Bloedsomloop

VWO Bovenbouwpracticum Natuurkunde
Achtergrondinformatie
Bloedsomloop
Inleiding
13
Het menselijk lichaam bestaat uit ongeveer 10 cellen. Elke cel heeft voedingsstoffen en
zuurstof nodig. En elke cel moet zijn afvalstoffen en koolstofdioxide kwijt. Dat alles moet bij
de cel afgeleverd en opgehaald worden. Daarvoor is een fijnvertakt transportsysteem nodig.
Dat transportsysteem moet ook nog flexibel zijn. Want sommige cellen willen op het ene
moment meer dan op een ander moment. Bij inspanning bijvoorbeeld vragen de spiercellen
tien keer zoveel toe- en afvoer als bij een lichaam in rust.
Dat transportsysteem is de bloedsomloop. Met een hart als pomp. En met een stelsel van
wijde en nauwe elastische bloedvaten, waarin het bloed door het lichaam stroomt.
De kenmerken van de bloedsomloop zijn voor een deel te verklaren met behulp van een
deelgebied van de natuurkunde: de stromingsleer. Bij die kenmerken gaat het om de
werking van het hart en de stroming van het bloed onder normale (fysiologische) omstandigheden. Maar ook om afwijkende (pathologische) kenmerken, zoals bijvoorbeeld de invloed
die afzettingen op de wand van een bloedvat hebben op stroming en bloeddruk. Dat geeft
dan ook de centrale vraag voor dit verhaal over de bloedsomloop: welke kenmerken heeft
de bloedsomloop onder normale en afwijkende omstandigheden in het menselijk lichaam?
Voor het beantwoorden van deze centrale vraag moeten we ons ook bezig houden met een
andere, meer natuurkundige vraag: welke kenmerken heeft de stroming van een vloeistof in
een buizenstelsel? Uit het antwoord op deze vraag ontstaat een vereenvoudigd beeld van
de bloedsomloop. Dat beeld is niet alleen vereenvoudigd, maar ook beperkt: de bloedsomloop als onderdeel van het menselijk lichaam is meer dan een verzameling natuurkundige kenmerken.
Grote en kleine bloedsomloop
Bij de cellen van het menselijk lichaam moeten voedingsstoffen en zuurstof worden
afgeleverd. Niet iedere cel heeft daarvoor een eigen bloedvat, maar het scheelt niet veel.
Tot diep in de weefsels vinden we de fijnste vertakkingen van het bloedvaatstelsel: de
capillairen. De wand van een capillair is zó dun, dat de moleculen van voedingsstoffen en
zuurstof tussen de moleculen van de vaatwand heen kunnen naar de cel. En in omgekeerde
richting kunnen de moleculen van de door de cel geproduceerde afvalstoffen zo in het bloed
terecht komen.
soort bloedvat
aantal
diameter (mm)
lengte (cm)
aorta
arteriën
arteriolen
capillairen
venulen
venen
vena cava
1
160
50⋅106
10⋅109
6
100⋅10
200
1
25
4
0,03
0,006
0,02
5
30
40
10
0,2
0,1
0,2
10
40
Figuur 1 – Gegevens over het aantal, de diameter en de lengte van de verschillende vaten in het
bloedvaatstelsel van het menselijk lichaam.
Bloedvaatstelsel – Het bloed wordt vanuit het hart door de aorta en een zich vertakkend
stelsel van slagaders (arteriën en arteriolen) naar de capillairen in de verschillende organen
gevoerd: de hartspier, hersenen, skeletspieren, botten, spijsverteringsorganen, lever, nieren,
huid enzovoort. Het bloed wordt daaruit weer afgevoerd via aders (venulen en venen). De
aders monden uit in de holle ader (de vena cava) die naar het hart gaat. Zo lijkt de kringloop
gesloten, maar het is nog maar de helft. Deze helft is de grote bloedsomloop, waarin het
bloed door het hele lichaam stroomt – behalve door de longen.
