ortho)sympa -
          • SVR -
        • vagal +
          • CO -
          • VR -
        • => MAP -
  • soms met hyperventilatie
    • pCO2 -
    • Q -

Inspanning

• CO x5
  • HR x3
  • SV x1.5
• vroege component: CNS
  • zie fight or flight
• late component: spier effecten
  • mechanisch: spierpomp
    • VR up
    • RAP up
    • EDP up
    • EDV up
    • SV up
    • CO up
  • chemisch
    • pO2 down
    • vasodilatatie
    • MAP down
    • baroreceptor
      • SV up
      • HR up
      • vasoconstriction (inactive muscles + other systems)
    • CO up
• herverdeling (hogere) CO
  • 15% -> 3% hersenen (zelfde absolute volume)
  • 5% -> 5% hart
  • 25% -> 3% darmen
  • 20% -> 2% nier
  • 20% -> 85% spier
  • 5% -> 0% huid
  • 10% ?
• type inspanning
  • dynamic (lopen)
    • SBP: 160 mmHg
    • DBP: 80 mmHg
  • isometric = heavy static (lifting)
    • SBP: 250 mmHg
    • DBP: 180 mmHg

Bloeding

• vascular function curve: schuift on naar links
  • nieuw snijpunt
    • lager CVP + lager CO
• MAP down
• 30% verlies -> hypovolemische shock
  • weefsel hypoxie
  • SBP < 90
  • MAP < 70
  • bewusteloos met snelle pols (cf. vasovagale syncope)
• compensatie
  • BD herstellen
    • tot 20% verlies kan gecompenseerd worden zonder verlaging BP
      • wel verlaging CO
    • low pressure baroreceptoren @ atrium
      • ortho +++
        • ADH
        • nieren: vasoconstrictie + RAAS
        • HR +
        • inotropie +
        • vasoconstrictie (A+V)
        • => SVR up
        • MAP up
    • cardiac function curve
      • CO hersteld
      • lager CVP
  • bloedvolume herstellen
    • vocht uit interstitium
      • Starling
        • oppassen: dilatie -> laag hematocriet
        • zelf-limiterend wegens osmose
      • lever/GI: meer proteinen
        • albumine synthese
    • minder verlies via nier
    • dorst: meer vochtinname

Herhalingsles

• extra leerstof!