UNIVERSIDAD ESTATAL DE GUAYAQUIL
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE
1.
UNIDAD 1 ............................................................ ......................................................................................................................... ............................................................. 6 1.2
Fuerza y Energía ................................................................. ....................................................................................................... ...................................... 6
1.2 Elasticidad y Resistencia de los Tejidos Humanos ......................................................... 6 1.2.1 1.3
Leyes de Newton................................................................ ...................................................................................................... ...................................... 8
1.3.1
Primera ley de Newton o ley de la inercia ....................................................... 8
1.3.2
Segunda ley de Newton o ley de aceleración o ley de fuerza ......................... 8
1.3.3
Tercera Ley de Newton ......................................................... .................................................................................... ........................... 9
1.4
Resistencia y estructura de los músculos y huesos ................................................. 9
1.4.1
2.
Beneficios que la elasticidad le aporta al cuerpo humano .............................. 7
Resistencia y Estructura de los Huesos .......................................................... 10
1.5
Contracción Muscular ...................................................................... ............................................................................................ ...................... 11
1.6
Característica, estructura y función de las Articulaciones ..................................... 11
1.7
Biomecánica de la Marcha ............................................................ ..................................................................................... ......................... 12
1.8
Fluidos ......................................................... .................................................................................................................... ........................................................... 13
1.9
Mecánica de los Fluidos ................................................................... ......................................................................................... ...................... 14
1.10
Estática de los Fluidos, Principios de Pascal y Arquímedes ................................... 14
1.10.1
Principio de Pascal ................................................................... ......................................................................................... ...................... 14
1.10.2
Principio de Arquímedes ..................................................................... ................................................................................ ........... 15
1.11
Hermodinámica y los Los Fluidos Humanos .......................................................... 15
1.12
Ley de Stokes............................................... Stokes.......................................................................................................... ........................................................... 16
UNIDAD 2 ............................................................ ....................................................................................................................... ........................................................... 16 2.1 Viscosidad de la l a sangre ............................................................................................. ................................................................................................ ... 16 2.2
Tipos de flujo .......................................................... .......................................................................................................... ................................................ 17
2.3
La ley de Poiseuille ............................................................. ................................................................................................. .................................... 18
2.4
Flujo sanguíneo .................................................................. ...................................................................................................... .................................... 22
2.5
Mecánica circulatoria. Sístole, diástole y pulso. .................................................... 23
2.6
PULSO .......................................................... ..................................................................................................................... ........................................................... 24
2.6.1
Medición del pulso ................................................................... ......................................................................................... ...................... 25
2.6.2
Puntos de pulso comunes ................................................................... .............................................................................. ........... 25
2.7
Leyes de la velocidad y de la presión. .................................................................... 26
2.7.1
Leyes de la circulación sanguínea ............................................................... .................................................................. ... 26
2.7.2
Volumen minuto circulatorio y circulación sistémica .................................... 27
2.8
La circulación pulmonar ................................................................... ......................................................................................... ...................... 28
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 2.9
Corazones artificiales ......................................................... ............................................................................................. .................................... 29
2.10
Sistema respiratorio ........................................................... ............................................................................................... .................................... 29
2.11
Intercambio de gases ......................................................... ............................................................................................. .................................... 29
2.12
Mecanismo que llevan al colapso pulmonar ......................................................... 30
2.13
Mecanismo que se oponen al colapso pulmonar .................................................. 30
2.14
Capacidad pulmonar .......................................................... .............................................................................................. .................................... 30
2.14.1
Valores constantes ........................................................................................ 31
2.14.2
Los volúmenes pulmonares. ............................................................ .......................................................................... .............. 32
2.15
El volumen residual ............................................................ ................................................................................................ .................................... 32
2.16
Transporte de co2 .............................................................. .................................................................................................. .................................... 33
2.17
ALVEOLO ................................................................. ................................................................................................................ ............................................... 34
2.18
CAPILARES .............................................................. .............................................................................................................. ................................................ 34
2.19
Espacio intersticial ............................................................. ................................................................................................. .................................... 35
2.20
Membrana respiratoria ................................................................... ......................................................................................... ...................... 35
2.21
Regulación de la respiración ......................................................... .................................................................................. ......................... 36
2.21.1 3.
Centros respiratorios ............................................................ ..................................................................................... ......................... 37
UNIDAD 3 ............................................................ ....................................................................................................................... ........................................................... 40 3.1
Sonido, Audición y Ondas sonoras. .......................................................... ........................................................................ .............. 40
3.1.1
El Sonido.......................................................... ......................................................................................................... ............................................... 40
3.1.2
La Audición ................................................................. ..................................................................................................... .................................... 40
3.1.3
Ondas sonoras y sonido ...................................................................... ................................................................................. ........... 41
3.1.4
Velocidad del sonido ............................................................. ...................................................................................... ......................... 42
3.1.5
Energía del sonido .................................................................... .......................................................................................... ...................... 42
3.1.6
Elementos de una onda ...................................................................... ................................................................................. ........... 42
3.1.7
Cualidades del sonido ........................................................... .................................................................................... ......................... 43
3.1.8
La voz humana ........................................................... ............................................................................................... .................................... 43
3.1.9
Biofísica de la percepción auditiva.............................................................. ................................................................. ... 43
3.1.10
Audímetro .................................................................. ...................................................................................................... .................................... 44
3.1.11
La luz y el espetro electromagnético .......................................................... ............................................................. ... 44
3.1.12
Conceptos relativos a la luz. Color .............................................................. ................................................................. ... 45
3.1.13
Cualidades de la luz ............................................................... ........................................................................................ ......................... 45
3.1.14
Sistema visual humano ......................................................... .................................................................................. ......................... 46
3.2
El ojo............................................................ ....................................................................................................................... ........................................................... 46
3.2.1
Radiaciones ................................................................ .................................................................................................... .................................... 47
3.2.2
Radiaciones Ionizantes .......................................................... ................................................................................... ......................... 47
3.2.3
Radiaciones No Ionizantes ............................................................................ 47
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 3.3
Tubo de Coolidge ............................................................... ................................................................................................... .................................... 48
3.4
Ley de Owen........................................................... ........................................................................................................... ................................................ 48
3.5
Rayos X ........................................................ ................................................................................................................... ........................................................... 48
3.6
La radiactividad o radioactividad ............................................................. ........................................................................... .............. 49
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 1. UNIDAD 1
1.2
Fuerza y Energía La energía es una propiedad o atributo de todo cuerpo o sistema material en virtud de la cual éstos pueden transformarse modificando su situación o estado, así como actuar sobre otros originando en ellos proce sos de transformación. Sin energía, ningún proceso físico, químico o biológico sería posible. Dicho en otros términos, todos los cambios materiales están asociados
con una cierta cantidad de energía que se pone en juego, se cede o se recibe. recibe .
La fuerza al patear el balón lo desvía de su trayectoria. Conceptualmente, energía es la capacidad para realizar un trabajo o para transferir calor; la energía a su vez se s e presenta como energía calórica, energía mecánic a, energía química, energía eléctrica y energía radiante; estos tipos de energía pueden ser además potencial o cinética . La energía potencial es la que q ue posee una sustancia debido a su posición espacial o composición química y la energía cinética es la que posee una sustancia debido a su movimiento.
(García, 2014)
1.2 Elasticidad y Resistencia de los Tejidos Humanos La elasticidad es la capacidad de los cuerpos de presentar deformaciones cuando son sometidos a fuerzas externas que pueden hacer que las mencionadas deformaciones se vuelvan irreversibles, o en su defecto, que adopten su forma originaria una vez que la acción de estas fuerzas desapareció. La elasticidad es una propiedad que se aplica a varios elementos tanto naturales como artificiales (es decir, creados por el hombre). Esta propiedad significa que el elemento en sí tiene una forma, un tamaño y un determinado tipo de rasgos en est ado de reposo que varían al ser estirados o puestos bajo tensión. Un ejemplo claro de elasticidad es, como se ve en la imagen, una bandita elástica que está hecha de goma (un material
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE ciertamente elástico). Mientras que en reposo posee una forma y un tamaño específico, bajo tensión la misma se puede agrandar, torcer, arrugar, etc.
Muchos elementos como por ejemplo el papel, el vidrio (en estado frío), el cartón, la cerámica son elementos que no poseen elasticidad alguna y que ante la situación de tensión o de golpe se destruyen, perdiendo su forma original y no pudiendo ser rearmados naturalmente. La elasticidad es una propiedad que también se encuentra en muchos órganos, tejidos y músculos de los organismos, teniendo esto relación con la capacidad de crecer y volverse elásticos de acuerdo a diferentes situaciones. Un ejemplo claro de órgano elástico es la del estómago, que puede aumentar varias veces su tamaño original para luego volver a su estado de reposo luego de haberse realizado el proceso de alimentación. Normalmente, en el caso de los órganos y músculos, la elasticidad tiene que ver con una correcta hidratación ya que la ausencia de agua (como sucede con la piel) resquebraja y atrofia a los diferentes tejidos.
