Fisiología Cardiovascular

Seminario I ELECTROFISIOLOGIA CARDIACA

Objetivos: Comprender las bases iónicas del potencial de membrana de reposo. Explicar los conceptos de gradiente químico, gradiente eléctrico y gradiente electroquímico Explicar el concepto de potencial de equilibrio electroquímico. Formular la ecuación de Nernst y comprender su aplicación. Comprender los conceptos de flujo iónico neto y flujos unidireccionales. Predecir el sentido de la corriente neta de un ión a partir de conocer su potencial de equilibrio y el

voltaje de la membrana. Explicar el papel de la bomba Na+/K+ ATPasa en el mantenimiento de la diferencia de potencial

de membrana. Diferenciar el concepto de estado de equilibrio del de estado estacionario. Diferenciar las células miocárdicas especializadas (llamadas “lentas” o “cálcicas”) de las células

miocárdicas ordinarias (llamadas “rápidas” o “sódicas”) en función de sus características electrofisiológicas particulares.

Entender el concepto de actividad eléctrica espontánea o automática y conocer los mecanismos electrofisiológicos que la originan.

Identificar las distintas fases del potencial de acción de cada tipo de célula cardíaca y explicar los fenómenos subyacentes que les dan origen.

Entender el concepto de excitabilidad y el de período refractario. Comprender los fundamentos iónicos de los períodos refractarios absoluto y relativo. Describir la secuencia de activación eléctrica temporal así como las vías normales de la

conducción del potencial de acción en el corazón. Contenidos: Fundamentos biofísicos eléctricos y electroquímicos: carga eléctrica, campo eléctrico, intensidad de campo eléctrico, potencial eléctrico y diferencia de potencial eléctrico, capacitancia, intensidad de corriente, resistencia eléctrica, conductancia eléctrica, fuerza electromotriz, ley de Ohm. Elementos de un circuito de corriente continua: pilas, resistencias y capacitores. Nociones de corriente alterna. Potencial químico y

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electroquímico. Equilibrio electroquímico. Ecuación de Nernst. Aplicación de la ley de Ohm al flujo neto de un ión. Estado estacionario y su aplicación a un sistema de de compartimientos con desigual concentración de iones, delimitados por membranas de permeabilidad selectiva. Contenidos fisiológicos: bases iónicas de la génesis del potencial de reposo de las células cardíacas. Canales iónicos. Gradientes electroquímicos. Permeabilidad selectiva. Flujos iónicos netos. Estado estacionario. Bomba sodio/potasio, bomba de calcio, intercambiador sodio/calcio. Potencial de reposo y potencial de acción. Bases iónicas de las diferentes fases del potencial de acción cardíaco. Automatismo, excitabilidad y conductividad. Características diferenciales entre las células contráctiles y las células especializadas del sistema de conducción. Períodos refractarios absoluto y relativo. Origen y propagación del latido cardíaco. Propagación del estímulo. Circuito eléctrico equivalente. Propiedades eléctricas pasivas y activas de las membranas de las células cardíacas. Constante de tiempo y de espacio. Factores que determinan la velocidad de conducción del estímulo. Estructura del sistema de conducción cardíaco.

Trabajo Práctico I ELECTROFISIOLOGIA CARDIACA

1) En un modelo celular hipotético nos encontramos con la siguiente distribución iónica:

Compartimiento intracelular

Compartimiento extracelular

Sodio 15 mEq/l 145 mEq/l

Potasio 150 mEq/l 4,5 mEq/l

Cloro 5 mEq/l 103 mEq/l

Calcio 10 -7 mEq/l 2 mEq/l

Proteinatos (presentan carga neta negativa a este pH)

Mayor concentración Menor concentración

¿Cómo espera que sean entre sí las cargas positivas y negativas totales en cada uno

de los compartimientos intra y extracelular?

3

2) Supongamos que esta célula es sólo permeable al potasio:

• ¿Por qué aparece una diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de

la célula? ¿Podría calcular su valor? Explique. [Considere que estamos a la

temperatura corporal normal de 37 º C, que la constante R de los gases es

aproximadamente 8,3 Joules/ mol º K, que la constante F (de Faraday) es de 96500

Coulombs/ equivalente].

• En un sistema de ejes cartesianos que relacione el potencial de membrana en mV

(utilizando la polaridad del interior celular) con el tiempo, grafique los gradientes

químico, eléctrico y electroquímico para el sodio y el potasio.

3) Explique qué significa que un ión esté en equilibrio electroquímico.

4) Supongamos ahora que la célula es sólo permeable al potasio y al sodio, pero diez veces

más al primero que al segundo:

• ¿Qué sucede con el potencial de membrana? Explique

• ¿Podría aproximar el valor del mismo sin utilizar una fórmula preestablecida?

• En el mismo gráfico que realizó para la pregunta 2, de potencial de membrana en

función del tiempo, dibuje la evolución de dicho potencial desde la situación planteada

por aquella pregunta a la situación presente. Destaque en el gráfico lo sucedido con el

gradiente químico, el gradiente eléctrico y el gradiente electroquímico de los iones sodio

y potasio.

5) En la situación de la pregunta anterior, si la diferencia de potencial transmembrana está

estable

• ¿Cómo son entre sí las corrientes netas de sodio y potasio?

• ¿Qué pasaría con las concentraciones de estos iones en los compartimientos intra y

extracelular de mantenerse esta situación durante mucho tiempo?

• ¿Qué pasaría con sus gradientes químicos, eléctricos y electroquímicos?

6) Explique en qué se diferencia una situación de equilibrio (por ejemplo de equilibrio

electroquímico para un ión) de una situación de estado estacionario.

4

7) Partiendo de la situación anterior:

• ¿Qué sucede con el potencial transmembrana si bruscamente aumenta la

permeabilidad para el sodio hasta hacerse diez veces la del potasio?

• Trace el cambio en el gráfico utilizado en las preguntas anteriores.

• ¿Qué sucede con las corrientes iónicas de sodio y potasio en función del tiempo?

• ¿Qué sucede con los gradientes químico, eléctrico y electroquímico de estos iones?

• ¿Hay algún hecho fisiológico donde ocurra algo similar?

8) Si el potencial de membrana de una célula cardíaca en reposo coincide con el potencial de

equilibrio electroquímico para el ión Cloro, ¿Por qué involucrar a iones como el Sodio y el

Potasio en su génesis? ¿No sería más fácil pensar que el Cloruro es el verdadero responsable

del potencial de reposo?

9) Si comparamos la morfología de un potencial de acción generado en una motoneurona con

la del desarrollado en una célula muscular cardíaca ordinaria encontramos una notable

diferencia.

• ¿Hay algún ión cuyo rol sea decisivo para explicarla? Fundamente.

• Trace las curvas de variación de potencial de membrana en función del tiempo

comparativas.

10) ¿Por qué el ión Calcio no se encuentra en equilibrio electroquímico en condiciones

fisiológicas? ¿Qué importancia fisiológica tiene este hecho? En la situación de la pregunta 4 y

utilizando el gráfico de potencial de membrana en función del tiempo marque los gradientes

químico, eléctrico y electroquímico para el calcio, y compárelos con los de sodio y potasio.

11) Investigue: ¿Qué tipo de mecanismo de trasporte es el intercambiador Sodio/Calcio? ¿Cuál

es su ubicación en la célula miocárdica? ¿Es similar a la bomba Na+/K+ ATPasa?

12) En el registro gráfico de la diferencia de potencial en función del tiempo de una célula

miocárdica ventricular ordinaria, indique las diferentes fases y explique las bases iónicas de

cada una. Marque los períodos refractarios absoluto, relativo y efectivo. ¿Cómo se explican?

5

13) Analice los potenciales de acción registrados en diferentes zonas del corazón

• Destaque las diferencias más importantes, las bases iónicas y su importancia fisiológica.

• ¿Por qué en las células que muestran una notoria fase de meseta el potencial de

membrana se mantiene constante durante algunas decenas de milisegundos?

0 100 200 300

Tiempo (mseg)

NNooddoo AAVV

6

• ¿Por qué los potenciales de acción están desfasados en el tiempo?

• ¿Cómo se trasmite el frente de despolarización en la masa miocárdica? ¿Por qué la

amplitud de los potenciales de acción no decrece desde el origen fisiológico del estímulo en

el nodo sinusal, hasta las últimas células miocárdicas ordinarias que se activan? ¿No hay

disipación de energía?

14) Se presentan dos registros de potencial de acción característicos de las células del nodo

sino auricular y del músculo ventricular ordinario

• ¿Cuál presenta automatismo? ¿Cómo muestran este hecho los gráficos?

• Señale cuál conduce más rápido, dé el fundamento electrofisiológico. ¿Y si las

comparamos con una célula de la red de Purkinje?

• Complete con el resto de las características electrofisiológicas que diferencian a una de

la otra.

15) ¿Qué importancia fisiológica tiene el hecho de que algunas células del corazón tengan una

fase de despolarización diastólica espontánea? Con lo aprendido hasta acá, la base iónica de

esta despolarización podría ser debida a:

• ¿Una disminución progresiva de la permeabilidad al potasio?

• ¿Un aumento paulatino de la permeabilidad al calcio?

• ¿Un aumento de la permeabilidad a cationes?

(No le pedimos que vaya a realizar experimentos, sólo que establezca hipótesis razonables)

7

16) ¿Cuál de los registros que se muestran corresponde al potencial de acción de una célula

del nodo sinusal y cuál al de una célula de la unión aurículo ventricular? Fundamente su

respuesta.

• Calcule aproximadamente la frecuencia de descarga de cada una de ellas.

8

Seminario II ELECTROCARDIOGRAFIA

Objetivos:

Establecer la relación entre la actividad bioeléctrica celular y el registro electrocardiográfico. Comprender la aplicación de la teoría dipolar al registro extracelular y a distancia de la actividad

eléctrica cardíaca. Asimilar la interpretación vectorial de los frentes de despolarización y repolarización en el corazón. Conocer el sistema de derivaciones del registro electrocardiográfico en los diferentes planos del

cuerpo. Diferenciar los fundamentos del registro entre una derivación monopolar y una bipolar. Entender los factores que determinan la polaridad, la amplitud y la duración de las ondas del

electrocardiograma. Conocer los principales bucles del vectocardiograma normal y cómo se reflejan en las ondas de

las distintas derivaciones del ECG. Conocer los principales vectores que resumen la despolarización y repolarización auricular y

ventricular. Describir adecuadamente las ondas del ECG, su amplitud, duración y polaridad fisiológicas en las

diferentes derivaciones, así como los segmentos e intervalos que pueden establecerse. Establecer a partir del análisis de un trazado electrocardiográfico la presencia o no de ritmo

sinusal, la frecuencia cardíaca, la orientación espacial de los principales vectores de la activación auricular y ventricular.

Obtener la orientación en el plano frontal del vector que resume la despolarización ventricular, conocido como eje eléctrico cardíaco.

Contenidos: Fundamentos biofísicos eléctricos: Dipolo eléctrico. Conductor volumétrico. Potencial eléctrico en el campo de un dipolo. Registros uni y bipolares. Contenidos Fisiológicos: Bases fisiológicas del electrocardiograma. Convenciones elementales de la electrocardiografía. Triángulo de Einthoven; polaridades. Electrocardiograma normal. Las derivaciones electrocardiográficas. Derivaciones bipolares. El sistema triaxial. Monopolares de los miembros. El sistema hexaxial. Las derivaciones precordiales. Vectores de despolarización y repolarización auricular y ventricular. Ejes eléctricos, concepto y determinación. El vectocardiograma. Las ondas electrocardiográficas normales y los fenómenos que representan.

