HEMODINÁMICA.

Por César Augusto Quintero Buritica.

Corresponde al estudio de los movimientos de la sangre, de los mecanismos que modifican su

circulación a través del aparato cardiovascular y de las fuerzas que la impulsan mediante la

aplicación de principios físico-matemáticos.

La diferencia de presión y flujo sanguíneo es importante para la adecuada perfusión de los

diferentes órganos y tejidos. El flujo es el mismo por todas las secciones del lecho circulatorio. La

sangre circula gracias a los gradientes de presión entre los diferentes vasos, debido a que vence la

resistencia que presentan al flujo de la misma.

-Biofísica de la circulación sanguínea: La presión es la fuerza perpendicular ejercida por un fluido

sobre la pared [P=F/A]. En medicina, las unidades de presión son cmH2O y el mmHg. La presión se

puede deber a una fuerza externa o al peso de la columna por acción de la gravedad.

La presión hidrostática esta dada por la fórmula: �: �� + �. �. ℎ

Donde P es presión absoluta, Pa es presión atmosférica y ρ es la densidad del líquido.

El producto ρ.g.h representa la presión manométrica. La ley dice que la presión aumentará

linealmente con la profundidad desde la superficie.

Presión transmural: Es la diferencia entre la presión intravascular ejercida por la sangre y la

presión extravascular debida al líquido intersticial y a las tensiones de las fibras tisulares.

Para un líquido existe un gradiente de presión hidrostática que lo hace fluir:

Δ�: ��� ó��������� − ��� ó������ ��.

Cuando un fluido pasa de una sección mayor a una menor, su velocidad aumenta y su presión

hidrostática disminuye. La presión hidrostática es directamente proporcional a la sección e

inversamente proporcional a la velocidad del líquido.

Presión cinemática: Se debe a la velocidad del líquido. Se representa con la fórmula: �� ���

��� ó�ℎ ��� �á� �� = ��� ó�ℎ ����á� �� + ��� ó�� ���á� ��

NOTA: La diferencia entre la presión sistólica (120 mmHg) y la presión diastólica (80 mmHg) se

conoce como presión del pulso y tiene un valor aproximado de 40 mmHg.

La presión oncótica corresponde a la presión ejercida por las proteínas del plasma sanguíneo (

aprox. 25 mmHg) De gran importancia a nivel capilar.

Flujo en el lecho vascular: El flujo medio o caudal medio esta dado por el cociente entre el

volumen de sangre que atraviesa determinado sección en un tiempo:

� = Δ�/Δ� Sus unidades son � /� pero en medicina se suele usar el Latido/Minuto.

El Gasto Cardíaco es el producto del volumen sistólico (Vs) por la frecuencia cardíaca (f):

!� = �" #���$���%�� �� & ∗ ( #%�� ��� �$��& =���$���� �$��

El Volumen Sistólico es el volumen de sangre bombeado por cada ventrículo durante su

contracción.

La Ecuación de Continuidad solo se cumple a cabalidad en los líquidos ideales, es decir aquellos

que no poseen viscosidad, incompresibles (es decir, con densidad constante) y con régimen

estacionario (partículas con la misma velocidad y direccionalidad). La ley establece que el flujo del

líquido de entrada va a ser igual al de salida. Flujo = Área de la sección * Velocidad.

)� ∗�� = )� ∗ ��

La sangre es un líquido real, heterogéneo, viscoso y con células. Por ello se emplean las

velocidades medias ( �*) porque las capas del fluido viajan a distintas velocidades.

)� ∗ ��+ = )� ∗ �*�

El flujo a través del cada segmento de la circulación que entra al sistema debe ser igual al que sale,

debido a las diferencias tanto de la superficie de corte transversal (A) como de la velocidad con

que la sangre fluye a través de ellas (V).

Principio de Bernoulli: Su fundamenta esta en que la suma de las energías que entran por un

extremo de una vena líquida es igual a las que salen por el otro, y se mantienen constante el flujo

del líquido ideal. La sumatoria de las energías de trabajo contra presión, energía cinética y energía

potencial deben ser iguales tanto en la entrada como en la salida.