1.2.1
Beneficios que la elasticidad le aporta al cuerpo humano
Son muchos los beneficios que la elasticidad le reporta a nuestro cuerpo y por ello es muy importante que realicemos rutinas de estiramiento que tienen la misión de recuperarla y mantenerla. Para aquellos que entrenan o realizan algún deporte esta ejercitación no puede faltar porque sin dudas mejorará los rendimientos. Los seres humanos nacemos flexibles, con una capacidad elástica tremenda, no tenemos más que echarles una mirada a los
niños
y
disposición presentan
esa
fabulosa
elástica en
todos
que sus
movimientos, sin embargo, con el correr del tiempo, si no se ejercita conforme, lamentablemente, se irá perdiendo.
(Garcés, 2015)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 1.3
Leyes de Newton
Las Leyes de Newton , también conocidas como Leyes del movimiento de Newton , son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica , en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.
1.3.1
Primera ley de Newton o ley de la inercia
En esta primera ley, Newton expone que “Todo cuerpo tiende a mantener su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas ejercidas sobre él”. Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectil íneo uniforme , a menos que se aplique una fuerza neta sobre él. Newton toma en cuenta, sí, que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva. Por ejemplo, los proyectiles continúan en su movimiento mientras no sean retardados por la resistencia del aire e impulsados hacia abajo por la fuerza de gravedad.
1.3.2
Segunda ley de Newton o ley de aceleración o ley de fuerza
La segunda ley del movimiento de Newton dice que “Cuando se aplica una fuerza a un objeto, éste se acelera. Dicha a aceleración es en dirección a la fuerza y es proporcional a su intensidad y es inversamente inversamente proporcional a la masa que que se mueve”.
Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos.
1.3.3
Tercera Ley de Newton
Enunciada algunas veces como que "para cada acción existe una reacción igual y opuesta". En términos más explícitos: La tercera le y expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza de igual intensidad y dirección pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud, sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta. Este principio presupone que la interacción entre dos partículas se propaga instantáneamente en el espacio (lo cual requeriría velocidad infinita), y en su formulación original no es válido para fuerzas electromagnéticas puesto que estas no se propagan por el espacio de modo instantáneo sino que lo hacen a velocidad finita "c". (García, Profesor en Línea, 2014)
1.4
Resistencia y estructura de los músculos y huesos
Las fibras musculares se encuentran protegidas y se mantienen en sus lugares debido a que el tejido conjuntivo actúa como envoltura y división. Así, este se denomina epimisio cuando es la funda de tejido que cubre al músculo; perimisio, a la vaina de tejido que envuelve cada fascículo muscular (haces o conjuntos de fibras musculares), y endomisio al que rodea cada fibra. En concreto, la fibra muscular es una célula multinucleada (varios núcleos, siendo de las pocas de este tipo en el organismo), elástica y de forma cilíndrica. Esta célula es la que puede extenderse o recogerse y luego recuperar su forma original, permitiendo al cuerpo moverse y mantener una posición determinada. La cantidad de fibras musculares presentes varía según el tamaño y la función que cumple cada músculo.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE Cada fibra muscular está rodeada por una delgada membrana plasmática, el sarcolema (ubicada debajo del endomisio), y contiene miles de fibras menores que están en grupos, llamadas miofibrillas. Cerca del 80% de la fibra está integrada por miofibrillas, que van en número de varios cientos a varios miles, según el ancho de la fibra. (Isidro, 2014) 1.4.1
Resistencia y Estructura de los Huesos
El hueso es tejido duro que constituye la mayor parte del esqueleto y consta de elementos orgánicos (células y matriz) e inorgánicos (minerales). Sus componentes son:
Cartílago. Tejido firme, pero flexible, que cubre los extremos de los huesos en una articulación
Disco epifisiario. Se sitúa en los huesos largos e indica el sitio de unión entre epífisis (extremo del hueso) y diáfisis (porción cilíndrica), y está presente s ólo en los huesos en crecimiento.
Periostio. Membrana externa que contiene nervios y vasos sanguíneos que nutren al hueso.
Hueso compacto. Parte superficial lisa y muy dura del esqueleto.
Hueso esponjoso. Se encuentra dentro del hueso compacto y aunque no es tan duro como éste, tiene cierta resistencia.
Endostio. Tejido que cubre la pared interna de la cavidad medular del hues o.
Cavidad medular. Espacio que contiene la médula ósea en la diáfisis de un hueso largo.
Médula ósea. Sustancia espesa cuya función consiste en producir células sanguíneas.
Abertura. Permite la entrada de vasos nutrientes.
Vasos nutrientes. Conducen sustancias al interior del hueso para proporcionar nutrientes y permite la salida de las células que se forman en él.
(Almache, 2014)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 1.5
Contracción Muscular
El término contracción tiene como significado juntar o acortar. En el ámbito de la musculación y de los entrenamientos con cargas, podemos definir la contracción muscular como aquello que ocurre siempre que las fibras musculares generan una tensión en sí mismas.
Esta situación de tensión sucede en varias
situaciones,
entre
ellas,
cuando el músculo está acortado, alargado, moviéndose, manteniendo una misma longitud o de forma estática.
Existen distintos tipos de contracción muscular, entre ellos podemos destacar la contracción isotónica, que se divide a su vez en concéntrica y excéntrica, la contracción isométrica, auxotónica e isocinética. (Bohorquez, 2013)
1.6
Característica, estructura y función de las Articulaciones
Todas ellas presentan a considerar: Las superficies óseas o articulares, que representan el esqueleto de la articulación; Las formaciones interóseas, blandas, intercaladas entre las superficies articulares; Las formaciones periféricas, también blandas, que rodean y envuelven a las anteriores
Partes de una articulación
Cartílago.
Cápsula y membrana sinovial.
Ligamentos;
Tendones.
Bursas..
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE
Menisco.
Las articulaciones son los puntos de unión entre dos o más huesos, su función es permitir el movimiento del sistema locomotor y ayudar a amortiguar las fuerzas que inciden en el cuerpo al movernos. (Soledispa, 2014)
1.7
Biomecánica de la Marcha
La Marcha humana es un proceso de locomoción en el cual el cuerpo humano, en posición
erguida,
se
mueve
hacia
adelante,
siendo
un
peso
soportado,
alternativamente, por ambas piernas. Mientras el cuerpo se desplaza sobre la pierna de soporte, la otra pierna se balancea hacia adelante como preparación para el siguiente apoyo.
Fases Músculo Actividad Inicial del apoyo ·
Isquiotibiales, cuádriceps
·
Glúteo mayor y medio
Excéntrico Media del apoyo ·
Sóleo
·
Tibial posterior posterior
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE ·
Peroneos
Final de apoyo ·
Tríceps Tríceps sural
Concéntrico Previa de la oscilación ·
Flexores de cadera
·
Gemelos
Inicial de la oscilación ·
Flexor propio del 1er dedo
Media de la oscilación ·
Flexores dorsales
Final de la oscilación ·
Cuádriceps
·
Flexor-extensores dorsales
(Espinoza, 2014)
1.8
Fluidos
Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su s u forma y adoptando así la forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos o gases según la diferente intensidad de las fuerzas de cohesión existentes entre sus moléculas.
En los líquidos, las fuerzas intermoleculares permiten que las partículas se muevan libremente, aunque mantienen enlaces latentes que hacen que las sustancias en este estado presenten volumen constante o fijo. Cuando se vierte un líquido a un recipiente, el líquido ocupará el volumen parcial o igual al volumen del recipiente sin importar la forma de este último. (Benalcázar, 2015)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE
1.9
Mecánica de los Fluidos
Parte de la Física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería química, la medicina, etc.
La mecánica de Fluidos estudia las leyes del movimiento de los fluidos y sus procesos de interacción con los cuerpos sólidos. Es una mezcla de teoría y experimento que proviene por un lado de los trabajos iniciales de los ingenieros hidráulicos, de carácter fundamentalmente empírico, y por el otro del trabajo básicamente matemáticos, que abordaban el problema desde un enfoque analítico. (García, 2013)
1.10
Estática de los Fluidos, Principios de Pascal y Arquímedes
La hidrostática estudia los fluidos en estado de reposo Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son elprincipio de Pascal y el principio de Arquímedes. (García, 2014)
1.10.1 Principio de Pascal
El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre un fluido no compresible contenido en un recipiente indeformable s e transmite con igual intensidad en todas las direcciones y a todas partes del recipiente.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE
1.10.2 Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desalojado.
