Biofísica da Circulação

60,333 views

Published on

Biofísica da Circulação

  1. 1. Biofísica daCirculação
  2. 2. Comparação Evolutiva
  3. 3. InvertebradosNos animais mais simples não ocorre umsistema circulatorio, já que seu sistema éfeito por difusao (celula á celula) Exemplo: • Filo Poríferos • Filo Cnidários. • Filo Platelmintos e Nematelmintos
  4. 4. Poríferos Circulação de água pelo átrio
  5. 5. Cnidários Cavidade gastrovascular
  6. 6. Platelmintos Cavidade digestiva ramificada (cavidade gastrovascular).
  7. 7. Sistema Circulatório lacunar ou aberto O líquido (hemolinfa) bombeado por um vaso dorsal e cai em lacunas corporais. E depois retorna devagar ao coração, que novamente o bombeia para os tecidos. Ocorre: em artrópodes e em moluscos (exceção Cefalopodes ). Fator limitante ao tamanho dos animais.
  8. 8. O Sistema CardiovascularÉ formado pelo coração e pelos vasos sanguíneos.O coração é a bomba propulsora do sangue e osvasos sanguíneos são as vias de transporte.
  9. 9. Vertebrados Circulação fechadaO sangue nunca abandona os vasos.O líquido circulante fica constantemente emmovimento, a circulação é rápida. Sangue pode alcançar grandes distâncias.O tamanho dos animais pode ser maior.Ocorre: em anelídeos, cefalópodes e em todos osvertebrados.
  10. 10. E pode ser :• Simples• Dupla (incompleta ou completa)
  11. 11. Circulação fechada simplesSó existe um tipo de sangue, o venoso.Ocorre em vertebrados de respiração branquial –os peixes.O sangue realiza trocas gasosas nas brânquias eretorna ao coração.
  12. 12. Circulação fechada duplaNeste tipo de circulação há dois tipos de sangue: osangue venoso e o sangue arterial, pois há circulaçãopulmonar e circulação sistêmica.Pode ser dividida em : • completa • incompleta
  13. 13. Circulação dupla incompletaQuando há mistura dos dois tipos de sangue porqueo coração possui menos de quatro câmaras ou aseparação destas é incompleta.Ocorre nos anfíbios e répteis
  14. 14. Circulação dupla completaQuando não ocorre a mistura dos dois tipos desangue, ela é dita completa.Ocorre : nas aves e mamíferos.
  15. 15. Anatomia do Coração HumanoTamanho: aproximadamente do tamanho dopunhoPeso: 400gLocalização: entre os pulmões, superfíciesuperior do diafragma, anterior a colunavertebral e posterior ao esterno.
  16. 16. Epicárdio: camada externa do coração (delgadalâmina de tecido seroso)Miocárdio: camada média e a mais espessa docoração (composto de músculo estriado cardíaco)Endocárdio: camada mais interna do coração(composto por epitélio pavimentoso simples sobreuma camada de tecido conjuntivo)
  17. 17. Ciclo da Sístole e Diástole
  18. 18. Campo Eletromagnético
  19. 19. EletrocardiogramaEquipamentos:• Eletrodos;• Amplificador;• Registrador.
  20. 20. Sequência de ativação do eletrocardiograma
  21. 21. Onda POnda P é originada a partir da despolarização dosátrios.Uma onda P excessivamente alta e/ou alargada écaracterística de hipertrofia atrial.
  22. 22. Segmento PRIntervalo entre o início da onda P e do complexoQRS, indica a velocidade de condução entre os átrios eventrículos.O espaço entre a onda P e o complexo QRS é provocadopela dificuldade imposta pelo tecido fibroso entre oátrio e o ventrículo.
  23. 23. Complexo QRSDespolarização ventricular.
  24. 24. Segmento STInício da repolarização ventricular.
  25. 25. Onda TRepolarização ventricularSua inversão indica processo isquêmico
  26. 26. Onda URepolarização atrial.Muitas vezes ela não é registrada por serconcomitante a despolarização dos ventrículos.
  27. 27. Eletrocardiograma