Voor de bloedstroom door de longen zorgt de kleine bloedsomloop, met de longslagader en
longader als toe- en afvoervaten. In de longblaasjes zijn de bloedvaten ook weer zeer fijn
vertakt.
Samen vormen de kleine en grote bloedsomloop een echte kringloop. In figuur 2 zijn de
beide bloedsomlopen schematisch weergegeven.
longen
longader
longslagader
holle
ader
aorta
rechter linker
hartpomp hartpomp
slagaders
aders
capillairen
Figuur 2 – Schematische weergave van de grote en
kleine bloedsomloop.
De hartpomp – Elk van de twee helften van de bloedsomloop
(de grote en de kleine) heeft zijn eigen pomp. Het hart bestaat
dus uit twee pompen. Elk van die pompen is een grote holle
spier, die kan samentrekken en weer ontspannen. De kleine
bloedsomloop wordt gepompt door rechter hartpomp (aan de
kant van de rechterarm), en de grote bloedsomloop door de
(grotere) linker hartpomp. Elke hartpomp bestaat uit twee
onderdelen. De boezem (het atrium) verzamelt het bloed dat
binnenstroomt uit de aders, en perst het dan door samen te
trekken in één keer in de kamer (de ventrikel). Daarna trekt de
kamer samen, waardoor het bloed de slagaders in wordt
geperst.
Het hart mag maar in één richting pompen, want de
stroomrichting van het bloed moet altijd dezelfde zijn. Daarom
zitten er kleppen op iedere overgang tussen aders en
boezems, tussen boezems en kamers, en tussen kamers en
slagaders. Die kleppen kunnen maar in één richting open. Het
kloppen van je hart zoals je dat kunt voelen of horen, is in feite
het open- en dichtklappen van de hart- en aortakleppen.
De hoeveelheid bloed die het hart gemiddeld per minuut door
het lichaam pompt, wordt het hartminuutvolume genoemd. De
hoeveelheid doorgepompt bloed per ‘hartslag’ is het slag3
volume: zo’n 80 cm . Bij een slagfrequentie van zo’n 60
hartslagen per minuut komt het hartminuutvolume uit op
ruwweg vijf liter.
Figuur 3 < Je kunt je een voorstelling maken van de
bloeddruk in een hartkamer en slagader met behulp van
een ballon als hart-aortamodel. De met wat water gevulde
ballon is de linker hartkamer, de ballonslurf is de aorta.
Als je in de ballon knijpt, moet het water weg: de slurf in.
Daardoor zet de slurfwand uit, en oefent een grotere druk
uit op de vloeistof: de druk in de aorta stijgt.
Stromingsweerstand
Het hart pompt gemiddeld per minuut zo’n vijf liter bloed door het vaatstelsel. Bij die
stroming ondervindt het bloed weerstand in de verschillende bloedvaten. Daarom kan het
bloed alleen maar door het vaatstelsel stromen als er een drukverschil is tussen het begin
en het eind van de bloedsomloop. Voor dat drukverschil zorgt het hart: bij het samentrekken
wordt het bloed onder druk gezet, voordat het uit de hartkamers kan wegstromen naar de
aorta of de longslagader en daarna verder het vaatstelsel in.
Zo’n situatie komt ook voor in een elektrische schakeling: er loopt alleen maar een
elektrische stroom door een weerstand als er een spanning over die weerstand staat. Voor
die spanning zorgt een spanningsbron. Is de situatie hart-bloedvaatstelsel inderdaad
vergelijkbaar met de situatie spanningsbron-weerstand?
Wet van Poiseuille – De Fransman Poiseuille onderzocht de stroming van een vloeistof in
een ronde buis. Om een vloeistof door een buis te laten stromen is een drukverschil tussen
de beide buisuiteinden nodig. Het volume van de vloeistof die per seconde door een buis
stroomt, is het volumedebiet Q: Q = ∆V/∆t.
