BIOFÍSICA DA CIRCULAÇÃO

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BIOFÍSICA DA CIRCULAÇÃO 
 
EVOLUÇÃO 
• Circulação surge para irrigar todas as células em seres pluricelulares 
• O aparelho cardiovascular surge para gerar energia, transportar rapidamente 
nutrientes e gases (O2 e CO2) e proteger metabólitos 
o Homeotermia e trocas gasosas 
• Volume de sangue proporcional ao volume de células 
• Composição do sangue constante 
• Hemoglobina: rápida difusão de O2 
o Ganho evolutivo 
 
FATORES EVOLUTIVOS 
o Meio extracelular amplo – estabilidade de composição 
o Proximidade do meio extracelular e meio intracelular – facilidade de 
intercâmbio 
▪ Evolução dos vasos: capilar permite as trocas gasosas e trocas de 
metabólitos (entre sangue-alvéolo ou sangue-tecido) 
o Sangue contínuo – renovação de nutrientes 
o Fluxo sanguíneo intenso e lento – tempo adequado a trocas 
o Baixa pressão periférica – integridade celular 
o 
PROBLEMAS SOLUÇÕES 
Sangue ejetado em pequenos volumes 
pulsáteis: diferença de pressão da sístole e 
diástole 
 
Dicotomização progressiva da árvore 
vascular (ramificação) 
• maior área de secção transversa 
gera menor velocidade 
• Resistência amortece a diferença de 
pressão 
• Arteríolas = alta resistência 
Grande distâncias entre células e coração 
• Maior distância = Necessário difusão 
mais rápida 
Afinamento das paredes vasculares 
• Artérias: muito componente elástico 
• Capilares: paredes finas e 
musculares 
alta pressão vascular Arteríolas são os vasos de maios 
resistências vascular periférica 
• Vaso com camada muscular lisa 
espessa contrai quando a pressão 
aumenta (sístole) 
Fluxo sanguíneo deve ser constante 
• Volume do sangue que sai deve igual 
ao retorno venoso 
Áreas menores tem velocidade de passagem 
maior para que o fluxo seja constante 
 
 
VELOCIDADE (V): deslocamento/tempo (cm/s) 
FLUXO (Q): volume/tempo (cm3/s) 
 
Apesar do fluxo constante os órgãos não recebem iguais quantidades de sangue 
• Irrigação controlada por vasodilatação e vasoconstricção 
• O fluxo de entrada e saída do coração é o mesmo, mas ele pode variar nas regiões do 
corpo 
 
VELOCIDADE VS. PRESSÃO 
Pressão total 
• Pressão do impacto do sangue contra o vaso e a energia cinética do sangue 
• Componente dinâmico (Pd) = 1/2 densidade x velocidade ao quadrado 
• Menor área = maior velocidade = maior componente dinâmico 
Pressão lateral/estática 
• Maior velocidade = maior perda de energia no atrito contra a parede do vaso 
• Menor área = menos camadas de sangue = maior contato com a parede 
• Camadas mais próximas da parede são mais lentas por conta do atrito 
• Quanto maior a perda de energia mais baixa é a pressão 
o Mantém pressão total controlada (caso contrário o vaso se romperia) 
 
ESTENOSE 
Estreitamento de válvula e vaso 
• Causa sobrecarga cardíaca 
o Aumento da velocidade e da energia cinética → perda de pressão lateral 
o Componentes dinâmicos precisam ser elevados: alta perda energética 
o Energia potencial elástica da distensão da parede da aorta é convertida em 
energia cinética durante o relaxamento 
▪ Com a aorta estenosada a energia é maior, mas a perda é maior → 
desgaste do músculo → sobrecarga atrial 
• Alteração no fluxo coronariano 
o Reversão de fluxo 
o Óstio coronariano se abre com a pressão de retorno do sangue, irrigando o 
coração 
Q = V x A 
A = área da secção transversa 
Q é constante 
o Válvula estreita → maior velocidade → maior perda de energia (pressão 
lateral) → Alteração da pressão → alteração do fluxo coronariano 
▪ Perda de pressão no relaxamento do ventrículo é muito grande e 
compromete a perfusão coronariana 
o Esforço físico gera angina pectoris (dores no peito) 
 
FLUXO, PRESSÃO E RESISTÊNCIA 
PRESSÃO 
• Força/área 
• Onda pressórica (maior na sístole): força da coluna de sangue sobre a superfície 
vascular 
• Queda de pressão quando a energia potencial elástica da aorta é transformada em 
cinética no sangue 
• Fluxo pulsátil → diferença de pressão 
 
COMPORTAMENTO DOS FLUIDOS EM MOVIMENTO 
Século XIX – líquidos newtonianos com fluxos laminares não pulsáteis em tubos rígidos de 
calibre constante 
OBS.: sangue não é liquido newtoniano 
 
