Anatomie en fysiologie van het vaatstelsel

j
1
1.1
j
Anatomie en fysiologie van het
vaatstelsel
Inleiding
Om effecten van vaatafwijkingen en de onderzoeksmethodes van het vaatstelsel te kunnen begrijpen, worden in dit hoofdstuk beknopt de anatomie
en fysiologie van het arteriële en veneuze vaatstelsel besproken.
1.2
j
Anatomie
Vanaf het hart brengen slagaderen of arteriën het bloed naar de weefsels. De
grote arteriën of stamvaten hebben vaste benamingen (figuur 1.1). De kleinere takken zijn meer variabel en hebben geen namen meer. Tussen veel
grote stamvaten bevinden zich natuurlijke verbindingen of collateralen, die
meestal geen naam hebben. Wanneer een stamarterie vernauwd of afgesloten
raakt, kan via de collateralen de bloedvoorziening achter de vernauwing
worden overgenomen door een ander stamvat. De kleinste vertakkingen
vormen een netwerk van haarvaten of capillairen. De capillairen vloeien weer
samen tot venulen zonder naam en uiteindelijk tot grote stamvenen die
meestal samen lopen met arteriën en het bloed weer terugbrengen naar het
hart.
1.2.1
j
Het arteriële systeem (figuur 1.1)
Het arteriële systeem wordt verdeeld in centraal (hart, aorta en iliacale vaten), visceraal (vaten naar de buikorganen) en perifeer (aftakkingen van de
aorta naar het hoofd en de extremiteiten). De kleine circulatie wordt gevormd door het vaatstelsel van de longen. Vanuit de rechter ventrikel komt
de arteria pulmonalis, die zich splitst in een linker en rechter arteria pulmonalis die snel verder vertakken.
Centraal arterieel vaatstelsel
De aorta wordt verdeeld in drie delen. Vanuit de linker ventrikel van het hart
loopt de aorta ascendens omhoog, die meteen boven de aortaklep de a.
coronaria dextra en sinistra afgeeft. De aorta ascendens gaat over in de
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 021
2
Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
veneuze circulatie
arteriële circulatie
V. jugularis interna
A. carotis externa
A. carotis interna
V. facialis
A. carotis communis
V. vertebralis
A. vertebralis
V. subclavia
A. subclavia sinistra
V. anonyma
truncus brachio
cephalicus
A. axillaris
V. axillaris
aortaboog
aorta ascendens
V. cephalica
aorta descendens
A. pulmonalis
V. cava superior
A. brachialis
truncus coeliacus
V. brachialis
A. renalis
V. basilica
A. mesenterica superior
V. cubiti media
aorta abdominalis
A. mesenterica inferior
V. porta
A. iliaca communis
V. cava inferior
A. ulnaris
A. radialis
V. mesenterica
superior
A. femoralis communis
arcus palmaris profundus
V. mesenterica
inferior
arcus palmaris superficialis
V. iliaca communis
A. iliaca externa
V. iliaca externa
A. iliaca interna
V. femoralis communis
V. femoralis superficialis
A. femoralis superficialis
V. femoralis profunda
A. femoralis profunda
V. saphena magna
A. poplitea
V. poplitea
A. tibialis anterior
V. saphena parva
A. peronealis
V. tibialis anterior
A. tibialis posterior
V. tibialis posterior
A. dorsalis pedis
V. peronealis
Figuur 1.1
Anatomie van het arteriële en veneuze systeem.
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 022
1 Anatomie en fysiologie van het vaatstelsel
3
aortaboog, die in de meeste gevallen drie zijtakken afgeeft: de truncus brachiocephalicus (die na enkele centimeters splitst in de a. subclavia dextra en
de a. carotis communis dextra), de a. carotis communis sinistra en de a.
subclavia sinistra (zie ook figuur 5.4). Net voorbij de a. subclavia sinistra ligt
aan de binnenzijde van de bocht het ligamentum arteriosum. Dit is een
overblijfsel van de verbinding die in de prenatale periode bestond tussen de
a. pulmonalis en de aorta. Tot dit punt ligt de aorta vrij los in het mediastinum. Naar distaal ligt zij meer gefixeerd in een soort koker tegen de
wervelkolom aan. Het punt waar het ligamentum arteriosum aanhecht is het
smalste deel van de thoracale aorta en wordt ook wel isthmus genoemd.
Vanaf de isthmus daalt de aorta af tot aan haar bifurcatie als aorta descendens, die wordt onderverdeeld in thoracale en abdominale aorta.
De thoracale aorta descendens geeft gepaarde intercostale arteriën af naar
dorsaal, waarvan er één de hoofdbloedvoorziening van het ruggenmerg is: de
arterie van Adamkiewicz. Deze ligt meestal ter hoogte van de zevende thoracale wervel, maar kan ook vanaf een ander niveau komen.
Vlak boven het diafragma geeft de aorta nog twee aa. phrenica af naar het
diafragma. Nabij de ondergrens van de twaalfde thoracale wervel komt de
aorta door het diafragma de buikholte in en heet dan aorta abdominalis.
Vervolgens takken de viscerale arteriën af: als eerste de truncus coeliacus,
die vrijwel direct vertakt naar de lever (a. hepatica communis), milt (a. lienalis) en maag (a. gastrica sinistra).