(Rivas, 2016)
1.11
Hermodinámica y los Los Fluidos Humanos
La hemodinámica es aquella parte de la cardiología que se encarga del estudio anatómico y funcional del corazón mediante la introducción de catéteres finos a través de las arterias y venas de la ingle o del brazo. Esta técnica conocida como cateterismo cardíaco permite conocer con exactitud el estado de las arterias del corazón, las presiones dentro de cada cámara cardiaca, el funcionamiento del músculo cardiaco (ventrículos), la presencia de anomalías congénitas y el funcionamiento de las válvulas cardiacas. Existen 2 tipos:
Cateterismo Terapeútico
Cateterismo Diagnóstico
(Súarez, 2015)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 1.12
Ley de Stokes
El movimiento de un cuerpo en un medio viscoso es influenciado por la acción de una fuerza viscosa, Fv, proporcional a la velocidad, v, es definida por la relación Fv = bv, conocida como Ley de Stokes. En el caso de esferas en velocidades bajas Fv = 6pηrv, siendo r el radio de la esfera y η el coeficiente de viscosidad del medio. Si una esfera de densidad mayor que la de un líquido fuese soltada en l a superficie del mismo, en el instante inicial la velocidad es cero, pero la fuerza resultante acelera l a esfera de forma que su velocidad va aumentando pero de forma NO uniforme.
(Gonzales, 2011)
2. UNIDAD 2
2.1 Viscosidad de la sangre A pesar de que la sangre es levemente más pesada que el agua, es muchísimo más gruesa/viscosa. La viscosidad de la sangre es una medida de la resistencia al flujo es entre 3,5 a 5,5 veces la del agua. La viscosidad del plasma es ceca de 1,5 a 1m8 veces la del agua.
La viscosidad de la sangre se incrementa a medida de la cantidad de células disueltas en ella aumenta, así como cuando aumenta la canti dad de proteínas.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE Una sangre más viscosa es más resistente al movimiento, lo cual implica que se requiere una mayor presión sanguínea para que esta se mueva a través de los vasos sanguíneos. (garcia, 2012)
2.2
Tipos de flujo
Flujo laminar En condiciones fisiológicas el tipo de flujo mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar. El fluido se desplaza en láminas coaxiales o cilíndricas en las que todas las partículas se mueven sin excepción paralelamente al eje vascular. Se origina un perfil parabólico de velocidades con un valor máx imo en el eje o centro cent ro geométrico del tubo.
En el caso del sistema vascular los elementos celulares que se encuentran en sangre son desplazados tanto más fuertemente hacia el centro cuanto mayor sea su tamaño.
(corporativo.ciencias-de-la-salud, 2011)Flujo turbulento En determinadas condiciones el flujo puede presentar remolinos, se dice que es turbulento. En esta forma de flujo el perfil de velocidades se aplana y la relación lineal entre el gradiente de presión y el flujo se pierde porque debido a los remolinos se pierde presión.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el número de Reynolds (NR ), ), un número adimensional que depende de:
r, radio (m) velocidad media (m/s), densidad (g/cc) y la viscosidad (Pa.s).
En la circulación sanguínea en regiones con curvaturas pronunciadas, en regiones estrechadas o en bifurcaciones, con valores por encima de 400, aparecen remolinos locales en las capas limítrofes de la corriente. Cuando se llega a 2000-2400 el flujo es totalmente turbulento. Aunque la aparición de turbulencias no es deseable por el riesgo que tienen de producir coágulos sanguíneos, se pueden utilizar como procedimientos diagnósticos, ya que mientras el flujo laminar es silencioso, el turbulento genera r uidos audibles a través de un estetoscopio. (corporativo.ciencias-de-la-salud, 2011)
2.3
La ley de Poiseuille
La ley de Poiseuille (también conocida como ley de Hagen-Poiseuille después de los experimentos llevados a cabo por Gotthilf Heinrich Ludwig Hagen (1797- 1884) en 1839) es la ley que permite determinar el flujo laminar estacionario ΦV de un líquido incompresible y uniformemente viscoso (también denominado fluido newtoniano) a través de un tubo cilíndrico de sección circular constante. Esta ecuación fue derivada experimentalmente en 1838, formulada y publicada en 1840 y 1846 por Jean Louis Marie Poiseuille (1797-1869). La ley queda formulada del siguiente modo: Para un
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE fluido que escurre por un tubo que tiene una superficie trnasversal A , una viscosidad , una velocidad de flujo V y una distancia a recorrer (Montoya, 2010) Hermodinamica La hermodinámica es aquella parte de la biofísica que se encarga del estudio anatómico y funcional del corazón y especialmente de la dinámica de la sangre en el interior de las estructuras sanguíneas como arterias, venas, vénulas, arteriolas y capilares así como también la mecánica del corazón propiamente dicha mediante la introducción de catéteres finos a través de las arterias de la ingle o del brazo. Esta técnica conocida como cateterismo cardíaco permite conocer con exactitud el estado de los vasos sanguíneos de todo el cuerpo y del corazón. (themes, 2015)
Presión en el sistema circulatorio. Presión sanguínea.
La presión sanguínea es la tensión ejercida por la sangre circulante sobre las paredes de los vasos sanguíneos, y constituye uno de los principales signos vitales. La presión de la sangre disminuye a medida que la sangre se mueve a través de arterias, arteriolas, vasos capilares, y venas; el término presión sanguínea generalmente se refiere a la presión arterial, es decir, la presión en las arterias más grandes, las arterias que que forman los vasos sanguíneos que toman la sangre que sale desde el corazón. La presión arterial
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE es comúnmente medida por medio de un esfigmomanómetro, esfi gmomanómetro, que usa la altura de una columna de mercurio para reflejar la presión de circulación ( ver Medición no invasiva más abajo). Los valores de la presión sanguínea se expresan en milímetros del mercurio (mmHg), a pesar de que muchos dispositivos de presión vascular modernos ya no usan mercurio. La presión arterial varía durante el ciclo cardíaco de forma semejante a una función sinusoidal lo cual permite distinguir una presión sistólica que es definida como el máximo de la curva de presión en las arterias y que ocurre cerca del principio del ciclo cardíaco durante la sístole o contracción ventricular; la presión arterial diastólica es el valor mínimo de la curva de presión (en la fase de diástole o relajación ventricular del ciclo cardíaco). La presión media a través del ciclo cardíaco se indica como presión sanguínea media; la presión de pulso refleja la diferencia entre las presiones máxima y mínima medidas.1 Los valores típicos para un ser humano adulto, sano, en descanso, son aproximadamente 120 mmHg (16 kPa) para la sistólica y 80 mmHg (11 kPa) para la diastólica (escrito como 120/80 mmHg, y expresado oralmente como "ciento veinte sobre ochenta"). Estas medidas tienen grandes variaciones de un individuo a otro. Estas medidas de presión sanguínea no son estáticas, experimentan variaciones naturales entre un latido del corazón a otro y a través del día (en un ritmo circadiano); también cambian en respuesta al estrés, factores alimenticios, medicamentos, o enfermedades. La hipertensión se refiere a la presión sanguínea que es anormalmente alta, al contrario de la hipotensión, cuando la presión es anormalmente baja. J unto con la temperatura del cuerpo, la presión sanguínea es el parámetro fisiológico más comúnmente medido. Aunque a la presión sanguínea se la confunde con la presión arterial, se puede distinguir dos tipos de presión sanguínea: Presión venosa Presión arterial: Tiene dos componentes o medidas de presión art erial que son: Presión sistólica o la alta. Presión diastólica o la baja. La presión arterial (presión sanguínea en las arterias) puede registrarse fácilmente, sin esfuerzo y de manera indolora, lo que supone una ventaja tanto para los pacientes como para los médicos. Además la medición de la presión arterial tiene un coste mínimo.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE
Estos
factores
convierten
los
controles de la presión en un método disponible
de y
reconocimiento aplicable
en
prácticamente cualquier lugar. La presión sanguínea se mide en mmHg (milímetros de mercurio). Los valores de presión arterial normales en los adultos se sitúan aproximadamente en 120/80 mmHg, a partir de 140/90 mmHg se habla de hipertensión ar terial. terial. La primera cifra se denomina “valor sistólico”; la segunda es el “valor diastólico”. Una red de nervios, hormonas y estructuras cerebrales se encarga de regular la presión sanguínea. Es totalmente natural que fluctúe a corto plazo, debido por ejemplo a esfuerzos físicos, excitación mental, consumo de café u otros factores. Sin embargo, las oscilaciones continuadas de la presión arterial, en especial la hipertensión constante, han de ser evaluadas por el médico, puest o que pueden constituir un indicio de ciertas enfermedades o derivar en patologías graves como el infarto cardiaco o el accidente cerebrovascular. La presión arterial media (MAP) es la presión promedio medida sobre un ciclo cardíaco completo. No se trata de una media aritmética, pues está relacionado con la capacidad de perfundir TODOS los tejidos del cuerpo. La forma sen cilla de calcularla es: MAP = PAD + (PAS - PAD)/3 La definición real es "el valor que tras integrar la curva de pulso deja la misma superficie encerrada por encima y por debajo de e se valor de presión". La fluctuación hacia arriba y hacia abajo de la presión arterial resulta de la naturaleza pulsante del volumen cardiaco. La presión de pulso es det erminada por la interacción del volumen de stroke contra la resistencia al flujo en el árbol arterial. Las arterias más grandes, incluyendo las suficientemente grandes para verse sin ampliación, son conductos de baja resistencia con altos índices de flujos, que generan solamente pequeñas caídas en la presión (asumiendo que no hay un cambio aterosclerótico avanzado). Por ejemplo, con un sujeto en posición supina (acostado
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE boca arriba), la sangre típicamente experimenta solo una caída de 5 mmHg (0,67 kPa) en la presión media, cuando viaja desde el corazón a los dedos del pie.
