FISIOLOGÍA Y BIOFÍSICA DE

FISIOLOGÍA Y BIOFÍSICA
RESPIRATORIAS. CARRIL C.
DE
LAS
FUNCIONES
CARDIOCIRCULATORIAS
Y
Seminarios
Seminario I: Electrofisiología cardíaca
Fundamentos biofísicos eléctricos y electroquímicos: carga, capacidad, intensidad de corriente,
resistencia, conductancia, diferencia de potencial, pilas, ley de Ohm. Bases iónicas de la génesis
de las diferencias de potencial eléctrico en las membranas celulares. Potencial químico y
electroquímico. Equilibrio electroquímico. Ecuación de Nerst. Estado estacionario. Potencial de
reposo. Propiedades eléctricas pasivas y activas de las membranas celulares excitables. Potencial
de acción. Constante de tiempo y de espacio. Factores que determinan la velocidad de
conducción de un estímulo. Canales iónicos. Circuito eléctrico equivalente.
Contenidos fisiológicos: propiedades cardíacas: automatismo, excitabilidad, conductividad y
contractilidad. Origen y propagación del latido cardíaco. Potencial de reposo y potencial de acción.
Bases iónicas de las diferentes fases del potencial de acción cardíaco. Características
diferenciales entre las células contráctiles y las del marcapaso. Períodos refractarios absoluto y
relativo. Propagación del estímulo. Nódulo arículoventricular, haz de His, fibras de Purkinje.
Seminario II: Electrocardiografía
Fundamentos biofísicos eléctricos y electroquímicos: el campo eléctrico de un dipolo. El dipolo
eléctrico como fenómeno vectorial. Potenciales de superficie en un conductor volumétrico.
Registros uni y bipolares. El registro de un fenómeno eléctrico celular desde el exterior y a
distancia. La despolarización y la repolarización de un grupo de células expresadas como vectores
eléctricos.
Contenidos fisiológicos: el nódulo sinusal, el sistema de conducción. Vectores normales de la
activación cardíaca. El electrocardiógrafo. Las derivaciones electrocardiográficas uni y bipolares
de los planos frontal y horizontal. Electrocardiograma normal. Eje eléctrico.
Seminario III: Mecánica cardíaca I
Fundamentos biofísicos mecánicos: fuerza, tensión, elasticidad, ley de Hooke, distensibilidad,
elastancia.
Contenidos fisiológicos: músculo cardíaco: acoplamiento excitación-contracción. El rol de las
proteínas contráctiles y el calcio. Rendimiento mecánico: tensión pasiva y activa. Contracción
isométrica e isotónica. Relaciones longitud-tensión, longitud-acortamiento y fuerza-velocidad.
Estado inotrópico. Comparación entre el músculo cardíaco y esquelético.
Seminario IV: Mecánica cardíaca II
Fundamentos biofísicos mecánicos e hidrostáticos: presión. Principio de Pascal. Formas de medir
la presión. Presión generada por una bomba. Trabajo volumétrico. Ley de Laplace.
Contenidos fisiológicos: del sarcómero al corazón entero. Ley de Laplace aplicada a la cámara
cardíaca. Presiones intracavitarias. Loop presión-volumen. Ley de Frank-Starling. Precarga,
postcarga y contractilidad. Estado inotrópico. Regulación homeométrica y heterométrica. Trabajo
cardíaco.
Seminario V: Ciclo cardíaco y volumen minuto
Fundamentos biofísicos hidrostáticos e hidrodinámicos: presión. Caudal. Ecuación de continuidad.
Métodos para medir el caudal.
Contenidos fisiológicos: Ciclo cardíaco: períodos de eyección, de llenado e isovolúmicos. El rol de
las válvulas cardíacas. Presiones intracavitarias derechas e izquierdas. Correlación de los
fenómenos mecánicos, eléctricos y acústicos.
Volumen minuto cardíaco: concepto y medición. El catéter de Swan-Ganz. Factores que regulan el
llenado diastólico, la descarga sistólica y la frecuencia cardíaca.
Seminario VI: Presión arterial y circulación periférica
Fundamentos biofísicos hidrodinámicos: Mecánica de fluidos. Líquidos ideales y reales. Teorema
de Bernoulli. Presión lateral, frontal, cinética, hidrostática y gravitacional. Viscosidad. Resistencia
periférica. Resistencias en serie y paralelo. Ley de Poisseuille. Flujo laminar y turbulento, el Nº de
Reynolds.
Contenidos fisiológicos: Presión arterial: origen, factores que la determinan y métodos de
medición. Resistencia periférica: la importancia del radio vascular. Viscosidad sanguínea,
influencia del hematocrito. Comportamiento de la presión y de la velocidad circulatoria a lo largo
de todo el circuito sistémico. Presión venosa: origen, factores que la determinan y métodos de
medición.
Efectos de la bipedestación sobre el caudal, la presión arterial y venosa
Circulación coronaria: Presión de perfusión. Compresión sistólica. Autorregulación metabólica y
endotelial. Determinantes del consumo de oxígeno miocárdico.
Seminario VII: Control del caudal y la presión arterial. Función ventricular y endotelial.
Fundamentos biofísicos: estudios radioisotópicos: ventriculograma, perfusión miocárdica, SPECT
y PET. Ecodoppler cardíaco y vascular. TAC y RMN cardíacas y vasculares.
Contenidos fisiológicos: Centros bulbares de control e integración. Influencias suprabulbares.
Papel del Sistema nervioso autónomo simpático y parasimpático en el control de las propiedades
cardíacas y del sistema vascular periférico. El barorreflejo. Receptores periféricos de estiramiento,
quimiorreceptores. El sistema renina-angiotensina-aldosterona. La función endotelial.
Función ventricular sistólica y diastólica: fracción de ejección, dP/dt. El cateterismo cardíaco, el
ventriculograma radioisotópico, el ecodoppler cardíaco.
Seminario VIII: Mecánica respiratoria
Fundamentos biofísicos mecánicos, aerostáticos y aerodinámicos: Presión en el seno de un gas.
Ley de Boyle. Elasticidad. Complianza. Tensión superficial. Ley de Laplace aplicada al alvéolo
pulmonar. Ley de Laplace aplicada al flujo aéreo en tubos. Ley de Henry.
Contenidos fisiológicos: Músculos respiratorios. Propiedades elásticas del pulmón. Tensión
superficial, surfactante pulmonar. Propiedades elásticas de la pared torácica. Resistencia de las
vías aéreas. Compresión dinámica. Presiones durante el ciclo respiratorio. Trabajo respiratorio.
Volúmenes y capacidades pulmonares. Ventilación alveolar y pulmonar total. Espacio muerto.
Distribución regional de la ventilación y perfusión pulmonares.
Seminario IX: Transporte gaseoso de la atmósfera a los tejidos
Fundamentos biofísicos del estado gaseoso: Ecuación general del estado gaseoso. Presión de
vapor. Ley de Dalton. Ley de Fick.
Contenidos fisiológicos: Presión atmosférica. Composición del aire atmosférico. Aire alveolar.
Difusión alvéolo-capilar. Transporte sanguíneo de los gases respiratorios. Curva de saturación de
la Hemoglobina. Oferta distal y diferencia arterio-venosa de oxígeno. Cálculo del consumo de
oxígeno. Rol del aparato respiratorio en la regulación del equilibrio ácido-base.
Mecanismos de hipoxemia: hipoventilación, alteración de la difusión pulmonar, alteración de la
relación ventilación perfusión y shunt.
Seminario X: Regulación de la respiración. Evaluación funcional
Contenidos fisiológicos: Control de la ventilación: voluntario y automático. Centros corticales y
tronculares. Sensores de ubicación central y periférica.