Daaronder volgt de a. mesenterica superior, die de darm vanaf het tweede
deel van het duodenum tot halverwege het colon transversum van bloed
voorziet. Direct daaronder takken de a. renalis dextra en sinistra af naar de
nieren. Vlak voor de aortabifurcatie volgt de laatste tak, de a. mesenterica
inferior, die de rest van de dikke darm bevloeit.
Tussen de viscerale vaten bestaan natuurlijke collateralen. De pancreaticoduodenale arcade verbindt de circulatie van de truncus coeliacus met die van
de a. mesenterica superior via de arteriën die het pancreas en het duodenum
omvatten. De arcus van Riolan is een arterie in het mesenterium van het
colon die de stroomgebieden van de a. mesenterica superior en inferior verbindt.
De aorta splitst ter hoogte van de navel/vierde lumbale wervel in de rechter
en linker a. iliaca communis met in het midden een kleine tak, de a. sacralis
media. De beide aa. iliacae communes geven ieder een tak af naar de organen
in het kleine bekken, de a. iliaca interna, ook wel a. hypogastrica genoemd.
De a. iliaca communis loopt na de vertakking verder als a. iliaca externa in de
richting van de lies.
Perifeer arterieel vaatstelsel
Halsarteriën De a. carotis communis splitst zich ter hoogte van de kaakhoek
in de a. carotis interna die naar de schedelinhoud gaat en de a. carotis externa
die verder vertakt naar het gelaat en de schildklier. De a. carotis interna geeft
buiten de schedel geen takken af. Vanaf de a. subclavia komen de a. vertebralis dextra en sinistra. Deze lopen door de processus transversi van de
wervels via het achterhoofdsgat de schedel in. Samen met de linker en rech-
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 023
4
Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
ter a. carotis interna wordt intracerebraal de cirkel van Willis gevormd, van
waaruit de a. cerebri anterior, media en posterior aftakken naar de hersenen
(figuur 1.2). Via de cirkel van Willis wordt bij uitval van een cerebrale arterie
de doorbloeding van de hersenen toch goed gewaarborgd.
Figuur 1.2
Cirkel van Willis. De aa. vertebralia vormen de a. basilaris die aan de dorsale zijde de cirkel voedt.
De aa. carotis interna rechts en links voeden de cirkel aan de ventrale zijde. Als een van de
voedende vaten uitvalt, wordt de cerebrale doorbloeding gewaarborgd via de andere arteriën.nII =
2ehersenzenuw (n. opticus), nIII = 3ehersenzenuw (n. oculomotorius).
Arteriën van de bovenste extremiteit (figuur 1.1) De a. subclavia gaat onder het
sleutelbeen over in de a. axillaris, die voorbij de okselplooi in de bovenarm a.
brachialis wordt genoemd. Voorbij de elleboog splitst deze in a. radialis naar
de duimzijde en a. ulnaris naar de pinkzijde van de onderarm. Uit de a.
ulnaris ontspringt nog de a. interossea die in het midden van de onderarm
verloopt. In de hand vormen de a. radialis en ulnaris een diepe en oppervlakkige handarcade van waaruit de digitaalarteriën afsplitsen, twee naar
elke vinger.
De beide aa. subclaviae geven nog een grote tak af naar de binnenwand van
de borstkas, de a. mammaria sinistra en dextra. De a. mammaria sinistra
wordt vaak als coronaire bypass gebruikt.
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 024
1 Anatomie en fysiologie van het vaatstelsel
5
Arteriën van de onderste extremiteit (figuur 1.1) De a. iliaca externa heet na
passage onder het ligamentum inguinale in de lies a. femoralis communis.
Naar lateraal geeft zij de a. femoralis profunda af die het bovenbeen bevloeit.
De a. femoralis vervolgt haar weg als a. femoralis superficialis aan de binnenzijde van het bovenbeen. Deze buigt af naar de knieholte toe en loopt
daar onder de spiergroep door die het been naar binnen beweegt: het adductorenkanaal of kanaal van Hunter. Hierna gaat de a. femoralis superficialis over in de a. poplitea, die boven de knie (= genu) de supragenuale a.
poplitea en onder de knie de infragenuale a. poplitea wordt genoemd. Van
deze laatste splitst na 3-7 centimeter de a. tibialis anterior af die aan de
anterolaterale zijde van het onderbeen naar de voet loopt en daar a. dorsalis
pedis heet. De a. poplitea vervolgt haar weg als truncus tibioperonealis, die
2-3 cm voorbij de aftakking van de a. tibialis anterior splitst in de a. tibialis
posterior naar de binnenzijde van de enkel en de a. peronea of fibularis, die
in de diepte van het onderbeen ter hoogte van de enkel uitloopt in collateralen naar de andere twee stamvaten van het onderbeen.
1.2.2
j
Het veneuze systeem
Venen worden verdeeld in drie groepen. Diepe venen, oppervlakkige venen
en perforerende venen. Het verloop van de venen vertoont meer anatomische
variatie dan dat van de arteriën.
De diepe venen zijn meestal gepaard aangelegd en lopen als venae comitantes (= begeleidend) in de spierkokers mee met de grote arteriën. Over het
algemeen hebben ze dezelfde naam als de arterie die ze begeleiden, zie
figuur 1.1. Uitzonderingen hierop zijn de v. cava, die parallel aan de aorta
loopt, en de v. jugularis interna, die met de a. carotis communis meeloopt.
De oppervlakkige venen van de extremiteiten lopen in de subcutis en zijn
bij slanke personen goed zichtbaar onder de huid.