  28. 28. CuriosidadeJohn Deering (Voluntário em experimento demonitoramento cardíaco durante fuzilamento)
  29. 29. Campo gravitacional e a circulação “ A circulação sanguínea é um sistema fechado, com o volume circulatório em regime estacionário”
  30. 30. Nota-se que acimado coração o campoG é contra a A-Gcirculação arterial e V+Ga favor da venosa.Abaixo do coraçãoinverte a relação: ocampo G é a favor acirculação arterial e A+Ga contra a venosa. V-G
  31. 31. Sistema fechadoRegime estacionárioSistema de bomba hidráulica e vasos condutores
  32. 32. Estado ou Regime Estacionário (RE) Manutenção do fluxo: volume que sai é igual ao que entra na pequena e grande circulação.
  33. 33. A quantidade de sangue movimentada a cadaimpulso do coração é a mesma, na grande e napequena circulação.O volume de sangue ejetado do coraçãoa cada sístole é cerca de 165 ml.Volume sanguíneo de 5L:• ¼ na pequena circulação ou pulmonar (3,5 L)• ¾ na grande circulação ou sistêmica (1,25 L)
  34. 34. Propriedades de um Fluxo em Regime Estacionário Regime estacionário: o fluido que entra é igual ao que sai ENTRA = SAI
  35. 35. Fluxo: a quantidade de líquido é a mesma emqualquer segmento.O fluxo total é igual ao parcial F = f1 = f2 = f3
  36. 36. Energética: a velocidade de circulação diminui ámedida que o diâmetro aumento.A Energia cinética ↓. V1> V2> V3
  37. 37. Energia potencial (Ep): a Ep cresce às custas daenergia cinética (Ec), pois essa diminui devido aoatrito. Ep1 < Ep2 < Ep3
  38. 38. Equação do Fluxo (RE) F=VXA• Fluxo = velocidade X Área• Fluxo – a quantidade de líquido total é igual a cada fluxo parcial
  39. 39. Relação entre a velocidade e o diâmetro dos vasos: Constância do Fluxo Parâmetro Circulatório da Aorta, Capilares e Cava. Valores Médios e Aproximados Aorta Capilares CavaDiâmetro 2,0 cm 8µm 2,4 cmNúmero 1 2 bilhões 1Área 3,0 cm2 2.200 cm2 4,5 cm2Velocidade 28cm.s-1 0,04cm.s-1 19cm.s-1Fluxo 28 x 3,0 0,04 x 2.200 19 x 4,5 = 84 ml.s-1 = 88 ml.s-1 = 86 ml.s-1 Variações da área são acompanhadas de variações de velocidade, ofluxo permanece constante. ( fluxo sanguíneo é cerca de 85 a 90ml.s-1)
  40. 40. Quebra do Regime EstacionárioEdema Pulmonar: a quantidade de sangue que entrana pequena circulação é maior que a quantidade quesai.Hemorragia: Alteração no fluxo e pressão
  41. 41. Energética de Fluxos em Regime Estacionário A energia total (ET) do fluido é calculada por 4 termos, que compõe a equação de Bernouilli. ET = EP + EC + ED + EGOnde:ET = energia total EPEP = energia potencialEC = energia cinética EC EDED = energia dissipada (atrito)EG = energia gravitacional EG
  42. 42. Relação entre Energética do Fluxo e Pressão Lateral
  43. 43. Anomalias do Fluxo Estenose(estreitamento) Aneurisma (dilatação)
  44. 44. Onda de Pulso e Velocidade de Circulação “A onda de pulso é a energia da contração cardíaca que se propaga pelo sangue”Onda de pulso ≠ Corrente sanguínea “A corrente sanguínea é o deslocamento da massa de sangue, medida pelo movimento de hemácias. É matéria”
  45. 45. Energética da Sístole e da DiástoleSístole – Contração com Diástole – Relaxamento comesvaziamento do coração. entrada de sangue nasOs átrios ejetam sangue nos cavidades cardíacas, eventrículos, e esses nas artérias fechamento das válvulasaorta (coração esquerdo) e artéria arteriais.pulmonar (coração direito). Em nenhum momento o ciclo: o fluxo se interrompe e nem a pressão se anula
  46. 46. Tipos de FluxoLaminar: velocidade constante e silencioso,entropia adequada. O líquido é escoadolentamente, dispondo-se em camadasconcêntricas.Turbilhonar: sons audíveis e velocidadecrítica, entropia exagerada. O escoamento érápido, distribuindo-se de forma irregular.
