Fisica Do Sistema Cardiovascular

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    04-Jul-2015

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Fsica do Sistema CardiovascularEste texto a traduo do Captulo 8 do livro "Medical Physics" de J.R. Cameron & J.G. Skofronick O sangue e sua proviso de O2 so to importantes ao corpo que o corao o primeiro rgo principal a se desenvolver no embrio. Oito semanas depois da concepo o corao est trabalhando para fazer circular sangue para os tecidos do feto. Como o feto ainda no tem os pulmes funcionando, e no pode de nenhum modo adquirir ar, tem que obter o seu sangue oxigenado da sua me atravs do cordo umbilical. O corao fetal tem uma abertura que permite o sangue circular para os pulmes fluindo diretamente do trio da esquerda para o trio da direita. Como resultado, s so circulados aproximadamente 10% do sangue aos pulmes fetais. Aps o nascimento a abertura entre os trios direito e esquerdo efetivamente se fecha para enviar mais sangue para os pulmes. Pode levar meses para o fechamento se completar. Se fechamento no adequado, no nascimento o sangue no ser oxigenado corretamente e a criana ser um " beb " azul. Um corao com este defeito do tipo congnito pode agora ser corrigido com cirurgia. As clulas do corpo agem como mquinas individuais. Para que elas as funcionem tm que ter (1) combustvel de nossa comida para prover energia, (2) O2 do ar que ns respiramos para combinar com a comida e liberar energia, e (3) um modo para dispor dos subprodutos da combusto (principalmente CO2, H2O, e calor). J que os corpos tm muitos bilhes de clulas, um sistema de transporte elaborado preciso para entregar o combustvel e O2 s clulas e remover os subprodutos. O sangue executa esta funo importante do corpo. Sangue representa aproximadamente 7% da massa do corpo ou aproximadamente 4,5 kg (volume de ~ 4,4 litros) em uma pessoa de 64 kg. O sangue, vasos sangneos, e o corao compem o sistema cardiovascular (SCV). Este captulo descreve os aspectos fsicos do SCV. 8.1. COMPONENTES PRINCIPAIS DO SISTEMA CARDIOVASCULAR O corao est mostrado na Fig. 8.1. Basicamente uma bomba dupla (Fig. 8.2). que prov a fora necessria para circular o sangue pelos dois sistemas circulatrios principais: a circulao pulmonar nos pulmes e a circulao sistmica no resto do corpo. O sangue em um indivduo normal circula por um sistema antes de ser bombeado pela outra seo do corao ao segundo sistema. Vamos comear com o sangue no lado esquerdo do corao e seguir sua circulao atravs de uma volta completa. O sangue bombeado por contrao dos msculos de corao do ventrculo esquerdo a uma presso de cerca de 17 kPa (125 mm Hg) para um sistema de artrias que se subdividem em artrias menores e menores (arterolas) e finalmente em uma malha muito fina de vasos chamados de leito capilar. Durante os poucos segundos que est na leito capilar o sangue prov O2 para as clulas e retira CO2 das mesmas.Figura 8.1. O corao. (a) Note as paredes musculares mais fortes maiores no lado esquerdo onde a maioria do trabalho feito. (b) A seo transversal mostra a forma circular do ventrculo esquerdo; esta forma eficientemente produz a presso alta necessria para a circulao geral.Depois de atravessar o leito capilar o sangue se junta em pequenas veias (vnulas) que gradualmente combinam-se em veias maiores e maiores antes de entrar no lado direito do corao por duas veias principais--a veia cava superior e a veia cava inferior. O sangue retornado armazenado momentaneamente no reservatrio (o trio direito), e durante uma contrao fraca de 0,8 kPa (5 a 6 mm Hg) o sangue flui para o ventrculo direito. Na prxima contrao ventricular este sangue bombeado a uma presso de cerca de 3,3 kPa (25 mm Hg) pelas artrias pulmonares para o sistema capilar dos pulmes.Nos