Flujo sanguíneo

Flujo sanguíneo es la circulación continua de sangre En sistema cardiovascular. Este proceso asegura el transporte de nutrientes, hormonas, desechos metabólicos, O₂ y CO₂ en todo el cuerpo para mantener el nivel de la célula metabolismo, la regulación de la pH, presión osmótica y la temperatura de todo el cuerpo y la protección contra daños mecánicos y microbianas.

Dedicado a describir la física de la ciencia flujo sanguíneo se llama hemodinámica. Para la comprensión básica es importante estar familiarizado con la anatomía del sistema cardiovascular y hidrodinámica. Sin embargo es importante mencionar que la sangre no es un Fluido Newtoniano, y los vasos sanguíneos no son tubos rígidos, hidrodinámica clásica no es capaz de explicar la hemodinámica.

Sangre y su composición

Sangre se compone de plasma y elementos formes. El plasma contiene agua 91,5%, 7% proteínas y 1.5% otros solutos. Son los elementos formes plaquetas, glóbulos blancos y glóbulos rojos, formó la presencia de estos elementos y su interacción con plasma las moléculas son las principales razones, por qué sangre difiere tanto de fluidos newtonianos ideales.

La mecánica de la circulación de la sangre

Mecánica es el estudio del movimiento (o equilibrio) y la fuerzas de que lo causa. Sangre se mueve en los vasos sanguíneos, mientras que el corazón sirve como la bomba de la sangre. Las paredes de los vasos del corazón son elásticos y móviles, permitiendo a la sangre y la pared para ejercer fuerzas mutuamente que en turno la influencia su respectivo movimiento. Por lo tanto, para comprender la mecánica de la circulación del corazón, vale la pena revisar la mecánica de fluidos, la elástico sólidos)impulso), y la naturaleza de las fuerzas ejercidas entre dos sustancias en contacto.

Velocidad

A menudo expresado en cm/seg. Este valor es inversamente proporcional al área transversal total del vaso sanguíneo y también difiere por sección, ya que en condiciones normales tiene el flujo de sangre laminares características. Por este motivo la velocidad del flujo de sangre es el más rápido en el centro de la nave y más lento en la pared del vaso. En la mayoría de los casos se utiliza la velocidad media. Hay muchas maneras de medir la velocidad del flujo de sangre, como videocapillary microscoping con el análisis fotograma a fotograma, o láser Doppler anemometría. Velocidades de la sangre en arterias son más altos durante sístole que durante diástole. Uno de los parámetros para cuantificar esta diferencia es la Índice de pulsatilidad (PI), que es igual a la diferencia entre la velocidad sistólica máxima y la mínima velocidad diastólica dividido por la velocidad media durante el ciclo cardíaco. Este valor disminuye con la distancia desde el corazón.

$PI = \frac{v_{systole} - v_{diastole}}{v_{mean}}$

Relación entre la velocidad del flujo de sangre y área seccionada transversalmente total en humanos

Tipo de vasos sanguíneos	Área de sección transversal total	Velocidad de la sangre en cm/s.
Aorta	3 – 5 cm2	40 cm/s.
Tubos capilares	4500-6000 cm2	0,03 cm/s.
Vena cavas inferior y superior	14 cm2	15 cm/s

Estrés

Cuando la fuerza se aplica a un material comienza a deformarse o mover. Como la fuerza necesaria para deformar un material (por ejemplo, para hacer un flujo de fluido) aumenta con el tamaño de la superficie del material A., la magnitud de esta fuerza F es proporcional a la zona A de la porción de la superficie. Por lo tanto, la cantidad (F / A) es la fuerza por unidad de área se denomina el estrés. La tensión de esquileo que se asocia con el flujo sanguíneo a través de una arteria es alrededor de 8-12 dinas/cm ^ 2

$\sigma = \frac{F}{A}$.

Cizalla laminar del fluido entre dos placas. $v=u, \tau=\sigma$. La fricción entre el fluido y los límites de movimiento provoca que el fluido a cizalla (flujo). La fuerza requerida para esta acción por unidad de área es el estrés. La relación entre la tensión (fuerza) y la tarifa del esquileo (la velocidad de flujo) determina la viscosidad.