,� =,�

Como la sangre es un líquido real, con viscosidad, no cumple la ecuación de Bernoulli, pues cuando

fluye hay pérdida de energía por rozamiento, ya que pasa de un punto con energía mayor a otro

punto con energía menor.

,� >,�

La pérdida de energía por rozamiento es igual a la diferencia de presiones. Δ, = �� −��

NOTA: La VENA LÍQUIDA corresponde a un conjunto de partículas del líquido que se mueven en

líneas rectas y nunca se cruzan.

-Biofísica de la sangre:

El comportamiento como fluido de la sangre es heterogéneo, ya que cuenta con una fase líquida

(plasma) y otra fase, la celular (eritrocitos, leucocitos, plaquetas).

Todo liquido real cuando fluye ejerce una fuerza paralela a la superficie, en la dirección del flujo; a

su vez, la superficie ejerce sobre el fluido una fuerza contraria que se opone al flujo, llamada

“fuerza viscosa”. El gradiente de presión se encarga de mantener el flujo sanguíneo venciendo la

fuerza viscosa. La viscosidad es un índice de la fuerza necesaria para deslizar una capa de fluido

sobre otra.

La fuerza viscosa (Fv) es directamente proporcional al producto de la velocidad de la capa superior

del fluido por el área A, e inversamente proporcional a la distancia que separa las dos superficies.

La constante de proporcionalidad es la viscosidad (.) que consiste en la fuerza que hay que aplicar

a un fluido para deslizar una capa de él sobre otra.

. = /01 ∗ �2) ∗ ���.

La viscosidad de la sangre influye mucho sobre la resistencia vascular: A mayor viscosidad menor

es el flujo en un vaso, por lo cual se mantienen constante las otras variables. El efecto sigma o de

Fahraeus-Lindqvist consiste en la disminución del valor de la viscosidad, esto debido al

desplazamiento axial y concentración central de los componentes celulares de la sangre.

Flujos: Se distinguen dos tipos de flujos en la circulación

sanguínea.

1. Flujo Laminar: El movimiento del fluido se da en capas

paralelas entre sí. En el caso del flujo por tuberías, el

líquido circula en capas concéntricas con diferentes

velocidades. La del eje central tiene velocidad máxima

y las adyacentes a la pared la tienen nula. Es un perfil

parabólico.

2. Flujo turbulento: Al llegar a un valor crítico, las partículas de la sangre dejan de

desplazarse paralelamente para entremezclarse formando remolinos. El flujo turbulento

se caracteriza por la presencia de remolinos y por pérdidas de presión. Las obstrucciones

en los vasos pueden producir flujos turbulentos debido a una mayor fricción.

El número de Reynolds permite determinar si un flujo es laminar o turbulento. Cuando su valor es

mayor de 2000 el flujo es turbulento. No tiene unidades.

Ecuación de Poiseuille – Hägen: Mide las relaciones entre la intensidad de flujo y la resistencia.

Si tenemos un cilindro con longitud L, lleno de un fluido ideal, el flujo va a ser laminar bajo un

gradiente de presión siendo la presión de entrada mayor que la presión de salida. La velocidad

máxima será la de la capa concéntrica central. Tiene un perfil parabólico de velocidad gracias a la

fuerza de viscosidad, esta se calcula así:

01 � 44.%�567

En el flujo laminar, el gradiente de presión está en equilibrio con las fuerzas viscosas para así

garantizar el flujo. La fuerza debida al gradiente de presión esta definida por:

0 � 4�/�� ���2

En el equilibrio las dos fuerzas son iguales:

44.%�567 = 4�/�� −��)

Despejando en función de la velocidad máxima y luego remplazando en la ecuación del flujo

medio obtenemos la ecuación de Poiseuille – Hägen:

8 = /9: −9;)<=>?@A

En su forma reducida sería:

Δ� = �* ∗ B

Esta ecuación permite deducir las relaciones entre la dependencia del flujo, la viscosidad del

líquido, el gradiente de presión, la longitud y el radio interno del tubo. Por estas relaciones

podemos explicar por qué los cambios en el radio de un vaso sanguíneo permiten regular el riego

sanguíneo y la presión, tanto a nivel de la microcirculación como en los grandes vasos. La

viscosidad relativa de la sangre, la estructura poco rígida de los vasos y las variabilidades de los

flujos influyen en el aumento de la resistencia al flujo por lo que no se cumple a cabalidad la ley de

Pousieuille – Hägen si se toma la sangre como fluido.