pulmes o sangue recebe mais O2 e um pouco do CO2 do sangue se difunde no ar nos pulmes para ser exalado. O sangue frescamente oxigenado ento viaja pelas veias principais dos pulmes para o reservatrio esquerdo do corao (trio esquerdo); durante a contrao atrial fraca de cerca de 1 kPa (7 a 8 mm Hg) o sangue flui para o ventrculo esquerdo. Na prxima contrao ventricular este sangue bombeado novamente do lado esquerdo do corao para a circulao geral.Desde que um adulto tpico tem aproximadamente 4,5 litros de sangue e cada seo do corao bombeia aproximadamente 80 ml em cada contrao, cerca de um minuto necessrio para os glbulos vermelhos em mdia fazerem um ciclo completo no corpo. O corao tem um sistema de vlvulas que, se funcionando corretamente, permite o sangue fluir somente na direo correta. Se estas vlvulas ficam doentes e no abrem ou fecham apropriadamente o bombeamento do sangue fica ineficiente. Desenvolvimentos modernos em vlvulas artificiais do corao permitiram a substituio de vlvulas naturais por vlvulas mecnicas. O volume de sangue no dividido uniformemente entre as circulaes pulmonares e sistmicas. Em qualquer momento aproximadamente 80% do sangue esto na circulao sistmica e 20% esto na circulao pulmonar. Do sangue na circulao sistmica, aproximadamente 15% esto nas artrias, 10% esto nos capilares, e 75% esto nas veias. Na circulao pulmonar aproximadamente 7% do sangue esto no capilares pulmonares e o restante de 93% quase igualmente dividido entre as artrias pulmonares e veias pulmonares. Enquanto ns regularmente pensamos no sangue como vermelho claro, a maioria do sangue no corpo vermelho escuro. O sangue venoso desprovido de O2 e isso torna o sangue vermelho claro. A matiz azul para as veias em suas mos devida a pigmentao na pele. Quando voc se corta, normalmente o sangue venoso flui para fora, pois as veias esto mais prximas da superfcie, mas em uma frao de um segundo oxigenado e parece vermelho claro. A olho nu o sangue parece ser um lquido vermelho ligeiramente mais espesso que gua. Quando examinado atravs de vrias tcnicas fsicas encontrado consistir de vrios componentes diferentes. A cor vermelha causada pelos glbulos vermelhos (eritrcitos), discos planos de aproximadamente 7 mm (7 x 10-6 m) de dimetro que representa aproximadamente 45% do volume do sangue. H aproximadamente 5 x 106 eritrcitos/mm3 de sangue. Um fluido aproximadamente claro chamado plasma sangneo toma os outros 55%. A combinao de eritrcitos e plasma faz o sangue ter propriedades diferentes daquelas de um fluido como a gua.Figura 8.2. O sistema circulatrio pode ser pensado como um sistema de circulao em circuito fechado com duas bombas.As vlvulas de uma direo mantm o fluxo para baixo atravs da bomba. As presses em mmHg esto indicadas.Alm dos eritrcitos e plasma, h alguns componentes de sangue importantes, como as clulas de glbulos brancos (leuccitos), que se apresentam em quantias pequenas. Leuccitos, que no so redondos, tm dimenses de 9 a 15 mm. Eles so parte do sistema imunolgico e representam um papel importante no combate de doenas. H aproximadamente 8000 leuccitos/mm3 de sangue. Quando h uma infeo no corpo o nmero de leuccitos aumenta. Tipos diferentes de leuccitos respondem diferentemente a infeo, e os mdicos comumente pedem uma contagem diferencial, quer dizer, uma contagem dos diferentes tipos de leuccitos. O sangue tambm contm plaquetas. Plaquetas (1 a 4 mm de dimetro) esto envolvidas na funode coagulao do sangue. H aproximadamente 3 x105 plaquetas/mm3 de sangue. O sangue age como o mecanismo de transporte para pequenas quantidades de hormnios que controlam os processos qumicos no corpo. Questes: Problema 8.1. Estime seu volume de sangue a partir de sua massa corporal. Problema 8.2. Estime o volume de sangue que seu