Voor het verband tussen het drukverschil ∆p tussen de beide buisuiteinden en het volumedebiet Q geldt:
∆p 8 ⋅ η ⋅ l
=
Q
π⋅r 4
In deze formule is ∆p het drukverschil, Q het volumedebiet, η de viscositeit van de vloeistof,
l de buislengte en r de straal van de buisdoorsnede. In deze wet van Poiseuille geeft de
viscositeit η een vloeistofeigenschap weer: hoe stroperiger de vloeistof is, des te groter is de
viscositeit. De eenheid van viscositeit is de pascal·seconde (Pa⋅s).
Het rechterlid in de wet van Poiseuille wordt de stromingsweerstand R genoemd:
R=
8⋅η⋅l
π⋅r 4
Voor het verband tussen drukverschil en volumedebiet geldt dan:
∆p
=R
Q
De analogie met de elektrische schakeling blijkt uit het naast elkaar zetten van U/I = R (bij
een elektrische stroom door een weerstand) en ∆p/Q = R (bij een vloeistofstroom door een
buis). De spanning U is dan vergelijkbaar met het drukverschil over de buis. En de stroomsterkte I (doorgestroomde hoeveelheid lading per seconde) met het volumedebiet (doorgestroomde hoeveelheid vloeistof per seconde).
Analogie
De analogie tussen elektrische stromen en vloeistofstromen kan nog wat verder worden
doorgezet.
• Vergelijk de formule voor de elektrische weerstand van een draad met die voor de
stromingsweerstand van een buis. Welke opvallende overeenkomsten zijn er? En welke
verschillen?
• Welke regels verwacht je voor de stromingsweerstand van een aantal in serie of
parallel geschakelde buizen?
De wet van Poiseuille is geldig als de vloeistof overal in de buis evenwijdig aan de buiswand
stroomt. Er is dan sprake van een laminaire stroming. Het optreden van draaikolken (of:
turbulenties) in de vloeistof veroorzaakt een afwijking van deze wet. In de praktijk treedt in
een bloedvat turbulentie op, maar bij benadering is de wet van Poiseuille toch wel geldig.
Serie- en parallelschakeling – In de praktijk blijken ook voor de stromingsweerstand de
regels voor de vervangingsweerstand bij serie- en parallelschakeling geldig te zijn.
De bloedsomloop kan worden opgevat als een serieschakeling van vaatbedden, zoals weergegeven in figuur 4. Elk van die vaatbedden heeft een bepaalde stromingsweerstand. De
totale stromingsweerstand Rv van de bloedsomloop is de som van de weerstanden van de
verschillende vaatbedden: Rv = R1 + R2 + ...
R1
R2
R3
R4
R5
aorta
slagaders
capillairen
aders
holle ader
Figuur 4 – De bloedsomloop, voorgesteld als een serieschakeling van vaatbedden met elk een eigen
stromingsweerstand.
De stromingsweerstand van een vaatbed wordt bepaald door het aantal (parallel
geschakelde) bloedvaten, en door de lengte en de diameter van die bloedvaten. Als een
vaatbed zou bestaan uit N identieke bloedvaten met elk een stromingsweerstand Re, dan
wordt de totale weerstand Rv van het vaatbed gegeven door Rv = Re/N. In de praktijk zijn de
bloedvaten in een vaatbed niet identiek. De capillairen bijvoorbeeld verschillen onderling in
lengte en diameter, en dus in stromingsweerstand. Bovendien zorgen spiertjes ervoor dat
sommige bloedvaten af en toe dichtgeknepen worden. Dat veroorzaakt een hogere
stromingsweerstand.
De opeenvolgende vaatbedden verschillen van elkaar in aantal en diameter van de (parallel
geschakelde) bloedvaten, en dus in stromingsweerstand – zoals weergegeven in de tabel
van figuur 6. Maar het volumedebiet Q is in elk vaatbed hetzelfde: de hoeveelheid bloed die
per seconde uit een vaatbed stroomt, moet in zijn geheel in dezelfde tijdsduur het volgende
vaatbed in. De formule voor de totale stromingsweerstand van de bloedsomloop kan dan
links en rechts met Q worden vermenigvuldigd: Q⋅Rv = Q⋅R1 + Q⋅R2 + ...
