UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE CIENCIAS E. A. P. DE MEDICINA HUMANA
Bases biofísicas de la presión arterial ÁREA: -BIOFÍSICA DOCENTE: - Juan Herradda Villanueva INTEGRANTES: -Alegre Araujo Jhairo Andre -Liñan Domínguez Almendra Sharon -Salazar Alvarado Daniel Andree -Velásquez Tubillas Ana Catalina -Barbaran Rosales Cristina Alexandra -Bermúdez Ortega Víctor Edmundo
Nuevo Chimbote-Perú 14/11/2013
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Bases biofísicas de la presión arterial I.
OBJETIVOS
Reforzar la actividad práctica para que el alumno reconozca las bases físicas de la presión arterial y sus aplicaciones en la fisiología circulatoria.
Reconocer la fisiología y los valores estándares en la presión y circulación sanguínea.
II.
FUNDAMENTO TEÓRICO Hablar de presión arterial es hablar de hemodinámica circulatoria, la presión arterial es el producto de la resistencia periférica con el volumen de expulsión. La resistencia periférica total es el cociente entre la diferencia de presión a la salida y a la entrada del corazón el caudal sanguíneo. Si un conducto de área A1 se ramifica en n iguales de área A2, la caída de presión por unidades de longitud se mantiene constante si se verifica:
√ La potencia del corazón es el trabajo realizado en un latido W dividido por el intervalo de tiempo de latidos:
[( ) ( ) ] Esta expresión se refiere al trabajo realizado separadamente por cada lado del corazón. La presión arterial (PA) o tensión arterial (TA) es la presión que ejerce la sangre contra la pared de las arterias. Esta presión es imprescindible para que circule la sangre por los vasos sanguíneos y aporte el oxígeno y los nutrientes a todos los órganos del cuerpo para que puedan funcionar. Es un tipo de presión sanguínea. La presión arterial es la fuerza que ejerce la sangre al circular por las arterias, mientras que tensión arterial es la forma en que las arterias reaccionan a esta presión, lo cual logran gracias a la elasticidad de sus paredes. Si bien ambos términos se suelen emplear como sinónimos, es preferible emplear el de presión arterial. De hecho, su medida se describe en unidades de presión (Pascales, mmHg)-
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E. A. P. DE MEDICINA HUMANA La relación entre ambas se puede expresar mediante la Ley de Laplace donde tensión, P es la presión y r el radio de un vaso sanguíneo.
( ) III.
EQUIPOS Y MATERIALES
Balanza de pie
Wincha de 2 metros a más
Tensiómetro
2
T es
la
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IV.
PROCEDIMIENTO Y TOMA DE DATOS A.
Uno de los alumnos del grupo será escogido para realizar la toma de la
presión arterial, a este alumno se le hará el registro de la talla y el peso, obtendrá usted también la superficie corporal. Reconocer las características del esfigmomanómetro. Realizar la toma de la presión arterial en el brazo derecho en diferentes posiciones. Toma la presión arterial como se indica a todos sus compañeros de grupo, obtenga la presión arterial media y la presión de pulso. Anote sus resultados.
POSICION SENTADO Presión: 118
POSICION DE PIE Presión 118
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POSICION DECUBITO DORSAL Presión: 125/69
POSICION DE PIE Presión: 207/157
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POSICION SENTADO Presión: 172/132
POSICION DECUBITO DORSAL Presión: 121/64
V.
CUADRO DE DATOS Registre las diferentes tomas de presión en la siguiente tabla:
Presión arterial en el Posición Posición Posición de de pie sentado decúbito dorsal brazo derecho Sistólica Diastólica Media Del pulso
107
118
125
77
67
69
87
84
87,67
101
87
76
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Realice la toma de la presión arterial en los miembros inferiores Registre las presiones en la siguiente tabla
Presión arterial en la Posición Posición Posición decúbito pierna derecha de pie sentado dorsal Sistólica Diastólica Media Del pulso
207
172
121
157
132
64
173,67
145,33
83
91
89
71
B. Realice la toma de la presión de sus compañeros de grupo, obtenga la presión arterial sistólica y diastólica, presión media, y presión del pulso. Registre los datos en la tabla siguiente:
NOMBRE
Presión Presión Presión Arterial Presión Sistólica Diastólica media del pulso
Ana Almendra Víctor Jhairo
111
67
81,67
67
119
70
86,33
75
104
76
85,33
89
134
71
92
89
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E. A. P. DE MEDICINA HUMANA C. Grafique usted las relaciones de las variables estudiadas.