Gasometría arterial y venosa mezclada. Espirometría. Curvas volumen-tiempo y flujo-volumen.
Evaluación de la difusión pulmonar con monóxido de carbono (DLCO). Medición de la capacidad
residual funcional. Evaluación de la relación ventilación/perfusión.
Seminarios XI y XII: Caso Clínico
Actividades
A lo largo de las primeras 10 semanas de seminarios y prácticos las mesas de alumnos deben
haber venido analizando el caso clínico y llegar a la primera actividad en la semana 11 con las
primeras 12 preguntas resueltas y los tres temas de investigación bibliográfica propuestos.
.
Actividad I (en el aula Wernicke)
Los alumnos deberán exponer en el frente, por grupo las conclusiones de las primeras 12
preguntas incluyendo los tres temas de investigación bibliográfica propuestos. El docente a cargo,
hará su aporte conceptual teniendo presente que luego de esta actividad los tópicos involucrados
en las primeras 12 preguntas deberían quedar consolidados.
Actividad II (en las mesas de trabajos prácticos)
Terminarán de responder todas las preguntas teniendo en cuenta que en el comienzo de la
actividad III deberán exponer sus conclusiones frente al docente y al resto de los grupos, y
además las respuestas formarán parte de un informe escrito que entregarán al final de la
actividad IV.
Los grupos que no pudieron presentar la primera parte en la actividad I expondrán sus respuestas
en sus mesas frente a un docente.
Actividad III (en el aula Wernicke)
Los alumnos presentarán las últimas preguntas y la conclusión final en forma oral.
El docente orientará la discusión hacia la determinación de los conceptos fisiológicos
fundamentales que están involucrados en el caso clínico.
Actividad IV (en las mesas de trabajos prácticos)
Los alumnos efectuarán las correcciones al informe final de acuerdo a lo discutido y lo entregarán
al docente a cargo que se lo llevará para evaluarlos.
Los grupos que no hayan alcanzado a exponer en la actividad III lo harán en sus mesas frente a
un docente.
Trabajos Prácticos
Trabajo Práctico I: Electrofisiología cardíaca
1) En un modelo celular hipotético nos encontramos con la siguiente distribución iónica:
Compartimiento intracelular
Sodio
Potasio
Cloro
Calcio
Compartimiento extracelular
15 mEq/l
145
mEq/l
150 mEq/l
4,5 mEq/l
5 mEq/l
103 mEq/l
10 -7 mEq/l
2 mEq/l
Proteinatos
mayor concentración
( que a este pH
presentan una carga neta negativa)
menor concentración
¿Cómo espera que sean entre sí las cargas positivas y negativas totales en cada uno
de los compartimientos intra y extracelular?
2) Supongamos que esta célula es sólo permeable al potasio:
¿por qué aparece una diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de
la célula? ¿Podría calcular su valor? Explique. [ considere que estamos a la
temperatura corporal normal de 37 º C, que la constante R de los gases es
aproximadamente 8,3 Joules/ mol º K, que la constante F (de Faraday) es de 96500
Coulombs/ equivalente]
3) Explique qué significa que un ion esté en equilibrio electroquímico.
4) Supongamos ahora que la célula es sólo permeable al potasio y al sodio pero diez
veces más al primero que al segundo:
¿qué sucede con el potencial de membrana? Explique. ¿Podría aproximar el valor
del mismo?
5) En la situación de la pregunta anterior, si la diferencia de potencial transmembrana está
estable ¿cómo son entre sí las corrientes netas de sodio y potasio ? ¿Qué pasaría con
las concentraciones de estos iones en los compartimientos intra y extracelular de
mantenerse esta situación durante mucho tiempo?
6) Explique en que se diferencia una situación de equilibrio (por ejemplo de equilibrio
electroquímico para un ion) de una situación de estado estacionario.
7) Partiendo de la situación anterior:
¿qué sucede con el potencial transmembrana si bruscamente aumenta la
permeabilidad para el sodio hasta hacerse diez veces la del potasio? ¿Hay algún
hecho fisiológico donde ocurra algo similar?
8) Si comparamos la morfología de un potencial de acción generado en una
motoneurona con la del desarrollado en una célula muscular cardíaca ordinaria
encontramos una notable diferencia. ¿Hay algún ion cuyo rol sea decisivo para
explicarla? Fundamente.
9) Describa las principales diferencias en la morfología de los potenciales de acción de
un célula cardíaca de tipo marcapaso respecto de la de una célula ventricular
no especializada.
10) ¿Qué importancia fisiológica tiene el hecho de que algunas células del corazón tengan
una fase de despolarización diastólica espontánea?
11) ¿ Por qué durante la fase de meseta el potencial se mantiene constante durante
algunas decenas de milisegundos?
12) Si el potencial de membrana de una célula cardíaca en reposo coincide con el
potencial de equilibrio electroquímico para el ion Cloro, ¿por qué involucrar a iones
como el Sodio y el Potasio en su génesis? ¿no sería más fácil pensar que el Cloruro
es el verdadero responsable del potencial de reposo?
13) ¿Por qué el ion Calcio no se encuentra en equilibrio electroquímico en condiciones
fisiológicas?
Trabajo Práctico II: Electrocardiografía
1) ¿Qué fenómenos fisiológicos tienen como expresión eléctrica la onda P, el complejo
QRS y la onda T del electrocardiograma?
2) ¿Porqué algunos fenómenos electrofisiológicos normales del corazón pueden ser
interpretados a partir de un modelo vectorial? ¿No es esto demasiado matemático
para la medicina?
3) ¿Qué determina que una onda del electrocardiograma sea positiva o negativa en una
derivación dada?
4) ¿Es lo mismo lo que registra una derivación monopolar y una bipolar?
5) ¿Por qué se dice que en la derivación bipolar DI, el hombro izquierdo es positivo?
6) Además de las seis derivaciones que se obtienen de los miembros ¿para qué
necesito las derivaciones precordiales? ¿No son demasiadas?
7) ¿Puede calcular la frecuencia cardíaca con el ECG? Si piensa que sí, muestre
como lo haría. En cualquier caso, fundamente su respuesta.
8) ¿La onda R en todas las derivaciones precordiales representa el mismo fenómeno
fisiológico espacio-temporal?
9) ¿Porqué normalmente la onda T en las derivaciones precordiales tiene polaridad
positiva? ¿Es una cualidad importante a corroborar en el trazado electrocardiográfico?
10) ¿El complejo " QRS " debe tener siempre una onda Q en todas las derivaciones?
Explique.
11) ¿Es importante comprobar en un ECG que los segmentos PR y ST sean
isoeléctricos? ¿Por qué no se registran ondas en esos tramos, acaso no están
ocurriendo fenómenos bioeléctricos trascendentes en el corazón? ¿Hay supra o
infradesniveles de dichos períodos que puedan considerarse normales?
12)
Con un electrocardiograma obtenido en el práctico deberán determinar:
a) si el ritmo es sinusal.
b) la frecuencia cardíaca.
c) el eje eléctrico de la activación ventricular en el plano frontal.
d) si las características de las ondas, segmentos e intervalos están dentro de los
patrones normales.
Trabajo Práctico III: Mecánica cardíaca (1ra parte)
Ejercicio N° 1:
En dos preparaciones de músculo papilar de válvula mitral de gato
sometidos a estiramientos progresivos se obtienen las siguientes tablas de valores de
fuerza y longitud:
TABLA I
Longitud (mm)
Fuerza (gr)
10
11
12
13
0,10
0,15
0,30
0,60
Nota: hemos elegido en este caso utilizar para la fuerza una vieja subunidad del sistema técnico,
el gramo, debido a que por su extendido uso en la vida cotidiana le permite al alumno imaginar
mejor el experimento. [ recuerde que la unidad de fuerza del Sistema Internacional de Unidades
es el Newton (N) y que un gramo fuerza es igual a 9,8 x 10-3 N]
TABLA II
Longitud (mm)
10
11
12
13
Fuerza (gr)
0,12
0,36
1,08
3,24
1) Con estos datos grafique la relación entre las longitudes alcanzadas y fuerza de
estiramiento correspondiente.
