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Mathematical, clinical, and laboratory study of hemodynamic changes in the placental circulation

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Zusammenfassung

Bei der Gegenüberstellung von zwei Kollektiven, gebildet aus 27 Risikoschwangerschaften und 15 Nichtschwangeren gleicher Altersverteilung, haben wir bei der Untersuchung mikrorheologischer Parameter eine Reduzierung der Erythrozytenfiltrationsrate bei den Risikoschwangerschaften gefunden. Daneben ist die Erythrozytenaggregation pathologisch gesteigert und die Scherresistenz der Erythrozytenaggregate erhöht. Die fraktionelle Lichttransmission T7/T0, die über dem Wert von 1,0 liegt, gibt einen Anhalt dafür, daß die in der Mikrozirkulation herrschenden Schubspannungen nicht ausreichen, um eine Aggregatdispersion hervorzurufen.

Da die Gruppe der Risikoschwangerschaften überwiegend aus Spätgestosen besteht, ist unsere Untersuchung für dieses Krankheitsbild charakteristisch. Wir müssen annehmen, daß neben den bestehenden morphologischen Veränderungen auch rheologische Faktoren für die Folgezustände der Spätgestose mitverantwortlich sind. Pathologische Erythrozytenaggregation und -stagnation beruhen auf den veränderten Fließeigenschaften und -bedingungen innerhalb der Mikrozirkulation. Bei den Patientinnen mit Spätgestose kann schon ein geringer Abfall der lokalen Schubspannungen den Übergang von Erythrozytenaggregation in -dispersion und umgekehrt stören.

Die Folgen für den Sauerstofftransport haben wir anhand der Diffusionsgleichung für einen plazentaren Hohlzylinder abgeschätzt.

Summary

Various rheological properties of blood were investigated in pregnant and non-pregnant women of similar age. The results from 27 women with abnormal pregnancies were compared to those obtained from 17 non-pregnant women. In abnormal pregnancies we found a reduction of the erythrocyte filtration and a pathological use in red cell aggregation and in the shear resistance of the aggregates. Fractional light transmission (T7/T0) was higher than 1.0, suggesting that pressure gradients in the capillary circulation are not sufficient to disperse red cell aggregates. Thus, rheological factors may be partly responsible for the clinical consequences of pre-eclampsia. Pathological red blood cell aggregation and stagnation are consequences of the changed flow properties in the microcirculation.

Even a small decrease of the local pressure gradients in the microcirculation of patients with pre-eclampsia would impair the dispersal of red blood cells and lead to their increased aggregation.

Complete occlusion of the placental circulation by these aggregates would impair oxygen transfer at a speed that has been calculated from a diffusion equation based on the concept of the placenta as a hollow cylinder.

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Authors and Affiliations

  1. Department of Obstetrics and Gynecology (Head: Prof. Dr. H. Ludwig), University of Essen, Hufelandstraße 55, D-4300, Essen 1, Federal Republic of Germany

    L. Heilmann & H. Ludwig

  2. Department of Physiology (Head: Prof. Dr. W. Wiemer), University of Essen, Hufelandstraße 55, D-4300, Essen 1, Federal Republic of Germany

    C. Mattheck

  3. Department of Mechanical Engineering (Head: Prof. Dr. K. Herrmann), University of Paderborn, D-4790, Paderborn, Federal Republic of Germany

    H. Grebner

Authors
  1. L. Heilmann
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  2. H. Grebner
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  3. C. Mattheck
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  4. H. Ludwig
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Heilmann, L., Grebner, H., Mattheck, C. et al. Mathematical, clinical, and laboratory study of hemodynamic changes in the placental circulation. Arch. Gynecol. 227, 303–313 (1979). https://doi.org/10.1007/BF02109919

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