Hemodinamia, presion arterial y su regulacion PDF

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Hemodinamia Estudia los principios que gobiernan el flujo sanguíneo en el sistema cardiovascular.

L e y d e P oi s e u i l l e

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Describe la relación entre la resistencia, el diámetro (o el radio) del vaso sanguíneo y la viscosidad sanguínea. Para ver la Ley de Poiseuille vamos a considerar que tenemos una única bomba, un flujo continuo y un tubo recto rígido. Para poder tener un flujo a través de un tubo vamos a necesitar un gradiente de presión para que el flujo que se encuentra dentro fluya en un sentido determinado. Si aumentamos la resistencia del tubo vamos a tener un flujo menor. Entonces para que haya flujo necesitamos: Diferencia de presiones entre ambos extremos Dificultad del liquido para avanzar (resistencia) Tenemos una resistencia que la representan los vasos, una diferencia de presión que la genera el corazón al bombear y un flujo que corresponde a la sangre. Por lo tanto: P=FxR que es muy similar a la ley de Ohm que corresponde a V=ixR donde V es el voltaje, i es la corriente y R la resistencia. Recordamos que presión=fuerza/superficie o presión=densidad x gravedad x altura. Si tuviéramos un tubo torcido tenemos varias presiones para ver, una es la fuerza impulsora que es la diferencia dada por una presión en un extremo respecto al otro en cierta distancia, es la generada por el corazón que provoca el movimiento de la sangre. Después tenemos una presión radial que es la presión en la misma sección, pero a diferentes distancias del eje del centro, esta no va a cambiar, dentro de la misma sección transversal la presión es la misma en cualquiera de esos puntos. La presión transmural es cuando a través de la pared tenemos una diferencia de presión dada por la presión del líquido que circula por adentro, la presión que hay fuera del tubo y también por la distensibilidad que tiene el vaso, si el vaso es muy distensible esa diferencia de presión se va a atenuar, si es muy poco distensible la presión va a ser mayor. Por último, la presión hidrostática que corresponde a la altura. Las resistencias ejercidas por los diferentes vasos de diferentes calibres se suman. En el caso de órganos que están en paralelo, es decir, sale la sangre del corazón, entra a los órganos y todos vuelven y se conectan otra vez para volver al corazón en una conexión en paralelo. Las resistencias se van a sumar como la inversa de las resistencias. Es decir 1/resistencia periférica total es 1/resistencia generada por todos los vasos en el musculo, etc. Si los vasos están dispuestos en serie, la sangre fluye secuencialmente desde un vaso a otro. Ley de Poiseuille:

F=∆ P x

π r4 8 nL

F es el flujo a través del tubo, la P es la diferencia de presión entre los extremos del tubo, r es el radio del tubo elevado a la 4º, n es la viscosidad del fluido y L es la longitud del tubo. La resistencia es:

8 nL πr4

Esta ley nos pide que el liquido sea incompresible, que sea un tubo recto, rígido, cilíndrico, sin ramificaciones y con radio constante (no lo cumplimos), velocidad externa cero, viscosidad constante del líquido, flujo laminar y flujo estable (no pulsátil). Se puede decir que el radio es el factor principal para modificar el flujo. La viscosidad es la resistencia que se opone al movimiento del líquido. Esto nos da que la velocidad de las capas externas es menor a la capa del medio. Al disminuir la temperatura, aumenta la viscosidad, disminuye la velocidad, la vasoconstricción y la liberación de O2 de la hemoglobina. Estos factores van a influir a que los tejidos periféricos se desoxigenen y sufran una isquemia.

