Alan: Hayvan fizyolojisi · Düzey: İleri IBO
Akım ve direnç
Kan akımı, basınç farkı ve damar direncinin birlikte ürünüdür: Q=ΔP/R. Silindirik, rijit tüpte laminer Newtoncu akım için Poiseuille eşitliği R=8ηL/(πr⁴) verir. Gerçek kan, damar esnekliği, pulsatil akım, hücre davranışı ve mikrodolaşım nedeniyle bu ideal modele tam uymaz; buna karşın yarıçapın dördüncü kuvvetine duyarlılık, dirençte küçük çap değişimlerinin önemini gösterir. Tek bir damar için r yarıya inerse ve diğer her şey sabit kabul edilirse direnç 16 kat artar. Damarlar paralel bağlandığında toplam direnç düşer; seri dirençler toplanır.
Kalp debisi CO=kalp hızı×atım hacmi olarak hesaplanır. Atım hacmi, diyastol sonu ile sistol sonu hacim farkıdır (SV=EDV−ESV). Ön yük, art yük ve kasılabilirlik atım hacmini etkiler. Frank–Starling mekanizması fizyolojik sınırlar içinde doluş arttığında kas liflerinin uzunluk-bağımlı kuvvet yanıtıyla atım hacminin artabileceğini açıklar. Bu mekanizma 'kalp ne kadar çok dolarsa sınırsız kuvvet üretir' anlamına gelmez.
Oksijen akı denklemi
Kararlı durumda tüm vücudun O₂ tüketimi Fick ilkesine göre VO₂=CO·(CaO₂−CvO₂) biçiminde hesaplanabilir. Burada venöz örnek, organlardan dönen kanı temsil eden karışık venöz örnektir. Tek bir dokunun tüketimi için kalp debisi yerine o dokunun kan akımı, karışık venöz içerik yerine dokunun venöz çıkışı kullanılır. Damarlar boyunca kanın taşıdığı oksijenin dokuya ne kadarının geçtiğini hesaplamak için arteriyel ve venöz içerik farkı gerekir. CO=5 L/dk, arteriyel içerik 200 mL O₂/L ve karışık venöz içerik 150 mL O₂/L ise VO₂=5×50=250 mL/dk. Burada O₂ içerikleri parsiyel basınç değil, kan hacmi başına taşınan toplam oksijen miktarıdır.
Çözümlü problem
EDV=140 mL, ESV=60 mL, kalp hızı=75/dk ise kalp debisi kaç L/dk?
A) 4,5 B) 5,0 C) 6,0 D) 7,5 E) 10,5
Yanıt C. SV=140−60=80 mL/atım; CO=80×75=6000 mL/dk=6,0 L/dk. Kan basıncı verilmeden damar direnci veya doku akımı kesin hesaplanmaz.
Kaynak yönlendirmesi: OpenStax Biology 2e, 40.1–40.3; fizyoloji ders kitapları.
İleri uygulama · Seri ve paralel damarların toplam direnci
Damar yatağının toplam direnci, boruların bağlanma düzenine bağlıdır. Seri dirençler doğrudan toplanır; paralel damarlarda 1/R_toplam = Σ(1/R_i) geçerlidir. İki eşit dirençli paralel arteriyolün biri kapandığında, diğer damar direnci değişmediği varsayılsa bile yatağın toplam direnci iki katına çıkar. Gerçekte metabolik otoregülasyon ve vazomotor yanıt bu basit modeli değiştirebilir.
İkinci analitik soru: Her biri R=8 (uygun direnç biriminde) olan iki paralel damarın toplam direnci 4'tür. Bunlardan biri tamamen kapanırsa yeni direnç 8 olur. Basınç farkı sabit tutulursa toplam akım yarıya düşer; fakat gerçek dolaşımda damar çapları ve basınç değişebilir. Tek bir damarda Poiseuille hesabının bütün organ akışını vermediği unutulmamalıdır.