tercera unidad "biofisica de los fluidos y hemodinamica" parte 1

Tercera Unidad Parte I

TERCERA UNIDAD

BIOFISICA DE LOS FLUIDOS Y HEMODINÁMICA

Fisiología circulatoria

Para complementar los elementos asociados a la fisiología cardiaca, debemos hacer mención a la fisiología circulatoria, de ésta manera, podremos tener una visión amplia y completa de su correlación con los otros sistemas corporales que hace parte la anatomía y fisiología humana.

Propiedades físicas de los vasos sanguíneos

La sangre fluye a lo largo de los vasos sanguíneos gracias a la diferencia de presión que en ellos se encuentra, siempre va del sitio de mayor presión al de menor presión. La velocidad del flujo sanguíneo es la tasa de desplazamiento de la sangre por unidad de tiempo. Los vasos sanguíneos del sistema cardiovascular varían en su diámetro y área de sección transversal. Estas diferencias en estos puntos tienen efectos significativos sobre la velocidad del flujo de la sangre, siendo la relación entre ellos la siguiente:

V = Q / A

V: Velocidad del flujo sanguíneo  (cm/seg), es lineal  y se refiere a la tasa de desplazamiento de la sangre por unidad de tiempo.

Q: Flujo (ml/seg), es el flujo de volumen por unidad de tiempo, también podría referirse como gasto cardiaco.

A: Área de sección transversal (que depende del diámetro del vaso, cm3)

Al evaluar estos elementos podemos encontrar que hay una relación inversa entre velocidad y área de sección transversal total, de forma tal de la velocidad del flujo sanguíneo, será mayor en la aorta y menor en los capilares, esta menor velocidad favorece el incremento al máximo del tiempo para efectuar intercambios a través de la pared del capilar.

El flujo de sangre a través de un vaso sanguíneo o de una serie de vasos sanguíneos es determinado por dos factores: la diferencia de presión entre los dos extremos de los vasos sanguíneos y la resistencia del vaso sanguíneo al flujo de sangre que por el transita. La diferencia de presión es la fuerza impulsadora para el flujo de sangre y la resistencia es un impedimento de flujo.

Microcirculación

El término microcirculación se refiere a las funciones de los vasos sanguíneos más finos: capilares y vasos linfáticos adjuntos. El suministro de sangre hacia y desde los capilares tiene importancia decisiva debido a que los capilares son el sitio de intercambio de nutrientes y productos de desperdicio entre los compartimientos vascular e intersticial.

El grado de constricción o relajación de las arteriolas afecta de manera notable el flujo sanguíneo en los capilares (además de que determina la resistencia) los capilares mismos se ramifican para formar metarteriolas, una banda de músculo liso, conocida como esfínteres pre capilares, que precede a los capilares, Estos esfínteres funcionan como interruptores, ya que mediante su apertura u oclusión determinan el flujo sanguíneo del lecho capilar.

Presión arterial

La presión arterial no es igual a lo largo de todo el sistema cardiovascular, si fuera igual no habría flujo de sangre, puesto que el flujo de sangre requiere  una fuerza impulsadora.

Las presiones en la aorta, arteria braquial u otras arterias grandes aumenta en un adulto joven humano, hasta un valor máximo (presión sistólica) de aproximadamente 120 mmhg durante cada ciclo cardiaco y disminuye a un valor mínimo (presión diastólica) de 70 mmhg aproximadamente.

Presión Sistólica: Es la presión arterial más alta medida durante el ciclo cardiaco, es la presión de las arterias después de que la sangre es expulsada del ventrículo izquierdo durante la sístole.

Presión diastólica: Es la presión arterial más baja medida durante el ciclo cardiaco y corresponde a la presión de la arterial durante la relajación ventricular cuando el ventrículo izquierdo no expulsa sangre.

Presión de Pulso: Es la diferencia entre la presión sistólica y la diastólica

Presión arterial media: Es la presión promedio en un ciclo cardiaco completo y se calcula: PAM = (PS – PD)/3 + PD

Presión venosa

En el momento en el cual la sangre alcanza las vénulas y venas, la presión es menor de 10 mmhg; la presión disminuye aún más en la vena cava y en la aurícula derecha, Se conoce la razón de ésta disminución continua de presión: la resistencia representada por los vasos sanguíneos en cada nivel del sistema vascular genera una disminución en la presión.

Presión en la circulación Pulmonar

Todos los vasos pulmonares están a una presión más baja que los vasos sistémicos. No obstante el patrón de presiones dentro de la circulación pulmonar es similar. La sangre es expulsada del ventrículo derecho hacia el interior de la arteria pulmonar, donde la presión es más alta. A partir de allí la presión disminuye conforme la sangre fluye a través de las arterias y arteriolas, capilares, vénulas y venas pulmonares de regreso a la aurícula izquierda.

Una implicación importante es que la resistencia de la circulación pulmonar es mucho más baja que la resistencia de la circulación sistémica, esto lo hace con el ánimo de mantener un mismo flujo sanguíneo, y permanezca el gasto cardiaco en los dos hemicardios iguales.

Regulación de la presión arterial

Antes de evaluar lo referente a la presión arterial es importante clarificar el concepto de presión:

PRESION fuerza por unidad de área

En el caso específico de la presión arterial es la fuerza impulsadora del flujo sanguíneo, para mantener un flujo apropiado de sangre a todos los tejidos.

Los mecanismos que ayudan a mantener la presión arterial se describen de una forma más completa con la siguiente formula:

PA=qxrvp

Q: Gasto cardiaco

RVP: Resistencia vascular periférica.

La presión arterial es regulada principalmente por una serie de mecanismos que se observan a largo, mediano y corto plazo; los de largo plazo no serán tan detallados en este apartado.

CORAZÓN

En anatomía, el corazón es el órgano principal del aparato circulatorio. Es un músculo estriado hueco que actúa como una bomba aspirante e impelente, que aspira hacia las aurículas la sangre que circula por las venas, y la impulsa desde los ventrículos hacia las arterias.

El término cardiaco hace referencia al corazón en idioma griego kardia.

1.1. Anatomía del Corazón.

·         Situación: el corazón está situado prácticamente en medio del tórax (mediastino), entre los dos pulmones, encima del diafragma, delante del raquis (columna) torácico separado de las vértebras por el esófago y la aorta, y detrás del esternón y de los cartílagos costales. El corazón se fija en esta situación por medio de los grandes vasos que salen y llegan a él, y por el pericardio.

·         Forma y orientación: el corazón tiene forma de pirámide triangular o cono, cuyo vértice se dirige hacia abajo, hacia la izquierda y hacia delante, y la base se dirige hacia la derecha, hacia arriba y un poco hacia atrás.

·         Volumen y peso: el volumen del corazón varía según el sexoy la edad. Tradicionalmente se ha comparado el volumen del corazón con el de un puño, pero cambia considerablemente dependiendo de si el corazón está en sístole o en diástole. El volumen total varía entre 500 a 800 mililitros, siendo más importante el volumen de eyección del ventrículo izquierdo. Su peso ronda los 275 gramos en el hombre y 250 g en la mujer.

·         Partes del corazón: el corazón se divide en dos mitades laterales, que son el corazón derecho, en la que circula la sangre venosa y el corazón izquierdo, en la que circula la sangre arterial. Cada una de estas dos mitades se subdivide en otras dos, situadas una encima de la otra que son: la cavidad superior llamada aurícula o atrio, y la cavidad inferior llamada ventrículo. Cada aurícula comunica con el ventrículo por medio de un orificio llamado orificio auriculoventricular, que contiene una válvula derecha llamada válvula tricúspide y una válvula izquierda llamada válvula mitral. Los dos corazones están separados en toda su altura, por medio de un septo o tabique vertical que se llama tabique interauricular (SIA o TIA) entre las dos aurículas y tabique interventricular (SIV o TIV) entre los dos ventrículos. Por lo tanto:

1.    Corazón derecho: está formado por la aurícula derecha y el ventrículo derecho, separados por la válvula tricúspide.

2.    Corazón izquierdo: está formado por la aurícula izquierda y el ventrículo izquierdo, separados por la válvula mitral.

·         Estructura del corazón: las capas del corazón son de dentro afuera: el endocardio, el miocardio, el epicardio y el pericardio. Entre las capas del corazón se encuentran fibras nerviosas constituyendo el plexo cardíaco.

1.2. Fisiologia del Corazón.

Cada latido del corazón desencadena una secuencia de eventos llamados ciclos cardiacos, que consiste principalmente en tres etapas: sístole auricular, sístole ventricular y diástole. El ciclo cardíaco hace que el corazón alterne entre una contracción y una relajación aproximadamente 75 veces por minuto, es decir el ciclo cardíaco dura unos 0,8 segundos.

Sístole

• Durante la sístole auricular, las aurículas se contraen y proyectan la sangre hacia los ventrículos. Una vez que la sangre ha sido expulsada de las aurículas, las válvulas auriculoventriculares entre las aurículas y los ventrículos se cierran. Esto evita el reflujo de sangre hacia las aurículas. El cierre de estas válvulas produce el sonido familiar del latido del corazón. Dura aprox. 0,1 s.
• La sístole ventricular implica la contracción de los ventrículos expulsando la sangre hacia el sistema circulatorio. Una vez que la sangre es expulsada, las dos válvulas sigmoideas, la válvula pulmonar en la derecha y la válvula aórtica en la izquierda, se cierran. Dura aprox. 0,3 s.
• Por último la diástole es la relajación de todas las partes del corazón para permitir la llegada de nueva sangre. Dura aprox. 0,4 s.

En el proceso se pueden escuchar dos golpecitos:

-El de las válvulas al cerrarse (mitral y tricúspide).

-Apertura de la válvula sigmoidea aórtica.

Diástole

El movimiento se hace unas 70 veces por minuto.

La expulsión rítmica de la sangre provoca el pulso que se puede palpar en las arterias radiales, carótidas, femorales, etc.

Si se observa el tiempo de contracción y de relajación se verá que las aurículas están en reposo aprox. 0,7 s y los ventrículos unos 0,5 s. Eso quiere decir que el corazón pasa más tiempo en reposo que en el trabajo.

1.3. Excitación Cardiaca.

El músculo cardiaco es miogénico. Esto quiere decir que a diferencia del músculo esquelético, que necesita de un estímulo consciente o reflejo, el músculo cardiaco se excita a sí mismo. Las contracciones rítmicas se producen espontáneamente, así como su frecuencia puede ser afectada por las influencias nerviosas u hormonales, como el ejercicio físico o la percepción de un peligro.