Ve Vell o c i d a d d e l f l u j o s a n g u í n e o : La velocidad del flujo sanguíneo es el ritmo de desplazamiento de la sangre por unidad de tiempo. La relación entre velocidad, flujo y área de sección transversal es la siguiente: v=Q/A Donde la velocidad del flujo sanguíneo (v) es la velocidad lineal y hace referencia a la tasa de desplazamiento de la sangre por unidad de tiempo. (cm/s) El flujo (Q) es el volumen por unidad de tiempo y se expresa en unidades de volumen por unidad de tiempo. (ml/s) El área (A) es el área de sección transversal de un vaso sanguíneo o de un grupo de vasos sanguíneos. Esta se calcula mediante la formula A=pi r2, donde r es el radio de un único vaso sanguíneo o el radio total de un grupo de vasos sanguíneos. A medida que aumenta el diámetro del vaso disminuye la velocidad del flujo a través de los

vasos, siendo esta máxima en la aorta y mínima en los capilares, maximizando el tiempo para el intercambio a través de la pared capilar.

Re l a c i o n e s en t r e f l u j o, p r e s i ó n y r e s i s t e n c i a:

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El flujo sanguíneo esta determinado por la diferencia de presión entre los dos extremos del vaso (la entrada y la salida) y la resistencia del vaso al flujo sanguíneo. La diferencia de presión es la fuerza que impulsa al flujo de la sangre y la resistencia es el impedimento del flujo. La ecuación para el flujo sanguíneo se expresa del modo siguiente: Q=▲P/R La magnitud del flujo sanguíneo (Q) es directamente proporcional al valor de la diferencia de presión (▲P) o del gradiente de presión. La dirección del flujo sanguíneo esta determinada por la dirección del gradiente de presión y va siempre desde zonas de presión alta a ozonas de presión baja. Ademas, el flujo sanguíneo es inversamente proporcional a la resistencia (R). Al aumentar la resistencia disminuye el flujo, mientras que un descenso de la resistencia hace aumentar el flujo. El mecanismo principal para la modificación del flujo sanguíneo es la variación de la resistencia de los vasos, sobretodo de las arteriolas. Si se conoce el flujo sanguíneo y el gradiente de presión, la resistencia se calcula mediante la fórmula R= ▲P/Q. Resistencia periférica total: Así se denomina a la totalidad de la vasculatura sistémica y puede medirse aplicando la relación entre flujo, presión y resistencia, sustituyendo el gasto cardiaco por el flujo (Q) y la diferencia de presión entre la aorta y la vena cava por ▲P. Resistencia de un órgano concreto: La relación entre el flujo, la presión y la resistencia puede aplicarse también a menor escala para establecer la resistencia de un órgano en concreto.

Re s i s t e n ci as en s e r i e y e n p a r al el o: La resistencia en serie esta representada por la disposición de los vasos sanguíneos en el interior de un órgano concreto. Cada órgano esta irrigado por sangre procedente de una arteria mayor y drenado por una vena mayor. Dentro de cada uno de ellos, la sangre fluye desde la arteria mayor hasta las arterias más pequeñas, arteriolas, capilares, vénulas y venas. La resistencia total de un sistema dispuesto en serie es igual a la suma de las resistencias individuales: Rtotal=Rarteria+Rarteriolas+Rcapilares+Rvenulas+Rvena Aunque el flujo total es constante en cada nivel en cada serie, la presión disminuye progresivamente a medida que la sangre fluye a través de cada componente secuencial. El descenso mas intenso en la presión tiene lugar en las arteriolas. La resistencia en paralelo esta representada por la distribución del flujo sanguíneo entre las diferentes arterias mayores que se ramifican desde la aorta. Así, hay un flujo sanguíneo simultaneo y en paralelo a través de cada una de las circulaciones. La resistencia total en una disposición en paralelo es menor que cualquiera de las resistencias individuales.

1 1 1 1 1 1 1 = + + + + + Rtotal R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 Cuando el flujo sanguíneo se distribuye a través de una serie de resistencias en paralelo, el flujo a través de cada órgano es una fracción del flujo sanguíneo total. Los efectos de esta disposición son que no hay una pérdida de presión en las arterias principales y que la presión media en cada una de estas arterias principales será aproximadamente la misma que la presión media en la aorta.