2) ¿A qué se debe que aparezca una fuerza durante el estiramiento? ¿Cómo habrán
podido medirla? ¿Tiene alguna importancia el espesor del músculo papilar?
3) Comparando ambas curvas punto a punto, concluya cuál de ellas presenta mayor
distensibilidad.
4) ¿Cuál de las dos preparaciones muestra mayor rigidez?
5) ¿Puede tomar un único valor representativo de distensibilidad para cada preparación?
6) ¿Cumplen estas preparaciones con la Ley de Hooke? Fundamente su respuesta.
7) ¿Qué sentido tiene estudiar el comportamiento de un músculo cuando es sometido a
estiramiento?
Ejercicio N° 2:
La siguiente tabla presenta una serie de longitudes alcanzadas en estiramientos
progresivos, de una preparación de músculo papilar de válvula mitral de gato, con las
fuerzas correspondientes al reposo y en otra columna las fuerzas obtenidas al provocar
contracciones isométricas máximas de dicho músculo a partir de cada uno de esas
longitudes
Longitud (mm)
10
11
12
13
14
15
16
Fuerza en reposo (g)
0,10
0,15
0,23
0,34
0,80
1,60
3,00
Fuerza isométrica máxima (g)
0,20
2,00
3,80
5,60
7,40
9,20
11,00
1) Con estos datos grafique la relación entre las longitudes alcanzadas y las fuerzas de
estiramiento correspondientes.
2) Sobre el gráfico anterior, trace la curva que representa la relación entre las
longitudes de estiramiento y las fuerzas isométricas máximas obtenidas a partir de
cada una de ellas.
3) Describa paso a paso como supone Ud. que se puede haber diseñado este
experimento.
4) Además de la obvia diferencia numérica en el valor de las dos columnas
correspondientes a las fuerzas. ¿Qué diferencia cualitativa sustancial podría marcar
entre ellas?
5) ¿Qué sentido tiene obligar a un músculo a desarrollar fuerza sin permitirle acortarse?
6) ¿Por qué la fuerza isométrica máxima aumenta con el estiramiento?
7)
Con el mismo preparado muscular y sin haber cambiado las condiciones
experimentales básicas, simule una experiencia siguiendo estas instrucciones:
1ro) partiendo de una longitud de 10 mm, estire el músculo hasta 12 mm y trabe para
evitar mayor estiramiento. Trace una curva representativa de los hechos en el
gráfico de longitud-fuerza.
2do) cargue el preparado con un peso total de 1g y estimule por única vez con una
intensidad suficiente para desencadenar una contracción. En el gráfico de
fuerza- longitud, diagrame todos los sucesos que supone ocurrirán.
¿Cuál será la longitud final alcanzada durante la contracción?
¿Hay algún segmento del trazado que es isométrico? Explique.
¿Qué ocurre luego del acortamiento máximo?
¿Cuál es la precarga de esta contracción?
¿Cuál es la postcarga?
Describa los sucesos moleculares más importante que deberían estar ocurriendo
en las células musculares mientras se desarrolla esta contracción única.
8) Siempre con el mismo músculo grafique tres contracciones diferentes con
estiramientos en reposo de 11, 12 y 13 mm respectivamente y una postcarga en todos
los casos de 1g.
¿Cuál es la diferencia más importante entre las contracciones?
¿Cuál es la precarga en cada caso?
¿Cuál de las contracciones desarrolla mayor fuerza?
¿Cuál es la longitud final del acortamiento máximo en cada caso?
¿Hay alguna otra diferencia en el rendimiento comparativo de estas contracciones
que no pueda visualizarse en el gráfico?
Concluya cuál ha sido la influencia de la precarga en el rendimiento de estas
contracciones.
9) Grafique ahora tres contracciones con una precarga de 0,34 g y postcargas de 2, 4 y 6
g respectivamente
¿Cuál es la principal diferencia entre las contracciones?
¿Cuál es la longitud final durante la contracción y el grado de acortamiento en
cada caso?
¿Cómo son los segmentos isométricos en cada caso?
¿Hay alguna otra diferencia en el rendimiento comparativo de estas contracciones
que no pueda visualizarse en el gráfico?
Concluya cuál ha sido la influencia de la postcarga en el rendimiento de estas
contracciones.
Ejercicio Nº 3
En el baño donde se encuentra el preparado muscular que estábamos utilizando en el
ejercicio anterior se adiciona un digitálico, se efectúan los mismo estiramientos
progresivos y contracciones isométricas obteniéndose la siguiente tabla:
Longitud (mm)
Fuerza en reposo
(gr)
10
11
12
13
14
15
16
0,10
0,15
0,23
0,34
0,80
1,60
3,00
Fuerza isométrica máxima
(gr)
0,2
4,0
7,8
11,6
15,4
19,2
23,0
1) Grafique las relaciones entre la longitud y las fuerzas de estiramiento y las fuerzas
isométricas máximas como lo hizo en el ejercicio Nº2.
2) Compare las curvas obtenidas con las del ejercicio anterior y marque las diferencias
que le parezcan más importantes.
3) ¿Hay cambios en la distensibilidad de la preparación muscular?
4) Realice una contracción con similares características de estiramiento y carga que la
del punto 7 del ejercicio Nº2 .
¿Es mayor la fuerza desarrollada?
¿Es igual el grado de acortamiento?
¿Hay algún parámetro del rendimiento muscular que no puede visualizarse en este
gráfico y que podría haber cambiado?
Compare la pre y postcarga en ambos casos.
¿Hay algún fenómeno molecular que pueda explicar los hallazgos?
5) Trace ahora las tres contracciones del punto 8 del ejercicio Nº2 pero en el marco
actual. Enumere las cosas que cambian y las que permanecen constantes en ambos
casos.
6) Haga lo mismo de la pregunta anterior con las contracciones del punto 9 del ejercicio
Nº2
7) ¿Depende la pendiente de la recta que relaciona la longitud con la fuerza isométrica
máxima del grado de estiramiento alcanzado en cada punto?
8) ¿Qué consecuencias trae el hecho de que la relación entre la longitud y la fuerza
isométrica máxima sea lineal?
Trabajo Práctico IV: Mecánica cardíaca (2da parte)
Ejercicio N° 1:
Las tablas I y II presentan los valores de presiones y volúmenes
diastólicos del ventrículo izquierdo de dos pacientes.
Tabla I
Volumen (ml)
50
70
90
110
Presión (mmHg)
2
3
6
12
Tabla II
Volumen (ml )
50
70
90
110
Presión (mmHg)
3
6
10
18
Nota: nuevamente aquí utilizamos unidades que no son del Sistema Internacional de Unidades
debido a que son de uso corriente en los textos de Fisiología. Recuerde que deberían usarse el
m3 y el Pascal para volumen y presión respectivamente.
1) Grafique la relación presión / volumen.
2) ¿Cuál es el origen de la presión? ¿Cómo fue posible medirla? ¿Hay aquí alguna
expresión de la presión hidrostática?
3) ¿Hay alguna relación entre estos gráficos y los del ejercicio Nº1 del Trabajo Práctico
Nº 3?
4) Compare la complianza de ambos ventrículos.
5) Compare la elastancia.
6) ¿Hay un único valor de elastancia y complianza para cada ventrículo?
7) ¿Qué influencia tiene la distensibilidad del ventrículo izquierdo en su función de
bomba?
8) ¿Qué importancia clínica tiene el estudio de esta propiedad?