corao bombeia para a sua circulao sistmica a cada dia. Problema 8.3 Que porcentagem de seu sangue est em sua circulao pulmonar?Figura 8.4 - Uma seo pequena de um leito capilar. Um msculo de esfncter (S) controla o fluxo sangneo para dentro dos capilares8.2. TROCA DE O2 E CO2 NO SISTEMA CAPILAR Nem todos os capilares esto levando sangue a qualquer momento. Nos msculos em repouso somente 2 a 5% do capilares esto funcionando. As pequenas artrias (arterolas) que suprem os capilares tm bolsas circulares de msculos (esfncter) que controlam o fluxo de sangue na rede de capilares (Fig. 8.4). Quando h uma demanda de sangue o esfncter relaxa-se permitindo o msculo adquirir mais sangue e O2. A presso de capilar varia de aproximadamente 3,3 kPa (25 mm Hg) onde o sangue flui de uma extremidade arterial para aproximadamente 1,3 kPa (10 mm Hg) onde o sangue deixa o vaso capilar para a extremidade venosa. A presso de osmtica lquida calculada para ser aproximadamente = 3 kPa (20 mm Hg) dentro do vaso capilar. Fluidos fluem para fora do vaso capilar na extremidade arterial e para dentro do vaso capilar na extremidade venosa. Se presso capilar subir, por exemplo, devido a trauma, mais fluidos seriam forados para os tecidos dos capilares causando inchao ou edema dos tecidos.8.3. TRABALHO FEITO PELO CORAO Num adulto tpico cada contrao das foras musculares do corao fora aproximadamente 80 ml (cerca de um tero de uma xcara) de sangue do ventrculo direito para os pulmes e um volume semelhante para a circulao sistmica a partir do ventrculo esquerdo. No processo o corao realiza trabalho. Os volumes no so precisamente iguais para uma contrao qualquer, mas durante um certo tempo eles bombeiam a mesma quantia. As presses nas duas bombas do corao no so as mesmas (Fig.. 8.5). No sistema de pulmonar a presso bastante baixa por causa da baixa resistncia dos vasos sangneos dos pulmes. A presso de pico (sstole) - normalmente cerca de 3 kPa (25 mm Hg) - cerca de um quinto daquela da circulao de sistmica. Afim de circular o sangue por uma cadeia sistmica maior, o lado esquerdo do corao tem que produzir presses que so tipicamente cerca de 16 kPa (120 mm Hg) no pico (sstole) de cada ciclo cardaco. Durante a fase de repouso (distole) do ciclo cardaco a presso tipicamente cerca de 10,5 kPa (80 mm Hg). Note as maiores espessuras dos msculos no lado esquerdo do corao na Fig. 8.1(a). O msculo que dirige o ventrculo esquerdo aproximadamente trs vezes mais espesso que aquele do ventrculo direito. Alm disso, a forma circular do ventrculo esquerdo mais eficiente para produzir presso alta que a forma elptica que amolda o ventrculo direito (Fig. 8. 1b).Figura 8.5 A presso varia ao longo do sistema circulatrio. Note a presso baixa nas veias e a presso relativamente baixa no sistema pulmonar.A potncia, ou taxa na qual o trabalho realizado, por uma bomba que trabalha a uma presso constante P igual ao produto da presso pelo volume bombeado por unidade de tempo, O corao de bombeamento acontece em menos que um tero do ciclo cardaco e o msculo de corao repousa por dois teros do ciclo. Assim a potncia durante a fase de bombeamento mais de trs vezes maior que o valor mdio que ns calculamos. O corao, como todas as outras mquinas, no muito eficiente. De fato, tipicamente menos que 10% eficiente, e o consumo de potncia mdia do corao calculado como sendo mais de 10 W. Por causa da presso sangnea mais baixa no sistema pulmonar do que a potncia necessria l cerca de um quinto daquela necessria pela circulao geral. Durante trabalho intenso ou exerccios a presso sangnea pode subir at 50%, e o volume de sangue bombeado por minuto pode aumentar por um fator de 5, e pode conduzir a um aumento de 7,5 vezes no trabalho feito pelo corao por minuto.Questo 8.4 :Se a potncia mdia