FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR
Robson A. S. Santos
HEMODINÂMICA DA CIRCULAÇÃOHEMODINÂMICA DA CIRCULAÇÃO
PERIFÉRICAPERIFÉRICA
In 1627, William Harvey was able to confirm his observation that the blood circulates throughout the body, which he inferred from the structure of the venal valves. The following year, in Exercitatio Anatomica, he published these conclusions as well as a description of the heart as a mechanical pump
In 1651, Harvey published the concept that all living things originate from eggs. Harvey believed that in principle organisms could be spontaneously generated, and that the process was one of the self-generation of a complicated machine.
In 1661, Marcello Malpighi, in De pulmonibus, reported his observation of blood movement through the capillaries. He is also noted for his studied of the glands.
In 1733, Hales measured blood pressure.
In 1738, Daniel Bernoulli, in Hydrodynamica, asserted the principle that as the speed of a moving fluid increases, the pressure within the fluid decreases. In the process of determining this, he invented the 'molecular theory of gases,' now known as the 'kinetic theory of gases,' which introduced the notion that the gas particles were moving around rapidly and that a gas's temperature is a function of the average speed of its particles.
PRINCIPAIS FUNÇÕES DO PRINCIPAIS FUNÇÕES DO SISTEMA CIRCULATÓRIOSISTEMA CIRCULATÓRIO
Transporte e distribuição de substâncias Transporte e distribuição de substâncias essenciais para os tecidos.essenciais para os tecidos.
Remoção de produtos do metabolismo.Remoção de produtos do metabolismo. Ajustar o suprimento de oxigênio e Ajustar o suprimento de oxigênio e
nutrientes em diferentes estados fisiológicos nutrientes em diferentes estados fisiológicos Regulação da temperatura corporalRegulação da temperatura corporal Comunicação humoralComunicação humoral
BOMBA
DISTRIBUIDORESTÚBULOS VASOS
DE TROCA
COLETORES
TÚBULOS
O CIRCUÍTO
Pressure Drop in the Vascular Pressure Drop in the Vascular SystemSystem
LARGE ARTERIES
SMALL ARTERIES
ARTERIOLES
CAPILLARIESVENULES &VEINS
ME
AN
PR
ES
SU
RE
INSIDE DIAMETERSMALL LARGELARGE
ELASTIC TISSUE
MUSCLE
Distribuição do Sangue no Distribuição do Sangue no Sistema CirculatorioSistema Circulatorio
67% VEIAS SIST. /VENULAS67% VEIAS SIST. /VENULAS 5% CAPILARES SISTÊMICOS5% CAPILARES SISTÊMICOS 11% ARTÉRIAS SISTÊMICAS11% ARTÉRIAS SISTÊMICAS 5% VEIAS PULMONARES5% VEIAS PULMONARES 3% ARTÉRIAS PULMONARES3% ARTÉRIAS PULMONARES 4% CAPILARES PULMONARES4% CAPILARES PULMONARES 5% ÁTRIOS/VENTRICULOS5% ÁTRIOS/VENTRICULOS
Organização do Sistema Organização do Sistema CirculatórioCirculatório
CIRCUITOS EM SÉRIE
E EM PARALELO
HEMODINÂMICAHEMODINÂMICA
VELOCIDADE,FLUXO,PRESSÃOVELOCIDADE,FLUXO,PRESSÃO FLUXO LAMINAR FLUXO LAMINAR LEI DE POISEUILLELEI DE POISEUILLE RESISTÊNCIA(SERIE-PARALELO)RESISTÊNCIA(SERIE-PARALELO) FLUXO TURBILHONAR E NÚMERO FLUXO TURBILHONAR E NÚMERO