9) ¿Cómo podría calcular la tensión intramiocárdica?
Ejercicio N° 2:
La siguiente tabla presenta una serie de volúmenes diastólicos
ventriculares izquierdos con sus presiones de llenado correspondientes y en otra columna
presiones obtenidas al provocar contracciones isovolumétricas máximas de dicho
ventrículo a partir de cada uno de esos volúmenes.
Volumen diastólico
(ml)
50
70
90
110
130
150
170
Presión diastólica
(mmHg)
Presión sistólica isovolumétrica
máxima ( mmHg)
0,5
1
1,5
3
5
8
12
60
100
140
180
220
260
300
1) Grafique la relación entre volúmenes y presiones diastólicas.
2) Discuta que representa la tangente en cada punto de la curva obtenida.
3) Grafique la relación entre volúmenes diastólicos y presiones sistólicas isovolumétricas
máximas.
4) ¿Cómo piensa que se obtuvieron las presiones isovolumétricas máximas? ¿Qué
sentido tiene efectuar dicho experimento en relación con evaluar el rendimiento
mecánico ventricular?
5) ¿Qué particularidad tiene la función obtenida?
6) ¿Qué representa la tangente de dicha función?
7) ¿Qué importancia tiene este parámetro en la evaluación de la función ventricular?
8) ¿Depende este parámetro del valor del volumen y la presión diastólicas alcanzadas en
cada punto? ¿Tiene influencia el nivel de estiramiento que alcanzan las fibras
miocárdicas? ¿Hay otros factores que puedan influenciarlo?
9) ¿Hay en éste ejemplo alguna evidencia de la ley de Starling del corazón?
10) ¿Cuál es la diferencia fundamental entre la elastancia activa o sistólica (llamada
técnicamente Emax) y la elastancia que podríamos llamar pasiva o (mejor) diastólica?
Ejercicio N°3:
Tomando como base los parámetros de función diastólica y sistólica
del ejercicio N° 2, grafique un loop de presión-volumen correspondiente a un ciclo
cardíaco según los siguientes datos:
- presión de fin de diástole:
8 mmHg
- volumen de fin de sístole:
70 ml
- presión arterial diastólica:
80 mmHg
- presión arterial sistólica:
120 mmHg
1) Determine el volumen de fin de diástole.
2) Calcule el volumen sistólico y la fracción de eyección.
3) ¿Podría calcular el volumen minuto cardíaco?
4) Determine la presión al inicio de la sístole.
5) Determine la presión de fin de sístole.
6) Marque en el gráfico la sístole y la diástole ¿Cuáles son las fases isovolumétricas?
7) Calcule, aplicando la Ley de Laplace, la tensión de fin de diástole y de fin de sístole.
Asimile la forma geométrica del ventrículo izquierdo a la de una esfera (Volumen de la
esfera: 4/3 π r3). Espesor medio de fin de diástole 1 cm y de fin de sístole 1,5 cm.
¿Qué significado tienen estos dos parámetros?
8) Calcule el área limitada por el loop presión-volumen aproximándola a la de un
rectángulo.
¿Qué significado tiene dicha superficie? ¿Podría calcular la potencia desarrollada por
el ventrículo izquierdo?
9) Dada una curva de elastancia diastólica, ¿cuál es el determinante fundamental del
valor del volumen de fin de diástole alcanzado?
10) ¿De qué depende que el inicio del período eyectivo se produzca a un nivel de
presión y no a otro mayor o menor?
11) Dada una presión sistólica determinada, ¿cuál es el determinante fundamental del
valor del volumen de fin de sístole?
Ejercicio N°4:
1) Con el mismo ventrículo del ejercicio anterior, grafique dos loops de presión-volumen
A y B, sin cambiar la distensibilidad, la presión arterial diastólica, la presión sistólica
máxima y el volumen de fin de sístole, pero en el loop A con un volumen de fin de
diástole de 130 ml y en el B de 170 ml.
¿Cuál es la consecuencia más importante del cambio del volumen de fin de diástole?
Analice los cambios en la precarga, postcarga, contractilidad y la fracción de eyección.
En la clínica, ¿qué situaciones serían similares a estos ejemplos?
Concluya cuál es la influencia en el rendimiento mecánico que tiene la precarga.
¿Hay en este ejemplo alguna evidencia de una ley fundamental de la fisiología
cardíaca?
2) Grafique ahora dos loops C y D, con igual precarga y contractilidad que el ventrículo del
ejercicio Nº 3, pero el C con una presión arterial diastólica de 50 mmHg y el D con una
de 150 mmHg.
¿Cuál es la consecuencia más importante del cambio de la presión arterial?
Analice los cambios en la postcarga, la fracción de eyección y el volumen residual.
En la clínica, ¿qué situaciones serían similares a estos ejemplos?
Concluya cuál es el rol de la postcarga en el rendimiento ventricular.
3) Grafique a partir del loop D, el cambio necesario de la precarga que restituiría el
volumen sistólico al valor original del ejercicio Nº 3.
¿Cómo podría lograr esto en la práctica?
Ahora en vez de variar la precarga, varíe la contractilidad hasta obtener el mismo
efecto restaurador del volumen sistólico.
¿Cómo podría lograr esto en la práctica?
¿Qué diferencia fundamental hay entre las dos compensaciones?
Trabajo Práctico V: Ciclo cardíaco y volumen minuto
1) Grafique esquemáticamente la correlación temporal de los siguientes fenómenos:
a) Presión ventricular derecha e izquierda en función del tiempo.
b) Presión arterial aórtica y pulmonar en función del tiempo.
c) Presión auricular derecha e izquierda en función del tiempo.
d) Volumen ventricular derecho e izquierdo en función del tiempo.
e) Electrocardiograma.
f) Ruidos cardíacos.
Coloque una escala aproximada de los valores normales de cada parámetro.
2) Sobre el gráfico anterior marque los períodos eyectivo, de llenado e isovolúmicos.
Indique la extensión de la sístole y de la diástole.
3) En la curva de presión auricular derecha o izquierda destaque las ondas normales y
explique los fundamentos de su génesis.
4) ¿La velocidad de llenado de los ventrículos es constante durante toda la diástole?
¿Por qué?
5) ¿Por qué hay un punto en que los ventrículos dejan de llenarse? ¿Eso ocurre
simultáneamente en ambos? Explique.
6)¿Qué parámetro define a que nivel de presión se abren las válvulas sigmoideas aórtica
y pulmonar? ¿Qué factores pueden modificar el valor del mismo?
7) ¿Cómo son entre sí los valores de las presiones sistólicas de ambos ventrículos?
¿Por qué?
8)¿Por qué llega un momento en que la presión en la aorta y en la arteria pulmonar
supera a la de sus respectivos ventrículos? ¿Ocurre simultáneamente? ¿Hay algún
fenómeno acústico vinculado a este evento?
9)¿Con qué hecho está relacionado el primer ruido cardíaco? ¿Es normal auscultar un
tercer y/o un cuarto ruido cardíaco?
10) Explique brevemente el método de Fick para medir el volumen minuto cardíaco.
11)¿Para qué sirve el catéter de Swan-Ganz? ¿Porqué el volumen minuto cardíaco
medido en la arteria pulmonar se aplica también a la circulación sistémica? ¿Hubiera sido
igual medirlo en la vena cava inferior?
12)¿Cuáles son los valores normales del volumen minuto cardíaco de reposo? ¿Son
independientes de la envergadura física del sujeto? ¿Varían con el ejercicio físico?
Trabajo Práctico VI: Presión arterial y circulación periférica
1) Cuando Ud. está tomando la presión por el difundido método de Korotkov, ¿qué sucede
durante el ciclo cardíaco con el calibre de la arteria humeral utilizada cuando la presión en
el manguito está en valores en el intervalo entre la presión sistólica y diastólica del
paciente?