La fisiología moderna desarrolló el concepto de onda vascular de presión (VPW). Esta onda es creada por el corazón durante la sístole y se origina en la aorta ascendente, entonces viaja a través de las paredes de los vasos a las a rterias periféricas mucho más rápidamente que la corriente sanguínea en sí misma. Allí, en las arterias periféricas, la onda de presión puede ser palpada como el pulso periférico. A medida que la onda es reflejada en las venas periféricas corre hacia atrás en una forma centrípeta. Donde se cruzan las crestas de la onda original y la reflejada, la presión dentro del vaso es más alta que la presión verdadera en la aorta. Este concepto explica la razón por la cual la presión arterial dentro de las arterias periféricas de las piernas y de los brazos br azos es más alta que la presión arterial en la aorta,2 3 4 y alternativamente las presiones más altas vistas en el tobillo comparado al brazo con los valores normales del índice de presión braquial del tobillo. (lasantha, 2015) Tensión arterial La tensión o la presión arterial es la fuerza que ejerce la sangre contra las paredes de las arterias. Julián Segura, presidente de la Sociedad Española de Hipertensión-Liga Española para la Lucha contra la Hipertensión Arterial (Seh-Lelha), lo explica comparando el sistema circulatorio con la fontanería de en una casa: “Es un sistema de tuberías por las que circula un fluido y la presión a la que circula tiene que ser el adecuado. Si la presión aumenta por encima de unos niveles, las arterias que conducen la sangre empiezan a sufrir un daño mayor y, a la larga, ese daño se acaba traduciendo en complicaciones”, indica el especialista en Nefrología. (Castro, 2015)
2.4
Flujo sanguíneo
A medida que el corazón bombea, las arterias llevan sangre rica en oxígeno (se muestra en rojo) desde el corazón hacia los tejidos corporales y órganos vitales. Algunos de éstos son el cerebro, el hígado, los riñones, el estómago y los músculos, incluso el
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE mismo músculo cardiaco. Al mismo tiempo, las venas llevan sangre pobre e n oxígeno (se muestra en azul) de los tejidos hacia el corazón. De ahí, pasa a los pulmones para recibir más oxígeno. El ciclo se repite cuando la sangre rica en oxígeno regresa al corazón de los pulmones y es bombeada entonces por todo el cuerpo de nuevo. (tango, 2014)
2.5
Mecánica circulatoria. Sístole, diástole y pulso.
Sístole La contracción de las aurículas hace pasar la sangre a los ventrículos a través de las válvulas auriculo-ventriculares. Mediante la sístole ventricular aumenta la presión interventricular lo que causa la coaptación de las válvulas auriculo-ventriculares e impiden que la sangre se devuelva a las aurículas y que, por lo tanto, salga por las arterias, ya sea a los pulmones o al resto res to del cuerpo. Después de la contracción el tejido muscular cardíaco se relaja y se da paso a la diástole, auricular y ventricular. La sístole es la contracción del tejido muscular cardiaco auricular. Esta contracción produce un aumento de la presión en la cavidad cardiaca auricular, con la consiguiente eyección del volumen sanguíneo contenido en ella.
La diástole es el período en el que el corazón se relaja después de una contracción, llamado período de sístole, en preparación para el llenado con sangre circulatoria. En la diástole ventricular los ventrículos se relajan, y en la diástole auricular las aurículas están relajadas.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE Juntas se las conoce como la diástole cardíaca y constituyen, aproximadamente, la mitad de la duración del ciclo cardíaco, es decir, unos 0,5 segundos. Durante la diástole las aurículas se llenan de sangre por el retorno venoso desde los tejidos por la vía de la vena cava superior e inferior y se produce un aumento progresivo de la presión intra-auricular hasta superar la presión intra-ventricular. Durante la diástole ventricular, la presión de los ventrículos cae por debajo del inicio al que llegó durante la sístole. Cuando la presión en el ventrículo izquierdo cae por debajo de la presión de la aurícula izquierda, la válvula mitral se abre, y el ventrículo izquierdo se llena con sangre que se había estado acumulando en la aurícula izquierda. Un 70% del llenado de los ventrículos ocurre sin necesidad de sístole auricular. Igualmente, cuando la presión del ventrículo derecho cae por debajo del de la aurícula derecha, la válvula tricúspide se abre, y el ventrículo derecho se llena de la sangre que se acumulaba en la aurícula derecha.
2.6
PULSO
En medicina, el pulso de una persona es la pulsación provocada por la expansión de sus arterias como consecuencia de la circulación de sangre bombeada por el corazón. Se obtiene por lo general en partes del cuerpo donde las arterias se encuentran más próximas a la piel, como en las muñecas o el cuello e incluso en la sien.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 2.6.1
Medición del pulso
El pulso se mide manualmente con los dedos índice y medio; el pulso no se debe tomar con el dedo pulgar, ya que éste tiene pulso propio que puede inter ferir con la detección del pulso del paciente. Cuando se palpa la arteria carótida, la femoral o la braquial se tiene que ser muy cuidadoso, ya que no hay una superficie sólida como tal para poder detectarlo. La técnica consiste en situar los dedos cerca de una arteria y presionar suavemente contra una estructura interna firme, normalmente un hueso, para poder sentir el pulso.
2.6.2
Puntos de pulso comunes
Pulso radial, situado en la cara anterior anteri or y lateral de las muñecas, entre ent re el tendón del músculo flexor radial del carpo y la apófisis estiloide del radio. (arteria radial). Pulso ulnar, en el lado de la muñeca más cercano al meñique (arteria ulnar). Pulso carotídeo, en el cuello (arteria carótida). La carótida debe palparse suavemente, ya que estimula sus baroreceptores con una palpación vigorosa puede provocar bradicardia severa o incluso detener el corazón en algunas personas sensibles. Además, las dos arterias carótidas de una persona no deben palparse simultáneamente, para evitar el riesgo de síncope o isquemia cerebral. Pulso braquial, entre el bíceps y el tríceps, en el lado medial de la cavidad ca vidad del codo, usado frecuentemente en lugar del pulso carotídeo en infantes (arteria braquial). Pulso femoral, en el muslo (arteria femoral). Pulso poplíteo, bajo la rodilla en la fosa poplítea. Pulso dorsal del pie o pedio, en el empeine del pie (arteria dorsal del pie). Pulso tibial posterior, detrás del tobillo bajo el maléolo medial (arteria tibial posterior). Pulso temporal, situado sobre la sien directamente frente a la oreja. Pulso facial, situado en el borde inferior de la porción ascendente del maxilar inferior o mandíbula. (Arteria facial). La facilidad para palpar el pulso viene determinada por la presión sanguínea del paciente. Si su presión sistólica está por debajo de 90 mmHg el pulso pulso radial no será palpable. Por debajo de 80 mmHg no lo será el braquial.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE Por debajo de 60 mmHg el pulso carótido no será palpable. Dado que la presión sistólica raramente cae tan bajo, la falta de pulso carótido suele indicar la muerte. Sin embargo, se conoce de casos de pacientes con ciertas heridas, enfermedades u otros problemas médicos que estaban conscientes y carecían de pulso palpable. (lasantha, biofisicamedicinaug.blogspot.com, 2015)
2.7 2.7.1
Leyes de la velocidad y de la presión.
