Sistema Cardio

Esta entrada se volvió a publicar en Tu Universidad Virtual a las 8:31:59 p. m. 10/07/2013
Sistema Cardio Vascular (Fisio 1)
Sistema Cardio-Vascular
El corazón es una bomba que necesita energía (ATP). El
corazón actúa en dos momentos cruciales para su función:
Sístole (contracción) y Diástole (relajación). La sangre que
eyecta el corazón hacia la aorta desde el ventrículo izquierdo,
recorre todo el cuerpo menos el pulmón. La Arteria pulmonar
va desde el ventrículo derecho hacia los pulmones.
Relajación (Diástole): Llenado del corazón
Contracción (sístole): Vaciado del corazón.
El sistema cardio-vascular tiene dos partes importantes
(cardio y vasular)… Vascular: los conductos que llevan la
sangre desde el corazón hacia el órgano.
Flujo sanguíneo corazón
Porqué necesitamos un sistema cardiaco?
En todos los animales existe un sistema cardiovascular ya
que se necesita transportar nutrientes de un lado a otro a una
distancia mayor a 100 micrómetros (100 micrómetros es la
distancia máxima a la cual actúa eficientemente la difusión).
1mm = 1 micrómetro.
(alpha quiere decir proporcional) por esto, t es
proporcional a x al cuadrado.
t representa el tiempo en que una sustancia se difunde en x
distancia al cuadrado.
Al hacer un experimento con glucosa se descubrió el
siguiente resultado:
Distancia
Tiempo
0.1 micrómetro
1 micrómetro
10 micrómetros
1 mm
1 cm
0.000005 segundos
0.0005 segundos
0.005 segundos
9.26 minutos
15.4 horas
Sabemos que la pared del miocardio mide más de 100
micrómetros, por lo tanto solamente los primeros 100
micrómetros en contacto con la sangre del corazón se van a
nutrir correctamente por difusión, a falta de irrigación por
otras partes, el miocardio se necrosaría por falta de oxígeno.
Las coronarias, ramas de la arteria aorta, son las encargadas
de irrigar el resto.
Transporte Convectivo (Bulk Flow)
El transporte convectivo o flujo en masa, necesita de ATP
para poder suceder. Éste es el movimiento de la sangre
gracias a las contracciones cardiacas. El corazón es un
músculo estriado, por lo tanto necesita de la unión entre
actina y miosina para poder contraerse. Esto obvia su
necesidad de ATP. Sabemos que la sangre es líquida, y
como los líquidos son incompresibles, deben buscar una
salida. Al contraerse el corazón, la sangre pasa de aurículas
a ventrículos abriendo válvulas que estaban cerradas.
Funciones del sistema
 Transportar nutrientes
 Distribuir hormonas por todo el cuerpo
 Regular la temperatura interactuando con el
hipotálamo
 Mantenimiento de la especie por medio de la
erección
Aurículas: Reservorios de sangre
La sangre tiene siempre los
mismos compuestos, solo que en menos cantidades
dependiendo de donde esté. Cuando hablamos de Pa(con a
minúscula, hablamos de presión en sangre arterial) cuando
hablamos de PA (con a mayúscula, hablamos de presión en
sangre alveolar).
La PaO2 normal varía entre 80 y 100 mmHg
La PaCO2 normal varía entre 35 y 45 mmHg
Normalmente, el 95.7% de la hemoglobina en sangre arterial
está saturada y es MUY rica en oxígeno.
 El oxígeno que se encuentra en la sangre, se puede
hayar en 2 formas: Libre y HbO2.
 El oxígeno libre que es menos del 1% del oxígeno
circulante, es el que ejerce preción parcial sobre los
capilares.
 El HbO2 que es el 99% no ejerce presión parcial
Saturación de HbO2%
PO2
Si miramos la gráfica de arriba, vemos que a mayor
disponibilidad de O2 libre y Hb, hay más conversión a HbO2.
Pero no se puede convertir indefinidamente el O2 y el Hb libre
a HbO2, hay un punto de saturación como se ve en la gráfica.
Este punto de saturación es cuando la PO2 alcanza 150
mmHg.
El oxígeno es liposoluble, por lo tanto, es capaz de atravesar
membranas lipídicas celulares muy fácilmente. Esto es lo que
ocurre durante todo el recorrido de la sangre.