  47. 47. Experimento vista superior vista lateral
  48. 48. Número de Reynolds e Velocidade crítica O número de Reynolds é um valor que indica o limite entre o fluxo laminar e o fluxo turbilhonar: • Em condutores retilíneos, o valor é de 2.000 no SI • Consegui calcular a Velocidade Crítica Re = Vc.d.r η Velocidade do sangue da aorta, em repouso = entre 25 a 37 cm.s-1, fluxo é laminar. Se a velocidade do sangue da aorta passar de37 cm.s- 1, o fluxo é turbilhonar, e consequente ruído.
  49. 49. Lei de Poiseuille Fatores que condicionam o fluxoA equação se aplica em outros fluídos e condutores F = π ∆P r4 8 ∆L η∆P = Diferença de pressão∆L = Comprimento do vaso.η = Viscosidade do sangue.r = raio do vaso.
  50. 50. ∆P = Diferença de pressão ( ↑P, ↑ F) e ( ↓P, ↓ F)η = Viscosidade do sangue ( ↑ η, ↓ F) e ( ↓η, ↑ F)Resistência Periférica R=P Fr = raio do vaso ( ↑ r, ↓ F) e ( ↓r, ↑ F)
  51. 51. Lei de Laplace Relação entre pressão e tensão Equação de LaplaceP = 2 T (Coração) RP = T (Vasos) R - Pressão = Força/Área - Tensão = Força/ Raio
  52. 52. HipertensãoPressão acima dos valores esperadosVários tipos • Arteriosclerose
  53. 53. Pressão nos capilares forças envolvidasCapilares: única parte do sistema cardiovascularacessível a trocas metabólicas com os tecidos
  54. 54. Alterações na pressão osmóticaDiminuição da pressão osmótica intracapilar porhipoproteinemia• Consequência: escape de fluido para o CECAumento de sais no CEC• Consequência: retenção de líquido
  55. 55. Alterações na pressão hidrostáticaDilatação arteriolar ou constrição venular• Consequência: aumento do vetor de saída e diminuição do vetor de entrada do fluidoAumento da pressão venosa• Consequência: maior saída e menor entrada de fluidoAção do campo gravitacional
  56. 56. Alterações na permeabilidade do capilarHá substâncias que aumentam a permeabilidade docapilar, permitindo o vazamento de macromoléculas• Especialmente albumina
  57. 57. Patologias
  58. 58. AnemiaDeficiência ou uma anomalia da hemoglobinaHemoglobina: proteína da hemácia (eritrócito) quetransporta oxigênioConcentrações adequadas segundo a OMS: 13 g/dL para homens 12 g/dL para mulheres 11 g/dL para gestantes e crianças
  59. 59. Há 4 tipos principais de anemia Deficiência de uma ou mais substâncias essenciais • Anemia ferropriva Rápida destruição dos eritrócitos (hemólise) • Anemia hemolítica Incapacidade da medula óssea de produção • Anemia aplástica Anomalias herdadas da produção de hemoglobina • Anemia falciforme Hemácia normal / Hemácia falciforme
  60. 60. Estenose Pode ser valvular ou vascular Estreitamento de um vaso ou de um orifício de uma válvula Alteração de fluxoEstenose mitral Estenose arterial – artéria femoral
  61. 61. AteroscleroseAcumulo de colesterol e outras substânciasadiposas nas paredes das artériasOrigina um estreitamento
  62. 62. AneurismaVariação brusca dodiâmetro de um vaso oucavidade cardíacaRotura
  63. 63. TrombosÉ uma coagulação de sangue no interior do vasosanguíneoTrombose: formação ou desenvolvimento de umtromboVasos superficiais ou profundos
  64. 64. AVCRestrição de irrigação sanguínea aocérebro, causando lesão celular e danos nasfunções neurológicasAs causas mais comuns são os trombos, a emboliae a hemorragia.
  65. 65. Diagnóstico:• Tomografia computadorizada• Ressonância magnética• Angiografia
  66. 66. Infarto do miocárdioFalta de irrigação sanguínea a uma parte domúsculo cardíacoBloqueio de uma artéria coronáriaDiagnóstico: • Eletrocardiograma • Amostras de sangue

×