biofisica cardiovascular

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Universidad de Carabobo Facultad de Ciencias de la salud Escuela de Ciencias Biomédicas y Tecnológicas 2do año de Medicina Fisiologia y Biofísica Prof: Alonso Arturo Bárbula, 2009 Hemodinamia

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Page 1: Biofisica Cardiovascular

Universidad de CaraboboFacultad de Ciencias de la salud

Escuela de Ciencias Biomédicas y Tecnológicas2do año de MedicinaFisiologia y Biofísica

Prof: Alonso Arturo

Bárbula, 2009

Hemodinamia

Page 2: Biofisica Cardiovascular

Hemodinamia.

La sangre se bombea por un sistema cerrado de vasos sanguíneos por acción del corazón, que en los mamíferos está formado por 2 bombas en serie, una con la otra.

El corazón, bomba electromecánica, proporciona energía intermitentemente a la sangre.

En el corazón se pueden identificar 2 regiones, el corazón derecho y el corazón izquierdo.

A su vez, el corazón está relacionado con 2 tipos de circulación: la circulación mayor y menor.

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Tipos de Circulación.

Circulación Mayor o Sistémica:

Se inicia en el ventrículo izquierdo con sangre O2 Se bombea sangre a alta presión hacia la Aorta La Aorta distribuye la sangre a través de los diversos

vasos de la circulación mayor. La sangre alcanza los tejidos y le suministra O2 y

nutrientes a través del intercambio transcapilar que ocurre en los capilares sanguíneos.

Posteriormente, a través de la circulación venosa sistémica, la sangre alcanza el atrio derecho a través de las venas cavas y así se completa la circulación sistémica.

Page 4: Biofisica Cardiovascular

Tipos de Circulación.

En el árbol vascular tenemos: Vasos de Distribución: Arterias y Arteriolas. Vasos de Intercambio: Capilares. Vasos de Retorno: Venas y Vénulas.

Page 5: Biofisica Cardiovascular

Tipos de Circulación.

La circulación mayor es un circuito de Alta Presión y Alta Resistencia.

La presión media a nivel de la raíz de origen de la aorta es de 100 mm de Hg.

Las paredes de la aorta y otras arterias de gran diámetro contienen una cantidad relativamente grande de tejido elástico.

El sitio del árbol vascular que ofrece mayor resistencia a la circulación de la sangre son las arteriolas.

La circulación coronaria, que es la intrínseca del corazón, forma parte de la circulación sistémica.

Page 6: Biofisica Cardiovascular

Tipos de Circulación.

Circulación Menor o Pulmonar: El ventrículo derecho bombea sangre venosa a través

de la arteria pulmonar, la cual llega a los pulmones oxigenándose por medio de la hematosis.

La circulación pulmonar se completa cuando la sangre, desde las venas pulmonares, pasa al atrio izquierdo.

Page 7: Biofisica Cardiovascular

Tipos de Circulación.

Es una circulación de Baja Presión y Baja Resistencia.

La presión arterial pulmonar media es de alrededor de 15 mm de Hg.

El ventrículo derecho bombea en una persona de tamaño promedio, en reposo y acostado, 70 ml por latido, es decir, el mismo volumen de sangre que bombea el ventrículo izquierdo (Volumen expulsado o sistólico Vs).

Page 8: Biofisica Cardiovascular

Tipos de Circulación.

Dado que la presión aortica es 7 veces mayor que en la arteria pulmonar (100 mm Hg/15 mm de Hg = 6,6) y los volúmenes sistólicos son iguales (70 ml) para ambos ventrículos, el trabajo por latido del ventrículo izquierdo es 7 veces mayor que el del ventrículo derecho.

Por lo que la masa miocardica del ventrículo izquierdo es mayor que la del derecho, ya que tiene que vencer presiones mayores para poder expulsar el mismo volumen sanguíneo por latido.

Page 9: Biofisica Cardiovascular

Dinámica de la Circulación.

La propulsión de la sangre depende no solo de la acción del corazón sino también de la viscosidad de la sangre y de la elasticidad de las paredes de los vasos.

Si imaginamos por un momento que el corazón mantiene una presión constante e impulsa la sangre hacia tubos no extensibles, la tasa de flujo (F) será proporcional a la presión (P) e inversamente proporcional a la resistencia (R) y al coeficiente de viscosidad (n).

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Dinámica de la Circulación.

