03 Biofísica da Circulação

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27/03/2015 
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Biofísica da Circulação 
Universidade Federal do Piauí 
Centro de Ciências da Saúde 
Disciplina: Biofísica 
1. Estrutura e Função do Sistema Circulatório 
 
2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
3. Circulação Arterial e Circulação Venosa 
 
4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
5. Pressão Arterial e suas Técnicas para Aferição 
 
6. Alterações Patológicas do Fluxo sanguíneo 
 
Tópicos da aula 
 
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1. Estrutura e Função do Sistema Circulatório 
 
Para que serve o sistema circulatório? 
 
• Sistema de comunicação entre orgãos e tecidos 
 
• Manutenção da Temperatura 
 
• Transporte de nutrientes: sist. digestivo -tecidos 
 
• Transporte de metabolitos e toxinas: Sistema renal 
 
• Gases O2 e CO2: pulmão-tecidos- pulmão 
 
• Carreador de hormônios, peptídios etc... 
 
 
1. Estrutura e Função do Sistema Circulatório 
 
Estrutura 
 
• Coração: bomba de ejeção 
 
Localização: cavidade torácica (mediastino) 
 
 
 
• Vasos sanguíneos: rede de comunicação 
 
 Circulação Arterial e Venosa 
 
 
 
• Sangue: Fluído contendo células, metabolitos e 
nutrientes 
 
 
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2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
• Bomba propulsora de fluido capaz de manter o fluxo continuo 
 
 
 
• Regida pela lei de Frank-starling 
 
 
 
“Estabelece que o coração, dentro de limites fisiológicos, é capaz 
de ejetar todo o volume de sangue que recebe proveniente do 
retorno venoso” 
 
 
_ Tudo sangue que entra sai _ 
 
 
Distenção do 
miocardio 
Tensão gerada 
Contratilidade 
2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
• Lei de Frank-starling - 
 
1- Quando o coração é submetido ao estiramento de suas paredes musculares, ele promove 
uma contração mais vigorosa, aumentando, o volume sistólico do ciclo e o volume diastólico 
do ciclo. 
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(µ
L)
 
pressão exercida sobre as paredes do 
ventrículo esquerdo (mmHg) 
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2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
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2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
• Orgão muscular oco 
 
 
 
 
 
• 4 cavidades: 2 átrios e 2 ventrículos 
 
 
 
 
• Revestido por uma estrutura fibrosa 
(pericardio) 
 
 
Artéria 
aorta 
veia 
pulmonar 
Artéria 
pulmonar 
veia 
cava 
Como essa bomba se contrai? 
2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
fibras musculares cardíacas 
com poucas miofibrilas 
geração espontânea 
de estímulo 
(fibras excitatórias) 
Fibras Especializadas 
Nó sino atrial 
(marca-passo) 
Dois átrios 
contraem 
como uma unidade 
Dois ventrículos 
contraem 
como uma unidade 
Musculo Atrial Musculo Ventricular 
Contração dos átrios 
 
 
Contração ventricular 
 
bombeamento 
cardíaco eficaz 
2 sincícios 
funcionais 
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2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
Como inicia a condução elétrica? Nó sino atrial 
(marca-passo) 
Contração do átrios 
sinal chega ao nó AV 
Ventrículos contraem 
 
Estimulo do feixe de His 
e 
Fibras de Purkinje 
O potencial elétrico e o ECG 
2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
P 
QRS 
T 
Onda P: contração dos átrios (despolarização dos atrios) 
 
Onda QRS: contração dos ventrículos (despolarização dos ventriculos) 
 
Onda T: repolarização ventricular 
O potencial elétrico e o ECG 
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2. O Coração: a bomba hidráulica do corpo 
 
Qual o objetivo do potencial elétrico? 
O ciclo cardíaco 
As redes de comunicação com o coração, pulmão e tecidos 
Artérias: Transportam sangue do coração aos tecidos 
 
 
Arteríolas: ramos finais do sistema arterial 
3. Circulação Arterial e Circulação Venosa 
 
Capilares: Trocas de substancias entre sangue e o 
espaço intersticial 
Vênulas: coletam o sangue capilar , coalescem, 
formando as veias 
 
Veias: Transportam sangue do corpo para o coração 
 
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Tipos de circulação: 
 
 
 
 
Venosa: 
 - sangue rico em CO2 
 - CO2 produzido na respiração celular 
 
 
 
 
 
Arterial: 
 - sangue rico em O2 
 - O2 vindo dos pulmões 
 
3. Circulação Arterial e Circulação Venosa 
 
3. Circulação Arterial e Circulação Venosa 
 
Circulação Sistêmica 
Circulação Pulmonar 
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4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Estudo das leis físicas, relacionados ao fluxo sanguíneo 
O que é Fluxo sanguíneo? 
 