consumida pelo corao 10 W, qual a porcentagem de uma dieta diria de 2500 kcal usada para operar o corao? (4,19 J = 1 cal)8.4. PRESSO SANGNEA E SUA MEDIDA O instrumento que comumente usado chamado um esfigmomanmetro . Consiste em uma bolsa de presso e mede no brao superior e um estetoscpio colocado em cima da artria braquial ao cotovelo (Fig.. 8.7). A bolsa de presso inflada rapidamente a uma presso suficiente para parar o fluxo de sangue e o ar liberado gradualmente. Quando a presso na bolsa cai abaixo da presso sangnea sistlica, o fluxo turbulento de sangue que esguicha pela artria causa sons que podem ser ouvidos no estetoscpio. Eles so chamados sons Korotkoff ou sons K. Esta presso qual os sons K so ouvidos primeiro indica o nvel de presso sistlica. Quando a presso cai mais, os sons de K ficam mais altos e ento comeam a enfraquecer. O ponto ao qual o som K desaparece ou varia indica a presso diastlica. As unidades na medida de presso normalmente so mm Hg mas elas poderiam ser indicados facilmente em kPa [1 mm Hg = 0.1316 kPa]. Para indivduos experimentados nesta tcnica a reprodutibilidade (preciso) da medida de presso sangnea sistlica normalmente est dentro de 0.3 kPa (2mm Hg). A reprodutibilidade da medida diastlicas no to boa, entretanto normalmente est dentro de 0.7 kPa (5 mm Hg). A preciso dependente da obesidade dos pacientes e outros fatores. A presso no sistema circulatrio varia ao longo do corpo. At mesmo em artrias principais a presso varia de um ponto a outro por causa de foras gravitacionais. A Figura 8.8a mostra esquematicamente medidas diretas de presso sangnea feitas em uma pessoa parada; so mostrados manmetros de tubo de vidro aberto conectados a artrias no p, brao superior, e cabea. Nesta situao o sangue sobe a essencialmente o mesmo nvel em todos o trs manmetros. A maior presso P no p devido fora gravitacional produzida pela coluna de sangue (de altura h) entre o corao e p somado presso do corao (r a densidade do sangue). Semelhantemente, a presso menor na cabea devido elevao da cabea acima do corao. Se gravidade na Terra de repente se tornasse trs vezes maior, sangue s subiria cerca de 43 cm acima do corao e no alcanaria o crebro de uma pessoa parada. Esta situao pode ser produzida artificialmente acelerando o corpo a a = 3 g em uma direo vertical (para cima). Tambm pode acontecer em um avio que levanta vo e pode causar no piloto um black out. Estas condies tambm produzem poas de sangue nas pernas. Foram projetados meias elsticas especiais que comprimem as pernas para reduzir empoamento.Figura 8.8. (a) Se capilares de vidro fossem conectados s artrias em diferentes localizaes, o sangue subiria a o mesmo nvel acima. (b) Se o corpo fosse acelerado para cima com 3 g, o sangue no alcanaria o crebro eaconteceria um blackout. Se o corpo estivesse na horizontal a presso sangnea serra aproximadamente a mesmo nos trs pontos em vez de diferir por um fator de mais de trs como mostrado aqui.Um mtodo simples para medir a presso venosa ao corao observar as veias na parte de trs das mos. Quando as mos so mais baixas que o corao as veias se salientam por causa de presso venosa aumentada: Quando as mos so elevadas lentamente acima do nvel do corao que um ponto alcanado no qual as veias colapsam; isto indica uma presso de 0 cm de sangue. A altura da veia da mo acima do corao d a presso venosa ao corao em centmetros de sangue. Presso venosa regularmente calcula a mdia 8 a 16 cm H2O (ou sangue). Uma presso em excesso de 16 cm H20 podem indicar falha congnita do corao.Problema 8.5 A presso sangnea em seu crebro se modifica quando voc muda de uma posio de cabea abaixada para a posio de cabea erguida? Explique.8.5. PRESSO PELA PAREDE DOS VASOS SANGNEOS (PRESSO TRANSMURAL) Como indicado na Figura 8.5, a maior