Trabajo Práctico II: ELEC

TRO

CA

RD

IOG

RA

FÍA

Ejercicio 1:

El siguiente electrocardiograma corresponde a un adulto joven, sin antecedentes clínicos de relevancia

¿Qué fenómenos fisiológicos tienen como expresión eléctrica la onda P, el complejo

QRS y la onda T del electrocardiograma?

¿Qué determina que una onda del electrocardiograma sea positiva o negativa en una

derivación dada?

Defina el ritmo cardíaco y calcule la frecuencia cardíaca.

Determine la orientación del vector promedio de activación ventricular en el plano

frontal.

¿Porqué algunos fenómenos electrofisiológicos normales del corazón pueden ser

interpretados a partir de un modelo vectorial? ¿No es esto demasiado matemático para

la medicina?

Ejercicio 2:

Un paciente de 60 años de edad, de sexo fem

enino, que consulta por mareos, presenta el registro electrocardiográfico

que se muestra a continuación:

¿Qué condiciones son necesarias para definir si el ritmo cardíaco es sinusal o no? ¿por

qué? Concluya si el trazado anterior se corresponde con un ritmo cardíaco normal

Calcule la frecuencia cardíaca

¿Existe algún otro hallazgo a destacar en el trazado?

¿Por qué normalmente la onda T en las derivaciones precordiales tiene polaridad

positiva? ¿Es una cualidad importante a corroborar en el trazado electrocardiográfico?

Ejercicio 3:

Paciente de 70 años, que consulta por síncope (pérdida súbita de la conciencia y del tono postural, con

recuperación espontánea)

14

Determine el ritmo cardíaco

Calcule la frecuencia cardíaca. En este ejemplo, ¿da lo mismo calcular la FC a

partir de la frecuencia de ondas P que de la frecuencia de complejos QRS? ¿Qué

hecho fisiopatológico estaría evidenciando este trazado?

Concluya que representa el intervalo PR y describa sus características normales

En función de lo aprendido hasta ahora, que opinión le merece la activación

ventricular en este caso

Ejercicio 4:

Paciente de 65 años de edad, sexo masculino, que consulta por cuadro de dolor precordial opresivo, de 1 hora de

evolución, asociado a mareos y disnea (“falta de aire”)

Determine ritmo cardíaco, frecuencia cardíaca y eje de activación ventricular

El trazado electrocardiográfico muestra un marcado supradesnivel del segmento ST en

las derivaciones DII, DIII, aVF y V6 y, simultáneamente un infradesnivel de dicho

segmento en las derivaciones aVR, aVL, V2, V3 y V4. ¿Puede considerarse normal este

hallazgo? ¿Qué estaría indicando?

Ejercicio 5: El siguiente ECG corresponde a un adulto joven con historia de síncopes recurrentes y antecedentes familiares de muerte súbita

DI

D II

D III

aVR

aVL

aVF

V1

V6

V2

V3

V4

V5

Determine: ritmo cardíaco, frecuencia cardíaca y eje de activación ventricular

¿Qué opinión le merece la secuencia de activación ventricular? ¿Y la repolarización

ventricular?

------------------------------------------------------------------------------------------------

Preguntas para reflexionar…

1. ¿Es lo mismo lo que registra una derivación monopolar y una bipolar? 2. ¿Por qué se dice que en la derivación bipolar DI, el hombro izquierdo es

positivo? 3. ¿La onda R en todas las derivaciones precordiales representa el mismo fenómeno

fisiológico espacio-temporal? 4. ¿El complejo " QRS " debe tener siempre una onda Q en todas las derivaciones?

Explique.

19

Seminario III MECANISMO DE CONTRACCION DEL MUSCULO CARDIACO

CICLO CARDIACO VOLUMEN MINUTO

Objetivos: Conocer las etapas secuenciales y mecanismos que participan del acoplamiento excitación –

contracción en la fibra miocárdica Interpretar el rol del Ca2+ en los mecanismos de contracción y relajación de las células cardíacas Regulación de la concentración de Ca2+ intracelular. Comparación entre el músculo cardíaco y

esquelético. Discriminar el rol de las diferentes proteínas contráctiles Entender el papel del ATP en ciclo de contracción y relajación miocárdicas Distinguir las diferentes fases del ciclo cardíaco e interpretar las modificaciones secuenciales de

presión y volumen en cada una de las cámaras del corazón Identificar los ruidos cardíacos y conocer su correlación con los eventos mecánicos del ciclo

cardíaco Correlacionar la actividad bioeléctrica y mecánica del corazón Interpretar las distintas ondas del pulso venoso. Entender el concepto de volumen minuto cardíaco diferenciándolo del concepto de volumen

sanguíneo total. Explicar los métodos para la medición del volumen minuto cardíaco Entender los fundamentos del funcionamiento del catéter de Swan-Ganz

Contenidos: Fundamentos biofísicos mecánicos, hidrostáticos e hidrodinámicos: Fuerza. Tensión. Presión. Caudal. Ecuación de continuidad. Principio de Fick. Métodos para medir el caudal. Contenidos fisiológicos: Músculo cardíaco: mecanismo de acoplamiento excitación-contracción. Rol de las distintas proteínas contráctiles y del calcio. Factores que modifican la concentración intracelular de calcio. Ciclo cardíaco: períodos de eyección, de llenado e isovolúmicos. El rol de las válvulas cardíacas, las razones de su dinámica. Presiones intracavitarias derechas e izquierdas, sus fundamentos. Correlación de los fenómenos mecánicos, eléctricos y acústicos. Pulso venoso, auriculograma y yugulograma. Volumen minuto cardíaco: concepto y medición. El catéter de Swan-Ganz

Trabajo Práctico III MECANISMO DE CONTRACCION DEL MUSCULO CARDIACO

CICLO CARDIACO VOLUMEN MINUTO

1) Analice el mecanismo de la contracción cardíaca

a. ¿Por qué para el proceso de acoplamiento excitación-contracción en el músculo

cardíaco es indispensable la presencia de calcio extracelular mientras esto no es así

en el músculo esquelético? ¿Cuál es el fundamento estructural de este hecho?

b. ¿Cuál es el papel del complejo troponina-tropomiosina?

c. ¿Por qué se considera a la miosina una “molécula motor”? ¿Qué rol cumple el ATP?

d. ¿Cuál es la base molecular de la relajación del músculo cardíaco?

e. ¿Por qué la inhibición de la bomba sodio potasio ATPasa, como la producida por

drogas como la digoxina, termina siendo un estímulo inotrópico?

f. ¿Qué rol cumple el sistema simpático en el proceso contracción-relajación? ¿y el

parasimpático?

g. ¿Qué consecuencias trae la inhibición de la fosfodiesterasa en el músculo cardíaco?

Fundamente

2) Grafique esquemáticamente la correlación temporal de los siguientes fenómenos:

Presión ventricular derecha e izquierda en función del tiempo

Presión arterial aórtica y pulmonar en función del tiempo

Presión auricular derecha e izquierda en función del tiempo

Volumen ventricular derecho e izquierdo en función del tiempo

Electrocardiograma

Ruidos cardíacos

Coloque una escala aproximada de los valores normales de cada parámetro.

3) Sobre el gráfico anterior marque los períodos eyectivo, de llenado e isovolúmicos. Indique la

extensión de la sístole y de la diástole.

4) En la curva de presión auricular derecha o izquierda destaque las ondas normales y explique

los fundamentos de su génesis.

5) ¿La velocidad de llenado de los ventrículos es constante durante toda la diástole? ¿Por qué?

21

6) ¿Por qué hay un punto en que los ventrículos dejan de llenarse? ¿Eso ocurre

simultáneamente en ambos? Explique.

7) ¿Qué parámetro define a que nivel de presión se abren las válvulas sigmoideas aórtica y

pulmonar? ¿Qué factores pueden modificar el valor del mismo?

8) ¿Cómo son entre sí los valores de las presiones sistólicas de ambos ventrículos? ¿Por qué?

9) ¿Por qué llega un momento en que la presión en la aorta y en la arteria pulmonar supera a la

de sus respectivos ventrículos? ¿Ocurre simultáneamente? ¿Hay algún fenómeno acústico

vinculado a este evento?

10) ¿Con qué hecho está relacionado el primer ruido cardíaco? ¿Es normal auscultar un tercer

y/o un cuarto ruido cardíaco?

11) ¿Qué relación hay entre el QRS y el primer ruido cardíaco?

12) Las oscilaciones del pulso venoso ¿tienen el mismo origen que las del pulso arterial?

¿Coinciden con las ondas de una curva que ya hemos visto?

¿Por qué los clínicos hablan de un “colapso inspiratorio” normal de las venas yugulares

externas durante una inspiración profunda?

¿Por qué la sístole auricular derecha genera un aumento de la presión en las venas yugulares?

¿Origina acaso un flujo en sentido contrario?

13) Explique brevemente el método de Fick para medir el volumen minuto cardíaco.

14) ¿Para qué sirve el catéter de Swan-Ganz? ¿Porqué el volumen minuto cardíaco

medido en la arteria pulmonar se aplica también a la circulación sistémica? ¿Hubiera sido igual

medirlo en la vena cava inferior?

15) ¿Cuáles son los valores normales del volumen minuto cardíaco de reposo? ¿Son

independientes de la envergadura física del sujeto? ¿Varían con el ejercicio físico?

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Seminario IV MECANICA CARDIACA I

Objetivos:

Comprender el comportamiento mecánico del músculo cardíaco frente al estiramiento. Diferenciar los conceptos de elasticidad y distensibilidad Diferenciar la tensión activa de la pasiva Comprender la ley de Starling del corazón y sus consecuencias en el rendimiento mecánico del

músculo cardíaco Definir los conceptos de precarga, postcarga y contractilidad, y comprender su influencia en el

rendimiento del músculo cardíaco aislado. Contenidos: Fundamentos biofísicos mecánicos e hidrostáticos: Fuerza. Tensión activa y pasiva. Distensibilidad. Elasticidad. Ley de Hooke. Contenidos fisiológicos: rendimiento mecánico del músculo cardíaco aislado. Contracción isométrica e isotónica. Relaciones longitud-tensión, longitud-acortamiento y fuerza-velocidad. Precarga, postcarga y contractilidad. Ley de Frank-Starling. Estado inotrópico.

Trabajo Práctico IV MECANICA CARDIACA I

Ejercicio N° 1: En dos preparaciones de músculo papilar de válvula mitral de gato sometidas a estiramientos progresivos se obtienen las siguientes tablas de valores de fuerza y longitud:

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Nota: hemos elegido en este caso utilizar para la fuerza una vieja subunidad del sistema técnico, el gramo, debido a que por su extendido uso en la vida cotidiana le permite al alumno imaginar mejor el experimento [recuerde que la unidad de fuerza del Sistema Internacional de Unidades es el Newton (N) y que un gramo fuerza es igual a 9,8 x 10-3 N]

a. Con estos datos grafique la relación entre las longitudes alcanzadas y fuerza de

b. estiramiento correspondiente.

c. ¿A qué se debe que aparezca una fuerza durante el estiramiento? ¿Cómo habrán

d. podido medirla? ¿Tiene alguna importancia el espesor del músculo papilar?

e. Comparando ambas curvas punto a punto, concluya cuál de ellas presenta mayor

distensibilidad.

f. ¿Cuál de las dos preparaciones muestra mayor rigidez?

g. ¿Puede tomar un único valor representativo de distensibilidad para cada preparación?

h. ¿Cumplen estas preparaciones con la Ley de Hooke?

i. ¿Qué sentido tiene estudiar el comportamiento de un músculo cuando es sometido a

estiramiento?