Met behulp van de formule die het verband geeft tussen drukverschil en volumedebiet is dit
te schrijven als: ∆p = ∆p1 + ∆p2 + ...
Deze formule kun je als volgt interpreteren: het drukverschil over de hele bloedsomloop is
de som van de drukverschillen over de verschillende vaatbedden.
Drukeenheden
De bloeddruk wordt gemeten in de eenheid millimeter kwikdruk (afgekort: mmHg). Voor de
grootheid druk werden vroeger de eenheden cmHg en mmHg veel gebruikt – en de medici
gebruiken deze nog steeds.
• Een druk van 1 mmHg is de druk die een kwikkolom van 1 mm hoogte uitoefent op het
grondvlak. Uit dit gegeven volgt: 1 mmHg = 1,2⋅102 Pa. Controleer dit.
Aan het begin van de grote bloedsomloop zorgt het hart voor een gemiddelde bloeddruk van
100 mmHg. Aan het eind is de bloeddruk afgenomen tot (ongeveer) nul. In figuur 6 is weergegeven hoe de gemiddelde bloeddruk door de grote bloedsomloop heen verloopt. Daaruit
blijkt dat het overgrote deel van het totale drukverschil over de slagaders en capillairen
staat.
soort bloedvat
weerstand (%)
aorta
arteriën
arteriolen
capillairen
venulen
venen
vena cava
4
21
41
27
1,5
1,5
4
Figuur 5 – Stromingsweerstand per vaatbed,
gegeven als percentage van de totale
stromingsweerstand van de bloedsomloop.
p (mmHg)
slagaders capillairen aders
Figuur 6 – Afname van de gemiddelde bloeddruk
bij het doorlopen van de grote bloedsomloop. Hoe
groter de stromingsweerstand van een vaatbed is,
des te groter is het drukverschil over dat vaatbed,
Bloedstroomregeling – Het lichaam heeft niet steeds dezelfde hoeveelheid zuurstof en
voedingsstoffen nodig. Een lichaam in rust vraagt minder dan een lichaam bij inspanning.
Daarom kan de bloedstroom geregeld worden. Het hartminuutvolume kan groter of kleiner
worden door verandering van het slagvolume van de hartkamers en de slagfrequentie van
het hart.
Maar de behoefte aan zuurstof en voedingsstoffen kan ook per orgaan verschillen. Bij
inspanning moet er veel bloed naar de spieren van het skelet en het hart, bij een lichaam in
rust moet er juist meer bloed naar de spijsverteringsorganen. In dit soort gevallen wordt de
bloedstroom geregeld door de stromingsweerstand van de bloedvaten te veranderen. Dat
gebeurt door middel van spiertjes die de bloedvaten nauwer en wijder kunnen maken:
vasoconstrictie en vasodilatatie. Als een bepaalde groep organen door zo’n vaatverwijding
veel bloed vraagt, kan de bloeddruk in de slagaders te laag worden. Dan dreigt er vooral
gevaar voor de hersencellen, die maar kort zonder zuurstof kunnen. Een drukverlaging
wordt opgemerkt door druksensors in de aorta en de halsslagader. Deze sensors geven een
signaal aan de hersenen, die weer zorgen voor een grotere slagfrequentie en/of een groter
slagvolume van het hart. Omgekeerd kan dit systeem ook corrigerend optreden als de
bloeddruk hoger wordt dan gewenst is.