Leyes de la circulación sanguínea
a) ley de la velocidad. A medida que las arterias se ale jan y se van dividiendo, aumenta la superficie de sección del sistema vascular. En otras palabras, al dividirse una arteria en dos ramas, la suma de la superficie de sección de éstas es mayor que la superficie de sección de la arteria madre. De este modo, a medida que se aleja la sangre del corazón, va ocupando un lecho cada vez mayor, y tiene su amplitud máxima al nivel de los capilares. Podría representarse al sistema vascular por dos conos truncados que se miran por la base. Es fácil darse cuenta que, como en los ríos, la velocidad de la corriente será menor cuanto mayor sea la amplitud del lecho vascular. De allí que la velocidad de la sangre disminuye a medida que se aleja del corazón, llega a un mínimo en los capilares y aumenta otra vez progresivamente en las venas.
b) ley de la. presion. La sangre circula en el sistema sis tema vascular debido a diferencias de presión. La periódica descarga de sangre por parte del corazón corazón y la resistencia opuesta opuesta al curso de la sangre por el pequeño calibre de las arteriolas, crean en el sistema vascular una presión que es máxima en la aorta, cae bruscamente al nivel de las arteriolas y capilares y sigue, luego, cayendo paulatinamente al nivel de las venas para ser mínima al nivel de las aurículas.
c) ley del caudal. La cantidad de sangre que sale del corazón por la aorta o la arteria pulmonar en un minuto, minuto, es igual a la que le llega por las venas cavas y pulmonares en el mismo espacio de tiempo, y es igual también a la que pasa en la unidad de tiempo por cualquier sección completa del sistema circulatorio (conjunto de capilares pulmonares, conjunto de capilares del circuito aórtico)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 2.7.2
Volumen minuto circulatorio y circulación sistémica
El volumen de agua del intravascular se podía calcular como el 5 % del peso corporal y para un hombre de 70 kg, como unos 3,5 L de agua intravascular. El volumen total ocupado por la sangre recibe el nombre de volemia y es el volumen de agua y el volumen ocupado por los sólidos del plasma y los sólidos de las células sanguíneas. La volemia es de unos 70 a 80 mL de sangre por kilogramo de peso corporal y, para el sujeto de 70 kg, unos 4900 a 5600 mililitros de sangre. Un valor fácil de recordar, y que usaremos de aquí en adelante, es el de 5000 mL (5 L) para un adulto sano. Si pudiéramos detener bruscamente la circulación y medir el volumen de s angre en las distintas partes del cuerpo y en los distintos segmentos del árbol arterial, veríamos que estos 5 litros de sangre no están homogéneamente distribuidos. Hay más sangre por debajo del diafragma que por arriba de él y esta diferencia aumenta notablemente cuando el sujeto se pone de pie. También hay más sangre en las venas, en especial en las de pequeño calibre, que en el sector arterial y muchísimo más que en los capilares. Esto nos da una idea de la capacidad y distensibilidad de la s venas. Volumen minuto o gasto cardiaco El corazón, actuando como una bomba mecánica, impulsa la sangre por la aorta. El volumen de sangre que pasa en un minuto por la aorta es un flujo o caudal (Q)y como tal, se podrí medir en cualquiera de las unidades siguientes: VOLUMEN / TIEMPO = V/T
Aunque es habitual hablar gasto cardiaco en litros por minuto. 5 L/min para el gasto cardíaco es también una cifra fácil de recordar, pero que sólo debe usarse como válida para un sujeto adulto en reposo ya que durante un ejercicio intenso puede aumentar hasta cinco veces su valor basal. La aorta no es el único sitio donde se puede medir el gasto cardíaco. Si pasan 5 L/min por la aorta, ese será el caudal de la vena cava inferior y la vena cava superior sumados. Ese será también el caudal de la arteria pulmonar y el caudal de todas las venas pulmonares. Obviamente, si del ventrículo izquierdo salen 5 L/min, por todos los capilares pasan 5 L/min. Lo que sí no hay duda es que es más sencillo medir el flujo en la aorta que, al mismo tiempo, en todos los capilares y es por eso que, cuando se habla de gasto cardíaco se refiere, por lo general, a una medida hecha a la salida del ventrículo izquierdo.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE El volumen de agua del intravascular se podía calcular como el 5 % del peso corporal y para un hombre de 70 kg, como unos 3,5 L de agua intravascular. El volumen total ocupado por la sangre recibe el nombre de volemia y es el volumen de agua y el volumen ocupado por los sólidos del plasma y los sólidos de las células sanguíneas. La volemia es de unos 70 a 80 mL de sangre por kilogramo de peso corporal y, para el sujeto de 70 kg, unos 4900 a 5600 mililitros de sangre. Un valor fácil de recordar, y que usaremos de aquí en adelante, es el de 5000 mL (5 L) para un adulto sano. Si pudiéramos detener bruscamente la circulación y medir el volumen de sangre en l as distintas partes del cuerpo y en los distintos segmentos del árbol arterial, veríamos que estos 5 litros de sangre no están homogéneamente distribuidos. Hay más sangre por debajo del diafragma que por arriba de él y esta diferencia aumenta notablemente cuando el sujeto se pone de pie. También hay más sangre en las venas, en especial en las de pequeño calibre, que en el sector arterial y muchísimo más que en los capilares. Esto nos da una idea de la capacidad y distensibilidad de l as venas. (mundoblog2, 2015)
2.8
La circulación pulmonar
El sistema circulatorio pulmonar es
la
parte
del
sistema
cardiovascular en el que la sangre pobre en oxígeno se bombea desde el corazón, a través de la arteria
pulmonar,
a
los
pulmones y vuelve, oxigenada, al corazón a
través
de
la vena
pulmonar. La sangre privada de oxígeno procedente de la vena cava superior e inferior, entra en la aurícula derecha del corazón y fluye a través de la válvula tricúspide (válvula atrio ventricular derecha) y entra en el ventrículo ventrí culo derecho, desde el cual se bombea a través t ravés de la válvula semilunar pulmonar en la arteria pulmonar hacia los pulmones. El intercambio de gases se produce en los pulmones, mediante el cual se libera CO2 de
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE la sangre, y se absorbe el oxígeno. La vena pulmonar devuelve la sangre ya oxigenada a la aurícula izquierda.
2.9
Corazones artificiales
Los corazones artificiales, llamados dispositivos de asistencia circulatoria mecánica, sirven para reemplazar total o parcialmente el trabajo de un corazón gravemente enfermo, ya sea en forma aguda o crónica. El objetivo es mejorar la función circulatoria y asegurar el aporte de sangre y oxígeno al resto de los órganos vitales (cerebro, riñones, hígado, etc.). Un paciente estabilizado puede entonces esperar por la recuperación de su propio corazón, esperar por un trasplante cardíaco o incluso continuar el resto de su vida con un corazón artificial. (favaloro, 2011)
2.10
Sistema respiratorio
El sistema respiratorio o aparato respiratorio se encarga de capturar oxígeno y eliminar el dióxido de carbono que procede del metabolismo celular. Dentro del aparato respiratorio existen diferentes partes que dependen del animal o grupo animal que se esté estudiando, no es lo mismo el sistema respiratorio de un gasterópodo que el del ser humano.
2.11
Intercambio de gases
Es necesario, en primer lugar, distinguir entre respiración y ventilación:
Respiración: se refiere al metabolismo aerobio que requiere oxígeno y se lleva a cabo en las mitocondrias para producir agua a gua y energía mediante la cadena de transporte electrónico. En el ciclo de Krebs se produce dióxido de carbono (CO2), sin embargo, en la cadena de transporte electrónico es necesario el oxígeno. Así pues, es necesario liberar el CO2 que se acumula acumula en los tejidos debido a su toxicidad. En general, se suele utilizar la palabra respiración para hablar del intercambio de
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE gases, aunque es una forma errónea ya que el intercambio gaseoso no es lo mismo que la respiración mitocondrial. Ventilación: La ventilación es lo que vulgarmente se entiende por respiración: es la
inhalación de una mezcla de gases y la expulsión de dióxido de carbono, siendo el aparato respiratorio el encargado de este proceso. (cienciybiologia, 2013)
2.12
Mecanismo que llevan al colapso pulmonar
Depende de dos factores: ·
Las fibras elásticas del parénquima pulmonar.
·
La tensión superficial de los líquidos que cubren a los alveolos.