Ejercicio N° 2: La siguiente tabla presenta una serie de longitudes alcanzadas en estiramientos progresivos, de una preparación de músculo papilar de válvula mitral de gato, con las fuerzas correspondientes al reposo y en otra columna las fuerzas obtenidas al provocar contracciones isométricas máximas de dicho músculo a partir de cada uno de esas longitudes

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Longitud (mm)

Fuerza en reposo (g)

Fuerza isométrica máxima (g)

10 0,10 0,20

11 0,15 2,00

12 0,23 3,80

13 0,34 5,60

14 0,80 7,40

15 1,60 9,20

16 3,00 11,00

a. Con estos datos grafique la relación entre las longitudes alcanzadas y las fuerzas de

estiramiento correspondientes.

b. Sobre el gráfico anterior, trace la curva que representa la relación entre las longitudes

de estiramiento y las fuerzas isométricas máximas obtenidas a partir de cada una de

ellas.

c. Describa paso a paso como supone Ud. que se puede haber diseñado este

experimento.

d. Además de la obvia diferencia numérica en el valor de las dos columnas

correspondientes a las fuerzas. ¿Qué diferencia cualitativa sustancial podría marcar

entre ellas?

e. ¿Qué sentido tiene obligar a un músculo a desarrollar fuerza sin permitirle acortarse?

f. ¿Por qué la fuerza isométrica máxima aumenta con el estiramiento?

g. Con el mismo preparado muscular y sin haber cambiado las condiciones experimentales

básicas, simule una experiencia siguiendo estas instrucciones:

1ro) partiendo de una longitud de 10 mm, estire el músculo hasta 12 mm y trabe para

evitar mayor estiramiento. Trace una curva representativa de los hechos en el gráfico

de longitud-fuerza.

25

2do) cargue el preparado con un peso total de 1g y estimule por única vez con una

intensidad suficiente para desencadenar una contracción. En el gráfico de fuerza-

longitud, diagrame todos los sucesos que supone ocurrirán.

• ¿Cuál será la longitud final alcanzada durante la contracción?

• ¿Hay algún segmento del trazado que es isométrico? Explique.

• ¿Qué ocurre luego del acortamiento máximo?

• ¿Cuál es la precarga de esta contracción?

• ¿Cuál es la postcarga?

• Describa los sucesos moleculares más importantes que deberían estar ocurriendo

en las células musculares mientras se desarrolla esta contracción única.

h. Siempre con el mismo músculo grafique tres contracciones diferentes con estiramientos

en reposo de 11, 12 y 13 mm respectivamente y una postcarga en todos los casos de

1g.

• ¿Cuál es la diferencia más importante entre las contracciones?

• ¿Cuál es la precarga en cada caso?

• ¿Cuál de las contracciones desarrolla mayor fuerza?

• ¿Cuál es la longitud final del acortamiento máximo en cada caso?

• ¿Hay alguna otra diferencia en el rendimiento comparativo de estas

contracciones que no pueda visualizarse en el gráfico?

• Concluya cuál ha sido la influencia de la precarga en el rendimiento de estas

contracciones.

i. Grafique ahora tres contracciones con una precarga de 0,34 g y postcargas de 2, 4 y 6 g

respectivamente

• ¿Cuál es la principal diferencia entre las contracciones?

• ¿Cuál es la longitud final durante la contracción y el grado de acortamiento en

cada caso?

• ¿Cómo son los segmentos isométricos en cada caso?

• ¿Hay alguna otra diferencia en el rendimiento comparativo de estas

contracciones que no pueda visualizarse en el gráfico?

• Concluya cuál ha sido la influencia de la postcarga en el rendimiento de estas

contracciones.

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Ejercicio Nº 3: En el baño donde se encuentra el preparado muscular que estábamos utilizando en el ejercicio anterior se adiciona un digitálico, se efectúan los mismos estiramientos progresivos y contracciones isométricas obteniéndose la siguiente tabla:

Longitud (mm)

Fuerza en reposo (g)

Fuerza isométrica máxima (g)

10 0,10 0,2

11 0,15 4,0

12 0,23 7,8

13 0,34 11,6

14 0,80 15,4

15 1,60 19,2

16 3,00 23,0

a. Grafique las relaciones entre la longitud y las fuerzas de estiramiento y las fuerzas

isométricas máximas como lo hizo en el ejercicio Nº 2.

b. Compare las curvas obtenidas con las del ejercicio anterior y marque las diferencias que

le parezcan más importantes.

c. ¿Hay cambios en la distensibilidad de la preparación muscular?

d. Realice una contracción con similares características de estiramiento y carga que la del

punto (g) del ejercicio Nº 2.

• ¿Es mayor la fuerza desarrollada?

• ¿Es igual el grado de acortamiento?

• ¿Hay algún parámetro del rendimiento muscular que no puede visualizarse en

este gráfico y que podría haber cambiado?

• Compare la pre y postcarga en ambos casos.

• ¿Hay algún fenómeno molecular que pueda explicar los hallazgos?

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e. Trace ahora las tres contracciones del punto 8 del ejercicio Nº 2 pero en el marco

actual. Enumere las cosas que cambian y las que permanecen constantes en ambos

casos.

f. Haga lo mismo de la pregunta anterior con las contracciones del punto (i) del ejercicio

Nº 2

g. ¿Depende la pendiente de la recta que relaciona la longitud con la fuerza isométrica

máxima del grado de estiramiento alcanzado en cada punto?

h. ¿Qué consecuencias trae el hecho de que la relación entre la longitud y la fuerza

isométrica máxima sea lineal

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Seminario V MECANICA CARDIACA II

Objetivos: Adaptar los conceptos del rendimiento mecánico de la fibra miocárdica aislada a las cavidades

cardíacas. Discriminar entre tensión y presión Aplicar la ley de Laplace a las cavidades cardíacas Comprender la ley de Starling del corazón y su aplicación a situaciones concretas del

funcionamiento miocárdico Comprender las particularidades que adquieren los conceptos de precarga, postcarga y

contractilidad al pasar del músculo aislado a las cavidades cardíacas. Explicar como influyen las variaciones de la precarga en el rendimiento cardíaco Explicar como influyen las variaciones de la postcarga en el rendimiento cardíaco Entender a la contractilidad como una variable independiente de las condiciones de carga Diferenciar los efectos de la ley de Starling de los generados por la contractilidad Utilizar adecuadamente el loop de presión-volumen para la representación de distintas situaciones

de la mecánica cardíaca Conocer cuales son los factores que influyen en la magnitud de la precarga, la postcarga y la

contractilidad Contenidos: Fundamentos biofísicos mecánicos e hidrostáticos: Fuerza. Tensión activa y pasiva. Presión. Principio de Pascal. Formas de medir la presión. Distensibilidad. Elasticidad. Presión generada por una bomba. Trabajo volumétrico. Ley de Laplace. Contenidos fisiológicos: Ley de Laplace aplicada a las cámaras cardíacas. Presiones intracavitarias. Loop presión-volumen. Ley de Frank-Starling. Precarga, postcarga y contractilidad. Estado inotrópico. Regulación homeométrica y heterométrica. Trabajo cardíaco.

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Trabajo Práctico V MECANICA CARDIACA II

Ejercicio n° 1: Las tablas I y II presentan los valores de presiones y volúmenes diastólicos del ventrículo izquierdo de dos pacientes.

Nota: aquí utilizamos unidades que no son del Sistema Internacional de Unidades debido a que son de uso corriente en los textos de Fisiología. Recuerde que deberían usarse el m3 y el Pascal para volumen y presión respectivamente.

a. Grafique la relación presión / volumen.

b. ¿Cuál es el origen de la presión? ¿Cómo fue posible medirla? ¿Hay aquí alguna

expresión de la presión hidrostática?

c. Compare la complianza de ambos ventrículos.

d. Compare la elastancia.

e. ¿Hay un único valor de elastancia y complianza para cada ventrículo?

f. ¿Qué influencia tiene la distensibilidad del ventrículo izquierdo en su función de bomba?

g. ¿Qué importancia clínica tiene el estudio de esta propiedad?

h. ¿Cómo podría calcular la tensión intramiocárdica?

Presión (mmHg) Volumen (ml)

12 110

6 90

3 70

2 50

Tabla 1

Presión (mmHg) Volumen (ml)

18 110

10 90

6 70

3 50

Tabla 2

30

Ejercicio n° 2: La siguiente tabla presenta la correlación entre una serie de volúmenes diastólicos con sus correspondientes presiones de llenado y las presiones obtenidas al provocar contracciones isovolumétricas máximas en un ventrículo izquierdo.

a. Grafique la relación entre volúmenes y presiones diastólicas.

b. Discuta que representa la tangente en cada punto de la curva obtenida.

c. Grafique la relación entre volúmenes diastólicos y presiones sistólicas

isovolumétricas máximas.

d. ¿Cómo piensa que se obtuvieron las presiones isovolumétricas máximas? ¿Qué

sentido tiene efectuar dicho experimento en relación con evaluar el rendimiento

mecánico ventricular?

e. ¿Hay en éste ejemplo alguna evidencia de la ley de Starling del corazón?

f. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre la elastancia activa o sistólica (llamada

técnicamente E max) y la elastancia que podríamos llamar pasiva o (mejor)

diastólica?

31

Ejercicio n° 3: A continuación se muestran los resultados obtenidos luego de tratar el mismo ventrículo del ejercicio anterior con amrinona (una droga que inhibe a la fosfodiesterasa cardíaca)

a. Grafique la relación entre volúmenes diastólicos y presiones sistólicas

isovolumétricas máximas

b. Compare los resultados obtenidos con los del ejercicio anterior ¿Qué diferencias

observa entre ambas condiciones experimentales?

c. ¿Qué particularidad tiene la función obtenida en ambos casos?

d. ¿Qué representa la tangente de dicha función?

e. ¿Qué importancia tiene este parámetro en la evaluación de la función

ventricular?

f. ¿Depende este parámetro del valor del volumen y la presión diastólicos

alcanzados en cada punto? ¿Tiene influencia el nivel de estiramiento que

alcanzan las fibras miocárdicas? ¿Hay otros factores que puedan influenciarlo?

