Flujometria Doppler en Obstetricia

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Biomecánica y flujometría Doppler de la Unidad Utero-placento-fetal “Tres clases hay de ignorancia: no saber lo que debiera saberse, saber mal lo que se sabe, y saber lo que no debiera saberse”. Francois de la Rochefoucauld (1613- 1680) Dr. A. Sosa Olavarría Marco teórico Los adelantos tecnológicos alcanzados en medicina perinatal y orientados a evaluar el bienestar fetal desde el punto de vista cardiocirculatorio, nos obligan a una aproximación a los aspectos biomecánicos que determinan e influencian el funcionamiento de la bomba cardiaca, que acoplada a la red vascular está obligada a imprimir un movimiento al fluido sanguíneo que garantice la perfusión de todos los tejidos del cuerpo fetal y de la placenta, es por ello que necesariamente debemos entender de manera precisa que significa y como se produce el fenómeno del flujo, cuales son las leyes que lo determinan y tipifican, que traducen sus modificaciones en función del aporte de oxígeno y demás nutrientes a los tejidos, de que recursos disponemos en la actualidad para evaluarlo y finalmente poder analizar los cambios que se suceden tanto en circunstancias fisiológicas como en las patológicas a fin de asumir conductas que garanticen la integridad de la unidad feto-placentaria. Para lograr este propósito y emplear la técnica de la flujometría Doppler resulta indispensable sistematizar nuestro estudio de la siguiente manera: Conceptos básicos en Mecánica de Fluidos. (Bomba- conductos-fluido) Sistema Cardiocirculatorio materno y fetal Física de los ultrasonidos Flujometría Doppler 1

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Biomecánica y flujometría Doppler de la Unidad Utero-placento-fetal

“Tres clases hay de ignorancia: no saber lo que debiera saberse, saber mal lo que se sabe, y saber lo que no debiera saberse”. Francois de la Rochefoucauld (1613-1680)

Dr. A. Sosa Olavarría

Marco teóricoLos adelantos tecnológicos alcanzados en medicina perinatal y orientados a evaluar el bienestar fetal desde el punto de vista cardiocirculatorio, nos obligan a una aproximación a los aspectos biomecánicos que determinan e influencian el funcionamiento de la bomba cardiaca, que acoplada a la red vascular está obligada a imprimir un movimiento al fluido sanguíneo que garantice la perfusión de todos los tejidos del cuerpo fetal y de la placenta, es por ello que necesariamente debemos entender de manera precisa que significa y como se produce el fenómeno del flujo, cuales son las leyes que lo determinan y tipifican, que traducen sus modificaciones en función del aporte de oxígeno y demás nutrientes a los tejidos, de que recursos disponemos en la actualidad para evaluarlo y finalmente poder analizar los cambios que se suceden tanto en circunstancias fisiológicas como en las patológicas a fin de asumir conductas que garanticen la integridad de la unidad feto-placentaria.Para lograr este propósito y emplear la técnica de la flujometría Doppler resulta indispensable sistematizar nuestro estudio de la siguiente manera:

Conceptos básicos en Mecánica de Fluidos. (Bomba-conductos-fluido) Sistema Cardiocirculatorio materno y fetal Física de los ultrasonidos Flujometría Doppler

Conceptos básicos en Mecánica de fluidosTradicionalmente se ha considerado que la materia se encuentra en la naturaleza bajos tres estados: sólido, líquido y gaseoso, formando los dos últimos lo que se conoce como estado fluido, aunque se ha hecho frecuente agregar un cuarto estado, el plasma. Se entiende por líquido a toda materia que se adapta a la forma del recipiente que lo contiene. Todos los fluidos son elásticos, es decir sufren modificación de su forma pero son considerados como incompresibles. La mecánica de sólidos se ocupa del análisis estructural mientras que la mecánica de los fluidos es la ciencia que trata del estudio del los líquidos en movimiento (Hidrodinámica) y en reposo (Hidrostática), y de los gases, analizando las magnitudes involucradas (tres dimensiones, el tiempo, los vectores de velocidad y aceleración, gasto o caudal de masa), las fuerzas actuantes (presión, tangenciales, gravedad, tensión, otras fuerzas externas), la temperatura y las propiedades del fluido (densidad, peso específico, compresibilidad, viscosidad y tensión superficial)La Biomecánica es la mecánica aplicada a la Biología. La biomecánica, término acuñado por Lamarck (1744-1829), es en pocas palabras el estudio de las propiedades mecánicas de los tejidos, órganos y sistemas fisiológicos de los seres vivos. La complejidad de los sistemas biológicos necesita numerosas hipótesis simplificadoras para su representación física y matemática, y sólo a partir de entonces puede lograrse su desarrollo permitiendo un conocimiento cada vez más realista de un determinado sistema.

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Antecedentes”Nada es, todo fluye”. Heráclito

Giovanni Alfonso Borelli (1608-1679) celebre matemático, astrónomo y amigo de Galileo, se le atribuyó la escuela "iatrofísica" o "iatromatemática"

Robert Hooke (1678): La deformación elástica producida es proporcional al esfuerzo aplicado

Isaac Newton(1642-1721): El esfuerzo de corte aplicado y la deformación producida son proporcionales (1687)

Stephen Hales (1677-1761): Primera mención al modelo “windkessel” Leonhard Euler (1775): Fluido perfecto o ideal cuya fricción interna o

viscosidad es estrictamente nula. Estudió la elasticidad y propagación de las ondas en las arterias

Jacques Bernoulli (1700-1782): El aumento de la velocidad del fluido conduce a una disminución de la presión

Jean Louis Poiseuille (1799-1869): Aumento de la velocidad de flujo con el aumento de la presión. Inventó el manómetro de mercurio.

Adolf Fick (1829-1901) autor de la ley que rige la transferencia de masa Diederik Johanes Korteweg (1848-1941) y Horace Lamb (1849-1941)

escribieron excelentes trabajos sobre la propagación de ondas en arterias. Eugene Cook Bingham y Marcus Reiner (1928): proponen crear una ciencia

para abordar los problemas de los fluidos Claude Navier (1785-1836): Ecuación de movimiento vibracional en cuerpos

elásticos George Stokes (1819-1903): Ecuaciones básicas sobre mecánica de los fluidos

(1857) Osborne Reynolds (1842-1912): Creó el número relacionado con la aparición de

la turbulencia(1889) Propuso el modelo teórico del flujo turbulento Otto Frank (1865-1944): El mas grande fisiólogo cuantitativo que trabajó con el

sistema cardiovascular. Resolvió el problema “windkessel” “La fuerza de contracción aumenta con el alargamiento de la fibra miocárdica” (Ley de Frank-Starling)

JR Womersley ( PS ): Solucionó la ecuación para el flujo en una arteria elástica. Ecuación lineal que permite aplicar la descomposición de Fourier.

Reología: Ciencia que estudia la deformación y flujo de materia. Todo problema relacionado con el movimiento de los fluidos puede ser definido en términos de longitud (L), tiempo (T) y fuerza (F), o bien de longitud, tiempo y masa (M). Sinonimo: Cinemática. Reología aplicada: Biorreología. Hemorreología

Reometría: Medidas de las propiedades reológicas. Parámetros dimensionales y adimensionales (numero de Reynolds, ) Newton: es la fuerza requerida para acelerar 1 Kg de masa a un m/s2. Densidad de un fluido se define como masa (M) por unidad de volumen (V). Densidad relativa: es la relación entre la densidad de un fluido cualquiera y la del agua, la de la sangre es de 1gr/ml y la del plasma de 1,03 gr/ml

Cinemática: Sinónimo de reología Biorreología: Ciencia que estudia la deformación y el flujo de los materiales

biológicos, sólidos (biosólidos) y líquidos. Hemorreología: Ciencia que estudia las propiedades cinéticas de la sangre

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ImportanciaLa Biomecánica permite un estudio del sistema circulatorio desde dos diferentes aspectos, la mecánica de medios continuos y la mecánica de los fluidos. Es decir que el análisis lógico incluye por un lado el estudio de la paredes cardíacas y de los vasos y por otro el de la sangre que es movilizada en su interior. Con la ayuda de la mecánica de los medios continuos, la pared arterial, material heterogéneo y anisotrópico por excelencia, se estudia como un material compuesto por fluido y tejido en el que se consideran tres características principales: elasticidad, viscosidad e inercia. Es decir que en los limites en los que se da el entrecruzamiento de tejidos anisotrópicos se originan nuevas cualidades biomecánicas que terminan por conferir otra dimensionalidad la viscoelasticidad. Entender de manera precisa que significa y como se produce el fenómeno del flujo es importante para el médico que desea entrenarse en tecnologías orientadas a su evaluación, pues si ignora como se mueve la sangre que impulsada por la bomba cardiaca fluye por la red vascular, jamás podrá analizar los cambios que en esta se producen

Bomba CardiacaEristrato de Alejandría en el año 300 a.C comparó al corazón con una bomba aspirante e impelente, poco mas de tres siglos después Galeno (138-201 d.C) expuso que la diástole era la fase activa del latido cardíaco en la que succionaba aire y se colapsaba pasivamente en sístole expulsando aire y sangre, concepto que desapareció 15 siglos después, cuando Harvey en 1628 demostró que la fase activa es la sístole y que las aurículas se contraen antes que los ventrículos.El conocimiento de la física (propiedades hidrodinámicas y mecánicas) del sistema cardiovascular, y su relación con datos fisiológicos y patológicos ha sido el objetivo de varios científicos desde tiempos muy remotos. Aristóteles (384-322 a.C.) fue un elocuente defensor de la relación entre la Física (que el entendía como la descripción general del Universo) y el estudio de las cosas vivientes.El músculo cardiaco se considera un material visco-elástico, con propiedades elásticas pasivas en sus paredes (retroceso elástico o recoil ) y en sus cámaras (elastancia, conductancia o complianza y ley de Fran-Starling), que pueden ser representadas en relación tensión-deformación, volumen / presión o su recíproco, fuerza de contracción, tensión o estrés de pared, etc. Por otra parte el miocardio posee propiedades tales como la contractilidad iniciada por el estímulo eléctrico originado en el sistema de conducción cardíaco y que conduce a la despolarización de la fibra miocárdica. En el corazón se presenta un fenómeno periódico de activación eléctrica, generación de energía que se transforma en dilatación (diástole) o reducción (sístole) sincronizada de sus cuatro cámaras, variaciones estas que actúan como fuerzas o esfuerzos de deformación o cizalla logrando vencer las fuerzas inerciales de la masa sanguínea generando un fluido que se desplaza desde y hacia la bomba, a través de una red a la cual se encuentra acoplada. Para que este desplazamiento se realice de una manera efectiva es necesario un perfecto acoplamiento electromecánico en el que unas cámaras se llenan y otras se vacían (diástole auricular simultánea a la sístole ventricular, sístole auricular simultánea a la diástole ventricular. Figura No 1 ). El sistema de conducción eléctrica del corazón con su estación principal (Nodo Sino Atrial de Keith- Flack) y su estación secundaria (Nodo Atrio Ventricular de Ashof-Tawara) interconectados por fibras especializadas (interatriales, His, Purkinge), garantizan una velocidades de despolarización que llevan a la alternancia de llenado y vaciamiento de las cámaras, y que se encuentran

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representadas en el trazado del electrocardiograma (ECG), tal y como se muestra en la figura No 2.