DE REYNOLDDE REYNOLD
PRESSÃO HIDROSTÁTICAPRESSÃO HIDROSTÁTICA
136cm
0
0100
200
P = p x g x h
P = Pressão mmHgp = densidadeg = gravidadeh = altura
0100
200
0
100mmHg
0100
200
0100
200
136cm
CONCEITOS IMPORTANTESCONCEITOS IMPORTANTES
VELOCIDADE = DISTÂNCIA / TEMPO V = D / T
FLUXO = VOLUME / TEMPO Q = VL / T
VELOCIDADE -FLUXO- ÁREA
V = Q / A
ENERGIA DE UM FLUÍDO ESTÁTICO VS ENERGIA DE UM FLUÍDO ESTÁTICO VS EM MOVIMENTOEM MOVIMENTO
ENERGIA TOTAL= POTENTIAL + CINÉTICA ET = EP + EC
FLUÍDO EM REPOUSO (HIDROSTÁTICA )
FLUÍDO EM MOVIMENTO (HYDROSTÁTICA + HIDRODINÂMICA)
VELOCIDADE E PRESSÃOVELOCIDADE E PRESSÃO
0
0100
200
ÁREA DE SECÇÃO TRANSVERSAL ÁREA DE SECÇÃO TRANSVERSAL E VELOCIDADEE VELOCIDADE
Q=10ml/s
A= 2cm2 10cm2 1cm2
V= 5cm/s 1cm/s 10cm/s
V = Q / A
a b c
LEI DE POISEUILLELEI DE POISEUILLEFluxo em Tubos Cilíndricos Fluxo em Tubos Cilíndricos RigídosRigídos
(FLUXO)Q =(FLUXO)Q = (Pi - Po) r (Pi - Po) r
DIFERENÇADE PRESSÃO RAIO
88ηηL L
VISCOSIDADE
4
COMPRIMENTO
POISEUILLE’S LAWPOISEUILLE’S LAW GOVERNING FLUID GOVERNING FLUID FLOW(Q) THROUGH CYLINDRIC TUBESFLOW(Q) THROUGH CYLINDRIC TUBES
RESISTÊNCIA AO FLUXO NO RESISTÊNCIA AO FLUXO NO SISTEMA CARDIOVASCULARSISTEMA CARDIOVASCULAR
CONCEITOS BÁSICOS
Rt = R1 + R2 + R3…………. RESISTÊNCIAS EM SÉRIE
1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3…. RESISTÊNCIAS EM PARALELO
SÉRIE PARALELOR1 R2 R3
R1
R3R2
RESISTÊNCIA AO FLUXO NO RESISTÊNCIA AO FLUXO NO SISTEMA CARDIOVASCULARSISTEMA CARDIOVASCULAR
O QUE REALMENTE OCORRE NO SCV?
ARTÉRIAS
ARTERÍOLAS
CAPILARES
BAIXA R ALTA R BAIXA R
Teorema de Bernoulli para um fluxo constante em um leito fechado.
A soma da Energia de Pressão, Energia Cinética e Energia
Potencial em um determinado ponto do leito vascular é
igual a soma dessas Energias em um outro ponto do mesmo
leito vascular.
FLUXO LAMINAR VS FLUXO TURBILHONARFLUXO LAMINAR VS FLUXO TURBILHONARO Número de REYNOLDO Número de REYNOLD
FLUXOLAMINAR
FLUXOTURBILHONAR
Nr = pDv/ np = densidade
D = diâmetro
v = velocidade
n = viscosidadelaminar = 2000 ou inferiorlaminar = 2000 ou inferior
SISTEMA ARTERIALSISTEMA ARTERIAL
COMPLACÊNCIA COMPLACÊNCIA
PRESSÃO ARTERIAL PRESSÃO ARTERIAL
PRESSÃO DE PULSOPRESSÃO DE PULSO
MEDIDA DE PRESSÃOMEDIDA DE PRESSÃO
THE END
THE CONCEPT OF THE HYDRAULIC THE CONCEPT OF THE HYDRAULIC FILTERFILTER
SYSTOLE DIASTOLE
COMPLIANT
RIGID
EFFECTS OF PUMPING THROUGH A EFFECTS OF PUMPING THROUGH A RIGID VS A COMPLIANT DUCTRIGID VS A COMPLIANT DUCT
O2
CO
NS
UM
PT
ION
(m
lO2/
100g
/bea
t)
0.1
0
STROKE VOLUME (ml)5 15
NATIVE AORTA
PLASTIC TUBING
STATIC P-V RELATIONSHIP STATIC P-V RELATIONSHIP IN THE AORTAIN THE AORTA
% I
NC
RE
AS
E I
N V
OL
UM
E
PRESSURE (mmHg)
ELASTIC MODULUS OR ELASTIC MODULUS OR ELASTANCEELASTANCE
Ep = P / D/D
Ep= ELASTIC MODULUS D= MAX. CHANGE IN AORTIC DIAMETER. D= MEAN AORTIC DIAM.
ELASTANCE COMPLIANCE
P V PV
EP IS INVERSELY PROPORTIONAL TO C
MEAN ARTERIAL PRESSURE (MAP)
CARDIAC OUTPUT PERIPHERAL RESISTANCE
REMEMBER OHMS LAW?