32

Ejercicio n° 4: Tomando como base los parámetros de función diastólica y sistólica del ejercicio nº 2, grafique un loop de presión-volumen correspondiente a un ciclo cardíaco según los siguientes datos:

- presión de fin de diástole: 8 mmHg - volumen de fin de sístole: 70 ml - presión arterial diastólica: 80 mmHg - presión arterial sistólica: 120 mmHg

a. Determine el volumen de fin de diástole.

b. Calcule el volumen sistólico y la fracción de eyección.

c. ¿Podría calcular el volumen minuto cardíaco?

d. Determine la presión al inicio de la sístole.

e. Determine la presión de fin de sístole.

f. Marque en el gráfico la sístole y la diástole ¿Cuáles son las fases isovolumétricas?

g. Calcule, aplicando la Ley de Laplace, la tensión de fin de diástole y de fin de sístole

.Asimile la forma geométrica del ventrículo izquierdo a la de una esfera (Volumen de la

esfera: 4/3 π r3). Espesor medio de fin de diástole 1 cm y de fin de sístole 1,5 cm. ¿Qué

significado tienen estos dos parámetros?

h. Calcule el área limitada por el loop presión-volumen aproximándola a la de un

rectángulo.

i. ¿Qué significado tiene dicha superficie? ¿Podría calcular la potencia desarrollada por el

ventrículo izquierdo?

j. Dada una curva de elastancia diastólica, ¿cuál es el determinante fundamental del valor

del volumen de fin de diástole alcanzado?

k. ¿De qué depende que el inicio del período eyectivo se produzca a un nivel de presión y

no a otro mayor o menor?

l. Dada una presión sistólica determinada, ¿cuál es el determinante fundamental del valor

del volumen de fin de sístole?

33

Ejercicio n°5: a) Con el mismo ventrículo del ejercicio anterior, grafique dos loops de presión-volumen A y B, sin cambiar la distensibilidad, la presión arterial diastólica, la presión sistólica máxima y el volumen de fin de sístole, pero en el loop A con un volumen de fin de diástole de 130 ml y en el B de 170 ml.

a. ¿Cuál es la consecuencia más importante del cambio del volumen de fin de diástole?

Analice los cambios en la precarga, postcarga, contractilidad y la fracción de eyección.

b. En la clínica, ¿qué situaciones serían similares a estos ejemplos?

c. Concluya cuál es la influencia en el rendimiento mecánico que tiene la precarga.

d. ¿Hay en este ejemplo alguna evidencia de una ley fundamental de la fisiología

cardíaca?

b) Grafique ahora dos loops C y D, con igual precarga y contractilidad que el ventrículo del ejercicio nº 4, pero el C con una presión arterial diastólica de 50 mmHg y el D con una de 150 mmHg.

a. ¿Cuál es la consecuencia más importante del cambio de la presión arterial?

b. Analice los cambios en la postcarga, la fracción de eyección y el volumen residual.

c. En la clínica, ¿qué situaciones serían similares a estos ejemplos?

d. Concluya cuál es el rol de la postcarga en el rendimiento ventricular.

c) Grafique a partir del loop D, el cambio necesario de la precarga que restituiría el volumen sistólico al valor original del ejercicio nº 4.

a. ¿Cómo podría lograr esto en la práctica?

b. Ahora en vez de variar la precarga, varíe la contractilidad hasta obtener el mismo efecto

restaurador del volumen sistólico.

c. ¿Cómo podría lograr esto en la práctica?

d. ¿Qué diferencia fundamental hay entre las dos compensaciones?

34

Seminario VI PRESION ARTERIAL Y DINAMICA DE LA CIRCULACION PERIFERICA- 1ª PARTE

Objetivos:

Diferenciar los líquidos reales de los ideales Entender a la presión como una forma de energía por unidad de volumen. Discriminar los conceptos de presión lateral, frontal, cinética o cinemática, hidrostática y energía

potencial gravitatoria por unidad de volumen. Conocer la aplicación del Teorema de Bernoulli al aparato circulatorio Entender los efectos del campo gravitatorio sobre el aparato circulatorio Comprender y aplicar la Ley de Poiseuille al aparato circulatorio Entender el concepto de viscosidad, su aplicación a la sangre circulante Discriminar entre flujo laminar y turbulento Conocer el Nº de Reynolds y los factores que lo determinan Fundamentar el comportamiento a lo largo del aparato circulatorio de la presión lateral, el caudal,

la velocidad y la resistencia Aplicar los conceptos básicos de la hemodinamia a situaciones clínicas concretas

Contenidos: Fundamentos biofísicos hidrodinámicos: Mecánica de fluidos. Líquidos ideales y reales. Teorema de Bernoulli. Presión lateral, frontal, cinética, hidrostática y energía potencial gravitatoria por unidad de volumen. Viscosidad. Resistencia periférica. Resistencias en serie y paralelo. Ley de Poiseuille. Flujo laminar y turbulento, el Nº de Reynolds. Efectos del campo gravitatorio sobre los circuitos hidrodinámicos. Contenidos fisiológicos: Presión arterial y venosa. Resistencia periférica. Comportamiento de la presión y de la velocidad circulatoria a lo largo de todo el circuito sistémico. Efectos de la bipedestación sobre el caudal, la presión arterial y venosa. Pulso arterial, factores que modifican su propagación y sus características.

35

Trabajo Práctico VI PRESION ARTERIAL Y DINAMICA DE LA CIRCULACION PERIFERICA- 1ª PARTE

1) En el sistema de tubos que se muestra en la figura está circulando un líquido ideal. Indique

cómo serán entre sí las alturas de las columnas líquidas alcanzada en cada uno de los tubos

verticales. ¿Qué representan las alturas alcanzadas? ¿Cambia la relación de dichas alturas si el

líquido se mueve de izquierda a derecha o viceversa? ¿Qué ocurre si el líquido es real? ¿Hay

algún sector de nuestro aparato circulatorio que se asemeje a este ejemplo?

2) Volviendo a un líquido ideal que circula, indique como serán las alturas de las columnas

líquidas en cada uno de los tubos del esquema. ¿Importa la dirección del flujo? Fundamente.

3) En el arreglo de tubos que se esquematiza abajo está circulando un líquido ideal de

izquierda a derecha, partiendo de una altura arbitraria de la columna líquida en el primer tubo

de la izquierda indique las alturas alcanzadas en cada uno de los tubos fundamentando su

respuesta. ¿Qué ocurre con el caudal y la velocidad en los sectores A, B y C? Discuta que

ocurriría de tratarse de un líquido real.

¿Imagina algún ejemplo en el campo de la salud que pudiera representarse de esta forma?

36

4) ¿Qué cambios le introduciría Ud. al esquema de la pregunta anterior para obtener un modelo

que represente al lecho circulatorio desde la raíz de la aorta hasta la aurícula derecha? ¿Qué

ocurrirá con el caudal, la presión y la velocidad, a lo largo del mismo? ¿Qué cambia si nuestro

“esquema” se pone de pie?

5) Un aneurisma es una dilatación segmentaria patológica de un sector del árbol circulatorio

provocada por diversas causas (debilidad congénita de la pared, enfermedades infecciosas,

inflamatorias, isquémico-necróticas, etc.).

Un paciente portador de una aneurisma de la Aorta abdominal es sometido a periódicas

ecografías para medir el diámetro del mismo. ¿Tiene algo que ver la Ley de Laplace con la

preocupación que tienen los médicos del paciente? ¿Qué sucede con la presión lateral, la

presión cinética, la velocidad y el caudal si se compara al aneurisma con un sector normal

inmediatamente proximal y distal? ¿El comportamiento de cuál de estos parámetros puede

estar vinculado con la tendencia a formar peligrosos trombos en estas dilataciones?

6) Un paciente que está de pie tiene una presión media en una arteria humeral medida a nivel

del corazón de 100 mmHg. ¿Cuál sería la presión media en una de las arterias tibiales

posteriores a nivel retromaleolar, ubicada 1,30 m más abajo, considerando que la pérdida

viscosa y el cambio en la velocidad son en realidad despreciables? ¿Cómo sería la presión

gravitacional en esta arteria si se la compara con la de la humeral? ¿Cómo hizo para medirla?

¿Por qué la presión lateral en una de las venas tibiales posteriores medida al mismo nivel es

considerablemente menor?

A

B C

37

7) La enfermedad ateroesclerótica se caracteriza, entre otras cosas, por provocar la reducción

de la luz de los vasos arteriales (estenosis). ¿Qué sucede con la presión lateral justo dentro de

la estenosis? ¿Y con la velocidad circulatoria? Si se compara esta estrechez con el sitio

inmediatamente distal: ¿dónde hay más posibilidades que se produzca turbulencia? ¿Por qué?

8) ¿Cómo se comportan la velocidad circulatoria, el caudal y la presión a lo largo de todo el

circuito sistémico? Fundamente.

38

Seminario VII PRESION ARTERIAL Y DINAMICA DE LA CIRCULACION PERIFERICA- 2ª PARTE

Objetivos:

Definir presión arterial, y conocer sus valores normales Comprender el origen de la presión arterial y los factores que la modifican Comprender el concepto de resistencia vascular Comprender y aplicar la Ley de Poiseuille al aparato circulatorio Entender el concepto de viscosidad, su aplicación a la sangre circulante y los factores que la

modifican Entender el concepto de resistencia periférica, establecer el sitio del aparato circulatorio donde se

halla su mayor valor, comprender los factores que la regulan Comprender los conceptos de resistencias en serie y en paralelo en el organismo humano Fundamentar la diferencia entre presión arterial sistémica y presión venosa sistémica Comprender las diferencias entre la presión arterial sistémica y la presión arterial pulmonar Comprender el concepto de pulso arterial y los factores que modifican sus características Aplicar los conceptos básicos de la hemodinamia a situaciones clínicas concretas

Contenidos: Fundamentos biofísicos hidrodinámicos: Mecánica de fluidos. Líquidos ideales y reales. Viscosidad. Resistencia periférica. Resistencias en serie y paralelo. Ley de Poiseuille. Flujo laminar y turbulento, el Nº de Reynolds. Contenidos fisiológicos: Presión arterial: origen, factores que la determinan y métodos de medición. Resistencia periférica: la importancia del radio vascular. Viscosidad sanguínea, influencia del hematocrito. Comportamiento de la presión y de la velocidad circulatoria a lo largo de todo el circuito sistémico. Presión venosa: origen, factores que la determinan y métodos de medición. Presión arterial pulmonar. Resistencia vascular pulmonar.

39

Trabajo Práctico VII PRESION ARTERIAL Y DINAMICA DE LA CIRCULACION PERIFERICA- 2ª PARTE

1) Si la presión arterial normal oscila en valores que van de 90 a 140 mmHg para la presión

sistólica y de 60 a 90 mmHg para la diastólica. ¿Por qué no se colapsan las arterias si la presión

atmosférica que soporta el cuerpo humano tiene valores alrededor de 760 mmHg?

¿y las venas?

2) ¿Por qué el corazón debe efectuar trabajo? ¿Cómo puede estimar su valor? ¿Es igual el

trabajo de ambos ventrículos? ¿Cómo puede evaluar la potencia?

3) Cuando Ud. está tomando la presión por el difundido método de Korotkov, ¿qué sucede

durante el ciclo cardíaco con el calibre de la arteria humeral utilizada cuando la presión en el

manguito está en valores en el intervalo entre la presión sistólica y diastólica del paciente?

4) ¿Por qué puedo decir que la presión arterial media es igual al producto del volumen minuto

cardíaco por la resistencia periférica total? ¿Cómo puedo averiguar en la práctica la resistencia

periférica total? ¿Y la resistencia pulmonar? ¿Cómo están esas dos resistencias asociadas

entre sí? ¿Por qué?

5) ¿Por qué aumenta la presión arterial cuando se produce vasoconstricción en el territorio

arteriolar sistémico? ¿Qué sucede con el volumen minuto cardíaco?

