Kurz gesagt: Im Kreislauf gilt näherungsweise: Fluss ist Druckdifferenz geteilt durch Widerstand. Verdoppelt sich der Widerstand bei gleicher Druckdifferenz, halbiert sich der Fluss. Der Gefäßradius wirkt besonders stark, weil er im vereinfachten Modell mit der vierten Potenz in den Widerstand eingeht. Rechtes und linkes Herz arbeiten als zwei Pumpen in Serie: gleicher mittlerer Fluss, sehr unterschiedliche Drücke.
Kreislaufphysik wirkt im Physikum oft wie ein Fremdkörper zwischen Biochemie und Anatomie. In der Klinik erklärt sie aber, warum ein Blutdruck nicht automatisch etwas über die Durchblutung aussagt, warum eine Stenose so stark wirkt und warum sich bei Linksherzinsuffizienz das Blut in der Lunge staut. Diese Seite zeigt die wenigen Formeln, die du brauchst, und ihre Grenzen.
In Analogie zur Elektrik gilt: Fluss entspricht Druckdifferenz geteilt durch Widerstand. Die Druckdifferenz ist der Antrieb, der Widerstand die Begrenzung, und der Fluss die resultierende Größe. Auf den großen Kreislauf übertragen heißt das: Herzzeitvolumen ist die Differenz zwischen mittlerem arteriellen Druck und zentralvenösem Druck geteilt durch den totalen peripheren Widerstand. Da der zentralvenöse Druck klein ist, wird oft vereinfacht: mittlerer arterieller Druck ist etwa Herzzeitvolumen mal peripherer Widerstand.
Daraus folgt eine wichtige Einsicht. Ein hoher Blutdruck bedeutet nicht zwingend einen hohen Fluss. Er kann auch durch einen hohen Widerstand bei niedrigem HZV entstehen. Umgekehrt kann bei einer Sepsis der Fluss hoch und der Druck trotzdem niedrig sein, weil der Widerstand stark gesunken ist.
Nach dem Hagen-Poiseuille-Gesetz ist der Strömungswiderstand in einem starren Rohr bei laminarer Strömung proportional zu Viskosität und Länge und umgekehrt proportional zur vierten Potenz des Radius. Halbiert sich der Radius, steigt der Widerstand auf das Sechzehnfache. Deshalb reguliert der Körper die Durchblutung vor allem über den Tonus der Arteriolen, und deshalb wirken schon kleine Einengungen stark.
| Veränderung | Effekt auf den Widerstand | Effekt auf den Fluss bei gleicher Druckdifferenz |
|---|---|---|
| Widerstand verdoppelt | × 2 | Halbiert |
| Radius halbiert | × 16 | Auf ein Sechzehntel |
| Radius verdoppelt | Auf ein Sechzehntel | × 16 |
| Viskosität verdoppelt, etwa durch hohen Hämatokrit | × 2 | Halbiert |
| Zwei gleiche Widerstände parallel | Gesamtwiderstand halbiert | Verdoppelt |
| Zwei gleiche Widerstände in Serie | Gesamtwiderstand verdoppelt | Halbiert |
Reale Gefäße sind allerdings dynamisch, elastisch und verzweigt, Blut ist keine ideale Flüssigkeit, und an Engstellen kann die Strömung turbulent werden. Die Formeln sind Modelle. Ihre Annahmen solltest du ausdrücklich mitdenken.
Das rechte Herz pumpt Blut durch den Lungenkreislauf, das linke durch den Körperkreislauf. Weil beide hintereinander geschaltet sind, müssen sie im zeitlichen Mittel dieselbe Blutmenge fördern. Die Druckniveaus unterscheiden sich aber deutlich: Der Lungenkreislauf hat einen niedrigen Widerstand, der Körperkreislauf einen hohen. Deshalb muss der linke Ventrikel einen viel höheren Druck erzeugen und ist muskelstärker. Gleicher Fluss bedeutet nicht gleicher Druck.
Fördert eine Seite längerfristig weniger als die andere, staut sich Blut in dem Abschnitt vor ihr. Versagt das linke Herz, sammelt sich Blut im Lungenkreislauf, und der Druck in den Lungenvenen steigt. Versagt das rechte Herz, staut sich Blut im Körpervenensystem. So erklärt die Serienschaltung die beiden Stauungsrichtungen der Herzinsuffizienz.
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Lernheft ansehenDer Fluss halbiert sich im vereinfachten Modell, weil Fluss gleich Druckdifferenz geteilt durch Widerstand ist.
Weil sie gegen den höheren Widerstand des Körperkreislaufs einen höheren Druck erzeugen muss. Der mittlere Fluss ist auf beiden Seiten gleich.
Nicht zwingend. Ein hoher Druck kann auch durch einen hohen Widerstand bei niedrigem Fluss entstehen. Der Druck allein sagt wenig über die Organdurchblutung.
Das folgt aus dem Hagen-Poiseuille-Gesetz für laminare Strömung in starren Rohren. Es ist ein Modell, reale Gefäße weichen davon ab.
Fördert eine Herzhälfte dauerhaft weniger, staut sich das Blut vor ihr. Links führt das zur Lungenstauung, rechts zur systemvenösen Stauung.
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