La estimulación del corazón está coordinado por el sistema nervioso autónomo, tanto por parte del sistema nervioso simpático (aumentando el ritmo y fuerza de contracción) como el parasimpático (reduce el ritmo y fuerza cardíacos).

La secuencia de las contracciones está producida por la despolarización (inversión de la polaridad eléctrica de la membrana debido al paso de iones activos a través de ella) del nodo sinusal o nodo de Keith-Flack (nodus sinuatrialis), situado en la pared superior de la aurícula derecha. La corriente eléctrica producida, del orden del microvoltio, se transmite a lo largo de las aurículas y pasa a los ventrículos por el nodo auriculoventricular (nodo AV) situado en la unión entre los dos ventrículos, formado por fibras especializadas. El nodo AV sirve para filtrar la actividad demasiado rápida de las aurículas. Del nodo AV se transmite la corriente al fascículo de His, que se distribuye a los dos ventrículos, terminando como red de Purkinje.

Este sistema de conducción eléctrico explica la regularidad del ritmo cardiaco y asegura la coordinación de las contracciones auriculoventriculares. Esta actividad eléctrica puede ser analizada con electrodos situados en la superficie de la piel, llamándose a esta prueba electrocardiograma o ECG.

·         Batmotropismo: el corazón puede ser estimulado, manteniendo un umbral.

·         Inotropismo: el corazón se contrae bajo ciertos estímulos.

·         Cronotropismo: el corazón puede generar sus propios impulsos.

·         Dromotropismo: es la conducción de los impulsos cardiacos mediante el sistema excito conductor.

·         Lusitropismo: es la relajación del corazón bajo ciertos estímulos.

1.4. Arterias Coronarias.

Se llaman arterias coronarias a las arterias que irrigan el miocardio del corazón. Nacen todas ellas directamente de la aorta, al poco de su nacimiento en el ventrículo izquierdo. El ostium de las arterias coronarias se encuentra muy cerca de las valvas de la válvula aórtica y puede afectarse por patologías de ésta. Son dos: la arteria coronaria derecha y la arteria coronaria izquierda

La arteria coronaria derecha se dirige a la parte posterior del corazón e irriga, fundamentalmente, el ventrículo derecho y la región inferior del ventrículo izquierdo.

La arteria coronaria izquierda se divide, casi enseguida de su nacimiento, en arteria descendente anterior y arteria circunfleja. La arteria descendente anterior irriga la cara anterior y lateral del ventrículo izquierdo además del tabique interventricular por sus ramas septales. La arteria circunfleja irriga la cara posterior del ventrículo izquierdo.

Todo esto dicho de un modo esquemático, ya que la variabilidad de los territorios irrigados por cada rama coronaria es muy grande entre los individuos y existe circulación cruzada entre diferentes territorios.

Existen diferentes tipos de patología coronaria aunque sin duda lo más frecuente y de mayor relevancia clínica debido a prevalecía mundial es la aterosclerosis coronaria que da lugar a la cardiopatía isquemia.

La cardiopatía isquemia es una de las principales causas de mortalidad a nivel mundial y más del 90% de los casos son secundarios a aterosclerosis coronaria.

La cardiopatía isquemia se puede manifestar de manera aguda en tres principales síndromes coronarios. Angina inestable, infarto sin elevación del segmento ST e infarto con elevación del segmento ST

1.5. Cardiología

La cardiología es la rama de la medicina que se ocupa de las afecciones del corazón y del aparato circulatorio. Se incluye dentro de las especialidades médicas, es decir que no abarca la cirugía, aún cuando muchas enfermedades cardiológicas son de sanción quirúrgica, por lo que un equipo cardiológico suele estar integrado por cardiólogo, cirujano cardíaco y fisiatra, integrando además a otros especialistas cuando el terreno del paciente así lo requiere.

1.5.1. Disciplinas que se desarrollan en el ámbito de la cardiología

Al igual que otras ramas de la medicina, la cardiología es una de las que más han evolucionado en las últimas décadas, fundamentalmente de la mano de importantes avances tecnológicos en los campos de la eléctronica y la medicina nuclear, entre otros.

Esto ha llevado a crear subespecialidades dentro de la cardiología, entre las que podemos reconocer:

·         .

·         Cardiología no invasiva

·

o    Electrocardiografía

ECG o también EKG, del alemán Elektrokardiogramm) es el gráfico que se obtiene con el electrocardiógrafo para medir la actividad eléctrica del corazón en forma de cinta gráfica continua. Es el instrumento principal de la electrofisiología cardiaca y tiene una función relevante en el cribado y la diagnosis de las enfermedades cardiovasculares.

·         Convencional

·         Monitoreo continuo de 24 horas (Test de Holter).

·         Pruebas de esfuerzo (ergometría)

·

o    Convencionales

o    Sensibilizadas con fármacos

o    Con medicina nuclear

·         Monitoreo ambulatorio de la Presión Arterial (MAPA)

·         Cardiología invasiva

·

o    Cateterismo cardíaco

Se denomina cateterismo cardíaco a una familia de procedimientos con finalidades de diagnóstico o terapéutica, cuyo factor común es que se realizan mediante la inserción de un catéter en el sistema vascular, el cual se hace avanzar hasta las estructuras cardíacas, penetrando incluso en las cavidades cardíacas si es necesario. Es por ello que forma parte de la llamada cardiología invasiva o maniobras invasivas.

·         Angioplastia 

Es la desobstrucción quirúrgica de un vaso sanguíneo mediante un catéter. Es una técnica aparecida en la década de 1980, que consiste en introducir un catéter a través de la arteria femoral, cerca de la ingle, a fin de hacerlo llegar a la arteria coronaria donde se ha producido la obstrucción del flujo sanguíneo por acumulación de grasa. Allí un pequeño balón es inflado para desbloquear y restablecer el flujo sanguíneo, el cual amplia una fina malla metálica o "stent" que se adosa a las paredes arteriales. El stent puede ir recubierto con fármacos para prevenir una nueva obstrucción. Luego se desinfla el balón y se retira el catéter. Se puede realizar el mismo procedimiento por la arteria radial, en el brazo, y así evitar posibles hemorragias.

Es una de las operaciones más comunes hoy en día, y no requiere gran intervención ni permanecer un periodo postoperatorio en el hospital.

·         Electrofisiología cardiaca

·

o    Implantación de marcapasos

o    Ablación trans-catéter de focos de arritmia

1.5.2. Cardiopatía.

En sentido amplio, el término cardiopatía puede englobar a cualquier padecimiento del corazón o del resto del sistema cardiovascular. Habitualmente se refiere a la enfermedad cardiaca producida por ateroesclerosis (coronariopatía). Entre ellas se pueden mencionar:

·         Infarto agudo de miocardio

·         Cardiomiopatías

·         Arritmias cardíacas

·         Ateroesclerosis

·         Insuficiencia cardiaca

·         Hipertensión arterial

·         Cardiopatías congénitas:

·

o    Counicaciñon interventricular (CIV)

o    Tetralogía de Fallot (TF)

o    Ductus arterioso persistente

o    Comunicación interauricular (CIA)

o    Estenosis aórtica

o    Coartación aórtica

o    Atresia tricúspide

En sentido estricto, sin embargo, se suele denominar cardiopatía, a las enfermedades propias de las estructuras del corazón.

Clasificación

Clasificación según la Etiología

Las cardiopatías pueden clasificarse en:

·         Cardiopatías Congénitas (Ejemplo: comunicación interauricular o interventricular, tetralogía de Fallot, etc.)

·         Cardiopatías Adquiridas (Ejemplo: Fiebre Reumática, Enfermedad de Kawasaki, etc.)

·         Cardiopatía isquemia (Ejemplo: Aguda: Infarto al miocardio / Crónica: Angina de Pecho)

·         Cardiopatía Hipertensiva

·         Cardiopatías Valvulares (Valvulopatías; Ejemplo: insuficiencia mitral, estenosis mitral, etc.)

·         Miocardiopatías (Ejemplo: Miocardiopatía Chagasica, Miocardiopatía Dilatada, Miocardiopatía Hipertrófica o Concéntrica)

·         Trastornos del Ritmo y/o Conducción (Ejemplo: Fibrilación Auricular, Bloqueo Auriculo-ventricular, etc.)

Según la estructura afectada

·         Miocardiopatía (cuando está afectado el miocardio o músculo cardíaco)

·         Valvulopatía (cuando están afectadas las válvulas cardíacas

Según la causa primaria de la enfermedad

·         Cardiopatía congénita (cuando la enfermedad se debe a un problema del desarrollo y maduración fetal)

·         Cardiopatía hipertensiva (la secundaria a hipertensión arterial)

·         Cardiopatía isquemia (la secundaria a patología de las arterias coronarias

·         Cardiopatías primarias (las que no reconocen ninguna causa aparente)

Insuficiencia cardiaca

La insuficiencia cardiaca es un síndrome caracterizado por la imposibilidad del corazón de bombear sangre en los volúmenes adecuados para satisfacer las necesidades del metabolismo tisular. No debería confundirse con insuficiencia coronaria, patología caracterizada por una reducción de luz en las Arterias coronareas, provocando la falta de oxigenación del tejido miocárdico.

Clasificación

La clasificación funcional de la New York Heart Association (NYHA) para la Insuficiencia Cardiaca valora la actividad física del paciente con Insuficiencia cardiaca Congestiva (ICC), definiendo cuatro clases en base a la valoración subjetiva que hace el médico durante la anamnesis (interrogatorio) sobre la presencia y severidad de la disnea.

·         Grado I: No limitación física al movimiento, no aparecen síntomas con la actividad física a pesar que tienen disfunción ventricular (confirmada por ejemplo por eco cardiografía),

·         Grado II: ligera limitación al ejercicio. Aparecen los síntomas con la actividad física diaria ordinaria (por ejemplo subir escaleras) resultando en fatiga, disnea, palpitaciones. Desaparecen con el reposo.

·         Grado III: Marcada limitación al ejercicio. Aparecen los síntomas con actividades físicas menores (caminar). Desaparecen con el reposo.

·         Grado IV: Incapacidad para realizar cualquier actividad física. Aparecen los síntomas aún en reposo.