2) Si la presión arterial normal oscila en valores que van de 90 a 140 mmHg para la
presión sistólica y de 60 a 90 mmHg para la diastólica. ¿Por qué no se colapsan las
arterias si la presión atmosférica que soporta el cuerpo humano tiene valores alrededor de
760 mmHg ¿y las venas?
3)¿Por qué puedo decir que la presión arterial media es igual al producto del volumen
minuto cardíaco por la resistencia periférica total? ¿Cómo puedo averiguar en la práctica
la resistencia periférica total? ¿Y la resistencia pulmonar? ¿Cómo están esas dos
resistencias asociadas entre sí? ¿Por qué?
4)¿Por qué aumenta la presión arterial cuando se produce vasoconstricción en el
territorio arteriolar sistémico? ¿Qué sucede con el volumen minuto cardíaco?
5) En pacientes alérgicos a algún medicamento, alimento, picaduras de insectos, etc.,
el contacto con los mismos desencadena una reacción que entre otras cosas produce
la liberación de sustancias vasodilatadoras. Este cuadro se denomina shock
anafiláctico y es potencialmente mortal. ¿Qué ocurriría con la resistencia periférica total si
el radio arteriolar promedio aumentara al triple? ¿Qué sucedería con la presión arterial y
el volumen minuto cardíaco?
6) La coartación de la Aorta es una enfermedad congénita en la cual hay una reducción
del calibre de dicho vaso (estenosis) en un corto segmento ubicado inmediatamente
distal al nacimiento de la arteria subclavia izquierda. La resistencia representada por
esta estenosis, ¿está en serie o en paralelo con las resistencias vasculares equivalentes
del tronco y los miembros inferiores? ¿Por qué?.
Si el organismo mantuviera el volumen minuto cardíaco constante, ¿qué efecto podría
tener una coartación severa sobre la presión arterial de la mitad inferior del cuerpo? ¿Y
sobre la presión en la mitad superior? ¿Qué ocurriría con el trabajo cardíaco?
7)¿Cómo están dispuestos entre sí los sistemas arteriales de ambos miembros
superiores, en serie o en paralelo? ¿Por qué?
8) Para someter a diálisis a los pacientes con enfermedad renal grave se suele unir
quirúrgicamente una arteria como la radial en forma directa con una vena próxima como
la cefálica (fístula arterio-venosa) ¿Cómo es la resistencia de esta "vía" si se la
compara con el paso normal de la sangre desde esta arteria a dicha vena ? ¿Por qué?
¿Hay algún cambio de la resistencia equivalente de todo el miembro superior luego de
efectuada la fístula? ¿Cómo son ahora comparativamente los caudales de ambos
miembros superiores entre sí? ¿Y el volumen minuto cardíaco?
9) Los pacientes con enfermedad bronquial crónica en sus estadíos más severos
presentan hipoxemia permanente (disminución de la presión parcial de oxígeno arterial).
Esto representa un estímulo para la hormona renal eritropoyetina que actúa sobre la
médula ósea generando un aumento en el número de glóbulos rojos. ¿Por qué esto
puede obligar a los médicos a practicar hemodilución de la sangre del paciente (una
especie de sangría moderna) ?
10) Un aneurisma es una dilatación segmentaria patológica de un sector del árbol
circulatorio provocada por diversas causas (debilidad congénita de la pared,
enfermedades infecciosas, inflamatorias, isquémico-necróticas, etc.).
Un paciente portador de una aneurisma de la Aorta abdominal es sometido a periódicas
ecografías para medir el diámetro del mismo. ¿Tiene algo que ver la Ley de Laplace con
la preocupación que tienen los médicos del paciente?
¿Qué sucede con la presión lateral, la presión cinética, la velocidad y el caudal si se
compara al aneurisma con un sector normal inmediatamente proximal y distal ? ¿El
comportamiento de cuál de estos parámetros puede estar vinculado con la tendencia a
formar peligrosos trombos en estas dilataciones?
11) Un paciente que está de pie tiene una presión media en una arteria humeral medida a
nivel del corazón de 100 mmHg. ¿Cuál sería la presión media en una de las arterias
tibiales posteriores a nivel retromaleolar, ubicada 1,30 m más abajo, considerando que la
pérdida viscosa y el cambio en la velocidad son en realidad despreciables?.
¿Cómo sería la presión gravitacional en esta arteria si se la compara con la de la
humeral? ¿Cómo hizo para medirla?
¿Por qué la presión lateral en una de las venas tibiales posteriores medida al mismo nivel
es considerablemente menor?
12) La enfermedad ateroesclerótica se caracteriza, entre otras cosas, por provocar la
reducción de la luz de los vasos arteriales (estenosis). ¿Qué sucede con la presión lateral
justo dentro de la estenosis? ¿Y con la velocidad circulatoria?
Si se compara esta estrechez con el sitio inmediatamente distal: ¿dónde hay más
posibilidades que se produzca turbulencia? ¿Por qué?
13) ¿Cómo se comportan la velocidad circulatoria, el caudal y la presión a lo largo de todo
el circuito sistémico? Fundamente.
Trabajo Práctico VII: Control del volumen minuto cardíaco y de la presión arterial. Función
ventricular y endotelial
1) Una persona en buen estado de salud, al ponerse de pie bruscamente experimenta un
pequeño mareo provocado por hipotensión arterial. ¿Por qué puede haberle ocurrido
esto?. Describa los mecanismos que se ponen en juego para volver la presión a la
normalidad.
2) ¿Por qué los fármacos bloqueadores de los receptores beta 1 provocan típicamente
bradicardia? ¿Por qué los bloqueadores de los receptores alfa 1 son útiles en el
tratamiento de la hipertensión arterial? ¿Por qué la bradicardia sintomática se trata con
atropina?
3) ¿Qué ocurre con la frecuencia cardíaca si al mismo tiempo se bloquean los receptores
beta 1 y muscarínicos? ¿Por qué?
4) Un paciente de 25 años de edad al que se le ausculta un soplo a nivel abdominal, se le
comprueba por Ecodoppler un aumento muy importante en la velocidad de la sangre en
un segmento de una de sus arterias renales. Había sido derivado a este estudio por
presentar cifras de presión arterial de 180/120. ¿Esta presión arterial es normal? ¿Qué
relación puede tener esto con el soplo en el abdomen?
5) La visión actual de la insuficiencia cardíaca propone que, más allá de la causa primaria
de la misma (infarto agudo de miocardio, hipertensión arterial, valvulopatías, enfermedad
de Chagas), el pronóstico está marcado por el efecto descontrolado de algunos sistemas
fisiológicos de compensación. Con esta interpretación, bloqueando con fármacos dichos
circuitos, la terapéutica moderna ha logrado disminuir notoriamente la mortalidad y
mejorar la calidad de vida de los pacientes que padecen esta grave enfermedad.
Ya que al principio son fisiológicos, ¿cuáles podrían ser a su entender esos mecanismos?
6)¿Por qué la fracción de eyección se utiliza para medir la función ventricular? ¿Evalúa
específicamente la contractilidad? ¿Está influida por la pre y postcarga? ¿Qué métodos
puede utilizar para calcularla?
7) Un paciente fumador de 55 años que había consultado por dolor de pecho es derivado
para realizarle un ventriculograma radioisotópico. El estudio muestra que en reposo la
fracción de eyección del ventrículo izquierdo es de 65 % y la del ventrículo derecho es de
55 %. ¿Son normales estos valores? Si es así, ¿cómo son entre sí los volúmenes de fin
de diástole de ambos ventrículos? Desde el punto de vista fisiológico, ¿tendría sentido
hacerle un ventriculograma de esfuerzo? ¿Y un estudio de perfusión miocárdica? ¿Por
qué?
