Biofísica da Circulação
Sangüínea
Biofísica da Circulação Sangüínea
O Sistema Circulatório tem função de comunicador de
Matéria e Energia entre os diversos comprimentos biológicos.
É um leva-se-e-traz contínuo de metabólitos diversos, um
exercer ininterrupto de energia potencial e cinética sobre as
partes do organismo. O conjunto que realiza essas funções
se compõe de:
1. O coração,
2. Os vasos sanguíneos, que formam uma rede contínua,
unida pelo coração.
3. O sangue, um fluido parte células, parte líquido.
4. Um sistema de controle, autônomo, mas ligado ao
sistema nervoso central.
9 - Átrio Direito
10 - Ventrículo Direito
11 - Átrio Esquerdo
12 - Ventrículo Esquerdo
13 - Músculos Papilares
14 - Cordoalhas Tendíneas
15 - Válvula Tricúspide
16 - Válvula Mitral
17 - Válvula Pulmonar
Sangue
Arterial
Venoso
Controle do Ritmo Cardíaco
Nodo Sinoatrial
Sistema de Purkinje: Condução do I.N.
Qual nosso conhecimento
Sobre o
Sistema Nervoso???
Controle Nervoso
Estimulação Simpática
Aumenta a atividade Cardíaca
Aumenta a Frequência Cardíaca.
Aumenta a força de contração
Estimulação Parassimpática
Diminui a atividade Cardíaca
Diminuição da Frequência Cardíaca.
Diminuição da força de contração
Esse aparelho circulatório funciona conforme a
seguinte série de eventos.
O primeiro estágio (1) é o metabolismo molecular
das células dos marca-passos atriais, que dispara
um potencial de ação (PA) que se propaga (2)
através dos feixes nervosos do coração. Essa
despolarização do PA é seguida de contração
muscular (3), que ejeta sangue no sistema de
vasos (4).
O ciclo se repete, espontaneamente, de (1) a (4).
Os estágios (1) e (2) se passam no campo
eletromagnético, e os estágios (3) e (4) no campo
gravitacional.
CAMPO EM
1
CAMPO G
2
3
4
Eventos do Ciclo Cardíaco.
Campo EM:
(1)Metabolismo Molecular – Em células auto-excitáveis começa a
despolarização.
(2)Eventos Elétricos – PA que se propaga ao coração.
Campo G:
(3) Eventos Musculares – Contração das fibras musculares do coração.
(4) Eventos Hidrodinâmicos – A massa sangüínea circula nos vasos.
O potencial de ação cardíaco pode ser registrado em várias
partes do corpo, através de galvanômetros sensíveis. O
registro da atividade cardíaca é conhecido como
eletrocardiograma,
abreviado
ECG.
O
aparelho
registrador chama-se eletrocardiógrafo, e o traçado do
ECG fornece informações clínicas, e cientificas, de valor
inestimável.
Na Figura 15.2 A, começa a onda de despolarização (ooo), seguida (Fig. 15.2 B)
de polarização invertida (---), e na Fig. 15.2 C, a repolarização (+++). Essas
ondas se dirigem em várias direções. A soma vetorial dessa atividade elétrica é
uma resultante imaginária, denominada eixo elétrico ou vetor elétrico do
coração.
Potencial de Ação Esquemático do Miocárdio, 000: Carga zero; ---: carga negativa;
+++: carga positiva;
: vetores;
: resultante.
O Traçado Básico do ECG
Em linhas gerais, o registro da atividade elétrica
do coração fornece um gráfico.
O traçado representa diferenças de potencial,
em mV, lançadas em função do tempo, em
segundos. Para melhor conveniência na leitura
do traçado, cada quadro representa:
Na Vertical, 0,1 mV
Na Horizontal, 40 ms.
Um ciclo cardíaco completo está entre as barras verticais, entre 0 e 0,75
segundos, e se compõe basicamente, de uma onda P, um complexo QRS,
um segmento ST, da onda T, e eventualmente, de uma onda U.
Relação entre ECG e PA do Miocárdio
Despolarização ventricular
Despolarização
atrial
Repolarização
ventricular
Repolarização
muscular
ECG
TESTE ERGOMÉTRICO
O Campo Gravitacional e a
Circulação
Os parâmetros Energia Potencial, Energia Cinética,
Energia Gravitacional, Atrito, Pressão, Viscosidade,
além de fatores geométricos, desempenham papel
importante na Mecânica Circulatória.
“A circulação sangüínea é um sistema fechado, com
o volume circulatório em regime estacionário”.
Isto quer dizer o sangue está contido em, um sistema da
bomba hidráulica e vasos condutores, sem vazamento
(fechado), e o que entra de um lado é igual ao que sai
do outro (estado estacionário).
Propriedade de um Fluido em
Regime Estacionário (RE)
Observa-se que:
Estado ou Regime Estacionário – Nos três
segmentos do tubo, o fluido que entra é igual ao
que sai:
Entra = Sai
Regime Estacionário. Ep – Energia Potencial, causa a pressão; Fc –
Energia Cinética, causa a velocidade; f – Fluxo (volume movimentado pelo
tempo); v – Velocidade Linear do fluido; A – Áreas das Secções.