Provoca una tendencia continua de estos a colapsarse dado que estos mecanismos suceden en todos los espacios aéreos de los pulmones, el efecto neto de los mismos en producir una fuerza elástica contráctil contráct il en la totalidad de los pulmones es igual fuerza elástica de tensión superficial.
2.13
Mecanismo que se oponen al colapso pulmonar
Depende de dos factores:
La presión intrapleural negativa ayuda a mantener los pulmones distendidos.
La sustancia tensioactiva o surfactante disminuye la tensión superficial de los
líquidos que rodean a los alveolos. La sustancia tencioactiva es una mezcla bifásica de proteínas fosfolípidos e iones; dipalmitoil-lectina dipalmitoil-le ctina (apoproteiina surfactante e iones de calcio), producido por el epitelio alveolo de las células tipo II. Previene el edema pulmonar.
2.14
Capacidad pulmonar
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE Las capacidades
pulmonares se
distintos volúmenes de aire característicos
refieren en
a
los
la respiración humana.
Un pulmón humano puede almacenar alrededor de 5 litros de aire en su interior, pero una cantidad significativamente menor es la que se inhala y exhala durante la respiración. Al describir los procesos del ciclo pulmonar, a veces es deseable considerar juntos dos o más volúmenes pulmonares, estas combinaciones de volúmenes son llamados capacidades
pulmonares:
Capacidad inspiratoria (CI): Es la cantidad de aire que una persona puede
respirar comenzando en el nivel de una espiración normal y distendiendo al máximo sus pulmones (3.500 ml aproximadamente). CI = VC + VRI
Capacidad residual funcional (CRF): Es la cantidad de aire que queda en los
pulmones tras una una espiración normal (2.300 ml aproximadamente). CRF = VRE + VR
Capacidad vital (CV): Es la cantidad de aire que es posible expulsar de los
pulmones después de haber inspirado completamente. completamente. Son alrededor de 4,6 litros. CV = VRI + VC + VRE
Capacidad pulmonar total (CPT): Es el volumen de aire que hay en el aparato
respiratorio, después de una inhalación máxima voluntaria. Corresponde a aproximadamente a 6 litros de aire. Es el máximo volumen al que pueden expandirse los pulmones con el máximo esfuerzo posible (aproximadamente 5.800 ml). CPT = VC + VRI + VRE + VR.
2.14.1 Valores constantes
Volumen corriente: 500 ml
Volumen
de
reserva
inspiratorio: 3.000 ml (con esfuerzo inspiratorio)
Volumen
de
reserva
espiratorio: 1.000 ml (con esfuerzo espiratorio)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE
Volumen residual: 1.200 ml
Capacidad vital: volumen de reserva inspiratorio (3.000 ml) + volumen de
reserva espiratoria (1.000 ml) + volumen circulante (500 ml) = 4.500 ml
Capacidad inspiratoria: volumen circulante (500 ml) + volumen de reserva
inspiratoria (3.000 ml) = 3.500 ml
Capacidad espiratoria: volumen residual (1.200 ml) + volumen de reserva
espiratoria (1.000 ml) = 2.200 ml
Capacidad pulmonar total: capacidad vital (4.500 ml) + volumen residual
(1.200 ml) = 5.700 ml
2.14.2 Los volúmenes pulmonares.
Volumen corriente (VC): volumen de aire inspirado o espirado en cada
respiración normal. En adulto sano es de 6 o 7 ml/kg (unos 500 ml aproximadamente).
Volumen de reserva inspiratorio (VRI): volumen adicional máximo de aire
que se puede puede
inspirar por por encima del volumen volumen corriente normal normal mediante mediante inspiración
forzada; habitualmente es igual a unos 3.000 ml.
Volumen de reserva espiratorio (VRE): cantidad adicional máxima de aire
que se puede espirar mediante espiración forzada, después de una espiración corriente normal, normalmente es de unos 1.100 ml.
Volumen residual (VR): volumen de aire que queda en los pulmones y las
vías respiratorias tras la espiración forzada, supone en promedio unos 1.200 ml aproximadamente. Este volumen no puede ser exhalado. (zaruma, 2015)
2.15
El volumen residual
La conservación de un cierto volumen de aire en las vías respiratorias cuando ya no somos capaces de expulsar más aire en la espiración es piración forzada, es esencial para mantener un equilibrio en la presión interna de los alvéolos, aspecto vital para que los pulmones puedan mantener su actividad con normalidad. normalidad.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE Si nuestros pulmones no conservaran permanentemente un cierto volumen de aire residual, los alvéolos se vaciarían normalmente, acabando aplastados y con ello colapsados por el aumento de la presión de succión que se produce en su interior para compensar este vacío. Este volumen de aire residual oscila entre 1 y 1,2 litros de aire según las personas. A modo de conclusión, los volúmenes respiratorios nos dan información sobre la cantidad de aire que el individuo es capaz de movilizar en relación con los distintos tipos de esfuerzo respiratorio, es decir el aire que se moviliza sin esfuerzo, el que se inhala de manera aislada al forzar la inspiración, o el que se puede expulsar exclusivamente en la espiración forzada. De este modo, gracias a los volúmenes respiratorios podemos saber si nuestros mecanismos respiratorios fisiológicos funcionan adecuadamente y rinden de acuerdo a sus posibilidades. (fuerza y control, 2016)
2.16
Transporte de co2
El CO2 se produce a nivel las mitocondrias, como producto final del metabolismo celular. Desde las mitocondrias atraviesa el citoplasma, pasa a la sangre en los capilares tisulares y es llevado por la sangre al alvéolo, desde donde se elimina a la atmósfera gracias a la ventilación alveolar. El CO2 es transportado en la sangre, tanto en combinaciones químicas como en solución física. Debido a que tiene la propiedad de hidratarse, formando ácido carbónico en una reacción reversible, el transporte t ransporte de CO2 y su eliminación son parte fundamental del equilibrio ácido-base. La cantidad total de CO2 en la sangre arterial es de aproximadamente 48 volúmenes en 100ml de sangre. (Naranjo, 2015)
Unidad funcional respiratoria respiratoria
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE El ciclo respiratorio consta de dos fases la inspiración y la espiración. Durante la inspiración el aire procedente del exterior penetra por las vías respiratorias superiores e inferiores hasta llegar a las últimas divisiones que son los alveolos. Existen alrededor de 300 millones de alveolos lo cual representa alrededor de 150 millones por cada pulmón.
La unidad funcional respiratoria consta de 3 partes:
Alveolo.
Capilares.
Espacio intersticial.
2.17
ALVEOLO
Los alvéolos pulmonares son los divertículos terminales del árbol bronquial, en los que tiene lugar el intercambio gaseoso entre el aire inspirado y la sangre.
Son sacos recubiertos en su pared interna por líquido blanco y pegajoso, pueden tener más
de
un
milímetro
de
diámetro
y
agente tensoactivo, hay aproximadamente 300 millones de ellos en todo el aparato respiratorio, ubicados
en
las
terminaciones
de
los parpados pulmonares.
2.18
CAPILARES
Los capilares sanguíneos son los vasos sanguíneos de menor diámetro, están formados solo por una capa de tejido, lo que permite el intercambio de sustancias entre la sangre y las sustancias que se encuentran alrededor de ella.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE El calibre de los capilares de las diferentes partes del cuerpo varía dentro de límites relativamente estrechos, entre 8 y 12 micras, y permite el paso con dificultades de las células sanguíneas. En los órganos que están en un estado de actividad funcional mínima, muchos capilares están estrechados de tal modo que apenas circula sangre sa ngre por ellos.
2.19
Espacio intersticial
Esta entre la pared del alveolo y la pared del capilar, normalmente es muy estrecho, de menos de 1 micra de ancho para evitar que exista una gran distancia entre alveolo y capilar y se mantenga una gran velocidad de difusión de gases. El espacio intersticial drena vía capilares linfáticos, al conducto torácico y a la aurícula derecha. Se calcula que su capacidad máxima de drenaje es cuando existen 25 mmHg de presión en el espacio intersticial.
Si aumenta el volumen y la presión de líquido por encima de esta cifra, rompen las paredes de los alveolos y capilares produciéndose una acumulación de una mezcla de aire, líquido y glóbulos rojos llamada hemoptisis que al ser expulsada por las vías respiratorias sale en forma de espuma sanguinolenta.
Durante la espiración el aire recorre el mismo camino pero en sentido inverso, haciendo salir aire de los alveolos al exterior. Para lograr esto la caja Torácica debe realizar movimientos inspiratorios y espiratorios determinados por varios músculos que elevan la caja Torácica o la comprimen.
