Capitulo 14 PANORÁMICA DE LA CIRCULACIÓN, FÍSICA MÉDICA DE LA PRESIÓN, EL FLUJO Y LA RESISTENCIA

Vista previa del material en texto

Capitulo 14: PANORÁMICA DE LA CIRCULACIÓN; FÍSICA MÉDICA DE LA PRESIÓN, EL FLUJO Y LA RESISTENCIA
La función de la circulación es satisfacer las necesidades de los tejidos: transportar nutrientes, llevarse los productos de desecho, conducir hormonas de una parte del cuerpo a otra y, en general, ayudar a mantener la homeostasis. 
Características físicas de la circulación
La circulación se divide en sistémica y pulmonar.
La circulación sistémica aporta flujo sanguíneo a todos los tejidos del cuerpo excepto a los pulmones, también es denominada circulación mayor o circulación periférica.
Partes funcionales de la circulación
La función de las arterias es transportar sangre a una presión elevada a los tejidos (paredes fuertes, la sangre fluye con rapidez).
Las arteriolas son las últimas ramas del sistema arterial, actúan como conductos de control a través de las cuales la sangre pasa a los capilares (fuerte pared muscular para cerrar por completo o dilatar varias; capacidad de alterar el flujo sanguíneo en respuesta a la necesidad de los tejidos).
La función de los capilares es intercambiar líquidos, nutrientes, electrolitos, hormonas y otras sustancias entre la sangre y el líquido intersticial (paredes delgadas y con poros capilares permeables al agua y otras sustancias pequeñas).
Las vénulas recogen la sangre de los capilares, para formar venas.
Las venas son conductos de transporte de la sangre desde los tejidos hasta el corazón, reservorio fundamental de sangre. Las paredes son delgadas debido a la baja presión, pero incluso así tienen músculo suficiente como para contraerse o dilatarse.
Volúmenes sanguíneos en las diferentes partes de la circulación
Aproximadamente 84% de todo el volumen sanguíneo se encuentra en la circulación sistémica, y el 16% se encuentra en el corazón y los pulmones.
Del 84% presente en la circulación sistémica, un 64% está en las venas, 13% en las arterias y 7% en las arteriolas y capilares.
El corazón contiene 7% y los vasos pulmonares el 9%. 
Áreas transversales y velocidades del flujo sanguíneo
El área transversal de las venas es mucho mayor que el de las arterias (4 veces más) explicando el gran almacén de sangre del sistema venoso en comparación del sistema arterial.
Debido a que fluye el mismo volumen de sangre a través de cada segmento de la circulación a cada minuto, la velocidad del flujo sanguíneo es inversamente proporcional a su área transversal.
En reposo, la velocidad media en la aorta es de 33 cm/seg, pero solo 1/1000 de esta cifre en los capilares (0,3mm/seg). Sin embargo como los capilares tienen una longitud de solo 0,3 a 1mm, la sangre permanece en ellos solo de 1 a 3 seg (todo el proceso de difusión de los nutrientes y electrolitos a través de las paredes capilares debe realizarse en ese corto espacio de tiempo).
Presiones en las diferentes partes de la circulación
Debido al bombeo continuo de sangre del corazón a la aorta, su presión es en promedio 100 mmHg.
Debido a que el bombeo cardíaco es pulsátil, la presión arterial fluctúa entre una sistólica de 120mmHg y una diastólica de 80 mmHg.
A medida que la sangre fluye por la circulación sistémica, la presión media se reduce progresivamente hasta aproximadamente 0mmHg en la desembocadura de las venas cavas en la aurícula derecha.
La presión de los capilares sistémicos varía desde los 35 mmHg, cerca de los extremos arteriolares hasta niveles bajos como 10 mmHg cerca de los extremos venosos, siendo su presión funcional media de 17 mmHg, suficiente para que poca cantidad de plasma atraviese los capilares porosos, aunque los nutrientes puedan difundir con facilidad a las células tisulares. 
En las arterias pulmonares la presión también es pulsátil, pero el nivel es menor, con una presión sistólica de aprox. 25 mmHg y una diastólica de 8 mmHg, con una presión arterial pulmonar media de solo 16 mmHg. La presión capilar pulmonar es de sólo 7 mmHg.
El flujo sanguíneo que atraviesa los pulmones cada minuto es el mismo que el de la circulación sistémica. 
Las bajas presiones del sistema pulmonar son adecuadas respecto a las necesidades de los pulmones pues aquí solo se necesita exponer la sangre al oxígeno y otros gases y las distancias que la sangre recorre es muy corta. 
Teoría básica de la función circulatoria:
1. El flujo sanguíneo a todos los tejidos del cuerpo está casi siempre controlado de forma precisa en relación con las necesidades de los tejidos. Los tejidos activos necesitan más flujo que cuando están en reposo, 20 a 30 veces y el corazón no aumenta su gasto cardíaco más de 4 a 7 veces.