RELAÇÃO FLUXO – PRESSÃO 
• Aumento do gradiente de pressão → aumento do fluxo 
• CONCLUSÃO: fluxo diretamente proporcional à diferença de pressão dos dois lados 
do sistema 
o A pressão mais alta gerada pelos ventrículos em comparação à dos átrios 
gera o fluxo sanguíneo 
• Edema pulmonar → diminuição do fluxo sanguíneo 
o Aumento da pressão na circulação pulmonar dificulta o escoamento de sangue 
do ventrículo direito 
 
RELAÇÃO FLUXO – COMPRIMENTO DO TUBO 
• É possível regular o diâmetro dos vasos, mas não o comprimento 
• Garantia do fluxo sanguíneo constante nos vasos mais compridos: 
o Aumento da pressão ou aumento da velocidade 
• CONCLUSÃO: Fluxo inversamente proporcional ao tamanho do tubo 
RELAÇÃO FLUXO – RAIO DO TUBO 
• A principal forma de regular o fluxo sanguíneo nos tecidos é regulando o diâmetro 
das arteríolas 
o Músculo liso 
Q = delta P/R 
• Aumento da volemia → retenção de líquido 
• CONCLUSÃO: O fluxo é diretamente proporcional a quarta potência do raio 
• Estimulação simpática → aumento da pressão gerada pelo coração → vasodilatação 
→ aumento do fluxo sanguíneo e queda de pressão nos vasos 
 
 
RELAÇÃO FLUXO – VISCOSIDADE DO LÍQUIDO 
• Viscosidade varia em função da concentração de hemácias e do diâmetro do vaso 
• Aumento da viscosidade → aumenta a resistência 
• Anemia de alto débito cardíaco 
o Baixa concentração de hemácias 
o Baixa resistência 
o Débito cardíaco alto 
▪ Demanda de oxigênio comprometida→ frequência cardíaca alta para 
manter débito alto 
▪ Sangue “ralo”: menor densidade → menor viscosidade → menor 
resistência → fluxo alto 
• CONCLUSÃO: fluxo é inversamente proporcional à viscosidade do líquido 
 
 
 
 
 
POLICITEMIA VERA (PV) 
aumento em 2x a viscosidade aparente 
• Eritrocitose + leucocitose + trombocitose 
o Aumento das células sanguíneas 
• Doença crônica progressiva 
• PRIMÁRIA: defeito nas células tronco 
o Elevação da massa de eritrócitos circulantes (RCM) 
o Aumento do número de hemácias 
• SECUNDÁRIA: estímulos patológicos ou fisiológicos 
o Altas altitudes 
o Hipóxia, anemia, hemólise, hemorragia, inflamação, hipoesplenismo (diminuição 
da função do baço), deficiência de ferro (comprometimento da hemoglobina) 
 
 
 
 
OBS.: taxa de cisalhamento 
Velocidade que uma camada de líquido se desloca em relação às outras adjacentes 
LEI DE POISEUILLE 
Fluxo sofre influência da resistência, da pressão e da viscosidade do líquido 
O principal fator determinante do fluxo sanguíneo é o raio do vaso 
 
 
 
RESISTÊNCIA 
• Grau de constrição do músculo liso vascular 
o Canais de cálcio sensíveis a deformação mecânica → entrada de Ca2+ durante 
a distensão do músculo (aumento de pressão nas paredes do vaso) induz sua 
constrição → aumenta a pressão 
• Pressão interna vascular 
o Elevação da pressão → aumento do calibre do vaso → queda da resistência 
• Aorta: alta pressão interna 
• Arteríolas maior queda de pressão interna 
o Menor calibre 
o Maior resistência 
 
RELAÇÃO VOLUME X PRESSÃO: COMPLACÊNCIA 
Complacência: pequeno aumento de pressão causa grande aumento de volume 
Veias: maior acúmulo de sangue 
• Estimulação simpática → venoconstrição → aumento do retorno venoso → aumento do 
débito cardíaco 
• Veias dilatam: grande volume e alta velocidade com baixa pressão 
• Complacentes = grande volume com pouca variação de pressão 
• Poucas fibras elásticas e poucas fibras musculares 
• Envelhecimento 
o Grandes aumentos de pressão geram pouco aumento de volume 
o Cristais de cálcio-fosfato se acumulam na parede dos vasos com o tempo, 
tornando-os menos expansivos 
 
 
 
 
 
 
 
 
R = delta P 
 Q 
 
R= 8 x viscosidade x comprimento 
 Pi x raio à 4ª potênciaFLUXO LAMINAR FLUXO TURBULENTO 
Paredes próximas aos vasos tem menor 
velocidade 
• A perda pela tensão de cisalhamento 
é maior 
OCORRÊNCIA: vasos mais estreitados, 
região de estenose de válvula, em aumentos 
muito grandes da velocidade do fluxo, 
anemia ou baixa de eritrócitos (viscosidade 
muito baixa) 
• Variações abruptas da dimensão 
vascular 
• Não há camadas laminares de sangue 
• Causada também por trombos 
 
Anemia ( viscosidade) → aumento térmico → aumento do débito cardíaco → sobro cardíaco funcional 
Estenose → irregularidade de válvula ou vaso → sopro cardíaco estrutural 
Trombos (coágulos que se deslocam) – podem surgir após cirurgias cardíacas