Circulación sanguínea: Hemodinámica

El flujo sanguíneo se define como el volumen de sangre (ml) que atraviesa una superficie transversal del vaso por unidad de tiempo.

Esté determinado por dos factores:

–          Gradiente de presión: cuanta mayor sea la diferencia entre P1 y P2, con más fuerza se empujará la sangre, lo que no quiere decir que si tenemos alta la presión sanguínea tengamos más flujo, ya que lo importante es la diferencia de presiones.

hemodinámica

 

 

 

–          Resistencia que ofrece el vaso: en este caso, como estamos hablando del sistema circulatorio, se llama también resistencia vascular. Es el impedimento que ofrece el vaso al avance de la sangre.  Cuanta mayor sea la resistencia (cuanto más nos opongamos a ese avance), menos flujo tenemos.

Para medir el flujo se emplea el flujómetro, generalmente el electromagnético y el ultrasónico Doppler, tratando de que sean lo menos agresivos posible (en ninguno de los dos casos perforamos el vaso sanguíneo).

–          Flujómetro electromagnético: una corriente que atraviesa un campo magnético modifica ese campo magnético (a nivel físico). Si ponemos un vaso sanguíneo entre los dos polos de un imán, colocamos un electrodo a cada lado, y los conectamos a algo que mida la corriente eléctrica, el flujo que atraviese ese vaso va a modificar esa corriente.

Este aparato está calibrado de manera que en función de cuánto se modifique esa corriente, tendremos un flujo u otro.

–          Flujómetro ultrasónico Doppler: es similar al anterior. Consiste en bombardear un vaso sanguíneo con ultrasonidos, de manera que esa onda sonora va a rebotar y al volver va a entrar en contacto con un receptor de ultrasonidos. La mayoría de éstos, rebotan en los eritrocitos.

Cuando un objeto se aleja sufre el efecto Doppler, disminuyendo la frecuencia. Cuanto mayor flujo haya, más rápido se alejan los eritrocitos y mayor efecto Doppler tendremos. Así, registrando la frecuencia podemos medir el flujo.

Además del flujo, podemos medir la diferencia de presión. Para ello se emplean el esfingomanómetro y el catéter.

–          Esfingomanómetro: es un método no agresivo, ya que no necesitamos perforar la piel, pero poco sensible, pues apenas aprecia las variaciones de presión rápidas. Por lo tanto, se emplea para medir la presión estacionaria.

–          Catéter: se emplea para medir variaciones de presión rápidas. Este método es más agresivo, ya que se introduce en el vaso sanguíneo en el que se quiere medir la presión. El catéter posee una lámina metálica, que subirá más o menos en función de la presión sanguínea. Si la presión es alta, esta lámina subirá un más. Por el contrario, si es baja, la lámina no subirá tanto. En función de lo que suba o baje la laminilla de metal tendremos más o menos presión.

Además del flujo y la diferencia de presión, también podemos medir la resistencia, pero ésta no se puede medir directamente.

Para ello, tenemos que medir los otros dos parámetros y aplicar la siguiente fórmula:

Ley de Ohm: Ley de Ohm

F= flujo

AP= diferencia de presiones entre la entrada y la salida del vaso

R=resistencia

Si desarrollamos esta fórmula, obtenemos la llamada Ley de Poiseuille:

Ley de Poiseuille

 

F=flujo

AP=diferencia de presiones entre la entrada y la salida del vaso

r= radio de vaso

 =Viscosidad de la sangre

L=longitud del vaso

Según esta ley, el flujo depende de la diferencia de presión, del radio del vaso, de la viscosidad y de la longitud del vaso. Lo más importante de esta ley es que el radio está elevado a la cuarta potencia, lo que significa que cuanto más pequeño sea el radio, menor flujo tendremos, ya que al ser el vaso muy pequeño, prácticamente todas las láminas van a estar tocando las paredes y va a haber mucha resistencia, por lo que el flujo va a ser más bajo. Cuanto mayor sea el vaso, más separada de las paredes va a ir la sangre y más rápido va a ir. Por tanto, el tamaño determina el flujo.

