Notas de Hemodinámica y Circulación (Semana 7-7.2)

Hemodinámica

• Definición: leyes físicas que gobiernan el flujo sanguíneo. Incluye factores que controlan la velocidad y la distribución de la sangre en arterial, capilar y venosa, así como el intercambio de sustancias entre sangre y líquido intersticial.
• Viscosidad (η): consistencia de la sangre; la sangre se desplaza en láminas a velocidades distintas entre sí, generando fricción entre ellas.
  • El principal factor que determina η es el hematocrito (Ht).
  • Hematocrito (Ht): relación entre la cantidad de glóbulos rojos (GR) y el volumen total de sangre; aproximadamente 45% en condiciones normales.
  • Si el Hto se eleva, η también aumenta.
  • Si los GR están muy acumulados y comprimidos, se deforman, lo cual ↑ η.
  • La viscosidad también depende del radio de los vasos pequeños (menor a 1 mm).
  • Perfil de velocidad: la lámina adyacente a la pared tiene velocidad cercana a 0; la del centro es la de mayor velocidad, generando un perfil parabólico. Los GR tienden a acumularse en el centro del vaso por movimiento rotatorio; en la pared predomina plasma, así que al ramificarse pasa mayor volumen de plasma que de glóbulos rojos.
• Visualización de la viscosidad frente al radio (gráficos):
  • Viscosidad sanguínea relativamente insensible a cambios en el radio de vasos grandes, pero desciende bruscamente al disminuir el radio en vasos más pequeños.
• Flujo sanguíneo: laminar vs turbulento
  • Flujo laminar: desplazamiento de la sangre en capas paralelas; sin ruidos al estetoscopio.
  • Flujo turbulento: desplazamiento caótico de GR que chocan entre sí, formándose remolinos; implica mayor trabajo del miocardio y aumenta la probabilidad de trombos.
  • Factores del flujo turbulento (número de Reynolds, Re):
  • Velocidad de flujo, v (factor más importante).
  • Radio de los vasos: mayor radio, mayor probabilidad de turbulencia.
  • Viscosidad: inversamente proporcional al flujo turbulento.
• Resistencia y distribución de flujo (Sección):
  • Resistencia en Serie: se suman las resistencias de cada sector para obtener la resistencia total periférica (RPT). Depende del radio: vasos con radios más pequeños tienen mayor resistencia y viceversa.
  • En un sistema en serie: R_total = R1 + R2 + R3; el gradiente de presión varía entre vasos; el flujo es el mismo en todos los sectores en serie.
  • Resistencia en Paralelo: el gradiente de presión es constante (entrada y salida iguales para cada vaso). Las resistencias se suman en 1/R; a menor radio, mayor resistencia. Total: 1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3; cuanto más vasos en paralelo, menor la resistencia; el flujo total es la suma de los flujos parciales.
• Ley de Poiseuille (clave para resistencia de flujos sanguíneos):
  • La resistencia depende de la viscosidad, la longitud del vaso y el radio del vaso.
  • Parám.: r = radio, l = longitud del tubo, η = viscosidad del líquido.
  • Expresiones útiles:
  • Resistencia de un conducto: $R = \frac{8 \, \eta \, l}{\pi \, r^4}$
  • Caudal y gradiente de presión: $\Delta P = Q \; R = Q \; \frac{8 \, \eta \, l}{\pi \, r^4}$
  • O bien, para un caudal fijo: $Q = \frac{\Delta P}{R}$
• Presión sanguínea y gradientes básicos
  • Presión hidrostática absoluta: depende de la elevación (eje gravitacional); al estar de pie o sentado, existe una columna de sangre con diferencias de presión según la altura.
  • Presión de perfusión (gradiente de presión longitudinal): determina el flujo a lo largo del vaso; se mide entre un punto próximo al corazón y otro más distal; no se ve afectada por la gravedad en el eje longitudinal.
  • Presión transmural: diferencia de presión entre el interior de un vaso (IV) y el exterior (EV); se mide a través de la pared; depende principalmente de la presión IV y se ve influida por la presión hidrostática.
  • Presión sanguínea: presión hidrostática ejercida por la sangre por unidad de área; incluye componente de energía cinética (algunas definiciones).
  • Presión de pulso (PP): diferencia entre presión máxima y mínima; ⇒ $PP = P<em>{max} - P</em>{min} = P<em>S - P</em>D$ (ejemplo en el diagrama: 40 mmHg, con PS = presión sistólica, PD = diastólica).
• Aplicación clínica de Poiseuille y resistencias
  • Arteriolas (vasos de resistencia) pueden modificar su radio; si el radio se reduce (vasoconstricción), el flujo de salida disminuye y la presión tiende a aumentar; si el radio aumenta (vasodilatación), hay mayor flujo de salida y la presión tiende a disminuir.
• Otras leyes relevantes: tensión y distensibilidad
  • Tensión o Ley de Laplace: la tensión es la fuerza interna que tiende a reducir el radio del vaso; se contrapone a la presión transmural; a mayor radio, mayor tensión de la pared; a menor radio, menor tensión.
  • Relación conceptual: la tensión de la pared aumenta con el radio y/o la presión; la fórmula clásica se resume en T = P × r (proporcional para vasoestructuras simples; versiones más completas incluyen espesor de pared: σ = P r / t).
  • Distensibilidad o Compliancia: índice de cuán distensible es la pared del vaso; ejemplos de representaciones:
  • Dibujo A (tubo rígido): distensibilidad 0; grandes presiones no cambian volumen.
  • Dibujo B (pared distensible): incremento de volumen sin gran cambio de presión (distensibilidad alta).
  • Dibujo C (vasos sanguíneos): pared distensible con composición que determina su distensibilidad.
  • Principio de Bernoulli: la presión como forma de energía se manifiesta como:
  • Presión estática (potencial): presión lateral/transmural.
  • Presión dinámica (cinética): energía asociada a la velocidad de la sangre en el flujo.
  • Energía total: $E<em>{ ext{total}} = E</em>{ ext{potencial}} + E_{ ext{cinética}}$
  • Consecuencia: si la velocidad aumenta, la energía cinética aumenta y la presión dinámica puede aumentar; para estabilizar la suma total, la presión lateral/transmural tiende a disminuir.

