Fundamentos de Física Aplicada al Sistema Circulatorio

Fundamentos de la Presión Sanguínea

La presión sanguínea se define como la fuerza que ejerce la sangre por unidad de superficie de la pared del vaso que la contiene.

• P = F/A [N/m² = Pa]
• 1 atm = 101325 Pa = 760 mmHg = 1033,6 cm de agua

La relación de presión hidrostática se expresa como: p₂ – p₁ = δ g (y₂ – y₁)

La Sangre como Fluido Viscoso

Los fluidos que oponen resistencia a su desplazamiento se denominan fluidos reales o viscosos. Se define el índice de viscosidad (η) como una medida de la resistencia que ofrece un fluido al desplazarse por un conducto.

• Unidad: [Pa s], poise.
• η agua = 1,005 x 10⁻³ Pa s
• η sangre = 3,015 x 10⁻³ Pa s

Ley de Poiseuille

Enunciada por Jean Louis Marie Poiseuille, médico y fisiólogo francés, describe el flujo (Q) como: Q = Δp / R

Donde R es la resistencia hidrodinámica del conducto [Pa s / Litro]:

R = 8ηL / (πr⁴)

Nota: Cambios pequeños en el diámetro de un vaso modifican en gran cantidad su resistencia.

Fluidos en Régimen Turbulento

Una de las principales características que diferencia el régimen laminar del turbulento es que el laminar es silencioso, mientras que el turbulento es ruidoso, lo cual permite medir las presiones máximas y mínimas (sistólica y diastólica).

Factores Físicos en la Variación de Presión

• Volumen de la sangre.
• Variaciones en el radio de los vasos sanguíneos.
• Fuerza de la gravedad: Depende de la posición del paciente (horizontal o vertical).

Ejemplo de posición:

• Horizontal: P salida-corazón = 100 mmHg
• Vertical: P pies > P salida-corazón (P pies ≈ 65 mmHg)

Viscosidad: La resistencia hemodinámica aumenta con la viscosidad de la sangre.

Ley de Laplace y Tensión Vascular

La ley se expresa como: Δp = T / r

• Un vaso de menor radio requerirá una menor tensión para mantenerse estable.
• La presión interior es la fuerza por unidad de superficie que empuja el vaso desde su interior hacia afuera, superando la presión que los tejidos circundantes ejercen sobre el vaso.

Dinámica del Sistema Circulatorio

La energía con la que la sangre entra a la aorta se pierde por rozamiento. Se cumple que Pvenosa < Parterial.

La Resistencia Periférica Total (RPT) se calcula como:

RPT = (Parteria-aorta – Pvena-cava) / VM

Para un paciente en posición supina (horizontal):

• P salida-corazón = 100 mmHg
• P entrada-corazón = 2 mmHg
• VM = 5 L/min
• RPT = 19,6 mmHg min / L

Conceptos Energéticos en Física

• Energía: Magnitud física abstracta, ligada al estado dinámico de un sistema, que permanece invariable en sistemas aislados.
• Trabajo: Fuerza que altera el estado de movimiento de un cuerpo. Es una magnitud escalar.
• Potencia: Cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo (Unidad: Watt).
• Energía potencial gravitatoria: Energía almacenada por un cuerpo a una determinada altura respecto a un nivel de referencia.
• Energía cinética: Trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde su posición de equilibrio hasta una velocidad específica.

Conservación de la Energía

Si las fuerzas que actúan sobre un cuerpo son conservativas (como el peso o la fuerza elástica), la energía mecánica total inicial es igual a la final. Una fuerza es conservativa cuando el trabajo realizado depende solo de los puntos inicial y final, no de la trayectoria.