Presión Arterial del brazo derecho 250
200
69
67
77
150
125
118
107 100
50
0
De pie
Sentado
Posición cúbito dorsal
Presión Sistólica
77
67
69
Presión Diastólica
107
118
125
Presión Arterial de la pierna derecha 400
157
350
132
300 250
207 172
200
64 121
150 100 50 0
De pie
Sentado
Posición cúbito dorsal
Presión Sistólica
157
132
64
Presión Diastólica
207
172
121
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VI.
VII.
RESULTADOS NOMBRE
Presión Presión Presión Arterial Presión Sistólica Diastólica media del pulso
Ana Almendra Víctor Jhairo
111
67
81,67
67
119
70
86,33
75
104
76
85,33
89
134
71
92
89
DISCUSIÓN DE RESULTADOS La presión arteria debe ser tomada con el paciente acostado pero para conocer las variaciones de la tensión arterial debe ser tomada también estando sentado y de pie. Después de pasar decúbito a la posición erecta se producirá una disminución momentánea de la presión arterial por lo que es necesario esperar por lo menos unos tres minutos antes de volver a tomarla. Cuando se va a tomar la medición de la presión arterial, el brazo deberá estar apoyado; la práctica frecuente de tomar la tensión a un enfermo sentado o de pie, sin tener el brazo apoyado, eleva la tensión diastólica en un 10% debido al ejercicio isométrico que hay que realizar para mantener el brazo elevado. Este error es suficiente, por sí solo, como para catalogar de hipertensa a una persona normotensa. La tensión arterial se debe tomar en ambos brazos, evitando así errores y confusiones, debido a una diferencia tensional en ambas humerales por una estenosis arterial en una de ellas. En caso de hipertensión arterial, la tensión habrá que medirla también en las extremidades inferiores para tener una medida precisa. Normalmente, la tensión arterial en los miembros inferiores es igual a unos 10 mm de Hg mayor que la existente en los miembros superiores, aunque en ciertas ocasiones se observan diferencias anormales entre ellas. Pero en cuadros de coartación de la aorta o en ateromatosis muy avanzada, la presión es menos en las piernas.
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VIII.
CONCLUSIONES
La presión arterial media es un parámetro cardiovascular importante ya que proporciona el valor de presión con que la sangre llega a los tejidos, es por lo tanto la fuerza efectiva que conduce la sangre a lo largo del sistema vascular.
La presión o tensión arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida por la sangre contra las paredes vasculares. Esta fuerza de empuje es el único impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder retornar al corazón. La presión viene determinada por el volumen de sangre que contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes, si varía cualquiera de los dos parámetros, la presión se verá modificada. Tan sólo una tercera parte del volumen sistólico sale de las arterias durante el periodo de sístole, y el volumen restante distiende las arterias incrementando la presión arterial. Al terminar la contracción ventricular, las paredes arteriales distendidas vuelven de forma pasiva a su posición de partida y la presión arterial empuja la sangre a las arteriolas.
Un mínimo de presión es imprescindible para mantener la circulación sanguínea y para conseguir su objetivo: el adecuado intercambio de sustancias entre la sangre y los tejidos. Si la tensión arterial fuese muy baja, no habría apenas rozamiento con las paredes arteriales y, por tanto, apenas llegaría flujo a los capilares (se disminuiría o incluso anularía el abastecimiento celular de nutrientes y oxígeno en los tejidos, así como la recogida de sus productos metabólicos de desecho).
La presión arterial es imprescindible para que circule la sangre por los vasos sanguíneos y aporte el oxígeno y nutrientes necesarios por todo el organismo para que puedan funcionar adecuadamente.
Concretamente la presión arterial depende directamente de las variables flujo y resistencia. En el organismo existen diversos sistemas que intervienen en la regulación del volumen circulante y por ende del flujo. Suponiendo un volumen circulante constante, las variaciones de presión arterial estarán vinculadas a cambios de la resistencia.
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IX.
