Post on 08-Jul-2022
Módulo 1: Cardiovascular
FISIOLOGIA CUANTITATIVA
Física del Sistema Cardiovascular
Contenidos
2
Ciclo cardíaco como ciclo termodinámico
El corazón como una bomba. Necesidades metabólicas del corazón
Trabajo Cardíaco
Introducción a conceptos termodinámicos e interpretación en el Sistema Cardiovascular.
Definición e importancia fisiológica.
Elastancia y Compliancia
1
2
3
Contenidos
3
Ciclo cardíaco como ciclo termodinámico
El corazón como una bomba. Necesidades metabólicas del corazón
Trabajo Cardíaco
Introducción a conceptos termodinámicos e interpretación en el Sistema Cardiovascular.
Definición e importancia fisiológica.
Elastancia y Compliancia
1
2
3
Ciclo cardíaco como
ciclo termodinámico1
● Se denomina ciclo termodinámico a
una serie de procesos termodinámicos
de forma que al final de todos ellos el
sistema vuelva a su estado inicial (las
magnitudes termodinámicas propias
del sistema se anulan). Estos ciclos
tienen lugar en máquinas de calor que
funcionan a partir de dos fuentes de
calor llevando el mismo de la fuente
de menor temperatura al de mayor
temperatura.
Ciclo Termodinámico
Ciclo Termodinámico
𝑊 = −න𝑖
𝑓
𝑃 𝑑𝑉
Ciclo Cardíaco
Contenidos
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Ciclo cardíaco como ciclo termodinámico
El corazón como una bomba. Necesidades metabólicas del corazón
Trabajo Cardíaco
Introducción a conceptos termodinámicos e interpretación en el Sistema Cardiovascular.
Definición e importancia fisiológica.
Elastancia y Compliancia
1
2
3
Trabajo Cardíaco2
Trabajo cardíaco
Se modela el ventrículo izquierdo como una bomba
Trabajo cardíaco
𝑊 = න
𝐿𝑖
𝐿𝑓
𝐹 𝑑𝐿 = න
𝐿𝑖
𝐿𝑓𝐹
𝐴(𝐴 𝑑𝐿) = න
𝑉𝑖
𝑉𝑓
𝑃 𝑑𝑉
Trabajo cardíaco
𝑊 = 𝑃𝑝𝑟𝑜𝑚𝑉𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑙𝑖𝑐𝑜
𝑃𝑝𝑟𝑜𝑚 =𝑃𝑑𝑖𝑎𝑠𝑡𝑜𝑙𝑒 + 𝑃𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑙𝑒
2~100 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 1.3𝑥104 𝑁/𝑚2
𝑉𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑙𝑖𝑐𝑜 = 80 𝑐𝑚3 = 8𝑥10−5 𝑚3
𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑑í𝑎𝑐𝑜 𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜 ~ 5,5 𝑙𝑝𝑚𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ~ 70 𝑐𝑝𝑚
Trabajo cardíaco
𝑊 = 𝑃𝑝𝑟𝑜𝑚𝑉𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑙𝑖𝑐𝑜
𝑃𝑝𝑟𝑜𝑚 =𝑃𝑑𝑖𝑎𝑠𝑡𝑜𝑙𝑒 + 𝑃𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑙𝑒
2~100 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 1.3𝑥104 𝑁/𝑚2
𝑉𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑙𝑖𝑐𝑜 = 80 𝑐𝑚3 = 8𝑥10−5 𝑚3
𝑊 = 1.04 𝐽
Trabajo cardíaco
Considerando que una frecuencia cardíaca de 60 cpm. La potencia del ventrículo izquierdo es de:
𝑃𝑚𝑒𝑐𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎 = 1.04𝑊
La eficiencia del corazón en transformar la energía metabólica en energía mecánica es de cerca del
20%, por lo que para latir necesita 5 veces más de lo calculado o sea, 5 W. La energía consumida
para que el ventrículo izquierdo funcione en un día es:
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑡𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑑í𝑎 ∗ 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 = 86400 ∗ 5 = 105𝑊 = 𝟏𝟎𝟒 𝑲𝒄𝒂𝒍/𝒅í𝒂
Trabajo cardíaco
Para el caso del ventrículo derecho, considerando las mismas hipótesis, como el mismo trabaja con
presiónes 5 veces más chicas, la potencia que necesita es 5 veces menor que la del ventrículo
izquierdo.
De esta manera el trabajo total para hacer funcionar el corazón por día es de aproximadamente:
𝟏𝟐𝟓 𝐤𝐜𝐚𝐥/𝐝í𝐚
Considerando un 10% de eficiencia muscular, ese valor aumenta a 𝟐𝟓𝟎 𝒌𝒄𝒂𝒍/𝒅𝒊𝒂
Contenidos
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Ciclo cardíaco como ciclo termodinámico
El corazón como una bomba. Necesidades metabólicas del corazón
Trabajo Cardíaco
Introducción a conceptos termodinámicos e interpretación en el Sistema Cardiovascular.
Definición e importancia fisiológica.
Elastancia y Compliancia
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Elastancia y
Compliancia3
Elasticidad
Elasticidad es una propiedad que cuantifica la cualidad por la
cual un sistema físico recupera su forma inicial luego de cesar
la acción que lo había deformado.
Elasticidad
Ley de Hooke:
𝐹 = −𝑘(𝑥 − 𝑥0)
Elastancia y compliancia
Si considero un vaso o un órgano hueco defino la Elastancia (E) como la capacidad de un tejido,
deformado por una presión, para recuperar su forma inicial (capacidad contráctil). Por otra parte la
Compliancia (C) será la magnitud recíproca (inversa).
Ambas magnitudes se definen en función de la presión transmural y la deformación dada por el
volúmen. Según se muestra a continuación:
𝐸 =Δ𝑃
Δ𝑉
𝐶 =Δ𝑉
Δ𝑃Se puede ver que cuando una aumenta, la otra disminuye. Hablar de Compliancia no tiene que ver
con la ausencia de elasticidad ya que como esta es una propiedad que
¡Gracias!
● ¡Gracias!
Andreína Tesis
atesis@cup.edu.uy