Quantidade de sangue que passa por um determinado ponto da circulação 
durante certo intervalo de tempo. 
Na circulação de um adulto fluxo = 5000mL/min (esse valor pode ser considerado como 
débito cardíaco) 
 
4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Sangue - Fluido não-Newtoniano (varia de acordo com o grau de deformação aplicado) 
 
O Fluxo sanguíneo deve ser mantido constante e segue um fluxo laminar. 
v - velocidade média do fluido 
D - diâmetro do tubo 
μ - viscosidade do fluido 
ρ - massa específica do fluido 
[400; 2.000] – laminar 
 
< 400; > 2.000 – turbilhonar 
Numero de Reynolds 
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4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
O fluxo nos vasos sanguíneos é determinado por 2 fatores: 
1. Diferença de pressão 
 
2. Resistência vascular 
Fatores que influenciam o Fluxo Sanguíneo 
Resistência vascular ao fluxo (R) 
(∆P) Fluxo 
(R) Fluxo 
Diferença de Pressão sanguínea 
Fluxo = ∆P 
R 
Lei de Ohm 
4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Fatores que influenciam o Fluxo Sanguíneo 
Fatores que influenciam a resistência vascular: 
- Calibre do vaso (2r): 
- Viscosidade (n): grau de fluidez. Depende do hematócrito e temp. 
 
 Se a viscosidade o Fluxo e a velocidade. 
- Vasodilatação: RV e pressão 
 
 
- Vasoconstricção: RV e pressão 
- Comprimento do vaso (∆L): maior superfície de contato 
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4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
 Viscosidade 
• A viscosidade do sangue: 4x10-3Pas 
 
• Influenciada por fatores séricos: interferem no 
escoamento (fluxo) 
Fatores que influenciam a resistência vascular 
fatores 
séricos vicosidade resistencia 
fatores 
séricos vicosidade resistencia 
Hematócrito 
Sangue normal 
V
is
co
si
d
a
d
e
 
 
 
 
 
Viscosidade do sangue 
Viscosidade do plasma 
Viscosidade da água 
4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
 Viscosidade 
Fatores séricos 
Fatores que influenciam a resistência vascular 
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4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Calibre e comprimento dos vasos 
Fatores que influenciam o Fluxo Sanguineo 
Vasos de mesmo comprimento e raios 
diferentes possuem vazões diferentes!!! 
Como esses fatores alteram o fluxo? 
diâmetro resistência 
diâmetro resistência 
4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Fatores que influenciam o Fluxo Sanguíneo 
LEI DE POISEUILLE-HANGEN 
F = π ∆P r4 
 8 η ∆L 
F = velocidade/ intensidade de fluxo 
 
π = 3,14 
ΔP = variação de pressão (P1-P2) 
r = raio do vaso 
n = viscosidade do líquido 
ΔL = comprimento do vaso 
Fluxo 
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4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Fatores que influenciamo Fluxo Sanguíneo 
LEI DA QUARTA POTÊNCIA 
Fluxo 
F = π ∆P r4 
 8 η ∆L 
aumento do raio de um vaso pode ser até 4 vezes, 
logo o fluxo aumenta 256 vezes 
Importância 
 
Arteríolas podem alterar seu diâmetro, interromper o fluxo sanguíneo ou aumentar o 
fluxo ao extremo 
 
- Resposta a sinais químicos ou nervosos 
4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Exercício: Qual seria a alteração da pressão sanguínea de um vaso sanguíneo que 
sofreu uma aterosclerose por consequência de acúmulo de colesterol que resultou 
na redução do seu raio pela metade? 
 
 
Informaçoes dadas 
 
F = ¶ ΔP r4 
 8 n l 
r = raio do vaso 
ΔP = variação de pressão 
n = viscosidade do líquido (contante) 
l = comprimento do vaso (constante) 
F = fluxo constante 
¶ =constante 
∆P irá multiplicar por 24 = 16 vezes 
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4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Conclusões: 
 
Se o fluxo e todos os outros parâmetros forem constantes e se a pressão normal de um 
vaso for 120mmHg o que pode acontecer quando o raio do vaso diminui pela metade? 
 
 
Resposta: a pressão aumenta 16 vezes ou seja.. 16 x 120 = 1920mmHg --- Em teoria -- 
 
 
 
Isto é uma boa razão para nos preocuparmos com os níveis de colesterol no sangue, 
ou qualquer obstrução das artérias. Uma pequena mudança no raio das artérias pode 
significar um enorme esforço para o coração conseguir bombear a mesma quantidade 
de sangue pelo corpo. 
4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Teorias Básicas do Funcionamento da Circulação 
 
1- Fluxo sanguineo varia com a necessidade dos tecidos 
 
- Σfluxo de cada orgão = Fluxo final do sistema 
 
2- O debito cardíaco é controlado pela demanda tecidual 
Débito X 
Consumo X 
Consumo 3X 
Debito 3X 
Coração 
Tecidos 
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4. Hemodinâmica e a Física da Circulação 
 
