47 - Sistema circulatorio sanguíneo
El sistema cardiovascular humano consta de dos bombas fusionadas en un solo corazón que impulsan la sangre por un circuito cerrado compuesto de dos sistemas:
SISTEMA GRANDE O PERIFÉRICO. El ventrículo del corazón izquierdo (VI) expulsa la sangre oxigenada por la arteria aorta y se reparte a todos los órganos y tejidos del cuerpo a través del sistema de arterias mayores. En los lechos capilares de cada órgano la sangre intercambia nutrientes y desechos y regresa por el sistema de retorno de venas mayores drenando en la aurícula del corazón derecho (AD).
SISTEMA CHICO O PULMONAR. La sangre luego pasa de la aurícula derecha al ventrículo derecho (VD) que la impulsa hasta los pulmones por la arteria pulmonar. En los lechos vasculares pulmonares se oxigena y retorna al corazón izquierdo por las venas pulmonares que drenan en la aurícula izquierda (AI). De ahí pasa al ventrículo izquierdo completando el ciclo. Se adjunta un esquema simplificado del circuito donde la parte resistiva corresponde a los lechos vasculares: arteriolas, capilares y vénulas en los diferentes órganos. Las presiones manométricas son:
    p aorta = 94 mmHg
    p vena cava = 3 mmHg
    p arteria pulmonar = 15 mmHg
    p venas pulmonares = 5 mmHg

a) A partir de los datos del cuadro del problema 44 justifique que en este modelo del esquema adjunto se considere despreciable la resistencia en las grandes arteria y venas. (Hay más preguntas que se transcriben abajo). Tal como se ve en el cuadro de caídas de presión en el ej. 44, en los vasos mayores la caída no alcanza a los 1,5 mmHg. Comparado con la caída total, 90 mmHg (según el presente esquema) eso representa menos del 1,5 %. Hay mucho de lo que podemos aprender del sistema vascular despreciando el circuito chico.

b) Compare la magnitud del caudal en la arteria pulmonar con el caudal en la aorta. ¿Cómo están dispuestos el sistema pulmonar y el sistema periférico? Haga un esquema del circuito sanguíneo con los siguientes elementos: corazón derecho, corazón izquierdo, resistencia pulmonar y resistencia periférica. El caudal en la aorta y en la vena cava es el mismo. No puede ser de otra manera, ya que el sistema vascular es un circuito cerrado. Acá tenés el esquema.

Existe una pequeña diferencia entre el caudal en la aorta y el caudal en las venas cavas. Se trata de el pequeño caudal que secuestran de la aorta las arterias coronarias, que asisten al propio músculo cardíaco, y que las venas cardíacas la descargan en una gran vena localizada en la parte posterior del corazón, denominada seno coronario, que devuelve la sangre a la aurícula derecha.

c) Relacione el caudal en la aorta con los caudales en las dos venas cavas y las venas cardíacas. ¿Cómo están dispuestos, en general, los lechos vasculares de los distintos órganos y subsistemas en el sistema periférico? Calcule el caudal en la aorta. Vamos con los caudales.

Q_aorta = Q_{venas cava} + Q_{venas cardíacas}

Q_aorta = 4,95 L/min + 0,25 L/min

Q_aorta = 5,25 L/min

El caudal de las venas cavas lo obtuve sumando los caudales de todas (menos las coronarias) las ramificaciones vasculares según el gráfico adjunto.

El sistema cardiovascular esta montado casi en su totalidad en paralelo. Son apenas dos los lugares en los que aparecen resistencias en serie.

d) Sin hacer cálculos, ordene de mayor a menor las resistencias encefálica, coronaria, renal, cutánea y la resistencia total del sistema periférico. Como todas las resistencias están montadas en paralelo, todas están sometidas a la misma diferencia de presión (unos 90 mmHg). Poor lo tanto a mayor caudal, menor resistencia. Luego:

R_coronaria > R_cutánea > R_encefálca > R_renal > R_perisférica

e) Calcule la resistencia del circuito pulmonar y la del circuito periférico expresada en mmHg.s/ml, unidad denominada URP, usada habitualmente para medir resistencias vasculares. Expréselas también en Pa.s/m³. Podemos conocer esas resistencias obteniéndolas a partir de la ley de Ohm. Teniendo en cuenta los valores que aporta el enunciado (arriba de todo):

    p aorta = 94 mmHg
    p vena cava = 3 mmHg
    p arteria pulmonar = 15 mmHg
    p venas pulmonares = 5 mmHg

ΔP_{circuito pulmonar} = p_{arteria pulmonar} — p_{venas pulmonares}

ΔP_{circuito pulmonar} = 15 mmHg — 5 mmHg = 10 mmHg

R_{circuito pulmonar} = ΔP_{circuito pulmonar} / Q

R_{circuito pulmonar} = 10 mmHg / 5200 ml/60s = 0,115 URP

Vamos con el circuito periférico.

