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EXEMPLO ILUSTRATIVO 1 Propriedades Físicas do Sangue Humano

O sangue humano é um fluido complexo com uma densidade física de 1,06 g cm-3 e consiste principalmente de dois componentes, um componente particular e um componente aquoso. O componente particular consiste de uma suspensão de glóbulos vermelhos (ou eritrócitos), glóbulos brancos (ou leucócitos) e plaquetas. Os glóbulos vermelhos têm 8 m m de diâmetro e são responsáveis pelo transporte de oxigênio para os tecidos e a remoção de CO2 . Os glóbulos brancos tem de 10 a 20 m m de diâmetro e protegem o corpo de doenças. As plaquetas tem 2,5 m m de diâmetro e faz um papel integral na trombose. O componente aquoso, ou plasma, é uma mistura consistindo principalmente de nutrientes, sais e proteínas sangüíneas. Veja mais

EXEMPLO ILUSTRATIVO 2 – Pressão no Olho e Glaucoma

O olho humano é preenchido com um fluido, humor vítreo, que é continuamente produzido no olho e subseqüentemente drenado do olho. A pressão intraocular normal, ou pressão dentro do olho, é aproximadamente 15 mmHg. Se a drenagem fica obstruída, o fluido acumula no olho, correspondendo a um aumento da pressão intraocular de 25 até 50 mmHg e o ataque do glaucoma. Com o aumento da pressão no globo ocular, aumenta o "stress" nas paredes do globo ocular e comprime o nervo óptico, ambos os efeitos combinados afetam desfavoravelmente a visão e posteriormente danifica o globo ocular. O tratamento do glaucoma envolve um procedimento cirúrgico para remover a obstrução da drenagem e restabelecer o fluxo de drenagem do humor vítreo do globo ocular. Veja mais

EXEMPLO ILUSTRATIVO 3 – Pressão e Infecção

Cada vez que um agente estranho, micróbio infiltrar o mecanismo de defesa do corpo, uma Infecção envolve o tecido envolvido. Quando uma Infecção ocorre, as válvulas infectadas liberam uma certa substância bioquímica conhecida como vasodilatador que atua para dilatar ou aumentar os vasos capilares adjacentes. O aumento dos vasos capilares causam um aumento no fluxo sangüíneo na região infectada acompanhada por um aumento concomitante na pressão. O aumento da pressão na região infectada representa a fonte de avermelhamento e inflamação associada à Infecção. Embora o aumento no fluxo sangüíneo pode funcionar, em algumas circunstâncias, para acelerar o processo de cura, antibióticos são freqüentemente requeridos para erradicar as células infectadas e restabelecer a região infectada ao seu estado normal.

EXEMPLO ILUSTRATIVO 4 Recalque Intravenoso

Para recalque intravenoso (IV) de nutrientes, fluidos, sangue e drogas, uma pressão positiva é exercida pela substância no recipiente colocado a uma altura h acima de uma veia através de um tubo fino e flexível. A outra extremidade do tubo é inserida diretamente na veia, que exibe uma pressão venosa de 3 mmHg. A pressão devida ao fluido IV é proporcional à altura da superfície da agulha, isto é, como mostrado na Figura 1. Considere, como um exemplo, a pressão requerida para a transfusão de sangue. Dado que a densidade do sangue é 1,04 g cm-3, queremos determinar a pressão líquida atuando para transferir o sangue para dentro da veia.

Esta é a pressão exercida pelo sangue na veia. Esta pressão é acoplada à pressão venosa pveia que é 3 mmHg. Assim, a pressão líquida ou diferença entre psangue e pveia é

plíquida = 76,5 mmHg – 3 mmHg = 73,5 mmHg.

EXEMPLO ILUSTRATIVO 5 – Pressão Sangüínea na Circulação Humana

Ao lado do fluxo sangüíneo, o parâmetro mais importante na circulação é a pressão sangüínea. A pressão sangüínea deve ser suficiente para dirigir o sangue do coração para os vasos sangüíneos, mas também deve ser baixa o suficiente para criar um gradiente de pressão e permitir drenagem eficiente do sangue de volta ao coração para ciclos adicionais. Como uma conseqüência, a pressão sangüínea varia significativamente em vários pontos da circulação, permitindo os diferentes vasos sangüíneos acomodarem seus papéis e funções designados.