Como vemos en esta imagen, la
sangre sale del corazón por la Aorta. Digamos que sale con
unos valores normales ej. PaO2 = 100 mmHg
PaCO2 = 40 mmHg
Hb = 97% saturada.
En promedio, entre el vaso sanguíneo y las células hay un
intersticio de aproximadamente 10 micrómetros (entonces se
da muy bien la difusión). Esas células digamos que tienen
una
Pp (presión parcial) O2 = 40 mmHg
PpCO2 = 46 mmHg
Y esas células tienen unas mitocondrias con una
PpO2 = 15mmHg
PpCO2 = 50 mmHg.
Miren los dibujos (capilar, celula y mitocondria)
Como el capilar tiene más PaO2 (100mmHg) que la célula (40
mmHg) y la célula tiene más que la mitocondria (15 mmHg).
El capilar le va a dar O2 a la célula y ésta a la mitocondria. Lo
mismo pasa con la PpCO2, solo que en sentido contrario.
Para cuando se haya terminado de hacer el intercambio de
oxígeno y CO2, el capilar va a tener sangre venosa (más
CO2 que O2 fisiológicamente). El compuesto del capilar pasa
a ser
PVO2 = 40 mmHg
PVCO2 = 46 mmHg
Hb = 75% saturada.
Cuando el Fe+2 está pegado al oxígeno, es rojo. Por esto la
variación de color entre azul y rojo.
En la imagen de arriba, lo rosado grande es un tabique
alveolar y lo azul y rojo es un vaso sanguíneo. Cuando
inspiramos aire, no solo inspiramos oxígeno, también
inspiramos nitrógeno (79% del aire), CO2 (0.003%) y O2
(20.94%). El tabique alveolar normal tiene una PAO2 = 100
mmHg, PA =40 mmHg y se encuentra a 3 micrómetros del
capilar, lo cual hace muy efectiva la difusión de gases.
La arteria pulmonar (la que se ve azul en la imagen), es una
arteria histológicamente pero una vena fisiológicamente ya
que tiene más cantidad de CO2 que de O2. (PVO2 = 40
mmHg, PVCO2 = 46 mmHg, Hb = 75% saturada). Esta
sangre fluye y hace intercambio gaseoso con los alveolos y
se convierte en sangre arterial con los valores mencionados
previamente cuando se hablaba de sangre arterial. Sale por
la vena pulmonar (que es vena histológicamente pero arteria
fisiológicamente).
Necesitamos respirar para renovar el oxígeno que se usa
para convertir la sangre venosa en arterial mientras se hace
el intercambio alveolo-vascular por medio de la inspiración.
Con la expiración salimos del exceso de CO2 para que no se
lleguen a igualar las concentraciones.
Hay aire utilizable hasta 10mil metros por encima del nivel del
mar.
Circulación mayor circulación que se da de aurícula
izquierda hasta la derecha.
Circulación Menor circulación que se da de ventrículo
derecho a aurícula izquierda.
Ventilación areolar = Renovar aire
Perfusión = el flujo de la sangre por un sitio.
Flujo
El flujo se expresa con la letra Q
𝑄=
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑆𝑎𝑛𝑔𝑟𝑒
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
Tiene que haber una buena relación entre VA/Q (ventilación
alveolar y flujo).una relación de 1 es ideal aunque varía entre
0.8 y 1.2.
Ecuación de Henderson: 𝑃𝐻
=
+𝑙𝑜𝑔10 [𝐻𝐶𝑂3−]
0.003∗𝑃𝑎𝐶𝑂2
El PH siempre debe estar entre 7.8 y 6.8 para ser
compatible con la vida
Imaginémonos un tubo con dos salidas
A---------------------B
 En el punto A hay una presión de 100 mmHg
 En el punto B hay una presión de 100 mmHg
 Por lo tanto el contenido del tubo no se mueve.
Ahora digamos lo siguiente: flujo (Q) = Litros que se mueven
/ Minuto
Vamos a hallar una ecuación para Q.
 Digamos que tenemos dos tubos… en un tubo el punto
A tiene una presión de 100 y el B tiene una presión de
10
 El otro tubo tiene en A una presión de 200 y en el B una
presión de 20
 El radio y la viscosidad del líquido son iguales
 Se descubre que el segundo tubo mueve 2lt/min
mientras que el primero solo mueve 1lt/min
 Por lo tanto la relación de flujo presión es directamente
proporcional.