queda de presso no sistema cardiovascular ocorre na regio do arterolas e capilares.Os capilares tm paredes muito finas (~1 mm) que permite a difuso fcil de O2 e CO2. Para entender por que eles no estouram temos que discutir a lei de Laplace, que nos fala "como a tenso na parede de um tubo est relacionada ao raio do tubo e a presso dentro do tubo". Considere um tubo longo de raio R que transporta sangue a presso P (Fig. 8.9a). Ns podemos calcular a tenso T na parede. A presso uniforme na parede, mas ns podemos matematicamente dividir o tubo pela metade. A fora por unidade de comprimento que empurra para cima 2Rp. H uma fora de tenso T por unidade de comprimento em cada extremidade que mantm a metade superior do tubo para a metade inferior. Considerando que a parede est em equilbrio, a fora que empurra as duas metades separadamente igual s foras de tenso que os unem assim: 2 T = 2 R p ou T = R p Assim para um raio muito pequeno (por exemplo, em um vaso capilar) a tenso correspondente muito pequena. A Tabela 8.1 d algumas presses tpicas e tenses nos vasos sangneos. Por exemplo, a tenso na parede da aorta cerca de 156 N/m enquanto a tenso em uma parede de capilar somente cerca de 24 x 10-3 N/m.Problema 8.6 - Por que artrias com dimetros pequenos podem ter paredes mais finas que artrias com dimetros grandes levando sangue mesma presso?8.6. O PRINCPIO de BERNOULLI APLICADO AO SISTEMA CARDIOVASCULAR Voc est provavelmente familiarizado com o princpio de Bernoulli embora voc pudesse no dar crdito Bernoulli para isto. Sempre que h um fluxo rpido de um fluido como ar ou gua, a presso reduzida na extremidade do fluido movendo-se mais rapidamente. Por exemplo, o fluxo rpido da gua no chuveiro faz uma reduo na presso na redondeza da cortina do box puxando-a em direo gua. Semelhantemente, quando o vidro da janela de um carro em movimento abaixado, a presso reduzida causada pelo ar que se move rapidamente do lado de fora faz os objetos voarem para fora da janela. O princpio de Bernoullli est baseado na lei de conservao de energia. A presso em um fluido uma forma de energiapotencial (Ep) pois ela tem a habilidade para executar trabalho til. Num fluido em movimento h energia cintica (Ec) devido ao movimento. Esta energia cintica pode ser expressa em energia por unidade de volume como joules por metro cbico. Como 1 Joule (J) = 1 Nm, ento 1 J/m3 = 1 (Nm)/m3 = 1 N/m2 (ou 1 Pa), a unidade para presso no sistema de SI. Se fluido est fluindo pelo tubo sem atrito mostrado na Fig.. 8.10, a velocidade aumenta na seo estreita e o aumento na energia cintica (Ec) do fluido obtida por uma reduo da energia potencial da presso no tubo. Quando a velocidade reduz novamente no lado distante da restrio a energia cintica convertida de volta em energia potencial e a presso aumenta novamente.Figura 8.10. Quando a velocidade do fluido aumenta na seo estreita do tubo, parte da energia potencial (presso) convertida em energia cintica assim h uma presso mais baixa P2 nesta seo. P2 menor que P1 e P3.8.7. QUO RPIDO FLUI SEU SANGUE ? Quando o sangue move para longe do corao, as artrias se ramificam-se e ramificam-se muitas vezes para levar sangue para os vrios tecidos. O vasos sangneos menores so o capilares; eles so muito pequenos (~20 mm em dimetro) e h milhes deles. H tanto sangue transportado que a sua rea de seo transversal total equivalente a um tubo de quase 0,3 m de dimetro! As reas de seo transversais dos vasos no sistema circulatrio so mostradas esquematicamente na Fig. 8.11. Quando o sangue entra da aorta nas artrias menores e arterolas com maior rea total transversal a velocidade do sangue diminui muito como a velocidade de um rio diminui numa parte mais larga do leito. A Figura 8.l1 tambm mostra esquematicamente a velocidade de fluxo