Hemodinamia Jairo

7/27/2019 Hemodinamia Jairo

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HEMODINÁMICAConceptos básicos

Dr. Jairo Rodriguez



Hemodinámica

• El aparato cardiovasculares un sistema hidraúlicocerrado.

• En este sistema existendiversos conceptos yparámetros

• El estudio de estosparámetros y de susrelaciones constituye lahemodinámica

• Contracción• Fuerza• Tensión

• Flujo• Resistencia• Presión• Trabajo• Gasto• Turbulencias• Perfusión• Regulación



Tensión y contracción – Preparado muscular

• Antes de lacontracción

se produceuna tensiónmuscular

• La tensión

determina lafuerza decontracción



Contracción cardíaca – Trabajo cardíaco

• La contracción cardíaca produce unamodificación de la geometría ventricular

• Los cambios en la geometría determinan unaelevación de la presión ventricular• La presión intra-ventricular origina una fuerza• La fuerza generada determina el flujo sanguíneo• Este flujo constituye el trabajo cardíaco• El trabajo cardíaco tiene por objeto la perfusión

de los tejidos



Presión intraventricular

Ley de Frank – Starling

La Fuerza



Presión intra-ventricular

• Matemáticamente es elresultado de un cambiode morfología ventricular

sin cambios en elvolumen sanguíneo

• Este cambio en lamorfología determina una

elevación de la presión de0 a unos 80 mmHg en VI

• En el VD va de 0 a unos25 mmHg

• Al alcanzar la presión de

las grandes arterias seabren las valvulassigmoideas y la presiónventricular requiere de un

nuevo esfuerzo paraexpulsar la sangre yvaciar los ventrículos



Variación del volumen de un cuboal reducir las dimensiones a la mitad

• Hay una relación entre lasmedidas y el volumen de loscuerpos geométricos

• Un cubo que tenga doscentímetros por lado, tendrá unvolumen de (2x2x2) 8 cm3

• Si se reduce a 1 cm por lado, se

tiene un volumen de 1 cm3• Al reducir la longitud de los lados

el volumen no se redujo a lamitad sino que se redujo 8 veces



Variación del volumen de una esfera alreducir las dimensiones del radio

• Una esfera cuya formula devolumen es

• V= 4/3 r3

• Cuando tiene un radio de 2cm su volumen es de33.5104 cm3

• Cuando la esfera tiene unradio de 1 cm. (la mitad) elvolumen es de 4.1888

• Al reducir el radio a la mitad,el volumen se redujo 8 veces



Geometría del corazón (ventrículos)

• El corazón NO es unaesfera. Pero puedeconsiderarsele como un

OVOIDE• Se le pueden distinguir

tres diámetros

• Durante la contracción sereducen los diámetros

• Especialmente al Ventrículo izquierdo

• D antero posteriorD transversoD longitudinal

• Especialmente eldiámetro antero posterior



Volumen de un ovoide

• Volumen de un

ovoide

• 4 D A DT DL

V = -- π --- --- ---3 2 2 2



Presión intraventricular

• Al cambiar la gome-tría ventricular (por la

contracción muscu-lar) sin cambio en elvolumen sanguíneo

• La consecuencia es

una elevación de lapresión intraventricu-lar

• La elevación de lapresión ventricular

alcanza a la presiónarterial (aortica o pul-monar)

• Al superar estas

presiones vascularesse abren las válvulassigmoideas y se ex-pulsa la sangre



Volumenes y presión ventricular

• La disminución de los diámetros ventricularesdurante la contracción cardíaca se traduce enuna disminución de las dimesiones ventriculares

• La disminución de las dimensiones sin cambio enel volumen sanguíneo, determina una elevaciónde la presión intravenricular

• Tanto mas reduzcan las dimensiones tanto máses la elevación de la presión ventricular



En resumen

• El cambio en la geometría es el resultado de lacontacción muscular• La presión intraventricular está en función de la

geometría de los ventrículos, la que a su vezdepende de los diámetros ventriculares

• Una esfera a la que su diámetro se reduce a lamitad, su volumen disminuye un 87%

• Pero el volumen sanguíneo no cambia, lo que setraduce en una elevación de la presión intra-ventricular



En conclusión

• Cambios relativamente pequeños en losdiámetros de un ovoide determinan

significativas elevaciones de presión• La presión ventricular es la que

determinará el trabajo del corazón

• De esta presión depende la presiónarterial y finalmente la perfusión de lostejidos