Viscosidad del plasma

Normal plasma se comporta como un fluido Newtoniano a velocidades de corte. Los valores típicos para el viscosidad de plasma humano normal a 37 ° C es de 1,2 mN·s/m². La viscosidad del plasma normal varía con la temperatura de la misma manera como lo hace de su solvente del agua; un aumento de 5 ° C de temperatura en el rango fisiológico reduce la viscosidad del plasma por cerca de 10%.

Presión osmótica del plasma

La presión osmótica de la solución está determinada por el número de partículas presentes y por la temperatura. Por ejemplo, contiene una 1 solución molar de una sustancia 6,022×10²³ moléculas por litro de esa sustancia y a 0 ° C tiene una presión osmótica de 2.27 MPa (22.4 atm). La presión osmótica de la plasma afecta a la mecánica de la circulación en varias formas. Una alteración de la diferencia de presión osmótica a través de la membrana de una célula sanguínea provoca un cambio de agua y un cambio de volumen de la célula. Los cambios en la forma y flexibilidad afectan las propiedades mecánicas de sangre entera. Un cambio en el plasma presión osmótica modifica el hematocrito, es decir, la concentración del volumen de glóbulos rojos en la sangre por redistribuir el agua entre los espacios intravasculares y extravasculares. Esto a su vez afecta la mecánica de la sangre entera.

Glóbulos rojos

Los glóbulos rojos es altamente flexible y bicóncavas en forma. Su membrana tiene módulo de Young en la región de 106 PA. deformación de los glóbulos rojos es inducida por la tensión de esquileo. Cuando una suspensión es esquilada, los glóbulos rojos se deforman y girar por el gradiente de velocidad, con la tasa de deformación y giro dependiendo de la tarifa del esquileo y de la concentración. Esto puede influir en la mecánica de la circulación y puede complicar la medición de la sangre viscosidad. Es cierto que en un flujo de estado estacionario de un fluido viscoso a través de un cuerpo esférico rígido sumergido en el líquido, donde asumimos el inercia es insignificante en un flujo de tal, se cree que el hacia abajo gravitacional fuerza de la partícula es equilibrada por la fuerza de arrastre viscoso. De este equilibrio de fuerza puede demostrarse que se administra por la velocidad de caída Ley de Stokes

$U_s = \frac{2}{9}\frac{\left(\rho_p - \rho_f\right)}{\mu} g\, a^2$

Donde a es el radio de la partícula, ρ_p, ρ_f son las partículas respectivamente y densidad del fluido μ es la viscosidad del fluido, g es la aceleración gravitacional. De la ecuación anterior podemos ver que el velocidad de sedimentación de la partícula depende de la Plaza de la radio. Si la partícula se suelta del resto en el fluido, su velocidad de sedimentación U_s aumenta hasta que alcanza el valor constante llamado la velocidad terminal (U), como se muestra arriba.

Hemos analizado en el flujo sanguíneo y la composición de la sangre. Antes de que nos fijamos en la cuestión principal, hemodilución, tomemos una breve historia sobre el uso de la sangre. Su terapéutico uso no es un fenómeno moderno. Egipcio las fechas de las escrituras volver al menos 2000 años sugieren la ingestión oral de sangre como un 'remedio soberano' para la lepra. Experimentos con las primeras transfusiones de sangre intravenosas comenzaron al principio del siglo XVI, y en los últimos 50 años el campo de la medicina transfusional ha progresado notablemente, trayendo consigo un aumento en el uso de sangre y hemoderivados. Sin embargo, el uso terapéutico de sangre viene con riesgos significativos. Como resultado, muchas personas están buscando alternativas a la transfusión de sangre entera. Hoy en día, sin derramamiento de sangre medicina y cirugía (BMS) programas se han desarrollado no sólo para las personas con ciertas creencias religiosas, sino también para los pacientes que temen los riesgos de las transfusiones de sangre y el desean de tomar las precauciones médicas posibles mejores.

Hemodilución

Hemodilución es la dilución de la concentración de glóbulos rojos y plasma constituyentes sustituyendo parcialmente la sangre con coloides o cristaloides. Es una estrategia para evitar la exposición de los pacientes a los peligros de homólogo transfusiones de sangre.

