Circulación Mayor y Menor. Hemodinámica de la circulación Inma Castilla de Cortázar Larrea iccortazar@ceu.es

La circulación sanguínea consiste en una circulación mayor o sistémica Hemodinámica La circulación sanguínea consiste en una circulación mayor o sistémica y una circulación menor o pulmonar. Cada una de ellas se compone de arterias, capilares y venas

Circulación pulmonar y general (sistémica) Circulación mayor (sistémica): Irrigar todos los tejidos corporales (aportar nutrientes, O2, hormonas... retirar metabolitos, CO2...) Circulación menor (pulmonar): Oxigenar la sangre y ponerla en disposición para la circulación mayor

Hemodinámica Objetivos Explicar cómo está organizada la circulación sanguínea y comprender las diferencias entre: el árbol arterial y el venoso; y entre la circulación sistémica y la pulmonar. 2. Explicar los siguientes conceptos: Distensibilidad, Compliance y Capacitancia. Viscosidad de la sangre y flujo laminar. Relación viscosidad y hematocrito. Flujo y Conductancia. Resistencia Periférica y Resistencia Pulmonar . 3. Describir las relaciones entre Flujo, Presión y Resistencia y las leyes que las rigen en condiciones de Flujo laminar. 4. Explicar la relación entre Flujo, Velocidad de la sangre y Área transversal del vaso sanguíneo y sus implicaciones fisiológicas.

Circulación Menor Circulación Mayor Hemodinámica Circulación Menor = Pulmonar Circulación Mayor = Sistémica o Periférica (aporta el flujo sanguíneo a todos los tejidos) Contiene el 16% de la sangre 9% Pulmones 7% Corazón Circulación Sanguínea Alberga el 84% de la sangre 64% Venas 20% Arterias 13% Arterias pequeñas 7% Arteriolas y capilares

ELEMENTOS FUNCIONALES DE LA CIRCULACIÓN Hemodinámica ELEMENTOS FUNCIONALES DE LA CIRCULACIÓN ARTERIAS ARTERIOLAS (Ramas pequeñas del sistema arterial) CAPILARES Transportan la sangre a los tejidos con una presión elevada. Son vasos de resistencia (con paredes vasculares fuertes). La sangre fluye con rapidez. Operan como Conductos de Control. A través de ellas la sangre pasa a los capilares. Paredes muy delgadas, con poros capilares que permiten el paso de agua y moléculas pequeñas. Intercambian líquido, nutrientes, hormonas, electrolitos , O2…etc, con el líquido intersticial.

ELEMENTOS FUNCIONALES DE LA CIRCULACIÓN Hemodinámica ELEMENTOS FUNCIONALES DE LA CIRCULACIÓN VÉNULAS VENAS Recogen la sangre de los capilares y van formando, gradualmente, venas cada vez mayores. Paredes delgadas y muy distensibles. Actúan como conductos de transporte de la sangre desde los tejidos al corazón. Son vasos de capacitancia: actúan como reservorio de sangre.

Hemodinámica La función principal de los sistemas arterial pulmonar y sistémico es distribuir la sangre hasta los lechos capilares de todo el organismo. Las grandes arterias que comunican el corazón con las arteriolas son capaces de albergar volúmenes considerables gracias a su elasticidad.

Hemodinámica Las arteriolas, componentes terminales del árbol arterial, regulan la distribución de las sangre en los tejidos, por los capilares. Son capaces de ofrecer (esfínteres precapilares) alta resistencia al flujo sanguíneo.

Las arterias operan como un filtro hidráulico Hemodinámica Las arterias operan como un filtro hidráulico La distensibilidad de las arterias y la alta resistencia que ofrecen las arteriolas al flujo sanguíneo logran operar como un filtro hidráulico, porque: El sistema arterial convierte el flujo intermitente generado por el corazón, en cada sístole, en un flujo prácticamente constante a través de los capilares.

Hemodinámica Objetivos Explicar cómo está organizada la circulación sanguínea y comprender las diferencias entre: el árbol arterial y el venoso; y entre la circulación sistémica y la pulmonar. 2. Explicar los siguientes conceptos: Distensibilidad, Compliance y Capacitancia. Viscosidad de la sangre y flujo laminar. Relación viscosidad y hematocrito. Flujo y Conductancia de la sangre. Resistencia Periférica y Resistencia Pulmonar . 3. Describir las relaciones entre Flujo, Presión y Resistencia y las leyes que las rigen en condiciones de Flujo laminar. 4. Explicar la relación entre Flujo y Velocidad de la sangre y Área del vaso sanguíneo y sus implicaciones fisiológicas.