Causas

Causas primarias

Consecuencias de cardiopatías

·         Cardiopatía isquemia (75%)

·         La menos común: cardiopatía congénita, valvular e hipertensiva

Causas desencadenantes

Alteraciones que imponen cargas adicionales al miocardio ya sobrecargado en exceso desde tiempo atrás

·         Infección (fiebre, taquicardia, hipoxemia, aumento de necesidades metabólicas)

·         Arritmias (+ frecuentes)

·         Excesos físicos, dietéticos, líquidos, ambientales y emocionales

·         Infarto de miocardio (deterioran + la función)

·         Embolia pulmonar (infartos pulmonares)

·         Anemia

·         Tirotoxicosis y embarazo (por elevación del gasto cardíaco)

·         Agravamiento de hipertensión

·         Miocarditis reumática vírica y otras formas (fiebre reumática aguda, infecciones e inflamaciones de miocardio)

·         Endocarditis infecciosa

Formas de insuficiencia cardiaca

Sistólica o diastólica

Disfunción ventricular sistólica: debida a cardiomiopatías dilatadas o a cardiomiopatías isquemias idiomáticas.

Incapacidad del ventrículo de contraerse normalmente y expulsar suficiente sangre. Se caracteriza por agrandamiento y dilatación de cavidades ventriculares.

Disfunción ventricular diastólica: hipertensión a larga evolución, Valvulopatía estenósica, Cardiomiopatía hipertrófica primaria.

Incapacidad para relajarse y llenarse en forma normal.

Engrosamiento y falta de adaptabilidad de las paredes ventriculares con volúmenes ventriculares pequeños.

Afecta a menudo más a mujeres que a hombres (ancianas hipertensas).

·         Gasto cardíaco alto o bajo.

·         Aguda o crónica.

·         Derecha e izquierda.

·         Retrógada y anterógrada.

·         Retención de sodio y agua.

Criterios de Framingham para el Diagnóstico Clínico de Insuficiencia cardiaca

Diagnóstico clínico de insuficiencia cardiaca.

Según los criterios de Framingham, se necesitan para diagnosticarla la IC (Insuficiencia Cardiaca) 2 criterios mayores o 1 mayor más 2 menores.

MAYORES:

·         Disnea paroxística nocturna

·         Ingurgitación yugular

·         Estertores

·         Cardiomegalia radiográfica 

(incremento del tamaño cardiaco en la radiografía de tórax)

·         Edema agudo de pulmón

·         Galope por tercer ruido

·         Reflujo hepato-yugular

·         Pérdida de peso > 4,5 Kg. En 5 días en respuesta al tratamiento

MENORES (*):

·         Edema de los miembros inferiores

·         Tos nocturna

·         Disnea de esfuerzo

·         Hepatomegalia

·         Derrame pleural

·         Disminución de la capacidad vital a 1/3 de la máxima registrada

·         Taquicardia (FC > 120 lat/min)

(*) Sólo válidos si no pueden ser atribuidos a otras condiciones médicas (H pulmonar, EPOC, cirrosis, ascitis, o síndrome nefrótico)

Criterios del Framingham Heart Study, sensibilidad del 100% y especificidad del 78% para identificar personas con insuficiencia cardiaca congestiva definitiva.

Prótesis Valvular Cardiaca.

Las prótesis valvulares cardíacas son válvulas de corazón fabricadas o preparadas industrialmente, que se utilizan en pacientes con insuficiencia o estenosis valvular. Estos pacientes sufren de una enfermedad que hace que una o varias de las cuatro válvulas del corazón no funcionen como es debido, por lo que no pueden llevar una vida normal, o incluso se encuentran en un grave peligro. En tal caso está indicada una operación a corazón abierto, en la que el cirujano retira el tejido de la válvula o de las válvulas deficientes e implanta en el corazón una o varias prótesis valvulares.

Válvulas Mecánicas.

La fotografía a la derecha muestra una prótesis valvular mecánica. Consta de una estructura metálica de gran resistencia, de un tejido de fibra artificial de teflón circular, y de un disco de carbón pirolítico, un material extraordinariamente resistente al desgaste y a las roturas. El disco pivota libremente entre los soportes mecánicos, los cuales lo sujetan firmemente y permiten al mismo tiempo que se cierre por completo y que se abra en un ángulo de 70 grados. De esta manera la válvula artificial cumple con la función de la válvula natural, que consiste en abrirse para dejar pasar la sangre, y cerrarse para evitar que ésta fluya hacia atrás. Este tipo de válvula se denomina mecánica debido a que todas sus piezas son fabricadas industrialmente. Existen varios modelos de válvulas mecánicas, que varían según el cirujano que las ha desarrollado y el laboratorio que las fabrica.

Las primeras válvulas artificiales consistían en una pequeña bola que subía para abrirse y bajaba para cerrarse. Posteriormente aparecieron las válvulas de disco, en las que éste estaba fijado a la estructura metálica, y se abría y cerraba como si se tratase de una puerta. La siguiente generación fueron las válvulas de disco pivotante. Actualmente existe también un modelo de válvula que dispone de dos medias partes de disco, con la que se consigue una mayor apertura para dejar pasar la sangre.

Válvulas biológicas

Otro modelo muy distinto de prótesis valvulares cardíacas son las válvulas biológicas, que se preparan industrialmente a partir de las válvulas del corazón de los cerdos. Éstos son animales cuyos tejidos son bien tolerados por los seres humanos, por lo que no se presentan normalmente graves problemas de rechazos. Además, las válvulas de los cerdos son tratadas con sustancias especiales para reducir al máximo esta posibilidad de rechazo. La ventaja de las válvulas de cerdo respecto a las mecánicas es que se trata de un tejido natural, mucho más parecido al tejido humano. El inconveniente es que, precisamente por ser natural, la fiabilidad no siempre es del cien por cien, y el desgaste acostumbra a ser superior que en las válvulas mecánicas.

En todo caso es el cardiocirujano que evalúa en cada caso los pros y contras de los diferentes tipos y modelos de válvulas existentes y quien toma la decisión final acerca de cual implantará.

Una vez recuperado de la operación, el paciente se sentirá completamente restablecido y podrá llevar una vida normal. Únicamente deberá someterse periódicamente a una revisión, a fin de que el cirujano pueda comprobar el correcto funcionamiento de la o las prótesis implantadas.

Vaso Sanguíneo

Un vaso sanguíneo es un conducto hueco ramificado por el que fluye la sangre que impulsa el corazón. El conjunto de vasos sanguíneos del cuerpo junto con el corazón y los elementos figurados (eritrocitos, leucocitos y trombocitos) forman el aparato cardiovascular.

Estructura de los vasos sanguíneos (vasos Capilares)

La estructura del sistema cardiovascular es repetitiva y consiste en la disposición concéntrica de tres capas de diferentes variedades de los cuatro tejidos básicos, que son las siguientes:

·         Túnica íntima: Es la capa interna, formada por un endotelio, su lámina basal y tejido conectivo subendotelial laxo. Está encargada del contacto con el medio externo. Por lo tanto hay mayor actividad metabólica.

·         Túnica media: Es una capa formada por capas concéntricas de células musculares lisas entre las cuales se interponen cantidades variables de elastina, fibras reticulares y proteoglicanos, que en las arterias está bastante más desarrollada que en las venas, y que prácticamente no existe en los capilares.

·         Túnica adventicia: Es la capa externa compuesta por tejido conectivo con abundantes fibras de colágeno y fibras elásticas. Varía de espesor desde relativamente fino en la mayor parte del sistema arterial hasta bastante grueso en las vénulas y venas, donde representa el principal componente de la pared del vaso. Por la túnica adventicia circulan los propios vasos sanguíneos, llamados vasa vasorum que irrigan a los vasos sanguíneos de gran calibre como la arteria aorta.

La estructura de la pared de los vasos del aparato circulatorio es diferente según su función:

·         Las arterias son los vasos que tienen la pared más gruesa, formada por tres capas: una interior o íntima, formada por el tejido denominado endotelio, una intermedia, con muchas células de músculo liso y fibras elásticas, y una exterior o adventicia, con fibras de colágeno y elástica. La arteria más grande del organismo, la arteria aorta, puede llegar a medir hasta 2,5 cm. De anchura en una persona adulta, y esa pared le permite resistir las presiones que genera cada latido del corazón.

·         Las venas tienen en sus paredes las mismas capas que las arterias, pero mucho más finas, sobre todo la capa muscular, ya que debe llevar la sangre que vuelve al corazón a una presión más baja. A lo largo de su recorrido, sobre todo en las extremidades inferiores, tienen válvulas que impiden el retroceso de la sangre. Las dos venas más grandes del organismo son las venas cavas, la superior, procedente de la cabeza y la parte superior del cuerpo, y la inferior, procedente de la parte inferior del cuerpo. Pueden llegar a medir hasta 2,5 cm. De anchura, aunque con unas paredes mucho más finas que las de la arteria aorta.

·         Los vasos capilares son los más finos y su pared está formada sólo por una capa de células endoteliales. Los capilares comunican las ramificaciones terminales de las arterias, denominadas arteriolas, con las primeras ramificaciones que darán lugar a las venas, llamadas vénulas. El diámetro de los capilares permite justo el paso de las células sanguíneas alineadas.

·         Los vasos linfáticos se originan en los capilares linfáticos, situados en los mismos territorios que los capilares sanguíneos, luego se van agrupando para formar vasos más gruesos, que tienen paredes ricas en tejido conectivo y válvulas en su interior para evitar el reflujo del líquido linfático y, por último, se reúnen en dos grandes conductos denominados troncos linfáticos, que son el canal torácico y la gran vena torácica. En el trayecto de los vasos linfáticos existen con frecuencia abultamientos que reciben el nombre de ganglios linfáticos.

HIDRODINÁMICA

Estudia los fluidos en movimiento.

Densidad: es el cociente entre la masa y el volumen de una sustancia, es decir:

D=  m

  V

Peso específico: es el cociente entre el peso y el volumen de una sustancia.

P=  mg

        V

Presión

Se define como el cociente entre la componente de la fuerza perpendicular a la superficie y el área de dicha superficie. Es una cantidad escalar.

P=   F

  A

LEYES DE LA CIRCULACION SANGUINEA

A) LEY DE LA VELOCIDAD. A medida que las arterias se alejan y se van dividiendo, aumenta la superficie de sección del sistema vascular. En otras palabras, al dividirse una arteria en dos ramas, la suma de la superficie de sección de éstas es mayor que la superficie de sección de la arteria madre. De este modo, a medida que se aleja la sangre del corazón, va ocupando un lecho cada vez mayor, y tiene su amplitud máxima al nivel de los capilares.

Podría representarse al sistema vascular por dos conos truncados que se miran por la base. Es fácil darse cuenta que, como en los ríos, la velocidad de la corriente será menor cuanto mayor sea la amplitud del lecho vascular. De allí que la velocidad de la sangre disminuye a medida que se aleja del corazón, llega a un mínimo en los capilares y aumenta otra vez progresivamente en las venas.

