La resistenza vascolare misura l’opposizione che un vaso o un distretto offre al flusso sanguigno. È definita come rapporto tra caduta di pressione e portata:
La definizione è analoga alla legge di Ohm: una caduta di pressione svolge il ruolo della differenza di potenziale, la portata quello della corrente e la resistenza misura l’opposizione al flusso. Questa analogia è utile nei modelli concentrati del sistema cardiovascolare, ma non va spinta oltre i suoi limiti perché il sangue è pulsatile, i vasi sono elastici e la geometria è ramificata.
Per un vaso cilindrico ideale in regime di Poiseuille:
La dipendenza da r^4 rende il calibro vascolare il parametro dominante. Le arteriole, variando il raggio tramite tono muscolare, regolano gran parte della resistenza periferica e quindi della pressione arteriosa.
Le resistenze vascolari si combinano come quelle elettriche:
Questa analogia spiega perché un letto capillare, pur formato da vasi molto piccoli, può avere resistenza equivalente moderata: i capillari sono numerosissimi e disposti in parallelo. In clinica si usano indici come la resistenza vascolare sistemica:
dove MAP è la pressione arteriosa media, CVP la pressione venosa centrale e CO la portata cardiaca. In modo analogo si definiscono resistenze polmonari usando pressioni e portate del circolo polmonare.
La formula di Poiseuille mostra il ruolo dominante del raggio, ma presuppone fluido newtoniano, tubo rigido, flusso laminare e stazionario. Nei vasi reali queste ipotesi sono solo approssimate: la parete è deformabile, il flusso varia nel ciclo cardiaco e il sangue mostra comportamento non newtoniano nei piccoli diametri.
La resistenza vascolare dipende anche dal reclutamento di capillari, dalla viscosità ematica, dall’ematocrito, dal tono autonomico e da mediatori locali. In un distretto biologico, quindi, non è una costante geometrica immutabile ma una grandezza funzionale regolata.
Un errore comune è attribuire tutta la pressione arteriosa al solo cuore. Il cuore genera portata e pressione, ma il livello pressorio medio dipende fortemente dalla resistenza periferica e dalla compliance arteriosa. Nei modelli ingegneristici completi occorre quindi combinare resistenze, capacità elastiche e inerzie del flusso.