Carga es la fuerza que se opone a la contracciónde un músculo

• Precarga

• Es la presión (carga)que existe en losventriculos al inicar lacontracción

• Está en función delvolumen diastólicofinal

• Post-carga

• Es la presión (carga)que se requiere paraexpulsar la sangrehacia las arterias

• Es la presión queexiste al final de lacontracción



Presión – Tensión

Ley de Laplace



Ley de Laplace

• La ley de Laplace relaciona la Tensión y la

Presión

• El desarrollo matemático de dicha relación

se puede aplicar tanto a vasos como aórganos huecos como el corazón



Presión - Tensión

• Presión es la fuerza que la sangre ejerce sobrelas paredes del vaso

• Tensión es la fuerza con la que las paredes deun vaso responden a una presión de igualmagnitud pero de sentido contrario

• El concepto se puede extender a órganoshuécos (como los vasos y el corazón)



Ley de Laplace

• La ley de Laplace es en realidad una

consecuencia de la Segunda ley de Newton

• A toda acción corresponde una reacción de igual

magnitud, pero de sentido contrario(2a ley de Newton)



Tensión y presión

• La tensión de un vasoestá en función deldiamétro del mismo

• Entre menor diámetro(como los capilares)menor es la tensión y

por lo tanto menor lapresión

• Un aumento del vo-lumen diastólico finalde un ventrículo

• Origina una tensiónmayor y esto

• Produce un aumento

de la fuerza de con-tracción



Desarrollo matemático de los conceptos detensión y presión en los vasos

• Fs = PA• Fs = PL2r• Fu = T2L

• Fs = Fu• PL2r = 2TL• T2LP = L2 r• T = Pr• Considerando

el grosor de lapared h:• Pr

T = -------h



Si el grosor = r1 y r2

D ll t áti d



Desarrollo matemático dela tensión y presión en el corazón

• Fs = Pπ r 2 • Fu = T2 π r• Fs = Fu• P π r 2 = T2 π r

• Pr = T2

T2 T2hP = ------- P = -------

r r

• Pr PrT = ------- T = ---------

2 2h



Ley de Laplace

• La tensión de un vaso, al alcanzar el equilibrio,es igual a la presión por el radio del vaso

• La presión es igual a la tensión entre el radio

• La tensión en los ventrículos, al alcanzar elequilibrio, es igual a la mitad de la presión por elradio

• La presión es igual a dos veces la tensión entreel radio



En resumen En los vasos

• T = Pr

• TP = ------

r

• PrT = -------

h

• ThP = ------

r

• Tensión es igual a la Presiónpor el radio

• Presión es igual a la Tensiónentre el radio

• Cuando el vaso tiene un grosormesurable se tiene

• Tensión es igual a la Presiónpor el radio entre el grosor

• Presión es igual a la Tensiónpor el grosor entre el radio



En resumen En el corazón

• PrT = -------

2• 2T

P = -------

r

• PrT = -------

2h

• 2ThP= ------

r

• Tensión es igual la presión por elradio entre dos

• Presión es igual a dos tensión entreel radio

• Cuando el órgano tiene un grosormesurable se tiene

• Tensión igual a Presión por radio

entre dos grosor• Presión es igual a dos Tensión por

grosor entre el radio



Fuerza de contracción cardíacaLey de Frank-Starling



Ley de Frank (1895) y Starling (1914)

• La longitud de las fibras cardícas al iniciarla contracción determina la fuerza de

dicha contracción

• La acción de bomba del corazón (presión

que se produce por la contracción) estácondicionada por el volumen diastólicofinal



Tensión –fuerza y longitud inicial

• A mayor longitud

inicial mayor tensión

• A mayor longitudinicial mayor fuerzade contracción



Ley de Frank-Starling

• La fuerza de contracción del corazón es

directamente proporcional a la distencióninicial (volumen diastólico final) de losventrículos. Hasta un límite, después del

cual la fuerza decrece



Ley de Frank-Starling

• Desde luego que la ley de Frank-Starlingpresupone un corazón

• Anatómica y molecularmente bien estructurado• Con adecuada disponibilidad bio-energética

proporcionada por la maquinaria metabólica

• Con una perfusión coronaria suficiente• Y disponibilidad adecuada de de sustratos yiónes



