Biomecnica Sistema Cardiovascular 6 de setiembre 2016 Cmo

Biomecánica Sistema Cardiovascular 6 de setiembre 2016

Cómo un ingeniero puede entender el sistema cardiovascular?

Generalidades • Se compone por 2 componentes principales: o El corazón o Los vasos sanguíneos • Puede verse como un sistema de bombeo y tuberías. Las bombas empujan la sangre al sistema a través de los tubos que distribuyen la sangre a cada órgano y devuelven la sangre a las bombas para reciclarla.

Qué hace único y especial a este sistema? • Puede cambiar el patrón de flujo sanguíneo para que las regiones que necesiten mayor sangre reciban mayor sangre • El flujo aumenta en ciertas áreas y decrece en otras como respuesta a las necesidades fisiológicas

Sistema cerrado

Dividido en dos sistemas Circulación pumonar Circulación sistémica

Podemos medir el flujo de sangre saliendo del corazón? • Gasto cardíaco (5 l/min) • Dónde lo medimos? o Aorta o Arteria pulmonar o Suma del flujo en las ramificaciones • Es constante!

Diámetros de aprox 1 cm Su pared es muscular Llevan la sangre oxigenada Arterias No intercambian materiales con el ambiente exterior Intercambian nutrientes (o 2, CO 2, azúcar, amino ácidos) Arteriolas Capilares Diámetro pequeño Suplen regiones específicas de tejidos Paredes delgadas sin músculo

Capilares Vénulas Colectan la sangre deoxigenada Llevan los desechos Vena cava

Arterias Pulmonares Capilares de los Pulmones Venas de los Pulmones Pulmonar Válvula Pulmonar Aurícula Izquierda Ventrículo Derecho Válvula AV Izquierda Válvula AV Derecha Ventrículo Izquierdo Aurícula Derecha Válvula Aortica Aorta Arterias Arteriolas Capilares Vénulas Vena Cava Sistémico

Problema mecánico… • Cómo generar suficiente presión para que la sangre se mueva a través de todo el sistema cardiovascualr o Cómo generar suficiente presión para que el fluido se mueva por toda la tubería • La diferencia de presión en ambos lados es proporcional al flujo ΔP = R x Q Dif. Presión Flujo Resistencia al flujo (constante de proporcionalidad)

A qué se parece? ΔV = R x I • Flujo de un circuito eléctrico

Volviendo a ΔP = R x Q • Qué es R? R = 8μL πr 4 μde la sangre = 3 centipoise

ΔP = R x Q • Cómo se relaciona con la presión arterial? • 120 / 80 mm. Hg = ΔP entre presión atmosférica y la presión de la arteria • 120 / 80 = max P / min P durante el latido Contracción Relajación Por qué medimos la presión en el brazo? Poco ΔP en las arterias grandes, como el brazo

Arterias • Tienen paredes musculares • Se contraen para restringir el flujo • Se relajan para dilatarse y aumentar el flujo Cambio de diámetro => cambio en R => Cambio en el flujo con un caída de presión constante

De qué sirve esto? • Más sangre a las piernas que a otro lado (por ejemplo, el sistema digestivo)

Y en las arteriolas? • También tienen paredes musculares • Menor diámetro -> mayor resistencia -> menor flujo

Un ejemplo R 1 = 1 R 2 = 1 R 3 = 1 R 1 = 1 R 2 = 1 R 3 = 5 ΔP = 100 Q = 100 / 3 Q = 100 / 7 Al cambiar el radio tenemos un nuevo flujo OJO! ES EN UNA ZONA ESPECÍFICA, EL Q TOTAL ES CONSTANTE!

Con ΔP constante, cómo llevamos mayor flujo a una zona del cuerpo? 1. Dilatando esos vasos sanguíneos 2. Restringiendo el paso a otros vasos • OJO! En las venas hay muy poco cambio de presión, por lo que no vemos estos comportamientos

Entonces … cómo se regula el flujo • El Q total del sistema es constante (gasto cardiaco) o Al subdividirse se suma cada flujo para un total de Q • Cada vaso sanguíneo ajusta cuánto flujo pasa por él cambiando su diámetro • La única manera de cambiar el flujo total (Q) is cambiando la caída de presión, y esto sólo lo puede hacer el corazón

El corazón

• Qué le permite contraerse? o Su pared muscular (miocardio) • Cuándo las válvulas están abiertas R cae => Q sube hacia las zonas de menor presión

El lado izquierdo es más grande… Por qué? • El lado derecho bombea a los pulmones • El lado izquierdo bombea al resto del cuerpo • ΔP izq > ΔP der • Qué le permite esto al lado izquierdo? • Tiene una pared muscular más ancha

Cómo se mueve la sangre en el corazón? • Latido -> se corazón se contrae • El volumen decrece -> la presión aumenta • Las válvulas cerradas previenen que la sangre se devuleva cuando se relaja

Ciclo cardiaco

Contracción Volumen disminuye Presión aumenta Sangre sale Se cierra la válvula Relajación Volumen vuelve al original

Relajación ventricular Contracción ventricular

Cuánta sangre sale del ventrículo izquierdo? • Volumen de eyección (VE) GC (gasto cardiaco) = VE x Ritmo cardiaco 5 l/min = FE x 60 bpm FE = 0. 08 l

Cómo cambia la presión?

Por qué los atletas tienen ritmos cardiacos más bajos? • Menor flujo sanguíneo? ? ? • Su volumen de eyección es mayor o Más eficiente, pues aumenta la sangre sacada en cada latido

Qué regula el ritmo cardiaco? • La actividad eléctrica del corazón

Ejercicio • Compare la diferencia de presión necesaria para llevar el mismo flujo sanguíneo en una arteriola de radio 3 mm y un capilar de radio 5 um

Actividad