F l u j o l a m i n a r y n um e r o d e Re y n o l d s : En condiciones ideales, el flujo sanguíneo en el sistema cardiovascular es laminar o hidrodinámico. En el flujo laminar hay un perfil parabólico de la velocidad en el interior de un vaso sanguíneo, siendo la velocidad del flujo sanguíneo máxima en el centro del vaso y mínima hacia las paredes del vaso. El perfil parabólico se desarrolla porque la capa de sangre próxima a la pared del vaso se adhiere a esta última, y en esencia, no se mueve. La capa siguiente de sangre (hacia el centro) se desliza sobre la capa inmóvil y se desplaza un poco más rápido. Cada capa sucesiva de sangre hacia el centro se desplaza con mayor celeridad y con menor adherencia a las capas adyacentes. De este modo, la velocidad del flujo en la pared del vaso es nula y la velocidad en el centro de la corriente es máxima. Cuando aparece una irregularidad en un vaso sanguíneo, se desorganiza la corriente laminar y el flujo sanguíneo puede transformarse en turbulento, en donde las corrientes del liquido no mantienen el perfil parabólico: se mezclan radial y axialmente; y se necesitamos energía (presión) para impulsarlo. El flujo turbulento se acompaña en ocasiones de vibraciones audibles denominadas soplos. El numero de Reynolds se utiliza para predecir si el flujo sanguíneo será laminar o turbulento.

NR=

pdv n

Donde NR es el número de Reynolds: si es menor de 2000 el flujo será laminar, y si es mayor de 2000 el flujo será turbulento. p es densidad de la sangre, d es diámetro del vaso, v es velocidad del flujo y n es la viscosidad de la sangre. Las influencias más notables sobre el numero de Reynolds son los cambios en la viscosidad de la sangre y los cambios en la velocidad del flujo sanguíneo. El estrechamiento de un vaso sanguíneo debería disminuir el numero de Reynolds (el diámetro esta en el numerador). No obstante, recuérdese que la velocidad del flujo sanguíneo depende también del diámetro (radio). Así, la velocidad aumenta a medida que disminuye el radio, elevado a la segunda potencia. De este modo, la dependencia del numero de Reynolds sobre la velocidad es mas potente que la dependencia sobre el diámetro. La anemia y los trombos producen un flujo turbulento. La primera se debe a la menor viscosidad sanguíneo y un gasto cardiaco elevado, que provoca una mayor velocidad del flujo. Los segundos se deben a que estrechan el diámetro del vaso, aumentando entonces la velocidad de la sangre.

C i z a l l a mi e nt o: Es la consecuencia del hecho de que la sangre discurra a velocidad diferentes en el interior de un vaso sanguíneo. Aparece si capas adyacentes de sangre viajan a velocidad distintas. El cizallamiento es máximo en la pared del vaso sanguíneo. Justo en la pared hay una capa de sangre estática (velocidad nula), y la capa de sangre adyacente está en movimiento, y, por tanto, con un cierto grado de velocidad. La diferencia relativa mas amplia en la velocidad de la sangre se establece entre la capa de sangre estática situada justo en la pared y la capa siguiente. El cizallamiento es mínimo en el centro del vaso sanguíneo, donde la velocidad de la sangre es máxima, pero donde las capas adyacentes de sangre se están moviendo esencialmente a la misma velocidad.

D i s t e n s i bi l i d a d d e l o s v a s o s s a n g u í ne o s : La elasticidad o capacitancia de un vaso sanguíneo describe el volumen de sangre que el vaso puede almacenar a una presión concreta. La elasticidad se relaciona con la distensibilidad y se calcula mediante la fórmula siguiente: C=V/P Cuanto mayor es la distensibilidad de un vaso, mayor cantidad de volumen podrá almacenar a una presión concreta. Las venas son capaces de contener volúmenes de sangre grandes a una presión baja. La distensibilidad de las arterias es mucho menor que la de las venas; las arterias contienen mucha menos sangre que las venas y, además, a mayores presiones. Las venas son los vasos mas distensibles y contienen el volumen sin tensión. Las arterias son mucho menos distensibles y contienen volumen a tensión. Los cambios en la distensibilidad de las venas dan lugar a que la sangre se traslade de volúmenes sin tensión a volúmenes con tensión, es decir, una redistribución entre las venas y las arterias. Por ejemplo, si disminuye la distensibilidad de las venas, se produce un descenso en el volumen que las venas pueden contener y, en consecuencia, hay un desplazamiento de sangre desde las venas a las arterias: el volumen sin tensión disminuye y aumenta el volumen con tensión. Si aumenta la distensibilidad de las venas, se produce un incremento en el volumen que pueden contener las venas y, en consecuencia, se produce un desplazamiento de sangre desde las arterias a las venas: aumenta el volumen sin tensión y disminuye el volumen con tensión.