de sangue nas diferentes pores do sistema circulatrio. Note que a velocidade do sangue est relacionada de um modo inverso rea de seo transversal total dos vasos que levam o sangue. A velocidade iguala a taxa de fluxo dividida pela rea de seo transversal. A velocidade mdia na aorta cerca de 0,3 m/s; a velocidade mdia em um vaso capilar somente cerca de 10-3 m/s (1 mm/s). nos capilares que a troca de O2 e CO2 toma lugar, e esta baixa velocidade permite tempo para ocorrer a difuso dos gases.Figura 8.11 - A curva tracejada mostra esquematicamente a mudana na rea transversal do sistema circulatrio. A velocidade de fluxo de sangue (linha slida) decresce quando a rea transversal total aumenta. A rea transversal total obtida somando as reas de todos os vasos sangneos a uma determinada distncia do corao. Note que a veia cava que devolve o sangue ao corao tem uma rea transversal muito maior que a aorta. a troca de O2 e CO2 toma lugar, e esta baixa velocidade permite tempo para ocorrer a difuso dos gases.Voc certamente est atento s caractersticas de viscosidade (h) de um lquido. O xarope que voc esparrama em suas panquecas escorre com uma velocidade diferente daquela do creme que voc ps em seu caf e a gua que voc derrama em um vidro. A dificuldade ou facilidade com que um fluido escorre uma indicao de sua viscosidade. A unidade de SI para viscosidade o pascal-segundo (Pa . s). A Viscosidade de gua aproximadamente 10-3 Pa - s 20 C. A viscosidade de um xarope espesso pode ser 100 Pa s. A viscosidade de sangue normalmente de 3 a 4 x 10-3 Pa s, mas depende da porcentagem de eritrcitos no sangue (o hematcrito). Quando o hematcrito aumenta, aumenta a viscosidade (Fig.. 8.12). Pessoas com a doena policemia vera na qual h uma super produo de eritrcitos tem um hematcrito alto e freqentemente tem problemas circulatrios. A viscosidade do sangue tambm depende da temperatura. Quando o sangue se pe mais frio, a viscosidade aumenta e este adicional reduz a proviso de sangue s mos frias e os ps. Uma mudana de 37 C a 0 C aumenta a viscosidade do sangue por um fator de 2,5. Os fumantes geralmente tm um hematcrito mais alto que os no-fumantes. Este o resultado provvel do fato que os fumantes inspiram 250 ml de monxido de carbono (CO) de cada pacote de cigarros. O CO reduz a habilidade do eritrcito para levar O2 e o corpo compensa produzindo mais eritrcitos. Quanto maior o hematcrito, maior a viscosidade, o que pode conduzir a maioria das doenas cardiovasculares tais como derrames e ataques de corao.Figura 8.12. Como o porcentagem de glbulos vermelhos aumenta a viscosidade do sangue (hematcrito mais alto) aumenta e diminui a vazo.8.8. SANGUE FLUXO - LAMINAR E TURBULENTO Voc provavelmente j viu um rio correndo lento, tranqilo e uma correnteza, turbulenta, ruidosa. O primeiro tipo de rio anlogo ao fluxo laminar ou fluxo de linha de corrente que est presente na maioria vasos sangneos. O segundo semelhante ao fluxo turbulento encontrado em alguns poucos lugares no sistema circulatrio, por exemplo, onde o sangue est fluindo rapidamente para as vlvulas do corao. Uma caracterstica importante do fluxo laminar que silencioso. Se todo o fluxo de sangue fosse laminar, pouca informao poderia ser obtida do corao com um estetoscpio. Os sons do corao ouvidos com um estetoscpio so causados principalmente pelo fluxo turbulento. Alguns dos sons vm da abertura e fechamento das vlvulas do corao. Durante uma medida de presso sangnea, a constrio produzida pela presso da bolsa no brao produz um fluxo turbulento e as vibraes resultantes que podem ser detectadas com o estetoscpio na artria braquial. No fluxo laminar o sangue que est em contato com as paredes dos vasos sangneos essencialmente estacionrio, a camada de sangue prximo camada externa est movendo-se