De un modo más preciso, el flujo de un líquido de coeficiente de viscosidad n a través de un tubo de radio r y de longitud L viene dado por la: Ecuación de Poiseuille

F = (P1 – P2) . π . r 4

8 . n . LLa resistencia al flujo es directamente proporcional a la longitud e

inversamente proporcional al calibre (radio o luz arterial), y varía según el

valor de la cuarta potencia del radio.

Page 11: Biofisica Cardiovascular

Dinámica de la Circulación.

La onda de presión generada por la contracción ventricular se desplaza a una velocidad de unos 8 a 15 m/seg

El paso efectivo de sangre es mucho más lento, siendo del orden de 15-20 cm/seg en las arterias principales.

A medida que se aleja del corazón, la onda de presión, que se manifiesta exteriormente como ´´el pulso´´, adquiere una forma distinta, debido en parte a la amortiguación de los cambios abruptos de presión causados por el corazón y en parte al efecto elástico ejercido por las paredes de las arterias.

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Distintas formas de pulso tomado en distintos puntos del cuerpo.

Arteria Femoral (Pierna)

Arteria Radial (Antebrazo)

Corazón

Obsérvese que en los miembros el pulso se presenta un poco más tarde que en la aorta y que la forma de la onda de presión se ha modificado durante la transmisión.

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Dinámica de la Circulación.

La presión sanguínea es elevada en la aorta y en las principales arterias, pero decae rápidamente en las arteriolas.

Estas actúan como las principales resistencias variables del sistema circulatorio

En los capilares, la presión sanguínea desciende aun más y cuando la sangre llega a las venas, la presión no es superior a unos 1 o 2 mm de Hg. en el hombre, cuando al principio del recorrido era de 120 mm de Hg. aproximadamente.

El regreso de la sangre desde las venas hasta el corazón depende en parte de:

La presión residual En parte de la acción de masaje de los músculos Acoplada con la acción de las válvulas, las cuales solo permiten el

flujo en un sentido En parte del grado de succión que es ejercido por el corazón.

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PRESIONE S EN LA CIRCULACIÓN PULMONAR

PRESIONE S EN LA CIRCULACIÓN SISTEMICA

Ventrículo Derecho: 25/0 mm Hg Ventrículo Izquierdo: 120/0 mm de Hg

Arteria Pulmonar 25/8 mm de Hg Aorta: 120/80 mm de Hg

Presión Arterial Pulmonar Media 15mm de Hg

Presión Arterial Sistémica Media 93 mm de Hg

Capilares : 7-9 mm de Hg Capilares: Musc. Esquelética 30 mm de Hg– glomerulares 45-50 mm de HG

Venas Pulmonares 5 mm de Hg Venas periféricas 15 mm de Hg

Atrio Izquierdo 5-10 mm de Hg Atrio Derecho 0 mm de Hg

Gradiente de presión 15-5= 10 mm de Hg

Gradiente de presión: 93-0 mm de Hg

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Bases Físicas de la Hemodinámica.

La mecánica de fluidos es una rama de la física que trata de la estática y dinámica de los fluidos (gases y líquidos).

Como el Cuerpo Humano está compuesto aproximadamente de un 60% de agua, es evidente que la mecánica de fluidos debe jugar un papel importante en la descripción de los procesos vitales tales como: circulación sanguínea, ruidos cardiacos, soplos cardiacos, formación de ateromas que reducen la luz de los vasos, etc.

La hemodinámia o hemodinámica es una rama de la fisiología, cuyas bases están en la mecánica de fluidos y su objeto de estudio es la circulación sanguínea.

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Tipos de Fluidos.Los fluidos comprenden tanto los gases como

los líquidos. Los gases son fluidos compresibles, de

modo que su densidad depende de la presión. En cambio, los líquidos a baja presiones, son

incompresibles. El movimiento hacia delante de la sangre

depende del hecho de que la sangre es incompresible.

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Tipos de Fluidos.

Los líquidos pueden ser Reales o Ideales. Los líquidos reales poseen viscosidad. Los líquidos ideales no poseen viscosidad. Un líquido ideal es un líquido imaginario que no ofrece resistencia

al desplazamiento. Un líquido de esta naturaleza, una vez puesto en movimiento en un tubo circulante, fluirá de modo permanente sin necesidad de alguna fuerza externa, pues no existirían fenómenos de roce o resistencia que pudieran detenerlo.

Los líquidos reales ofrecen resistencia a la circulación por lo cual se dice que tienen viscosidad.