Perifeer veneus vaatstelsel
Halsvenen Venen vanuit de hersenen vloeien samen in de v. jugularis interna. De v. facialis voegt zich daar in de hals bij met de afvloed vanuit het
gelaat. De v. jugularis interna vormt samen met de v. subclavia vanuit de arm
de v. anonyma of brachiocephalica.
Venen van de bovenste extremiteit (figuur 1.3) Er zijn in de armen twee hoofdstammen van het oppervlakkige systeem. De v. cephalica loopt aan de
duimzijde van de arm, de v. basilica aan de pinkzijde. Ter hoogte van de
elleboog zijn ze meestal verbonden door de v. cubiti media. Het diepe systeem in de arm bestaat uit de v. radialis, de v. interossei en de v. ulnaris, die
hoog op de onderarm samenvloeien tot de v. brachialis. Het niveau waarop
de oppervlakkige venen uitmonden in het diepe systeem kan wisselen, maar
ligt meestal hoog op de bovenarm in de v. brachialis, die in de oksel v.
axillaris heet en na passeren van de borstspier de v. subclavia wordt. De v.
subclavia gaat tussen het sleutelbeen en de eerste rib de borstkas in waar ze
samenvloeit met de v. jugularis interna.
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 025
6
Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Figuur 1.3
Belangrijkste oppervlakkige extremiteitsvenen. A: Voorzijde been; B: Achterzijde been; C: Arm en
hand. Oppervlakkige venen van het been: 1 hoofdstam v. saphena magna, 2 anterolaterale
zijtakken v. saphena magna, 3 vv. perforantes van Dodd, 4 vv. perforantes van Boyd, 5. vv.
perforantes van Cockett, 6 v. saphena parva, 7 verbindingsvene tussen v. saphena parva en v.
saphena magna. Oppervlakkige venen van de arm: 8 v. basilica, 9 v. cephalica. Diepe venen van
het been: 10 v. poplitea, 11 v. femoralis superficialis, 12 v. femoralis communis, 13 v. profunda
femoris, 14 v. iliaca externa. Diepe venen van de arm: 15 v. brachialis, 16 v. subclavia.
Venen van de onderste extremiteit (figuur 1.3) Ook in het been zijn er twee
hoofdstammen van het oppervlakkige systeem. Aan de binnenzijde van het
been loopt de v. saphena magna van de enkel tot aan de lies, waar zij uitmondt in de v. femoralis. Over de kuit loopt de v. saphena parva, die meestal
in de knieholte uitmondt in het diepe systeem in de v. poplitea. Dit kan
echter ook veel hoger op het bovenbeen. Op het onderbeen zijn er drie diepe
venen die met de arteriën meelopen: de v. peronea, v. tibialis anterior en v.
tibialis posterior. Deze vloeien net onder de knie samen tot de v. poplitea, die
in het bovenbeen v. femoralis superficialis wordt genoemd. Vanuit de bovenbeenspieren vloeit het bloed door de v. femoralis profunda naar de lies.
Daar vormt deze vene samen met de v. femoralis superficialis de v. femoralis
communis, die in de buik v. iliaca externa heet. Tussen het diepe en het
oppervlakkige systeem bevinden zich in het been 100 tot 150 venae perforantes, die de spierfasciae dus ‘perforeren’ en het bloed van het oppervlakkige naar het diepe systeem voeren.
Centraal veneus vaatstelsel (figuur 1.1)
Vanuit de bekkenorganen stroomt het bloed via de v. iliaca interna of hypogastrica die met de v. iliaca externa de v. iliaca communis vormt. De linker en
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 026
1 Anatomie en fysiologie van het vaatstelsel
7
rechter v. iliaca communis vormen samen de v. cava inferior, die in het
rechter atrium uitmondt. De beide vv. anonymae komen samen in de v. cava
superior, die van bovenaf in het rechter atrium uitmondt.
1.2.3
j
Anatomische varianten van het arteriële en veneuze systeem
Varianten van de aortaboog komen in ongeveer 2% van de bevolking voor. De
meest voorkomende variant is een rechter aortaboog, waarbij de aortaboog
feitelijk gespiegeld is ten opzichte van normaal. Daarnaast wordt de aortaring nog wel eens gezien. Hierbij is de aortaboog dubbel aangelegd, met
binnen de ring de trachea en de oesofagus. Deze kunnen gecomprimeerd
worden door de arteriële ring en kunnen daardoor klachten van obstructie
geven.
Een boviene arcus is de meest voorkomende anatomische variant in de
thorax. Deze wordt bij ongeveer 10% van de bevolking aangetroffen. Hierbij
komen uit de truncus brachiocephalicus de a. subclavia dextra, de a. carotis
dextra én de a. carotis sinistra. De a. subclavia sinistra is daarbij wél een
aparte tak.
Een a. lusoria wordt gezien bij ongeveer 2% van de bevolking. De rechter a.
subclavia takt daarbij als laatste af van de aortaboog. Er is dus geen truncus
brachiocephalica. De eerste tak van de arcus aortae is de a. carotis communis
dextra, dan volgt de a. carotis sinistra, vervolgens de a. subclavia sinistra en
als laatste de a. lusoria naar de rechterarm. Deze laatste tak takt dus eerst af
naar links en loopt als een soort lus achter de aorta en oesofagus langs naar
rechts.