B) LEY DE LA PRESION. La sangre circula en el sistema vascular debido a diferencias de presión. La periódica descarga de sangre por parte del corazón y la resistencia opuesta al curso de la sangre por el pequeño calibre de las arteriolas, crean en el sistema vascular una presión que es máxima en la aorta, cae bruscamente al nivel de las arteriolas y capilares y sigue, luego, cayendo paulatinamente al nivel de las venas para ser mínima al nivel de las aurículas.

C) LEY DEL CAUDAL. La cantidad de sangre que sale del corazón por la aorta o la arteria pulmonar en un minuto, es igual a la que le llega por las venas cavas y pulmonares en el mismo espacio de tiempo, y es igual también a la que pasa en la unidad de tiempo por cualquier sección completa del sistema circulatorio (conjunto de capilares pulmonares, conjunto de capilares del circuito aórtico).

HEMODINÁMICA

La Hemodinámica es la parte de la Biofísica que estudia el flujo de la sangre en el sistema circulatorio, basándose en los principios físicos de la dinámica de fluidos.

Viscosidad de Líquidos ideales y reales

El concepto de líquido ideal se utiliza en el estudio de la hidrodinámica para hacer referencia a un fluido imaginario que no ofrece resistencia al desplazamiento.

Los líquidos reales, por el contrario, ofrecen cierta resistencia al desplazamiento de unas láminas sobre otras.

Esta resistencia o viscosidad, se define como la fuerza necesaria para desplazar una capa de líquido con una velocidad dada.

La resistencia al flujo por efecto de la viscosidad es máxima en las proximidades del fluido a la pared de la conducción y mínima en el centro de la misma.

Fluidos no newtonianos

Se considera que un fluido es newtoniano cuando el coeficiente de viscosidad h se mantiene constante a lo largo de la conducción. Sin embargo, este fenómeno que podríamos considerar cierto para fluidos como el agua, no sucede en la práctica en el sistema arterial.

Este fenómeno, característico de los fluidos no newtonianos, puede explicarse por el alineamiento relativo de las partículas en suspensión (elementos formes de la sangre) a medida que aumenta la velocidad. La disminución de h´ constituye el objetivo de determinados tratamientos reológicos (hemodilución, expansores del plasma, antiagregación plaquetar o aumento de la deformabilidad de los hematíes).

Flujo estacionario, Flujo pulsátil, Onda de Pulso

El flujo sanguíneo en arterias de gran y mediano calibre presenta un carácter pulsátil sincrónico con la contracción cardíaca. Sin embargo, este efecto sufre un proceso de amortiguado a lo largo del lecho capilar hasta hacerse prácticamente inapreciable en el territorio venoso post-capilar, 38 donde se transforma en un flujo continuo o estacionario: aquel en el que la velocidad con que circula el fluido en cada punto de la conducción se mantiene constante en el tiempo (aunque ésta pueda variar de un punto a otro de la misma)

La contracción cardíaca genera una onda de pulso (onda de presión) que se transmite a lo largo de las arterias gracias a su consistencia elástica La velocidad de la onda de pulso en la raíz de la aorta es de alrededor de 5 m.s-1. Se puede deducir su longitud de onda mediante la ecuación:

H=       V         = 5m.s-1         =  6,25m

U            0.8m.s-1

Donde h= longitud de onda (m); V= velocidad (m.s-1); u= frecuencia (s-1).

Esto significa que la cabeza de la onda ya ha llegado a las arterias del pie antes de que la cola haya terminado de salir del ventrículo.

La velocidad de propagación de la onda de pulso depende de la presión arterial, del radio de la arteria por la que se propaga y del espesor de su pared.

Tipos de flujo

Flujo laminar

En condiciones fisiológicas el tipo de flujo mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar. El fluido se desplaza en láminas coaxiales o cilíndricas en las que todas las partículas se mueven sin excepción paralelamente al eje vascular. Se origina un perfil parabólico de velocidades con un valor máximo en el eje o centro geométrico del tubo.

En el caso del sistema vascular los elementos celulares que se encuentran en sangre son desplazados tanto más fuertemente hacia el centro cuanto mayor sea su tamaño.

Flujo turbulento

En determinadas condiciones el flujo puede presentar remolinos, se dice que es turbulento. En esta forma de flujo el perfil de velocidades se aplana y la relación lineal entre el gradiente de presión y el flujo se pierde porque debido a los remolinos se pierde presión.

Aparato Circulatorio humano

Conjunto de órganos, conductos, válvulas y otros elementos encargado de distribuir por el organismo la sangre, que lleva a las células el oxígeno y los elementos nutritivos, recogiendo el anhídrido carbónico y los productos de su metabolismo.

Está constituido por el corazón, órgano que impulsa la sangre y los grandes vasos sanguíneos que la canalizan: las arterias que salen del corazón y las venas que hacen regresar la sangre a éste. Arterias y venas están enlazadas por una red de finos vasos, los capilares sanguíneos.

La función básica del sistema cardiovascular es la de conducir hacia los tejidos el oxígeno y otras sustancias nutritivas, eliminar los productos residuales y acarrear sustancias tales como las hormonas desde una parte a otra de nuestro organismo. Interviene también en la regulación de la temperatura corporal.El sistema cardiovascular consta de cuatro partes principales, íntimamente unidas entre sí desde el punto de vista funcional, aunque cada una tenga sus actividades peculiares: el corazón, que sirve de motor; las arterias, que distribuyen la sangre; los capilares que facilitan los intercambios materiales entre la sangre y los tejidos; y las venas, que recogen la sangre y la devuelven al corazón.

Anatomía funcional del sistema cardiovascular

El Corazón

El corazón es una bomba pulsátil de cuatro cavidades, dos aurículas y dos ventrículos. En la cavidad torácica, el corazón ocupa una posición asimétrica, con su ápex dirigido hacia abajo y adelante, y apuntando hacia la izquierda. Las cavidades cardíacas derechas ocupan una posición anterior a las cavidades izquierdas. En una radiografía de tórax el borde cardíaco izquierdo está formado por el ventrículo izquierdo y el borde cardíaco derecho por la aurícula derecha, mientras que el ventrículo derecho es anterior y la aurícula izquierda es posterior.

El corazón se halla rodeado por el pericardio, el cual esta formado por dos hojas de tipo seroso: pericardio visceral o epicardio, la hoja más interna y el pericardio parietal, la hoja más externa. Ambas hojas quedan separadas entre sí (cavidad pericárdica) por una fina capa de fluido lubricante que permite al corazón moverse libremente. La capa media o miocardio, que es el tejido muscular cardíaco, y la interior o endocardio que es una membrana endotelial que tapiza el interior de las cavidades cardíacas y las válvulas.

Las aurículas contribuyen con su contracción al 15-25% del llenado ventricular. Además, tienen un papel de reservorio, acumulan la sangre mientras dura la sístole ventricular para verterla luego a los ventrículos a través de las válvulas auriculoventriculares. Las paredes auriculares son delgadas y su superficie cavitaria lisa, excepto en las orejuelas, que son como sacos de superficie interna trabecular abiertos en la parte superior de ambas aurículas. En la aurícula derecha (AD),los orificios de la vena cava superior, vena cava inferior y seno coronario están, en parte, rodeados por un rudimento valvular que suele ser insuficiente para impedir un cierto reflujo de sangre. Las cuatro venas pulmonares (dos derechas y dos izquierdas) que abocan a la aurícula izquierda (AI) no poseen tales válvulas; sin embargo, la musculatura auricular izquierda forma frecuentemente unos esfínteres que previenen el reflujo. El tabique interauricular es muscular, excepto en una porción oval media delgada y fibrosa llamada fosa oval.

Los ventrículos ejercen en su contracción la fuerza principal para que la sangre circule. La cavidad ventricular izquierda (VI) es mayor y menos rugosa que la derecha, siendo el grosor de su pared de 8-12 mm, en contraste con la del ventrículo derecho que es de 3-4 mm. La superficie interna de ambos ventrículos es trabecular. En el ventrículo derecho (VD) deben distinguirse dos porciones cavitarias que, a pesar de que comunican libremente, se hallan separadas por un anillo de bandas musculares. Son una porción posterior en la que aboca la válvula tricúspide y contiene los músculos papilares, y una porción infundibular o anterosuperior donde está la válvula semilunar pulmonar, de la cual parte la arteria pulmonar. En el ventrículo izquierdo la válvula mitral y la válvula semilunar aórtica están en un mismo nivel, siendo la segunda algo anterior y medial con respecto a la primera, estando ambas separadas solamente por una banda fibrosa. El tabique interventricular es muscular y de un grosor similar al del ventrículo izquierdo.

Las válvulas auriculoventriculares tricúspide y mitral están delimitadas por un anillo fibroso no bien definido en el que se origina o inserta la mayor parte de la musculatura cardíaca. La válvula tricúspide se halla formada por tres valvas: la anterior, la media o septal y la posterior; la válvula mitral por dos: la anterior o aórtica y la posterior. Las valvas no están separadas por completo, la comisura o labios de las mismas no alcanzan el anillo fibroso. En los bordes irregulares de las valvas se insertan las finas cuerdas tendinosas las cuales se continúan en grupos con los músculos papilares que nacen de la pared ventricular: tres o cuatro en el VD y dos o tres en el VI. Durante la sístole ventricular las valvas coaptan por la parte de su cara auricular más cercana al borde, impidiendo la contracción de los músculos papilares el que se abran hacia la aurícula y regurgite la sangre.

La válvula semilunar pulmonar y aórtica consta de tres valvas cada una: derecha, una izquierda y una posterior para la válvula aórtica, y una anterior, una derecha y una izquierda para la pulmonar. Las valvas poseen unos bordes algo engrosados, los cuales se adaptan perfectamente entre sí cuando las válvulas están cerradas. Las valvas semilunares no se insertan en un anillo fibroso, sino que lo hacen en el borde inferior de tres dilataciones, senos de Valsalva, en el origen de las arterias pulmonares y aórticas.

Circulación Sistémica

La importancia funcional de la aorta y grandes arterias en la circulación estriba en que regulariza la velocidad y uniformidad de la corriente sanguínea. Ello se halla garantizado por la elasticidad de la pared arterial, que obra como un regulador de aire, pues la sístole carga dichas paredes elásticas con energía mecánica, la cual, durante la diástole, obra como fuerza impulsora de la corriente sanguínea en los vasos periféricos. Por tanto, la elasticidad vascular ahorra trabajo al corazón y al propio tiempo amortigua la intensidad de la ola sistólica cardíaca.

