Biofísica Cardio-

Pulmonar

Estática de fluidos

◼ Sangre líquido complejo que circula en 1

circuito tubular cerrado, impulsado por el

corazón ( bomba de ciclos contínuos)

◼ A nivel pulmonar existen intercambios de

fluidos ( mezclas gaseosas)

◼ Los 2 circuitos conectados en serie

◼ PA aorta media = 100 mmHg

◼ PA pulmonar media = 15 y 20 mmHg

Elem. de la estática de fluidos

◼ P= F/S

◼ Pascal =Nw/m2

Presión atmosférica

◼ Envoltura gaseosa

◼ Aire densidad con la altura

◼ Masa esta sujeta a la atracción de la gravedad ( 5,13 x 10 18 Kg.)

Atmósfera a 0° y nivel del mar

760 mmHg =1,013KPa= 1.013 milibares

La P es exponencial con la altura

A 1000m P a 90 mmHg

5500m 50% 11000 25% 16500 12,5%

Presión hidroestática

◼ Densidad absoluta: masa en det. condic.

de P y t° d = masa/vol

◼ Densidad relativa: de cualquier fluido en

relación con el agua o el aire

◼ Peso específico absoluto: peso de la

unidad de volumen en determinadas

condiciones de presión y temperatura

◼ p = P/V =N/m3 p=m.g/V = d .g

◼ Peso específico relativo: peso específico

en relación con el agua o el aire

Presión gravitatoria (Pg)

◼ Corresponde al plano del fondo del

recipiente en un líquido en reposo

Presión hidroestática (Ph)

◼ Todos los puntos de un líquido soportan

la presión que ejerce la masa líquida que

se encuentra por encima

◼ Ph = d . g . h Ph = p . h

◼ densidad profundidad

◼ aceleración de la gravedad

◼ Energeticamente cuanto más se baja

◼ Ph y Pg Pg Ph = constante

Principio de Pascal

◼ La presión ejercida en un punto de la

masa líquida es transmitida con igual

intensidad en toda dirección y sentido

◼ ( siempre que el líquido está en reposo, la

presión se dirige hacia el otro extremo y

los laterales)

Gases ( leyes)

◼ Boyle y Mariotte P.V =K a t° fija

◼ Gay Lussac V=k . T°(absol) o V/T°=K

◼ Dalton ( presiones parciales)

◼ PT = suma de las presiones parciales de

las sustancias que la componen

Ley de Henry

◼ C = K . P

◼ Concentr. Gas en fase líq.= coef solubilidad . Presión parc.

en fase gaseosa

◼ Dep. de T°

◼ Concentración del gas en 1 líquido=

presión parcial del gas en fase gaseosa en

contacto con dicho líquido para alcanzar

el equilibrio

◼ Coef solub. a 37°: O2 0,023; CO2 0,58, etc.

Difusión

◼ Difusión gaseosa: proceso de

homogeneización de su concentración en

una mezcla de gases o de líquidos

◼ Gas en gas Ley de Graham

◼ Vd = C/ PM

◼ Veloc de difusión = cte de proporciónalidad / raíz de peso

molecular

Ley de Fick

◼ Difusión de gas en líquido por medio de 1

membrana que separa con distancia y

gradiente de concentración

◼ J = D. ( DC / Dx)

◼ Flujo de difusión = coefic de difusión ( variac. Concentración .

distancia)

◼ J =(S/Dx) = .D. D P

◼ (Superficie /distancia) variac. De presión

◼ DL solubilidad / raiz de peso molecular

◼ difussion lung inversa de R resistencia pulmonar

◼ J = DL . DP o J/ DP= DL

◼ RL = RM +RS

◼ Resist. pulmonar a la difus= resist membr. Pulm. +resist.

Ofrecida por la sangre

◼ O 1/DL =1/DM +1/ FS ( factor sanguíneo)

◼ Estas leyes son importantes por el cambio

de posturas, presiones intrapulmonares,

etc

Presión Arterial

◼ Es la transmisión sobre pared lateral y

resultante de la actividad cardíaca

◼ Sangre en movimiento : la presión

disminuye, oscila entre 130 y 80 mmHg

◼ V = S . E

◼ Volumen = sección . Distancia recorrida

Principio de Bernouille

◼ Epl +Eg +Ec = constante

◼ Energía de presión lateral +

Energía potencial gravitatoria +

Energía cinética

Si el tubo esta en posición horizontal:

Eg no cambia y decimos que Epl +Ec = cte

por estrechamientos:

Epl + Ec = cte

Ley de Poiseuille

◼ Q = DP .p .r 4 / 8.l .h

◼ Diferencia de presión art.ven. Longitud Viscosidad

◼ R= (8.l.h)/ ( p .r4)

◼ Q= DP/ R o R = DP/Q

◼ Factores de resistencia la viscosidad

depende del contenido ( sangre) y los

factores dependientes del continente (

pared vascular)= Hidrancia

Ecuación de continuidad velocidad y

caudal sanguíneo

◼ Q = S . v = superficie.(espacio/t)= vol./t

◼ Caudal= área de sección . Velocidad

◼ Si aumenta la S

◼ la v disminuye y viceversa

◼ en bifurcaciones : la v depende de la

sumatoria de S, por lo tanto disminuye la

velocidad con la que sale del corazón

◼ El volumen minuto o gasto cardíaco

depende de:

◼ a) la descarga sistólica

◼ b) frecuencia cardíaca

◼ Q = Ds . Fc

◼ Q = 70 ml .70/min = 4900 ml/min

Fisiología respiratoria

◼ Ventilación pulmonar= volumen corriente

. Frecuencia respiratoria

◼ 500ml . 15 resp./ min = 7500 ml / min

◼ Ventilación alveolar= ( volumen corriente

– espacio muerto) . Frecuencia

respiratoria

◼ ( 500ml/min – 150 ml/ min) . 15 resp/ min=

5200ml/min

Viscosidad ( h )