INSTANTANEOUSINCREASE
STEADY STATEINCREASE
EFFECT OF COMPLIANCE ON MAPEFFECT OF COMPLIANCE ON MAP
Pa = Qh - Qr / Ca
Qh- inflow (CO)Qr- outflowCa- CompliancePa- MAP
AR
TE
RIA
L P
RE
SS
UR
E (
mm
Hg)
TIME
SMALL Ca
LARGE Ca
INCREASE CARDIAC OUTPUT
PULSE PRESSURE
STROKE VOLUME COMPLIANCE
V4
VB
V3
V2VAV1
P1 PA P2 PP33 PB P4
VOLUME
PRESSURE
PULSE PRESSUREEFFECTS OF:
COMPLIANCE TOTAL PERIPHERAL RESISTANCE
TPR
VASCULAR FUNCTION CURVE
HOW CARDIAC OUTPUT REGULATESCENTRAL VENOUS PRESSURE
CARDIAC FUNCTION CURVE
HOW CENTRAL VENOUS PRESSURE (PRELOAD)REGULATES CARDIAC OUTPUT
COUPLING OF THE HEART AND BLOOD VESSELS
VASCULAR FUNCTION CURVEHOW CHANGES IN CARDIAC OUTPUT INDUCECHANGES IN CENTRAL VENOUS PRESSURE?
CE
NT
RA
L V
EN
OU
R P
RE
SS
UR
E (
mm
Hg)
-1
8
CARDIAC OUTPUT (L/min)
0 8
VASCULAR FUNCTIONCURVE
Pmc
B
A
HOW BLOOD VOLUME AND VENOMOTOR TONE CHANGE THE VASCULAR FUNCTIONCURVE?
CE
NT
RA
L V
EN
OU
R P
RE
SS
UR
E (
mm
Hg)
-1
8
0 8
VASCULAR FUNCTIONCURVE
CARDIAC OUTPUT (L/min)
TRANSFUSION
NORMAL
HEMORRHAGE
TOTAL PERIPHERAL RESISTANCEAND THE VASCULAR FUNCTION CURVE.
CE
NT
RA
L V
EN
OU
R P
RE
SS
UR
E (
mm
Hg)
-1
8
0 8
VASCULAR FUNCTIONCURVE
CARDIAC OUTPUT (L/min)
NORMAL
VASODILATION
VA
SOCO
NSTRICTIO
N
THE CARDIAC FUNCTION CURVE
CENTRAL VENOUS PRESSURE (mmHg)
CA
RD
IAC
OU
TP
UT
(L
/min
)
EFFECTS OF SYMPATHETIC STIMULATIONON THE CARDIAC FUNCTION CURVE
CA
RD
IAC
OU
TP
UT
(L
/min
)
CENTRAL VENOUS PRESSURE (mmHg)
HOW BLOOD VOLUME AND PERIPHERALRESISTANCE CHANGE THE CARDIAC FUNCTION CURVE?
CA
RD
IAC
OU
TP
UT
(L
/min
)
CENTRAL VENOUS PRESSURE (mmHg)
VOLUME RESISTANCE
THE CARDIAC FUNCTION CURVE IN HEART FAILURE
CENTRAL VENOUS PRESSURE (mmHg)
CA
RD
IAC
OU
TP
UT
(L
/min
)
HEART - BLOOD VESSELSHEART - BLOOD VESSELSCOUPLINGCOUPLING
PUMP ARTERIESVEINS
Qh 5L/min
Qr5L/min
PERIPHERAL R= Pa - Pv / Qr
R = 20mmHg/L/min
MPA=102mmHgCPV=2mmHg=Pv
COMPLIANCESCv = 19CaCv>>>>Ca
MORMAL FUNCTION
Pa
CARDIAC ARREST!CARDIAC ARREST!INMEDIATE EFFECTINMEDIATE EFFECT
PUMP ARTERIESVEINS
Qh 0L/min
Qr5L/min
CPV=2mmHg=Pv
Pa
FLOW STOPS HERE
FLOW CONTINUES HRETRANSFER ART-->VEINS
R = 20mmHg/L/minQr= Pa - Pv/20
Qr CONTINUES AS LONG ASA PRESSURE GRADIENT IS SUSTAINED
CARDIAC ARRESTCARDIAC ARRESTSTEADY STATESTEADY STATE
PUMP ARTERIESVEINS
Qh 0L/min
Qr0L/min
Pv = 7mmHg = MEAN CIRCULATORY PRESSURE OR Pmc
Pa = 7mmHg
FLOW STOPPED
FLOW STOPPED
Qr = 0 ( NO Pa - Pv DIFFERENCE)
95mmHg
5mmHg
WE START PUMPING!WE START PUMPING!INMEDIATE EFFECTINMEDIATE EFFECT
PUMP ARTERIESVEINS
Qh 1L/min
Qr0L/min
Pv = 7mmHg
Pa = 7mmHg
FLOW STARTS
NO FLOW HERE YET
SOME VENOUS BLOOD
FLOW RETURNS AT Qr AT FLOW RETURNS AT Qr AT THE NEW QhTHE NEW Qh
PUMP ARTERIESVEINS
Qh 1L/min
Qr1L/min
Pv = 6mmHg
Pa = 26mmHg
FLOW STARTS
R = 20mmHg
Qr = Pa - Pv / 20 = 1L/min