Het verloop van de viscerale arteriën (truncus coeliacus en a. mesenterica
superior) is bij 11-40% afwijkend. Ook de nierarteriën vertonen vaak een
variabele anatomie. Van alle nieren heeft 70% één nierarterie, 25% heeft twee
nierarteriën en 3% heeft er drie of meer. Meestal komen alle takken uit de
aorta, maar takken uit de a. iliaca communis naar de nieren komen ook voor.
De vene naar de linkernier kruist normaliter voor de aorta langs. Bij 2,5%
van de bevolking loopt zij echter achter de aorta langs.
Het oppervlakkig veneuze systeem heeft een zeer variabel verloop zonder
dat dit belangrijke consequenties heeft.
De belangrijkste grote veneuze afwijkingen zijn (met tussen haakjes de
frequentie van voorkomen):
1 veneuze ring om de aorta door dubbel aangelegde linker v. renalis (1,58,7%);
2 dubbel aangelegde v. cava (2,2-3%);
3 linker v. renalis die achter de aorta langs loopt in plaats van ventraal ervan
(1,8-2,4%);
4 linkszijdige v. cava (0,2-0,5%), waarbij deze ter hoogte van de aftakking
van de niervenen over de aorta kruist en verder in spiegelbeeld van de
normale vorm is aangelegd.
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 027
8
Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
De afwijkingen aan de v. renalis zijn het gevaarlijkst. Bij operatie kan deze
vene achter de aorta gemakkelijk worden beschadigd, wat tot ernstige bloedingen kan leiden.
1.3
j
Fysiologie van het vaatstelsel
1.3.1
j
Opbouw van de bloedvaten
De wand van alle grotere vaten bestaat uit drie lagen: van binnen naar buiten
de (tunica) intima, de (tunica) media en de (tunica) adventitia (figuur 1.4).
De intima bestaat in principe uit één cellaag endotheel en een basaalmembraan, maar is bij veel vaatpatiënten verdikt.
De media bestaat uit gladde spiercellen met daartussen elastische vezels en
collageen. De samenstelling wisselt per type bloedvat (zie 1.3.2). De binnenste laag elastische vezels kan versmolten zijn tot een niet-continue lamina elastica interna.
De adventitia is niet scherp begrensd en gaat geleidelijk over in het omliggende bindweefsel. Bij grotere arteriën begint zij met een laag elastische
vezels, de lamina elastica externa, die voedende vaten voor de vaatwand, de
vasa vasorum bevat.
Figuur 1.4
Opbouw van een arterie. A: kleuring van de cellen (Hematoxiline-eosine), B: kleuring van de
elastische vezels (elastine-kleuring)
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 028
1 Anatomie en fysiologie van het vaatstelsel
1.3.2
j
9
Fysiologie en pathofysiologie van het arteriële systeem
Fysiologie van het arteriële systeem
Arteriën worden verdeeld in elastische arteriën, musculeuze arteriën en arteriolen.
De elastische arteriën zijn de aorta en haar directe zijtakken. In hun media
bevinden zich veel elastische vezels die nodig zijn om de drukgolf vanuit het
hart op te vangen, het zogenoemde windketeleffect. Door de druk van de
hartslag tijdens systole zetten deze arteriën uit waardoor de maximale druk
iets gedempt wordt. Als tijdens diastole de bloedstroom uit het hart stopt,
veren de elastische arteriën weer terug en stuwen zo het bloed in hun lumen
voorwaarts, zodat er altijd een positieve bloedstroom is. Hiermee worden de
schommelingen in arteriële bloeddruk afgedempt. De adventitia van elastische arteriën is nauwelijks ontwikkeld.
De musculeuze arteriën zijn uiteenlopend in grootte maar hebben alle een
dikke media opgebouwd uit gladde spiercellen. Als deze spiercellen aanspannen wordt de diameter van het vat nauwer waardoor het meer weerstand biedt tegen de bloedstroom. Het bloed stroomt minder gemakkelijk
door. Door te ontspannen verwijdt de diameter weer en kan er gemakkelijker
bloed naar het achtergelegen gebied stromen. Zo verdelen de musculeuze
arteriën het bloed over verschillende orgaangebieden.
De volumeflow door een been in rust is ongeveer 300-400 ml/min. Bij
matige inspanning kan dat 5-10 keer hoger worden door toename van de
cardiac output (ml/min die het hart pompt en die afhankelijk is van de
frequentie van de hartslag en het slagvolume). Daarnaast gaan de arteriolen
openstaan zodat de weerstand in de benen daalt en het bloed er gemakkelijker doorheen stroomt. Dit wordt gereguleerd door het endotheel (zie verder hieronder). Hierdoor ontspannen de myofibroblasten in de vaatwand. Na
het stoppen van de inspanning is de flow in 1-5 minuten weer op het rustniveau.
De bloeddruk beweegt zich als een golf door het arteriële systeem. Over de
vertakkingen van de musculeuze arteriën neemt de kracht van de drukgolf
geleidelijk iets af.
De drukgolf kaatst echter gedeeltelijk terug bij de hoge weerstand van de
arteriolen. De teruggekaatste golf interfereert met de heengaande golf. Ze
stapelen als het ware op. Daardoor wordt naar distaal de systolische bloeddruk hoger en de diastolische bloeddruk lager. De polsdruk, het verschil
tussen systolische en diastolische bloeddruk, is dus naar distaal groter.