DISTENSIBILIDAD VASCULAR Hemodinámica DISTENSIBILIDAD VASCULAR Arteria Característica fundamental de todos los vasos que permite que al aumentar la Presión, disminuya la Resistencia y por lo tanto, aumente el Flujo. Hace que las arterias se acomoden al gasto cardíaco pulsátil amortiguando los picos de presión, lo que permite que el flujo sea uniforme y continuo en los vasos pequeños de los tejidos. Los vasos más distensibles son las venas. Las venas son 8 veces más distensibles que las arterias. A pequeños aumentos de presión pueden almacenar 0.5-1L de sangre adicional, de esta manera actúan como reservorio de grandes cantidades de sangre. Vena 4. Las paredes de las arterias son mucho más fuertes y por lo tanto menos distensibles. Las arterias pulmonares son similares a las venas sistémicas. En la práctica su distensibilidad es 6 veces mayor a las arterias sistémicas.

Al aumentar la presión en las arterias aumenta su volumen Hemodinámica Al aumentar la presión en las arterias aumenta su volumen porque tienen la pared elástica P

Hemodinámica Al aumentar la presión en las arterias aumenta su volumen porque tienen la pared elástica P COMPLIANZA = ∆VOLUMEN / ∆PRESIÓN

Las venas tienen una complianza mayor que las arterias Hemodinámica Las venas tienen una complianza mayor que las arterias

Las venas tienen una complianza mayor que las arterias Hemodinámica Las venas tienen una complianza mayor que las arterias P COMPLIANZA = ∆VOLUMEN / ∆PRESIÓN

Hemodinámica

CAPACITANCIA VASCULAR Hemodinámica CAPACITANCIA VASCULAR Arteria Vena “Capacitancia” expresa la cantidad total de sangre que puede almacenar un vaso en una porción determinada de la circulación por cada mmHg de aumento de presión. Capacitancia = Aumento de Volumen/ Aumento de la Presión Capacitancia = Distensibilidad x Volumen La capacitancia de una vena es 24 veces mayor que la de una arteria correspondiente.

Venas: vasos de capacitancia Arterias: vasos de resistencia

VISCOSIDAD Hemodinámica La viscosidad (h) es una fuerza que se opone al movimiento de las moléculas de un líquido

VISCOSIDAD Hemodinámica La viscosidad (h) es una fuerza que se opone al movimiento de las moléculas de un líquido

La viscosidad hace que el flujo en tubo se disponga de forma laminar Hemodinámica VISCOSIDAD La viscosidad hace que el flujo en tubo se disponga de forma laminar

La viscosidad hace que el flujo en tubo se disponga de forma laminar Hemodinámica VISCOSIDAD La viscosidad hace que el flujo en tubo se disponga de forma laminar

Hemodinámica Objetivos Explicar cómo está organizada la circulación sanguínea y comprender las diferencias entre: el árbol arterial y el venoso; y entre la circulación sistémica y la pulmonar. 2. Explicar los siguientes conceptos: Distensibilidad y Capacitancia. Viscosidad de la sangre y flujo laminar. Viscosidad y hematocrito. Flujo y Conductancia. Resistencia Periférica y Resistencia Pulmonar . 3. Describir las relaciones entre Flujo, Presión y Resistencia y las leyes que las rigen en condiciones de Flujo laminar. 4. Explicar la relación entre Flujo y Velocidad de la sangre y Área del vaso sanguíneo y sus implicaciones fisiológicas.

L r P1 P2 = (P1 – P2) R p r4 Flujo = (P1 – P2) 8 h L R = p r4 8 h L Hemodinámica El flujo laminar de un fluido homogéneno, en un tubo rígido de sección circular y en posición horizontal viene dado por la ley de Hagen-Poiseuille = (P1 – P2) R p r4 Flujo = (P1 – P2) 8 h L R = p r4 8 h L Jean-Louis Marie Poiseuille L r P1 P2

Hemodinámica El flujo depende de la diferencia de presión entre los extremos del tubo, no de su valor absoluto P1 (P1 – P2) P2

Hemodinámica El flujo depende de la diferencia de presión entre los extremos del tubo, no de su valor absoluto (P1 – P2) P1 P2

L r P1 P2 = (P1 – P2) R p r4 Flujo = (P1 – P2) 8 h L R = p r4 8 h L Hemodinámica La viscosidad de la sangre depende del hematocrito = (P1 – P2) R p r4 Flujo = (P1 – P2) 8 h L R = p r4 8 h L L r P1 P2

viscosidad hematocrito Hemodinámica La viscosidad de la sangre depende del hematocrito viscosidad hematocrito

viscosidad hematocrito Hemodinámica La viscosidad de la sangre depende del hematocrito viscosidad hematocrito