Trabajo cardíacoConcepto matemático



Trabajo cardíaco

• En el corazón se distinguen dos condiciones • Con la contracción sin cambio de volumen,

(isométrica), se produce una elevación de lapresión intra-venricular que es el trabajocardíaco inicial

• Al abrirse las válvulas sigmoideas la presión

existente genera un desplazamiento de lasangre por las arterias

• Es el resultado final del trabajo cardíaco



Trabajo cardíaco

• El trabajo se expresapor la fórmula

• T = f d

• T= Trabajo• f = fuerza• d = distancia

• En el corazón eltrabajo se expresa

• T = PV

• T = Trabajo• P = Presión• V = Volumen



El trabajo cardíaco



Trabajo cardíaco(Concepto matemático)

• Si se quieren considerartodos los cambiosocurridos durante la

contracción se requiere “integrar” la presión porla derivada del volumen.

• La fórmula se transforma

en la siguiente

• W = P • dV

• W = Trabajo• P = Presión• dV = derivada

del Volumen



Ecuación de Poiseüille

Parámetros de un sistema

hidraúlico cerrado



Problema del plomero

• En un domicilio habitan 4 personas• El suministro de agua resulta satisfactorio

teniendo la tubería un diámetro de 1 cm• Debido a que los habitantes de la casa

aumentarán al doble (8 personas)• Se plantea cual será el diametro adecuado de la

tuberia para un suministro de agua al doble,para el doble de habitantes de la casa• 2 cm – 3 cm – 4 cm ?



Ecuación de Poiseüille

• La ecuación de

Poiseüille relacionalos siguientesparámetros en uncircuito hidráulico

cerrado

• Volumen minuto

• Presión del sistema• Área vascular• Resistencias

• Viscosidad• Longitud del sistema



Flujo – Presión – Resistencia(Ley de Ohm)

• El flujo de coriente o in-tensidad (I) en un circuitoeléctrico es igual a

• El voltaje (V) entre laresistencia (R) del circuito

• VoltajeIntensidad = --------------

Resistencia

• De igual meneraEn un flujo de un líquidoel volumen (Vm) es igual a

• La presión (P) entre laresistencia (R) del sistema

• Presión P Vm = --------------- = -----

Resistencia R



Presión(diferencia de presiones)

• En un sistema hidráulico A mayor presión mayorflujo

120 115

120 5

• Por lo tantoEl flujo (o volumenminuto)

• Es directamenteproporcional a la presióno a la diferencia de

presiones entre dospuntos



Área de sección

• Área de sección

• Entre mayor sea elárea de sección elflujo es mayor

• Por lo tanto el flujo enun sistema hidráulico

• Es directamenteproporcional al áreade sección



Resistencia

• Área de sección

• Entre mayor sea elárea de secciónmenor será laresistencia

• Por lo tanto laresistencia en unsistema hidráulico

• Es inversamenteproporcional al área

de sección



Viscosidad

• En un sistema hidráulico A mayor viscosidadmenor flujo

Aceite

Agua

• Por lo tantoEl flujo (o volumenminuto) en un

sistema hidráulico

• Es inversamenteproporcional a la

viscosidad o delfluído circulante

E i t hid á li d



En un sistema hidráulico cerradoEl flujo o volumen minuto es:

• DIRECTAMENTEProporcional a:

• La diferencia depresiones

• El área vascular

• INVERSAMENTEProporcional a:

• La resistencia• La viscosidad• La longitud del

sistema



Desarrollo matemático de la ecuación

• Partiendo de laexpresión:

• Flujo es igual a presiónsobre resistencias

• Y por lo tanto

• Presión es igual a Flujopor resistencia

Presión P Vm = ------------- = -----

Resistencia R

• Volumen minuto (Vm)• La presión (P)• Resistencia (R)

Presión = Flujo por resistencia

P = Vm • R



Desarrollo de la ecuación de Poiseüille 1

• Se tiene que volumen es iguala presión entre resistencia

• P Vm = --- (1)

R

• Por lo tanto presión es igual avolumen por resistencia

• P = Vm • R (2)

• La resistencia es inversa-mente proporcional a el áreade sección

• 1 1

R = ---- = ----- (3)área π r 2

• La viscosidad y la lon-gitud sondirectamente proporcionales ala resistencia

• R = ή • l (4)