ΔP_{circuito periférico} = p_aorta — p_{venas cavas}

ΔP_{circuito periférico} = 94 mmHg — 3 mmHg = 91 mmHg

R_{circuito periférico} = 91 mmHg / 5200 ml/60s = 1,05 URP

Haciendo la conversión de unidades llegás a que:

1 URP = 1 mmHg.s/ml = 1,33 10⁵ Pa.s/m³

Por lo tanto:

R_{circuito pulmonar} = 0,153 10⁵ Pa.s/m³

R_{circuito periférico} = 1,4 10⁵ Pa.s/m³

f) La sigla URP viene de Unidad de Resistencia Periférica, esta denominación se utiliza porque el valor de la resistencia total del sistema circulatorio periférico es aproximadamente 1 URP. Calcule la resistencia de la circulación renal expresada en URP. Compárela con la resistencia total, ¿tiene sentido que sea mayor? Nuevamente recurrimos al esquema del enunciado y vemos que el caudal que pasa por los riñones vale:

Q_renal = 1,2 L/min = 20 ml/s

Y la diferencia de presión a la que están sometidos no es otra que la del sistema periférico:

ΔP_{circuito periférico} = 91 mmHg

Luego (ley de Ohm):

R_renal = ΔP_{circuito periférico} / Q_renal

R_renal = 91 mmHg / 20 ml/s = 4,55 mmHg.s/ml = 4,55 URP

Es lógico, siempre es así, que la resistencia de cada elemento de una asociación en paralelo sea mayor que la resistencia equivalente de todo el montaje en paralelo.

g) SISTEMA PORTAL HEPÁTICO. El hígado B recibe, a través de la vena porta, la sangre con nutrientes proveniente del páncreas, el bazo, el estómago, el intestino y la vesícula biliar. También recibe aportes directos de parte de vasos del mismo hígado (hígado A) alimentados con sangre oxigenada por la arteria hepática. En último término, toda la sangre abandona el hígado a través de las venas hepáticas, que drenan en la vena cava inferior que desemboca en el corazón. La asociación de las resistencias de los lechos vasculares del bazo y del tubo digestivo (R_btd ) es de 4 URP.

g.1) Calcule la resistencia R_{hígado A} . g.2) Calcule la resistencia del sistema constituido por R_{hígado A} , R_{hígado B} y R_btd , y la resistencia R_{hígado B}. Vamos a trabajar con solo una porción del esquema del enunciado. La parte que nos interesa:

Es el esquema de la izquierda. La resistencia del hígado A, R_HA, esta en paralelo con la resistencia del bazo y tubo digestivo, R_btd. Ese conjunto, a su vez, está en serie con la resistencia del hígado B, R_HB. El conjunto total (la serie) se halla sometida a la diferencia de presión que imprime el corazón, los 91 mmHg que ya calculamos antes.

El esquema del enunciado también aporta los caudales y atraviesan esas resistencias: Q_HB = 25 ml/s, Q_btd = 20 ml/s y, por diferencia, Q_HA = 5 ml/s. Además se aporta el dato de que R_btd = 4 URP.

En esa resistencia tenemos su valor y el vaalor de su caudal, podemos entonces (ley de Ohm) calcular la diferencia de presión a que está sometida:

ΔP_btd = R_btd . Q_btd

ΔP_btd = 4 mmHg.s/ml . 20 ml/s = 80 mmHg

Esta diferencia de presión es la misma a la que está sometido el hígado A, ya que se encuentran en paralelo. ΔP_btd = ΔP_HA. Podemos, entonces (ley de Ohm) conocer su resistencia:

R_HA = ΔP_HA / Q_HA

R_HA = 80 mmHg / 5 ml/s = 16 mmHg.s/ml = 16 URP

La resistencia del paralelo entre (16 URP y 4 URP) valdrá:

R_HAbtd = 3,2 URP

La suma de las caídas de presión a lo largo de una serie es igual a la subida de presión que genera el corazón. De modo que:

ΔP_HB = 91 mmHg — 80 mmHg = 11 mmHg

Y ahora que conocemos el caudal y la diferencia de presión podemos calcular el valor de su resistencia.

R_HB = ΔP_HB / Q_HB

R_HB = 11 mmHg / 25 ml/s = 0,44 mmHg.s/ml = 0,44 URP

La resistencia total de una serie es la suma directa de sus componentes, o sea:

R_tot = R_HB + R_HAbtd

R_tot = 0,44 URP + 3,2 URP = 3,64 URP

Acá te repito nuestro esquema con los valores que fuimos encontrando para que puedas hacer fácilmente tus verificaciones.

h) Considere una frecuencia cardíaca de 80 latidos por minuto, calcule el volumen de sangre que se expulsa en cada sístole (denominado volumen sistólico, VS). Ah, qué sencillo, basta con dividir el caudal por minuto en 80 partes.

VS = 5,2 L/min / 80 latidos/min = 0,065 L = 65 ml

DESAFÍO: