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Der Blutkreislauf ist ein Flüssigkeitssystem, das durch Druckgradienten in einem Netzwerk elastischer Röhren angetrieben wird. Das Gesetz von Poiseuille beschreibt die Strömung in kleinen Gefäßen (Arteriolen, Kapillaren, Venolen), bei denen Re < 2100 ist und die Strömung laminar ist. Das Schlüsselelement ist r: Sehr kleine Änderungen im Radius haben einen großen Einfluss auf den Widerstand (Arteriolen von 10100 m sind die Hauptregulatoren des peripheren Widerstands).

In der Aorta ist Re 30004000 und die Strömung ist im systolischen Bereich vorübergehend turbulent. Die modifizierte Bernoulli-Gleichung quantifiziert, wie der Druck mit zunehmender Geschwindigkeit abfällt (Arterienstenose: Verringerung von r v P_distal, transstenotischer Gradient Schwelle der hämodynamischen Signifikanz, wenn P > 5 mmHg = 667 Pa).

Die Pulswellengeschwindigkeit (PWV) misst die arterielle Steifheit: Eine junge, elastische Aorta (niedriger E_inc) hat eine PWV 47 m/s; Bei Arteriosklerose ersetzt Kollagen Elastin (E_inc steigt) und die PWV steigt auf 1015 m/s. Das Karotis-Femur-PWV ist der Goldstandard für die arterielle Steifheit und sagt unabhängig vom Druck das kardiovaskuläre Risiko voraus.

Die endotheliale Scherspannung (_shear 17 Pa in der physiologischen laminaren Strömung) reguliert die Endothelbiologie: Sie aktiviert eNOS (Vasodilatator-NO-Produktion) und unterdrückt Adhäsionsmoleküle. In Bereichen gestörter Strömung (Bifurkationen, Krümmungen: niedrige und oszillierende _Scherung) wird die Atherogenese begünstigt. Dies ist der biophysikalische Mechanismus, der die bevorzugte Lokalisierung von Atherom-Plaques erklärt.

Die arterielle Compliance C_art = dV/dP bestimmt, wie die Aorta den systolischen Impuls absorbiert (Windkessel-Effekt): Eine nachgiebige Aorta dämpft die Druckwelle und erzeugt einen kontinuierlicheren Kapillarfluss. Mit zunehmendem Alter und Arteriosklerose nimmt C_art ab erhöhter Pulsdruck erhöhte Herzarbeit linksventrikuläre Hypertrophie. Der dysfunktionale Hypertonie-Arteriensteifheits-LVH-Zyklus ist einer der häufigsten Wege der Herzinsuffizienz.

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Beschreibung

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