APPLICAZIONI MEDICHE DEL MOTO DEI FLUIDI

Presentazione sul tema: "APPLICAZIONI MEDICHE DEL MOTO DEI FLUIDI"— Transcript della presentazione:

1 APPLICAZIONI MEDICHE DEL MOTO DEI FLUIDI
Il sistema circolatorio Stenosi e aneurisma Fleboclisi, trasfusioni Prelievi di sangue, iniezioni Misurazione della pressione arteriosa Effetti fisiologici della pressione idrostatica S. Moretto

2 Unita’ di misura della pressione
Nel Sistema Internazionale (MKS) l’unita’ di misura della pressione e’ il Pascal, corrispondente alla pressione esercitata dalla forza di 1 Newton sulla superficie di 1 metro quadrato: 1 Pa = 1 N m-2 Altre unita’ di misura sono: millimetro di Mercurio (mmHg), Torricelli (torr), atmosfera (atm), bar 1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 1, Pa 1 bar = 105 Pa S. Moretto

3 S. Moretto moretto@pd.infn.it
SISTEMA CIRCOLATORIO pressione media (nel tempo) VENA CAVA velocità media AORTA (nel tempo) CUORE AORTA ARTERIE ARTERIOLE valvole CAPILLARI ARTERIE VENE VENULE VENE VENULE ARTERIOLE VENA CAVA CAPILLARI S. Moretto

4 S. Moretto moretto@pd.infn.it
SISTEMA CIRCOLATORIO schema del circuito chiuso : 4 mmHg CUORE 100 mmHg AD VD AS VS 25 mmHg 8 mmHg 5 litri/min 5 litri/min POLMONI GRANDE CIRCOLO 10 mmHg 40 mmHg CAPILLARI S. Moretto

5 S. Moretto moretto@pd.infn.it
SISTEMA CIRCOLATORIO pressione media (nel tempo) velocità media (nel tempo) velocità media pressione media CUORE (cm s–1) (mmHg) AORTA 50¸40 100 ARTERIE 40¸10 100¸40 ARTERIOLE 10¸0.1 40¸25 CAPILLARI <0.1 25¸12 VENULE <0.3 12¸8 VENE 0.3¸5 8¸3 VENA CAVA 5¸25 2 CUORE S. Moretto

6 EQUAZIONE di CONTINUITA'
S1 v1 = S2 v2 A C B S = 0.5 cm2 Q = 100 cm3 s–1 S = 1.25 cm2 S = 5 cm2 S = 5 cm2 v = 20 cm s–1 S = 1.25 cm2 v = 80 cm s–1 S = 2.5 cm2 v = 40 cm s–1 S. Moretto

7 NUMERO, SEZIONE, VELOCITA'
160 200 ARTERIE VENE ARTERIOLE VENULE S CAPILLARI totale cm2 cm2 4500+ 5000 5000 4000 4000 4000 3000 3000 2000 2000 400 1000 1000 60 25 S. Moretto

8 NUMERO, SEZIONE, VELOCITA'
cm2 totale cm2 4500+ 5000 5000 4000 4000 4000 3000 3000 2000 2000 400 1000 1000 60 25 v cm s–1 cm s–1 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 CAPILLARI ARTERIE VENE ARTERIOLE VENULE S. Moretto

9 EQUAZIONE di CONTINUITA'
S1 v1 = S2 v2 5000 cm3 portata circolo Q » 5 litri min–1 = » 85 cm3 s–1 60 s AORTA r = 0.8 cm S = pr2 = 2.5 cm2 v = Q/ S = 85/ 2.5 cm s–1 » 42.5 cm s–1 ARTERIOLE r = cm S = pr2 = 400 cm2 v = Q/ S = 85/ 400 cm s–1 » 0.2 cm s–1=2 mms-1 CAPILLARI S = 4500 cm2 v = 85/ 4500 cm s–1 » 0.02 cm s–1 = 0.2 mm s–1 VENA CAVA S = 4 cm2 v = 85/ 4 cm s–1 » 21 cm s–1 S. Moretto