Bloeddruk
De bloeddruk wordt gemeten ten opzichte van de druk van de buitenlucht. De waarde van
de bloeddruk is dus een overdruk. De bloeddruk varieert in de tijd, en hangt ook sterk af van
de plaats in het bloedvaatstelsel (zie figuur 6). Zo is de druk in de holle ader vrijwel constant,
en maar iets groter dan de druk van de buitenlucht. Deze kleine overdruk is net genoeg om
de rechter boezem open te duwen.
In de linker hartkamer en in de slagaders varieert de bloeddruk echter tijdens elke hartslag.
De hoogste waarde van de bloeddruk treedt daar op onmiddellijk na de samentrekking
(systole) van de linker kamer. Deze bovenwaarde wordt de systolische druk genoemd. De
diastolische druk is de laagste waarde die de bloeddruk bereikt. Deze onderwaarde treedt
op in de periode waarin de linker kamer zich weer met bloed vult (diastole).
In de linker hartkamer zelf is de systolische druk 120 mmHg, en is de diastolische druk
vrijwel nul. Voor het functioneren van de capillairen is het echter beter dat het bloed een
kleinere drukvariatie heeft. Daarvoor zorgen de slagaders. Als het hart bloed de slagaders in
pompt, zetten de elastische wanden daarvan uit. De bloeddruk bereikt ook in de aorta en de
grote slagaders een bovenwaarde van 120 mmHg. De bloeddruk daalt echter maar langzaam, omdat het bloed niet snel genoeg wegstroomt in het stelsel van kleine bloedvaten, en
omdat de elastische wanden van de slagaders het bloed onder druk houden. Tegen de tijd
dat de bloeddruk gedaald is tot zo’n 80 mmHg komt er alweer een nieuwe golf uit het hart.
De drukvariatie blijft in de slagaders dus beperkt: een bovenwaarde van 120 en een onderwaarde van 80 mmHg. Dit is in overeenstemming met de in figuur 6 gegeven gemiddelde
waarde van 100 mmHg voor de bloeddruk in de slagaders.
De bloeddruk van 120/80 mmHg (systolisch/diastolisch) geldt in de slagaders van de grote
bloedsomloop. De bloeddruk in de longslagader van de kleine bloedsomloop is lager: 25/10
mmHg. In beide bloedsomlopen is de bloeddruk aan het eind afgenomen tot een vrijwel
constante waarde van ongeveer nul.
Bloeddrukmeting – In figuur 7 is het verloop van een bloeddrukmeting weergegeven. De
manchet gaat om de bovenarm, en het ventiel op de opblaasbal gaat dicht. De manchet
wordt opgeblazen tot daarin een druk heerst van ongeveer 140 mmHg. De waarde van de
druk in de manchet is af te lezen op de manometer. Met de stethoscoop op de binnenkant
van de onderarm is dan niets te horen. Door het ventiel van de opblaasbal een beetje te
openen, kan er lucht uit de manchet ontsnappen. De dalende druk is te volgen op de
manometer. Op het moment dat de druk lager wordt dan de systolische bloeddruk, is in de
stethoscoop het ruisen van het bloed te horen. Dat blijft zo tot de druk in de manchet is
afgenomen tot onder de diastolische druk. Dan is het weer stil in de stethoscoop. De
waarden van de systolische en de diastolische druk zijn dus op de manometer af te lezen op
het moment dat het bloed hoorbaar begint te ruisen en op het moment dat dat geluid weer
verdwijnt.
p (mmHg)
manchetdruk
systolische druk
drukpulsen in slagader
→ tijd
diastolische druk
opblaasbal
stethoscoop
Figuur 7 – Bloeddrukmeter. Het druk,tijd-diagram geeft een beeld van het verloop van een bloeddrukmeting.