Presión sanguínea y capilar

• Presión capilar
  • Depende de la resistencia precapilar (arteriolar) y de la resistencia postcapilar (venular).
  • Tono de músculo liso arteriolar determina la resistencia precapilar; tono de músculo liso venoso determina la resistencia postcapilar.
  • En reposo, el tono arteriolar suele ser mayor que el venoso; por ello, la relación normal entre resistencias es Rpost / Rpre < 1 (aprox. entre 0.2 y 0.4).
• Dinámica de la presión capilar
  • Si la R_pre disminuye (vasodilatación arteriolar: mayor radio), pasa mayor volumen de sangre de arteriolas a capilares; la presión capilar tiende a aumentar.
  • Si el radio de venas disminuye (o aumenta la R_post por vasoconstricción venular), hay mayor dificultad para que la sangre pase a los capilares; la presión capilar tiende a disminuir, acercándose a la presión venular.
  • Si la R_post disminuye por dilatación venular, la presión capilar tiende a disminuir.
  • Importancia clínica: la presión capilar es uno de los factores que controlan la circulación de líquidos; aumentar la presión capilar favorece la salida de líquido del capilar hacia el espacio intersticial (edema).
• Efectos de dilatación y constricción arteriolar
  • Dilatación arteriolar aumenta la presión capilar; a la vez, en la tobera de la arteria, la presión arterial (PA) puede disminuir por menor resistencia.
  • Constricción arteriolar reduce la presión capilar y puede aumentar la PA upstream por mayor resistencia.

Tipos de capilares y continuidad de intercambio

• Capilares continuos: predominan en tejidos como ME (tejido conectivo/masa muscular) y piel; tienen poros pequeños y pueden intercambiar sustancias a través de estos poros, a través de difusiones y transporte transcelular.
• Fenestrados: tienen poros más grandes (fenestraciones) que pueden estar cubiertos por un diafragma; atraviesan la célula endotelial y la membrana basal; comunes en glándulas o glomérulos.
• Sinusoides: poros aún más grandes; endotelio, membrana basal y células endoteliales discontinuos; característicos en hígado.