-Factores que regulan la circulación:

Los factores que regulan el volumen de sangre expulsado por el corazón son la precarga, la

postcarga y la contractilidad miocárdica. Otro factor es la frecuencia cardíaca.

La precarga esta sujeta a la ley de Frank-Starling, la postcarga corresponde a la fuerza que se

opone al vaciamiento ventricular y la contractilidad con la capacidad de acortamiento de la fibra

miocárdica.

Resistencia Vascular:

Es inversa al flujo medio sanguíneo y proporcional al gradiente de presión. Puede ser en serie o en

paralelo. En el primer caso se toma la rama formada por arterias capilares y venas conectadas en

serie con sus resistencias. La resistencia total será igual a la suma de cada una y será mayor que

cada una de ellas por separado:

BC =BD + BE +BF

Las resistencias en las diferentes regiones del cuerpo se encuentran en paralelo. La resistencia

total que remplace a las que están en paralelo será menor que cada una de ellas, y se calcula:

1B = 1B� +

1B� +

1B

El mayor porcentaje de la resistencia al flujo (casi 50%) corresponde a las arterias terminales y

arteriolas, debido a la disminución del radio y al aumento del número de vasos conectados en

paralelo.

Existe una analogía entre la ecuación de Poiseuille – Hägen y la ley de Ohm, en la sangre es

necesario que haya un gradiente de presión para vencer la resistencia que se opone al flujo, lo

mismo sucede en los circuitos eléctricos donde es necesario que haya una diferencia de potencial

entre dos puntos para vencer la resistencia del circuito y pase el flujo de cargas.

NOTA: El flujo de sangre se determina en cada sección por el producto del área por la velocidad

de la sangre en esa sección. Así vemos que a mayor sección menor velocidad, y a menor sección

mayor velocidad.

-Clasificación morfo-fisiológica de los vasos:

1. Vasos elásticos: Gran número de fibras elásticas. En aorta estas fibras son responsables del

efecto Windkessel, el cual convierte el flujo sistólico pulsátil en un flujo continuo.

2. Vasos de resistencia: Son las arterias terminales y arteriolas. Los cambios en el diámetro

permiten la regulación y distribución del flujo sanguíneo en el lecho circulatorio.

3. Vasos de intercambio: Son los capilares, en estas se llevan a cabo los procesos de difusión

y filtración. Intercambio de sustancias entre el plasma y el líquido intersticial.

4. Vasos de capacitancia: Se refiere a las venas. Su mayor distensibilidad les permite actuar

como reservorios de sangre. Son de seis a diez veces más distensibles que las arterias.

-La distensibilidad vascular se define como el cambio volumétrico por unida de cambio de presión

por volumen original.

H = Δ�Δ�. �I

-La adaptabilidad vascular es el producto de la distensibilidad por volumen. La capacitancia en una

vena es mayor que en una arteria, acumula un volumen de sangre mayor para una diferencia de

presión determinada.

) = # ���I&�

Ley de Laplace: La fuerza que distiende el miocardio antes de su contracción (precarga) se

representa por la tensión que soporta la pared ventricular al final de la diástole, y es directamente

proporcional a la presión intracavitaria y al radio de la misma e inversamente proporcional al

espesor de la pared.

En el caso de un vaso sanguíneo, la presión transmural (Pt) está relacionada con la tensión parietal

circunferencial (T) y se deduce igualando la fuerza de distensión debida a la presión transmural,

que tiene a distender el vaso, y la fuerza de contención debida a la tensión parietal que se opone a

ella. Esto explica porque los capilares, de paredes tan delgadas, pueden resistir aumentos de

presión sin romperse, además permite explicar la presión crítica de cierre y las modificaciones del

tono vasomotor y la distensibilidad del vaso. Radio del capilar: r.

J = ��.