De normale waarde van de bloeddruk is 120/80 mmHg (systolisch/diastolisch). Dit is een
gemiddelde waarde voor gezonde mensen in rust. Een waarde die niemand precies heeft,
natuurlijk. De waarde van de bloeddruk blijkt met veel factoren samen te hangen, zoals
spanning, inspanning, tijdstip en temperatuur. Meer spanning en inspanning geven een
hogere bloeddruk, in de loop van de dag loopt de bloeddruk ongeveer 15 mmHg op, en bij
warm weer neemt de bloeddruk wat af. En ook een flinke maaltijd leidt tot verhoging van de
bloeddruk. Daarnaast zijn er meer ‘structurele’ factoren, zoals overgewicht, geslacht en
leeftijd. Mensen met overgewicht hebben vaak een hogere bloeddruk. Vrouwen jonger dan
40 hebben een iets lagere bloeddruk dan mannen van die leeftijd, boven de 50 is het net
andersom. En ten slotte: met het klimmen der jaren stijgt ook het kwik in de manometer
Bloeddruk en hoogte – Mensen met een lage bloeddruk die te snel uit een liggende
houding overeind komen, kunnen duizelig worden. Ze moeten dan meteen weer gaan
liggen, en het overeind komen nog eens langzaam overdoen. De duizeligheid is te wijten
aan een plotselinge daling van de bloeddruk in de hersenen, die daardoor te weinig zuurstof
krijgen. Het omgekeerde effect treedt op als je een tijd op je hoofd gaat staan. Je hoofd
wordt dan rood: de bloeddruk in je hoofd stijgt.
Naast de stromingsweerstand in de bloedsomloop, speelt ook de zwaartekracht een rol bij
de waarde van de bloeddruk. Hoe hoger in het lichaam, des te lager is de bloeddruk. Daarbij
moet je natuurlijk wel gelijksoortige bloedvaten vergelijken: slagaders met slagaders, aders
met aders enzovoort.
Bloeddruk en stroomsnelheid – De bloeddruk is ook afhankelijk van de stroomsnelheid
van het bloed. Dit effect is alleen op bepaalde plaatsen in bloedvaten waar te nemen. Als
een vloeistof (of een gas) stroomt, daalt de druk van die vloeistof naarmate de stroomsnelheid toeneemt. In figuur 8 is een situatie weergegeven, waarin deze drukverlaging in
een luchtstroom merkbaar is. Ook in de bloedsomloop kan er sprake zijn van bloeddrukverlaging door een toenemende stroomsnelheid.
Dit verschijnsel treedt op bij afzettingen (plaques) op de binnenwand van een bloedvat,
zoals weergegeven in figuur 9. Het bloed dat rondom de onderkant van een plaque stilstaat,
heeft een hogere druk dan het bloed dat over de plaque heen stroomt. Daardoor wordt de
plaque van de vaatwand afgeduwd, en kan hij uiteindelijk losbreken. De plaque wordt dan
met het bloed meegevoerd, en kan ergens anders een verstopping veroorzaken: een
trombose. Als dit gebeurt in een kransslagader (een slagader die de hartspier van bloed
voorziet), is meestal een hartaanval het gevolg.
stroomsnelheid klein
vaatwand
plaque
F
vaatwand
Figuur 8 – De luchtdruk daalt naarmate de stroomsnelheid van de
lucht toeneemt. Zo kun je een blad
papier laten opwaaien door er overheen te blazen. Op een vergelijkbare manier ontstaat de liftkracht op
een vogel- of vliegtuigvleugel.
stroomsnelheid groot
Figuur 9 – Lengtedoorsnede van een bloedvat met een plaque
tegen de binnenwand. Het verschil in stroomsnelheid van het
bloed ‘onder’ en ‘boven’ de plaque veroorzaakt een drukverschil. Daardoor oefent het bloed op de plaque een van de
vaatwand af gerichte kracht uit, en kan de plaque uiteindelijk
losbreken.
Ook het verschijnsel flutter wordt veroorzaakt door het verband tussen bloeddruk en stroomsnelheid. Langs een plaque wordt het bloed gedwongen om sneller te stromen. Bij een
toenemende stroomsnelheid kan de druk van het langs de plaque stromende bloed zó laag
worden, dat het bloedvat dichtklapt. Dan stagneert de bloedstroom, en daardoor stijgt de
druk weer. Het vat gaat weer open, het bloed gaat weer stromen, en het proces herhaalt
zich. Zo blijft het bloedvat voortdurend open en dicht klappen.