La sangre no es un líquido ideal; sin embargo, cuando se aplica el Principio de Bernoulli (conservación de la energía mecánica) se supone que si lo es.

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Caudal (“Flujo” o “Gasto”). Caudal (Q) es el cociente entre el volumen (∆v)

de liquido que atraviesa une determinada sección de un tubo (o vaso sanguíneo) y el tiempo durante el cual ha circulado ese volumen (∆t).

 Q= ∆v / ∆t

 Ej: Si el ventrículo izquierdo bombea hacia la

aorta, en una persona normal en reposo, 5 L de sangre en un minuto, el flujo en la aorta, llamado “ Gasto Cardiaco” (Gc) será igual a:

 Gc = 5L / 1 min= 5 L/min

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Caudal y Velocidad.

Si “A” es la sección total normal a la dirección de flujo en un tubo o vaso sanguíneo, y “V” es la velocidad del liquido circulante, el caudal (Q) o flujo será igual a:

Q = V x A

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Ecuación de Continuidad (Conservación del Caudal Sanguíneo).

Si el caudal o flujo permanece constante, la velocidad del líquido es inversamente proporcional a la sección total normal a la dirección del flujo.

V1 . A1 = V2 . A2

V2V1

Q1 = Q2

Conservación del Caudal Sanguíneo.

Page 21: Biofisica Cardiovascular

Líquidos Ideales – Teorema de Bernoulli.

El Teorema de Bernoulli es una consecuencia del principio de conservación de la energía mecánica aplicada a un líquido ideal.

La cantidad de masa que entra en un tubo debe ser igual a la que sale por el otro extremo.

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Líquidos Ideales – Teorema de Bernoulli.

Según el Teorema de Bernoulli , la energía total asociada a una partícula de un líquido ideal es constante y tiene 3 componentes:

1) Una Energía de Presión de Flujo 2) Una Energía Cinética (Ec) 3) Una Energía Potencial Gravitacional

La sumatoria de estas 3 energías es constante. Si el tubo por donde circula el líquido ideal esta completamente

horizontal, solo se considera la energía de presión y la energía cinética.

Un aumento de la energía cinética en un estrechamiento conlleva a una disminución de la energía de presión (presión estática de flujo).

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Presión Estática de Flujo de un líquido ideal en circulación a nivel constante.

A mayor sección, mayor presión de flujo.

Page 25: Biofisica Cardiovascular

Líquidos Ideales – Teorema de Bernoulli.

Este Teorema explica la formación de “placas de ateroma” que reducen la luz de las arterias, en efecto, según la ecuación, en un vaso sanguíneo:

Energía total = Energía Cinética + Energía de Presión

Cuando la luz de un vaso sanguíneo se estrecha, la energía cinética (Ec = ½ m . v2) del fluido sanguíneo aumenta pero disminuye la presión que distiende la pared vascular.

También permite explicar la formación de dilataciones arteriales (aneurismas).

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Líquidos Reales. Flujo (F), Presión y Resistencia.

Los líquidos reales poseen viscosidad. La sangre es un líquido real.

La resistencia hemodinámica es la oposición que ejerce el vaso sanguíneo a la circulación de la sangre (fluido). Se ha relacionado la diferencia de presión entre los extremos de un conducto (∆P) con la resistencia hidrodinámica (R) al fluido que circula por ellas.

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Diferencia o gradiente de presión (∆P)en ambos extremos de un tubo o vaso arterial. Necesaria para que se dé el flujo sanguíneo.

P1 P2

Líquidos Reales. Flujo (F), Presión y Resistencia.

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Líquidos Reales. Flujo (F), Presión y Resistencia.

El caudal (Q) o flujo es directamente proporcional a la diferencia de presión ∆P entre los extremos del tubo e inversamente proporcional a la resistencia hidrodinámica siendo ∆P = P1 – P2.

Esta diferencia se conoce en hemodinámica como presión de perfusión efectora.

Q = ∆P / REn cuanto a la resistencia, ella se opone al

flujo.

El sitio principal de resistencia a nivel del árbol circulatorio son las ARTERIOLAS.

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Ley de Poiseuille.

 Esta Ley se enuncia en una ecuación que permite calcular

el caudal (Q) o flujo (F):F = (P1 – P2) . π . r4

8 . n . LDonde P1 – P2 es la diferencia de presión entre los

extremos del tubo, r es el radio del mismo, L su longitud y n el coeficiente de viscosidad.