O ventrículo esquerdo ejeta sangue do coração no sistema arterial sob uma pressão de aproximadamente 120 mmHg. Isto corresponde à fase sistólica do ciclo cardíaco e é comumente referido como pressão sangüínea sistólica. Quando o sangue penetra no sistema circulatório, a pressão começa a cair vagarosamente. Da aorta, o sangue flui para as artérias maiores a 110 mmHg, para as artérias médias a 75 mmHg e para as artérias menores ou arteríolas a 40 mmHg até atingir o sistema capilar. O sangue entra no sistema capilar sob uma pressão de 30 mmHg e sai sob uma pressão de 16 mmHg. A baixa pressão é suficiente para gerar movimento e ainda baixa suficiente para o sangue fazer sua função fisiológica e sustentar o metabolismo celular. O sangue drena do sistema capilar para as veias menores ou vênulas a 16 mmHg , continuando para as veias de tamanho médio sob pressão de 12 mmHg, e para as grandes veias a 4 mmHg antes de entrar novamente no coração para outro ciclo circulatório. A pressão dentro do sistema circulatório varia de 120 mmHg a 4 mmHg e mantém esta variação numa base continuada.

As várias pressões específicas pode ser prontamente identificada. Os valores da pressão sangüínea sistólica e a pressão sangüínea diastólica para uma pessoa normal são 120 mmHg e 80 mmHg, respectivamente. Durante um exame físico, a pressão sangüínea sistêmica é tipicamente

A pressão de pulso é a diferença entre as pressões sistólica e diastólica e é portanto normalmente cerca de 50 mmHg. Na maioria dos casos, é mais conveniente condensar estas duas leituras de pressões sangüíneas numa única que também representa todo o "status" da pressão sangüínea num paciente. Isto é acoplado através da pressão sangüínea média BPmédia definida por

A pressão média é a média da pressão através de um ciclo cardíaco. Como a sístole é mais curta que a diástole, a pressão média é ligeiramente menor que a metade do valor entre a pressão sistólica e a diastólica. Ela pode ser determinada somente por integração da área sob uma curva de pressão sangüínea versus tempo, como uma aproximação, ela é a pressão diastólica mais um terço da pressão de pulso.

EXEMPLO ILUSTRATIVO 6 – O Esfigmomanômetro e a Medida da Pressão Sangüínea

O método mais comum de medida de pressão sangüínea envolve um instrumento chamado Esfigmomanômetro. Para obter uma medida de pressão sangüínea, uma borracha é envolvida ao redor da parte superior do braço, diretamente sobre a artéria ser comprimida, isto é, a artéria braquial. O colchão é inflado com ar por meio de uma bomba presa ao bulbo, comprimindo a artéria até que a pressão exercida pelo colchão ao redor do braço é maior que a pressão esperada do sangue. Neste ponto, a circulação é parada. A pressão do ar no colchão requerida para parar a circulação é transmitida a um manômetro de mercúrio onde é subseqüentemente registrada. A pressão do ar é lentamente liberada do colchão até o sangue voltar a fluir através da artéria. Esta pressão, indicada por um som característico ouvido num estetoscópio colocado sobre a artéria braquial é a pressão sistólica. Como a pressão no colchão é liberada posteriormente, o som varia até ele finalmente desaparecer. Neste ponto, a pressão registrada e a pressão diastólica. Veja mais

EXEMPLO ILUSTRATIVO 7 – Surfactante Pulmonar e Síndrome de "Distress" Pulmonar

A síndrome de "distress" (angústia???) pulmonar (RDS) é caraterizada pela dificuldade de respiração devido ao subdesenvolvimento dos pulmões e é tipicamente encontrada em recém-nascidos prematuros. Na fisiologia respiratória normal, o ar entra pela traquéia, passa através dos brônquios, bronquíolos e eventualmente termina dentro do alvéolo, ou pequeníssimos sacos com forma de bolhas onde as trocas gasosas de O2 e CO2 ocorrem. O alvéolo possui uma tendência natural para contrair ou tornar-se menor de tamanho devido principalmente a uma camada de água misturada com uma substância química chamada surfactante pulmonar que forma a parede superficial interna do alvéolo. O surfactante pulmonar possui uma baixa tensão superficial, T = 25 mN . m-1, a qual é criticamente importante na prevenção do colapso do alvéolo e na manutenção do fluxo sangüíneo para os vasos capilares. Em recém-nascidos prematuros atormentados com RDS, uma membrana clara é encontrada dentro do alvéolo, correspondendo a uma quantidade reduzida de surfactante. Se o surfactante é reduzido ou perdido, o alvéolo fica forrado com uma proporção maior de água, que exibe uma tensão superficial muito maior: T = 75 mN . m-1. A tensão superficial maior atua para contrair o alvéolo para um grau maior e, na maioria das vezes, para o ponto de colapso. Pulmões com alvéolos colapsados requerem um trabalho de respiração aumentado com uma substancial redução no volume do fluxo de ar trocado. veja mais