Normaal is de systolische bloeddruk aan de enkel 10% hoger dan die aan de
arm. Bij inspanning wordt de perifere weerstand lager (er gaan meer arteriolen open) en de volumeflow (in ml/min) neemt toe (om meer zuurstof in
de actieve spieren te brengen en meer afvalstoffen af te voeren). Maar in een
gezond vaatstelsel blijft de bloeddruk daarbij gelijk.
Wanneer de stroomsnelheid (flow in m/s) van het bloed met doppler wordt
gemeten, ontstaat er bij de vertakkingen naar de arteriolen een ander beeld.
Door de terugkaatsing treedt een faseverschil op in de golven (figuur 1.5).
Hierdoor ontstaat er een periode van terugstroom van bloed. Dit geeft een
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 029
10
Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
trifasisch karakter aan de arteriële stroomsnelheid in de arteriën van de
extremiteiten: eerst een hoge stroomsnelheid voorwaarts, dan een lagere
terug (zgn. backflow) en weer een kleine voorwaarts.
Het endotheel
Het endotheel speelt een belangrijke rol in de regulatie van hemostase,
vaattonus, celgroei en vaatpermeabiliteit. Endotheel vormt een fysieke barrière tussen het trombogene subendotheel en het bloed. Daarnaast is het
endotheel bedekt met een laag proteoglycanen (eiwit) die bloedplaatjes afstoot en vormt het stoffen die de stollingscascade actief remmen. Het endotheel is ook in staat veranderingen in de bloedstroom waar te nemen en via
chemische processen de spanning in de vaatwand en de diameter van de
vaten hieraan aan te passen. Zo zet het endotheel met behulp van het angiotensine converting enzyme (ACE) angiotensine I om in angiotensine II. Deze
laatste is een krachtige vasoconstrictor. Door samenknijpen van de vaten
wordt de weerstand van het vaatbed hoger en wordt de bloeddruk van de
patiënt hoger. Een van de groepen van antihypertensieve geneesmiddelen
grijpt aan op dit mechanisme door het enzym te remmen, de zogenoemde
ACE-remmers. Door prikkeling van het endotheel door krachtige bloedstroombeweging langs de vaatwand scheidt het endotheel stikstofoxide (NO)
uit naar de gladde spiercellen van de media. Deze ontspannen, waardoor
vasodilatatie ontstaat. Door het wijder maken van het vat wordt de stroomsterkte door het vat minder en daarmee de schadelijke schuifkrachten op het
endotheel. Naast de bovengenoemde vasoactieve stoffen, vormt het endotheel nog een scala van andere dilatatoren (o.a. tromboxaan A2) en constrictoren (o.a. prostacycline, endotheline).
Voor het herstel van vaatwandschade is zowel groei van cellen als gereguleerde celdood noodzakelijk. Het endotheel reageert op groeifactoren en
groeiremmers vanuit het bloed en de bloedcellen, maar produceert deze
stoffen ook zelf. Daarnaast reageert het op bloedelementen zoals leukocyten
en trombocyten door het aanmaken van receptoren op het oppervlak, selectinen en integrinen, die deze cellen als het ware vangen en vasthouden. Ook
kunnen ze endotheel doorgankelijk maken waardoor de bloedcellen in het
subendotheel kunnen terechtkomen. Deze processen zorgen niet alleen voor
herstel van schade maar spelen ook een belangrijke rol bij het ontstaan van
atherosclerose.
Al deze stoffen bijeen vormen samen met het sympathisch en parasympathisch zenuwstelsel een ingewikkelde balans tussen stolling en antistolling,
vasodilatatie en vasoconstrictie, celdeling en gereguleerde celdood en vaatwanddoorgankelijkheid. Wanneer het endotheel beschadigd wordt, raakt
deze balans verstoord. Men spreekt dan van endotheel disfunctie.
De gladde spiercellen van de media zijn normaalgesproken uitgerijpte
cellen die alleen nog maar kunnen samentrekken. Onder invloed van stoffen
uit het endotheel kunnen de uitgerijpte spiercellen transformeren naar een
onrijpe vorm die zich in de vaatwand kan verplaatsen en collageen en andere
tussencelstof of matrix vormen. Dit fenomeen van dedifferentiatie doet zich
voor bij schade aan bloedvaten en maakt deel uit van het genezingsproces
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 030
1 Anatomie en fysiologie van het vaatstelsel
A
a
11
b
B
druk
mmHg
drukgradiënt
mmHg/cm
flowsnelheid
ml/sec
(cm/sec)
+
0
C
+
0
_
0º
90º
180º
270º
360º
Figuur 1.5
Verband tussen drukgolf en snelheidsgolf in de bloedbaan. De figuur stelt één hartcyclus voor in
een normale a. femoralis communis.
A Twee drukgolven worden een klein stukje na elkaar gemeten, punt a een klein stukje
stroomopwaarts ten opzichte van punt b, zodat de drukgolf iets eerder bij a dan bij b is. Er bestaat
dus op elk tijdstip een verschil in druk tussen punt a en punt b.
B Het drukverschil tussen punt a en punt b gedurende de hartcyclus.
C Vloeistof stroomt altijd van hoge druk naar lage druk, en hoe groter het drukverschil, hoe sneller
de vloeistof stroomt. Op basis van figuur b, het drukverschil tussen de punten a en b, kan figuur c
worden gemaakt, de stroomsnelheid die ontstaat ten gevolge van het drukverschil tussen punt a
en punt b. Hoewel de bloedstroom altijd voorwaarts gericht is, is de stroomsnelheid in één punt
tijdens één hartcyclus eerst voorwaarts gericht, dan achterwaarts en ten slotte weer voorwaarts.