L r P1 P2 = (P1 – P2) R p r4 Flujo = (P1 – P2) 8 h L R = p r4 8 h L Hemodinámica Cuando el radio de un vaso sanguíneo disminuye, aumenta su resistencia = (P1 – P2) R p r4 Flujo = (P1 – P2) 8 h L R = p r4 8 h L L r P1 P2

P1 P2 (P1 – P2) Flujo = R Hemodinámica Si la diferencia de presiones es fija, al aumentar la resistencia disminuye el flujo = (P1 – P2) R Flujo P1 P2

P1 P2 F (P1 – P2) Flujo = R Hemodinámica Si la diferencia de presiones es fija, al aumentar la resistencia disminuye el flujo = (P1 – P2) R Flujo P1 P2 F

P1 P2 (P1 – P2) Flujo = R Hemodinámica Si el flujo y la presión distal son fijas, al aumentar la resistencia aumenta la presión proximal = (P1 – P2) R Flujo P1 P2

P1 P2 ( P1 – P2) Flujo = R Hemodinámica Si la diferencia de presiones es fija, al aumentar la resistencia disminuye el flujo = ( P1 – P2) R Flujo P1 P2

P1 P2 (P1 – P2) Flujo = R Hemodinámica Si el flujo y la presión proximal son fijas, al aumentar la resistencia disminuye la presión distal = (P1 – P2) R Flujo P1 P2

P1 P2 (P1 – P2) Flujo = R Hemodinámica Si el flujo y la presión proximal son fijas, al aumentar la resistencia disminuye la presión distal = (P1 – P2) R Flujo P1 P2

Hemodinámica La presión va disminuyendo a lo largo del tubo, dependiendo de la resistencia en cada tramo P1 P2 P3 P4

Hemodinámica El sistema vascular se compone de arterias, capilares y venas

Hemodinámica En cada ramificación arterial aumenta el área total de la luz, pero aumenta también la resistencia A1 R R’ A A2 A < (A1+A2) R < R’

R = ΔP/Q Resistencia Periférica Total Hemodinámica RESISTENCIA AL FLUJO SANGUÍNEO No hay posibilidad de medida directa Unidades PRU (Unidades de Resistencia Periférica) También, Unidades CGS (cm.gramos.sg) = dinas x seg/ cm5 = R R = ΔP/Q Resistencia Periférica Total El Flujo sanguíneo sistémico en varón adulto ≈ 100 mL/seg La ΔP entre las arterias sistémicas y las venas sistémicas es ≈ 100 mm Hg. Por tanto: R = 1 PRU En condiciones patológicas: Vasoconstricción arterial: 4 PRU Vasodilatación arterial: 0.2 PRU

Resistencia Pulmonar Total Hemodinámica RESISTENCIA AL FLUJO SANGUÍNEO R = ΔP/Q Resistencia Pulmonar Total (en varón adulto) Presión arterial media = 16 mmHg Presión aurícula izquierda = 2 mmHg Por tanto: ΔP es ≈ 14 mmHg Si el gasto cardíaco es normal ≈ 100 mL/seg Rpulmonar = 0,14 PRU Resistencia Periférica Total El Flujo sanguíneo sistémico en varón adulto ≈ 100 mL/seg La ΔP entre las arterias sistémicas y las venas sistémicas es ≈ 100 mmHg Por tanto: R = 1 PRU

Hemodinámica La resistencia vascular es máxima en las arteriolas

Hemodinámica La mayor caída de presión se produce en las arteriolas

La resistencia de la circulación pulmonar es menor que la sistémica Hemodinámica La resistencia de la circulación pulmonar es menor que la sistémica

Hemodinámica La presión en los capilares es aún más baja

Hemodinámica Objetivos Explicar cómo está organizada la circulación sanguínea y comprender las diferencias entre: el árbol arterial y el venoso; y entre la circulación sistémica y la pulmonar. 2. Explicar los siguientes conceptos: Distensibilidad y Capacitancia. Viscosidad de la sangre y su relación con el hematocrito. Flujo y Conductancia. Resistencia Periférica y Resistencia Pulmonar . 3. Describir las relaciones entre Flujo, Presión y Resistencia y las leyes que las rigen en condiciones de Flujo laminar. 4. Explicar la relación entre Flujo y Velocidad de la sangre y Área del vaso sanguíneo y sus implicaciones fisiológicas.

