Biofísica da Contração Resumo

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BIOFÍSICA DA CONTRAÇÃO – CORAÇÃO COMO BOMBA 
 
•O coração está contido no espaço mediastino, no pericárdio, situado para trás ao esterno, com 
inclinação de 40 graus para o lado esquerdo. O pulmão esquerdo é menor que o pulmão direito, 
justamente por causa da posição do coração. Caso ocorra hipertrofia no miocárdio, vai interferir 
na função cardíaca (bombeamento de sangue), pois diminuirá as cavidades das câmaras (átrios 
e ventrículos), podendo ter complicações sistêmicas. 
 
• Nas arteríolas, podemos encontrar uma alta resistência vascular periférica, que vai regular o 
fluxo sanguíneo para os capilares. 
 
• A sequência de vasos que o sangue percorre é: 
Aorta  artérias  arteríolas  capilares  vênulas  veias 
 
• O miocárdio é o tecido funcional do coração, fazendo contração e relaxamento, ou 
respectivamente, sístole e diástole. 
 
•Na sístole, teremos o trabalho do coração, que gera energia potencial e energia cinética. 
 
• O marcapasso tem estrutura elétrica distribuidora. O estímulo elétrico é liberado pelo nó 
sinoatrial, passa pelas fibras intermodais, nó AV, Feixe de His e por fim fibras de Purkinje. Existe 
uma ritmicidade cardíaca para todo esse processo, e com isso, vai existir ritmo para os 
batimentos cardíacos. 
 
• O ciclo cardíaco está em torno dos 70 bpm e tem duração de 0,8 s (no repouso). Esse ciclo 
corresponde à contração dos átrios, contração dos ventrículos e ejeção do sangue. 
 
• As câmaras são divididas por valvas, assim como também ocorre entre os ventrículos e a 
artéria pulmonar e aorta. A pressão no ventrículo direito precisa atingir 25 mmHg para que a 
valva semilunar pulmonar se abra, para o sangue ir para os pulmões para serem oxigenados. 
Quando ele volta para o átrio esquerdo e passa para o ventrículo esquerdo (pela diferença de 
pressão entre átrio e ventrículo: quando o átrio apresenta pressão maior que o ventrículo, a 
valva se abre), vai encher de sangue e quando a pressão do ventrículo for maior que a do átrio, 
a valva mitral se fecha, e o ventrículo começa a realizar contração isovolumétrica, aumentando 
sua pressão. Quando a sua pressão atinge 80 mmHg (pressão da artéria aorta), a valva semilunar 
aórtica vai se abrir e o sangue é ejetado. O tempo em que ele permanece em contração 
isovolumétrica é em torno de 0,1 s do ciclo cardíaco. 
 
OBS: Para medir a pressão sistêmica, podemos utilizar o tensiômetro. Mas para medir a pressão 
sanguínea pulmonar, precisamos inserir um cateter diretamente no tronco pulmonar. 
 
• Nos ventrículos, para ocorrer a ejeção do sangue, a pressão precisa se igualar com a da aorta 
(80 mmHg) para que a valva semilunar possa se abrir (aorta que estava com pressão 120 mmHg, 
começa a diminuir até 80 mmHg, e o ventrículo que estava em fase de relaxamento, começa a 
receber sangue e realizar contração isovolumétrica). O sangue que é ejetado vai causar 
contração do ventrículo e diminuição do seu volume, aumentando sua pressão até 110 mmHg, 
e enquanto isso, a aorta está recebendo esse sangue, mas como tem capacidade de se distender, 
vai aumentar menos sua pressão (aumenta para 90 mmHg). A pressão no ventrículo chega aser 
máxima (120 mmHg) enquanto a da aorta chega em 100 mmHg, com isso a contração do 
ventrículo cessa, e sua pressão começa a cair (fase de diástole = relaxamento), já na aorta 
continua a aumentar (para 110 mmHg). Com isso, para evitar que o sangue volte para o 
ventrículo, a valva semilunar aórtica vai se fechar, e a pressão na aorta aumenta para 120mmHg 
(máxima). 
 τ = p x v 
(trabalho: contração) 
 
•Quando a valva semilunar se abre (80 mmHg), teremos a pressão diastólica. E quando a valva 
se fecha (120 mmHg), teremos a pressão sistólica. 
 
•A artéria aorta apresenta grande calibre elástico. Com isso, quando ela recebe de primeira o 
sangue ejetado (alta pressão), ela vai ter capacidade de se distender. Transferindo para a 
biofísica: o trabalho (sangue ejetado), será transformado inicialmente em energia potencial 
(elástica) e em seguida, será convertido em energia cinética (após distensão, o fluxo segue com 
velocidade). 
 
OBS: O volume de sangue, quando passa de energia potencial para elástica, não vai mudar, e 
sim será impulsionado para frente, gerando fluxo (com velocidade). 
 