(Dit is vergelijkbaar met de golven langs de kust bij vloed: in de tijd stijgt het water, dus de stroom
is gericht naar het strand, maar tussen twee golven is de stroming van het strand af gericht,
terwijl het zeeniveau toch stijgt.)
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 031
12
Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
van de vaten. Wanneer dit herstelmechanisme zijn doel voorbijschiet, ontstaat een te dikke intima met een overmaat aan tussencelstof, de zogenoemde intimahyperplasie. Het ontstaan van intimahyperplasie is, naast
voortschrijden van de atherosclerose, de grootste bedreiging van het succes
van alle vaatinterventies
Effect van een stenose in het arteriële systeem
Een stenose is een vernauwing van de diameter van het vat; een occlusie is
een volledige afsluiting. Een occlusie of stenose kan heel kort zijn, maar kan
zich ook over een lang traject uitstrekken. Wanneer zich in een arterie een
stenose bevindt, kan er in rust nog voldoende aanbod van bloed zijn voor het
achterliggende weefsel. De bloeddruk voorbij de vernauwing is nog niet of
nauwelijks verlaagd. Bij verhoogde inspanning gaan de arteriolen openstaan
om de weerstand te verlagen en de doorbloeding van achterliggende weefsels
te vergroten. De volumeflow kan echter niet voldoende toenemen omdat de
aanvoerende arterie te nauw is. Ook treedt bij elke stenose werveling van
bloed op met verlies van energie. Daarom is bij verhoogde bloedstroomsnelheid, bijvoorbeeld optredend bij inspanning, de bloeddruk voorbij de
vernauwing significant lager dan vóór de vernauwing. Wanneer de vernauwing zo uitgebreid is dat er ook in rust niet voldoende bloed distaal komt, is
er sprake van voortdurende ischemie.
De vernauwing heeft ook effect op de vorm van de drukgolf. Door de
weerstand van de vernauwing wordt een deel van de drukgolf teruggekaatst
waardoor een gedempte golf verdergaat. De pieken zijn lager en de dalen
minder diep waardoor de polsdruk distaal van de stenose lager is dan voor de
stenose. De systolische druk wordt sterker gedempt dan de diastolische
druk, en de polsdruk wordt sterker onderdrukt dan de gemiddelde bloeddruk (mean arterial pressure = MAP), die bij benadering kan worden uitgerekend: MAP = (systolische druk + 26 diastolische druk)/3. Pas bij een
stenose van 75-90% daalt de polsdruk significant en bij een stenose van 99%
is er een vrijwel continue flow zonder pulsatiliteit. Hierdoor zijn pulsaties
voorbij een stenose slecht te voelen terwijl er nog wel een adequate flow kan
zijn.
Dit fenomeen van demping als gevolg van een stenose geldt niet alleen voor
de drukgolf, maar voor alle pulsatiele fenomenen. Bij meting van de
stroomsnelheid met doppler vervalt na een stenose door deze demping als
eerste het laagste signaal van de trifasische flow, de kleine voorwaartse
stroom. Er ontstaat dus een signaal met alleen een voorwaartse en teruggaande stroom, die beide lager zijn dan voorheen (bifasisch signaal). Wordt
de stenose nog ernstiger, dan rest alleen nog één lage voorwaartse golf
(monofasisch signaal). Ook ontstaat er in een stenose werveling van het
bloed. De bloedcellen stromen met verschillende snelheden en in verschillende richtingen. Dit is bij doppleranalyse te zien als een zogenoemde spectraalverbreding in het dopplersignaal. In plaats van de strakke smalle lijn
die een kleine spreiding van snelheden weergeeft in een normale arterie, is
een brede band zichtbaar die een zeer brede spreiding van snelheden betekent (zie ook paragraaf 5.2).
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 032
1 Anatomie en fysiologie van het vaatstelsel
13
De doorsnede van een vernauwing is veel belangrijker voor het klinische
effect dan de lengte van de vernauwing. Pas bij een afname van het oppervlak
van de dwarsdoorsnede van een arterie van meer dan 75% is er een klinisch
belangrijk drukverval en afname van volumeflow over de vernauwing. Dit
noemt men een kritieke stenose. Omgerekend naar de diameter gaat het om
een diameterreductie van > 50%. Zoals hierboven werd beschreven, zal bij
hogere volumeflow (inspanning) de stenose eerder kritiek zijn (ook wel
‘hemodynamisch significant’ genoemd) dan bij lagere volumeflow. Voor
sommige organen is een constante doorbloeding van levensbelang. De nieren, hersenen en hart hebben daarom een zeer lage weerstand waardoor een
continue positieve bloedstroom is gewaarborgd. Bij deze organen kan een
kleinere stenose toch al een kritieke volumeflowdaling geven met problemen
voor het achtergelegen orgaan.
Daarnaast is de locatie van de stenose van belang. Hoe meer proximaal
(meer naar het hart) de stenose, hoe groter het effect op de perifere doorbloeding. Daarom zal bij meerdere stenosen die niet in één interventie zijn
op de lossen altijd eerst de meest proximale behandeld worden.