8) Un paciente añoso que había sido derivado desde un geriátrico está siendo
monitoreado en una unidad de cuidados intensivos con un catéter de Swan-Ganz porque
está hipotenso y no orina. La presión de la aurícula derecha es de 2 mmHg, la presión
media de la arteria pulmonar es de 17 mmHg, la presión de enclavamiento pulmonar
(presión wedge) es de 11 mmHg, la presión arterial sistémica media es de 60 mmHg, la
frecuencia cardíaca es de 100 latidos/minuto y volumen minuto calculado por
termodilución es de 2 litros/minuto. El médico a cargo interpreta la situación como de
hipovolemia (disminución del volumen del compartimiento intravascular) y "expande" con
200 ml de solución fisiológica. Luego de esto, el paciente experimenta una sensación de
falta de aire (disnea) y los datos del catéter flotante son: presión de aurícula derecha 2
mmHg, presión media pulmonar 31 mmHg y la presión wedge 25 mmHg; la presión
arterial media, la frecuencia cardíaca y el volumen minuto no experimentan cambios
significativos. El análisis de estos datos, ¿le permiten sacar alguna conclusión acerca de
la función ventricular?. En ese sentido, ¿hay alguna diferencia entre los dos ventrículos?
¿Cómo es el volumen sistólico de cada uno de ellos? ¿Qué opina acerca de la precarga,
la postcarga y la contractilidad derecha e izquierda? ¿y la función diastólica? ¿Por qué
subió la presión pulmonar si la resistencia vascular pulmonar se mantuvo constante?
¿Por qué el paciente está taquicárdico? Por último, ¿hizo bien el médico al expandir a
este paciente?
Nota: si les parece que las preguntas son demasiadas, piensen en todas las que van a
tener que responder cuando les toque estar "en la piel" de nuestro criticado colega.
9) El ecodoppler cardíaco permite medir la velocidad de la sangre en distintos puntos del
corazón y en función del tiempo. De esta forma, en el tracto de entrada ventricular se
describen fundamentalmente una onda de velocidad llamada E que corresponde al
llenado rápido y otra onda llamada A que es ocasionada por la sístole auricular. ¿Cómo
espera que sean entre sí las magnitudes normales de dichas ondas? ¿Por qué?
¿Qué podría ocurrir con este patrón si el ventrículo estudiado presentara una falla de la
función diastólica por severa alteración de la relajación miocárdica?
¿Por qué la ateroesclerosis coronaria avanzada produce comúnmente este fenómeno?
10) Para valorar la función endotelial se somete a un paciente a la prueba de hiperemia
braquial reactiva. Se comprime con un esfigmomanómetro por encima de la presión
sistólica durante 5 minutos. Se mide por ecodoppler de la arteria humeral el diámetro de la
misma y el flujo pre y post compresión. Desde el punto de vista fisiológico, ¿cuál es la
respuesta esperada? ¿Por qué esta prueba sirve para evaluar la función endotelial? ¿Hay
alguna sustancia liberada por el endotelio que antagonice la respuesta?
Trabajo Práctico VIII: Mecánica respiratoria
1) ¿Cómo hace el organismo humano para desplazar aire hacia los alvéolos pulmonares?
¿Cuáles son las fuerzas puestas en juego?
2) Un paciente ha sufrido una herida de arma blanca en el tórax que ha puesto en
comunicación el espacio pleural con el exterior ¿Puede esto ocasionar una alteración de
la mecánica ventilatoria? ¿Por qué?
3) Un preparado animal de pulmón aislado es insuflado en una ocasión con aire y en otra
con solución fisiológica hasta volúmenes iguales ¿En cuál de los dos experimentos
habremos alcanzado mayor presión? ¿Por qué? ¿Cuál de los dos tiene mayor
complianza?
4) En neonatos prematuros que aún no han elaborado suficiente cantidad de surfactante
pulmonar se observan cuadros de dificultad respiratoria graves ¿Qué tiene que ver esto
con la ley de Laplace?
5) ¿Cuáles son los alvéolos mejor ventilados en una individuo normal de pie? ¿Por qué?
6) Cuando el aire fluye por el árbol respiratorio experimenta una disminución de la presión
en la misma dirección del flujo ¿Porqué? ¿Cómo se vincula esto con la compresión
dinámica de las vías aéreas?
7) ¿En qué sitio anatómico del aparato respiratorio reside la mayor resistencia al flujo
aéreo?
8) ¿Es constante la resistencia de las vías aéreas durante el ciclo respiratorio? Explique.
9) Defina conceptualmente: volumen corriente, volumen del espacio muerto, volumen
residual, capacidad pulmonar total, capacidad vital, capacidad residual funcional. En cada
caso proponga un valor medio que pueda considerarse normal.
10) ¿Qué diferencia hay entre la ventilación pulmonar y la alveolar? ¿Cuál elegiría para
saber respecto de la salud de su paciente? ¿Cómo se calculan?
11) Un paciente presenta una frecuencia respiratoria de 40 respiraciones por minuto, ¿ es
normal? ¿Está hiperventilando?
12) ¿Por qué podemos decir que la ventilación alveolar es aproximadamente igual al
volumen de CO2 exhalado en la unidad de tiempo dividido por la concentración fraccional
de CO2 en el gas alveolar? ¿Tiene esta estimación alguna relación con algún principio que
usted haya tenido que utilizar recientemente?
13) La presión parcial de un gas disuelto en la sangre, ¿es una medida de la cantidad
total o de la concentración? ¿Por qué utilizo una unidad de presión como el mm de Hg si
la sustancia ya no está en estado gaseoso?
14) ¿Por qué la presión parcial arterial de CO2 (PaCO2) es una medida fidedigna de la
ventilación alveolar de un paciente y no la presión parcial arterial de O2 (PaO2)?
15) ¿Por qué la diferencia entre la presión parcial arterial de CO2 (Pa CO2) y la presión
parcial de CO2 en el aire espirado (PECO2) tiene relación directa con el volumen del
espacio muerto fisiológico? Al parecer hay un principio que aparece en todos lados.
Trabajo Práctico IX: Transporte gaseoso desde la atmósfera a los tejidos
1) ¿Porqué debería transformar desde condiciones ATPD a BTPS un volumen de aire
obtenido de la espiración de un paciente? ¿Cómo podría hacerlo?
2) En 4 recipientes de un litro tenemos:
N2 a una presión de 597 mmHg.
O2 a una presión de 159 mmHg.
CO2 a una presión de 0,3 mmHg.
Vapor de agua a una presión de 3,7 mmHg respectivamente.
¿ Cuál será la presión total en mmHg, si los cuatro gases son mezclados en un
único recipiente de 4 litros a temperatura constante? ¿Y si el volumen total es
de 1 litro?
¿ Cuáles serán las presiones parciales del O2 y del N2 en ambos casos ?
3) ¿Porqué para calcular la presión parcial alveolar de O2 (PAO2) a partir de la presión
parcial de O2 inspirada (PIO2) debo de alguna manera "restar" la presión de vapor
saturado a 37 ºC y la presión parcial arterial de CO2 (Pa CO2) ? ¿No son sustancias que
"suman" sus presiones parciales al aire inspirado para obtener una presión total?
4) Siguiendo el razonamiento de la pregunta anterior, ¿cómo es la presión parcial
inspirada de N2 (PIN2) comparada con la alveolar (PA N2)? ¿Por qué?
5) Si una persona realiza una maniobra de apnea (suspensión de la ventilación), ¿qué
sucede con la presión parcial alveolar de O2 (PAO2) y la CO2 (PA CO2)? ¿Y la presión
parcial alveolar de N2 (PAN2)? ¿Por qué?