• Quando o sangue é ejetado, ele tende a fluir por gradiente de pressão (de maior para menor). 
Ao longo de um vaso, a pressão exercida pelo fluxo sanguíneo no início desse vaso será maior 
que a pressão no “final” desse vaso. Com isso podemos dizer que a pressão quando chega aos 
capilares é baixa, e continua sendo baixa no retorno venoso. 
•Porém, o que se pode observar é que, o fluxo ao longo dos vasos é o mesmo, o que muda é a 
velocidade que ele percorre. Como se pode observar em relação à pressão é que, a variação de 
pressão será sempre a mesma, independentemente do tipo de vaso. Exemplo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
•P1 = aorta; P2 = arteríola  diminui diâmetro, mantêm gradiente de fluxo; diminui a pressão; 
diminui a velocidade. 
•P3 = arteríola; P4 = capilar  com menor velocidade e pressão, vai permitir as trocas gasosas. 
A diferença entre elas será a presença de fenestras na parede (característica de capilar). 
•Quanto mais distante do coração, menor será a pressão. 
 
•O fluxo sanguíneo é cerca de 80 ml/s a 90 ml/s ao longo do trajeto sistêmico. E como o sistema 
circulatório é um sistema fechado, o fluxo será constante (regime estacionário). 
 
•Nos vasos, o fluxo sanguíneo será composto por 3 energias: potencial, cinética e dissipada. A 
energia dissipada será o atrito que o fluxo terá com a parede dos vasos. A energia potencial será 
a gravitacional (a gravidade mais atrapalha do que ajuda). 
Porém, se o fluxo é amontante (para frente), a energia dissipada vai gastar a energia cinética, 
porém a energia potencial vai repor a energia cinética perdida. 
 
 
 
 
 
 P1 P2 
100mmHg 85mmHg 
P3 P4 
40 mmHg 25mmHg 
ΔP = 15 mmHg 
Ec 
Ep 
Ediss. 
Sentido do fluxo sanguíneo 
•Fluxo = volume/tempo. Utilizando o sistema LMT de unidades da física, podemos obter: 
 
F = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 => 
𝐿³
𝑇 
 
E utilizando o achado na fórmula abaixo: 
 𝐿³𝑇 = 
𝐿
𝑇
X 𝐿² (velocidade x área) 
 
•Dessa forma, podemos calcular o fluxo sanguíneo olhando a velocidade e multiplicando pela 
área (de secção). 
 
•Mas como o fluxo é constante, podemos confirmar o fato de que a área aumenta, e a 
velocidade diminui, e vice versa. 
Exemplo: Na aorta temos área de secção de 3 cm², já nos capilares, pelo fato de haver milhares 
de ramificações, a área de seção chega a ser 2.200 cm². 
 
Aorta Capilares Veias 
3 cm² 2.200 cm² 4,5 cm² 
100 mmHg 35 mmHg 5 a 0 mmHg 
30 cm/s 0,04 cm/s 20 cm/s 
Fluxo: 90 cm³/s Fluxo: 88 cm³/s Fluxo: 90 cm³/s 
O fluxo que passa na aorta está relacionado com sua área e velocidade. Para manter o mesmo 
fluxo nos capilares, a aorta vai se ramificar em arteríolas e esta em muitas ramificações de 
capilares, para aumentar a área e diminuir a velocidade (sempre mantendo o fluxo). Havendo 
muitas ramificações, vai haver muita resistência dos vasos, diminuindo a pressão e a velocidade 
(aumenta energia dissipada). Nas veias, acontece a mesma coisa. 
 
Nos vasos sanguíneos, podemos encontrar anomalias ao longo do trajeto do fluxo sanguíneo: 
Aneurisma: será um alargamento da túnica média (muscular) do vaso, com isso vai aumentar 
a área e diminuir a energia cinética, aumentando a energia potencial, dessa forma, aumentando 
a pressão. A velocidade estará reduzida, com isso dificultando a irrigação para aos tecidos. O 
vaso pode não resistir e alargar mais ainda, até que chegue uma hora que a pressão vence e 
rompe o vaso. 
 
Estenose: será estreitamento dos vasos, geralmente causado por placa de ateroma. Essa placa 
é formada a partir da oxidaçãode lipídeos nos vasos, que vão se depositar na parede do vaso. 
Na placa, terei células de defesa que vão ativar o sistema plaquetário. É mais comum acontecer 
na porção distal dos vasos de médio calibre, ou na porção proximal de vasos menores 
(bifurcação entre eles). Quando tenho placa de ateroma dificultando o fluxo sanguíneo, terei 
claudicação intermitente: dor ao andar ou correr, por falta de fluxo sanguíneo (quando andamos 
precisamos de um fluxo maior). Quando a estenose é no intestino vai causar trombose 
mesentérica, causando dor abdominal. Quando ocorre obstrução das artérias coronárias, vai 
incialmente causar dor, conhecida como angina, que é estável em pacientes que apresentam 50 
a 80% de obstrução (só dói quando faz esforço) e de 80 a 90% é instável. Quando a obstrução 
chega a 100% vai causar infarto agudo do miocárdio. 
 
 
 
•Pressão Hidrostática Resultante: vamos analisar as trocas que ocorrem entre o sangue e o 
líquido intersticial. 
 
 
•Pressão osmótica resultante: pelo fato do sangue ser mais concentrado que o Líquido 
intersticial, a resultante inicialmente é para o LI. No meio, representando os capilares, a 
resultante será zero, e após os capilares, a resultante será para o sangue, pelo fato da 
concentração do LI ser maior. Com isso, teremos a pressão osmótica resultante constante em 
todo trajeto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBS: As pressões de saída do sangue são 0,3 mmHg maior que a de entrada. Dessa forma, vai 
acumular sangue no interstício, por isso tenho vasos linfáticos para drenar. 
Sangue  
Interstício