Fluxo – O fluxo total é igual a cada fluxo parcial
F = f1 = f2= f3
3. Energética – A velocidade de circulação
diminui à medida que o diâmetro aumenta, isto é,
a Energia Cinética diminui:
v1 > v2 > v3
A pressão lateral aumenta, porque a soma Ep +
Ec é aproximadamente constante, e a Energia
potencial (Ep) cresce às custas da Energia
Cinética (Ec).
A Equação do Fluxo em RE
A equação do fluxo é a mesma de qualquer
outro condutor:
F = v x A, isto é, o fluxo é igual produto da
velocidade de circulação pela área do tubo.
fluxo = velocidade x área
Exemplo – Em um sistema regime estacionário,
o fluxo é de 100 ml.min-1. Se os segmentos A, B
e C possuem áreas de 10, 20 e 100 cm2, qual é
a velocidade nesses três segmentos?
100
-1
VA=
= 10 cm’min
10
100
-1
VB=
= 5 cm’min
20
100
-1
VC=
= 1 cm’min
100
Quebra do Regime Estacionário
O edema pulmonar é uma das mais graves
emergências circulatórias. No edema pulmonar,
a quantidade de sangue que entra na pequena
circulação é maior que a que sai. Esse acúmulo
de sangue (denominado estase ou estagnação
sangüínea) impede as trocas gasosas, e tende
a sair pelos alvéolos, afogando o paciente no
próprio plasma.
O processo é agudo. Calcula-se que uma
estase de 1% durante 10 minutos é mortal.
A melhor terapêutica é restabelecer o estado
estacionário.
Outro exemplo da extrema gravidade do
desaparecimento do estado estacionário são as
hemorragias.
As hemorragias crônicas podem levar longo tempo
até serem perigosas, porque o restabelecimento da
volemia é possível. Mas, nas hemorragias agudas,
é necessário corrigir a deficiência do estado
estacionário com a urgência possível. Estancar o
sangramento, e, se necessário, repor o volume
circulante com sangue, plasma ou soluções de
macromoléculas.
Nas hemorragias arteriais, a perda de sangue é
muito mais rápida que nas hemorragias venosas, e
o estado estacionário é perdido com mais rapidez.
Por esse motivo, os sangramentos arteriais são
mais perigosos do que sangramentos venosos
equivalentes.
Relação entre a Velocidade de Circulação e o Diâmetro
dos Vasos.
Constância do fluxo
Como a área dos segmentos vasculares do
sistema circulatório é bastante variável e o fluxo
é obrigatoriamente constante, a velocidade de
circulação varia de acordo com esses fluxo, e
segue a lei geral de fluxos em regime
estacionário.
Essa constância do fluxo e variação da
velocidade, é aparente quando se comparam
três
setores
fundamentais
do
sistema
circulatório: a artéria aorta, os capilares e a veia
cava.
Parâmetros Circulatórios da Aorta, Capilares e Cava.
Aorta
Diâmetro
Número
2,0 cm
1
Capilares
Cava
8 m
2,4 cm
2 bilhões
1
Área
3,0 cm2
2.200 cm2
4,5 cm2
Velocidade
28 cm.s-1
0.04cm.s-1
19cm.s-1
Fluxo
28 x 3,0 = 84 ml.s-1 0,04 x 2.200 = 0,088 ml.s-1
19 x 4,5 = 86 ml.s-1
Comunicação ventricular e Interatrial
Pode haver uma
comunicação anômala,
uma espécie de curtocircuito, entre os
compartimentos
circulatórios. Essa
comunicação é
acompanhada de
passagem de sangue do
átrio esquerdo (pressão
mais alta) para o átrio
direito (pressão mais
baixa).
Energia de Fluxos em Regime
Estacionário
Em um sistema líquido que se movimenta em
tubos, através do Trabalho realizado por uma
bomba hidráulica, a energia total (ET) do fluido é
dada por quatro termos.
ET= Ep+EC+ED+EG
onde ET é a energia total, Ep é a energia
potencial (efeito de pressão lateral), EC é a
energia cinética (deslocamento do fluido), ED é a
energia dissipada (atrito), e EG é a energia
posicional devida à ação do campo G.
Anomalias do Fluxo – Gradiente de Queda da Ep
em Estenoses e Aneurismas
O que acontece quando há anomalias do fluxo, com a
pressão lateral do sangue?
A estenose é um estreitamento da luz do vaso, o
aneurisma é uma dilatação.
Esses dados explicam a maior freqüência de infarto nas
regiões onde há artérias esclerosadas. A aterosclerose
consiste na deposição de gorduras e cálcio, entre outras
substâncias, no lúmen de artérias, que ficam
estenosadas. Nessas regiões, a velocidade do sangue
aumenta, a nutrição dos tecidos fica prejudicada,
podendo haver isquemia (deficiência de sangue), e até
mesmo o infarto (necrose dos tecidos).