Vamos a mover más variables para encontrar diferencias
 Tenemos dos tubos con todo igual menos la viscosidad
del líquido. En el segundo tubo, la viscosidad del líquido
es el doble que la del primero.
 Encontramos que el segundo tubo mueve tan solo la
mitad del primero
 Por lo tanto la relación de flujo viscosidad es
indirectamente proporcional
Vamos a mover más variables para encontrar diferencias
 Tenemos un tubo con todo igual menos la longitud. La
longitud del segundo es 2 veces la del primero.
 Encontramos que el flujo disminuye a la mitad
 Por lo tanto la relación flujo longitud es indirectamente
proporcional
Vamos a mover más variables para encontrar diferencias
 Tenemos un tubo con todo igual menos el radio. El radio
del segundo es dos veces mayor que el del primero
 Encontramos que el flujo aumenta 16 veces en el
segundo tubo.
 Por lo tanto la relación flujo radio es directamente
proporcional
Vamos a hacer la ecuación
Todo lo directamente proporcional va en el nominador
Todo lo indirectamente proporcional va en el denominador
Agregamos unas constantes pre establecidas
La ecuación queda asi: Q =
π ∗ ΔP ∗ 𝑟 4
8 ∗ viscosidad ∗ longitud
ESTA ECUACIÓN ES SOLO PARA FLUJO LAMINAR MAS
NO TURBULENTO.
Otras ecuaciones:
Q = ΔP
/ R(resistencia)
𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑
𝑅=
𝜋 ∗ 𝑟4
Conductancia es la facilidad con la que se puede mover un
líquido a través de algo.
C=1/R
Flujo = velocidad
* área
El flujo en toda la botella es el mismo ya que el líquido no
puede escapar por ningún lado.
𝑟 2 ∗ ∆𝑃
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 =
8 ∗ 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑
La velocidad aumenta en la parte angosta de la botella.
Digamos ahora que hay 2 rayas imaginarias que parten la
botella. Una raya está en la parte más delgada y otra en la
parte más gruesa. En la parte gruesa hay un flujo “A” y en la
parte angosta hay un flujo “B”. Por la ley de conservación de
energía sabemos:
 Energía Total A = Energía Total B
 También sabemos que la energía gravitacional está
dada por: densidad * gravedad * altura. Como la botella
está de lado, la energía gravitacional para cualquier




partícula que cruce el ecuador de la botella va a ser la
misma.
E Gravitacional en A = E Gravitacional en B
Energía cinética = ½ * masa * velocidad al cuadrado
Masa = volumen * densidad
Sabemos entonces al reemplazar la masa por su fórmula
que energía cinética es = ½ * Densidad * Volumen *
Velocidad al cuadrado
Podemos hablar de presión y energía cinética de cuando
pasan los líquidos por la botella. Cuando hay mucha energía
cinética en el punto A, se está moviendo rápidamente el
líquido, por lo tanto, tiene menos tiempo de presionar contra
las paredes y la presión baja.
Si detallamos la imagen, vemos que del inhalador sale un
tubo no tan ancho como el tubo final. Éste es el mismo
principio de la botella. Cuando sale el gas del aparato, pasa
por el tubo delgado a gran velocidad, pero cuando el área
incrementa súbitamente, disminuye su energía cinética y
aumenta la presión, haciendo que todo el gas se mescle bien
y no pegue directamente contra la faringe al ser inhalado sino
que vaya hasta un 10% al sistema respiratorio.
Este dibujo representa todos los vasos del cuerpo. Cada
columna representa vasos específicos. Podemos probar el
principio de Bernoulli en nuestro cuerpo también. Si nos
preguntamos que el flujo en A va a ser el mismo que el flujo
en la columna E, la respuesta es que SI. El flujo de la aorta es
igual al que pasa por el TOTAL de las vénulas del cuerpo
más NO por el que pasa por UNA sola vénula.
Velocidad = Q/A por lo tanto entre más grande sea el área,
menor va a ser la velocidad. Vemos que en D (los capilares,
que hay demasiados de ellos) el área es la mayor, por esto es
que la velocidad es la menor acá y también es por esto que
se permite eficientemente el intercambio gaseoso.
El hombre tiene un volumen sanguíneo total de
aproximadamente 5L (70ml / kg)
Mujer aproximadamente 4.2ml (60ml / kg)
El 70% de toda esta sangre se encuentra en el lado venoso
más no en el lado arterial.