Figura No 1: Asincronismo del cardíacas llenado-vaciamiento de las cámaras

Figura No 2: Correlación de eventos representados en el ECG

Mediante la integración de un sistema eléctrico (sistema de conducción) acoplado a un sistema viscoelástico (miocardio), la energía química es transformada en mecánica o energía cinética, la bomba cardiaca se hace capaz de expeler o succionar la masa sanguínea de una manera adecuada (volumen / minuto), esto se traduce en dos tipos de trabajo cardiaco, el interno que está dado por el consumo de energía para sostener las funciones propias (metabolismo celular, activación electro-química de las fibras, generación de tensión de pared), mientras que el externo está dado por la energía consumida en impulsar la sangre (vencer la inercia de la masa sanguínea), compensar el factor elástico de la pared vascular y vencer las pérdidas derivadas de la fricción-viscosidad. Físicamente el trabajo cardíaco (W) es el producto de la presión alcanzada (P) y el volumen de sangre en las cámaras durante la sístole. El trabajo externo es transferido en forma de energía de presión que se descompone en energía cinética y energía potencial, la primera impulsa la sangre a una velocidad (velocidad de flujo) mientras que la energía potencial mantiene la presión requerida para cubrir las pérdidas de energía de flujo y la dilatación vascular.

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Varias son las propiedades fundamentales de la fibra miocárdica que contribuyen a la eficiencia del trabajo cardíaco :

Elasticidad: tendencia de una estructura a volver a su tamaño inicial luego de haberse distendido.

Elastancia de la cámara: propiedad elástica pasiva que se puede evaluar mediante la relación presión / volumen durante las diástole.

Elastancia de pared: que se representa mediante la relación tensión /deformación durante la diástole.

Capacitancia o complianza: capacidad de acumular volumen sanguíneo sin cambio considerable en la presión y que está determinada por la fórmula V /P

Contractilidad o inotropismo regulado por la ley de Frank-Starling: todo aumento de volumen incrementa la fuerza de contracción.

Energía de flujo: energía generada por la contracción del corazón, que se transforma en energía cinética al abrirse las válvulas sigmoideas y se descompone en flujo axial que genera la onda de flujo que genera la onda de flujo y en flujo radial que da origen a la onda de pulso.

Esfuerzo de Flujo: tensión por rozamiento que genera el flujo axial contra la pared del vaso (fricción marginal) y entre las láminas (fricción interna)

Ritmo y frecuencia del ciclo cardíaco: Galileo Galilei (1564-1642) que fue estudiante de medicina antes de trascender como un físico famoso. El descubrió la constancia del periodo del péndulo y la utilizó para medir frecuencia cardiaca. Lejumeau de Kergaradec descubrió los latidos cardíacos fetales y Von Winkle estableció sus límites normales entre 120 y 160 latidos por minuto.

El rendimiento del corazón en función de la relación presión (P) – volumen (V) durante su ciclo operativo, puede compararse a la de una Bomba de Desplazamiento Positivo (BDP), la cual es un dispositivo de tipo mecánico en el que la expulsión del líquido se logra por reducción del volumen de la cámara, intercambia energía con el fluido en forma de presión y en el que no varía el caudal con el comportamiento hidráulico del sistema. En el ciclo operativo de este tipo de dispositivo se identifican cuatro fases: 1. Compresión: Cierre de válvulas de entrada y disminución del volumen de la

cámara porque el embolo comprime el fluido. Reducción de cavidad por acción del embolo. En el corazón cierre de las válvulas atrio-ventriculares y contracción isovolumétrica (TCI), reducción de la cavidad por acortamiento de las fibras y aumento del grosor de pared.

2. Descarga o Vaciamiento: Se abre la válvula de salida, expulsión del líquido a presión constante, flujo de velocidad uniforme. En el corazón: Apertura de válvulas sigmoideas, flujo sistólico a presión variable. Onda de flujo, onda de pulso.

3. Descompresión: caída de la presión de manera progresiva, cierre de válvula de salida, retroceso del pistón, disminución brusca de la presión. En el corazón, caída progresiva de la presión intracameral, retroceso elástico, relajación isovolumétrica (TRI), inicio de apertura de válvula AV.

4. Llenado: Apertura de válvula de llenado, aumento brusco de la presión. En el corazón: Fase de llenado pasivo y fase de llenado activo, incremento progresivo de presión intracameral (presión variable y ascendente).

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En el caso de la BDP(sólido inerte) el acoplamiento se hace a una red rígida o sólida, la presión, el volumen y la frecuencia del ciclo llenado-vaciamiento de llenado son constantes, mientras que el corazón (biosólido) está acoplado a una red visco-elástica y los parámetros (presión, volumen y la frecuencia del ciclo llenado-vaciamiento) son variables. En el corazón además, existen circunstancias de dificultad , resistencia o impedancia al vaciamiento (poscarga) y de facilidades o dificultades para el llenado (precarga), que tipifican como único el tipo de trabajo que este realiza.

Fluido: Sustancia que se deforma continuamente (velocidad) al ser sometida a un esfuerzo cortante o cizalla (fuerza motriz o impulsiva) por muy pequeña que esta sea. Está compuesta por moléculas en movimiento constante y es infinitamente divisible (un continuo). Los fluidos pueden ser viscosos y no viscosos, compresibles o no compresibles y su movimiento puede ser laminar, transicional, turbulento, uniforme y pulsátil. Cuando la relación entre esfuerzo y deformación es directamente proporcional se habla de líquido newtoniano (aire, agua, plasma y gasolina), mientras que se denomina como liquido no newtoniano aquél en el que la deformación no es proporcional al esfuerzo (sangre completa, aceites lubricantes, algunas suspensiones). Los fluidos no newtonianos se clasifican como pseudoplásticos (cuando la línea de tendencia de la deformación en respuesta al esfuerzo se ubica por debajo de la unidad) y dilatantes si la pendiente es mayor a la unidad. En conclusión el plasma es un fluido newtoniano, mientras que la sangre completa es no newtoniano dada su condición de suspensión (plasma mas contenido celular). Por otra parte los fluidos pueden ser compresibles (gases) o no compresibles (agua, aceite, plasma) y dependiendo de esta característica la deformación bajo un determinado esfuerzo cizalla variara. Aplicada la fuerza motriz se inicia la deformación y la masa comienza a desplazarse (energía cinética) estableciéndose una relación entre la fuerza de deformación y el movimiento de la masa, la energía originada se transforma originando un vector radial que da origen a la onda de pulso y otro axial que origina la onda de flujo, entre la aplicación de la fuerza y el inicio del desplazamiento existe un período de tiempo que se consume en vencer la fuerza inercial, y que es conocido como momentum.

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Diagramas que muestran la relación entre el esfuerzo de cizalla, esfuerzo y deformación y compresividad

Propiedades de los fluidosPresión, temperatura, módulo volumétrico de elasticidad, viscosidad y tensión superficial

Viscosidad Es una medida de la resistencia al fluir de un líquido y se relaciona con las

fuerzas intermoleculares. Sinónimo: Fricción interna. La viscosidad de la sangre se mantiene relativamente constante en los grandes vasos (3,5 x 10 -2 Poise o 3,5 x 10 -3 Pascal-segundo). La viscosidad relativa de la sangre de adulto con hematocrito entre 38-40% varia entre 3-3,3. En neonatos de menos de 37 semanas es de 3,48 y en los de término es de 3,90. La viscosidad del plasma es de 1,5, cuando aumenta el hematocrito se eleva la viscosidad relativa. Son tres los factores básicos capaces de modificarlas: el hematocrito, la temperatura y la velocidad de flujo.

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La ecuación de Hagen-Poisseuille predice que, cuando todas las demás variables son constantes, la velocidad del flujo cambia en la misma proporción en que cambia la viscosidad , es decir que si la viscosidad se reduce a la mitad, la sangre fluye al doble

Viscosidad-Fricción: La resistencia al desplazamiento del fluido está determinada por el frotamiento contra las paredes (fricción marginal) y la fricción entre las capas (fricción interna), la lámina limítrofe posee un flujo estacionario (velocidad constante en función del tiempo)

Presión-Momentum Fuerza (F) que se aplica a un área (A) de sección transversal de la superficie del

líquido y que se calcula mediante la fórmula: F (Newtons)/A(m2) y se expresa en Pascales (Pa)

Momentum: transferencia de impulso lineal que conduce al transporte de la masa. Se relaciona con la viscosidad

Tipos de fuerzas: Fuerzas superficiales: Son aquellas que actúan sobre las fronteras del medio a

través del contacto directo (paredes ventriculares) Fuerzas volumétricas: son las que actúan sin contacto físico y se distribuyen

sobre el volumen de fluidoVelocidad de Flujo: Deformación continuamente incrementada de un material por la acción de fuerzas finitas, en la cinemática cardiovascular las mas usadas se expresan en cm/s o m/s., o bien:

Volumen de fluido que pasa a través de un punto por unidad de tiempo, es proporcional a la diferencia de presión en el vaso, en consecuencia el flujo va de altas hacia bajas presiones

Es la deformación expresada como velocidad que adquiere un fluido al ser sometido a una fuerza impulsora,

Distancia (s) entre dos puntos dividida entre el tiempo (t) que tarda el fluido en alcanzarlos.

v = s/t

Velocidad crítica de flujo Es aquella en la que se realiza la transición de flujo laminar a flujo alterado y

mas tarde a flujo turbulento.

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Análisis del flujo:1. Según la dimensionalidadLos campos de velocidades (velocidad instantánea del centro de gravedad del volumen) pueden ser especificados en tres coordenadas y de acuerdo al número de ellas que se tomen en consideración el flujo puede ser uni, bi y tridimensional

2. Según la distribución temporo-espacial Temporal: Incluye el flujo pulsátil (arterial) y el flujo constante (venoso) Espacial: flujos parabólico, plano o tapón y bidireccional

3. Según la energía:Con la contracción del corazón se genera una presión (P) que actúa sobre una superficie de una masa , que se transforma en energía cinética que se descompone en dos vectores el primero conocido como flujo axial y que genera una onda de flujo y el segundo vector radial que genera la onda de pulso. Esta última viaja a mayor velocidad que la primera que tiene que vencer la inercia de la masa sanguínea, de esta manera se crea un desfase entre las velocidades de la onda de pulso y la onda de flujo. Esto es importante recordarlo ya que en cada bifurcación de la red las ondas de pulso se reflejan y se refractan y las primeras encuentran en su camino de retorno a las ondas de flujo modificando sus velocidades.

4. Según su velocidad: Flujo estacionario: Es aquél en que la velocidad en cada punto del campo

permanece constante con el tiempo Flujo laminar

Aquél que se caracteriza por el movimiento de láminas o capas paralelas, concéntricas con velocidades mayores hacia el centro y menores a medida que se acercan a las paredes del vaso (gradiente de velocidades), entre las que existe una fricción menor a la que se observa en la lámina limítrofe, la cual posee una velocidad estacionaria.Jean Louis Poiseuille: Médico y físico estudió a profundidad los efectos que sobre la velocidad de flujo tiene la reducción del diámetro del vaso y de sus estudios se puede inferir que la velocidad de flujo es proporcional a la resistencia. La ley derivada de sus experimentos podría anunciarse de la siguiente manera: “La velocidad del flujo sanguíneo es directamente proporcional a la diferencia de presión entre los extremos del vaso y a la cuarta potencia de su radio, e inversamente proporcional a la longitud del vaso y a la viscosidad de la sangre”

Disposición telescópica de las láminas concéntricas en el flujo laminar.

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La reducción del diámetro del vaso aumenta la velocidad

Jacques Bernouille (Bazel 1654-1705)La presión se reduce en la región en la que el flujo se acelera

De la relación velocidad-caída de presión se deriva el Efecto Venturi, por el cual si la velocidad del fluido aumenta se disminuye la presión en dicho punto, y dependiendo de algunas condiciones particulares de la red vascular (conexión seno portal-ductus-vestíbulo venoso subdiafragmático-aurícula derecha), es posible que este efecto cause aspiración de sangre en algunas ramificaciones en lugar de impulsarla.