Hemodilución puede ser normovolemia que, como hemos dicho, implica la dilución de los constituyentes sanguíneos normales por el uso de expansores. Durante la hemodilución normovolemic aguda (ANH) sangre perdida posteriormente durante la cirugía contiene proporcionalmente menos glóbulos rojos por milímetro, minimizando así la pérdida intraoperativa de la sangre entera. Por lo tanto, sangre perdida por el paciente durante la cirugía no está realmente perdido por el paciente, este volumen es purificado y redirigido al paciente.

Sin embargo hay hemodilución hipervolémica: (HVH). Aquí, en lugar de intercambiar simultáneamente la sangre del paciente como en ANH, la técnica de hypervolemic se realiza mediante el uso de la expansión de volumen preoperatoria aguda sin cualquier extracción de sangre. En la elección de un fluido, sin embargo, debe asegurarse que cuando se mezclan el resto de sangre se comporta en la microcirculación en el fluido de sangre original, conservando todas sus propiedades de viscosidad.

En la presentación de qué volumen de ANH debe aplicarse un estudio sugiere un modelo matemático de ANH que calcula el máximo ahorro de RCM posible usando ANH, dado los pacientes peso H_i y H_m. No te preocupes. Anexa a este documento es un Glosario del término utilizado.

Para mantener la normovolemia, la retirada de sangre autóloga debe sustituirse simultáneamente por un hemodilute adecuado. Idealmente, esto se logra mediante isovolemia exanguinotransfusión de un sustituto plasmático con un coloide presión osmótica (OP). A coloide es un líquido que contiene partículas que son lo suficientemente grandes como para ejercer una presión oncótica a través de la membrana microvascular. Al debatir el uso de coloides o cristaloides, es imperativo pensar en todos los componentes de la ecuación de starling:

$\ Q = K ( [P_c - P_i]S - [P_c - P_i] )$

Para determinar el hematocrito seguro mínimo deseable para un determinado paciente la siguiente ecuación es útil:

$\ BL_s = EBV \ln \frac{H_i}{H_m}$

¿Dónde está el estimado EBV sangre volumen; 70 mL/kg fue utilizado en este modelo y H_i (hematocrito inicial) es hematocrito inicial del paciente. De la ecuación anterior es evidente que el volumen de sangre eliminado durante la ANH para el H_m es el mismo que el BL_s. ¿Cuánta sangre debe eliminarse generalmente se basa en el peso, no el volumen. Puede encontrar el número de unidades que necesitan ser removidas para hemodilute a la máxima seguridad hematocrito (ANH)

$ANH = \frac {BL_s}{450}$

Esto se basa en la suposición de que cada unidad eliminado por hemodilución tiene un volumen de 450 mL (el volumen real de una unidad algo variará desde terminación de ais colección depende del peso y no el volumen). El modelo asume que el valor hemodilute es igual a la H_m antes de la cirugía, por lo tanto, la nueva transfusión de sangre obtenida por hemodilución debe comenzar cuando SBL comienza. El RCM disponible para retransfusión después ANH (RCMm) puede calcularse a partir del paciente H_i y el hematocrito final después de hemodilución)H_m)

$RCM = EVB \times (H_i - H_m)$

El SBL máxima que es posible cuando se utiliza ANH sin caer debajo de Hm(BLH) se encuentra por asumir que toda la sangre retirada durante ANH se devuelve al paciente a un ritmo suficiente para mantener el hematocrito en el nivel mínimo de seguridad

$BL_H = \frac {RCM_H} {H_m}$

Si ANH se utiliza siempre y cuando no exceda de SBL BL_H No habrá necesidad de transfusión de sangre. Podemos concluir de lo anterior, H por lo tanto no debe exceder s. La diferencia entre el BL_H y el BL_s por lo tanto es la (pérdida) sangre quirúrgica incrementalBL_i) sea posible cuando se utiliza la ANH.

$\ {BL_i} = {BL_H} - {BL_s}$

Cuando se expresan en términos del RCM

${RCM_i} = {BL_i} \times {H_m}$

Donde RCM_i es la masa de eritrocitos que tendría que ser gestionados a través de la sangre homóloga para mantener el H_m Si no se utiliza la ANH y la pérdida de sangre equivale a BLH.