Wanneer er meerdere stenosen achter elkaar zijn heeft die met de kleinste
diameter verreweg het grootste effect, ongeacht de volgorde van de stenosen.
Meerdere korte stenosen met een niet-kritieke diameter kunnen, door
meerdere keren energieverlies bij begin en einde van de stenose, samen wel
een kritisch effect hebben. Eén lange stenose van een bepaalde diameter
heeft dus minder effect op de doorbloeding dan meerdere korte stenosen van
dezelfde diameter met een even grote gezamenlijke lengte.
Wanneer er een arteriële stenose ontstaat, geeft dat aanleiding tot collateraalvorming. De al bestaande vaten die de stenose overbruggen vergroten in
diameter waardoor de flow naar de periferie toeneemt. Echter de weerstand
van het collaterale vaatbed, hoe goed ontwikkeld ook, is altijd hoger dan die
van de oorspronkelijke stamarterie en de doorbloeding zal dus altijd minder
goed blijven. De ontwikkeling van het collaterale vaatbed heeft tijd nodig.
Als een stenose langzaam ontstaat, zal het collateraalbed beter ontwikkeld
zijn en zullen er dus minder klachten ontstaan dan wanneer een stenose snel
ontstaat. Een acute afsluiting, bijvoorbeeld door een embolus, geeft direct
zeer ernstige klachten, omdat er geen collateraalvorming heeft kunnen
plaatsvinden (zie paragraaf 6.5). Bij zeer langzame progressie kan iemand
rondlopen met een volledig afgesloten distale aorta en iliacale vaten, zonder
noemenswaardige klachten.
Een ander effect van stenose is een verhoogde stroomsnelheid langs het
endotheel. Dit zal proberen door vaatverwijding dit effect te verminderen.
Het endotheel zal vasodilatatoren aanmaken en de gladde spiercellen zullen
ontspannen om zo veel mogelijk ruimte aan het lumen te geven. Ook zal het
endotheel stoffen afscheiden die het bloedvat omvormen tot een wijder vat.
De buitendiameter kan dan toenemen om de binnendiameter weer in zijn
originele grootte terug te brengen. Dit fenomeen wordt ‘remodelling’ genoemd. Een intimaverdikking leidt in dat geval niet tot een vernauwing van
de binnendiameter maar tot verwijding van de buitendiameter. Dit proces
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 033
14
Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
kan niet oneindig doorgaan en uiteindelijk zal de intimaverdikking ook echt
tot vernauwing leiden.
Als een stenose door bijvoorbeeld trombusvorming of plaqueruptuur (zie
paragraaf 3.2) leidt tot een occlusie, dan zal de occlusie zich in korte tijd
verder uitbreiden dan het gebied van de stenose. Doordat het vat is afgesloten, is er tussen de laatste aftakking boven de occlusie en de eerste aftakking onder de occlusie namelijk geen bloedstroom meer. Aangezien stilstaand bloed stolt, zal dus het hele traject tussen de twee takken occluderen.
1.3.3
j
Fysiologie en pathofysiologie van de microcirculatie
De arteriolen zijn de kleinste vertakkingen van de arteriën. Ze bestaan uit
een laag endotheel en een dunne spierlaag waarmee de doorbloeding gecontroleerd kan worden. De arteriolen gaan over in capillairen. In de capillairen of haarvaten bestaat de wand uit één cellaag endotheel, waarover
uitwisseling van stoffen kan plaatsvinden. Onder normale omstandigheden
wordt slechts een klein deel van de capillairen doorbloed. De rest is gesloten
door de druk van het omgevende weefsel. Capillairen vormen een netwerk
tussen de kleinste arterietakken, de arteriolen en de kleinste venen, de venulen. Daarnaast zijn er nog arterioveneuze anastomosen (AVA), korte directe verbindingen tussen arteriolen en venulen met een sterk gespierde
wand die de verbindingen variabel maken. Door deze verbindingen te openen wordt een capillaire bed minder doorbloed, omdat het bloed voor de
korte route via de AVA kiest. Het netwerk van arteriolen, capillairen, venulen en AVA’s wordt microcirculatie genoemd en staat onder invloed van
zenuwen (para- en orthosympathische zenuwstelsel), hormonen (catecholamines) en lokaal vrijgekomen stoffen (bijvoorbeeld bij ischemie of ontsteking). De microcirculatie voedt de weefsels, voert afvalstoffen af en verzorgt
in de huid de regulatie van de temperatuur.
Bij de vertakkingen naar het capillaire bed neemt de totale diameter van de
lumina van alle bloedvaten bij elkaar sterk toe. Door de uitgebreide vertakkingen van de capillairen is hun gezamenlijke doorsnede 8006 groter dan
die van de aorta. Hierdoor ontstaat er bij de overgang naar het capillaire
netwerk een scherpe daling in druk en stroomsnelheid van het bloed van 320
mm/sec in de aorta naar minder dan 1 mm/sec in de capillairen, zodat er tijd
is voor uitwisseling van voedingsstoffen, afvalstoffen en zuurstof.
De voeding van de weefsels wordt bepaald door de perfusiedruk. Dit is het
drukverschil tussen de capillaire bloeddruk en de weefseldruk.