6) En pacientes alérgicos a algún medicamento, alimento, picaduras de insectos, etc., el

contacto con los mismos desencadena una reacción que entre otras cosas produce la

liberación de sustancias vasodilatadoras. Este cuadro se denomina shock anafiláctico y es

potencialmente mortal.¿Qué ocurriría con la resistencia periférica total si el radio arteriolar

promedio aumentara al triple? ¿Qué sucedería con la presión arterial y el volumen minuto

cardíaco?

7) La coartación de la Aorta es una enfermedad congénita en la cual hay una reducción del

calibre de dicho vaso (estenosis) en un corto segmento ubicado inmediatamente distal al

nacimiento de la arteria subclavia izquierda. La resistencia representada por esta estenosis,

¿está en serie o en paralelo con las resistencias vasculares equivalentes del tronco y los

miembros inferiores? ¿Por qué? Si el organismo mantuviera el volumen minuto cardíaco

40

constante, ¿qué efecto podría tener una coartación severa sobre la presión arterial de la mitad

inferior del cuerpo? ¿Y sobre la presión en la mitad superior? ¿Qué ocurriría con el trabajo

cardíaco?

8) ¿Cómo están dispuestos entre sí los sistemas arteriales de ambos miembros superiores, en

serie o en paralelo? ¿Por qué?

9) Para someter a diálisis a los pacientes con enfermedad renal grave se suele unir

quirúrgicamente una arteria como la radial en forma directa con una vena próxima como la

cefálica (fístula arterio-venosa) ¿Cómo es la resistencia de esta "vía" si se la compara con el

paso normal de la sangre desde esta arteria a dicha vena? ¿Por qué? ¿Hay algún cambio de la

resistencia equivalente de todo el miembro superior luego de efectuada la fístula? ¿Cómo son

ahora comparativamente los caudales de ambos miembros superiores entre sí? ¿Y el volumen

minuto cardíaco?

10) Los pacientes con enfermedad bronquial crónica en sus fases más avanzadas y severas

presentan hipoxemia permanente (disminución de la presión parcial de oxígeno arterial). Esto

representa un estímulo para la hormona renal eritropoyetina que actúa sobre la médula ósea

generando un aumento en el número de glóbulos rojos. ¿Por qué esto puede obligar a los

médicos a practicar hemodilución de la sangre del paciente (una especie de sangría moderna)?

11) ¿Qué es el pulso arterial? ¿Dónde puede percibirse? ¿La onda de pulso se desplaza a la

misma velocidad que el flujo sanguíneo? ¿Por qué en un individuo en posición horizontal la

presión máxima en una arteria femoral es mayor que la de la aorta torácica? ¿No es que la

sangre circula de mayor a menor presión?

41

Seminario VIII CONTROL DEL VOLUMEN MINUTO CARDIACO Y DE LA PRESION ARTERIAL

FUNCION VENTRICULAR FUNCION ENDOTELIAL

CIRCULACION CORONARIA

Objetivos:

Conocer los centros del Sistema Nervioso Central que participan de la regulación de la presión arterial.

Discriminar y fundamentar la acción de Sistema Simpático y Parasimpático sobre la frecuencia cardíaca, la descarga sistólica y la resistencia periférica.

Conocer los mecanismos y la cadena secuencial de eventos desencadenados a partir de la activación refleja de los barorreceptores arteriales

Comprender la relación entre la regulación del volumen del compartimiento extracelular y del intravascular en particular, con el del volumen minuto cardíaco y la presión arterial.

Precisar los distintos mecanismos neurohumorales involucrados en la regulación de la presión arterial.

Conocer los distintos métodos para evaluar la función ventricular, el volumen minuto cardíaco, las resistencias vasculares sistémica y pulmonar.

Conocer las funciones del endotelio y los mediadores que participan en ellas Comprender el rol del consumo del oxígeno miocárdico en la regulación del flujo coronario. Conocer los principales determinantes del consumo miocárdico de oxígeno. Entender el rol que ejerce la compresión miocárdica sistólica sobre la resistencia del lecho

coronario. Contenidos: Fundamentos biofísicos: estudios radioisotópicos: ventriculograma, perfusión miocárdica, SPECT y PET. Ecodoppler cardíaco y vascular. TAC y RMN cardíacas y vasculares. Contenidos fisiológicos: Centros bulbares de control e integración. Influencias suprabulbares. Papel del Sistema nervioso autónomo simpático y parasimpático en el control de las propiedades cardíacas y del sistema vascular periférico. El barorreflejo. Receptores periféricos de estiramiento, quimiorreceptores. El sistema renina-angiotensina-aldosterona.

42

Función ventricular sistólica y diastólica: fracción de eyección, dP/dt. El cateterismo cardíaco, el ventriculograma radioisotópico, el ecodoppler cardíaco. Función endotelial. Características de las células endoteliales. Participación del endotelio en la regulación del tono vascular. Sustancias de acción vasoconstrictora y vasodilatadora. Concepto de disfunción endotelial. Circulación coronaria: su relación con el consumo de oxígeno miocárdico. Determinantes del consumo de oxígeno miocárdico. Flujo coronario durante el ciclo cardiaco. Compresión sistólica. Reserva coronaria. Autorregulación de la circulación coronaria. Mecanismos nerviosos y humorales involucrados.

Trabajo Práctico VIII CONTROL DEL VOLUMEN MINUTO CARDIACO Y DE LA PRESION ARTERIAL

FUNCION VENTRICULAR FUNCION ENDOTELIAL

CIRCULACION CORONARIA

1) Una persona en buen estado de salud, al ponerse de pie bruscamente experimenta un

pequeño mareo provocado por hipotensión arterial. ¿Por qué puede haberle ocurrido esto?

Describa los mecanismos que se ponen en juego para volver la presión a la normalidad.

2) ¿Por qué los fármacos bloqueadores de los receptores beta 1 provocan típicamente

bradicardia? ¿Por qué los bloqueadores de los receptores alfa 1 son útiles en el tratamiento de

la hipertensión arterial? ¿Por qué la bradicardia sintomática se trata con atropina?

3) ¿Qué ocurre con la frecuencia cardíaca si al mismo tiempo se bloquean los receptores beta

1 y muscarínicos? ¿Por qué?

4) Un paciente de 25 años de edad al que se le ausculta un soplo a nivel abdominal, se le

comprueba por Ecodoppler un aumento muy importante en la velocidad de la sangre en un

segmento de una de sus arterias renales. Había sido derivado a este estudio por presentar

cifras de presión arterial de 180/120. ¿Esta presión arterial es normal? ¿Qué relación puede

tener esto con el soplo en el abdomen?

5) La visión actual de la insuficiencia cardíaca propone que, más allá de la causa primaria de la

misma (infarto agudo de miocardio, hipertensión arterial, valvulopatías, enfermedad de

43

Chagas), el pronóstico está marcado por el efecto descontrolado de algunos sistemas

fisiológicos de compensación. Con esta interpretación, bloqueando con fármacos dichos

circuitos, la terapéutica moderna ha logrado disminuir notoriamente la mortalidad y mejorar la

calidad de vida de los pacientes que padecen esta grave enfermedad. Ya que al principio son

fisiológicos, ¿cuáles podrían ser a su entender esos mecanismos?

6) ¿Por qué la fracción de eyección se utiliza para medir la función ventricular? ¿Evalúa

específicamente la contractilidad? ¿Está influida por la pre y postcarga? ¿Qué métodos puede

utilizar para calcularla?

7) Un paciente fumador de 55 años que había consultado por dolor de pecho es derivado para

realizarle un ventriculograma radioisotópico. El estudio muestra que en reposo la fracción de

eyección del ventrículo izquierdo es de 65 % y la del ventrículo derecho es de 55 %. ¿Son

normales estos valores? Si es así, ¿cómo son entre sí los volúmenes de fin de diástole de

ambos ventrículos? Desde el punto de vista fisiológico, ¿tendría sentido hacerle un

ventriculograma de esfuerzo? ¿Y un estudio de perfusión miocárdica? ¿Por qué?

8) Un paciente añoso que había sido derivado desde un geriátrico está siendo monitoreado en

una unidad de cuidados intensivos con un catéter de Swan-Ganz porque está hipotenso y no

orina. La presión de la aurícula derecha es de 2 mmHg, la presión media de la arteria pulmonar

es de 17 mmHg, la presión de enclavamiento pulmonar (presión wedge) es de 11 mmHg, la

presión arterial sistémica media es de 60 mmHg, la frecuencia cardíaca es de 100

latidos/minuto y volumen minuto calculado por termodilución es de 2 litros/minuto. El médico a

cargo interpreta la situación como de hipovolemia (disminución del volumen del compartimiento

intravascular) y "expande" con 200 ml de solución fisiológica. Luego de esto, el paciente

experimenta una sensación de falta de aire (disnea) y los datos del catéter flotante son: presión

de aurícula derecha 2 mmHg, presión media pulmonar 31 mmHg y la presión wedge 25 mmHg;

la presión arterial media, la frecuencia cardíaca y el volumen minuto no experimentan cambios

significativos.

El análisis de estos datos,

¿le permiten sacar alguna conclusión acerca de la función ventricular? En ese sentido,

¿hay alguna diferencia entre los dos ventrículos?

¿Cómo es el volumen sistólico de cada uno de ellos?

¿Qué opina acerca de la precarga, la postcarga y la contractilidad derecha e izquierda?

¿y la función diastólica?

44

¿Por qué subió la presión pulmonar si la resistencia vascular pulmonar se mantuvo

constante?

¿Por qué el paciente está taquicárdico?

Por último, ¿hizo bien el médico al expandir a este paciente?

(Nota: si les parece que las preguntas son demasiadas, piensen en todas las que van a tener

que responder cuando les toque estar "en la piel" de nuestro criticado colega)

9) El ecodoppler cardíaco permite medir la velocidad de la sangre en distintos puntos del

corazón y en función del tiempo. De esta forma, en el tracto de entrada ventricular se describen

fundamentalmente una onda de velocidad llamada E que corresponde al llenado rápido y otra

onda llamada A que es ocasionada por la sístole auricular.

¿Cómo espera que sean entre sí las magnitudes normales de dichas ondas? ¿Por qué?

¿Qué podría ocurrir con este patrón si el ventrículo estudiado presentara una falla de la

función diastólica por severa alteración de la relajación miocárdica?

¿Por qué la ateroesclerosis coronaria avanzada produce comúnmente este fenómeno?

10) Para valorar la función endotelial se somete a un paciente a la prueba de hiperemia

braquial reactiva. Se comprime con un esfigmomanómetro por encima de la presión sistólica

durante 5 minutos. Se mide por ecodoppler de la arteria humeral el diámetro de la misma y el

flujo pre y post compresión.

Desde el punto de vista fisiológico:

¿Cuál es la respuesta esperada?

¿Por qué esta prueba sirve para evaluar la función endotelial?

¿Hay alguna sustancia liberada por el endotelio que se oponga a esta respuesta?

45

11) Observe el siguiente gráfico, analícelo y explique qué representa.

a) ¿Cuál es el principal determinante del flujo sanguíneo coronario?

b) ¿Cómo es la extracción de oxígeno que realiza el miocardio y qué consecuencias tiene este

hecho?

b) ¿Qué factores determinan el consumo de oxígeno miocárdico?