El modelo asume ANH utilizada para un paciente de 70 kg, con un volumen de sangre estimada de 70 ml/kg (4900 ml). Una amplia gama de H_i y H_m se evaluó para entender las condiciones donde la hemodilución es necesaria para beneficiar al paciente.

Resultado

El resultado de los cálculos del modelo se presentan en una tabla en el apéndice para una gama de H_i de 0,30 a 0,50 con ANH realizó a los hematócritos mínimos de 0,30 a 0.15. Dado un H_i de 0.40, si el H_m se supone que es 0.25.then de la ecuación por encima de la cuenta RCM sigue siendo alta y no es necesario, ANH si BL_s No exceda ml 2303, puesto que el hemotocrit no se sitúe por debajo de H_m, aunque cinco unidades de sangre deben eliminarse durante la hemodilución. Bajo estas condiciones, para lograr el máximo beneficio de la técnica si ANH se utiliza, no sangre homóloga deberán mantener la H_m Si la pérdida de sangre no exceda 2940 ml. En tal caso ANH puede guardar un máximo de 1.1 unidad de glóbulos rojos empaquetados equivalente, y transfusión homóloga de sangre es necesaria para mantener H_m, incluso si se utiliza la ANH. Este modelo puede utilizarse para identificar al ANH puede usarse para un determinado paciente y el grado de ANH necesaria para maximizar el beneficio.

Por ejemplo, si H_i es 0.30 o menos no es posible guardar un masa equivalente a dos unidades de GRE homóloga del glóbulo rojo, incluso si el paciente está hemodiluido a un H_m de 0,15. Eso es porque de la ecuación de RCM al paciente RCM se queda corto de la ecuación que da por encima. If H_i es 0.40 uno debe eliminar al menos 7,5 unidades de sangre durante la ANH, resultando en una H_m de 0,20 a salvar dos equivalencia unidades. Evidentemente, cuanto mayor sea la H_i y cuanto mayor sea la cantidad de unidades eliminadas durante la hemodilución, es la ANH más eficaz para la prevención de la transfusión de sangre homóloga. El modelo está diseñado para permitir a los médicos a determinar donde ANH puede ser beneficioso para un paciente basándose en su conocimiento de la H_i, el potencial de SBL y una estimación de la H_m. Aunque el modelo utiliza a un paciente de 70 kg, el resultado puede aplicarse a cualquier paciente. Para aplicar estos resultados a cualquier peso corporal, cualquiera de los valores de BLs, BLH y ANHH o GRE indicados en la tabla deben ser multiplicada por el factor que llamaremos T

$T = \frac {70 \times \text{patient's weight in kg}} {4900}$

Básicamente, el modelo considerado arriba está diseñado para predecir el RCM máximo que puede salvar a ANH.

En resumen, la eficacia de la ANH ha sido descrita matemáticamente por medio de mediciones de la pérdida de sangre quirúrgica y medición de flujo de volumen de sangre. Esta forma de análisis permite la estimación precisa de la potencial eficacia de las técnicas y la aplicación de la medida muestra en el campo de la medicina.

Glosario de términos

ANH	Hemodilución Normovolemic aguda
ANHu	Número de unidades durante la ANH
BLH	Sangre máxima pérdida posible cuando ANH se utiliza antes de la transfusión de sangre homóloga es necesario
BLI	Incremental sangre pérdida posible con ANH.(BLH – BLs)
BLs	Pérdida de sangre máximo sin ANH antes de la transfusión de sangre homóloga se requiere
EBV	Volumen de sangre estimada (70 mL/kg)
HCT	Hematocrito siempre expresado como una fracción
Hi	Hematocrito inicial
Hm	Hematocrito seguro mínimo
GRE	Embalado glóbulos rojos equivalente salvado por ANH
RCM	Masa de eritrocitos.
RCMH	Célula masa disponible para transfusiones después de ANH
RCMI	Masa de eritrocitos salvado por ANH
SBL	Pérdida de sangre quirúrgica

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