Venas y arterias
 

 

Como resultado de la combinación de las leyes de Ohm y de Poiseuille, obtenemos la siguiente fórmula de la resistencia:

 fórmula de la resistencia

Modificando el radio se puede regular la resistencia, de forma que podemos controlar la presión y el flujo, algo fundamental en las arterias y arteriolas, cuyas principales funciones son las siguientes:

  • Disminuir la presión: el corazón bombea sangre con mucha fuerza para llegar a todas las partes del cuerpo, ejerciendo una presión muy fuerte. Si dejamos que la sangre llegue con esa presión a los capilares, estos no aguantarán esa presión, ya que son muy finos (compuestos básicamente por el endotelio y la lámina basal) para facilitar el intercambio de sustancias y gases. Por lo tanto, hay que disminuir esa presión. Esa función la realizan principalmente las arteriolas, y lo hacen según las ecuaciones explicadas anteriormente. Como hemos dicho, modificando el radio se puede regular la resistencia, de forma que podemos controlar la presión. Si disminuimos la resistencia, para mantener el flujo, disminuye la presión. Nuestro aparato circulatorio está diseñado para que la resistencia disminuya, de manera que la presión global también lo haga. Como vemos en el dibujo, las arterias se bifurcan en arteriolas. De esa manera, el flujo se reparte por todas ellas. En consecuencia, aumenta el radio al aumentar las láminas de las secciones de todas las arteriolas.
  • Controlar el flujo: como la cantidad de sangre y oxígeno en el cuerpo es limitada, el organismo tiene la capacidad de mandar más sangre a los órganos que más demanda de oxígeno tienen. Lo mismo ocurre cuando hacemos deporte (necesitamos disipar la sangre a zonas periféricas) o cuando necesitamos calor (el cuerpo evita que la sangre se dirija hacia la periferia). Debido a la capacidad de las arteriolas de contraerse y dilatarse, éstas pueden modificar su radio. Que la resistencia, y en definitiva el flujo, dependan de la cuarta potencia del radio, hace que pequeñas variaciones en el radio de la arteriola provoquen variaciones de flujo muy grandes, por lo que con un pequeña adaptación del radio se modifica el flujo ampliamente.

¿Cómo afectan la resistencia y las presiones a los distintos circuitos del cuerpo?

Se pueden distinguir dos tipos de circuito:

–          Circuitos en serie (arterias, arteriolas, capilares…): en ellos, la resistencia total es la suma de las resistencias. Si contraemos una arteriola para impedir el flujo, aumentamos la resistencia y contraemos la siguiente arteriola, la siguiente, y así sucesivamente, la resistencia total será la suma de todas las resistencias. Podemos ir aumentando las resistencias a medida que vamos llegando al capilar sin necesidad de poner una resistencia en un punto concreto, ya que éstas se van sumando.

–          Circuitos en paralelo (circulaciones cerebral, renal, muscular, coronaria…): la conductancia total (1/R) es la suma de las conductancias. En estos circuitos, la sangre sale del corazón y vuelve al corazón, sin tener que pasar por todos los órganos obligatoriamente. Para ir a determinados órganos, parte de este flujo se desvía (por ejemplo, al hígado), y luego vuelve a las venas (a diferencia de los circuitos en serie, en los que sólo hay una opción, en los paralelos la sangre puede “elegir” si va por un camino u otro). En los circuitos paralelos, como hemos dicho, se suma la inversa de la resistencia. Esto es así porque la sangre puede ir por varios caminos. Si aumentamos mucho la resistencia en uno de ellos, pasará más sangre por el otro, por lo que no podemos sumar las resistencias, si no las inversas. De esta forma, si eliminamos una de las alternativas, la inversa de la resistencia total disminuye porque la resistencia total aumenta. Dicho de otra forma, si nosotros extirpamos por ejemplo una pierna, un riñón o un órgano que ofrece un circuito paralelo, estamos aumentando la resistencia periférica total, estamos “quitando” a la sangre alternativas para pasar por otro lado.