CUESTIONARIO 1. ¿Cuáles son las bases físicas en las que se basa el esfigmomanómetro? La presión sanguínea se mide utilizando un manómetro de mercurio. El instrumento está unido a una bolsa cerrada que se arrolla alrededor del brazo. Se miden dos valores de presión sanguínea: la presión máxima cuando el corazón bombea, llamada presión sistólica; y la presión mínima cuando el corazón está en la parte de reposo del ciclo, llamada presión diastólica. En la práctica, el brazalete neumático es colocado en la parte superior del brazo e insuflado a una presión superior a la presión sanguínea sistólica en la arteria braquial, hasta que esta se detenga. En ese momento se abre una válvula y la presión en el brazalete es liberada gradualmente a través de la válvula de alivio de la bomba de insuflación entonces la persona que hace la medición escucha con un estetoscopio aplicado a la arteria en un punto inmediatamente debajo de la manga ,la diferencia en las alturas de las columnas de mercurio cuando aparece por primera vez, este sonido es igual a la presión sistólica, la arteria se abre por un momento con cada latido del corazón .En este punto ,la velocidad de la sangre es alta y turbulenta ,y el flujo se presenta con ruidos o vibraciones en los vasos produciéndose así los sonidos arteriales, conocidos como sonidos de Korotkoff. El manómetro esta calibrado para leer la presión en mmHg, y el valor que se obtiene es de alrededor de 120 mmHg para un corazón normal. Cuando se reduce aún más la presión de la manga, se siguen escuchando sonidos intermitentes hasta que la presión cae por debajo de la presión cardiaca mínima. La diferencia entre las alturas de las dos columnas de mercurio cuando cesa el sonido es igual a la presión sanguínea diastólica en milímetros de mercurio en este punto se escuchan sonidos continuos, el valor que se obtiene es de alrededor de 80mmHg en un corazón normal, se considera que lo valores por arriba de los 90mmHg se requiere de la intervención de un médico. Para el uso del esfigmomanómetro, se considera importante para su estudio el PRINCIPIO DE
PASCAL, esto se aborda teniendo en cuenta que la presión en un fluido (sangre) solo depende de la profundidad; en consecuencia cualquier variación de presión en la superficie se transmite a cualquier parte del fluído. Además, este principio sugiere que en la medida en que el flujo sanguíneo aumenta; debido a un aumento de la frecuencia cardiaca, la presión arterial aumentará.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E. A. P. DE MEDICINA HUMANA 2. Explique usted las diferencias en la presión arterial en las diferentes posiciones del brazo, como explicar las diferencias utilizando las leyes físicas.
La resistencia es mayor en las arterias con menor diámetro porque el flujo es laminar, de forma que la película de sangre próxima al endotelio vascular avanza muy lentamente, la siguiente un poco más rápida y así sucesivamente, de forma que cuanto mayor calibre tienen el vaso mayor número de “capas sanguíneas”
habrá y mayor será el flujo.
El estudio de la dinámica de los fluidos fue bautizada hidrodinámica por el físico suizo Daniel Bernoulli, quien encontró la relación fundamental entre la presión, la altura y la velocidad de un fluido ideal. El teorema de Bernoulli demuestra que estas variables no pueden modificarse independientemente una de la otra, sino que están determinadas por la energía mecánica del sistema.
Con esto se explica las diferencias obtenidas ya que para que exista el flujo tiene que haber una diferencia de presiones, en la posición cúbito dorsal la diferencia es menor a las otras dos posiciones (sentado y parado); por lo que se observa una presión levemente menor a las otras.
3. ¿Existen diferencias entre la presión arterial del miembro superior y del miembro inferior?, explique. -Si existe diferencia de presiones en ambos miembros. Debido, la presión arterial se mide normalmente con la manga del esfigmomanómetro alrededor del brazo. Suponga que la presión arterial se mide con la manga alrededor de la pantorrilla de una persona que está de pie. ¿Sería la lectura igual en este caso que cuando se hace en el brazo?