No basta simplemente con aumentar el flujo sanguíneo en todas las partes del cuerpo cuando un tejido demanda mayor flujo. Los microvasos de cada tejido, actúan directamente sobre los vasos sanguíneos locales, dilatándolos o constriñéndolos, controlando el flujo sanguíneo al nivel requerido para la actividad tisular.
2. El gasto cardíaco está controlado principalmente por la suma de todos los flujos tisulares locales. Cuando la sangre fluye a través de los tejidos, vuelve por las venas al corazón y el corazón responde a este aumento del flujo de entrada bombeando de nuevo a las arterias. El corazón es un autómata que responde a la demanda de los tejidos, con la ayuda de señales nerviosos.
3. En general, la presión arterial está controlada de forma independiente por el control del flujo sanguíneo local o por el control del gasto cardíaco. Si la presión disminuye de forma significativa por debajo de su valor medio normal de 100 mmHg, reflejos nerviosos provocaran en segundos una serie de cambios para elevar la presión a la normalidad, aumentando la fuerza de bombeo, la contracción de los grandes reservorios venosos para proporcionar más sangre al corazón y una contracción generalizada de la mayor parte de las arteriolas de todo el cuerpo. Después en horas o días, los riñones desempeñaran un papel adicional al secretar hormonas que regulan la presión arterial. 
Interrelaciones entre la presión, el flujo y la resistencia
El flujo a través de un vaso está determinado por dos factores:
La diferencia de presión entre sus dos extremos (gradiente de presión) que es la fuerza que empuja la sangre a través del vaso.
El impedimento al flujo de sangre a través del vaso (resistencia vascular)
P1 y P2 son los extremos del vaso. La resistencia al flujo (R) es el resultado de la fricción a lo largo de todo el vaso. El flujo se puede calcular mediante la ley de Ohm: 
Donde Q es flujo sanguíneo, ∆P es la diferencia de presión entre los dos extremos (P1-P2) y R es la resistencia.
Esta fórmula establece que el flujo sanguíneo es directamente proporcional a la diferencia de presión, pero inversamente proporcional a la resistencia.
La diferencia de presión entre los dos extremos del vaso es lo que determina la velocidad del flujo y no la presión absoluta.
Flujo sanguíneo
Es la cantidad de sangre que pasa por un punto determinado de la circulación en un período dado. Se expresa en ml/min o litros/min.
El flujo sanguíneo de una persona adulta es de aproximadamente 5000ml/min. A esto se llama gasto cardíaco porque es la cantidad de sangre que el corazón bombea por minuto.
Flujo laminar de la sangre en los vasos
El flujo laminar o flujo de corriente continúa cuando la sangre fluye a una velocidad constante a través de un vaso liso y largo, lo hace en corrientes rectilíneas, permaneciendo cada capa de sangre a la misma distancia de la pared, y la porción central de la sangre se mantiene en el centro del vaso.
El flujo es turbulento cuando la sangre que fluye en todas las direcciones en el vaso mezclándose continuamente dentro de este. 
Perfil de velocidad parabólica durante el flujo laminar
Cuando tiene lugar el flujo laminar, la velocidad del flujo en el centro del vaso es mucho mayor que en las partes externas.
La porción de líquido situado junto a la pared casi no se mueve, la porción algo alejada de la pared se mueve algo, y la porción del centrose mueve mucho, este efecto se denomina perfil parabólico.
La causa del perfil parabólico es que las moléculas de líquido que tocan la pared apenas se mueven por la adherencia a la pared del vaso. La siguiente capa de moléculas se desliza sobre esta y así sucesivamente. El líquido de la mitad del vaso puede moverse con rapidez porque hay muchas capas de moléculas deslizantes entre el centro del vaso y la pared vascular.
Presión sanguínea
Es la fuerza ejercida por la sangre contra cualquier unidad de área de la pared del vaso.
Se mide en mmHg.
Cuando decimos que la presión en un vaso es de 50 mmHg, queremos decir que la fuerza ejercida es suficiente para empujar una columna de mercurio contra la gravedad hasta una altura de 50mm.
Ocasionalmente se mide en centímetros de agua – cmH2O.
La presión de 1 mmHg es igual a 1,36 cm H2O. 
Resistencia al flujo sanguíneo
Unidades de resistencia
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso.
No se puede medir de forma directa, se calcula midiendo el flujo sanguíneo y la diferencia de presión entre dos puntos del vaso. (Ley de Ohm).
Si la diferencia de presión entre dos puntos en un vaso es de 1 mmHg y el flujo es de 1 mL/segundo, se dice que la resistencia es de 1 unidad de resistencia periférica, habitualmente abreviada PRU. 