12) El flujo de la coronaria izquierda disminuye durante la sístole y aumenta durante la diástole

a) ¿Por qué sucede este fenómeno?

b) ¿Qué ocurre en al coronaria derecha y por qué?

c) ¿Cómo afecta la taquicardia y la bradicardia al flujo sanguíneo coronario?

d) ¿Qué entiende por autorregulación del flujo coronario?

46

Guía de Trabajos Prácticos Fisiología Respiratoria

Seminario I VENTILACION PULMONAR Y ALVEOLAR. BIOFÍSICA APLICADA A LA FISIOLOGÍA

RESPIRATORIA

Objetivos: Diferenciar los conceptos de respiración y ventilación Diferenciar los conceptos de ventilación y hematosis. Comprender los factores que determinan la presión parcial de un gas en una mezcla gaseosa. Conocer la composición gaseosa de la atmósfera, del espacio muerto y del aire alveolar. Comprender el rol del vapor de agua respecto de la presión parcial de los gases respiratorios. Expresar los volúmenes respiratorios en las diferentes condiciones de estado utilizando adecuadamente

la ecuación general del estado gaseoso. Entender la composición del aire alveolar a partir de un modelo de estado estacionario Interpretar el estado ventilatorio de un individuo a partir de variables fisiológicas Comprender el concepto de espacio muerto y su implicancia en la fisiología respiratoria Distinguir la ventilación alveolar de la pulmonar. Aplicar las leyes físicas relacionadas al estado gaseoso para la interpretación de problemas fisiológicos

Contenidos: Fundamentos Biofísicos: Ecuación general del estado gaseoso. Ley de Boyle. Presión de vapor. Ley de Dalton. Ley de Fick. Contenidos Fisiológicos: Concepto de respiración. El oxígeno y su papel en el metabolismo celular. Composición del aire atmosférico. Presión atmosférica. Ecuación del gas alveolar. La cascada del O2. Concepto de ventilación pulmonar. Concepto de ventilación alveolar. Ecuación de Bohr. Espacio muerto. Relación espacio muerto/ volumen corriente.

47

Trabajo Práctico I VENTILACION PULMONAR Y ALVEOLAR. BIOFISICA APLICADA A LA FISIOLOGIA

RESPIRATORIA

1- ¿Por qué debería transformar desde condiciones ATPD a BTPS un volumen de aire obtenido

de la espiración de un paciente? ¿Cómo podría hacerlo?

2- En 4 recipientes de un litro tenemos:

N2 a una presión de 597 mmHg.

O2 a una presión de 159 mmHg.

CO2 a una presión de 0,3 mmHg.

Vapor de agua a una presión de 3,7 mmHg respectivamente

¿Cuál será la presión total en mmHg, si los cuatro gases son mezclados en un único

recipiente de 4 litros a temperatura constante? ¿Y si el volumen total es de 1 litro? ¿Cuáles

serán las presiones parciales del O2 y del N2 en ambos casos?

3- ¿Porqué para calcular la presión parcial alveolar de O2 (PAO2) a partir de la presión parcial de

O2 inspirada (PIO2) debo de alguna manera "restar" la presión de vapor saturado a 37 ºC y la

presión parcial arterial de CO2 (Pa CO2) ? ¿No son sustancias que "suman" sus presiones

parciales al aire inspirado para obtener una presión total?

4- Siguiendo el razonamiento de la pregunta anterior, ¿cómo es la presión parcial inspirada de N2

(PIN2) comparada con la alveolar (PA N2)? ¿Por qué?

5- Si una persona realiza una maniobra de apnea (suspensión de la ventilación), ¿qué sucede con

la presión parcial alveolar de O2 (PAO2) y la CO2 (PA CO2)? ¿Y la presión parcial alveolar de N2

(PAN2)? ¿Por qué?

6- Si el N2 no participa en la respiración celular, ¿no sería mejor respirar O2 puro?

7- Explique el concepto de Ventilación ¿Qué diferencia hay entre la ventilación pulmonar y la

alveolar? ¿Cuál elegiría para saber respecto de la salud de su paciente? ¿Cómo se calculan?

8- Un paciente presenta una frecuencia respiratoria de 40 respiraciones por minuto, ¿Es normal?

48

¿Está hiperventilando?

9- ¿Por qué podemos decir que la ventilación alveolar es aproximadamente igual al volumen de

CO2 exhalado en la unidad de tiempo dividido por la concentración fraccional de CO2 en el gas

alveolar? ¿Tiene esta estimación alguna relación con algún principio que usted haya tenido que

utilizar recientemente?

10- ¿Por qué la presión parcial arterial de CO2 (PaCO2) es una medida fidedigna de la ventilación

alveolar de un paciente y no la presión parcial arterial de O2 (PaO2)?

11- ¿Por qué la diferencia entre la presión parcial arterial de CO2 (Pa CO2) y la presión parcial de

CO2 en el aire espirado (PECO2) tiene relación directa con el volumen del espacio muerto

fisiológico? Al parecer hay un principio que aparece en todos lados.

12- Un paciente internado en una Unidad de Cuidados Intensivos se encuentra cursando un

cuadro de Neumonía grave. Al examen físico se constata una frecuencia ventilatoria de 35 ciclos

por minuto. Los gases arteriales muestran los siguientes parámetros: PH 7,32, PaO2 60 mmHg,

Saturación de hemoglobina 90%, PaCO2: 48 mmHg.

Con estos datos, usted puede asegurar:

a- El paciente se encuentra hiperventilando ya que tiene aumentada la frecuencia ventilatoria

b- El paciente se encuentra hipoventilando porque presenta la PaO2 disminuida

c- El paciente se encuentra hipoventilando porque tiene aumentada la PaCO2

d- No se puede conocer el estado de la ventilación alveolar porque faltan datos que me

permitan calcular el volumen inspiratorio y el espacio muerto

13- A un individuo que en condiciones basales normales ventila a una frecuencia de 16

ciclos/minuto y maneja un volumen inspiratorio de 600 ml se le pide que voluntariamente

modifique su ritmo ventilatorio haciendo inspiraciones más frecuentes y menos profundas. De tal

manera, su frecuencia pasa a ser de 32 ciclos por minuto y su volumen inspiratorio de 300 ml.

¿Qué implicancias trajo este cambio en la ventilación pulmonar? ¿Y en la alveolar? ¿Cómo espera

encontrar la PaCO2 en un caso y en el otro? ¿Y la relación Vm/Vt (Ventilación espacio

muerto/ventilación total)?

14- ¿Qué diferencia hay entre la ventilación y la hematosis?

49

Seminario II MECANICA VENTILATORIA. ESPIROMETRÍA

Objetivos: Comprender la importancia de la interrelación tórax-pulmón en la mecánica ventilatoria Describir las diferentes fuerzas que interactúan en los procesos de inspiración y espiración Explicar el papel que cumple el surfactante pulmonar en la mecánica ventilatoria Conocer los diferentes volúmenes y capacidades pulmonares. Conocer las pruebas para evaluar los volúmenes y capacidades pulmonares, así como también sus

limitaciones Entender el concepto de compresión dinámica como un determinante de la variación de la resistencia

de las vías aéreas durante el ciclo respiratorio y en ante diferentes maniobras. Explicar los fundamentos biofísicos-fisiológicos que justifican las variaciones regionales de la ventilación y

la perfusión pulmonar Interpretar una curva volumen-tiempo normal y describir las alteraciones presentes en los síndromes

restrictivos y obstructivos Interpretar una curva flujo-volumen normal y describir las alteraciones presentes en los síndromes

restrictivos y obstructivos Contenidos: Fundamentos biofísicos mecánicos, aerostáticos y aerodinámicos: Elasticidad. Complianza. Tensión superficial. Ley de Laplace aplicada al alvéolo pulmonar. Ley de Poiseuille aplicada al flujo aéreo en tubos. Resistencia. Contenidos fisiológicos: Músculos respiratorios. Propiedades elásticas del pulmón. Tensión superficial, surfactante pulmonar. Propiedades elásticas de la pared torácica. Resistencia de las vías aéreas. Compresión dinámica. Presiones durante el ciclo respiratorio. Trabajo respiratorio. Volúmenes y capacidades pulmonares. Distribución regional de la ventilación y perfusión pulmonares. Espirometría

Trabajo Práctico II MECANICA VENTILATORIA. ESPIROMETRIA

1- ¿Cómo hace el organismo humano para desplazar aire hacia los alvéolos pulmonares?

¿Cuáles son las fuerzas puestas en juego?

50

2- Un paciente ha sufrido una herida de arma blanca en el tórax que ha puesto en

comunicación el espacio pleural con el exterior ¿Puede esto ocasionar una alteración de la

mecánica ventilatoria? ¿Por qué?

3- Un preparado animal de pulmón aislado es insuflado en una ocasión con aire y en otra con

solución fisiológica hasta volúmenes iguales ¿En cuál de los dos experimentos habremos

alcanzado mayor presión? ¿Por qué? ¿Cuál de los dos tiene mayor complianza?

4- Las dos pompas de jabón que se esquematizan abajo, acaban de ser conectadas por un tubo

¿Se vaciará una en la otra? De ser así ¿cuál en cuál? ¿Qué tiene que ver esto con la dificultad

respiratoria grave de los neonatos prematuros? ¿Y con la ley de Laplace?

5- ¿Cuáles son los alvéolos mejor ventilados en un individuo normal de pie? ¿Por qué?

6- ¿La inspiración es siempre un proceso activo? Como contrapartida: ¿la espiración es siempre

un proceso pasivo? Fundamente.

7- Cuando el aire fluye por el árbol respiratorio experimenta una disminución de la presión en la

misma dirección del flujo ¿Por qué? ¿Cómo se vincula esto con la compresión dinámica de las

vías aéreas?

8- ¿En qué sitio anatómico del aparato respiratorio reside la mayor resistencia al flujo aéreo?

9- ¿Es constante la resistencia de las vías aéreas durante el ciclo respiratorio? Explique.

10- Defina conceptualmente: volumen corriente, volumen del espacio muerto, volumen residual,

51

capacidad pulmonar total, capacidad vital, capacidad residual funcional. En cada caso proponga

un valor medio que pueda considerarse normal.

11- Las siguientes curvas Volumen/Tiempo corresponden a: un paciente normal, un paciente con

patología obstructiva y un paciente con patología restrictiva.

¿Por qué la espirometría es un método que me sirve para evaluar si existe alguna

alteración de tipo obstructivo o restrictivo en el aparato respiratorio?

Si en una espirometría un paciente tiene disminuido su volumen espiratorio forzado en el

1er segundo (VEF1) para su edad, sexo y estatura, ¿Puedo distinguir entre un trastorno

B C

A

52

obstructivo de la vía aérea y uno restrictivo? ¿Por qué?

¿Qué representa la tangente de la curva volumen tiempo?

12- La siguientes curvas Flujo/Volumen corresponden a un individuo normal, con la particularidad

de que se llevaron a cabo con esfuerzos espiratorios crecientes.

¿Qué diferencias puede observar?

¿Por qué varía el flujo espiratorio pico pero los flujos finales se mantienen relativamente

constantes?

53

13- En este caso, las siguientes curvas corresponden a 3 individuos diferentes y en todos los

casos fueron realizadas a máximo esfuerzo

¿Qué datos de la fisiología de estos pacientes aporta el análisis de los trazados?