A ruptura de aneurismas é também um acidente
vascular perigoso.
Relação entre Onda de Pulso e
Velocidade de Circulação
Todas artérias apresentam uma dilatação perceptível ao tato
como uma discreta batida, síncrona com a contração
cardíaca. É o pulso.
A tomada do pulso fornece informações valiosas sobre o
funcionamento do aparelho circulatório, como a freqüência,
a presença de arritmias (falta de ritmo), a intensidade, e
outras.
Embora o pulso possa ser registrado graficamente, com
riqueza de detalhes, a simples palpação permite verificar
importantes condições.
O que é o pulso? À primeira vista, parece ser a corrente
sangüínea impulsionada pela contração cardíaca. Mas não
é.
A onda de pulso é a energia da contração
cardíaca que se propaga pelo sangue. É
Energia Mecânica.
A corrente sangüínea é o deslocamento da
massa de sangue, medida pelo movimento de
hemácias. É Matéria.
A onda de pulso se propaga com velocidade 4 a
6 vezes maior que a corrente sangüínea, e é
palpável. A corrente sangüínea não é
perceptível ao tato.
Energética da Sístole e Diástole
O ciclo da contração
características.
passa
por
duas
fases
bem
Sístole – Contração com esvaziamento do coração. Os
átrios ejetam sangue nos ventrículos, e esses nas artérias
aorta (coração esquerdo) e artéria pulmonar (coração
direito).
Diástole – Relaxamento com entrada de sangue nas
cavidades cardíacas, e fechamento das válvulas arteriais.
Durante a sístole, o sangue é subitamente acelerado em
todas as artérias, pela massa sangüínea que é ejetada nos
ventrículos. A pressão e velocidade do sangue atingem um
nível máximo. Durante a diástole, tanto a pressão como a
corrente sangüínea continuam, embora em nível menor.
MEDIDA DA PRESSÃO ARTERIAL
A medida indireta da pressão arterial é um método
simples e valioso. Consiste em comprimir uma artéria
através de um manguito de ar, que é ligado a um
manômetro.
Quando a pressão externa aplicada colaba as paredes
da artérias o fluxo cessa completamente, e nada se
escuta no estetoscópio. Em seguida, o manguito é
descomprimido gradualmente.
Quando a pressão sangüínea é suficiente para forçar
um jato de sangue através da parte estreitada da artéria,
esse jato passa com alta velocidade, produzindo um
fluxo turbilhonar, que se ouve como um ruído rascante,
a cada pulsar do coração.
A pressão indica pelo manômetro, nesse instante, é a
Pressão Sistólica ou Máxima.
Continua-se a descompressão gradual. O
estrangulamento arterial diminui, e o fluxo
turbilhonar também, o que se reconhece como
uma mudança no tom do ruído (fica mais grave).
Quando se atinge uma pressão subcrítica, o
escoamento volta ao laminar, e o ruído
desaparece.
A pressão indicada pelo manômetro, nesse
instante, é a Pressão Diastólica ou Mínima.
OS SONS CARDÍACOS NORMAIS
As bulhas cardíacas são ruídos característicos.
1ª bulha (S1): fechamento das válvulas tri e mi
e abertura das válvulas aórtica e pulmonar.
2ª bulha (S2): fechamento das válvulas aórtica
e pulmonar, abertura da tri e mi.
3ª bulha (S3): vibrações das paredes e válvulas
cardíacas.
4ª bulha (S4): impacto da passagem do sangue
do átrio para o ventrículo.
SONS ANORMAIS DO CORAÇÃO
Alteração da intensidade das bulhas:
hiperfonese ou hipofonese.
Desdobramento de bulha: substituição de
um som normal por dois curtos e
próximos.
Sopros: ruídos longos.
Aparelhos portáteis fazem exames
cardíacos e respiratórios por telefone
É o aparelho "registrador de eventos", que os
médicos estão chamando de telemedicina.
Um sistema que permite fazer exames sem que
o paciente tenha que ir a uma clínica ou
laboratório. Monitores portáteis captam algumas
das funções vitais do organismo por meio de
sensores e armazenam as informações na
memória para depois transmiti-las para uma
central médica, através de uma ligação
telefônica.
Em caso de urgência, o médico do paciente é
avisado imediatamente e providencia a
internação ou o remédio adequado.
Aparelhos portáteis fazem exames
cardíacos e respiratórios por telefone
A telemedicina está revolucionando a prática
médica porque reduz o tempo de diagnósticos e
a prescrição de terapia.
Segundo a Sociedade Brasileira de Cardiologia,
o índice de mortalidade entre os cardíacos no
país é alto porque os pacientes demoram em
média 4 horas para procurar o atendimento.
Na telemedicina o tempo entre o exame e o
diagnóstico é de três minutos.
Os aparelhinhos podem fazer milagres!
FIM