Hemodinámica La velocidad de la sangre en directamente proporcional al flujo e inversamente proporcional al área transversal del vaso

Con el mismo flujo, la velocidad disminuye cuando aumente el área Hemodinámica ÁREA TRANSVERSAL VASOS Con el mismo flujo, la velocidad disminuye cuando aumente el área Vaso Área transversal (cm2) Aorta 2,5 Arterias pequeñas 20 Arteriolas 40 Capilares 2500 Vénulas 250 Venas pequeñas 80 Venas cavas 8 Sistema Arterial: 42,5 cm2 Sistema Venoso: 318 cm2 El área transversal es notablemente mayor en el sistema venoso que en el arterial y menor la velocidad. El sistema venoso es un gran reservorio de sangre.

ÁREA TRANSVERSAL VASOS Velocidad = Flujo / Área Hemodinámica ÁREA TRANSVERSAL VASOS Velocidad = Flujo / Área En reposo, la velocidad de la sangre: en la aorta: ………….33 cm /sg en los capilares……. 0,3 mm /sg El área de los capilares es 1.000 veces la de la aorta y la velocidad de la sangre 1000 veces menor, condición que facilita la difusión a los tejidos.

Líquido Extracelular (intercelular) Hemodinámica Velocidad = Flujo/ Área Líquido Extracelular (intercelular) Velocidad en capilares = 0.3 mm/sg Como la longitud de los capilares es de 0,3-1 mm. La sangre sólo permanece en los capilares ≈ 1-3 sg, suficiente para la DIFUSIÓN de substancias de la sangre a los tejidos (bidireccionalmente) Capilar sanguíneo

Cambios muy grandes en la conductancia Hemodinámica CONDUCTANCIA DE LA SANGRE EN UN VASO La conductancia de la sangre es una medida de flujo sanguíneo, a través de un vaso, para una diferencia de presión dada (ΔP). Es la relación Q/ ΔP. Conductancia = 1/Resistencia. Cambios ligeros en el diámetro de un vaso Cambios muy grandes en la conductancia

Ley de Poisselle: Q = ΔP r4/8ηL Hemodinámica CONDUCTANCIA DE LA SANGRE EN UN VASO Q = Flujo sanguíneo ΔP = Diferencia de presión sanguínea r = radio interno del vaso η= viscosidad de la sangre L= Longitud del vaso Ley de Poisselle: Q = ΔP r4/8ηL La velocidad del flujo es directamente proporcional a la cuarta potencia del radio r = 1 1 mL/min r = 2 16 mL/min r = 4 256 mL/min La conductancia de un vaso aumenta en proporción a la cuarta potencia del diámetro

h Hemodinámica La altura del líquido produce una presión gravitatoria Presión gravitatoria = hρg h

Hemodinámica Cuando los extremos del tubo están a distinta altura se debe tener en cuenta la presión gravitatoria P1 - P2 + hρg = Flujo x resistencia P1 Presión hemodinámica P2 hρg

la presión en los vasos de las extremidades inferiores es mayor Hemodinámica En posición erecta, la presión en los vasos de las extremidades inferiores es mayor

La presión en los vasos sanguíneos se mide a la altura del corazón Hemodinámica La presión en los vasos sanguíneos se mide a la altura del corazón

Hemodinámica La fórmula de Hagen-Poiseuille no se cumple si aparece el flujo turbulento Número de Reynolds (Re) = diámetro x densidad x velocidad / viscosidad Re <1000 flujo laminar

Hemodinámica El flujo turbulento puede aparecer donde hay una separación de flujo

Hemodinámica ¿Cuál de los siguientes efectos puede producirse si colocamos en las piernas un torniquete de manera que comprima a las venas pero no a las arterias? Disminución de la presión hidrostática en los capilares de las piernas b) Aumento de la presión oncótica en los capilares de las piernas c) Presión más negativa en el líquido intersticial de las piernas d) Disminución del gasto cardiaco e) Colapso de las venas en las piernas

Hemodinámica ¿Cuál de los siguientes efectos puede producirse si colocamos en las piernas un torniquete de manera que comprima a las venas pero no a las arterias? Disminución de la presión hidrostática en los capilares de las piernas b) Aumento de la presión oncótica en los capilares de las piernas c) Presión más negativa en el líquido intersticial de las piernas d) Disminución del gasto cardiaco e) Colapso de las venas en las piernas

Libro de texto de referencia

“… es importante reducir las cosas al máximo, pero no más …”

Muchas gracias iccortazar@ceu.es