Como el flujo sanguíneo varia en proporción directa con la cuarta potencia del radio, el caudal o flujo se modifica mucho con pequeños cambios en el calibre de los vasos.

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Flujo Laminar. Flujo Turbulento. Flujo Pulsátil.

La figura muestra la distribución de velocidades cuando un líquido real fluye por un tubo cilíndrico con régimen laminar. En ese caso las capas de líquido que se mueven a más velocidad son las más cercanas al eje del tubo (las del centro).

Page 31: Biofisica Cardiovascular

Flujo Laminar. Flujo Turbulento. Flujo Pulsátil.

El caudal que circula esta dado por la Ley de Poiseuille.

En los capilares sanguíneos, que poseen un radio muy pequeño, el flujo será generalmente laminar.

El flujo laminar ocurre con velocidades por debajo de la velocidad critica; cuando se alcanza esta velocidad critica o se excede, el flujo se vuelve turbulento.

Page 32: Biofisica Cardiovascular

Flujo Laminar. Flujo Turbulento. Flujo Pulsátil.

La figura muestra flujo turbulento por irregularidades en la tubería. El flujo turbulento requiere de una mayor diferencia de presiones. En él se originan remolinos.

Page 33: Biofisica Cardiovascular

Flujo Laminar. Flujo Turbulento. Flujo Pulsátil.

Flujo Pulsátil o Variable: en él la velocidad del flujo depende del tiempo. El flujo de sangre arterial en muchos mamíferos, entre ellos el hombre, es variable y más específicamente pulsátil.

Page 34: Biofisica Cardiovascular

Gradiente de Presión.

 En la formula de Poiseuille, el cociente:

(P1 – P2) / L se denomina Gradiente de Presión.

En la circulación mayor hay un gradiente de presión entre la raíz de la aorta (Presión Media = 100 mm de Hg) y el atrio derecho (cuya presión es aproximadamente 0 mm de Hg).

La sangre fluye desde un área de mayor presión a otra de menor presión.

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Numero de Reynolds

Numero de Reynolds = diámetro x velocidad x densidadviscosidad

Es mayor de 2.000 en flujo turbulento

Es menor de 2.000 en flujo laminar

Factores que promueven el desarrollo de flujo turbulento: Incremento del diámetro del vaso Incremento de la velocidad Disminución de la viscosidad Ramificaciones - Bifurcaciones

La aorta, su bifurcación en las iliacas, la bifurcación iliaca, la bifurcación carotidea son los sitios mas propensos a flujo turbulento

Page 36: Biofisica Cardiovascular

Circulación Coronaria:

Patrón de Distribución: Arteria Coronaria Izquierda:

Irrigación Ventrículo Izquierdo (pared lateral o libre) Septum Interventricular Tronco de His

Arteria Coronaria Derecha: Nodo Sinusal Nodo Atrioventricular Ventrículo Derecho

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Circulación Coronaria:

Patrones de Flujo Coronario:

Las contracciones del ventrículo izquierdo causan severas compresiones de los vasos intramiocárdicos Insignificante si ocurre flujo sanguíneo durante la sístole La mayor parte del flujo sanguíneo es durante la diástole

Las contracciones del ventrículo derecho causan compresiones menos severas de los vasos intramiocárdicos Flujo significante puede ocurrir durante la sístole La mayor parte del flujo sanguíneo sigue ocurriendo

durante la diástole

Page 38: Biofisica Cardiovascular

Circulación Coronaria:

Oxigenación Coronaria:

Los tejidos extraen casi todo el O2 que pueden de la sangre incluso en condiciones de reposo (70%)

La presión venosa de O2 es extremadamente baja. La mas baja del organismo en un individuo en reposo

Debido a esto para aumentar la oxigenación tisular solo quedaría aumentar el flujo local

El flujo sanguíneo va a la par del metabolismo (consumo de O2)

Page 39: Biofisica Cardiovascular

Circulación Coronaria:

Acción de Bombeo:El flujo sanguíneo coronario (225 ml/min) esta

determinado por la acción de bombeo del corazónIncremento del Bombeo – Incremento

Necesidades Tisulares – Incremento producción de sustancias vasodilatadores Locales (ADENOSINA-bradicinina-prostaglandinas) – incremento flujo sanguíneo coronario

Hipertensión arterial (poscarga)es un estimulo mayor que el aumento del volumen Telediastólico para aumentar flujo sanguíneo

Page 40: Biofisica Cardiovascular

Solo se que no se nada!!

ARISTOTELES.