6) Si el N2 no participa en la respiración celular, ¿no sería mejor respirar O2 puro?
7) Si el CO2 es obviamente más pesado que el O2, ¿ porqué su capacidad de difusión es
mayor que la de éste? ¿Qué importancia tiene esto vinculado a los mecanismos de
hipoxemia?
8) Si el O2 tiene la capacidad de solubilizarse en la sangre ¿Porqué necesito a los
glóbulos rojos para transportarlo? ¿Cómo se calcula el contenido arterial de O2?
9) Si la presión parcial de O2 arterial (PaO2) representa el O2 disuelto y éste es sólo una
pequeña parte del contenido arterial del mismo, ¿porqué los médicos se obsesionan tanto
con dicho parámetro?
10) Si una persona normal respira O2 al 100%, ¿aumenta mucho el contenido arterial de
dicho gas? ¿Por qué entonces a los pacientes severamente hipoxémicos se les
administra mezclas con fracciones inspiradas (FI O2) altas?
11) Mencione a los principales factores que desvían la curva de disociación de la
Hemoglobina hacia la derecha y explique la importancia que tienen en la entrega de O2 a
nivel tisular.
12) Hay dos proteínas presentes en los glóbulos rojos que son decisivas para permitir
el normal transporte del dióxido de carbono desde los tejidos hasta el pulmón ¿Cuáles
son?
13) ¿Qué influencia tienen las diferencias existentes entre las curvas del contenido
sanguíneo en función de la presión parcial de O2 y CO2 sobre los efectos compensadores
de la hiperventilación que se produce frente a las alteraciones de la relación
ventilación/perfusión.
14) ¿Qué otro parámetro necesito para calcular el consumo de O2 de un paciente si ya
tengo la diferencia arterio-venosa de dicho gas? ¿Porqué?
15) La diferencia arterio-venosa de O2, ¿es igual en los distintos órganos? ¿Puede
cambiar en situaciones fisiológicas?
16) ¿Por qué el sistema bicarbonato/ ácido carbónico es fundamental en la regulación
del equilibrio ácido-base? ¿Qué tiene que ver con esto el aparato respiratorio?
Trabajo Práctico X: Regulación de la respiración. Evaluación funcional
1) ¿Qué ocurre con la función ventilatoria si un paciente sufre una lesión equivalente a
una sección completa entre el bulbo y la médula espinal? ¿Y si se produce entre la
protuberancia y los pedúnculos cerebrales?
2) ¿Cómo es la jerarquía fisiológica y la importancia vital de las estructuras del sistema
nervioso central que funcionan como "centro respiratorio" si se las compara con aquellas
que en su conjunto constituyen el centro de control cardiovascular? Fundamente.
3) ¿Utiliza el organismo la misma señal de control que los médicos para saber acerca del
estado de la función ventilatoria?
4) Una paciente diabética de 20 años de edad llega a la guardia con un cuadro de
malestar general, parámetros hemodinámicos relativamente normales y una frecuencia
respiratoria de 39 respiraciones por minuto. En la gasometría arterial la PO2 es de 99
mmHg, la PCO2 es de 28 mmHg. La glucemia es de 400 mg%, la urea es de 35 mg%, el
hematocrito es de 44 % y el ionograma es normal. ¿Qué "pista" de la fisiología de esta
paciente me indica el parámetro que debería investigar? ¿Porqué?
¿Cómo está la ventilación alveolar de la paciente?
5) Un paciente 60 años con enfermedad pulmonar obstructiva crónica de grado severo,
presenta una frecuencia respiratoria de 35 respiraciones por minuto y la siguiente
gasometría arterial :
pH: 7,32
PaCO2: 50 mmHg
PaO2: 63 mmHg CO3H-: 26 mEq/l
¿Qué podemos decir de la ventilación alveolar de este paciente?
¿Cuáles son los estímulos más importantes que disparan la taquipnea que presenta y a
qué nivel actúan? ¿Cuál es el más rápido y cuál el más potente?
¿Encuentra algún trastorno en el equilibrio ácido-base?
6) Un paciente de 40 años con antecedentes de miocardiopatía dilatada de origen
chagásico es traído al hospital por presentar un cuadro de hipertensión arterial
acompañado de disnea (sensación subjetiva de dificultad respiratoria). Al examen físico
tiene una presión arterial de 190/110 mmHg, una frecuencia cardíaca de 100 latidos por
minuto, y una frecuencia respiratoria de 40 respiraciones por minuto. La gasometría
arterial informa:
pH: 7,48 PaCO2: 28 mmHg
PaO2: 68 mmHg CO3H-: 21 mEq/l
¿Cuál es el estímulo principal que dispara la frecuencia respiratoria?
¿Está hipoxémico? ¿Cómo está la ventilación alveolar? ¿Hay alguna alteración del
equilibrio ácido-base?
7) ¿Porqué la espirometría es un método que me sirve para evaluar si existe alguna
alteración de tipo obstructivo o restrictivo en el aparato respiratorio? ¿Qué representa la
tangente de la curva que traza un espirómetro simple?
8) Si en una espirometría un paciente tiene disminuido su volumen espiratorio forzado en
el 1er segundo (VEF1) para su edad, sexo y estatura ¿Puedo distinguir entre un trastorno
obstructivo de la vía aérea y uno restrictivo? ¿Por qué?
9) ¿Por qué una curva Flujo/Volumen me permite visualizar en forma directa si estoy
frente a un trastorno restrictivo u obstructivo? ¿Por qué si repito esta prueba en una
misma persona con esfuerzos espiratorios muy diferentes el Flujo Espiratorio Pico varía
pero los flujos medios y finales se mantienen relativamente constantes?
10) ¿Puedo medir la capacidad residual funcional con un espirómetro respirando aire?
¿Por qué? ¿En qué principio se basa la medición de la capacidad residual funcional con
Helio? (Esperamos que finalmente hayan aprendido dicho principio).Explique.
11) ¿Por qué se utiliza al monóxido de carbono para evaluar la capacidad de difusión
pulmonar? ¿Hay alguna ley biofísica que pueda ayudarme? ¿Por qué debo tener cuidado
con la concentraciones utilizadas?
12) Para diagnosticar un tromboembolismo pulmonar se utiliza habitualmente un estudio
radioisotópico de la relación ventilación/perfusión ¿Cuál es el fundamento fisiológico de
esto?
INSTRUCCIONES PARA EL MODULO DE INTEGRACIÓN CARDIORESPIRATORIA.
El objetivo principal de esta actividad es que los alumnos sean capaces de reconocer
en una situación real de su futura actividad médica, un caso clínico, los conceptos
fisiológicos principales.
No se pretende en absoluto desarrollar una discusión acerca de la situación clínica
específica que se está tratando ya que esto no es adecuado a la etapa en la que el
alumno se encuentra.
Lo que se espera es que pueda encontrar y elaborar los parámetros necesarios
para la evaluación fisiológica del ser humano a partir de la información que el caso clínico
le presenta, esto además le permitirá comprender la trascendencia que tiene lo que está
estudiando en su futuro desempeño profesional.
De esta manera, estará integrando verdaderamente todo lo aprendido de una forma
segmentaria, en un “todo” concreto, el paciente.
CASO CLINICO PARA ANALIZAR DESDE UN PUNTO DE VISTA FISIOLOGICO
Ingresa a la guardia de un hospital general un paciente de sexo masculino, 55 años de
edad, con antecedentes de hipertensión arterial, tabaquismo e hipercolesterolemia
presentando un cuadro de disnea, y dolor precordial opresivo de 3 horas de evolución.
Se encuentra lúcido, con gran desasosiego, muestra palidez cutáneomucosa, piel fría y
sudorosa con livideces en las extremidades.
