biofísica cardio- pulmonar
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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.
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