10 Aneurisma L’aneurisma tende a peggiorare S2 h1 = h2 S1 Q = costante
Allargamento, congenito o indotto, della sezione di un vaso sanguigno S2 h1 = h2 S1 Q = costante S1 v1 = S2 v2 v2 v1 S2 > S v2 < v1 p1 v12 p2 v22 + = + v2 < v p2 > p1 dg 2g dg 2g L’aneurisma tende a peggiorare S. Moretto

11 La stenosi tende a peggiorare
Restringimento, congenito o indotto, della sezione di un vaso sanguigno Q = costante h1 = h2 S1 S2 S1 v1 = S2 v2 v1 v2 S2 < S v2 > v1 p1 v12 p2 v22 + = + v2 > v p2 < p1 dg 2g dg 2g La stenosi tende a peggiorare S. Moretto

12 S. Moretto moretto@pd.infn.it
Fleboclisi Il volumetto di soluzione contenuto nell’ago gia’ nella vena e’ sottoposto da una parte alla pressione (6-8 mmHg) del sangue nella vena e dall’altra alla pressione idrostatica dgh della soluzione contenuta nel tubicino sovrastante. E’ quindi necessario che il flacone venga posto ad una altezza tale che tale pressione idrostatica sia maggiore di quella del sangue nella vena. Il gocciolatore serve a valutare la portata in base al numero di goccioline nell’unita’ di tempo. La valvolina permette l’afflusso dell’aria, sotto forma di bollicine, per mantenere la pressione atmosferica nel flacone. In pratica si regola il flusso mediante una placchetta metallica posta sul tubicino. valvolina gocciolatore S. Moretto

13 Trasfusioni, prelievi da donatore, iniezioni e prelievi con siringa
Per le trasfusioni il principio fisico di funzionamento e’ lo stesso: la sacca deve essere posta in alto in modo che la pressione idrostatica dgh del sangue da trasfondere che entra nell’ago sia maggiore della pressione del sangue nella vena. L’ago ha un raggio maggiore ed e’ presente un filtro all’interno del gocciolatore. Per fare un prelievo di sangue da donatore invece la sacca deve essere posta in basso, in modo che sia la pressione del sangue nella vena, maggiore della pressione del sangue nel tubicino, a “spingere” il sangue. Nel caso delle iniezioni endovenose (o dei prelievi con siringa) e’ invece la forza esercitata sullo stantuffo della siringa a provocare nel liquido all’interno dell’ago una pressione maggiore (forza che spinge sullo stantuffo nel caso dell’iniezione) o minore (forza che tira indietro lo stantuffo nel caso del prelievo) di quella del sangue nella vena. S. Moretto

14 S. Moretto moretto@pd.infn.it
Drenaggio Una pressione negativa di aspirazione viene spesso utilizzata per togliere liquidi dalle cavita’ del corpo. In figura e’ riportato un esempio di aspirazione per la regione gastrointestinale. La pressione di aspirazione applicata al contenitore deve superare la pressione idrostatica della colonna di liquido nel tubicino, in questo caso pari a: p = dgh = Pa = 30,5 mmHg. Se la pressione di aspirazione applicata al contenitore e’ di 100 mmHg, in questo caso la pressione affettiva agente al livello del paziente e’ di ,5 = 69,5 mmHg. Linea di aspirazione S. Moretto

15 Misurazione della pressione arteriosa
Si utilizza lo sfigmomanometro, che consiste in una fascia, in cui si pompa aria con un palloncino, connessa ad un manometro. La fascia viene applicata al braccio in modo da comprimere l’arteria sottostante applicando una pressione maggiore di quella sistolica. L’arresto delle pulsazioni viene rivelato con uno stetoscopio. Aprendo la valvola si fa uscire l’aria lentamente fino a sentire la ripresa delle pulsazioni, che avviene al raggiungimento della pressione sistolica (massima). Con l’ulteriore diminuzione della pressione nella fascia le pulsazioni sentite con lo stetoscopio cessano al raggiungimento della pressione diastolica (minima), poiche’ l’arteria e’ completamente aperta ed il flusso e’ laminare e quindi silenzioso. S. Moretto