EXEMPLO ILUSTRATIVO 8 – Transporte de água nas plantas

O transporte de água nas plantas ocorre através de vasos capilares extremamente pequenos conhecidos como xilema. Os vasos ou elementos xilema são tubos alongados, tipicamente de diâmetro 1 a 20 m m e comprimento de 100 a 500 m m, ligando extremidade a extremidade. Desde que a água transportada através do tecido xilema é semelhante a um fluido fluindo através de um vaso, torna-se útil aplicar a lei de Poiseuille para determinar o gradiente de pressão hidrostática. Para usar a lei de Poiseuille como estabelecido no texto, deve-se conhecer o volume de fluido fluindo através da corrente, durante um dado intervalo de tempo, a viscosidade do fluido (assumindo ter a água uma viscosidade de h = 0,001 Pa.s quando a temperatura for de 20ºC) e, comprimento e raio dos vasos capilares no tecido xilema. Cada parâmetro é realmente avaliável com a exceção do fluxo de volume. O fluxo de volume (vazão) é extremamente difícil para se determinar desde que nem todos vasos medidos dentro da seção transversal de uma corrente são funcionais no transporte de água. Esta limitação pode ser contornada expressando a lei de Poiseuille em termos da velocidade, que pode ser determinada diretamente na planta. Duas expressões da razão de fluxo volumétrico são

e Q = A . v

Igualando estas duas expressões e resolvendo para v, temos:

ou

Assuma para uma dada planta que 10% de solução de sacarose, h = 0,015 dinas cm-2, é dirigida numa velocidade de 325 cm . h-1 através dos vasos do xilema de raio 2,4 m m e comprimento 5,0 m m. O gradiente de pressão hidrostática pode ser calculado como

EXEMPLO ILUSTRATIVO 9 – Fluxo sangüíneo num vaso afunilado

 

Um outro exemplo da equação da continuidade está relacionado com o fluxo sangüíneo num vaso como mostra a Figura 1. Embora a geometria dos vasos sangüíneos podem ser aproximados por um cilindro elástico, anatomicamente ele também afunila, ou diminui suavemente de tamanho. A equação da continuidade garante que o fluxo é igual em qualquer ponto ao longo do tubo afunilado, a despeito do grau de afunilamento. Assim, a relação entre o fluxo em quaisquer dois pontos dentro de um vaso afunilado é dependente da área transversal A do vaso nos pontos de interesse e suas correspondentes velocidades v, que são dadas de acordo com

A1 v1 = A2 v2 ou (A1/A2) = (v1/v2)

EXEMPLO ILUSTRATIVO 10 – Fluxo sangüíneo numa bifurcação de vasos

Um outro exemplo específico da equação da continuidade é o fluxo sangüíneo numa bifurcação de vasos. Uma bifurcação de vasos no sistema circulatório é uma junção principal ou ramificação de um vaso pai em dois outros menores, vasos filhos (Figura 2). Aproximações do fluxo sangüíneo dentro de artérias ramificando-se são possíveis através da equação da continuidade:

Fluxo na artéria pai = Fluxo na ramificação ou artérias filhas

Ap v p = Af1 vf1 + Af2 vf2

 

onde A = área da seção transversal do vaso e v = velocidade do fluxo sangüíneo.

 

EXEMPLO ILUSTRATIVO 11Princípio de Bernoulle e Doenças Vasculares

Na maioria dos casos de doenças vasculares, as artérias responsáveis pelo transporte de suprimento sangüíneo através do sistema circulatório está sujeita a um dos dois destinos :

expansão no desenvolvimento de um aneurisma ou estufamento da parede do vaso (Figura 3) ou

constrição resultante num vaso obstruído ou entupido devido principalmente a arterioesclerose (Figura 4), comumente referida como "endurecimento da artéria", o qual é o desenvolvimento de um tumor fibroso e calcificado que acumula ao longo da camada mais interna da parede do vaso.

A premissa por trás da aplicação do Princípio de Bernoulle ao vaso com uma expansão ou uma constrição é que desde que a conservação da massa é válida, o Princípio de Bernoulle pode ser aplicado a dois pontos representando o fluxo através de diferentes segmentos de um vaso. Além disso, o Princípio de Bernoulle pode ser expresso para os dois pontos de acordo com o seguinte: um ponto (1) representa o fluxo através da região normal do vaso, e um outro ponto (2) representa o fluxo através de uma região obstruída ou alargada no ponto máximo de stenosis. O Princípio de Bernoulle expresso para estes dois pontos pode ser igualado, relacionando parâmetros hemodinâmicos característicos das duas regiões distintas do fluxo:

onde a componente de energia potencial gravitacional para ambas as regiões é zero.