Flujo turbulentoEste tipo de fenómeno conocido como remolinos o vórtices ha sido estudiado ampliamente a lo largo de la historia de la humanidad, Leonardo Da Vinci se ocupo de

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ellos en las arterias, especialmente a nivel de las válvulas como se desprende de sus dibujos y V. Van Gog los representó magistralmente en turbulencias de aire en muchos de sus paisajes

Estructuralmente se caracteriza por movimientos tridimensionales, aleatorios, caóticos donde se superponen pequeñas fluctuaciones de velocidades.(Reynolds Osborne.1842-1912). Se originan como consecuencia del aumento de la velocidad de flujo por encima del número de Reynolds, y aparecen en el área post-estenótica. Número de Reynolds (densidad del fluido, la velocidad, al diámetro y la viscosidad)

EXPERIMENTO DE REYNOLDS: PARAMETROS:Velocidad del fluido en cm-s= s Radio del tubo en cm= rViscosidad dinámica en Poise= vdViscocidad cinética en Stokes= vd/d Densidad del fluido= d

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Número de Reynolds: Parámetro adimensional que permite asignar a cada fluido la velocidad crítica o la superior a esta, cuando pasa el flujo laminar a la fase de flujo alterado para luego ser de tipo turbulento. Su fórmula es: Re = 2rs/vk

Flujo permanente y no permanente:Cuando un vector de velocidad es el mismo en todos los puntos de la red se habla de flujo permanente, mientras que será de tipo no permanente, cuando existen velocidades diferentes en los diversos espacios de flujo. En los vasos sanguíneos eferentes (arterias)existe un flujo permanente uniforme en los grandes vasos (macrocirculación) y flujo permanente variado a medida que se va ramificando el sistema. En el sistema aferente (venas) el flujo es permanente variado. Estos conceptos son aplicables a la Hemorreología toda vez que la sangre fluye por ductus de diámetro progresivamente variables, de mas a menos en las arterias y de menos a mas en las venas.

Leyes y principios que rigen el flujo sanguíneo:El flujo sanguíneo se rige por los principios inherentes a todo movimiento de fluido: conservación de la masa, conservación de momentum y conservación de energía.

1. El flujo sanguíneo (FS) es directamente proporcional a la diferencia de presión (P) existente entre los extremos del tubo, pero inversamente proporcional a la resistencia (R). FS = P/R.

2. La resistencia ( R ) al flujo de sangre es directamente proporcional a la longitud del vaso (L) y a la viscosidad de la sangre (VS), y es inversamente proporcional a la cuarta potencia del radio (r4). R = L.VS/r4

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3. La presión sanguínea en los capilares es 4 veces menor que la de la Aorta, la tensión de pared en los capilares es 17.000 veces menor que la de la aorta y la velocidad de flujo en los capilares es menor que la de las arterias y arteriolas.

4. La presión, resistencia y la velocidad de flujo es mayor en las arteriolas (diámetro menor) y mas baja en los capilares.

5. La presión sanguínea aumenta por encima de la constricción del vaso y disminuye por debajo de esta.

6. La velocidad de flujo aumenta con la presión, pero al incrementarse la velocidad la presión desciende.

7. Si el área disminuye la velocidad tiende a aumentar y viceversa 8. El cambio de velocidad de la sangre es proporcional a las fuerzas externas que

actúan sobre ella (relación área-gradiente de presión)9. Si aumenta la velocidad la presión desciende en ese punto10. En los capilares el número de Reynolds es bajo (flujo laminar mas estable) y en

los grandes vasos los números de Reynolds son mas elevados (predisposición a la turbulencia).

11. Los grandes vasos actúan como un reservorio, almacenando la energía pulsátil del corazón y manteniendo un flujo mucho más continuo, que pasa a un lecho periférico con una resistencia en la que se puede aplicar la ley de Poiseuille. La cantidad de flujo que llega al reservorio es por lo tanto, la suma de los flujos de resistencia y de complianza

12. Con el flujo continuo la relación entre la presión y el flujo se describe como resistencia, mientras que en presencia en inductancia y complianza esta relación se describe como impedancia

13. En la macrocirculación la sangre se comporta como un fluido con viscosidad uniforme, por lo tanto se considera como fluido newtoniano

14. Bajo condiciones fisiológicas la sangre mantiene la densidad constante, por lo tanto se evalúa como fluido no compresible.

La sangre desde el punto de vista de la cinemática:La sangre es un fluido viscoso, no compresible, considerado como newtoniano en los grandes vasos, con viscosidad menor en la red de meta-arteriolas y capilares, lo que le confiere la propiedad de poseer número de Reynolds variable, elevado en los grandes vasos y muy bajo en loe de pequeño calibre, su flujo es tridimensional, de perfil plano en grandes vaso y parabólico en los de menor diámetro, es pulsátil y fluye en una red elástica. Su comportamiento desde el punto de vista cinemático es muy complejo ya que son múltiples las variables intervinientes en su comportamiento (Intrínsecas: densidad, viscosidad, presión, velocidad, temperatura, extrínsecas: red elástica con componente eferente y aferente cuyos diámetros varían, paredes internas rugosas (endotelio), sometido a ondas de presión y de velocidad y bajo la influencia de la regulación propia y a distancia ).

Redes flexiblesEn 1615 William Harvey (1578-1658) describió la circulación en un descubrimiento que podría ser catalogado como teórico debido a que llegó a tamizar sus convicciones a través de razonamientos lógicos. La existencia de capilares se hizo efectiva por Marcello Malpigie (1628-1694) 45 años después que Harvey los describió como una necesidad lógica. Desde el punto de vista de la mecánica de fluidos existen los siguientes tipos de redes:

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1. Elástica Anisotrópica: Aquella red en las que la magnitud de la propiedad que se evalúa no es la misma en todas las direcciones.

2. Elástica no compresible: Es una red rígida constituida por sólidos inertes.3. Visco-elástica: Es aquella que posee características de elasticidad, conductancia,

capacitancia. Este tipo de red es la que mejor se adapta a la que está acoplada al corazón y está integrada por arterias, arteriolas, meta arteriolas, capilares arteriales, capilares venosos, vénulas y venas.

La red vascular posee una porción eferente dada por las arterias, arteriolas y capilar arterial, y una porción aferente que se inicia en el capilar venoso, sigue con las vénulas y venas principales. El fluido viscoso (sangre) fluye permanentemente por todo el sistema de manera pulsátil en la porción eferente, mientras que el retorno se realiza en un flujo de velocidad continua hasta alcanzar los grandes troncos venosos donde se hace nuevamente pulsátil.La regulación del flujo sanguíneo depende de la fuerza motriz que lo impulsa, de las características propias del fluido, de las propias del vaso, de las influencias extrínsecas (Sistema Nervioso Autónomo), de las paracrinas (óxido nítrico, bradiquinina, prostaciclina) y de las intrínsecas. En estas últimas destacan las miogénicas (modificaciones de la presion arteral general) y las metabólicas (pH, pCO2, pO2, ácido láctico).La aplicación de la mecánica al estudio de los grandes troncos arteriales, es consecuencia de razones técnicas y de necesidades fisiológicas. Con el advenimiento de los más modernos métodos de medición se ha logrado conocer las variaciones de flujo, presión y deformación de las arterias de mediano y grueso calibre sobre todo del tipo de las arterias humeral, femoral y carótida. Para asociar este progreso a la fisiología se debe recordar que la macrocirculación (o sea el territorio arterial de grueso y mediano diámetro) está dominada por el efecto amortiguador de la función capacitiva de estas arterias y la microcirculación por el efecto disipativo debido a la predominancia resistiva del lecho de las arteriolas. Debemos recordar que es en las grandes arterias donde se concentra más del 70% de la capacitancia del árbol arterial.En esta red el flujo responde a ciertas propiedades físicas, principios y leyes que fueron consideradas previamente y entre las que destacan la elastancia y la capacitancia vascular, la elasticidad, la tensión de pared, vibración de pared, las leyes de Laplace y Bernoulli, relación pulso/flujo, resistencia; muchas de ellas derivadas de la interacción vaso-sangre, y por supuesto que, esta red consume y disipa energía mediante los mecanismos de histéresis, relajación y fluencia.Arteria: Conducto que responde al modelo reológico de una red flexible de la viscoelasticidad, son rectas o sinuosas, con ramificaciones de diámetro progresivamente reducido y en cuyo interior se da un flujo pulsátil. Desde el punto de vista de la mecánica de fluidos pueden ser considerado como resistores. Poseen capacidad para almacenar energía, se expanden con la onda de presión (complianza). Son considerados como resistores.Red capilar La parte final de la red arterial que se continúa con la parte inicial de la red de retorno o aferenteVenas: Conducto muy elástico, de gran complianza, sinuosas y rectas, provistas de válvulas (extremidades inferiores),son considerados como capacitores.

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Relación entre las ondas de pulso y de flujo: El corazón al contraerse genera una energía que se propaga sobre el volumen de sangre contenido en las cámaras y hacia la red vascular, es decir la energía potencial se transforma en energía cinética y en estas circunstancias se presentan dos fenómenos:

1. La energía se convierte en presión, que se equilibra con el esfuerzo de deformación del vaso, produciéndose la onda de pulso. En el sistema circulatorio las ondas de presión viajan desde el corazón hacia los órganos y se reflejan en las bifurcaciones y se atenúan a medida que se alejan de la bomba cardiaca. En la aorta la velocidad de la onda de presión o de pulso es de 1,5 m/s

2. La energía vence las fuerzas inerciales de la masa sanguínea imprimiéndole una velocidad, generándose así la onda de flujo cuya velocidad es menor que la de la onda de pulso.

Estos dos eventos tienen importancia capital en la morfología de las ondas de velocidad de flujo Doppler (OVF) ya que si en sobre el campo de flujo se sobrepone una onda de pulso que se ha reflejado en una bifurcación ejerce impacto desacelerativo sobre las láminas de flujo, originando muescas en la rama descendente des espectro de velocidades. Por otra parte el retroceso elástico del vaso y la tendencia retrógrada de la columna sanguínea luego de agotarse el efecto cizalla influencian las velocidades en tiempos diferentes. Todos estos elementos influyen en la morfología de la OVF Doppler de los grandes vasos.

Resumen de las características de los subsistemas del SCC CORAZON VASOS SANGUINEOS SANGREElasticidad Histéresis SoluciónCapacitancia Relajación ViscosidadTensión de pared Fluencia CompresividadContractilidad Elastancia DeformabilidadRendimiento Capacitancia HomogeneidadTrabajo Tensión de pared (*) DensidadPotencia Energía de Flujo (*) Velocidad de flujoEficiencia Esfuerzo de flujo (*) Número de Reynolds

Vibración de pared (*) PresiónRelación pulso/flujo PulsatilidadResistencia / impedancia Flujo

(*) Interacción vaso-sangre

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Modelado cardiovascular:Para evaluar el comportamiento dinámico de un sistema se requiere un modelo, que puede ser físico o matemático, este último es una representación del sistema mediante ecuaciones que caracterizan o tipifican las funciones y los elementos de operación. El modelo puede evaluar el sistema completo o solo una parte de él. Según Bustamante, el SCC fue modelado completamente por Coleman (1985) y Sud (1993), mientras otros han realizado modelos parciales para el estudio de un fenómeno en particular, como el de Jaron (1988) para evalar el efecto de la aceleración sobre la circulación, el de Ursino (1990) para analizar la regulación cerebrovascular, y en nuestro continente está el de Bustamante (1995) el cual evalúa el efecto de los parámetros que caracterizan las estructuras cardíacas sobre los flujos transvalvulares.