Intercambio de sustancias y fuerzas de Starling

• Mecanismos de intercambio
  • Difusión (transporte pasivo) vía transcelular.
  • Exocitosis o endocitosis (transporte activo).
  • Vía paracelular: poros, fenestraciones, sinusoides.
• Flujo neto de líquido en capilares
  • Se calcula a partir de la presión neta de filtración, que toma en cuenta tanto presiones hidrostáticas como oncóticas dentro y fuera del vaso.
  • Filtración: movimiento de líquido hacia afuera del capilar, desde capilar hacia espacio intersticial.
  • Absorción: movimiento de líquido hacia dentro del capilar, desde espacio intersticial hacia capilar.
  • Factores que favorecen filtración: Pc (presión capilar) elevada y/o Pi alto (presión intersticial); factores que favorecen absorción: Pi y πi elevados amortiguando Pc.
  • Fuerzas de Starling básicas: equilibrio entre presión hidrostática y oncótica a cada lado del capilar; se deben considerar coefs de reflexión (σ) para proteínas.
  • Fórmula típica de filtración/absorción (net flow):
  • Net filtration pressure: $NFP = (P<em>c - P</em>i) - \sigma (\pi<em>c - \pi</em>i)$
  • Donde:
    • $P_c$: presión hidrostática capilar,
    • $P_i$: presión hidrostática intersticial,
    • $\pi_c$: presión oncótica capilar,
    • $\pi_i$: presión oncótica intersticial,
    • $\sigma$: coeficiente de reflexión de proteínas.
• Flujo linfático
  • Función principal de los vasos linfáticos: recuperar el exceso de líquido que no fue absorbido y las proteínas filtradas.
  • Con cada incremento de Pi (presión intersticial, o incremento de filtración), ↑flujo linfático.
  • La presión intersticial Pi aumentará con filtración, y cuando Pi supere la presión hidrostática linfática, el flujo linfático aumenta significativamente.

Datos de referencia en la figura de Starling (resumen de valores del gráfico)

• Arteriole: ~30 mmHg; Venule: ~25 mmHg; Capilar: ~20–15 mmHg; Absorción y Filtración aparecen en el diagrama según la diferencia entre presiones e oncótica.
• Proporciones: parte de la filtración se recae en el gasto linfático; se indica que aproximadamente el 90% de la filtración es reabsorbida a través del capilar, y alrededor del 10% es drenada por los vasos linfáticos.

Conexiones con conceptos básicos y relevancia clínica

• La Poiseuille y la Ley de Poiseuille permiten entender por qué cambios en el diámetro de las arteriolas tienen efectos desproporcionados en el flujo y la presión de la circulación sistémica.
• La distensibilidad y la Ley de Laplace explican por qué las paredes de los vasos responden a cambios de presión y radio con ajustes en tensión de la pared, afectando la estabilidad de la circulación.
• Bernoulli se relaciona con cambios de velocidad y presión en tramos del sistema circulatorio; la compensación entre presión estática y dinámica puede explicar variaciones locales en el flujo sin cambios en la presión total de energía.
• Las fuerzas de Starling describen el intercambio de líquidos entre capilares y líquido intersticial, con implicaciones directas en edema y regulación de la composición de los tejidos.
• El control arteriolar y venular (resistencia pre y postcapilar) modula la presión capilar y puede influir en condiciones patológicas como edema o deshidratación.
• El sistema linfático actúa como regulador final del balance de líquidos, compensando filtraciones excesivas y ayudando a mantener el volumen sanguíneo.

Notas de fórmulas clave (resumen rápido para exámenes)

• Poiseuille (resistencia de un vaso):
  • $R = \frac{8 \, \eta \, l}{\pi \, r^4}$
  • $\Delta P = Q \; R$ o $Q = \frac{\Delta P}{R}$
• Disposición de flujo: flujo sanguíneo en vasos sigue criterios de laminar o turbulento dependiendo del Re; tip: Re = $\dfrac{\rho v D}{\mu}$.
• Ley de Laplace (tensión de la pared):
  • Aproximación simple: $T \propto P \times r$ (tensión crece con radio y presión; versiones más completas incluyen espesor de la pared: $\sigma = \dfrac{P r}{t}$).
• Presión de pulso:
  • $PP = P<em>S - P</em>D$
• Presión perfusiva (gradiente longitudinal):
  • $\Delta P<em>{long} = P</em>{proximal} - P_{distal}$
• Presión transmural:
  • $P<em>{intravascular} - P</em>{extravascular}$
• Presión capilar y fuerzas de Starling (net filtration):
  • $NFP = (P<em>c - P</em>i) - \sigma (\pi<em>c - \pi</em>i)$
• Distensibilidad (compliancia):
  • $C = \dfrac{\Delta V}{\Delta P}$
• Bernoulli (forma conceptual):
  • $P + \tfrac{1}{2} \rho v^2 + \rho g h = ext{constante}$
  • En el uso práctico de circulación, se enfatizan la presión estática y la presión dinámica y su intercambio para mantenimiento del flujo.

Referencias citadas en el material

• Boron, W. F., & Boulpaep, E. L. (2017). Medical physiology (3rd ed.). Elsevier.
• La secuencia de temas corresponde a las secciones 7.1 (Hemodinámica) y 7.2 (Circulación arterial-capilar-venosa e intercambio de sustancias entre la sangre y el líquido intersticial) de la unidad didáctica de SEMANA 7 y SEMANA 6.