Wet van Bernoulli – Hierboven zijn twee verschijnselen aan de orde geweest: het verband
tussen de bloeddruk en de hoogte in het lichaam, en tussen de bloeddruk en de stroomsnelheid van het bloed. De Zwitser Bernoulli bracht deze verschijnselen in één formule
samen. Hij toonde aan dat voor een gas of vloeistof het verband tussen druk, dichtheid,
snelheid en hoogte gegeven wordt door:
p + 21 ⋅ ρ ⋅ v 2 + ρ ⋅ g ⋅ h = constante
In deze wet van Bernoulli is p de druk, ρ de dichtheid, v de snelheid, g de valversnelling en h
de hoogte.
Voor een stroming binnen een begrensd gebied, waarin de hoogte h overal dezelfde is, ziet
de vergelijking van Bernoulli er als volgt uit:
p + 21 ⋅ ρ ⋅ v 2 = constante − ρ ⋅ g ⋅ h = (nieuwe) constante
Op gelijke hoogte in het lichaam geldt dus: hoe groter de stroomsnelheid is, des te lager is
de bloeddruk. Deze situatie komt voor in een bloedvat met een plaque.
Bij de vergelijking van twee soortgelijke bloedvaten hoog en laag in het lichaam, kan de
stroomsnelheid als een constante worden gezien. De vergelijking van Bernoulli wordt dan:
p + ρ ⋅ g ⋅ h = constante − 21 ⋅ ρ ⋅ v 2 = (nieuwe) constante
In soortgelijke bloedvaten geldt dus: hoe hoger het bloedvat zich in het lichaam bevindt, des
te lager is de bloeddruk.
Overigens: de vergelijking van Bernoulli geldt ook voor een stilstaande vloeistof en een stilstaand gas. De vergelijking heeft dan de volgende vorm: p + ρ⋅g⋅h = constante. In zo’n
situatie moet dus de druk gelijk zijn op alle plaatsen met dezelfde hoogte. Deze regel was al
in de zeventiende eeuw door de Fransman Pascal ontdekt, en wordt dan ook de wet van
Pascal genoemd.
Samenvatting
De tabellen hieronder geven een overzicht van de grootheden en eenheden en van de
definities in de natuurkunde van de bloedsomloop.
grootheid
bloeddruk
volumedebiet
viscositeit
stromingsweerstand
eenheid
p
Q
η
R
millimeter kwikdruk
kubieke meter per seconde
pascal-seconde
pascal-seconde per kubieke meter
grootheid
definitie
volumedebiet
stromingsweerstand
Q = ∆V/∆t
R = ∆p/Q = 8⋅η⋅l/(π⋅r4)
mmHg
m3/s
Pa⋅s
Pa⋅s/m3
Relaties – De natuurkunde van de bloedsomloop beschrijft de pompwerking van het hart,
en de stroming van het bloed door het bloedvaatstelsel:
• Het hart pompt het bloed onder druk de bloedvaten in.
• Over een bloedvat treedt een drukverval op, omdat het stromende bloed een stromingsweerstand ondervindt. Dit drukverval wordt gegeven door de wet van Poiseuille: ∆p = Q⋅R.
• De bloedsomloop bestaat uit een aantal ‘in serie geschakelde’ bloedvaten/vaatbedden
met elk een eigen stromingsweerstand, maar met hetzelfde volumedebiet. De som van het
drukverval over de verschillende bloedvaten/vaatbedden geeft het totale drukverval over de
gehele bloedsomloop (van hartkamer tot boezem).
• Het verband tussen bloeddruk, hoogte en stroomsnelheid van het bloed wordt gegeven
2
door de wet van Bernoulli: p + ½⋅ρ⋅v + ρ⋅g⋅h = constante.