◼ Caudal Q= vol./t

◼ Existe resistencia al desplazamiento por la

viscosidad

Flujo turbulento

◼ Cuando la velocidad es crítica se

desordena, formando remolinos que

aumentan la resistencia al flujo esto

produce ruidos audibles

Flujo laminar

◼ Líquidos en contacto con las paredes del

tubo, la mojan y no se mueven pero en el

centro o eje del vaso la velocidad es

máxima

◼ Efecto Sigma

◼ En los vasos de menos de 1mm de calibre

la viscosidad es 50% menor porque los

glóbulos rojos se ubican en la parte axial

del tubo

Propiedades hemodinámicas

◼ Sangre: suspensión en solución acuosa

de electrolitos y plasma (1,8 veces más h

que el H20)

◼ T°: modifica también la h

◼ En un líquido en movimiento la energía total en

un punto respecto al plano de referencia esta

dada por 3 factores:

◼ 1) Ec: energía cinética expresada en velocidad

◼ 2) Ep: presión sobre las paredes del tubo

◼ 3) Eg: energía asociada a la diferencia de nivel e/

el plano considerado y el plano de referencia

◼ E total= Ep+Ec+Eg

◼ A esto hay que restarle la Ef energía perdida por

fricción

Tensión y resistencia

◼ Ley de Hooke

◼ Tensión = Dl o fuerza por unidad de

longitud es proporcional a la deformación

producida

◼ A+ tensión + despliegue de fibras de

colágeno de la pared que se encontraban

plegadas

◼ Compliance: capacidad de

acomodamiento o distensibilidad

◼ C = DV / DP◼ Compliance= variación de vol. vascular/ variación de

presión

◼ Si disminuye la compliance:

◼ A) aumenta la presión sistólica

◼ B) Consecuencias morfológicas en

grandes arterias y corazón

Impedancia aórtica

◼ Impedancia= presión / caudal

◼ Se refiere a la resistencia pero se agrega

la actividad cíclica cardíaca y no uniforme

con respecto al tiempo

Circulación pulmonar

◼ Es más compleja:

◼ a) por ser 6 veces menor las presiones

◼ b) es pulsátil

◼ c) existen oscilaciones respiratorias y

tracciones mecánicas

◼ d) variaciones de presiones abdominal e

intratorácica

Interacción cardiopulmonar

◼ Los sistemas biológicos están en estado

estacionario, en un continuo balance entre

factores que aumentan o disminuyen su

valor

◼ Modificaciones de PA por caminar,

respirar, ponerse de pie, etc.

◼ Existe un sistema de retroalimentación

automática

Sistema de retroalimentación

◼ Señal de comando

◼ PA

Unidad de

integración

Controlador

barroreceptores

carotídeos

Información transmitida

a sus controladores

(barostato bulbar)

Respuesta al

trasductor de salida.

Arteriolas que

controlan la

resistencia periférica.

Puede ser positivo

o negativo

Amplifica más

la señal del

comando

Responde por

vía simpática

Regulación de la respiración sobre la base

de cambios de la presión intrapulmonar

◼ En el pulmón

◼ los receptores pulmonares de la

distensión (RPD)

◼ Activan

◼ el reflejo de Hering Breuer

◼ Inhibe la inspiración y provoca la

espiración

Efectos calor –frío (equilibrio entre

termogénesis y termólisis)

◼ Termogénesis: liberación del calor por

hidrólisis de diferentes estructuras

químicas

◼ Termólisis perdida de calor: por

conducción( de la piel al aire); por

transmisión por convección ( cuando el

aire se encuentra en movimiento); por

radiación ( por el agua al evaporarse por

perspiración y transpiración a 30°C

absorbe 579 calorías gramo)

Alta montaña

◼ Presión atm disminuye con la altura disminuye

también la p O2 mayor ventilación y

aumenta actividad cardíaca

◼ El ritmo metabólico depende directam. de la

cantidad de o2 aumenta la ventilación y el

ritmo cardíaco aumenta el consumo

energético del metabolismo aumenta la

pedida de agua por vapor de agua espirado

◼ mayor disipación de calor

Respiración subacuática

◼ O2 transportada por glóbulos rojos

(hemoglobina)

◼ la disolución va a ser proporcional a la presión

parcial en los pulmones

◼ A presión atmosférica O2 y N2 son pequeños

◼ ppO2: 20,9 % ppN2: 78,6 %

◼ A presión de pocas atmósferas : la cantidad es

elevada tóxico

◼ N2 : pasa en los tejidos produciendo

enajenación mental

◼ O2 : a más de 0,8 atm puede provocar coma

x la deficiencia asfixia

◼ En buceo aumenta la presión a 1 atm cada 10

mts se debe suministrar a la presión del

agua circundante para evitar colapso de los

pulmones

◼ siempre tienen que ser bajos N2 y O2

◼ A 200 m se sustituye N2 por helio 97% y 3% O2

◼ Cuando el buzo asciende rápidamente la presión

va aumentando y el N2 se libera en forma de

burbujas que pueden quedar atrapadas en los

tejidos y sangre ascenso gradual

Efectos de las fuerzas

g + y g -

◼ G+: Ej piloto: Va desde un aumento de presión

sobre el asiento , dificultad de uso muscular

(cara), luego no puede mover el cuerpo ,

calambres en las piernas, ++ sangre en MMII ,

perdida de visión hasta la perdida de consciencia

por anoxia cerebral

◼ G- aumento de presión ocular, dolor de cabeza,

congestión ocular, etc.