Venas
Las venas tienen una propiedad muy importante y es la
capacitancia. Las venas son capaces de ser distendidas.
Cuando la presión está en 0, la vena es casi que cerrada por
completo. Con pequeños cambios en presión, el volumen
cambia drásticamente. Al llegar a una presión de 10, ya al
haber pequeños cambios en volumen, la presión es la que
cambia drásticamente.
Diferencia de Volumen / Diferencia de presión
Las venas son las que más tienen colágeno, por lo tanto son
usadas muchas veces en bypass. A veces se unen ramas de
la safena con las coronarias. El colágeno es supremamente
elástico.
Hematocrito y Resistencia
Cuando hablamos de resistencia aplicada en la
vascularización a la sangre, normalmente hablamos más que
todo del radio del vaso. Se manejan los conceptos de
longitud, viscosidad y radio, pero la longitud y la viscosidad no
se toman en cuenta casi por motivos que vamos a ver ahora,
mientras que el radio se tiene mucho en cuenta.
8 ∗ 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝑙
𝑅=
𝜋 ∗ 𝑟4
Es cierto que la viscosidad de la sangre puede aumentar
bastante si vivimos en un lugar muy alto en comparación con
el nivel del mar. Por ejemplo, aunque el aire en el Himalaya y
en el mar tenga una concentración igual de O2 de 20.94%, lo
que varía es la presión atmosférica. Es por esto que una
persona que se encuentra en el Himalaya, ingresa menos
oxígeno a sus pulmones, porque el aire del Himalaya no tiene
tanto oxígeno concentrado por cc de aire. Sabemos que
debemos tener valores normales de oxígeno variando entre
80 y 100, pero digamos también que en el Himalaya solo
alcanzamos a tener 60. Esto va a causar un estado de
hipoxemia lo cual va a hacer que los riñones produzcan
eritropoyetina y se de la eritroblastosis (formación de
nuevos eritrocitos). Todo esto aumenta el hematocrito en
sangre y la vuelve más viscosa. SOLAMENTE si el
hematocrito crece en un 60% o más, se tiene en cuenta la
viscosidad en la forma, de resto, pues no importa mucho y
sigue siendo el Radio lo que más afecta.
Importante saber:
 También puede haber anemias, lo cual en algunas de
ellas afectaría la viscosidad de la sangre
 El hierro férrico (Fe+3) no une oxígeno, es sólo el
ferroso (Fe+2) el que lo hace.
Sheer Stress
La sangre fluye de cierta forma llamada flujo laminar. El vaso
sanguíneo es el contenedor en el que la sangre fluye en una
dirección. Miren que en el dibujo de arriba, la sangre (flechas
negras que no se parecen nada a la sangre) viaja en una
misma dirección pero en distinta posición con respecto a la
otra. Una raya de sangre va más atrás que la otra mientras
que la otra va más hacia adelante y se forma una especie de
parábola creciendo desde las paredes hacia el centro. Hay
una fuerza que no deja fluir a la sangre cercana a las
paredes tranquilamente y la atrae a ella, esta fuerza es el
sheer stress y va disminuyendo cada vez que se acerca al
centro. Es por esto que la sangre del centro viaja con más
facilidad que la de las paredes.
Esa es una arteria, digamos que es la arteria aorta. Su centro
rojo denso representa a la sangre que fluye por ella, lo blanco
representa toda la pared de la aorta. La parte roja del centro,
osea la sangre, tiene una gran área de flujo fácil, puede viajar
fácilmente por ahí.
Eso de ahí es una arteria de conducción, noten que su flujo
fácil (la bola grande roja de la mitad) es mucho más pequeño
que el de la aorta.
Pero si juntamos todas las que tenemos en el cuerpo:
Se juntan para en total,
sumado, formar un flujo fácil casi igual de grande al de la
aorta solo que un poco más pequeño.
Si todas las arterias se supone que se unen para formar un
área total mayor que el de la aorta, porque su área de fácil
flujo es menor? Porque el área de fácil flujo no es todo el área
de conducción de flujo de sangre, es solo esa parte casi libre
de sheer stress que llega al centro y si se suma toda, resulta
ser menor que la total de la aorta.