Teoría del caos y reología

Comportamiento regido por factores determinísticos (obedece a leyes determinadas), pero con un nivel significativo de incertidumbre en la evolución

de su comportamiento Claude Bernard (Homeostasis. Determinismo) El flujo sanguíneo adopta un comportamiento caótico, obedece a leyes

determinadas en un momento dado, pero está influido por factores variables e impredecibles

Biodinámica cardiaca de la embarazada:El embarazo normal está acompañado por adaptaciones del sistema cardiovascular materno y que incluyen un incremento en el gasto cardíaco y disminución de la presión sanguínea y de la resistencia vascular sistémica. Los cambios precisos y su explicación permanecen bajo discusión. En el estudio de Oppen citado por Dushyant y cols. los autores mostraron rangos muy amplios en los valores del gasto cardíaco reportados estudios incorporados al meta-análisis, pero a pesar de las limitaciones se puede concluir señalando que existe una tendencia a valores mas elevados del gasto en el segundo trimestre si se les compara con los del primero y que dichos valores son mas bajos en el tercer trimestre si se les compara con los del segundo trimestre. Por otra parte están los estudios de Hennessy y cols. quienes demostraron un pico de 49% de incremento en el gasto cardíaco a las 32 semanas de gestación que luego declinó a un 21% al termino. Dushyant y cols reportan un incremento del gasto cardíaco predominantemente hacia el final de la mitad del embarazo y continúa incrementando con un pico al término, reportando además un dramático descenso de la resistencia vascular sistémica al inicio del tercer trimestre. La bomba cardiaca de la gestante debe realizar un mayor trabajo, pues debe movilizar un mayor volumen cardíaco por unidad de tiempo a fin de cubrir las demandas impuestas por la placenta y el feto y de allí que estos autores encuentran una relación estadísticamente significativa entre el área corporal materna y el peso del neonato. Otro aspecto a tomar en cuenta es que la sangre de la gestante sufre modificaciones reológicas importantes impuestas por la hemodilución y el descenso de los valores de hemoglobina que conducen a una disminución de la viscosidad sanguínea, al menos en condiciones normales, ya que en las patologías propias de la gravidez puede ocurrir una hemoconcentración, con aumento de factores procoagulantes y que unidos a una respuesta vasoespástica exagerada pueden comprometer el desplazamiento del fluido hemático al aumentar la viscosidad y la resistencia vascular sistémica. Los cambios en la red vascular útero-placentaria se tratan a continuación.

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Diagrama de bloques del Sistema Cardiocirculatorio (SCC) del adulto:

Circulación fetal:La evaluación de los circuitos vasculares que integran la unidad útero-placento-fetal, constituyen hoy en día un pilar fundamental en el diagnóstico prenatal, tanto de las condiciones fisiológicas tanto como las que imperan en casos de anomalías del conceptus.Con la información disponible en la actualidad (1-45) se pueden configurar cinco circuitos vasculares en la unidad materno-placento-fetal.El primer circuito es el útero-placentario, e incluye las ondas de velocidad de flujo de la arteria uterina, el espacio retrocorial, la arteria umbilical y vena umbilical, sectores que han demostrado utilidad en la predicción de los trastornos hipertensivos del embarazo (THE), el crecimiento fetal retardado (CFR), y el desprendimiento prematuro de placenta (DPP).

El segundo circuito es el umbílico-porta-ductal integrado por la trayectoria intra abdominal de la vena umbilical, su llegada al seno portal, su continuación con el ductus venoso o de Aranzio, a través del cual el flujo sanguíneo proveniente de la placenta atraviesa la aurícula derecha, alcanza la izquierda y de allí el ventrículo izquierdo para ser lanzada hacia la aorta ascendente; la evaluación de este sector vascular ha demostrado ser de importancia en los casos de anomalías cardíacas tanto estructurales como funcionales.El tercer circuito es el aórtico-cerebral que como su nombre lo indica esta integrado por la aorta ascendente y su arco, los vasos del cuello y los cerebrales, y de cuyo estudio flujométrico tanto arterial como venoso puede obtenerse importante información durante la hipoxia intrauterina y la puesta en marcha de los mecanismos de redistribución de flujo y vasodilatación cerebral (circuito de ahorro).

El cuarto circuito es el ductus-pulmonar cuyos componentes son el ductus arterioso de Botalli (DA), la arteria pulmonar (AP) y las venas pulmonares, cuyo abordaje mediante el Doppler permite la evaluación del desarrollo del lecho pulmonar (39), de las cardiopatías ductus dependientes y del efecto constrictor que sobre el ductus ejercen los fármacos que inhiben la síntesis de las prostaglandinas y otros medicamentos. A través de este circuito circula la sangre que proviene de las venas cava (superior e inferior), pasa a la aurícula derecha, luego al ventrículo derecho y de allí hacia el tronco de la arteria pulmonar, ductus arterioso y arterias pulmonares.

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El quinto circuito es el corpóreo-umbilical el cual cierra el sistema vascular fetal y está integrado por todas las ramas de la arteria aorta descendente, encontrándose la arteria renal, la esplénica, la mesentérica superior y la umbilicales. Se incluye además en este circuito, la vena umbilical en su trayecto extra fetal. Sus integrantes han sido estudiados mediante el Doppler pulsado tanto en condiciones normales como en las patológicas.El trabajo cardíaco se realiza en función de dos elementos fundamentales, la precarga y la poscarga, la primera está íntimamente vinculada con el retorno venoso hacia el corazón y depende del volumen de sangre disponible y eyectado por el ventrículo derecho e izquierdo del corazón fetal y de las presiones residuales en las cavidades auriculares hacia las que regresa dicho flujo, es por ello que resulta de gran pertinencia la evaluación flujométrica tanto del sistema eferente (arterial) como el aferente (venoso). Ambos elementos (precarga y poscarga) están representados en las velocidades de las OVF de las venas centrales.

Red vascular placento-fetalEl sistema aferente o venoso en el feto está integrado por las venas cavas superior e inferior, el ductus venoso, las venas hepáticas y las venas pulmonares, la vena porta principal desemboca en la vena porta derecha intrahepática la cual está conectada al seno portal al igual que las venas porta izquierdas intrahepáticas inferior y superior (30). El sistema venoso aferente incluye la vena umbilical, la cual drena en el seno portal en forma de L, este se conecta con las venas portales intrahepáticas derecha e izquierdas (superior e inferior) que perfunden los lóbulos respectivos. La vena porta derecha posee un gran número de ramas, siendo la arquitectura muy variable entre los especimenes, su grosor es marcadamente mayor que las venas portales intrahepáticas izquierdas. En consecuencia el seno portal es el espacio vascular comprendido entre el punto de origen de la vena portal inferior izquierda al punto de origen de la vena portal derecha. Las venas que se originan de la confluencia de la vena esplénica y de la vena mesentérica superior desembocan en la vena portal extrahepática.El ductus venoso se origina al final del seno portal formando un ángulo con este con giro hacia la derecha, dentro del lóbulo derecho del hígado dirigiéndose hacia el diafragma en búsqueda del vestíbulo venoso subdiafragmático, sus paredes son convergentes a manera de vidrio de reloj y su ostium de desembocadura, con orientación hacia el foramen oval. El ductus venoso de Aranzio garantiza que parte de la sangre oxigenada que retorna a la placenta alcance la aurícula izquierda a través del agujero oval. En resumen, la sangre oxigenada que llega al hígado a través de la vena umbilical, drena en el seno venoso portal y desde allí sigue por cuatro vías, la de la vena porta derecha, la de las venas portas izquierdas (inferior y superior) y la del ductus venoso de Aranzio. El mayor volumen (60-70%) de sangre se distribuye en el lóbulo izquierdo y derecho del hígado, mientras que el restante sigue la vía del ductus venoso hacia el vestíbulo venoso subdiafragmático y de allí pasa desde la aurícula derecha hacia la izquierda a través del forámen oval. La sangre oxigenada que perfunde a los lóbulos hepáticos es recolectada por las venas suprahepáticas izquierda, media y derecha que junto a la vena cava inferior alcanzan también el vestíbulo venoso subdiafragmático, vertiéndose el contenido de estas en la aurícula derecha. El sistema venoso hepático aferente está integrado por un conjunto de vasos que nacen en los lóbulos hepáticos derecho e izquierdo y que convergen en troncos venosos principales: venas hepáticas derecha, media e izquierda, la izquierda y la media son anteriores y corren en el mismo sentido del ductus venoso, mientras que la derecha lo hace de manera paralela y anterior a la vena cava inferior. Los orificios de desembocadura de todos estos vasos (venas

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hepáticas, ductus venoso y vena cava inferior) desembocan en un espacio vascular con forma de un embudo invertido, que se ubica justo por debajo del diafragma, ubicándose la porción mas ancha sobre el hígado, esta estructura constituye el vestíbulo venoso subdiafragmático. La vena portal extrahepática, también conocida como vena portal común, vena portal principal o tronco de la vena portal, está formada por la confluencia de las venas esplénica y mesentérica superior y penetra al hígado por el hilio hepático y drena en la vena porta derecha. El flujo sanguíneo proveniente de la vena porta principal o extrahepática drena en la vena porta derecha con lo que su flujo sigue la misma dirección del que esta lleva. Se deben eliminar algunos conceptos tales como: el ductus venoso desemboca en la vena cava inferior, pues esta es una variante que debe ser considerada como una anomalía de agenesia ductal y drenaje de vena umbilical directo a la VCI, otro criterio a desterrar es el de que existe continuidad anatómica entre la vena umbilical y el ductus venoso, pues lo cierto es que entre ambos está el seno portal con sus ramas y finalmente se debe dejar de utilizar la terminología de “seno intermedio”, “receso umbilical”y “seno umbilical”.

Diagrama de bloques del Sistema Cardiocirculatorio (SCC) del feto:

Ondas de Velocidad de Flujo (OVF) Doppler en la unidad placento fetal:Sector cardiaco Básicamente el corazón se comporta como una bomba de doble función, expulsa y succiona sangre, en cada cámara se dan fenómenos de llenado y vaciamiento en perfecta sincronización y en función de gradientes electro-mecánicos y reológicos, con regulación multifactorial, que garantizan el flujo constante de sangre. A través de las válvulas atrio-ventriculares (Tricúspide y Mitral) pasa la sangre que proviene de las aurículas para ser lanzada hacia las conexiones ventrículo-arteriales, las ondas de flujo en ambos ventrículos son básicamente iguales, son ondas bifásicas, es decir con dos picos, el primero es conocido como onda E y el segundo como onda A. La onda E se inicia cuando luego de la sístole el ventrículo comienza a relajarse y las valvas AV se abren, en este momento comienza el llenado pasivo de la cavidad ventricular, esta relajación isovolumétrica es limitada en el feto, pues la fibra miocárdica posee cierta rigidez (mayor que la del adulto) que dificulta su retroceso elástico y su complianza, en