Ecuación de Poiseuille 2

• Por lo tanto Resistenciadirectamente proporcio-nal a la viscosidad y lon-

gitud e inversamente pro-porcional al área desección

• ή • l R = -------- (5)

π r 2

• Substituyendo en laprimera fórmula: (1)

• P

Vm = ------ (6)ή • l --------π r 2

• Efectuando la expresión:

• P π r 2 Vm = --------- (7)

ή • l



Flujo laminar 3

• El flujo dentro de losvasos no es igual entodas las zonas

• Fluye como si fueran

tubos concéntricos adiferentes velocidades• Es más rápido en el

centro y más lento cercade la pared

• Geométricamente seconforma una parábola yse le denomina comoflujo laminar



Ecuación de Poiseüille 4

• Debido a que hay unflujo laminar, en reali-dad se forma unaparabola que requierede una integración

• P π r 2

Vm = --------- (π r2/8)ή • l

• De donde se obtiene:• P π r4

Vm = ---------

8 • ή • l • Pero como en realidadhay un gradiente depresiónes, se tiene:

• (Pf-Pi) π r4 Vm = ----------------

8 • ή • l



Ecuación de Poiseüille 5

• (Pf-Pi) π r4 Vm = ----------------

8 • ή • l

• En un sistema hidrau-líco cerrado, el flujo(Vm) es:

• Directamente propor-cional a la diferencia depresiones, por el áreade sección a la cuarta

• Inversamente propor-cional a la viscosidad, ala longitud y unaconstante



Problema de vasodilatación

• En un paciente la presión sistólica ha subido a260 mmHg

• Se pretende reducirla a la mitad, es decir a unos130 mmHg

• Al suministrar medicación vasodilatadora sepretende que al aumentar el diámetro al doblela presión se reduce a la mitad

• Se sabe que con una dosis de captopril de 450

mg se logra aumentar el área de sección(diámetro) al doble• Pregunta si se debe dar dicha dosis para reducir

la presión a la mitad

Al aumentar el diámetro de un vaso el flujo y la presión



Al aumentar el diámetro de un vaso el flujo y la presiónvarían de acuerdo al siguiente cuadro• 1 x 1 x 1 x 1 = 1

• 2 x 2 x 2 x 2 = 16 veces con doble diámetro• 3 x 3 x 3 x 3 = 81 Veces con triple diámetro• 4 x 4 x 4 x 4 = 256 veces con cuádruple diámtro

• Por lo tanto• Con doble diámetro reduce 16 veces la presión• Para que reduzca solo una vez (la mitad)• Una regla de tres plantearía 16:2::2:x o sea• 2x2/16 = 0.25• Bastará con aumentar el diámetro solo 0.25

para reducir la presión a la mitad

E l ió



En conclusiónDe acuerdo a la ecuación de Poiseuille

• Si al dar una dosis de un vasodilatador el áreade sección aumenta al doble, la presión bajaríamucho más de la mitad. Bajaría 16 veces

• Se requeriría solamente 0.25 de lavasodilatación para lograr una reducción depresión de la mitad

• Siempre y cuando en el sistema no existanmecanismos de regulación



Resistencia



• Resistencia es ladificultad que existepara el flujosanguíneo

• Los parámetros soninversos a la facilidad

para circular



Resistencia

• Resistencia es la dificultad que existe para

el flujo sanguíneo

• Los parámetros son inversos a la facilidad

para circular



Concepto matemático de la resistencia

• Partiendo de la fórmula

• P = Vm R (1)

• En donde• P

R = ------- (2) Vm

• Y de la expresión

• P π r4 Vm = --------- (3)

8 ή • l • En donde substituyendo

• PR = --------

P π r4 --------- (4)8 ή • l




• Es directamenteproporcional a la

• Viscosidad• Longitud• Constante

• Es inversamenteproporciona a

• Area de sección enrelación a la 4ªpotencia




• 8 ή • l R = ----------

π r4

• R = Resistencia• ή = viscosidad• l = longitud

• La resistencia en unsistema hidraúlicocerrado es

• Directamenteproporcional a laviscosidad, la longitudy una constante 8

• Inversamenteproporcional al áreade sección



Presiones

Presión ventricular

presión arterial



Presiones

• Presión ventricular

• Es la presión queocurre dentro de losventrículos

• Es la consecuencia dela contracción otrabajo el corazón

• Presión arterial

• Es la presión queocurre en la aorta ylos vasos

• Es el resultado de lapresión ventricular yla resistencia vascular



Presión arterial

• La presión arterial tiene dos factores• Volumen Vm (flujo sanguíneo)• Resistencias