En las arterias que hemos estado dibujando solo hemos
tenido en cuenta el flujo fácil, sin dibujar el total. Acá les voy a
dibujar en otro color el flujo con gran sheer stress y el fácil de
rojo para que entiendan mejor.
Si sumáramos todas las arterias, el área total de flujo (lo azul)
SI sería mayor que la aorta, pero estamos contando solo el
flujo fácil (LO ROJO) que no alcanza a ser mayor que la
aorta.
Las arteriolas son las que tienen el menor fácil flujo:
Aunque sumaramos todas las arteriolas, el fácil flujo no
llegaría ni a estar cerca de lo que es el de la aorta. (Son las
arteriolas las que explican el 75% de la resistencia
periférica dado a su poca área de fácil flujo).
Los capilares también individualmente tienen una
muy pequeña área de fácil flujo. Pero como tenemos
TANTOS en el cuerpo, le ganan al área de fácil flujo de las
arteriolas irónicamente.
La presión se va perdiendo un poco con el viajar de la sangre.
Cuando la sangre está en:
Aorta – la presión es igual a 100mmhg
Arterias – la presión es igual a 95 mmhg (se pierden
5mmhg)
Arteriolas – la presión es igual a 30 mmhg (se pierden 65
mmhg, es la mayor pérdida de presión vascular a éste
nivel)
Capilares – la presión es igual a 25 mmhg (se pierden
solo 5 mmhg, no es tan grave la pérdida)
Vénulas (se dice que de aquí hasta las cavas solo se
pierden 8 mmhg)
Venas
Cavas
Todo esto para saber la fórmula: 𝑅 =
𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛
𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜
Sabemos que tenemos un montón de arterias, arteriolas y
capilares. NO todas pueden estar dilatadas al mismo tiempo
ya que si estuviéramos totalmente dilatados, tendríamos que
pasar aproximadamente 38 litros por minuto de sangre por
nuestro cuerpo, lo cual solo es posible para un super
deportista que se dedica a no hacer nada más que correr
todo el día. Como nuestros cuerpos sedentarios no son
capaces de suplir esta demanda, lo que pasa es un shock
séptico y nos desmayamos como mínimo.
Para controlar la vasodilatación, el cuerpo tiene metabolitos
que regulan arterias específicas y evitan éste shock.
También, como los capilares son dan delgados y débiles,
necesitan quien los proteja de las altas presiones… las
arteriolas se encargan de no dejar que altas presiones
lleguen a ellos y los rompan. Si fallan se pueden dar
accidentes cerebrovasculares etc.
Ciclo cardiaco
El ciclo cardiaco tiene un período de contracción y otro de
relajación. La sístole es la contracción y la diástole es la
relajación. La sístole dura menos que la diástole.
Frecuencia cardiaca (FC): es el número de ciclos por
minuto del corazón.
La FC normal está entre 60 y 100 c/m.
La bradicardia en los no deportistas se considera por debajo
de 60 y la taquicardia se considera cualquier valor por encima
de 100 pulsaciones por minuto.
Sístole ventricular
1. Período de contracción isovolumétrico (en esta etapa
no pierde ni gana sangre el corazón, es por esto que se
considera ISO VOLUMETRICO porque no cambia el
volumen sanguíneo en el ventrículo)
2. Período de eyección rápido (se saca aproximadamente
el 75% del contenido ventricular)
3. Período de eyección lento (se saca el 25% restante)
Diástole ventricular
1. Período de relajación isovolumétrico (en esta etapa no
pierde ni gana sangre el corazón, es por esto que se
considera ISO VOLUMETRICO porque no cambia el
volumen sanguíneo en el ventrículo)
2. Período de llenado ventricular rápido (se mete
aproximadamente el 75% del contenido ventricular)
3. Período de llenado ventricular lento (diástasis) mete el
5% del contenido ventricular
4. Período de contracción auricular (Sístole) mete el 20%
restante al ventrículo y ES EL UNICO PASO QUE
NECESITA USO DE ATP
Volumen sistólico de eyección = 70 ml de sangre
Volumen Final de Diástole Ventricular (VFDV) = 120 ml
Esto quiere decir que hay 50ml de reserva de sangre para
momentos de stress (120-70 = 50)
𝑑𝑒 𝑒𝑦𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛
La fracción de eyección es 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑉𝐹𝐷𝑉
70
= 120 = 60%
las fracciones de eyección normales son todas aquellas
mayores al 50%