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consecuencia este pico de velocidad y en condiciones normales va a ser menor que el que le sigue, que es la onda A y que se origina como consecuencia del llenado definitivo de la cavidad ventricular como consecuencia de la sístole atrial, también conocida como “patada sistólica atrial”, es precisamente de la contracción de la aurícula de quien depende el llenado definitivo de los ventrículos cardíacos fetales, situación totalmente contraria a la observada en el adulto. Es la rama descendente de la onda E la que refleja la complianza del ventrículo y el pico de la A la eficiencia de la aurícula en cumplir el cometido del llenado final de la cavidad ventricular. Como quiera que la válvula tricúspide tiene una ubicación totalmente diferente a la de la sigmoidea pulmonar, la OVF en el VD no presenta al final de la onda A, una onda de velocidad positiva o negativa (según la orientación que se de al registro flujométrico) que corresponde al tracto de salida y que en el caso del VD se realiza a través del infundíbulo; fenómeno que si se observa en el caso del VI, en cuya OVF podemos observar como al final de la rama descendente de la onda A aparece una onda en dirección contraria y que está dada por el flujo que se dirige hacia la aorta a través del atrio del VI.Sector arterial Las OVF del sector arterial se caracterizan por presentar dos fases, un pico de velocidades máximas conocido como pico sistólico y una segunda fase de velocidades mínimas o diastólicas. Se acepta que esta fase de velocidades mínimas, tiene una relación inversa con la impedancia vascular, así cuando esta está elevada, las velocidades diastólicas son menores y viceversa. Tanto la rama ascendente como descendente del pico sistólico pueden variar dependiendo del vaso que se estudie, en el feto el que presenta la mayor velocidad es el ductus arterioso y en este vaso el componente diastólico puede presentar una incisura al inicio seguido de un pequeño pico diastólico el cual se continúa con velocidades mínimas de suave descenso. En el resto de las arterias la rama de descenso del pico diastólico se continúa de manera mas o menos suave con las velocidades diastólicas, las cuales en condiciones normales siempre serán positivas y en condiciones patológicas desaparecerán o podrán hacerse negativas o en reversa. Cabe destacar que en la rama descendente del pico de velocidades puede aparecer una muesca la cual es atribuida a la onda de presión que retorna rebotada desde una bifurcación, y que en la incisura negativa de la protodiástole de los grandes vasos interviene además del diferencial de presiones que ocurre durante el cierre de las válvulas sigmoideas, el retroceso elástico de las paredes del vaso.Sector VenosoComo ya apuntamos, el corazón se comporta como una bomba de doble función, expulsa y succiona sangre, en cada cámara se dan fenómenos de llenado y vaciamiento en perfecta sincronización que garantizan el flujo constante de sangre. En las aurículas se refleja la eficiencia del trabajo de los ventrículos y el volumen de sangre que llega a ellas, y en las características morfométricas de las ondas en las conexiones veno-atriales, se pone en evidencia como se está distribuyendo el volumen sanguíneo en los circuitos dependientes de las cámaras cardíacas, que funcionan en paralelo y con diversas estructuras como blanco.Los factores que intervienen para que la sangre retorne hacia el corazón serían en primer lugar el mecanismo de succión ejercido por la diástole auricular, el sistema de bajas presiones que existe en la red venosa (vena umbilical, VCS, VCI) y a nivel del ductus de Aranzio, el gradiente de presiones entre el seno portal y la aurícula derecha. El efecto de succión sobre el ductus venoso el cual es de mucho menor diámetro que el vaso de donde emerge (seno portal) interviene generando un fenómeno de “ordeñamiento” que se traduce en un aumento significativo de las velocidades y cambio radical en la morfología de la onda, así esta es de baja velocidad y sin pulsatilidad en el área pre-

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ductal y de tipo trifásico en el trayecto ductal, en el que los picos máximos alcanzan velocidades similares a los observados en las arterias. En el sector venoso umbilical y en condiciones normales, las OVF muestran una banda de velocidades continuas, patrón que se mantiene hasta el seno portal, mientras que en el resto de las venas centrales el patrón es trifásico, con componentes sistólicos (pico de velocidad sistólica máxima y mínima) y diastólico (ondas E y A). Las primeras reflejan la precarga y las segundas la actividad de llenado ventricular y su eficiencia para eyectar el volumen cargado (poscarga).

Diastología básica:El nuevo cuerpo de conocimientos que en cardiología se agrupa bajo la denominación de diastología, se ocupa de la eficiencia del llenado de las cámaras cardíacas encuentra un excelente medio para ser evaluado en el estudio exhaustivo de la morfometría de las ondas de flujo a nivel de las conexiones veno-atriales derechas e izquierdas, así las OVF de flujo Doppler de las venas pulmonares fetales aportarían valiosa información acerca del funcionalismo del ventrículo izquierdo, mientras que las OVF de la VCS y VCI se relacionan con el rendimiento del ventrículo derecho. A manera de resumen se puede afirmar que el mayor rol en el retorno venoso hacia el corazón fetal lo desempeñan las venas cava, las hepáticas y el ductus venoso, y que aproximadamente un 20% de la energía del trabajo cardíaco es consumida durante la diástole, siendo la relajación un fenómeno activo y no meramente pasivo (retroceso elástico) como era considerado años atrás. Por otra parte el gradiente de velocidades entre la VCS y la VCI en el caso de la circulación fetal, habla de la proporción del volumen sanguíneo que es distribuido en los diferentes segmentos corporales, circunstancia que indudablemente estará vinculada a las exigencias del crecimiento y desarrollo fetal, así y gracias a los trabajos de Salim, sabemos que en el neonato tanto el volumen cardíaco como el flujo en la VCS aumentan con el incremento de la edad y del área de superficie corporal, siendo el porcentaje del volumen sanguíneo que retorna a la aurícula derecha a través de la vena cava superior de un 49% y se incrementa a un 55% del volumen total de la precarga a los 2,5 años de edad, y este tiende a aumentar conforme pasa el tiempo. En el adulto han sido reportadas cifras para el mismo parámetro en un 35%, cifra que se alcanza en el infante a la edad de 6,6 años. Estos autores concluyen que el aumento en la contribución a la precarga del flujo a través de la VCS es el resultado de un cambio provocado por el crecimiento y maduración del neonato, y que de resultar ciertas las hipótesis que nos formulamos en el presente trabajo, podrían extrapolarse al feto.Las ondas de velocidad de flujo en el sector venoso, a excepción de la vena umbilical, son trifásicas, con dos picos positivos y uno por lo general negativo entre los dos primeros existe una incisura, el primer pico de velocidad conocido como velocidad sistólica máxima (Smax) está relacionada con el llenado rápido de la aurícula (diástole auricular) y se corresponde con el evento mecánico de la sístole ventricular, luego viene una incisura denominada velocidad sistólica mínima (Smin) relacionada con el llenado lento de la aurícula, acto seguido aparece otro pico de velocidad que coincide con el llenado pasivo (retroceso elástico) del ventrículo y por ello ha sido designada como onda E, en ese momento de relajación ventricular se abren parcialmente las válvulas atrio-ventriculares y el gradiente de presiones entre ambas cavidades permite que una nueva cantidad de sangre penetre hacia la aurícula, finalmente y durante la sístole atrial se detienen los flujos hacia la aurícula y dependiendo de la presión alcanzada dentro de dicha se produce una incisura profunda que puede ocasionar flujo en reversa, este último componente se le conoce como onda A por coincidir con la

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sístole atrial que termina de llenar la cavidad ventricular. Es decir que en cada onda de flujo de las venas centrales existe un componente sistólico (Smax, Smin) y otro diastólico (ondas E y A) fieles reflejos de la eficiencia miocárdica.El corazón fetal se caracteriza, entre otras cosas, por la inmadurez de su miocardio y por trabajar en condiciones muy cercanas al límite de su capacidad de reserva, su mecanismo de Frank-Starling es limitado, así como también lo es su capacidad de relajación o de retroceso elástico, ello trae como consecuencia que la morfometría de sus ondas atrio-ventriculares resulten anormales si se las compara con una onda de un lactante o un adulto normal, esto resulta de fundamental interés para el diagnóstico intrauterino correcto. Por otra parte, a medida que avanza la gestación y nos aproximamos al parto, los patrones de ondas así como la proporcionalidad en la distribución de los flujos se va modificando, y los patrones conductuales fetales tienden además a influir en el comportamiento de dichos flujos; criterios que si son obviados pueden inducirnos a cometer serios errores. El análisis e interpretación de las OVF Doppler de los diferentes sectores vasculares fetales entraña una serie de dificultades que aún no han sido del todo resueltas y al igual que ocurre con los jeroglíficos egipcios, los investigadores, según Huhta andan tras la búsqueda de la piedra Rosetta de la flujometría Doppler fetal para descifrar la información que dichas ondas contienen y esperamos que así como hace una centuria los cardiólogos encontraron la utilidad en el diagnóstico clínico del estudio de las pulsaciones de la vena yugular, los ecocardiografistas fetales puedan traducir la información cardiaca que el pulso venoso central del nonato nos intenta hacer llegar.

Respuesta hemodinámica fetal a la hipoxia intrauterina:

De los numerosos estudios experimentales realizados por las escuelas de Rudolph y Dawes entre 1960 y 1970 ha quedado suficientemente demostrado que el feto es suficientemente capaz de reaccionar ante una reducción en el aporte de oxígeno y adaptarse momentáneamente a la situación de alarma, poniendo en marcha un mecanismo que ha sido conocido bajo las denominaciones de “circuito de ahorro” o “brain sparing”. Ante la noxa hipoperfusora la respuesta multisistémica fetal depende de la magnitud de la hipoxia (leve, moderada y severa) y de la manera en que esta actúa (aguda, crónica o mixta); durante la hipoxia aguda y severa la respuesta cardiovascular en el feto normal es substancialmente diferente a la del feto sometido a una reducción prolongada de nutrientes, en el feto normal la bradicardia es prolongada y la centralización hemodinámica raramente se presenta, la redistribución de flujo es mas que todo a nivel del propio cerebro y es reorientado hacia el tallo cerebral a fin de mantener las funciones autonómicas a expensas del flujo de otras áreas del cerebro. Las adaptaciones en los casos de episodios prolongados de hipoxia en el feto que crece normalmente han sido ampliamente estudiadas y coinciden con aquellas manifestaciones que presenta el feto afectado por un crecimiento restringido (CFR), inicialmente con una hipoxia leve a moderada aparece una bradicardia moderada y transitoria que es seguida por una taquicardia, se produce una vasoconstricción selectiva en los lechos vasculares fetales de los cuales escapan el cerebro, el corazón y las glándulas suprarrenales, aumenta la presión arterial y se activa el circuito de redistribución del gasto ventricular combinado con el fin de incrementar el flujo sanguíneo hacia órganos vitales a expensas de órganos periféricos. Los cambios hemodinámicos involucrados con la activación del “circuito de ahorro”, de “redistribución de flujo” o de “respuesta hemodinámica de protección” pueden ser evaluados mediante el análisis morfométrico de las ondas de velocidades de

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flujo tanto de arterias como venas fetales, y es allí donde la flujometría Doppler ha venido a llenar un importante vacío en el estudio y la comprensión de los cambios hemodinámicos que ocurren durante la vida intrauterina. En circunstancias normales entre un 20 a 30% de la sangre bien oxigenada que retorna desde la placenta pasa a la aurícula izquierda vía ductus venoso y foramen oval, el volumen restante (70-80%) fluye a través del hígado por las venas porta intra hepáticas (derecha e izquierdas) que luego de perfundir el parénquima hepático drenan hacia las venas suprahepaticas que a su vez desembocan en el vestíbulo venoso subdiafragmático junto con la vena cava superior y el ductus de Aranzio. En el feto hipóxico, el 70% del flujo sanguíneo umbilical sigue la vía del ductus para mantener la perfusión de órganos que son territorio a ser perfundidos por el ventrículo izquierdo (corazón, cerebro y suprarrenales), como consecuencia de esto, a los órganos tales como el hígado, riñones, intestinos, músculo y esqueleto se les reduce la perfusión, pero permite la sobrevivencia fetal por largo tiempo, pero si el nivel de oxigenación miocárdica desciende por debajo del nivel crítico el corazón se pone mas rígido y las presiones venosas aumentan. Esto puede ser reflejado en los patrones de velocidades de las venas más próximas al corazón como son las venas cavas, las hepáticas y el ductus venoso.Los mecanismos compensatorios hemodinámicos en el sector arterial generados por la hipoxemia son mediados por los quimiorreceptores arteriales y en el sector venoso dichos cambios pudieran estar relacionados con el incremento de la precarga, las presiones residuales intra cardiacas, el aumento de la rigidez miocárdica. Un aumento en la poscarga ventricular debido a alta resistencia placentaria y vasoconstricción periférica, puede incrementar el volumen residual en el ventrículo y de la presión tele diastólica dentro de este, y si la contractilidad cardiaca es todavía normal, cuando ocurre la sístole atrial aumenta el flujo en reversa hacia el sistema venoso y aunque exista un flujo preferencial hacia el forámen oval, el efecto del aumento en la presión residual en el ventrículo derecho es el mismo para la VCI, venas hepáticas y ductus venoso, puesto que no existe flujo a través del forámen oval ya que durante la sístole atrial este se encuentra cerrado. Desde los estudios de Carrera y cols. se ha venido insistiendo en la integración analítica de múltiples ondas de flujo obtenidas en diversos compartimientos vasculares fetales, tratando de incorporar criterios diagnósticos para definir el estadio de redistribución sanguínea según la morfometría de las ondas, fue así como se consolidó el concepto de perfil hemodinámico feto-placentario (PHFP), el cual al inicio tuvo como integrantes solo componentes arteriales, pero a medida que las investigaciones se fueron concentrando en el sector venoso, se fue aclarando el panorama y el PHFP se hizo multiparamétrico y progresivo aceptándose el concepto evolutivo hacia la insuficiencia cardiaca congestiva fetal como paso previo a la muerte o hacia el daño irreversible.