Aan de arteriële zijde van het capillaire netwerk is de druk iets hoger dan de
weefseldruk en er is een positieve perfusiedruk, waardoor vocht uit de
bloedbaan uittreedt. Aan de veneuze zijde is de capillaire druk iets lager dan
de weefseldruk en er is een negatieve perfusiedruk, waardoor opname van
weefselvocht optreedt. Deze verplaatsing van vocht draagt bij aan de toevoer
van voedingsstoffen en afvoer van afvalstoffen uit de weefsels. Wanneer de
arteriële druk daalt, daalt de capillaire druk aan de arteriële kant en daalt de
perfusiedruk. Er zal minder vocht uittreden en de weefsels worden minder
goed gevoed. Dit kan leiden tot ischemische klachten.
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 034
1 Anatomie en fysiologie van het vaatstelsel
15
Wanneer de veneuze druk stijgt door slechte afvloed (trombose, immobilisatie, rechter hartfalen) wordt de terugvloed van weefselvocht naar de
bloedbaan verstoord. Er ontstaat oedeem. Oedeem kan ook ontstaan door
versterkte uittreding van vocht. Dit treedt op bij verlaagde osmotische (=
zuigende) druk van het bloed door ondervoeding met lage albumine- en
eiwitgehaltes, maar ook door versterkt lekken van de capillairen door bijvoorbeeld sepsis. Hoe dan ook verhoogt oedeem de weefseldruk en verlaagt
daarmee de perfusiedruk en dus de ongestoorde voeding van de weefsels.
1.3.4
j
Fysiologie en pathofysiologie van het veneuze systeem
In de kleinste venen, de venulen, bestaat de wand uit endotheel met wat
fibroblasten, zonder spiercellen. De venulen verzamelen zich tot musculeuze venulen met wel een spierlaag. De grotere venen hebben een media
met wat gladde spiercellen, collageen bindweefsel en elastische vezels. De
adventitia is de dikste laag van de vene en bevat spierbundels die in de
lengterichting verlopen met tussen de spierbundels collageen. De grote venen hebben een opslagfunctie voor het bloed. Door te ontspannen neemt de
diameter van de venen toe waardoor ze meer bloed kunnen bevatten en het
actief circulerende volume van het bloed daalt. Wanneer de longitudinale
spierbundels in de adventitia samentrekken verkleinen ze het volume van
het veneuze systeem en vergroten daarmee het circulerend volume.
De spieren in de venewand kunnen het bloed niet voortstuwen. Daarvoor is
in de extremiteiten de spierpomp nodig, vooral de kuitspierpomp.
De venen zijn voorzien van kleppen die het bloed van oppervlakkig naar
diep en van perifeer naar het hart richten. Het aantal kleppen neemt af
naarmate de diameter van de vene toeneemt. De v. cava inferior en de v. iliaca
communis bevatten maar zelden kleppen terwijl de onderbeensvenen meer
dan tien kleppen bevatten. De grotere vv. perforantes bevatten ieder twee of
drie kleppen.
Na passage door het capillaire bed is de bloeddruk sterk gedaald. Aan de
veneuze zijde is de resterende druk, veroorzaakt door het hart (dynamische
druk), meestal nog zo’n 10-15 mmHg. In rust staan de veneuze kleppen open
en komt daarbij nog de hydrostatische druk die is gedefinieerd als P=0,786h,
waarbij P de druk is in mmHg en h het hoogteverschil tussen hart en de vene
in cm. De hydrostatische druk speelt dus vooral een rol in de benen bij
rechtop staan. Voor een normale volwassene geldt tijdens rechtop staan in de
voet een veneuze druk (dynamische en hydrostatische druk samen) van omstreeks 115 mmHg.
Tijdens inspanning trekken de beenspieren om de diepe venen samen
waardoor het bloed hieruit weggeduwd wordt. De kleppen van diepe venen
en perforantes sluiten, zodat het bloed uit de spieren alleen weg kan stromen
via de diepe venen in de richting van het hart. Als de spieren ontspannen
stroomt het bloed vanaf het oppervlakkige systeem naar het net leeg geperste
diepe systeem. Door het sluiten van de kleppen valt de hydrostatische druk
weg.
Dus door het gebruik van de beenspieren, waarvan de kuitspier de belang-
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 035
16
Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
rijkste is, is er een toename van veneuze bloedstroom in de benen richting
het hart, waardoor de veneuze vulling vermindert. Daarnaast verlaagt de
veneuze druk tot 20-30% van de rustwaarde door wegvallen van de hydrostatische druk. Na het staken van de kuitcontracties loopt de druk in 20-40
seconden weer op tot de rustdruk. Dit werkt alleen indien de kleppen intact
zijn. Beschadigde kleppen leiden dus tot verhoogde veneuze druk. In het
oppervlakkige systeem geeft dit aanleiding tot varicosis. Bij beschadiging
van kleppen in het diepe systeem staat oedeemvorming meer op de voorgrond.
Ook de ademhaling heeft een groot effect op de veneuze bloedstroom in de
extremiteiten. Dit effect is in de armen tegenovergesteld aan het effect in de
benen. Bij inademing ontstaat in de armen een versterkte uitstroom van
veneus bloed door de zuigende werking vanuit de borstkas. Echter bij inademing wordt de druk in de buik verhoogd, waardoor de uitstroom van
veneus bloed uit de benen juist wordt verminderd. Bij de uitademing is dit
omgekeerd: de uitstroming uit de armen is verminderd, die uit de benen is
versterkt.
BSL – ID 0000 – ACA_BK_1KZM – Klinische zorg rondom de vaatpatiënt
Pre Press Zeist
17/09/2007 Pg. 036