Las arterias de menor calibre, y sobre todo las arteriolas, poseen numerosos elementos musculares en disposición anular, cuya luz vascular varía en respuesta a diferentes estímulos nerviosos, humorales o farmacológicos; haciendo que las arteriolas sean un elemento fundamental en la regulación de la presión arterial y de la variable afluencia de sangre a un órgano determinado según las necesidades metabólicas del momento.

Los capilares tienen una simple pared endotelial a través de la cual se produce en intercambio de sustancias con los tejidos, siendo diferente la permeabilidad en las diversas regiones. Si la actividad metabólica del órgano en un momento determinado es importante, este recibe mucha sangre, y todos los capilares tienden a funcionar; ocurriendo lo contrario si las necesidades metabólicas son mínimas. En algunos tejidos y órganos hay arteriolas y vénulas que comunican directamente, eludiendo la estación capilar intermedia (dedos , bases de las uñas, etc.).

El sistema venoso recoge la sangre de los capilares y la vierte a la aurícula derecha por medio de las venas cava superior e inferior. Ello se realiza gracias a un ligero gradiente de presión que existe entre el sistema venoso y la aurícula. Merced a su gran elasticidad, las venas contienen mucha sangre, de modo que en reposo un 50-65% del volumen sanguíneo se encuentra en el sistema venoso, y además, grandes cambios en su repleción hemática no se traducen por modificaciones importantes de presión. No es un sistema pasivo, su musculatura lisa también responde a una variedad de influencias nerviosas y humorales. Las venas de las extremidades están sometidas a la acción mecánica de la musculatura esquelética vecina que durante su contracción tiende a exprimir la sangre hacia el corazón.

Circulación pulmonartiene como misión fundamental proveer de oxígeno a la sangre y liberar el anhídrido carbónico. La arteria pulmonar sale del ventrículo derecho y se bifurca debajo del arco aórtico en las arterias pulmonares derecha e izquierda. Las paredes vasculares del sistema arterial pulmonar son más delgadas que las del sistema arterial periférico y soportan menos presión arterial siendo un sexto de la sistémica.

Las arteriolas pulmonares se comportan más pasivamente que las sistémicas, reaccionando menos a los estímulos nerviosos, humorales y farmacológicos, y lo hacen de un modo diferente. Así, la hipoxia arterial y la hipercapnia ocasionan vasoconstricción en la circulación pulmonar, mientras que en la sistémica producen vasodilatación.

Los capilares pulmonares tienen una presión de 7 a 10 mmhg. Ello contrasta con la presión de 25-35 mmhg de los capilares de la circulación sistémica. Esta presión tan baja es fundamental para prevenir el edema pulmonar. Hay muchos capilares que están cerrados, pero a modo de reserva se abren pasivamente cuando hay mucho flujo vascular. Tal como ocurría en la circulación sistémica.

Las venas de la circulación pulmonar se resuelven en cuatro principales: dos derechas, superior e inferior, que provienen del pulmón derecho y abocan a la aurícula izquierda por su lado derecho, y dos izquierdas, superior e inferior, que provienen del pulmón izquierdo y que abocan en la misma aurícula en su lado izquierdo. Como en la circulación sistémica,un 50-65% del volumen de sangre pulmonar está contenido en su sistema venoso.

Circulación coronariala distribución coronaria varía considerablemente entre diversos individuos. Normalmente suele haber dos arterias coronarias principales: La izquierda y la derecha (ambas nacen del seno de Valsalva). La arteria coronaria izquierda se bifurca en una rama descendente anterior y otra rama llamada circunfleja. A nivel microscópico existen numerosas anastomosis entre las diversas ramas coronarias.El flujo de sangre a través de las arterias del ventrículo izquierdo se hace casi por completo durante la fase de diástole. Ello es debido a que la tensión intramiocárdica durante la sístole impide que el flujo coronario acontezca durante esta fase. En cambio, en el ventrículo derecho, debido a que este ofrece poca tensión intramuscular durante la sístole, la sangre fluye en ambas fases de la circulación. Las arterias coronarias más pequeñas y arteriolas responden fácilmente a estímulos neurohumorales, especialmente a la hipoxemia y a la demanda o consumo de oxígeno por el miocardio, dilatándose de tal manera en estas circunstancias. Las venas coronarias están distribuidas en dos sistemas principales: el sistema del seno coronario, que lleva la mayor parte de la sangre del ventrículo derecho y desemboca en la arteria derecha, y otro sistema independiente que también desemboca en la arteria derecha.

La importancia clínica de las arterias coronarias radica en que su obstrucción es el origen del infarto de miocardio y la anginas de pecho.

Ultraestructura funcional del corazón

El corazón ejerce su función gracias, en primer lugar, a la propiedad contráctil del miocardio dependiente de un metabolismo muy especializado, y, segundo, a la propiedad de generar y transmitir un estímulo eléctrico, sin el cual el miocardio no se contraería.

Contractilidadel miocardio está compuesto de células o fibras musculares estriadas que se separan entre sí por medio de una modificación del sarcolema o membrana celular (considerando al miocardio como un sincitio funcional). La fibra muscular tiene una serie de miofibrillas dispuestas paralelamente, cada una de las cuales ocupa toda la longitud celular y están formadas por unidades estructurales o sarcómeros que se repiten en serie, dando a la célula una apariencia estriada. El resto del protoplasma que se encuentra entre las miofibrillas contiene un núcleo, numerosas mitocondrias y un sistema tubular o retículo sarcoplásmico. El sarcómero o unidad contráctil está compuesto por dos clases de filamentos proteicos, unos delgados formados por agregados de actina y otros más gruesos de miosina, con ciertas ramificaciones laterales (puentes de Huxley). Los filamentos actínicos quedan fijados a unas bandas oscuras (bandas Z) que delimitan el sarcómero. La troponina es una tercera proteína que está unida al filamento de actina y que inhíbe el que la miosina conecte con la actina durante la fase de relajación miocárdica.

La excitación o impulso eléctrico que discurre por las membranas celulares al llegar al retículo longitudinal libera iones calcio que se difunden fácilmente hacia el interior del sarcómero. El calcio se une a la troponina y abole su poder inhibitorio. Junto con el magnesio y el ATP (trifosfato de adenosina), el calcio da lugar a que los puentes de miosínicos conecten con puentes reactivos vecinos de los filamentos actina (formación de actinomiosina) y se produce un desplazamiento de la misma, con la consiguiente aproximación de las bandas Z y acortamiento sarcomérico. La energía necesaria para este desplazamiento proviene del ATP, al convertirse en ADP (difosfato de adenosina) por acción enzimática de la misma actomiosina. La contracción viene dada por la recurrencia cíclica de unión y separación entre los puentes miosínicos y los puntos reactivos de los filamentos actínicos, que les van acompañando durante su desplazamiento. La contracción finaliza por una nueva captación del calcio que se deposita de nuevo en el retículo sarcoplásmico; ello ocurre cuando cesa la excitabilidad eléctrica de membrana y por ello la entrada del calcio intracelular estimulante antes mencionado.

Metabolismo Miocárdico y consumo de Oxígeno

Sólo una pequeña parte de la energía total necesaria para el trabajo cardíaco se emplea en trabajo químico. Toda la demás se utiliza en trabajo de contracción. La energía necesaria para el trabajo de la célula miocárdica se libera a partir de un sustrato (glucosa, ácidos grasos, etc.), y, antes de utilizarse, se almacena en forma de dos moléculas fosfátidas que se interrelacionan entre sí: ATP (trifosfato de adenosina) y PC (fosfato de creatina). Bajo condiciones normales, la glucosa es la fuente de energía miocárdica más importante durante el período pospandrial, mientras que los ácidos grasoslo son en estados de ayuno. Por tanto la energía proviene fundamentalmente de la glicolisis, de la oxigenación de los ácidos grasos y sobre todo, del ciclo de Krebs al que ambos abocan.Estos tres tipos de reacciones desprenden simultáneamente átomos de hidrógeno y electrones; y luego ambos elementos, tras pasar por una cadena enzimática de transporte y liberar su alto contenido de energía, se combina con el oxígeno. De ahí que en todo momento la magnitud del trabajo cardíaco equivale aproximadamente al consumo de oxígeno miocárdico. Así, si el corazón tiene que aumentar su trabajo (por ejemplo: ejercicio físico) se verá obligado a quemar más sustrato y el consumo de oxígeno será proporcionalmente mayor; por otro lado, si el corazón, ante unas demandas de trabajo, no recibe el oxígeno suficiente, tiende a desfallecer, pues en tales circunstancias anaerobias la glucólisis finaliza con la formación de ácido láctico, sin que lleguen a intervenir las reacciones del ciclo de Krebs, lo cual significa una escasa liberación de energía (al mismo tiempo las reservas de glucógeno tienden a desaparecer rápidamente.) En la anoxia, el funcionalismo contráctil del corazón cesa en pocos minutos.

Propiedad Eléctrica

Para que el corazón pueda contraerse necesita de un estímulo eléctrico, el cual se origina y se transmite a partir de un tejido miocárdico especializado. Tal tejido de especialización incluye las siguientes estructuras anatómicas: el nódulo sinusal de Keith-Flack, que está situado en la aurícula derecha; el nódulo auriculoventricular de Aschoff-Tawara, que está situado en la porción inferior de la aurícula derecha; el fascículo de His, que parten del nódulo auriculoventricular,transcurre por el tabique interventricular, y cuyas ramificaciones más distales constituyen la red subendocárdica de Purkinje y está en continuidad directa con las fibras miocárdicas ordinarias. Existen tres fascículos internodales (Haz de Bachmann, de Wenckebach, y de Thorel). En el corazón normal el impulso eléctrico se origina en el nodo sinusal, y se perpetúa rítmicamente a una frecuencia de 60 a 100 veces por minuto; desde allí se propaga hacia la musculatura auricular (directamente hacia la aurícula derecha y por intermedio del haz de Bachmannhacia la aurícula izquierda) -onda P del ECG-, dando origen a la contracción auricular; pero a su vez, el impulso sinusal se transmite rápidamente, a lo largo de los haces internodales, hacia el nódulo auriculoventricular; la conducción del impulso a través del nódulo auriculoventricular es muy lenta -segmento PR del ECG-, pero desde allí se transmite luego rápidamente por el sistema de His-Purkinje hacia la musculatura ventricular - complejo QRS del ECG -, originando la contracción ventricular. En el tejido especializado existen tres tipos de células: las células P (marcapaso o pacemaker, elementos en donde se origina el impulso cardíaco); las células de transmisión, muy numerosas en el nódulo sinusal y en el auriculoventricular, y que son los elementos intermediarios que recibiendo el impulso de las células P lo transmiten al tercer tipo de células o las células de Purkinje, propagan el impulso eléctrico a gran velocidad a lo largo de los haces internodales y sistema His-Purkinje

Electroquímica de la formación y conducción del impulso

Unos de los principios electrolíticos más fundamentales del organismo es que, tanto en el espacio intracelular como en el extracelular, los iones positivos tienden a neutralizarse con los negativos, y además la concentración de un determinado ion propone a igualarse a ambos lados de la membrana celular. Cada uno de los iones tiende, pues, a moverse a través de la membrana celular en función: 1º De la carga existente en ambos lados y 2º De su gradiente de concentración.