Perfil hemodinámico feto-placentario (PHFP):Consiste en la integración analítica de los resultados obtenidos mediante exploración con Doppler pulsado de los vasos útero-placentarios, umbilicales y fetales con el objetivo de establecer un perfil de velocimetría que sea capaz de tipificar tanto al feto normal como aquél cuya salud se encuentra comprometida.Si intentamos poner al día tanto los parámetros que lo componen como el comportamiento de los mismos a medida que el feto se va deteriorando, debemos sistematizar estos conceptos tratando de integrar el estudio de las OVF del corazón fetal (a nivel de las válvulas atrio-ventriculares), de algunas de las arterias fetales (Arteria umbilical, cerebral media, aorta, etc.) y de las venas (VCS, VCI, hepáticas, ductus venoso, umbilical, etc.). Debemos incluir en la elaboración del diagnóstico sobre el

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estado hemodinámico el sector materno, a través de la OVF de arteria uterina, de cuya información podría desprenderse la aceptación o exclusión acerca del origen de la noxa hipoperfusora. Iniciaremos la consideración de los sectores comenzando por las OVF de las arterias, luego las de las conexiones atrio-ventriculares y finalmente las de las venas.

Arteria uterina (AU): Las ondas de velocidad de estos vasos se caracterizan por cambios importantes en su morfología e índices de impedancia, los cuales están condicionados por los denominados “cambios fisiológicos” que el trofoblasto extravellositario induce en las arterias espirales encargadas de perfundir el espacio intervelloso, fuera de la gestación y al inicio de esta las OVF de arteria uterina se caracterizan por una elevada impedancia y la presencia de muesca en las velocidades diastólicas, pero una vez que se instauran los cambios la impedancia desciende y desaparecen las muescas. La presencia de estos cambios morfométricos en cualquier edad de la gestación y especialmente después de las 24 semanas garantiza de manera razonable y con sustentación estadística, que la perfusión del lecho placentario se está realizando de manera adecuada y si por el contrario se detectan índices de impedancia elevados o la presencia de muescas, o de ambos, se deduce que los cambios fisiológicos han fracasado y en consecuencia pudiéramos estar ante una hipoperfusión del órgano placentario.

Red vascular útero-placentaria: Los cambios fisiológicos de las arterias helicinas inducidos por el trofoblasto extravellositario, no son los únicos responsables, aunque si uno de los mas importantes, en la construcción de la red de baja impedancia que caracteriza al circuito útero-placentario, esta presunción se basa en los siguientes hechos:

1. En el 21% de las pacientes gestantes normales que fueron sometidas a cesárea electiva los cambios fisiológicos pueden ser considerados como parciales, incompletos o defectuosos, mientras que la ausencia de cambios fisiológicos se presenta en el 87,2% de los casos con CIUR, en el 61,9% de los que presentan HAIE, del 78,6% de los que se le asocia HTA, en el 81,8 % de las diabéticas, en el 63,9% de los casos con insuficiencia placentaria y en 60% de los casos con antecedentes de muertes fetales recurrentes (2).

2. Entre las 10 y 24 semanas solo se observan índices S/D iguales o superiores a 3 en el 17,9% de las gestantes y 14,8% presentan muescas (3), y entre las 10 y 12 semanas 49% de las pacientes presentan índices S/D menores de 3 y 67,7% no tienen muescas, estos datos contravienen la hipótesis de que las oleadas de invasión trofoblástica son las responsables de mantener elevada impedancia y la presencia de muescas hasta las 24-26 semanas.

En consecuencia la aparición de evidencias de la instalación de una red visco-elástica útero-placentaria de baja impedancia se inicia desde etapas muy tempranas de la gestación, demostración de que la realidad hemodinámica del circuito útero-placentario es mucho mas compleja de lo que se ha venido sosteniendo ya que además de la calidad y extensión de los cambios fisiológicos, estaría determinado o marcadamente influenciado por la anatomía vascular del útero, la distensión de los vasos al crecer el útero, la producción de cortocircuitos arterio-venosos en el lecho placentario, la producción de esteroides, respuesta inmunológica, sustancias vasoactivas, aquellas que modifican las propiedades reológicas de la sangre, y los cambios hemodinámicos sistémicos a nivel de bomba y red vascular que ocurren durante el embarazo. Estos argumentos consolidan la generalizada opinión de que resulta muy difícil obtener una información, a través de la OVF Doppler de la arteria uterina, que de manera

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globalizada informe acerca del comportamiento del circuito útero-placentario y que en una sola medición a lo largo del embarazo permita pronosticar el curso y el desenlace de la gestación. En este sentido debemos señalar que la evaluación de la OVF de las arterias uterinas debe iniciarse en edad tan precoz como las 10 semanas de amenorrea, si la encontramos de baja impedancia, tanto la especificidad como el valor predictivo negativo (VPN) para HAIE, CIUR y parto prematuro serán muy elevadas y cercanos al 98%, mientras que la sensibilidad y el valor predictivo positivo (VPP) son muy bajos (menos del 60%), con un índice de falsos positivos (FP) superior al 20%.A estos conceptos debemos añadir los que tienen que ver con las propiedades reológicas de la sangre durante el embarazo, en tal sentido podemos afirmar que las variables reológicas afectan el flujo sanguíneo tanto en los macrovasos como en los microvasos, son la viscosidad de la sangre total y su mayor determinante la viscosidad del plasma y el hematocrito. La viscosidad del plasma está íntimamente determinada por el fibrinógeno el cual posee tanto propiedades reológicas como efectos en la coagulación. Cuando no ocurre la hemodilución normal y no disminuye la viscosidad sanguínea, existen evidencias de la aparición de complicaciones de la gestación tales como la hipertensión inducida por el embarazo (HIE), la pre-eclampsia, el síndrome HELP, y el crecimiento fetal restringido, y se ha demostrado que la viscosidad sanguínea, el hematocrito, la viscosidad del plasma y la rigidez celular se encuentran todos elevados en la HIE y el CFR.Arteria umbilical (Aumb): Al inicio del embarazo las OVF de este vaso se caracterizan por ausencia de velocidades diastólicas, que luego van apareciendo de manera significativa como consecuencia del amplio desarrollo del lecho vascular intravellositario de la placenta, el cual dicho sea de paso además de ser profusamente ramificado es de muy baja impedancia. Cuando la red vascular intravellositaria disminuye por diversas razones (escaso desarrollo, hipoperfusión del espacio intervelloso, infartos, edema placentario, hipertrofia de capa media de vasos corioalantoideos o de troncos vellositarios de primero y segundo orden, infecciones, etc.), la impedancia de la red comienza a aumentar y las velocidades diastólicas en la OFV de arteria umbilical comienzan a desaparecer progresivamente, y si el compromiso de la red llega a ser lo suficientemente grave, desaparecen en su totalidad. Cuando falla la bomba cardiaca estas velocidades diastólicas se hacen reversas. Es decir que la evolución de los cambios en este vaso pueden resumirse en ausencia de velocidades diastólicas en etapas tempranas de la gestación, aparición e incremento significativo de estas a medida que nos acercamos al termino y en condiciones normales, pero resulta indicativo de anormalidad su progresivo descenso hasta la desaparición, con significado ominoso si aparecen en reversa.Arteria cerebral media (ACM): Este vaso va experimentando cambios progresivos en cuanto a la aparición de las velocidades diastólicas las cuales están presentes a partir del final del segundo trimestre de la gestación, pero su índices de impedancia no son tan bajos como los de la arteria umbilical, cuando se aproxima el parto los índices de impedancia descienden, es decir que aparece una vasodilatación cerebral que quizás tenga que ver con un incremento de la perfusión cerebral autorregulada y vinculada con la proximidad del nacimiento. Cuando existe una hipoxia y se activa el “brain sparing” las ondas de velocidad de flujo reflejan una caída en la impedancia con aumento notable de las velocidades diastólicas, ello demuestra que se está intentando preservar la oxigenación del tejido cerebral con un aumento del flujo. Si la noxa hipóxemiante se incrementa o persiste, el mecanismo de protección unido a los cambios metabólicos locales van a desembocar en la encefalopatía hipóxico-isquémica, con edema cerebral, lo que trae como consecuencia que las velocidades diastólicas comienzan a disminuir

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con una tendencia hacia la “normalización” de sus valores. En esta fase se deben conocer los patrones de otros sectores vasculares para saber si se trata o no de valores normales o de “normalizados”. Las velocidades diastólicas en la ACM desaparecen o se hacen reversas en etapas terminales de la descentralización hemodinámica, es decir que este patrón se asocia a estados terminales de la descompensación.OVF atrio-ventriculares: Son ondas con dos componentes el primero conocido con el nombre de onda E se corresponde con el llenado pasivo del ventrículo, mientras que la segunda, conocida como onda A se produce con el llenado activo del ventrículo provocado por la sístole atrial. En el feto la proporción entre ambas ondas es totalmente diferente a la observada en las OVF del adulto en el que, el pico de velocidad de la onda E siempre es mayor que el pico de la A, es decir que la relación entre ambas es mayor a la unidad. En el feto la relación E/A siempre es menor a la unidad, tiende a igualarse hacia el término del embarazo y se hace superior a esta en el periodo neonatal. En los casos de hipoxia y en los que el rendimiento cardíaco comienza a comprometerse las dos ondas se igualan y cuando las presiones residuales ventriculares son tan elevadas que no permiten el llenado pasivo, solo quedan las ondas A.Ductus venoso de Aranzio (DV): Este pequeña vena comunica el extremo distal del seno portal con la aurícula izquierda a través del forámen oval, la onda de velocidad de flujo que en el se genera es trifásica de elevada velocidad, su componente en reversa (onda A) señala elevadas presiones residuales en el atrio derecho lo cual se asocia a algunas anomalías estructurales del corazón o a insuficiencia cardiaca. En condiciones normales la onda A siempre es positiva, cuando se inicia la redistribución y aumenta la precarga que proviene de la placenta esta se eleva, pero es un fenómeno transitorio, de mantenerse las condiciones de aumento tanto en la precarga como en la poscarga, el ventrículo derecho aumenta su rigidez y disminuye su eficiencia, con lo que aumentan las presiones residuales el mismo, con el subsiguiente vaciado incompleto de la aurícula derecha y aumento de las presiones que retrógradamente se trasmiten hacia las conexiones venoatriales (ductus, vena cava inferior, venas hepáticas y vena cava superior). A medida que la falla cardiaca se agrava, la onda A ductal se profundiza, las velocidades Smin tienden a desaparecer y de hecho en situación ominosa desaparecen quedando el perfil ductal trifásico substituido por un patrón aberrante constituido por velocidades Smax, onda E y A exclusivamente y donde esta última supera en profundidad la altura de las precedentes, es decir que es mayor la velocidad en reversa que las restantes.Vena Cava Superior (VCS): Su OVF es trifásica y se diferencia de la VCI en que la onda A presenta velocidades significativamente menores que las observadas en la VCI. En condiciones de redistribución de flujo sus velocidades aumentan, igualando o superando a las de la VCI.Vena Cava Inferior (VCI): Al igual que todas las venas centrales su OVF es trifásica pero en condiciones normales su onda A siempre se nos presenta en reversa, a medida que se compromete el rendimiento cardíaco sus velocidades negativas van aumentando hasta límites que pudieran igualar a las velocidades Smax. Sus velocidades son superiores a las de la VCS y menores que las del ductus venoso.De la experiencia acumulada hasta el momento y teniendo como base las propuestas de Carrera y cols, citados por Sosa Olavarría se pueden considerar varias fases en la activación del circuito de ahorro, se ha señalado que la primera es un aumento aislado de la impedancia en AUmb, luego vendría a centralización inicial en la que a la elevada impedancia en la AUmb hasta con desaparición sus velocidades diastólicas, se le añade un descenso en la impedancia (por vasodilatación) en la Arteria cerebral media (ACM), a continuación sobrevendría la fase de centralización avanzada en la que a los