Resistencia periférica total y resistencia pulmonar total
La velocidad del flujo sanguíneo a través de todo el sistema circulatorio es igual a la velocidad del bombeo del corazón, es decir, igual al gasto cardiaco.
El flujo a través de todo el sistema circulatorio es de 100ml/seg. La diferencia de presión entre las arterias y venas sistémicas es de 100 mmHg, por lo tanto la resistencia de toda la circulación sistémica es de 1 PRU.
En el sistema pulmonar, la presión arterial media es 16 mmHg y la presión media en la aurícula izquierda es de 2 mmHg, lo que arroja una diferencia neta de 14mmHg.
Por tanto, cuando el gasto cardíaco es normal, 100ml/seg. La resistencia vascular pulmonar total es de 0,14 PRU. 
Conductancia
Es la medida del flujo sanguíneo a través de un vaso para una diferencia de presión dada. Se expresa en ml/seg/mmHg y también en litros/seg/mmHg.
La conductancia es la reciproca exacta de la resistencia.
Cambios ligeros en el diámetro de un vaso producen cambios enormes en su capacidad de conducir la sangre cuando el flujo es laminar. 
La conductancia del vaso aumenta en proporción a la cuarta potencia del diámetro de acuerdo a la fórmula:
Ley de Poiseuille
La velocidad del flujo en cada anillo concéntrico es diferente de la de los demás, debido al flujo laminar, la sangre que está cerca de la pared del vaso fluye muy lentamente, mientras que la que está en medio del vaso lo hace con gran rapidez.
En el vaso pequeño, casi toda la sangre esta cerca de la pared del vaso, de forma que no existe un flujo central de sangre muy rápido. 
Al integrar las velocidades de todos los anillos concéntricos de sangre y multiplicarlos por las áreas de los anillos, podemos obtener la ley de Poiseuille.
Donde Q: velocidad del flujo sanguíneo, ∆P es la diferencia de presión entre los extremos del vaso, r es el radio del vaso, l la longitud del vaso y η la viscosidad de la sangre. 
La velocidad del flujo sanguíneo es directamente proporcional a la cuarta potencia del radio del vaso.
Importancia de la ley de la cuarta potencia
En la circulación sistémica, aproximadamente las dos terceras partes de la resistencia al flujo sanguíneo se encuentra en las arteriolas pequeñas. Sus diámetros van de 4 a 25 micrómetros.
Sin embargo, sus fuertes paredes permiten que su diámetro cambie hasta cuatro veces, aumentando teóricamente el flujo unas 256 veces.
Esta ley posibilita que las arteriolas detengan casi por completo el flujo sanguíneo al tejido o a veces provocar un enorme aumento de este.
Efecto del hematócrito y la viscosidad sanguínea sobre la resistencia vascular y el flujo sanguíneo
Uno de los factores importantes de la ley de Poiseuille es la viscosidad. A mayor viscosidad, menor flujo en un vaso, si todos los demás factores son constantes. 
La viscosidad de la sangre normal es aproximadamente tres veces mayor que la del agua.
La sangre es tan viscosa debido al elevado número de hematíes, cada uno en fricción constante con las células adyacentes y con la pared del vaso.
Hematócrito 
Es el porcentaje de la sangre que corresponde a las células. Un hematócrito de 40 significa que el 40% del volumen sanguíneo son células y es resto es plasma. (Varones: 42 y Mujeres 38 en promedio).
Estos valores varían enormemente, dependiendo de si la persona tiene o no anemia, el grado de actividad corporal y la altitud a la que se resida.
La viscosidad de la sangre aumenta espectacularmente a medida que aumenta el hematócrito.
La viscosidad de la sangre completa con un hematócrito normal es de aproximadamente 3 o sea, que es necesaria una presión tres veces mayor para forzar el paso de sangre que el de agua a través del mismo vaso sanguíneo.
Cuando el hematócrito aumenta a 60 ó 70, (policitemia) la viscosidad puede llegar a 10.
Otro factor que afecta a la viscosidad es la concentración y los tipos de proteínas en el plasma (pero no significativo).
La viscosidad del plasma sanguíneo es de 1,5 veces la del agua.
Efectos de la presión sobre la resistencia y el flujo sanguíneo
Un incremento de la presión arterial no sólo aumenta la fuerza que tiende a empujar la sangre a través del vaso (flujo sanguíneo), sino que los distiende al mismo tiempo, lo que reduce la resistencia vascular.
En la mayor parte de los tejidos, el flujo sanguíneo a 100 mmHg suele ser aproximadamente 4 a 6 veces mayor que el flujo a 50 mmHg y no el doble, como sucedería si el aumento de la presión no tuviera el efecto de aumentar el diámetro vascular.
La inhibición de la estimulación simpática, dilata mucho los vasos y puede aumentar el flujo dos o más veces. A la inversa, un estímulo simpático fuerte puede contraer los vasos tanto hasta reducir el flujo hasta cero.