En estado de reposo, la membrana de la célula miocárdica ordinaria está cargada positivamente en el exterior y negativamente en el interior, existiendo una diferencia de potencial de -90mv (favorable, pues, al potencial intracelular) que se denomina potencial de membrana en reposo. La carga positiva externa se debe fundamentalmente a la gran concentración de sodio (ion positivo) extracelular, mientras que la carga negativa interna es la expresión de la baja concentración de sodio intracelular, quedando iones negativos sin neutralizar. Este gradiente de concentración sódica entre ambos lados de la membrana celular es probable que se deba a un mecanismo activo o bomba de sodio que tiende a expulsar dichos iones hacia el exterior; los poros de la membrana son, además, muy pequeños, lo cual dificulta la entrada de sodio, manteniéndose así el potencial de membrana. Cuando potencialmente se lesiona o se estimula eléctricamente un punto de la membrana celular, se produce allí una alteración de la permeabilidad, de tal modo que la fuerza de los gradientes prevalece sobre los transportes activos. Así, el sodio extracelular entra en el célula a través de los denominados "canales rápidos del sodio", la superficie interna de la membrana se hace positiva y la externa queda negativa.

Tal fenómeno de movilización iónica en un punto determinado, que se traduce por una inversión de la carga en reposo, se denomina despolarización (fase 0). Poco después que ha comenzado la movilización del sodio, el calcio se desplaza en la misma dirección, pero simultáneamente existe una corriente de potasio que discurre desde el interior al exterior de la célula y que tiende a neutralizar las cargas negativas que han quedado en el exterior, constituyendo la denominada repolarización lenta (fase 1 y 2). La entrada de calcio se hace a través de los denominados "canales lentos de calcio" y sirve entonces para estimular la liberación del calcio intracelular que pone en marcha el mecanismo de contractilidad. Llega un momento en que el flujo de calcio hacia el interior de la célula es superado por el de potasio en dirección contraria, comenzando entonces el fenómeno denominado repolarización rápida (fase 3), que corresponde a la restauración de las cargas positivas en la superficie externa de la membrana y las negativas en su superficie interna, alcanzándose de nuevo el potencial de membrana en reposo (-90mv) que existía antes de la repolarización. De lo dicho se deduce que la concentración de sodio y de potasio a ambos lados de la membrana no es la misma (incremento relativo de sodio intracelular y del potasio extracelular) que antes de la despolarización; no obstante, se restablece pronto durante dicha fase de reposo (fase 4). Tales fenómenos electroquímicos constatables en un punto de la célula miocárdica ordinaria, estimulada experimentalmente, pueden también provocarse en la célula del tejido miocárdico especializado. Sin embargo, el tejido de especialización ofrece la particularidad de que no tiene un potencial de membrana en reposo constante. Así, durante la fase de reposo en el nódulo sinusal se produce muy lentamente cierta despolarización que es el motivo de la autogeneración periódica del estímulo cardíaco. El automatismo cardíaco es, pues, la propiedad que tiene el corazón de producir su propio estímulo eléctrico de una manera automática y rítmica. Las células P del nódulo sinusal disfrutan de la propiedad de despolarizarse lenta y espontáneamente sin necesidad de estimulación externa, durante la diástole, y cuando tal despolarización espontánea alcanza un "umbral potencial" de alrededor de -60mv se desencadena la despolarización rápida y completa de dichas células, a partir de las cuales se propaga entonces a todo el corazón. Tal automatismo de las células P del nódulo sinusal se perpetúa rítmicamente a una frecuencia de 60 a 100 por minuto, y, por tanto da lugar a las mismas frecuencias cardíacas. Las células P situadas en los otros tejidos de especialización ("juntura atrioventricular" que corresponde a la parte más distal del nódulo auriculoventricular y el haz de His; y red de Purkinje), la frecuencia con que dichas células generan su propio impulso suele ser menor que en el nódulo sinusal, alrededor de 40 a 60 por minuto en la juntura atrioventricular y de 20 a 30 por minuto en la red de Purkinje. Por tanto el nódulo sinusal ejerce normalmente de marcapasos cardíaco, puesto que se autoestimula más frecuentemente que las demás estructuras especializadas, quedando anulada el automatismo de estas últimas por el impulso que procede de arriba.

Tales estructuras inferiores representan un mecanismo de seguridad que entra en funcionamiento en cuando falla el marcapasos sinusal o cuando existe un bloqueo en la conducción del estímulo eléctrico desde la aurícula al ventrículo. La autodespolarización completa en el nódulo sinusal actúa como un estímulo que causa despolarización en el área adyacente y así el impulso pasa también de una célula a otra, despolarizándose progresivamente todo el miocardio. La conductibilidad del estímulo es, pues, la propiedad que tiene el miocardio y su tejido de especialización de propagar el estímulo de la despolarización que normalmente se origina en el nódulo sinusal. La consecuencia de la despolarización se repite luego con el fenómeno de la repolarización.

De todo lo explicado se desprenden dos conceptos importantes:La excitabilidad, que se refiere a la habilidad del tejido miocárdico, ordinario o especializado, para ser despolarizado por un estímulo y la refractariedad, cuando el tejido miocárdico es insensible o refractario a diversos estímulos que pudieran sobrevenir en determinados momentos del ciclo eléctrico. Durante la despolarización ventricular (complejo QRS del ECG) y la fase lenta de repolarización (segmento ST del ECG),el miocardio ventricular es incapaz de responder a estímulos de cualquier tipo, esto es, hay un período refractario absoluto; en la fase de repolarización rápida (onda T del ECG), responde solamente a estímulos especialmente intensos, es decir, existe un período refractario relativo. Estos dos conceptos son también aplicables a la musculatura auricular.

Hemodinámica Cardiovascular

El sistema cardiovascular tiene básicamente una función hemodinámica es decir, la conducción de la sangre. A continuación estudiaremos el ciclo cardíaco con su hemodinamica y en segundo lugar, los mecanismos de adaptación cardíaca, con miras a mantener un flujo de sangre al nivel requerido por las necesidades periféricas del momento.

Ciclo cardíaco.

El funcionamiento del corazón como bomba impelente depende, aparte del estímulo eléctrico y de la contractilidad miocárdica, de la integridad de sus válvulas, las cuales dirigen la circulación normal de la sangre desde las aurículas a los ventrículos y desde estos a las arterias, e impiden su retroceso. La contracción o sístole auricular y ventricular son respuesta, con cierto retraso a los estímulos eléctricos auricular (onda P del ECG) y ventricular (complejo QRS del ECG), respectivamente. La sístole auricular es poco duradera, mientras que la ventricular es muy prolongada, va desde el pico del complejo QRS de despolarización ventricular hasta el final de la onda T de repolarización. Aunque la sístole auricular precede a la del ventrículo, y puede considerarse como la primera fase del ciclo cardíaco, es más corriente considerar la sístole ventricular como la fase inicial del mismo.

Casi simultáneamente al inicio de la sístole ventricular, acontece la oclusión de las válvulas auriculoventriculares - primer ruido cardíaco fonocardiográfico y a la auscultación, pues ya desde el comienzo de la contracción la presión intraventricular supera a la auricular. La presión intraventrivular aumenta rápidamente, alcanzando muy pronto el nivel de la presión en las arterias de salida (pulmonar y aórtica) y abriéndose en consecuencia las válvulas semilunares. A partir de entonces comienza la fase de expulsión, en la que los ventrículos lanzan (especialmente al principio) un volumen de sangre, denominado volumen de expulsión sistólico que corresponde a 60-100 ml y que en caso de máxima actividad puede quintuplicarse. Tal fase de expulsión cesa al mismo tiempo que la contracción ventricular. La presión intraventricular cae entonces por debajo de la arterial, y se cierran las válvulas semilunares -segundo ruido cardíaco- comenzando entonces la diástole o fase de relajación y llenado ventricular. La sístole ventricular discurre entre el primer y el segundo ruidos cardíacos. La primera parte de la misma, que dura hasta la apertura de las válvulas semilunares, y se caracteriza por un aumento rápido de la presión intraventricular, se denomina isovolumétrica o isométrica, pues no se traduce por cambios ni en el volumen del ventrículo ni en la longitud de sus fibras; la segunda fase o período expulsivo se denomina isotónica, pues hay una gran disminución del volumen del ventrículo y de la longitud de las fibras. Normalmente y en estado de reposo el ventrículo expulsa alrededor de un 65% de su volumen de sangre, denominándose fracción de expulsión o eyección, y el restante volumen diastólico residual.

Durante la diástole ventricular hay una primera fase muy breve, en la que la característica fundamental es la caída de presión intraventricular, y una segunda fase muy duradera, que comienza con la apertura de las válvulas auriculoventriculares, en el momento que la presión intraventricular cae por bajo de la auricular; ello coincide con la cúspide de la onda v de presión o relleno auricular. La sangre auricular tiende en seguida a vaciarse en el ventrículo, y al final de la diástole se produce la contracción auricular que se caracteriza por la onda a de presión auricular y contribuye a un 15-25% del llenado ventricular total. Así, pues, la presión auricular es fundamental para el llenado diastólico ventricular y se caracteriza por dos ondas positivas: onda v poco después de la diástole ventricular, y la onda a poco antes de finalizar aquella. Estas dos ondas positivas casi coinciden con los dos ruidos cardíacos normales, dejan entre sí a dos ondas negativas: la onda x sistólica, que representa la relajación auricular y, en parte un desplazamiento hacia abajo de la base ventricular en el período de sístole y la onda y de vaciado auricular que ocurre desde en el momento en que la sangre penetra por las válvulas auriculoventriculares hacia el ventrículo. La onda x negativa se ve interrumpida en su comienzo por una onda c positiva que representa probablemente el abombamiento hacia las aurículas de las válvulas auriculoventriculares al principio de la sístole ventricular.