2.20
Membrana respiratoria
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE Es el conjunto de estructuras que deben cruzar los gases entre el alveolo y el capilar pulmonar. Está compuesta por 6 ítems que son los siguientes yendo desde el alveolo hacia el capilar:
1. Una monocapa de líquido que cubre la superficie interior del alveolo y que contiene el surfactante (dipalmitoillecitina).
2. El epitelio alveolar, formada por neumocitos tipo 1 y neumocitos tipo 2 Este último sintetiza el surfactante.
3. La membrana basal alveolar. 4. El espacio intersticial entre alveolo y capilar pulmonar. Contiene una delgada capa de líquido. Drena vía capilares linfáticos – conducto torácico – torácico – vena vena cava superior – superior – aurícula aurícula derecha.
5. membrana basal capilar. 6. endotelio capilar. A pesar de ser 6 capas, la membrana respiratoria tiene un espesor muy delgado, solo de 0.5 micras, en cambio si tomamos en cuenta la superficie total de los 300 millones de alveolos, su área es muy amplia de 70 a 100 metros cuadrados. (bases de biofisica, 2015)
2.21
Regulación de la respiración
La respiración es un proceso automático y rítmico mantenido constantemente que puede modificarse bajo el influjo de la voluntad, pudiendo cambiar tanto la profundidad de la respiración como la frecuencia de la misma. La respiración no siempre es un proceso absolutamente regular y rítmico, ya que ha de ir adaptándose constantemente a las necesidades del organismo, para aportar el oxígeno necesario al metabolismo celular y eliminar el anhídrido carbónico producido durante el mismo. La respiración rítmica basal, o eupnea, está regulada por los centros respiratorios nerviosos situados en el encéfalo que recogen información proveniente del aparato respiratorio y de otras partes del organismo, para dar lugar a una respuesta a través de
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE los órganos efectores o musculatura respiratoria que determinará la profundidad de la respiración, o volumen corriente, y la frecuencia. La corteza cer ebral también participa cuando se interviene de forma voluntaria en el proceso respir atorio.
2.21.1 Centros respiratorios A nivel central, la respiración está controlada por diversas zonas del tronco del encéfalo que se conocen con el nombre de centros respiratorios y que son: 1. Centros bulbares. 2. Centro apnéustico. 3. Centro neumotáxico. 4. Centros superiores.
(opencourseware, 2011)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE Regulación de la actividad del centro respiratorio y Vit alometria.
Un incremento en la PCO2, en la concentración de h+ de la sangre arterial o una caída de PO2, aumentan la actividad del centro respiratorio, y los cambios en la dirección opuesta tienen un efecto inhibidor ligero. Los efectos de las variaciones en la química sanguínea sobre la ventilación están mediados por los quimiorreceptores respiratorios, células receptoras en el bulbo y en los cuerpos carotídeos y aórticos, sensibles a los cambios en la composición de la sangre, que inician impulsos que estimulan el centro respiratorio. Además del control químico respiratorio básico, otros aferentes proveen controles no químicos para los "ajustes finos" que afectan la respiración en situaciones particulares. Generan el ritmo respiratorio basal, procesan la información de los sensores y modifican, en consecuencia, su nivel de actividad. Los controladores o centros respiratorios tienen las siguientes funciones:
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE Establecer el ritmo de la respiración y actuar como generadores centrales del patrón respiratorio. Transmitir ese ritmo central a las motoneuronas que inervan los músculos respiratorios. Ajustar el ritmo respiratorio y de la respuesta motora a las necesidades metabólicas (funciones homeostáticas), así como para cubrir las funciones conductuales y voluntarias (funciones no homeostáticas). Utilizar el mismo gasto de energía para llevar a cabo varias funciones. Los experimentos de transección a distintos niveles del SNC permitieron concluir que los centros encargados del control automático del ritmo respiratorio se localizaban en el tronco encefálico; en función estos resultados se hablaba de: Centro neumotáxico, parte rostral de la protuberancia Centro apnéustico, en la parte ventral Serie de centros bulbares (principales responsables del ritmo respiratorio) Los centros neumotáxico y apnéustico (o centros suprabulbares) se encargan de modular y afinar el centro respiratorio. (biofisica, 2015)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 3. UNIDAD 3
3.1 Sonido, Audición y Ondas sonoras. 3.1.1
El Sonido
Desde un punto de vista físico, el sonido es una vibración que se propaga en un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso), cuando nos referimos al sonido audible por el oído humano, lo definimos como una sensación percibida en el órgano del oído, producida por la vibración que se propaga en un medio elástico en forma de ondas. Para que se produzca un sonido es necesaria la existencia de:
Un emisor o cuerpo vibrante.
Un medio elástico transmisor de esas vibraciones.
Un receptor que capte dichas vibraciones.
3.1.2
La Audición
La audición es uno de los cinco sentidos propios de los animales, con características particulares y diferenciadas en cada especie. Este sentido supone procesos procesos fisiológicos
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE y psicológicos y se relaciona con el equilibrio.
Nos
permite
interpretar
sonidos, y nos ayuda a comunicarnos; el órgano receptor de este sentido es el oído. Funcionamiento de la audición
El sonido se canaliza en el conducto auditivo y provoca el movimiento del tímpano.
El tímpano vibra con el sonido.
Las vibraciones del sonido se desplazan por la cadena de huesecillos hasta la cóclea.
Las vibraciones del sonido hacen que el fluido de la cóclea se mueva.
El movimiento de este fluido hace que las células ciliadas se inclinen. Las células ciliadas producen señales neurales que son captadas por el nervio auditivo. Las células ciliadas de un extremo
de
la
cóclea
envían
información de los sonidos graves, y las células ciliadas del otro extremo envían información de los sonidos agudos.
El nervio auditivo envía las señales al cerebro, donde se interpretan como sonidos.
3.1.3
Ondas sonoras y sonido
Las ondas sonoras: son ondas mecánicas longitudinales: mecánicas porque necesitan un medio material para su propagación y longitudinales porque las partículas del medio actúan en la misma dirección en la que se propaga la onda. Pueden propagarse en medios sólidos, líquidos y gaseosos.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE La propagación de una onda sonora consiste en sucesivas compresiones y dilataciones del medio de propagación, producidas por un foco en movimiento vibratorio. Al paso de la onda el medio experimenta variaciones periódicas de presión. (Brito, 2015)
3.1.4
Velocidad del sonido
El sonido es un fenómeno físico que resulta de la perturbación de un medio. Esta perturbación genera genera un comportamiento ondulatorio, ondulatorio, lo cual hace que esta se propague hasta llegar al sitio donde se encuentra algún receptor.
3.1.5
Energía del sonido
Es la energía que transmiten o transportan las ondas sonoras. Procede de la energía vibracional del foco sonoro y se propaga a las partículas del medio que atraviesan en forma
de energía
cinética (movimiento
de
las
partículas),
y
de energía
potencial (cambios de presión producidos en dicho medio,o medio,o presión sonora). (energias alternativas, 2015)
3.1.6
Elementos de una onda
Cresta: es la parte más elevado de una onda.
Valle: es la parte más baja de una onda.
Elongación: es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado.
Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento desde el punto de equilibrio hasta la cresta o el valle.
Longitud de onda onda (l): es la distancia comprendida entre dos crestas o dos valles.
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Onda completa: cuando ha pasado por todas las l as elongaciones positivas positiva s y negativas.
Período (T): el tiempo transcurrido para que se realice una onda completa.
Frecuencia (f): Es el número de ondas que se suceden en la unidad de tiempo.
(las ondas, 2015)
3.1.7
Cualidades del sonido
El oído humano es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las diferencias que pueden existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las cuatro cualidades que caracterizan a todo sonido. Estas son: intensidad, tono, timbre y duración.