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elementos anteriores se le añade la alteración morfométrica de las OVF ductal y de VCI (aparición y profundización de las velocidades reversas) y la ACM pudiera “normalizarse” hacia el final de esta fase, finalmente y al instalarse la falla miocárdica aparecen las velocidades diastólicas en reversa en las arterias y los patrones anómalos en los sectores de ductus y demás venas, esta fase pre-terminal se la conoce como descentralización.

Conclusiones:En conclusión el análisis del corazón se dirige de forma específica al comportamiento como órgano de bombeo su capacidad de desplazamiento de la sangre y energía requerida para su operación, el análisis de los vasos sanguíneos como estructuras de transporte y consumo energético, y finalmente el análisis de la sangre como un fluido homogéneo, viscoso y de comportamiento reológico particular que se desplaza por una red viscoelástica conocida como circuito vascular. En el feto la bomba cardíaca funciona de manera diferente a la del adulto, sus cámaras trabajan en paralelo, su elastancia, conductancia son menores, trabaja al limite de la ley de Frank-Starling y a una frecuencia mucho mayor que la del adulto, además existen una comunicación atrio-ventricular, un puente ductus-aortico y una circulación umbílico-porto-ductal. Toda la red vascular se caracteriza por ser de baja impedancia, característica que se alcanza a medida que avanza la edad de gestación. Para cerrar con las características de este sistema cardiovascular fetal es necesario señalar que el fluido sanguíneo es mas viscoso que el del adulto. Debemos tomar en cuenta todas estas variables a la hora de interpretar los hallazgos derivados del estudio mediante flujometría Doppler en los diferentes sectores del sistema y no intentar extrapolarlos con los obtenidos ni en el neonato ni mucho menos con los del adulto.

Glosario de términos de mecánica de flujos

Amortiguador: modelo del flujo viscoso, que consiste en un émbolo que se mueve un cilindro lleno de líquido y representa corrientemente la conducta del modelo de fluido newtoniano.

Anisotrópico: Aquel cuerpo en el que la magnitud de la propiedad de la que se trate no es la misma en todas las direcciones.

Biosólido: Unidades biológicas que están compuestas por diversos tejidos dispuestos en estructuras que se entrecruzan y con cada una de estas capas adquieren nuevas propiedades mecánicas, no muestran relación lineal entre esfuerzo y deformación (comportamiento no newtoniano) y la energía aplicada sobre ellos se disipa mediante los fenómenos de histéresis, relajación y fluencia, eventos estos que caracterizan el comportamiento de los vasos.

Capacitancia (complianza): Propiedad de un cuerpo elástico de dejarse distender con el menor esfuerzo volumétrico. Es el cociente entre la deformación y su correspondiente esfuerzo. el recíproco del módulo de elasticidad o elastancia. El corazón posee gran capacidad de acumular volumen sin cambios considerables en la presión (Capacitancia cardiaca). Está dada por la relación V/ P

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Capacitancia de almacenamiento: Es el cociente entre la parte de la deformación en fase con el esfuerzo y el esfuerzo, en condiciones sinusoidales.

Cinemática: parte de la mecánica de fluidos que analiza el movimiento de éstos en términos de velocidades, aceleraciones y desplazamientos.

Cizalla (shear): Fuerza o esfuerzo cortante o de deformación que aplicado sobre una masa inerte es capaz de generar una deformación (velocidad, reducción de volumen).El movimiento de una capa relativo al de capas adyacentes paralelas. La componente del esfuerzo paralela (o tangencial) al área considerada. La presencia de esfuerzo cortante significa automáticamente la existencia de movimiento, si no existe velocidad de deformación es por que no existe esfuerzo cortante.

Coeficiente de fluidez : recíproco del coeficiente de viscosidad dinámica.

Coeficiente de fricción : la razón de la fuerza de fricción a la componente normal del peso de un sólido que se desplaza.

Coeficiente de viscosidad: la razón constante del esfuerzo de cizalla a la velocidad de cizalla para flujo estacionario. su valor es constante y característico del comportamiento del fluido newtoniano (normalmente se la denomina "viscosidad" o viscosidad dinámica", véase también "viscosidad aparente").

Cohesión: la atracción entre las moléculas o las partículas que forman la masa de un líquido o un sólido.

Compresibilidad: Se entiende como tal a la disminución relativa de volumen producida por un aumento de la presión y se corresponde con el recíproco del módulo de compresión.

Cuerpo falso: término utilizado para describir a) la seudo plasticidad, b) la tixotropía.

Curva de flujo: la curva que representa el esfuerzo frente a la velocidad de deformación.

Deformación (strain): la medida de la deformación respecto a la dimensión de referencia (longitud, área o volumen). también se denomina deformación relativa.

Deformación (deformation): acción y efecto de un cambio de forma, de volumen o de ambos.

Deformación de volumen (volume strain). la variación de volumen referida al volumen original y provocada por un efecto cizalla.

Deformación permanente (permanent deformation, set). la deformación que permanece después de retirar el esfuerzo que la produjo.

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Dilatancia (dilatancy). el aumento de volumen producido por cizalla

Dominio de tiempo (time domain): o propiedad de tiempo, es la descripción de un proceso físico mediante los valores de una cualidad o característica (h) en función del tiempo (t), mientras que el dominio de frecuencia (frecuency domain), la descripción de la cantidad (h) se hace en función de frecuencia de amplitudes. Para alcanzar el objetivo de transformar este espectro se dispone de una útil herramienta conocida como transformación rápida de Fourier.

Ecuación constitutiva (constitutive equation). una ecuación que relaciona el esfuerzo, la deformación, el tiempo y también a veces otras variables como la temperatura. también se denomina ecuación reológica de estado.

Ecuaciones de Navier-Stokes (Navier-Stokes equation): las ecuaciones de movimiento para un modelo de fluido newtoniano que describen el balance entre la fuerza de inercia, la fuerza de presión, la fuerza viscosa y cualesquiera fuerzas del modelo.

Efecto Venturi: La presión de un fluido (líquido o gas) en movimiento es menor en las zonas donde la velocidad del fluido es mayor. Es consecuencia de la Ley de Bernoulli.

Elastancia: Propiedad elástica pasiva de pared o de cámara que se puede calcular mediante la relación tensión/deformación durante la diástole (elastancia de pared) o la relación presión/volumen (elastancia de pared)

Elasticidad (elasticity): conducta de esfuerzo/ deformación reversible.

Elasticidad de flujo (flow elasticity): la capacidad de un líquido para recuperar parte de su deformación producida por el flujo.

Elasticidad de volumen (volume elasticity): la respuesta elástica a un cambio de volumen.

Elastoviscoso (elascticoviscous). término que describe un liquido o un tejido que posee propiedades tanto viscosas como elásticas.

Energía de deformacion (strain energy): la energía almacenada en un material por la deformación elástica. también energía elástica.

Esfuerzo (stress): Es una cantidad vectorial que tiene tanto magnitud como dirección, de su aplicación se genera una respuesta conocida como deformación.

Esfuerzo Isotrópico (isotropic stress): un sistema de esfuerzos en el que las tres componentes normales son iguales. también denominado esfuerzo hidrostático.

Esfuerzo de flujo (flow stress): el menor esfuerzo, bajo tracción o cizalla, necesario para inducir el flujo plástico de un material.

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Estrés parietal : Esfuerzo soportado por las paredes del corazón y de los vasos cuando son sometidas a diferentes tensiones. Mediante simplificación de la ecuación de Laplace se obtiene que la tensión (t) en la pared es proporcional a la presión (P) dentro de la cámara y al radio (r) de dicha cámara, e inversamente proporcional al espesor de la pared (z). T= PR/2z. Corolario: A mayor dilatación del corazón o de una pared vascular, la tensión de pared se hace mas alta, aun a presión constante.

Fluencia : Forma de disipación de la energía representada en la tendencia a la deformación continuada luego de la aplicación de un esfuerzo inicial (vis a tergo)

Fluido: Es una sustancia que fluye. Sustancia que se deforma continuamente, cuando se le aplica una fuerza tangencial, por muy pequeña que esta sea.

Fluido newtoniano: son aquellos que cumplen con la ecuación de la fricción de Newton. En ellos todo esfuerzo cortante genera una velocidad de deformación directamente proporcional.

Fluido no newtoniano: Son aquellos que ofrecen una resistencia inicial al movimiento ante la presencia de esfuerzos cortantes, se consideran en la rama de la reología. Se clasifican como pseudoplásticos cuando su pendiente es inferior a la unidad, y dilatantes si la pendiente es menor que ella.

Fluido tixotrópico: son aquellos que presentan un aumento de la viscosidad aparente con el paso del tiempo.

Fluido reopéctico: son aquellos que presentan una disminución de la viscosidad aparente con el paso del tiempo.

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Flujo de Poiseuille (Poiseuille flow): flujo laminar en un tubo de área transversal circular bajo un gradiente de presión constante.

Flujo laminar (laminar flow): flujo sin turbulencia. En el las laminas de flujo se disponen a manera de círculos concéntricos, si las del centro tienen mayor velocidad se define como perfil parabólico, si todas tienen la misma velocidad el perfil es de tipo tapón y si hay láminas con flujo contrario el perfil de flujo es en reversa.

Flujo turbulento: Desplazamiento caótico, aleatorio de las láminas de flujo como consecuencia de la superación del número de Reynolds. Es el resultado de las alteración in extremis de un flujo laminar por la adquisición por parte de este de una velocidad excesiva. Dificulta el avance de la masa que fluye

Flujo perfecto: aquel que tiene viscosidad nula. No existe, su presunta existencia permite desarrollar hipótesis y resolver problemas.

Flujo telescópico (telescopic flow): describe el flujo laminar de un fluido en un tubo cilíndrico, su nombre deriva de la disposición de los cilindros que forman parte de un telescopio o catalejo cuyos diámetros se van reduciendo progresivamente para permitir el telescopaje. Las láminas de flujo adoptan la misma forma.

Fricción interna (internal friction): la pérdida de energía debida a la componente no elástica de la deformación, es decir, la viscosidad.

Gradiente de velocidad (velocity gradient): la derivada de la velocidad de un fluido con respecto a una coordenada espacial.