¿Por qué una curva Flujo/Volumen me permite visualizar en forma directa si estoy frente a

un trastorno restrictivo u obstructivo?

14- ¿Puedo medir la capacidad residual funcional con un espirómetro respirando aire? ¿Por qué?

¿En qué principio se basa la medición de la capacidad residual funcional con Helio? Explique

(Esperamos que finalmente hayan aprendido dicho principio)

A

B C

54

Seminario III TRANSPORTE DE GASES. DIFUSION ALVEOLO CAPILAR. CIRCULACION PULMONAR

Objetivos: Explicar las variables en juego en el proceso de difusión alvéolo-capilar Comprender los conceptos de gases membrano-dependientes y flujo-dependientes. Explicar como influyen las diferencias entre el transporte de O2 y CO2 en el contenido arterial de

dichos gases Determinar cuál es el principal limitante para el transporte de O2 Establecer un paralelismo entre el nivel de PaO2 y el grado de saturación de la Hemoglobina Poder calcular el contenido arterial de O2, su oferta distal y el consumo de dicho gas Establecer y explicar las diferencias hemodinámicas entre la circulación pulmonar y la sistémica Conocer la desigual distribución de la perfusión pulmonar en un individuo normal con los cambios en

la posición de su cuerpo. Contenidos: Fundamentos Biofísicos: Solubilidad de un gas en un líquido. Ley de Henry. Bases físicas de la difusión. Ley de Fick de la difusión. Ley de Poiseuille. Presión hidrostática. Contenidos Fisiológicos: Difusión pulmonar: concepto. Participación de la membrana alvéolo-capilar y del factor sanguíneo. Gases membrano y perfusión dependientes. Capacidad de difusión. Evaluación de la capacidad de difusión de la membrana alvéolo-capilar: DLCO. Transporte de O2. Curva de saturación de O2 de la hemoglobina. Concepto de oferta distal de O2 y diferencia arteriovenosa de O2. Consumo de O2. Concepto de hipoxemia y sus causas. Diferencia entre hipoxia, hipoxemia y anemia. Transporte de CO2, sus diferencias con el transporte de O2. Interrelación entre el transporte de CO2 y el de O2. Efecto Bohr. Efecto Haldane. Evaluación del transporte de gases por la sangre: oximetría, capnografía y gasometría arterial. Papel del aparato respiratorio en la regulación del medio interno. Características de la circulación pulmonar. Diferencias con la circulación sistémica. Distribución del flujo pulmonar en una persona en posición de pie y acostada.

55

Trabajo Práctico III TRANSPORTE DE GASES. DIFUSION ALVEOLO-CAPILAR. CIRCULACION PULMONAR

1- La presión parcial de un gas disuelto en la sangre, ¿es una medida de la cantidad total o de la

concentración? ¿Por qué utilizo una unidad de presión como el mm de Hg si la sustancia ya no

está en estado gaseoso? Si la presión parcial de O2 arterial normal está en el orden de 100

mmHg y la de CO2 en 40 mmHg ¿Significa esto que la cantidad de O2 disuelto es mayor que la

de CO2?

2- Si el CO2 es obviamente más pesado que el O2, ¿por qué su capacidad de difusión es mayor

que la de éste? ¿Qué importancia tiene esto vinculado a los mecanismos de hipoxemia?

3- ¿Qué tiene que ver la enorme cantidad de alvéolos que posee el pulmón con la ley de Fick?

4- ¿Por qué se utiliza al monóxido de carbono para evaluar la capacidad de difusión pulmonar?

¿Hay alguna ley biofísica que pueda ayudarme? ¿Por qué debo tener cuidado con la

concentraciones utilizadas?

5- Si el O2 tiene la capacidad de disolverse en la sangre ¿Porqué necesito a los glóbulos rojos

para transportarlo? ¿Cómo se calcula el contenido arterial de O2?

6- Si la presión parcial de O2 arterial (PaO2) representa el O2 disuelto y éste es sólo una pequeña

parte del contenido arterial del mismo, ¿por qué los médicos se obsesionan tanto con dicho

parámetro?

7- Si una persona normal respira O2 al 100%, ¿aumenta mucho el contenido arterial de dicho

gas? ¿Por qué entonces a los pacientes severamente hipoxémicos se les administra mezclas con

fracciones inspiradas (FI O2) altas?

8- Mencione a los principales factores que desvían la curva de disociación de la Hemoglobina

hacia la derecha y explique la importancia que tienen en la entrega de O2 a nivel tisular.

9- Hay dos proteínas presentes en los glóbulos rojos que son decisivas para permitir el normal

transporte del dióxido de carbono desde los tejidos hasta el pulmón ¿Cuáles son?

56

10- ¿Qué otro parámetro necesito para calcular el consumo de O2 de un paciente si ya tengo la

diferencia arterio-venosa de dicho gas? ¿Por qué?

11- La diferencia arterio-venosa de O2, ¿es igual en los distintos órganos? ¿Puede cambiar en

situaciones fisiológicas?

12- ¿Por qué el sistema bicarbonato/ ácido carbónico es fundamental en la regulación del

equilibrio ácido-base? ¿Qué tiene que ver con esto el aparato respiratorio?

13- Normalmente, la presión media en la arteria pulmonar es significativamente menor que la

presión media en la aorta. Discuta cuáles de las siguientes afirmaciones son justificaciones válidas

para este hecho:

La contractilidad del ventrículo derecho es significativamente menor que la del izquierdo

debido a que su espesor es menor

La precarga del ventrículo derecho es significativamente menor que la del izquierdo

La resistencia vascular pulmonar es significativamente menor que la resistencia vascular

sistémica

La constitución de la pared de la arteria pulmonar es significativamente menos elástica que

la de la aorta

El caudal que maneja el circuito pulmonar es significativamente menor que el que maneja

el circuito sistémico

14- Como se distribuye la perfusión sanguínea en las diferentes zonas del pulmón en un individuo

sano de pie. ¿Y acostado?

15- En condiciones fisiológicas se puede estimar adecuadamente la presión arterial media a partir

de la siguiente ecuación: PAM = volumen minuto x resistencia vascular sistémica. Sin embargo, al

extrapolar este planteo a la circulación pulmonar planteando que: PAMP= volumen minuto x

resistencia vascular pulmonar, estamos cometiendo un error. Descúbralo

57

Seminario IV RELACION VENTILACION PERFUSION (V/Q)

REGULACION DE LA VENTILACION HIPOBARIA. HIPERBARIA

Objetivos: Explicar las bases fisiológicas de la relación V/Q normal Entender a la alteración de la relación V/Q como un mecanismo de hipoxemia y explicar los

mecanismos compensadores puestos en juego Concepto de cortocircuito y admisión venosa. Explicar los mecanismos de regulación de la ventilación, diferenciando los distintos estímulos

ventilatorios y respuestas esperadas Explicar desde una base fisiológica las modificaciones cardio-respiratorias que ocurren durante la

adaptación a la altura y a la hiperbaria.

Contenidos: Contenidos fisiológicos: Relación V/Q: concepto. Alteración de la relación V/Q. Importancia en la práctica clínica. Cortocircuito funcional o falso cortocircuito (zonas de baja V/Q). Generalidades sobre el control de la ventilación. Centros ventilatorios centrales. Control voluntario e involuntario. Quimiorreceptores de ubicación central y periférica. Otros receptores. Reflejos respiratorios. Control nervioso y humoral del tono bronquial. Variaciones fisiológicas en la ventilación en la altura. Modificaciones cardio-respiratorias durante la aclimatación. Hiperbaria.

Trabajo Práctico IV RELACION VENTILACION PERFUSION

REGULACION DE LA VENTILACION HIPOBARIA E HIPERBARIA

1- ¿Qué influencia tienen las diferencias existentes entre las curvas del contenido sanguíneo en

función de la presión parcial de O2 y CO2 sobre los efectos compensadores de la hiperventilación

que se produce frente a las alteraciones de la relación ventilación/perfusión?

58

2- Un paciente con diagnóstico reciente de trombosis venosa profunda experimenta en forma

súbita sensación de falta de aire (disnea) asociada a un dolor punzante en hemitórax derecho.

Al examen físico presenta:

Presión arterial: 90/60 mmHg

Frecuencia cardíaca: 110 latidos/minuto

Frecuencia ventilatoria: 35 ciclos/minuto

Regular perfusión periférica, pulsos periféricos disminuidos, ingurgitación yugular 3/3 sin colapso

inspiratorio.

Los ruidos cardíacos son hipofonéticos y la auscultación pulmonar evidencia buena entrada de

aire bilateral, sin evidencia de ruidos patológicos agregados.

La muestra de gases arteriales arroja:

pH: 7,45; PO2: 60 mmHg; PCO2: 22 mmHg, Saturación de O2: 90%, HCO3-:20 mEq/l

La radiografía de tórax evidencia un marcado hipoflujo en campo pulmonar derecho, sin evidencia

de infiltrados pulmonares patológicos.

Ante la sospecha de tromboembolismo pulmonar se le practica una angiotomografía de tórax que

documenta la oclusión, mediante un trombo, de la rama pulmonar derecha.

A partir de sus conocimientos de fisiología, responda:

¿Cómo está la ventilación alveolar de este paciente?

¿Cómo justifica la hipoxemia? ¿Cuáles son los mecanismos compensadores puestos en

juego?

El paciente se encuentra hipotenso y taquicárdico, con signos de mala perfusión periférica.

Discutir las repercusiones hemodinámicas que acarrea la embolia pulmonar masiva de

este paciente

El Ecocardiograma Doppler muestra un ventrículo izquierdo de diámetros conservados y buena

función sistólica (Fey 70%), mientras que el ventrículo derecho se encuentra moderadamente

dilatado con hipokinesia severa global. La presión sistólica calculada en la arteria pulmonar es de

50 mmHg.

El paciente es derivado al laboratorio de hemodinamia donde se le practica una angiografía

pulmonar, con trombectomía e inyección selectiva de trombolíticos locales.

En las horas sucesivas el paciente experimenta una franja mejoría clínica.

3- ¿Qué entiende por admisión venosa? ¿Es un fenómeno fisiológico? Especifique.

4- ¿Qué ocurre con la función ventilatoria si un paciente sufre una lesión equivalente a una

sección completa entre el bulbo y la médula espinal? ¿Y si se produce entre la protuberancia y los

59

pedúnculos cerebrales?

5- ¿Cómo es la jerarquía fisiológica y la importancia vital de las estructuras del sistema nervioso

central que funcionan como "centro respiratorio" si se las compara con aquellas que en su

conjunto constituyen el centro de control cardiovascular? Fundamente.

6- ¿Utiliza el organismo la misma señal de control que los médicos para saber acerca del estado

de la función ventilatoria?

7- Una paciente diabética de 20 años de edad llega a la guardia con un cuadro de malestar

general, parámetros hemodinámicos relativamente normales y una frecuencia respiratoria de 39

respiraciones por minuto. En la gasometría arterial la PO2 es de 99 mmHg, la PCO2 es de 28

mmHg. La glucemia es de 400 mg%, la urea es de 35 mg%, el hematocrito es de 44 % y el

ionograma es normal.

¿Qué "pista" de la fisiología de esta paciente me indica el parámetro que debería

investigar? ¿Por qué?

¿Cómo está la ventilación alveolar de la paciente?