Durante la sístole, la presión intraventricular del lado izquierdo se iguala con la presión aórtica y gracias a ello se produce un flujo de sangre desde el corazón hacia la periferia. Durante la diástole, las presiones auricular y ventricular se hallan prácicamente igualadas, gracias a lo cual la sangre pasa entonces desde la aurícula al ventrículo a través de la válvula mitral.

En las cavidades cardíacas derechas y en la arteria pulmonar ocurre exactamente lo mismo que acabamos de mencionar en las cavidades izquierdas y aorta, aunque la presión sistólica en el ventrículo izquierdo y aorta es, aproximadamente 6 veces mayor que la del ventrículo derecho y arteria pulmonar. La sangre circula del lado derecho al izquierdo del corazón a través del sistema vascular pulmonar, debido al gradiente que existe entre la presión arterial pulmonar y la presión en la aurícula izquierda (6-12 mm Hg).

Regulación de la función cardiaca

Cuando una persona se halla en reposo, el corazón está obligado a bombear sólo de cuatro a seis litros de sangre por minuto; en ocasión de un ejercicio muy intenso puede tener que impulsar hasta cinco veces este volumen. Vamos ahora a referirnos los medios por virtud de los cuales el corazón puede adaptarse a tales enormes aumentos de gasto cardíacos. Los dos medios básicos por virtud de los cuales se regula la acción de la bomba del corazón son la autorregulación intrínseca en respuesta a cambios del volumen de sangre que fluye penetrando en el corazón y el control reflejo del corazón por el sistema nervioso vegetativo.

Autorregulación intrínseca de la acción de la bomba del corazón. Leyde Frank-Starling del corazón:

La capacidad intrínseca del corazón de adaptarse a cargas cambiantes de sangre que les llegan (retorno venoso) recibe el nombre de Ley de Frank-Starling y afirma que cuando más se llena el corazón durante la diástole, mayor es el volumen de sangre impulsado hacia la aorta. Otra forma de expresar esta ley es: dentro de límites fisiológicos, el corazón impulsa toda la sangre que le llega sin permitir un remanso excesivo de la misma en las venas.

Una de las mejores formas para expresar la capacidad funcional de los ventrículos estriba en emplear las curvas de función ventricular que relaciona distintos parámetros: presión auricular-gasto ventricular, volumen de replección ventricular- volumen sistólico etc.

Control nervioso del corazón

El corazón está inervado por fibras tanto simpáticas como parasimpáticas. Estos nervios afectan a la bomba cardíaca de dos maneras 1) cambiando la frecuencia del ritmo, y 2) cambiando la fuerza de la contracción cardíaca. La estimulación parasimpática disminuye la frecuencia cardíaca, y la simpática la aumenta. En general cuando más veces se contrae el corazón por minuto, mayor volumen de sangre puede impulsar, pero hay limitaciones con frecuencias muy altas. La estimulación simpática aumenta la fuerza de contracción del músculo cardíaco, mientras que la estimulación parasimpática la disminuye.

FLUIDOS

LÍQUIDO

El líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente

Estado líquido es un estado de agregación de la materia intermedio entre el estado sólido y el gaseoso. Las moléculas de los líquidos no están tan próximas como las de los sólidos, pero están menos separadas que las de los gases.

Las moléculas en el estado líquido ocupan posiciones al azar que varían con el tiempo. Las distancias intermoleculares son constantes dentro de un estrecho margen. En algunos líquidos, las moléculas tienen una orientación preferente, lo que hace que el líquido presente propiedades anisótropas. Los líquidos presentan tensión superficial y capilaridad, generalmente se dilatan cuando se incrementa su temperatura y pierden volumen cuando se enfrían, aunque sometidos a compresión su volumen es muy poco variable a diferencia de lo que sucede con otros fluidos como los gases. Los objetos inmersos en algún líquido son sujetos a un fenómeno conocido como flotabilidad.

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PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS

VISCOSIDAD

En la animación, el fluido de abajo es más viscoso que el de arriba.

Los líquidos se caracterizan porque las fuerzas internas en un líquido no dependen de la deformación total, aunque usual sí dependen de la velocidad de deformación, esto es lo que diferencia a los sólidos deformables de los líquidos. Los fluidos reales se caracterizan por poseer una resistencia a fluir llamada viscosidad

La viscosidad de un líquido crece al aumentar el número de moles y disminuye al crecer la temperatura. La viscosidad también está relacionada con la complejidad de las moléculas que constituyen el líquido: es baja en los gases inertes licuados y alta en los aceites pesados. Es una propiedad característica de todo fluido.

La viscosidad es una medida de la resistencia al desplazamiento de un fluido cuando existe una diferencia de presión. Cuando un líquido o un gas fluyen se supone la existencia de una capa estacionaria, de líquido o gas, adherida sobre la superficie del material a través del cual se presenta el flujo. La segunda capa roza con la adherida superficialmente y ésta segunda con una tercera y así sucesivamente. Este roce entre las capas sucesivas es el responsable de la oposición al flujo o sea el responsable de la viscosidad.

La viscosidad se mide en poises, siendo un poise la viscosidad de un líquido en el que para deslizar una capa de un centímetro cuadrado de área a la velocidad de 1 cm/s respecto a otra estacionaria situado a 1 cm de distancia fuese necesaria la fuerza de una dina.

La viscosidad suele decrecer en los líquidos al aumentar la temperatura, aunque algunos pocos líquidos presentan un aumento de viscosidad cuando se calientan. Para los gases la viscosidad aumenta al aumentar la temperatura.

La viscosidad de un líquido se determina por medio de un viscosímetro entre los cuales el más utilizado es el de Ostwald,2 este se utiliza para determinar viscosidad relativas.

FLUIDEZ

La fluidez es una característica de los líquidos y/o gases que les confiere la habilidad de poder pasar por cualquier orificio o agujero por más pequeño que sea, siempre que esté a un mismo o inferior nivel del recipiente en el que se encuentren, a diferencia del restante estado de agregación conocido como sólido. Fluidez es el opuesto de viscosidad, ambas se relacionan con la temperatura y la presión.

A mayor temperatura más fluidez tiene un líquido y menos fluidez tiene un gas.

MECÁNICA DE FLUIDOS

La mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos  que estudia el movimiento de los fluidos  así como las fuerzas que los provocan. La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes.

la mecánica de fluidos se asume que los fluidos verifican las siguientes leyes:

Conservación de la masa y de la cantidad de movimiento.

Primera y segunda ley de la termodinámica.

PARTÍCULA FLUIDA

Este concepto está muy ligado al del medio continúo y es sumamente importante en la mecánica de fluidos. Se llama partícula fluida a la masa elemental de fluido que en un instante determinado se encuentra en un punto del espacio. Dicha masa elemental ha de ser lo suficientemente grande como para contener un gran número de moléculas, y lo suficientemente pequeña como para poder considerar que en su interior no hay variaciones de las propiedades macroscópicas del fluido, de modo que en cada partícula fluida podamos asignar un valor a estas propiedades. Es importante tener en cuenta que la partícula fluida se mueve con la velocidad macroscópica del fluido, de modo que está siempre formada por las mismas moléculas. Así pues un determinado punto del espacio en distintos instantes de tiempo estará ocupado por distintas partículas fluidas.

MECÁNICA DE FLUIDOS

También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita. La hipótesis fundamental en la que se basa toda la mecánica de fluidos es la hipótesis del medio continuo.

LEY DE STOKES

La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.

La ley de Stokes puede escribirse como:

donde R es el radio de la esfera, v su velocidad y η la viscosidad del fluido.

La condición de bajos números de Reynolds implica un flujo laminar lo cual puede traducirse por una velocidad relativa entre la esfera y el medio inferior a un cierto valor crítico. En estas condiciones la resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se oponen al deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa límite adherida al cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud de fluidos y condiciones.

Si las partículas están cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede calcularse su velocidad de caída o sedimentación igualando la fuerza de fricción con el peso aparente de la partícula en el fluido.

HIDROSTÁTICA

La hidrostática tiene como objetivo estudiar los líquidos en reposo. Generalmente varios de sus principios también se aplican a los gases.

El término de fluido se aplica a líquidos y gases porque ambos tienen propiedades comunes. No obstante conviene recordar que un gas puede comprimirse con facilidad, mientras un líquido es prácticamente incompresible.

LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍQUIDOS SON LAS SIGUIENTES:

a) Viscosidad. Es una medida de la resistencia que opone un líquido a fluir.

b) Tensión Superficial. Este fenómeno se presenta debido a la atracción entre moléculas de un líquido.

c) Cohesión. Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia.

d) Adherencia. Es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos sustancias diferentes en contacto.

e) Capilaridad. Se presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si son tubos muy delgados llamados capilares.

PRINCIPIO DE PASCAL

El principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase: «el incremento de la presión aplicada a una superficie de un fluido incompresible contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo».

Es decir, que si se aplica presión a un líquido no comprimible en un recipiente cerrado, ésta se transmite con igual intensidad en todas direcciones y sentidos. Este tipo de fenómeno se puede apreciar, por ejemplo, en la prensa hidráulica o en el gato hidráulico; ambos dispositivos se basan en este principio. La condición de que el recipiente sea indeformable es necesaria para que los cambios en la presión no actúen deformando las paredes del mismo en lugar de transmitirse a todos los puntos del líquido

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES.

El principio de Arquímedes establece que cualquier cuerpo sólido que se encuentre sumergido total o parcialmente (depositado) en un fluido será empujado en dirección ascendente por una fuerza igual al peso del volumen del líquido desplazado por el cuerpo sólido.

El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente.

VISCOSIDAD DE LA SANGRE

La sangre es un fluido que presenta gran cantidad de hematocritos, además de proteínas que están disueltas en el plasma sanguíneo. Todas estas partículas contenidas en la sangre influirán en su viscosidad que en valores normales a 37ºC es 4×10-2 P (Poises) ó 4×10-3 Pl (Poiseuilles).

A partir de esta relación podemos observar que si la viscosidad es alta entonces la velocidad del flujo disminuye. Pero esta ley no es estrictamente válida, ya que se aplica a flujos laminares y fluidos newtonianos. En el caso de la sangre, los tipos de vasos sanguíneos que presentan flujos laminares y newtonianos son los capilares y venas. En las arterias no se aplica esta ley.

Hay dos tipos de flujos:

Flujo laminar.