16 S. Moretto moretto@pd.infn.it
Effetti fisiologici della pressione idrostatica: misurazione della pressione arteriosa h (cm) 40 – 60 50 (mmHg) 60 posizione orizzontale p = pcuore 70 80 – 90 100 posizione eretta p = pcuore+ dgh + 10 110 20 120 30 130 40 140 +60 Per misurare correttamente la pressione arteriosa il paziente deve essere tenuto in posizione orizzontale o comunque il braccio su cui si effettua la misura deve essere tenuto all’altezza del cuore. Ad altri livelli si misurano valori influenzati dalla pressione idrostatica, diversi (minori in alto e maggiori in basso) dalla pressione che si ha al livello del cuore. 50 150 60 160 70 170 80 180 +120 pv pa h (cm) pressione venosa pressione arteriosa S. Moretto

17 Effetti fisiologici della pressione idrostatica: vene varicose
40 – 60 50 La pressione del sangue negli arti inferiori viene incrementata notevolmente dalla pressione idrostatica 60 70 80 g = 10 m s–2 arteria tibiale: h = 1 m d = 103 kg m–3 p = d g h = 104 Pa = 76 mmHg 90 100 10 110 20 120 Nelle arterie, elastiche, questo effetto non ha conseguenze mentre invece nelle vene, sottili e poco elastiche, la pressione idrostatica tende a provocare la dilatazione. Sono presenti valvole a nido di rondine per spezzare la colonna del sangue e diminuire la pressione sulla parete venosa, ed il tessuto muscolare si contrae per aiutare il ritorno del sangue al cuore. Conseguenze del loro cattivo funzionamento sono l’indebolimento e la deformazione della parete venosa (vene varicose). 30 130 40 140 +60 50 150 60 160 70 170 80 180 +120 h (cm) S. Moretto

18 S. Moretto moretto@pd.infn.it
Effetti fisiologici della pressione idrostatica: circolazione cerebrale 40 – 60 50 Il sangue, a causa della forza peso, tende a portarsi al livello piu’ basso, compatibilmente con la capienza e la dilatabilita’ dei vasi. Se la pressione idrostatica della colonna di sangue che sovrasta il cuore supera la pressione esercitata dal cuore, la colonna si spezza ed il sangue non arriva piu’ al cervello. Ad esempio, nella giraffa, i valori della pressione sono circa il doppio di quelli riscontrati negli altri mammiferi di analoghe dimensioni. Una pressione sistolica di 100 mmHg puo’ equilibrare circa 1,3 m di sangue e, poiche’ la distanza cuore-cervello non supera il mezzo metro, in condizioni normali non si hanno problemi. Pero’ per arrestare la circolazione cerebrale e’ sufficiente sottoporre un uomo ad accelerazioni di qualche g, da cui i problemi dei piloti acrobatici e degli astronauti (che decollano in posizione distesa) nelle fasi di veloci accelerazioni e rallentamenti. Possono verificarsi problemi anche quando da distesi ci si alza bruscamente. 60 70 80 90 100 10 110 20 120 30 130 40 140 +60 50 150 60 160 70 170 80 180 +120 h (cm) S. Moretto

19 Lavoro motore del cuore
S. Moretto

20 Lavoro motore del cuore (II)
S. Moretto

21 Lavoro motore del cuore (III)
L = F Dx = PS Dx = P DV Area della curva nel piano P – V S. Moretto

22 Lavoro motore del cuore (IV)
S. Moretto

23 Lavoro motore del cuore (V)
diamo degli ordini di grandezza.. S. Moretto

24 Lavoro motore del cuore (VI)
S. Moretto