8- Un paciente 60 años con enfermedad pulmonar obstructiva crónica de grado severo, presenta

una frecuencia respiratoria de 35 respiraciones por minuto y la siguiente gasometría arterial :

pH: 7,32 PaCO2: 50 mmHg PaO2: 63 mmHg CO3H-: 26 mEq/

¿Qué podemos decir de la ventilación alveolar de este paciente?

¿Cuáles son los estímulos más importantes que disparan la taquipnea que presenta y a

qué nivel actúan? ¿Cuál es el más rápido y cuál el más potente?

¿Encuentra algún trastorno en el equilibrio ácido-base?

9- Un paciente de 40 años con antecedentes de miocardiopatía dilatada de origen chagásico es

traído al hospital por presentar un cuadro de hipertensión arterial acompañado de disnea

(sensación subjetiva de dificultad respiratoria). Al examen físico tiene una presión arterial de

190/110 mmHg, una frecuencia cardíaca de 100 latidos por minuto, y una frecuencia respiratoria

de 40 respiraciones por minuto. La gasometría arterial informa:

pH: 7,48 PaCO2: 28 mmHg PaO2: 68 mmHg CO3H-: 21 mEq/l

¿Cuál es el estímulo principal que dispara la frecuencia respiratoria?

¿Está hipoxémico? ¿Cómo está la ventilación alveolar? ¿Hay alguna alteración del

equilibrio ácido-base?

60

10- ¿Qué es la vasoconstricción hipóxica? ¿Qué rol juega en las alteraciones de la relación V/Q?

11- Un montañista entrenado asciende en forma gradual hasta alcanzar una altura de 5500 metros

sobre el nivel del mar. A dicho nivel, la presión barométrica es de aproximadamente 380 mmHg.

- ¿Qué consecuencias fisiológicas trae aparejado el hecho de ventilar en una atmósfera

hipobárica?

- ¿Cómo es la PO2 alveolar que espera en este individuo para estas condiciones? ¿Podría

estimar su valor?

- Ante esta situación, la respuesta fisiológica esperada es un aumento en la ventilación

alveolar ¿Cuál es el estímulo principal que condiciona este aumento? ¿Cuáles son sus

efectos sobre la composición del gas alveolar?

12- ¿Por qué el gas nitrógeno que se encuentra en equilibrio entre nuestro cuerpo y el ambiente

se convierte en un gas peligroso en el buceo de gran profundidad? ¿Qué tiene que ver esto con la

ley de Henry?

61

Módulo de Integración de Fisiología Cardio- Respiratoria El objetivo principal de esta actividad es que los alumnos sean capaces de reconocer en una situación real de su futura actividad médica, un caso clínico, los conceptos fisiológicos principales. No se pretende en absoluto desarrollar una discusión acerca de la situación clínica específica que se está tratando ya que esto no es adecuado a la etapa en la que el alumno se encuentra. Lo que se espera es que pueda encontrar y elaborar los parámetros necesarios para la evaluación fisiológica del ser humano a partir de la información que el caso clínico le presenta, esto además le permitirá comprender la trascendencia que tiene lo que está estudiando en su futuro desempeño profesional. De esta manera, estará integrando verdaderamente todo lo aprendido de una forma segmentaria, en un “todo” concreto, el paciente.

CASO CLINICO PARA ANALIZAR DESDE UN PUNTO DE VISTA FISIOLOGICO

Ingresa a la guardia de un hospital general un paciente de sexo masculino, 55 años de

edad, con antecedentes de hipertensión arterial, tabaquismo e hipercolesterolemia

presentando un cuadro de disnea, y dolor precordial opresivo de 3 horas de evolución.

Se encuentra lúcido, con gran desasosiego, muestra palidez cutáneo-mucosa, piel fría y

sudorosa con livideces en las extremidades.

Presión arterial sistólica 70 mmHg y diastólica de 40 mmHg, frecuencia cardíaca 110

pulsaciones por minuto, los pulsos periféricos son apenas perceptibles y el relleno capilar

está disminuido. La ingurgitación yugular alcanza un tercio y no hay reflujo hepatoyugular.

La auscultación cardíaca es muy difícil por respiración ruidosa, alcanzándose a escuchar

un 1ro y 2do ruido hipofonéticos; un 3er ruido en la punta con cadencia de galope y

silencios libres.

La frecuencia respiratoria es de 32 respiraciones por minuto, con utilización de músculos

accesorios. La auscultación de los campos pulmonares muestra rales crepitantes en

campos basales y medios.

En el ECG tiene ritmo sinusal, frecuencia cardíaca de 120/minuto, onda P de 0,2 mV de

amplitud y 0,140 seg de duración; un PR de 0,180; QRS de 0,08 seg. de duración, con eje

en el plano frontal de + 50º, supradesnivel del segmento ST de 4 mm a 0,08 seg del punto

J en las derivaciones V1 a V6, D I y aVL, con infradesnivel de 2 mm en DII, DIII y aVF.

62

Se le realiza una radiografía de tórax con un equipo portátil que muestra una silueta

cardíaca de tamaño inevaluable e infiltrado intersticio-alveolar en campos pulmonares

basales y medios bilaterales.

Se le extrae de la arteria radial una muestra de sangre para gasometría que arroja los

siguientes resultados:

pH: 7,46 PO2: 60 mmHg PCO2: 30 mmHg HCO3: 21 mEq/l

Saturación de la hemoglobina: 88 %

Concentración de la Hemoglobina en sangre: 14 g %

De una muestra de sangre venosa se obtienen los siguientes valores enzimáticos:

Troponina T: positiva (cualitativa)

CPK total: aumentada CPK MB: > del 10 % del valor normal.

Cuestionario:

1) ¿Cómo está la presión arterial sistólica y diastólica? Calcule aproximadamente la

presión arterial media. De acuerdo a lo que Ud. ha estudiado en Fisiología, ¿qué

parámetros podrían determinar este comportamiento de la presión arterial?

2) ¿Es normal la frecuencia cardíaca? ¿Qué estaría mostrando de la fisiología de este

paciente?

3) Aunque todavía no ha aprendido a auscultar, ¿puede decirnos algo respecto de los

ruidos cardíacos de este caso?

4) ¿La frecuencia respiratoria es normal? ¿y la utilización de la musculatura accesoria?

5) ¿El ECG es normal? Explique detalladamente.

6) ¿Qué volumen minuto cardíaco esperaría encontrar en este paciente? ¿Por qué?

7) ¿Cómo piensa que estará la contractilidad y la precarga del ventrículo izquierdo?

8) ¿El valor de los gases en sangre es normal?

63

9) Si considera que hay hipoxemia: ¿podría haber sido provocada en este caso por

hipoventilación? ¿Conoce algún otro mecanismo que pueda provocarla?

10) ¿Se anima a calcular aproximadamente la PO2 alveolar de este paciente respirando

aire ambiente? ¿Podría ayudar este cálculo a identificar una alteración en la difusión o en

la relación ventilación/perfusión? Justifique su respuesta.

11) Calcule el contenido arterial de O2. ¿Que opina del resultado obtenido? ¿Cuál es la

importancia del mismo?

12) ¿Cómo está el pH? Si considera que hay alguna alteración del equilibrio ácido-base,

clasifíquelo.

Investigue: A) Qué es el balón de contrapulsación y cuál es su utilidad B) Drogas inotrópicas C) Catéter de Swan-Ganz

Continuando con la evolución del caso clínico: se traslada al paciente a una unidad de

cuidados intensivos, se le coloca un balón de contrapulsación para sostén hemodinámico

y se le indican inotrópicos.

Se le coloca a través de la vena subclavia un catéter de Swan-Ganz para monitoreo

hemodinámico que muestra los siguientes parámetros:

Volumen minuto cardíaco: 2 litros / minuto

Presión en aurícula derecha: 5 mmHg

Presión media en la arteria pulmonar: 30 mmHg

Presión de enclavamiento pulmonar (presión wedge): 25 mmHg

Saturación de la hemoglobina de la sangre venosa mezclada obtenida en la arteria

pulmonar : 48 %

64

Con un catéter dentro de la arteria radial derecha se mide una presión arterial media de:

53 mmHg

Cuestionario: (continuación)

13) Calcule: la resistencia periférica total y la resistencia pulmonar. ¿Qué ley

hidrodinámica utilizó para hacer este cálculo? ¿Podría haber hecho este cálculo sin los

datos aportados por el catéter de Swan-Ganz?

14) Teniendo en cuenta que el rango normal para la resistencia periférica total va de 1100

a 1500 dyn s cm -5 y el de la resistencia vascular pulmonar va de 120 a 250 dyn s cm -5

¿cómo son los valores obtenidos? Discuta los resultados.

15) ¿Por qué la presión tomada en una arteria radial sirve para efectuar un cálculo que

involucra a todo el circuito sistémico? ¿Puede haber alguna situación en la cual esto sea

erróneo?

16) Si quisiera calcular aproximadamente la tensión en la pared de la arteria radial

¿Podría hacerlo? ¿Necesitaría algún otro dato? ¿Cómo sería la tensión parietal en la

aorta? ¿Y la presión?

17) De acuerdo a los datos del Swan-Ganz y los cálculos efectuados por Ud. a partir de

ellos ¿puede emitir una opinión respecto de la precarga y postcarga del ventrículo

derecho e izquierdo?

18) ¿Hubiera sido correcto administrar solución fisiológica o alguna otra solución

expansora del volumen intravascular para aumentar la presión arterial de este paciente?

¿Por qué?

19) Calcule el volumen sistólico de cada ventrículo. ¿Cómo explica los resultados

obtenidos?

20) Si el volumen minuto está disminuido y la resistencia pulmonar está en rango normal.

¿Cómo explica que la presión pulmonar media esté aumentada? ¿Contradice esto a la ley

de Poisseuille?

65

21) Calcule el transporte arterial de O2 ¿es normal el resultado? ¿Qué importancia tiene

el mismo?

22) ¿Puede calcular el consumo de O2? Explique cómo.

23) ¿Por qué se obtiene una muestra de sangre en la arteria pulmonar y no simplemente

en una vena más accesible?

24) Calcule en porcentaje la extracción periférica de O2 ¿cómo podría explicar el

resultado obtenido?

Se le efectúa un ecocardiograma junto a la cama del paciente que muestra un ventrículo

izquierdo levemente dilatado con deterioro severo de la fracción de acortamiento con

akinesia de los segmentos septales anteriores, apicales y anterolaterales e hiperkinesia

de los segmentos septales posteriores e inferiores. Las cavidades derechas son

normales, no hay alteraciones valvulares y no hay derrame pericárdico.

25) ¿Cuál ha sido el aporte de este ecocardiograma?

Se traslada en forma urgente al paciente a la sala de hemodinamia, se le efectúa una

cinecoronariografía que muestra una arteria descendente anterior ocluida 100 % en su

tercio proximal, con el tronco de la coronaria izquierda, circunfleja y coronaria derechas

sin lesiones significativas.

26) ¿Es coherente este resultado con el cuadro clínico y hemodinámico? ¿Por qué?

Se le realiza una angioplastia con colocación de stent en la arteria afectada.

La interpretación final del cuadro es la de un infarto agudo de miocardio anterolateral por

oclusión trombótica aguda de la arteria descendente anterior que provoco falla contráctil

del ventrículo izquierdo con shock cardiogénico.

Lentamente en los días subsiguientes el paciente va mejorando su estado clínico y

hemodinámico.

66