Presión La presión en un sistema depende de dos factores: RP y el VM. La RP es el cociente entre presión y caudal. En el árbol circulatorio la relación entre presión y caudal no es lineal: la RP disminuye al aumentar el VM. Poiseuille llegó a establecer que el caudal, es decir, el volumen de liquido que se desplaza en la unidad de tiempo es:

c=

∆Pxπr 8 nL

4

Siendo el factor 8nl/πr4 equivalente a lo que llamamos RP. La diferencia de presión en el caso de un tubo corresponde a P1-P2. Es decir, la presión de un extremo del tubo menos la presión del otro extremo. En el árbol circulatorio, la longitud del sistema no es un factor importante; la viscosidad de la sangre puede modificarse, aunque no con frecuencia, pero el radio de los vasos si es una variable que cambia con rapidez y además lo hace con frecuencia.

Suponiendo que los dos extremos del tubo son la aorta y la AD, si P1 es la presión en la aorta y P2 (en el otro extremo) la presión en la AD, y si damos por sentado que esta presión es cercana a 0, podemos presumir que la diferencia de P es igual a la presión aortica; por lo tanto, la ecuación de Poiseuille se puede rescribir como:

VM =PA x

π r4 8 nL

Entonces:

PA=VM x

8 nL π r4

Este último término de la ecuación constituye la RP sistémica. Y, por lo tanto:

PA=VM x RP Y entonces:

RP=

PA VM

Cuando la presión en la AD no es cercana a cero y sobre todo cuando además la PA es baja, conviene restarle a esta el valor de la presión auricular derecha, y así:

RP=

Presion arterial−Presion auricular 100−5 95 mm Hg = = =19 URP l 5 VM 5 min

Las mismas consideraciones pueden hacerse para la circulación pulmonar; en este caso los dos extremos serán la presión en la arteria pulmonar y la presión en la AI.

V i s c o s i d a d s a n g u í n e a: En líquidos ideales, el flujo es laminar: la velocidad es máxima en el centro y disminuye hacia las paredes. El agua a temperatura ambiente de 21ºC tiene una viscosidad de aproximadamente 1 centipoise. El plasma sanguíneo presenta una viscosidad relativa de 1,8. Que la viscosidad sanguínea sea menor al correr la sangre por los conductos de menos de 300um de diámetro, como las arteriolas, permite que la resistencia a la circulación sea menor que la que se hallaría de no existir este fenómeno. El corazón, al bombardear, deberá entonces vencer una resistencia menor y realizar menos trabajo cardiaco externo. La causa de que la viscosidad sanguínea sea menor al disminuir el calibre del tubo por debajo de ciertos valores se debe a un fenómeno conocido como acumulación axial. Así, los glóbulos viajarían principalmente por el centro del tubo, mientras que las láminas externas estarían más desprovistas de células. Es decir, el plasma fluye por las capas marginales mas lentas y las células se acumulan en la corriente axial. A pesar de esto, con el correr de los años fue necesario introducir modificaciones y llegaron a describirse interrelaciones mas complejas. El flujo en el árbol circulatorio no es constante, sino pulsátil; el flujo no siempre es laminar y puede llegar a ser turbulento. Presión arterial media: Se calcula: a) con el manómetro de mercurio o electrónicamente; b) sacando un promedio de las curvas de presiones; c) estimándola mediante el cálculo de PA diastólica + (PA sistólica – PA diastólica/3).