• Bajo la siguiente relación:• P = Vm x R •

En donde• P = Presión arterial• Vm = volumen minuto• R = resistencias



Flujo sanguíneo

Gasto - Gasto cardíaco - Perfusión



Flujo sanguíneo es la cantidad de sangre quecircula (fluye) por el sistema cardiovascular

• GastoEs la cantidad de

sangre que pasa porun punto determinadoen un minuto

• Gasto cardíaco es la

cantida de sangre quesale del corazón enun minuto

• PerfusiónEs la cantidad de

sangre que llega a lostejidos de un órganodeterminado



Gasto cardíaco

• Gasto es la cantidad de sangre que pasapor el corazón en un minuto

• Existen varios métodos para medir elgasto• Sensor electomagnético• El principio de Fick • El método de dilución• El doppler



Métodos para medir el gasto cardíaco

• El sensor electro-magnético requierede disecar un vaso

para colocarlo• Un método muy

usado fue el llamado

principio de Fick, peroactualmente se usapoco

• El proceso de diluciónrequiere tanto decorrectas mediciones

como equipotecnológico y humano

• El método de Doppler

se realiza con elultrasonido, es el másusado actualmente

P i i i d Fi k Pl t i t



Principio de Fick - Planteamiento

• Problema aritmético:• Un tren circula de la estación roja “a” a la

estación azul “v”. En cada vagón van 190

paquetes.• En la estación “c” deja 250 paquetes.

• Cuando llega a la estación azul, se cuentan 140

paquetes en cada vagón• Se pregunta ¿Cuántos vagones tiene el tren?



Gasto cardíaco

• Resultado

• Cada vagón dejó 190 – 140 = 50 paquetes,

• Como se descargaron 250 paquetes en total, ycada vagón descargó 50 entonces :• 250 / 50 = 5 vagones

• Total de paquetes dejados-------------------------------- No. de vagonesDiferencia inicio-fin

Principio de Fick



Principio de Fick

• El principio de Fick se enuncia de la siguiente manera:

• La cantidad de una substancia (oxígeno) captada por unórgano (ó por el cuerpo entero) es igual al consumo deoxígeno entre la diferencia arterio venosa del oxígeno

• Un individo fisiológico consume 250 ml de oxígeno porminuto. La sangre arterial contiene 190 ml de óxígeno

por litro y la sangre venosa 140 ml por litro• Gasto = consumo de O2 / dif arterio venosa de O2

250 250

• Gasto = ----------- = ------- = 5 litros190-140 50

• El gasto cardíaco normal es de 5 litros por minuto



Procedimiento de diluciones

• En el procedimiento de diluciones se

utiliza la fórmula:

• Cantidad de indicador

• Flujo = -------------------------------------Pmd de concentración arterial



Doppler



Número de ReynoldsTurbulencias - soplos

Nú d R ld



Número de Reynolds

• El número de Reynolds es el resultado deuna ecuación con diversos parámetros quepueden condicionar “turbulencias” en el

flujo laminar sanguíneo• La presencia de turbulencias origina vibra-

ciones que pueden ser captadas

• A estas vibraciones el médico las denominacomo soplos



Valores del número de Reynolds



Valores del número de Reynolds

• Cuando el número de Reynolds es de:

• < de 200 El flujo es laminar• 200 – 400 Flujo inestable en partes• 400 – 2000 Flujo inestable

• > de 3000 Flujo turbulento



Esquema de Wiggers



Esquema de Wiggers

• El esquema de Wiggers es la correlaciónde los diferentes fenómenos que ocurren

en el ciclo cardíaco

• Se correlaciones eventos hemodinámicos,eléctricos, acústicos.



CIRCULACIÓN CAPILAR



Temas revisados en el capitulo de



phemodinámica

• Fuerza - Ley de Frank-Starling

• Trabajo cardíaco• Ley de Laplace• Ecuación de Poiseüille• Flujo - Perfusión

• Ley de Ohm

• Presionventricular

• Presión sistémica• Resistencia• No de Reynolds• Gasto cardíaco

• Esq de Wiggers• Ruidos cardíacos

Gracias



Gracias

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