Biofísica da circulação sanguínea

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BIOFÍSICA DA CIRCULAÇÃO SANGUÍNEA
SISTEMA CIRCULATÓRIO- Cardiovascular
É formado pelo coração, pelos vasos sanguíneos e sangue.
O coração é a bomba propulsora do sangue e os vasos sanguíneos são as vias de transporte.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO SANGUE
Mais denso e viscoso do que a água, o sangue humano é opaco e vermelho e circula livremente pelo organismo. Sua quantidade varia de acordo com a idade, o sexo, o peso e a constituição do corpo, entre outros fatores, mas a média aproximada para os adultos é de 60ml/kg de peso.

COMPOSIÇÃO 
O sangue é formado basicamente de água e sais minerais, no homem esse tecido apresenta dois componentes fundamentais: o plasma, composto principalmente de água, e os elementos figurados, que são hemácias, leucócitos e plaquetas.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO SANGUE
Glóbulos Vermelhos- Hemácias
Glóbulos Brancos- Leucócitos
Anatomia do Coração Humano
Tamanho: aproximadamente do tamanho da mão fechada
Peso: +- 400g
Localização: entre os pulmões, superfície superior do diafragma, anterior a coluna vertebral e posterior ao esterno (Mediastino).
Coração: 2 bombas Bombeia sangue para o pulmão
					Bombeia o sangue que sai dos pulmões para o resto do corpo.
 
VEIA, ARTÉRIA E CAPILARES
CIRCULAÇÃO FECHADA- Vertebrados
 
O sangue nunca abandona os vasos.
O líquido circulante fica constantemente em movimento, a circulação é rápida.
 Sangue pode alcançar grandes distâncias.
TIPOS DE CIRCULAÇÃO- Dupla Incompleta
Quando há mistura dos dois tipos de sangue porque o coração possui menos de quatro câmaras ou a separação destas é incompleta.
Ocorre nos anfíbios e répteis
Quando não ocorre a mistura dos dois tipos de sangue, ela é dita completa.
Ocorre : nas aves e mamíferos.
TIPOS DE CIRCULAÇÃO- Dupla Completa
FUNÇÕES DO SISTEMA CIRCULATÓRIO
 Transporte e distribuição de nutrientes aos tecidos 
 Remoção dos produtos do metabolismo
 Regulação da temperatura corpórea
 Manutenção de fluídos e suprimento de oxigênio sob os vários estágios fisiológicos
Campo Gravitacional e a Circulação
“ A circulação sanguínea é um sistema fechado, com o volume circulatório em regime estacionário”
Nota-se que acima do coração o campo G é contra a circulação arterial e a favor da venosa.
Abaixo do coração inverte a relação: o campo G é a favor a circulação arterial e a contra a venosa.
 V-G 
 A+G 
V+G
 A-G 
Sistema fechado
Regime estacionário
Sistema de bomba hidráulica e vasos condutores
Manutenção do fluxo: volume que sai é igual ao que entra na pequena e grande circulação.
Estado ou Regime Estacionário (RE)
A quantidade de sangue movimentada a cada impulso do coração é a mesma, na grande e na pequena circulação.
O volume de sangue ejetado do coração
	a cada sístole é cerca de 165 ml.
Volume sanguíneo de 5L:
¼ na pequena circulação 
	ou pulmonar (1,25 L)
¾ na grande circulação 
	ou sistêmica (3,5 L)
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PRESSÃO SANGUÍNEA → pressão exercida pelo sangue na parede do vaso sanguíneo.
 RESISTÊNCIA: oposição ao fluxo sanguíneo.
		Comprimento do vaso 
		Viscosidade do sangue
		Diâmetro dos vasos
RELAÇÃO ENTRE VELOCIDADE, FLUXO, PRESSÃO E RESISTÊNCIA DO SISTEMA VASCULAR
Fluxo é determinado:
 
1.Diferença da pressão entre 2 extremidades do vaso
2.Impedimento do fluxo – resistência
Pressão nas artérias: bombeamento do sangue pelo ventrículo esquerdo para a aorta
 
Resistência: atrito do sangue ao se escoar ao longo das paredes dos vasos
Resistência em termos gerais, é o mesmo que atrito.
Fluxo sanguíneo = Pressão 
						Resistência
Quanto menor o calibre dos vasos (arteríolas e capilares)- Maior resistência
Propriedades do Fluxo em Regime Estacionário
 Regime estacionário: o fluído que entra é igual ao que sai 
ENTRA = SAI
O fluxo é igual em todos os pontos
F = f1 = f2 = f3
Energética: a velocidade de circulação diminui à medida que o diâmetro aumenta. 
 