Vo Voll u m e n m i n u t o : Es igual al volumen que eyecta un ventrículo multiplicado por las veces que lo hace en un minuto. Principio de Fick: Se basa en que si conocemos cuanto O2 consumen los tejidos por minuto y si sabemos que cantidad de O2 descargan los tejidos, digamos 100 ml de sangre, podemos calcular cual es el caudal necesario (l/min) para proveer esa cantidad de O2 a los tejidos. Para aplicarlo a un organismo es necesario conocer: a) el O2 consumido por minuto; b) el contenido de O2 en 100 ml de sangre arterial; c) el contenido de O2 en 100 ml de sangre venosa mixta, es decir, la resultante del drenaje de todos los órganos.

Re g ul a ci o ne s c i r c u l at o r i a s : Los factores que determinan el VS son la contractilidad, la poscarga y la precarga (mecanismo de Frank Starling) Sin embargo, debemos recalcar que el aumento de la FC no eleva proporcionalmente el VM (un aumento al doble de la FC no doblara el VM) debido a que el VS disminuye. Aun en ciertas condiciones el VM se mantiene constante a pesar del incremento de la FC. Ello se debe a que el factor limitante es el retorno venoso. Recordemos que los valores del VM en condiciones normales son de 4 a 5 l, y que puede elevarse hasta 20 o 30 l en trabajos corporales muy intensos. En estas circunstancias, el ejercicio aumenta la FC y el VS. Si el individuo esta entrenado, aumenta principalmente el VS. Si no lo está, principalmente la FC (en este caso el VM no se incrementa tanto como en el individuo

entrenado). La PA se mantiene pese al gran aumento del VM porque la RP cae (en realidad, durante el ejercicio la PA sistólica aumenta)

Control de la presión arterial Las cifras extremas del PA consideradas normales son: máxima sistólica de 139 mmHg y máxima diastólica de 89 mmHg. Para mantener la PA dentro de los valores propios de cada individuo el organismo dispone de mecanismos de control dependientes de: a) el sistema nervioso; b) sistemas humorales, y c) factores locales. El volumen intravascular como determinante de la presión arterial: Si inyectamos liquido en el interior de un vaso y este no circula, a mayor volumen inyectado en su interior corresponderá una mayor P. Por lo tanto, en dicho sistema elástico y estático existirá una P directamente correlacionada con el volumen liquido contenido; esto no significa que la P es volumen-dependiente, porque la P que se ha generado en el sistema no ha sido creada ni se mantiene por el volumen per se, sino que el volumen ha resultado de la P ejercida para llevarlo anterior y la P en el interior se mantiene por la fuerza elástica de las paredes que oprime la superficie liquida. No es el liquido que empuja, sino la pared que ha almacenado energía elástica la que empuja contra el líquido. El volumen liquido es solo el medio transmisor necesario (como los paragolpes de un automóvil) para aplicar la fuerza, por medio de la jeringa o por la contracción cardiaca, que es la responsable primaria de la P generada. El liquido por si no genera fuerza, y sin fuerza no puede originarse presión. Entonces, son las modificaciones hemodinámicas (VM y RP) las únicas variables que determinan y regulan el régimen de presiones en el aparato cardiovascular. Control de la presión arterial a corto plazo: Cuando ocurre algún suceso imprevisto e inquietante (un ruido inesperado, una súbita situación de peligro), la PA asciende en forma aguda y suele mantenerse elevada en tanto permanezcan las condiciones de alarma. La primera estación de la vía efectora es el hipotálamo, la segunda se encuentra en el neuroeje y finalmente, los impulsos nerviosos simpáticas se manifiestan periféricamente por: 1) vasoconstricción y estimulación de la frecuencia y contractilidad y 2) liberación de catecolaminas de la medula suprarrenal. Es en estas circunstancias donde tienen relevancia los arcos reflejos integrados a nivel del SNC con punto de partida en los presorreceptores o barorreceptores de las paredes vasculares. Control de la presión ...