EXPLICACIÓN: La presión arterial medida en la pantorrilla seria mayor que la presión medida en el brazo .Si imaginamos la sistema vascular del organismo como un recipiente que contiene líquido (sangre), la presión en el líquido aumenta con la profundidad. En la pantorrilla la sangre está a una profundidad mayor en el líquido que en el brazo; por tanto, la presión es mayor.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E. A. P. DE MEDICINA HUMANA 4. ¿Puede la Ley de Poiseuille explicar la hipertensión arterial? La Ley de Poiseuille es la que permite determinar el flujo laminar estacionario de un líquido incompresible y uniformemente viscoso (también denominado fluido newtoniano) a través de un tubo cilíndrico de sección circular constante. La ley queda formulada del siguiente modo:
Nótese también como en la fórmula el flujo depende fuertemente del radio. Si el resto de factores permanece constante, el doblar el radio del canal da como resultado un incremento en 16 veces del flujo. Con esto se concluye que la hipertensión arterial (aumento de presión) en los vasos se debe a un amento en el flujo de la sangre y esto se calcula explícitamente en la Ley de Poiseuille.
5. ¿Qué es la presión arterial media y como se calcula? Se llama presión arterial media a la presión constante que, con la
misma resistencia periférica produciría el mismo caudal (volumen minuto cardíaco) que genera la presión arterial variable (presión sistólica y diastólica.
Representa la fuerza de conducción del flujo sanguíneo a través de la
cisterna cardiovascular, es el punto más elevado de la aorta. Como la sangre viaja a través del sistema circulatorio la presión sistólica aumenta y la presión diastólica disminuye con una declinación generala la PAM.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E. A. P. DE MEDICINA HUMANA La importancia de la presión arterial media reside en la aplicación que tiene este dato, en la interpretación de una aplicación que tiene este dato, en la interpretación de un episodio de hipotensión arterial ya que es importante episodio de hipotensión arterial ya que es importante recordar que el órgano blanco afectado de manera recordar que el órgano blanco afectado de manera irreversible es el riñón y que éste depende de una presión irreversible es el riñón y que éste depende de una presión arterial media o de pulso mínimo de 65
CÁLCULO: PAM = •
()( )
PAM 70-105 mmHg Valores normales
6. ¿Qué es la presión de pulso? La presión de pulso es la diferencia entre la presión arterial sistólica (PAS) y la presión arterial diastólica (PAD), y es un índice de la distensibilidad arterial. La presión del pulso (PP) clínica y ambulatoria de 24 horas, y la morfología de la onda del pulso, estiman la elasticidad de las grandes arterias. Las normas anteriores a 1993, definían la gravedad de la hipertensión solamente en términos de presión diastólica. Las tablas actuariales, que se usan por las compañías de seguro para estimar el riesgo de muerte, también se basaban en la presión diastólica aunque reconocían la importancia de la presión sistólica y la presión de pulso como predictores de muerte. Durante años, se enseñaba que un nivel aceptable de presión sistólica se determinaba al añadir 100 mmHg a la edad del paciente. Hasta principios de los noventa (1990), permanecía sin demostrar el valor de tratar la presión sistólica elevada en pacientes con presión diastólica menor de 90 mmHg. Solo durante los últimos diez años la presión arterial sistólica y la presión de pulso han sido reconocidas como predictores diagnósticos precisos de sucesos cardiovasculares, particularmente en personas ancianas. Este cambio ha ocurrido como resultado de una mayor apreciación de los datos de investigación. Hay evidencia que la presión de pulso está asociada positivamente con una variedad de enfermedades cardiovasculares. La presión de pulso ha mostrado ser un predictor importante de sucesos cardiovasculares y muerte, por encima y más allá
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E. A. P. DE MEDICINA HUMANA del poder predictivo de la presión sanguínea media. En estudios epidemiológicos se ha demostrado que la mortalidad cardiovascular se relaciona positivamente con el valor de la PAS. Sin embargo, con cualquier valor de la PAS, la mortalidad cardiovascular es mayor cuando la PAD es más baja. Los pacientes hipertensos con una presión de pulso por encima de 65 mmHg, presentan de forma más habitual una hipertrofia del ventrículo izquierdo o una disfunción diastólica en la exploración ecocardiográfica. La Presión de pulso clínica y ambulatoria se asocia con la edad y los niveles más altos de PA sistólica, y la presión de pulso ambulatoria, además, con el sexo femenino. La población hipertensa de alto riesgo (diabéticos y enfermedad cardiovascular) tiene una PP más alta que el resto de hipertensos.