Teorias Básicas do Funcionamento da Circulação 
 
3- Mecanismos de controle da pressão arterial 
PA ↓ 80mmHg 
PA ↑100mmHg 
Mecanoreceptores 
(baroceptores) 
Controle Renal 
Volemia 
Sistema Nervoso 
Contração das 
Veias 
↑ aporte de sangue 
PA 100mmHg 
Relaxamento 
 das Veias 
↓ aporte de sangue 
5. Pressão Arterial e suas técnicas de aferição 
 
PRESSÃO SANGÜÍNEA = força exercida pelo sangue em qualquer unidade de área da 
parede vascular. 
Pressão Arterial = 100 mmHg 
 
 
Sistólica → 120 mmHg 
 
 
Diastólica → 80 mmHg 
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5. Pressão Arterial e suas técnicas de aferição 
 
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+60 cm 
-60 cm 
-120 cm 
Efeito da Postura Sobre a Pressão 
Pressão 
(mmHg) 
Arterial Venosa 
70 -30 
100 4 
144 44 
188 88 
Pcabeça = Pcoração – ds ● g ●h 
g 
5. Pressão Arterial e suas técnicas de aferição 
 
Tecnicas de aferição de pressão 
 
Método Direto 
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5. Pressão Arterial e suas técnicas de aferição 
 
Técnicas de aferição de pressão 
 
Método Indireto Palpatório 
5. Pressão Arterial e suas técnicas de aferição 
 
Técnicas de aferição de pressão 
 
Método Indireto Auscultatório 
Manguito 
manômetro 
estetoscópio 
Sons 
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5. Pressão Arterial e suas técnicas de aferição 
 
Técnicas de aferição de pressão 
A importância das bulhas cardíacas 
 
Sons derivados do batimento cardíaco 
 
B1: Início da sistole, derivada do fechamento das válvulas mitral e tricúspide 
 
B2: Início da diástole, derivada do fechamento das válvulas a aorta e pulmonar 
 
B3: Vibração das paredes ventriculares na fase de enchimento rápido (diástole) podendo 
ser no exercício ou na insuficiência cardíaca. 
 
B4: Vibração da parede ventricular durante contração atrial (sístole) (Patológica – 
hipertensão pulmonar, sistêmica, infarto do miocárdio) 
 
5. Pressão Arterial e suas técnicas de aferição 
 
Técnicas de aferição de pressão 
Sopros Cardíacos 
 
Ausculta de fluxo turbilhonar 
Origem: Estenose valvares ou comunicação anormal entre artérias aorta e pulmonar 
 
Classificação: 
 
Sistólico – estenose aórtica ou pulmonar 
 
Diastólico – estenose das valvas atrioventriculares 
 
Sistolo-diastólico - lesão valvar, estenose e insuficiência combinadas 
 
 
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5. Pressão Arterial e suas técnicas de aferição 
 
Focos de ausculta cardiaca 
1- Aórtica= 2o espaço intercostal direito, junto 
ao esterno 
 
2- Pulmonar= 2o intercostal esquerdo, borda 
do esterno 
 
3- Tricuspíde= Parte baixa do esterno, junto à 
linha paraesternal esquerda (apêndice 
xifoide); 
 
4- Mitral= 5o. Espaço intercostal esquerdo, 
linha hemiclavicular esq. 
 
1 
2 
3 4 
Foco Aórtico acessório: 3º espaço intercostal esquerdo 
6. Alterações Patológicas do Fluxo sanguíneo 
 
O Retorno Venoso e Débito Cardíaco 
Retorno Venoso(RV): é a intensidade ou velocidade pela qual o sangue 
retorna aos átrios através das veias. 
 
 
Repouso ⇒ 5 a 8 l/min 
Exercício ⇒ 20 a 25 l/min 
Débito Cardíaco (DC): é a intensidade ou velocidade/min pela qual o sangue é 
bombeado por qualquer dos ventrículos. 
Débito 
Cardíaco 
Pressão 
Arterial 
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6. Alterações Patológicas do Fluxo sanguíneo 
 
P. A. Desregulação dos barorreceptores 
Alterações da sensibilidade dos 
vasos 
Aneurismas Estenoses 
tromboses Perda da elasticidade 
dos vasos 
Acidente Vascular Cerebral Isquêmico 
6. Alterações Patológicas do Fluxo sanguíneo 
 
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6. Alterações Patológicas do Fluxo sanguíneo 
 
Bibliografia 
 
1. GUYTON, A.C.; HALL, J.E. Tratado de Fisiologia Médica. 12ª edição. Rio de 
Janeiro: Elsevier, 2011. 
 
2. HENEINE, I.F. Biofísica Básica. São Paulo: Atheneu, 2002. 
 
3. DURAN J.H.R. Biofisica - conceitos e aplicações. 1° edição. São Paulo: Pearson 
Education, 2011. 
 
4. GARCIA, E.A.C. Biofisica. São Paulo: Sarvier, 2002. 
 
5. SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana, uma abordagem integrada. 5ª edição. 
São Paulo: Artmed, 2010.