lentamente, e camadas sucessivas movem-se mais rapidamente da mesma maneira que a gua no meio de um fluxo tranqilo move mais rapidamente que a gua ao longo das margens (Fig. 8.14a). Este comportamento tem um efeito na distribuio de glbulos vermelhos no sistema circulatrio. Os eritrcitos numa artria no so distribudos uniformemente; h mais no centro que nas extremidades (Fig. 8.1 4b). Isto produz dois efeitos: - Quando o sangue entra em vasos menores do lado de um vaso principal a porcentagem de eritrcitos naquele sangue (o hematcrito) ser ligeiramente menor que no sangue do vaso principal. - Como plasma ao longo das paredes dos vasos est se movendo mais lentamente que o eritrcito, o sangue nas extremidades tem uma porcentagem maior de eritrcitos que quando deixou o corao. Isto causa um aumento no hematcrito nas mos e ps de aproximadamente 10% acima do hematcrito do sangue todo. Se voc aumentar gradualmente a velocidade de um fluido que flui em um tubo reduzindo o raio do tubo, ele alcanar uma velocidade crtica VC quando o fluxo laminar mudar para um fluxo turbulento (Fig. 8.15). A velocidade crtica ser mais baixa se existirem restries ou obstrues no tubo.Figura 8.14. Fluxo de Sangue nos Vasos. (a) No fluxo laminar na maioria dos vasos h uma maior velocidade no centro como indicado pela seta mais longa. (b) A distribuio de glbulos vermelhos no uniforme; eles esto mais concentrados no centro de modo que o sangue que flui nas artrias menores tem uma porcentagem menor de glbulos vermelhos que o sangue na artria maior.Figura 8.15. Se fluido est fluindo em um tubo cnico longo, a velocidade aumenta gradualmente para o ponto onde ela excede a velocidade crtica VC e produz um fluxo turbulento. A velocidade na aorta varia de 0 a 0,5 m/s, e assim o fluxo turbulento durante parte da sstole. Durante exerccios pesados pode aumentar a quantidade de sangue bombeado pelo corao por quatro ou cinco vezes e a velocidade crtica ser excedida por um perodo mais longo de tempo. O som do corao de uma pessoa que faz exerccios pesados so diferentes daqueles de uma pessoa em repouso. O fluxo de laminar mais eficiente que fluxo turbulento. Isto est ilustrado graficamente na Fig.. 8.16a. A inclinao da curva na regio de fluxo laminar maior que na regio de fluxo turbulento. Quer dizer, um determinado aumento na presso causa um aumento maior na taxa de fluxo laminar que na taxa de fluxo de turbulento. A reduo em eficincia aparente no fluxo de sangue atravs de uma artria com uma obstruo (Fig.. 8.16b). Para a taxa de fluxo VA necessria uma presso de P1 para a artria normal e uma presso P2 um pouco mais alto necessria para a artria obstruda. Se ambas as artrias so requeridas a deliberarem uma nova taxa de fluxo VB, o aumento na presso DP (e assim o trabalho) ser muito maior para a artria obstruda pois o fluxo ser turbulento.Problema 8.7. Uma artria com 3 mm de raio bloqueada parcialmente com placas. Na regio constringida o raio efetivo 2 mm e a velocidade mdia do sangue 50 cm/s. Haver fluxo turbulento em qualquer outra regio?Figura 8.16. (a) Quando o fluxo em um tubo fica turbulento (na presso PC) a inclinao da taxa de fluxo contra diminuies de presso de forma que comparada a um fluxo laminar um aumento maior de presso necessrio para obter um determinado aumento em taxa de fluxo. (b) Em uma artria obstruda a presso necessria para produzir uma determinada taxa de fluxo maior que em uma artria normal do mesmo tamanho. Alm disso, se o corao solicitado a dobrar a taxa de fluxo de VA para VB a turbulncia produzida na artria obstruda requer um aumento muito maior de presso (DP2 vs. DP1) e assim maior esforo do corao. (Adaptado de I.W. Richardson e E.B. Neergaard, Physics for Medicine and Biology, Wileylnterscience, Nova Iorque, 1972, pp. 46-47.)