Intensidad
Tono
Timbre
Duración
(Pablo,
3.1.8
La voz humana
Podemos considerar la voz como un instrumento musical porque reúne las tres condiciones que debe tener todo instrumento: Un Mecanismo que lo haga sonar: La Respiración Un material que vibra: Las Cuerdas Vocales Una caja de resonancia: Los Resonadores El Instrumento vocal es una máquina que funciona a la perfección para producir los sonidos. (camino, 2014) 2014)
3.1.9
Biofísica de la percepción auditiva
Este factor es el hecho de que disponemos de un sistema periférico: el aparato auditivo. El oído es el órgano receptor en donde comienza el estímulo acústico, el cual se
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE convierte en sensación sonora. El odio nos permite captar una gran diversidad de sonidos, es por esto que la audición no solo es importante para captar sonidos sino también para comunicarnos. Las orejas o pabellones auriculares tienen una serie de pliegues que favorecen la captación de las ondas sonoras. El sonido captado por la oreja entra por el conducto auditivo externo, donde existen una serie de pelos y cera para la protección de este. Cuando se produce un sonido, el aire vibra creando una onda sonora, el pabellón auditivo capta la onda sonora y la dirige hacia el canal auditivo. Al final de conducto auditivo se encuentra el tímpano que empieza a vibrar, en el odio medio, el tímpano esta comunicado con la cadena de huesecillos: matillo, yunque y estribo. Que transmiten las vibraciones y las amplifican hasta la ventana oval del oído interno. En el oído interno, un líquido estimula las terminaciones nerviosas, llamadas las celular ciliadas, estas envían impulsos eléctricos a través del nervio auditivo hasta el cerebro. El cerebro decodifica estos impulsos, produciéndose el fenómeno de la audición. (biofisicamyc, 2015)
3.1.10 Audímetro Es un aparato que se conecta a algunos televisores y mide
la audiencia de
manera
permanente
y
automática; sus datos se utilizan para generar datos estadísticos. (zaruma, sistemasbiofisicos.blogspot.com, 2015)
3.1.11 La luz y el espetro electromagnético electr omagnético La astronomía no podría existir si no existiera la luz o si el ser humano no pudiera verla. De hecho, miramos al cielo porque allí vemos luces. Una postura holística sería pensar que, cuando nos llega nos toca-la luz de las estrellas, estamos siendo s iendo tocados por esas es as estrellas, aunque quizás se encuentren, no solo a una distancia dis tancia impensable, sino tambien en un pasado remoto. Sea como sea, la posibilidad de conocer lo que hay allá nos la está dando la luz. (García, 2014)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 3.1.12 Conceptos relativos a la luz. Color La definición de luz más adecuada de la Física Moderna sería un campo de fuerzas matemático o abstracto que se reproduce a sí mismo en un espacio vacío. Después hay todo tipo de singularidades, de incertidumbres y de versiones. Desde viajes en el tiempo hasta efectos de otras dimensiones. La falta de un concepto claro de la luz y la masa se agrava con la famosa ecuación de Einstein de transformación de masa en energía y viceversa E = m c². El cerebro acaba por creérselo literalmente y parece que son dos dos cosas totalmente intercambiables y que la naturaleza de la luz y de la masa debe ser la misma. (loaiza, 2015) 3.1.13 Cualidades de la luz
Según su comportamiento ante la luz, los medios se pueden clasificar en: •
Transparentes: Dejan pasar una gran parte de la luz que les llega y permiten ver los objetos a través de ellos. Ejemplos: Agua, aire y vidrio.
•
Opacos: No dejan pasar la luz. Ejemplos: Madera y metal.
•
Translúcidos: Sólo dejan pasar una parte de la luz que reciben. Los objetos visibles se muestran borrosos a través de ellos. Ejemplos: Vidrio esmerilado y algunos plásticos
Por ello, cuando iluminamos un objeto con un foco grande y observamos la imagen en una pantalla podemos distinguir: -
Zona de sombra, que no recibe ningún rayo.
-
Zona de penumbra, que recibe sólo parte de los rayos.
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE -
Zona iluminada, que recibe todos los rayos que proceden del foco de luz.
3.1.14 Sistema visual humano
El sistema visual humano está compuesto por:
3.2
El ojo
El ojo humano puede considerarse un sistema óptico (conjunto de superficies que separan medios con diferente índice de refracción), que permite formar la imagen de objetos exteriores en el plano de la retina. La córnea y el cristalino son los dos componentes ópticos del ojo humano que modifican las trayectorias de l a luz haciendo que la imagen se forme en el plano retiniano. Entre la córnea y el cristalino hay una sustancia líquida llamada humor acuoso. Antes del cristalino tenemos el iris, cuya abertura central (pupila) puede variar de tamaño, lo que permite r egular la cantidad de luz que entra en el ojo. El humor vítreo es una sustancia gelatinosa que ocupa el 80% del globo ocular: toda la zona comprendida entre el cristalino y la retina. La zona de la retina que permite una visión con el máximo detalle o resolución se conoce con el nombre de fóvea. Las señales producidas cuando la luz actúa sobre los pigmentos existentes en los fotorreceptores de la retina salen del ojo por medio del nervio óptico, que agrupa alrededor de un millón de fibras para cada retina. (loaiza, 2015)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 3.2.1
Radiaciones
Las radiaciones se pueden clasificar como ionizantes y no ionizantes. Existen dos tipos de radiación ionizante, una de naturaleza electromagnética (rayos X, rayos gamma) y otra, constituida por partículas (alfa, beta, neutrones, etc). Las radiaciones electromagnéticas de menor frecuencia que la necesaria para producir ionización, como lo son, la radiación ultravioleta (UV), visible, infrarroja (IR), microondas y radiofrecuencias, hasta los campos de frecuencia extremadamente baja (ELF), comprenden la región del espectro conocida como radiación no ionizante.
3.2.2
Radiaciones Ionizantes
La radiación ionizante puede transferir su energía a las moléculas que constituyen el cuerpo humano, esto puede traducirse en un daño significativo si la interacción es con las moléculas de ADN. Los daños pueden ser agudos e inmediatos como quemaduras, hemorragias, diarreas, infecciones o hasta la muerte; también existen efectos tardíos como el cáncer o efectos hereditarios.
3.2.3
Radiaciones No Ionizantes
La existencia de posibles efectos crónicos de las radiaciones no ionizantes es aún objeto de fuertes debates y de una amplia investigación científica, dicha incertidumbre genera bastante inquietud frente a las exposiciones tanto de tipo laboral como ambiental. Ya son bastante conocidos los efectos agudos de estas radiaciones, los que pueden ir desde pequeñas descargas eléctricas hasta quemaduras, también pueden producirse calentamiento de los tejidos tanto superficiales como profundos, lo que dependiendo del tejido del cual se trate puede traducirse en un serio daño.
(instituto de salud publica de chile, 2014)
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 3.3
Tubo de Coolidge
En 1913 William Coolidge inventó el tubo Coolidge, Coolidge, también conocido como «tubo «tubo de cátodo caliente», un tubo de rayos X con una mejora de cátodo para su uso en rayos X las máquinas que permitían más intensa visualización de la anatomía y destrucción de tumores.
3.4
Ley de Owen
En cualquier metal, existen uno o dos electrones por átomo que son libres de moverse de un átomo a otro. A esto se le llama "mar de electrones". Su velocidad, más que ser uniforme, se modela por una distribución estadística, y ocasionalmente un electrón tendrá la velocidad suficiente para escapar del metal, sin ser atraído de regreso. La cantidad mínima de energía necesaria para que un electrón escape de la superficie se llama función de trabajo. Esta función de trabajo es característica del material y para la mayoría de los metales m etales es del orden de varios electronvoltios. Las corrientes termoiónicas pueden incrementarse o decrementarse disminuyendo la función de trabajo. Esta característica, que es muy deseable, puede lograrse aplicando al alambre varios recubrimientos de óxido. La radiopacidad es la capacidad que posee un determinado material de no permitir penetrar los rayos x es decir de desviarlos al contacto con ellos, los metales nobles poseen una una gran densidad la cual le permite evitar evitar la penetración penetración de los los rayos X siendo claramente visibles en una radiografía esto se debe a que presentan una mayor cantidad de masa por cm3 que atravesar. En la primera prime ra radiografía tomada por Wilhen Röntgen se puede apreciar cómo se traspasan los tejidos blandos como hueso y carne pero el anillo de bodas (oro) no es atravesado por ellos.
3.5
Rayos X
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Designa a una radiación electromagnética, invisible para el ojo humano, capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas. Los actuales sistemas digitales permiten la obtención y visualización de la imagen radiográfica directamente en una computadora (ordenador) sin necesidad de imprimirla. La longitud de onda está entre 10 a 0,01nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 30000 PHz (de 50 a 5000 veces la frecuencia de la luz visible). (Medline Plus)
3.6
La radiactividad o radioactividad
Es un fenómeno físico por el cual los núcleos de algunos elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas radiográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos, inestables, que son capaces de transformarse, o decaer, espontáneamente, en núcleos atómicos de otros elementos más estables. La radiactividad puede ser: ·
Natural: manifestada por los isótopos que se encuentran en la naturaleza.
· Artificial
o inducida:
transformaciones
manifestada por
los radioisótopos
artificiales.
(zaruma, sistemasbiofisicos.blogspot.com, 2015)
producidos en
YUL FERNANDO FLORES GARCÍA 2DO SEMESTRE 4. Bibliografía
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