Hemorreología (haemorheology): la reología de la sangre, de sus componentes y de las venas y arterias.

Hidráulica: Es la parte de la física que estudia la mecánica de los fluidos, analiza las leyes que rigen el movimiento de los líquidos y las técnicas para mejorar el aprovechamiento de las aguas. Se divide en hidrostática e hidrodinámica.

Hidrodinámica: Es la parte de la física que se encarga del estudio de los líquidos en movimiento (fluidos)

Hidrostática: Ciencia que se ocupa del estudio de los líquidos en reposo

Histéresis: Forma de disipación de energía. Acumulación de energía no liberada, se da cuando luego de obtener una respuesta deformante por un esfuerzo cizalla, la vía de retorno a las condiciones iniciales es diferente

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Isotrópico (isotropic): que tiene las mismas propiedades en todas direcciones.

Leyes de Newton: Primera: Inercia. Un sistema en reposo permanecerá en esse estado y uno en movimiento se desplazará en línea recta, a velocidad constante, a meno que actúe sobre ellos una fuerza externa, no contrarrestada. Segunda: Si una fuerza externa actúa sobre un sistema, este se acelera en dirección de la fuerza y la magnitud de la aceleración es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa del sistema. Tercera: Toda acción o fuerza aplicada sobre un sistema, genera una respuesta igual y opuesta en la masa sobre la fuerza es aplicada.

Liquido (liquid): aquella fase de la materia que fluye aún bajo esfuerzos de cizalla casi nulos de manera que en último término toma la forma del recipiente que lo contiene hasta un cierto nivel, definido y horizontal que se conoce por superficie del líquido.

Liquido elástico (elastic liquid): un liquido que bajo cizalla muestra propiedades tanto elásticas como viscosas

Mecánica de fluidos: Es la ciencia que trata de los fluidos en movimiento y en reposo.

Metro cuadrado por segundo (m 2 /s) (square meter per second). la unidad internacional (si) de viscosidad cinemática.

Microrreología (microrheology). la reología que toma en cuenta la micro estructura de los materiales.

Modelo (model): una representación idealizada de la conducta de cualquier sistema cuantificada en términos matemáticos, (modelo de fluido newtoniano). El sistema cardiocirculatorio (SCC) ha sido modelado completamente por Coleman (1985) y Sud (1993), otros son el de Jaron (1988),de Ursino (1990) y de Bustamante (1995).

Modelo de fluido newtoniano (newtonian fluid model): un modelo caracterizado por un valor constante del cociente del esfuerzo de cizalla entre la velocidad de cizalla, en flujo de cizalla simple y con diferencias nulas de esfuerzos normales (ver amortiguador).

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Modelo Windkessel: Proviene del modelo hidráulico con el que funciona el carro bomba o ballena, donde el agua entra a un cilindro que posee aire el cual se va comprimiendo a medida que el agua lo va llenando, luego el agua es lanzada a gran velocidad por la manguera o cañón de agua.

Modulo (modulus): en reología es la razón de un componente del esfuerzo a un componente de la deformación. Se han definido los siguientes módulos: módulo de compresión complejo, dinámico, elástico, de partida, secante, de cizalla, de almacenamiento, tangente.

Modulo volumétrico de densidad (modulus): Es la variación de la densidad en relación con la presión, a temperatura constante.

Modulo de cizalla (shear modulus): el cociente entre el esfuerzo de cizalla y la correspondiente deformación de cizalla elástica. ver módulo de rigidez.

Modulo de elasticidad (modulus of elasticity): el cociente entre esfuerzo y la correspondiente deformación elástica (ver también módulo de compresión, módulo de cizalla y módulo de young). es el recíproco de la capacitancia.

Momentum: Intervalo transcurrido entre la aplicación de la fuerza externa y la transferencia del impulso lineal.

Número de reynolds (reynolds number): el producto de una longitud típica y una velocidad del fluido típica, dividido por la viscosidad cinemática del fluido. expresa la relación de las fuerzas de inercia a las fuerzas viscosas.

Pascal por segundo (Pa.s): la unidad internacional (si) de viscosidad dinámica (ver poise): 1 Pa. s = 1 Newton.s/m 2 = 1 kg/(m.s)

Perfil de velocidad (velocity profile): la distribución de velocidad en un área transversal normal a la dirección de flujo. Perfiles: parabólico, tapón, reversa.

Poise (poise): la unidad cgs de viscosidad dinámica: 1 p = 0,1 Pa-seg

Presiones relativas: o manométrica, se miden a partir de un datum arbitrario tomado como cero. En la práctica este datum es la presión atmosférica, la cual varía con la altitud y la temperatura. Instrumentos para su medición: manómetros y piezómetros.

Quimiorreologia (chemorheology): el estudio de los fenómenos que dependen del tiempo en la conducta de flujo resultante de cambios químicos. ejemplos son la degradación y el entrecruzamiento de los polímeros producidos por acciones de cizalla.

Relajación: Forma de disipación de energía que consiste en la disminución progresiva de la energía cinética que conlleva a la disminución progresiva del esfuerzo cizalla.

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Reología (rheology): Es la ciencia del flujo y la deformación de la materia y describe las propiedades de los materiales líquidos y semisólidos

Reología del continuo (continum rheology): la reología que trata una sustancia como un continuo, sin consideración explícita de su micro estructura. también se le denomina macro reología y reología fenomenológica.

Reómetro (rheometer): un instrumento para medir propiedades reológicas.

Rendimiento de la Función de Bombeo: Curva de Presión-volumen durante un ciclo que permite evaluar el rendimiento de una Bomba de Desplazamiento Positivo (BDP) en cuatro fases: 1) Compresión, 2) Descarga, 3) Descompresión , y 4) Llenado.

Resiliencia (resilience): a) la capacidad de un cuerpo para almacenar energía elásticamente; b) la cantidad de energía almacenada elásticamente por unidad de volumen.

Resistencia (strength): resistencia al flujo plástico o fractura (ver resistencia a la fatiga y resistencia a la tracción ultima).

Restablecimiento (redress): la recuperación de una deformación elástica producida por un estimulo externo, es decir, calor, vibración.

Rigidez parietal: o módulo de elasticidad (E) es el cociente entre la presión generada dentro de la cámara sobre el volumen de llenado (E= P/V). Corolario: El aumento de presión dentro de la cámara mas rápido o menos rápido, depende del módulo de elasticidad.

Sangre: Solución acuosa que contiene diversas partículas en suspensión y exhibe una reacción viscosa que depende de múltiples factores, por ello su

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comportamiento en los grandes y pequeños vasos difiere significativamente y los conceptos básicos de la mecánica de fluidos solo resultan aplicables a la sangre transportada en los grandes vasos (macrocirculación). Su componente acuoso le confiere un coeficiente elevado de compresibilidad. El plasma posee un comportamiento viscoso constante (fluido newtoniano), mientras que la sangre completa posee un comportamiento viscoso inconstante debido al contenido celular (fluido no newtoniano), pero por su comportamiento homogéneo en los grandes vasos es tratado como un fluido newtoniano.

Sicorreología (psychorheology): el estudio de las relaciones entre los juicios subjetivos y las medidas reológicas.

Sistema reológico: Es aquel que está integrado por tres subsistemas: bomba, red de distribución y fluido. La mecánica de fluidos permite conocer las características dinámicas de cada una de las piezas, mientras que para el análisis estructural nos valemos de la mecánica de sólidos

Superfluidez (superfluidity): el flujo sin fricción de algunos materiales, por ejemplo, helio liquido ii por debajo de 2.

Tensión de pared: Es la relación dada entre el esfuerzo de la pared de un contenedor con la presión interna del flujo. Está regulada por la ley de Laplace “la tensión de pared (TP) puede variar con los cambios de la presión interna del flujo (Pi) y el radio del vaso”, es decir que mientras menor sea el diámetro del vaso o de las esfera mayor será la tensión de pared o tendencia al colapso.

Tensión superficial: Atracción molecular que tiene origen en fuerzas electroquímicas y que tiende a mantener unidas las moléculas existentes en la superficie de un líquido.

Trabajo: El trabajo (W) representa una fuerza (F) aplicada a lo largo de una distancia (x), y como fuerza ejercida equivale a la presión (P) resultante sobre un área (A) a la cual se aplica. (W= PAx). Si se reemplaza a A por el volumen (V) se obtiene la expesión de Suga y Sagawa (trabajo expresado en función de presión y volumen)

Transformación rápida de Fourier (TRF) o métodos espectrales: Herramienta computacional utilizada para cierta manipulación de datos y que consiste en agrupar un conjunto de datos (señales eléctricas de diferente intensidad por ejemplo) recogidas durante un período de tiempo (time domain) y agruparlas y representarlas bajo la forma de frecuencias agrupadas (frecuency domain) y en función de la amplitud. Sus usos son múltiples: clarificación de imágenes ultrasonográficas, reducción de ruido, representación de energía o velocidades acumuladas (power Doppler, velo-power), etc.

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Tixotropía (thixotropy): una disminución en la viscosidad aparente, por la

acción de esfuerzos de cizalla, seguida de una recuperación gradual cuando se retira el esfuerzo, el efecto es función del tiempo.

Turbulencia (turbulence): una condición de flujo en la que las componentes de la velocidad muestran variación al azar.

Turbulencia elástica (elastic turbulence): alteración debida a la conducta elastoviscosa. un ejemplo de ello es la fractura del fundido.

Variables biomecánicas cardiovasculares: Espesor de pared (cm), volumen de fin de diástole y de sístole (ml), curva de presión sistólica dP/dt (mmHg/s), presión de llenado y de fin de diástole (mmHg), estrés parietal sistólico y diastólico (g/cm2), elastancia máxima (mmHg/cm/s), relación diastólica presión-diámetro (mmHg/cm), relación tensión/deformación (g/cm2), fracción de acortamiento (%), fracción de eyección (%), curva de llenado ventricular (ml/s), velocidad de flujo transvalvular y vascular (cm/seg), densidad (g/ml), viscosidad (dinas/cm2), etc.

Velocidad de flujo volumétrico (volumetric flow rate): el volumen de fluido que pasa a través de cualquier área transversal de un conducto en la unidad de tiempo.

Vibración de pared: Perturbación física del medio elástico provocada por el aumento súbito de la presión que genera el corazón en cada contracción y que es amortiguada por la viscoelasticidad de la pared y el acoplamiento funcional entre el corazón y la red vascular (viscoelástica)

Viscoelasticidad (viscoelasticity): que posee propiedades viscosas y elásticas. a veces el término se utiliza restringidamente sólo para sólidos.

Viscoelasticidad lineal (linear viscoelasticity): viscoelasticidad caracterizada por una relación lineal entre el esfuerzo, la deformación y la derivada con respecto al tiempo de la deformación.

Viscosidad (viscosity). a) cualitivamente es la propiedad de un material de resistir la deformación de manera creciente a medida que crece la velocidad de deformación., b) cuantitativamente es una medida de esta propiedad definida como el cociente entre el esfuerzo de cizalla y la velocidad de cizalla en flujo estacionario. En los líquidos la viscosidad proviene de la fuerza de cohesión entre las moléculas y esta fuerza disminuye con la temperatura, y en la sangre aumenta con el valor del hematocrito. El valor de la viscosidad es independiente de la presión.

Viscosidad cinemática (kinematic viscosity): el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad del material, ambas medidas a la misma temperatura.

Viscosímetro (viscometer): un instrumento para medir la viscosidad. Consiste en dos cilindros coaxiales separados por una distancia muy pequeña donde se

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coloca el fluido deseado, uno de ellos se hace girar con una velocidad angular, mientras que el otro se mantiene estacionario mediante la aplicación de un momento que puede medirse.

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