7. Encontró diferencias entre las presiones encontradas en sus compañeros de ser así de una explicación. La presión es distinta dependiendo de:
las condiciones de salud de la persona,
si está preocupado o no,
según el nivel de colesterol que presenta,
el volumen sanguíneo,
gasta cardiaco y
el diámetro de los vasos sanguíneos. La presión arterial está dada por la resistencia de las paredes al el flujo de
sangre, y hay un estándar que se altera cuando hay daños de diferentes circunstancias.
8. ¿Cuáles son los fenómenos físicos que se presentan en la presión arterial? La expansión y el rebote elástico alternados de las arterias con cada sístole y diástole del ventrículo izquierdo crean una onda de presión migratoria, llamada pulso, el cual es más fuerte en las arterias más cercanas al corazón, se torna más débil en las arteriolas y desaparece por completo en los capilares. El pulso es palpable en todas las arterias cercanas a la superficie corporal sobre un hueso u otra estructura firme.
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La
frecuencia
del pulso normalmente
es
la
misma que la del corazón. En reposo, es habitual que sea de unos 70 a 80 latidos por minuto. La taquicardia es
la
frecuencia
cardiaca o del pulso rápido en condiciones de reposo, mayor de 100 latidos por minuto. Por otra parte, la bradicardia es la frecuencia pulso
cardiaca
en
de 60 latidos
lenta
del
reposo,
menor
por
minuto.
Por lo regular, la presión sanguínea arterial se mide en la arteria humeral con un esfigmomanómetro, el cual consta de un manguito o cojín acoplado a un tubo de caucho que a su vez se une a una perilla compresible que se usa para insuflar el manguito. Otro tubo lo conecta con un tubo de mercurio o un indicador de presión marcado en milímetros de mercurio, que se utiliza para medir la presión. El manguito se coloca alrededor del brazo, sobre la arteria humeral, y se insufla hasta que la presión sea mayor que la de la arteria. En dicho punto, la pared de la arteria humeral esta comprimida y no circula sangre por dicho vaso. Dos signos confirman la conclusión de la arteria humeral: 1) no se escuchan ruidos al colocar un estetoscopio sobre la arteria, bajo el manguito, y 2) es impalpable el pulso al colocar los
dedos
sobre
la
arteria
radial,
en
la
muñeca.
En seguida, se des insufla gradualmente el manguito hasta que su presión sea menor que la máxima en la arteria humeral. En dicho momento, el vaso deja de estar ocluido, un chorro de sangre fluye repentinamente por él, y puede escucharse, con el estetoscopio, la turbulencia que produce. Cuando se oye el primer ruido, el valor en la columna de mercurio o el indicador de presión corresponde a la presión sanguínea sistólica, que es la presión máxima de la sangre, resultante de la contracción ventricular. Al reducir todavía más la presión en el manguito, el ruido se atenúa repentinamente con el descenso significativo de la turbulencia sanguínea. En este momento el valor medido es la presión sanguínea diastólica o presión sanguínea mínima en las arterias durante la relajación ventricular. La presión
15
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA E. A. P. DE MEDICINA HUMANA sistólica refleja
la contractilidad
ventricular
izquierda, mientras
que
la diastólica indica el estado de la resistencia vascular periférica. El ruido desparece por completo cuando la presión es menor que la diastólica. Se llaman ruidos de Korotkoff los que se escuchan con la medición de la presión sanguínea. Aunque puede ser mayor o menor en ciertas personas, en los adultos jóvenes la presión sanguínea promedia 120 mm Hg de sistólica 80 mm Hg de diastólica lo cual se expresa como 120 sobre 80 y se escribe 120\80. En mujeres adultas jóvenes, los valores son 8 a 10 mm Hg menores. Las personas que se ejercitan con regularidad y tienen buena condición física también propenden a presión sanguínea baja. Así pues, la presión sanguínea levemente menor de 120\80mm Hg es un signo de buena salud y condición física.
X.
BIBLIOGRAFÍA
Carril D. Ramos F. Prácticas de laboratorio. Cuadernos didácticos de fundamentos físicos de ingeniería. Universidad Frumento SA. Biofísica. Intermédica. Buenos Aires, 1974.
Hertz. Física de fluidos. 2003.
Rinaldi Gustavo et al. Bases Fisiológicas en la regulación de la presión arterial. En Hipertensión Arterial.
Páginas web
http://www.lawebdefisica.com/apuntsfis/fluidosge/
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