Presión arterial sistólica 70 mmHg y diastólica de 40 mmHg, frecuencia cardíaca 110
pulsaciones por minuto, los pulsos periféricos son apenas perceptibles y el relleno capilar
está disminuido. La ingurgitación yugular alcanza un tercio y no hay reflujo hepatoyugular.
La auscultación cardíaca es muy difícil por respiración ruidosa, alcanzándose a escuchar
un 1ro y 2do ruido hipofonéticos; un 3er ruido en la punta con cadencia de galope y
silencios libres.
La frecuencia respiratoria es de 32 respiraciones por minuto, con utilización de músculos
accesorios. La auscultación de los campos pulmonares muestra rales crepitantes en
campos basales y medios.
En el ECG tiene ritmo sinusal, frecuencia cardíaca de 120 x ', onda P de 0,2 mV de
amplitud y 0,140 seg de duración; un PR de 0,180; QRS de 0,08 seg. de duración, con eje
en el plano frontal de + 50º, supradesnivel del segmento ST de 4 mm a 0,08 seg del punto
J en las derivaciones V1 a V6, D I y aVL, con infradesnivel de 2 mm en DII, DIII y aVF.
Se le realiza una radiografía de tórax con un equipo portátil que muestra una silueta
cardíaca de tamaño inevaluable e infiltrado intersticio-alveolar en campos pulmonares
basales y medios bilaterales.
Se le extrae de la arteria radial una muestra de sangre para gasometría que arroja los
siguientes resultados:
pH: 7,46
PO2: 60 mmHg
PCO2: 30 mmHg
HCO3: 21 mEq/l
Saturación de la hemoglobina: 88 %
Concentración de la Hemoglobina en sangre: 14 g %
De una muestra de sangre venosa se obtienen los siguientes valores enzimáticos:
Troponina T: positiva (cualitativa)
CPK total: aumentada
CPK MB: > del 10 % del valor normal.
Preguntas:
1) ¿Cómo está la presión arterial sistólica y diastólica? Calcule aproximadamente la
presión arterial media. De acuerdo a lo que Ud. ha estudiado en Fisiología, ¿qué
parámetros podrían determinar este comportamiento de la presión arterial?
2) ¿Es normal la frecuencia cardíaca? ¿qué estaría mostrando de la fisiología de este
paciente?
3) Aunque todavía no ha aprendido a auscultar, ¿puede decirnos algo respecto de los
ruidos cardíacos de este caso?
4) ¿La frecuencia respiratoria es normal? ¿y la utilización de la musculatura accesoria?
5) ¿El ECG es normal? Explique detalladamente.
6) ¿Qué volumen minuto cardíaco esperaría encontrar en este paciente? ¿Porqué?
7) ¿Cómo piensa que estará la contractilidad y la precarga del ventrículo izquierdo?
8) ¿El valor de los gases en sangre es normal?
9) Si considera que hay hipoxemia: ¿podría haber sido provocada en este caso por
hipoventilación? ¿Conoce algún otro mecanismo que pueda provocarla?
10) ¿Se anima a calcular aproximadamente la PO2 alveolar de este paciente respirando
aire ambiente? ¿Podría ayudar este cálculo a identificar una alteración en la difusión o
en la relación ventilación/perfusión? Justifique su respuesta.
11) Calcule el contenido arterial de O2. ¿Que opina del resultado obtenido? ¿Cuál es la
importancia del mismo?
12) ¿Cómo está el pH ? Si considera que hay alguna alteración del equilibrio ácido-base
clasifíquelo.
Investigue:
A) Qué es el balón de contrapulsación y cuál es su utilidad.
B) Drogas inotrópicas.
C) Catéter de Swan-Ganz.
Continuando con la evolución del caso clínico: se traslada al paciente a una unidad de
cuidados intensivos, se le coloca un balón de contrapulsación para sostén hemodinámico
y se le indican inotrópicos.
Se le coloca a través de la vena subclavia un catéter de Swan-Ganz para monitoreo
hemodinámico que muestra los siguientes parámetros:
Volumen minuto cardíaco: 2 litros / minuto
Presión en aurícula derecha: 5 mmHg
Presión media en la arteria pulmonar: 30 mmHg
Presión de enclavamiento pulmonar (presión wedge): 25 mmHg
Saturación de la hemoglobina de la sangre venosa mezclada obtenida en la arteria
pulmonar : 48 %
Con un catéter dentro de la arteria radial derecha se mide una presión arterial media de:
53 mmHg
13 ) Calcule: la resistencia periférica total y la resistencia pulmonar. ¿Qué ley
hidrodinámica utilizó para hacer este cálculo ? ¿ Podría haber hecho este cálculo sin los
datos aportados por el catéter de Swan-Ganz?
14) Teniendo en cuenta que el rango normal para la resistencia periférica total va de 1100
a 1500 dyn s cm -5 y el de la resistencia vascular pulmonar va de 120 a 250 dyn s cm -5
¿cómo son los valores obtenidos? Discuta los resultados.
15) ¿Por qué la presión tomada en una arteria radial sirve para efectuar un cálculo que
involucra a todo el circuito sistémico? ¿Puede haber alguna situación en la cual esto sea
erróneo?
16) Si quisiera calcular aproximadamente la tensión en la pared de la arteria radial
¿podría hacerlo? ¿necesitaría algún otro dato?
¿Cómo sería la tensión parietal en la aorta? ¿y la presión?
17) De acuerdo a los datos del Swan-Ganz y los cálculos efectuados por Ud. a partir de
ellos ¿puede emitir una opinión respecto de la pre y postcarga del ventrículo derecho e
izquierdo?
18 ) ¿Hubiera sido correcto administrar solución fisiológica o alguna otra solución
expansora del volumen intravascular para aumentar la presión arterial de este paciente?
¿por qué?
19) Calcule el volumen sistólico de cada ventrículo. ¿Cómo explica los resultados
obtenidos?
20) Si el volumen minuto está disminuido y la resistencia pulmonar está en rango normal.
¿Cómo explica que la presión pulmonar media esté aumentada? ¿Contradice esto a la
ley de Poisseuille?
21 ) Calcule el transporte arterial de O2 ¿ es normal el resultado? ¿qué importancia tiene
el mismo?
22) ¿Puede calcular el consumo de O2? Explique cómo.
23 ) ¿Por qué se obtiene una muestra de sangre en la arteria pulmonar y no simplemente
en una vena más accesible?
24 ) Calcule en porcentaje la extracción periférica de O2 ¿cómo podría explicar el
resultado obtenido?
Se le efectúa un ecocardiograma junto a la cama del paciente que muestra un ventrículo
izquierdo levemente dilatado con deterioro severo de la fracción de acortamiento con
akinesia de los segmentos septales anteriores, apicales y anterolaterales e hiperkinesia
de los segmentos septales posteriores e inferiores. Las cavidades derechas son
normales, no hay alteraciones valvulares y no hay derrame pericárdico.
25 ) ¿Cuál ha sido el aporte de este ecocardiograma?
Se traslada en forma urgente al paciente a la sala de hemodinamia, se le efectúa una
cinecoronariografía que muestra una arteria descendente anterior ocluida 100 % en su
tercio proximal, con el tronco de la coronaria izquierda, circunfleja y coronaria derechas
sin lesiones significativas.
26) ¿Es coherente este resultado con el cuadro clínico y hemodinámico? ¿por qué?
Se le realiza una angioplastia con colocación de stent en la arteria afectada.
La interpretación final del cuadro es la de un infarto agudo de miocardio anterolateral por
oclusión trombótica aguda de la arteria descendente anterior que provoco falla contractil
del ventrículo izquierdo con shock cardiogénico.
Lentamente en los días subsiguientes el paciente va mejorando su estado clínico y
hemodinámico.