Se caracteriza por presentar movimiento ordenado de las partículas, líneas de corriente y trayectorias definidas y su carácter suave.

Flujo Turbulento.

Caracterizado por su movimiento caótico, irregularidad, no tener líneas de corriente ni trayectorias definidas.

Es importante saber esta propiedad inherente de los fluidos ya que aplicado en la sangre, a una mayor concentración de solutos o partículas en el medio, hace que la viscosidad aumente, y si esta aumenta entonces la velocidad del flujo disminuye, lo cual implica que el recorrido de la sangre se vuelve lento por lo tanto no hay una rápida administración de los nutrientes hacia los tejidos.

SEDIMENTACIÓN

Se entiende por sedimentación la remoción por efecto gravitacional de las partículas en suspensión presentes en el agua. Estas partículas deberán tener un peso específico mayor que el fluido.

-La viscosidad de la sangre normal (μ) es de aproximadamente 3.5 x 10-2 P (0.035 P) o de 3.5 x 10-3 Pa-s (Pascal/seg) (0.0035 Pa-s)

[1 poise (ñ) = 1 dina/s/cm2 equivale a 10 pascales -seg (Pa-s)]; esto está directamente relacionado con el

hematocrito.

LEY DE POISEUILLE

La ley de Poiseville es la ley que permite determinar el flujo laminar estacionario ΦV de un líquido incompresible y uniformemente viscoso a través de un tubo cilíndrico de sección circular constante. Esta ecuación fue derivada experimentalmente en 1838, formulada y publicada en 1840 y 1846 por Jean Louis Marie Poiseuille (1797-1869). La ley queda formulada del siguiente modo:

• Donde V es el volumen del líquido que circula en la unidad de tiempo t, media la velocidad media del fluido a lo largo del eje z del sistema de coordenadas cilíndrico, r es el radio interno del tubo, ΔP es la caída de presión entre los dos extremos, η es la viscosidad dinámica y L la longitud característica a lo largo del eje z.
• En el caso de fluidez suave (flujo laminar), el caudal de volumen está dado por la diferencia de presión dividida por la resistencia viscosa. Esta resistencia depende linealmente de la viscosidad y la longitud, pero la dependencia de la cuarta potencia del radio, es exageradamente diferente. La ley de Poiseuille se ha encontrado razonablemente de acuerdo, con experimentos para líquidos uniformes (llamados fluidos Newtonianos) en casos donde no hay apreciables turbulencias.

La ley es también muy importante en hemodinámica.

La ley de Poiseuille fue extendida en 1891 para flujo turbulento por L. R. Wilberforce

LA HEMODINÁMICA

Es aquella parte de la biofísica que se encarga del estudio anatómico y funcional del corazón y especialmente de la dinámica de la sangre en el interior de las estructuras sanguíneas como arterias, venas, vénulas, arteriolas y capilares así como también la mecánica del corazón propiamente dicha mediante la introducción de catéteres finos a través de las arterias de la ingle o del brazo. Esta técnica conocida como cateterismo cardíaco permite conocer con exactitud el estado de los vasos sanguíneos de todo el cuerpo y del corazón.

PARTICIPANTES DE LA CIRCULACIÓN SANGUÍNEA

• Arterias: las arterias están hechas de tres capas de tejido, uno muscular en el medio y una capa interna de tejido epitelial

• Capilares: los capilares irrigan los tejidos, permitiendo además el intercambio de gases dentro del tejido. Los capilares son muy delgados y frágiles, teniendo solo el espesor de una capa epitelial.

• Venas: las venas transportan sangre a más baja presión que las arterias, no siendo tan fuerte como ellas. La sangre es entregada a las venas por los capilares después que el intercambio entre el oxígeno y el dióxido de carbono ha tenido lugar. Las venas transportan sangre rica en residuos de vuelta al corazón y a los pulmones. Las venas tienen en su interior válvulas que aseguran que la sangre con baja presión se mueva siempre en la dirección correcta, hacia el corazón, sin permitir que retroceda. La sangre rica en residuos retorna al corazón y luego todo el proceso se repite.

• CORAZÓN: es el órgano principal del aparato circulatorio. Es un músculo estriado hueco que actúa como una bomba aspirante e impelente, que aspira hacia las aurículas la sangre que circula por las venas, y la impulsa desde los ventrículos hacia las arterias. Tiene 4 cavidades, 2 aurículas y 2 ventrículos.

Producción de la circulación sanguínea

En primer lugar, la circulación sanguínea realiza dos circuitos a partir del corazón:

CIRCULACIÓN MAYOR O CIRCULACIÓN SOMÁTICA O SISTÉMICA

El recorrido de la sangre comienza en el ventrículo izquierdo del corazón, cargada de oxígeno, y se extiende por la arteria aorta y sus ramas arteriales hasta el sistema capilar, donde se forman las venas que contienen sangre pobre en oxígeno. Estas desembocan en las dos venas cavas (superior e inferior) que drenan en la aurícula derecha del corazón.

CIRCULACIÓN MENOR O CIRCULACIÓN PULMONAR O CENTRAL

La sangre pobre en oxígeno parte desde el ventrículo derecho del corazón por la arteria pulmonar que se bifurca en sendos troncos para cada uno de ambos pulmones. En los capilares alveolares pulmonares la sangre se oxigena a través de un proceso conocido como hematosis y se reconduce por las cuatro venas pulmonares que drenan la sangre rica en oxígeno, en la aurícula izquierda del corazón. La actividad del corazón es cíclica y continua.

El ciclo cardiaco es el conjunto de acontecimientos eléctricos, hemodinámicas, mecanismos, acústicos y volumétricos que ocurren en las aurículas, ventrículos y grandes vasos, durante las fases de actividad y de reposo del corazón.

El ciclo cardiaco comprende el período entre el final de una contracción, hasta el final de la siguiente contracción. Tiene como finalidad producir una serie de cambios de presión para que la sangre circule.

principal importancia: pasa por las venas de nuestro cuerpo

FASES DEL CICLO CARDIACO

1. Fase de llenado: tenemos válvulas sigmoideas aórtica y pulmonar (cerradas), y válvulas auriculoventriculares denominadas tricúspide y mitral (abiertas). Durante esta fase la sangre pasa desde la aurícula al ventrículo, es el principio de la diástole (relajación de los ventrículos).

2. Fase de contracción isométrica ventricular: en esta fase comienza la sístole (contracción ventricular) va a cerrar las válvulas auriculoventriculares.

3. Fase de expulsión: es la sístole propiamente dicha, en donde hay una contracción ventricular (cerrados) abriéndose las válvulas sigmoideas, existe una salida de sangre a la aorta y a la pulmonar.

4. Fase de relajación ventricular: los ventrículos se relajan, las válvulas sigmoideas se cierran y las válvulas auriculoventriculares se abren. El ciclo completo dura unos 0,8 segundos (Reposo)

LAS PRESIONES INTRACARDIACAS

es la presión hidrostática ejercida por la sangre contra la pared de las cavidades cardíacas o de los vasos. En nuestro sistema cardiovascular las presiones son resultado de varios factores, entre los que se incluyen: El flujo sanguíneo o débito, Las resistencias al flujo, La distensibilidad de los ventrículos y de los vasos, La fuerza de contracción de los ventrículos, La capacitancia del sistema, y La volemia.

En condiciones fisiológicas, los ventrículos generan una presión sistólica que expulsa la sangre hacia las grandes arterias, con una mínima resistencia intracardiaca a la expulsión. Este bolo (o volumen) de sangre entra al sistema vascular arterial produciendo un aumento de la presión, que dependerá del volumen expulsivo y de la distensibilidad y capacitancia de las arterias. Luego la sangre fluye hacia los distintos órganos por medio de arterias y arteriolas, que ofrecen una importante resistencia al flujo, determinando un descenso significativo de las presiones entre las arterias y los capilares. Finalmente la sangre atraviesa el sistema capilar y entra al sistema venoso, donde su presión está determinada fundamentalmente por la relación entre la volemia y la capacitancia del sistema.

LA DIÁSTOLE

Es el período en el que el corazón se relaja después de una contracción, llamado período de sístole, en preparación para el llenado con sangre circulatoria. En la diástole ventricular los ventrículos se relajan, y en la diástole auricular las aurículas están relajadas. Juntas se las conoce como la diástole cardíaca y constituyen, aproximadamente, la mitad de la duración del ciclo cardíaco, es decir, unos 0,4 segundos.

Durante la diástole las aurículas se llenan de sangre por el retorno venoso desde los tejidos por la vía de las venas cavas superior e inferior y se produce un aumento progresivo de la presión intra-auricular hasta superar la presión intra-ventricular.

Durante la diástole ventricular, la presión de los ventrículos cae por debajo del inicio al que llegó durante la sístole. Cuando la presión en el ventrículo izquierdo cae por debajo de la presión de la aurícula izquierda, la válvula mitral se abre, y el ventrículo izquierdo se llena con sangre que se había estado acumulando en la aurícula izquierda. Un 70% del llenado de los ventrículos ocurre sin necesidad de sístole auricular. Igualmente, cuando la presión del ventrículo derecho cae por debajo del de la aurícula derecha, la válvula tricúspide se abre, y el ventrículo derecho se llena de la sangre que se acumulaba en la aurícula derecha.

LA SISTOLE

LA SÍSTOLE AURICULAR

Es la contracción del tejido muscular cardiaco auricular.

Esta contracción produce un aumento de la presión en la cavidad cardiaca auricular, con la consiguiente eyección del volumen sanguíneo contenido en ella.

La contracción de las aurículas hace pasar la sangre a los ventrículos a través de las válvulas aurícula-ventriculares. Mediante la sístole ventricular aumenta la presión interventricular lo que causa la coaptación de las valvas de las válvulas aurícula-ventriculares e impiden que la sangre se devuelva a las aurículas y que, por lo tanto, salga por las arterias, ya sea a los pulmones o al resto del cuerpo. Después de la contracción el tejido muscular cardíaco se relaja y se da paso a la diástole, auricular y ventricular.

LA SÍSTOLE VENTRICULAR

Es la contracción del tejido muscular cardiaco ventricular.

Esta contracción provoca un aumento de presión en el interior de los ventrículos y la consiguiente eyección de sangre contenida en ellos. Se impide que la sangre vuelva a las aurículas mediante el aumento de presión, que cierra las válvulas bicúspide y tricúspide. La sangre sale por las arterias pulmonares y aorta. Éstas también tienen las llamadas válvulas sigmoideas, que evitan el reflujo de la sangre.