V1> V2> V3
Energia potencial (Ep): a Ep cresce às custas da energia cinética (Ec), pois essa diminui devido ao atrito.
A pressão em um fluido é uma forma de energia potencial Ep pois ela tem a habilidade para executar trabalho útil. 
 
								 Ep1 < Ep2 < Ep3
 
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
Cava
Diâmetro
2,0 cm
8µm
2,4 cm
Número
1
2 bilhões
1
Área
3,0 cm2
2.200 cm2
4,5 cm2
Velocidade
28cm.s-1
0,04cm.s-1
19cm.s-1
Fluxo
28 x3,0
= 84 ml.s-1
0,04 x 2.200
=88 ml.s-1
19 x4,5
= 86 ml.s-1
Variações da área são acompanhadas de variações de velocidade, o fluxo permanece constante. ( fluxo sanguíneo é cerca de 85 a 90ml.s-1)
PRESSÕES SANGUÍNEAS NÃO SÃO IGUAIS EM TODO O SISTEMA CARDIOVASCULAR
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 + EG
Onde: 
ET = 	energia total
EP = energia potencial
EC = energia cinética
ED = energia dissipada (atrito)
EG = energia gravitacional
EC
EP
EG
ED
Equação de Bernouilli descreve o comportamento de um fluido que se move ao longo de um tubo.
Quebra do Regime Estacionário
Edema Pulmonar: a quantidade de sangue que entra na pequena circulação é maior que a quantidade que sai.
Hemorragia: Alteração no fluxo e pressão
Onda de Pulso e Velocidade de Circulação
“A onda de pulso é a energia da contração cardíaca que se propaga pelo sangue”
“A corrente sanguínea é o deslocamento da massa de sangue, medida pelo movimento de hemácias. É matéria”
Onda de pulso ≠ Corrente sanguínea
Energética da Sístole e da Diástole
Em nenhum momento o ciclo: o fluxo se interrompe e nem a pressão se anula
Sístole – Contração com
esvaziamento do coração.
Os átrios ejetam sangue nos ventrículos, e esses nas artérias 
aorta (coração esquerdo) e artéria pulmonar (coração direito).
Diástole – Relaxamento com entrada de sangue nas 
cavidades cardíacas, e fechamento das válvulas
arteriais.
Tipos de Fluxo
Laminar: velocidade constante e silencioso, entropia adequada. O líquido é escoado lentamente, dispondo-se em camadas concêntricas.
Turbilhonar: sons audíveis e velocidade crítica, entropia exagerada. O escoamento é rápido, distribuindo-se de forma irregular.
Experimento
vista superior
vista lateral
Anomalias do Fluxo
Estenose 
(estreitamento)
Lei de Laplace
Relação entre pressão e tensão
Equação de Laplace
 P = 2 T (Coração)‏
 R
 P = T (Vasos)
 R
 - Pressão = Força/Área
 - Tensão = Força/ Raio
Pressão acima dos valores esperados
Vários tipos
Arteriosclerose
Hipertensão
Capilares: única parte do sistema cardiovascular acessível a trocas metabólicas com os tecidos
Pressão nos capilares
forças envolvidas
PRESSÃO OSMÓTICA: Pressão necessária para impedir a osmose
Patologias
Pode ser valvular ou vascular
Estreitamento de um vaso ou de um orifício de uma válvula
Alteração de fluxo
Estenose
Estenose mitral
Estenose arterial – artéria femoral
É uma coagulação de sangue no interior do vaso sanguíneo
Trombose: formação ou desenvolvimento de um trombo
Vasos superficiais ou profundos 
Trombos
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Restrição de irrigação sanguínea ao cérebro, causando lesão celular e danos nas funções neurológicas
As causas mais comuns são os trombos, a embolia e a hemorragia.
AVC
Diagnóstico:
Tomografia computadorizada
Ressonância magnética
Angiografia
Curiosidade
John Deering (Condenado a morte, por latrocínio) - Voluntário em experimento de monitoramento cardíaco durante fuzilamento.