Un Modelo Físico Del Sistema Cardiovascular

Resumen. El Modelo Físico del Sistema Cardiovascular pretende simular algunos aspectos del sistema
cardiovascular mediante el control de variables. El modelo es hidráulico y trabaja con un sistema de bombeo
neumático. Sus materiales son transparentes, lo que permite la visualización de los fenómenos. El objetivo
principal es docencia e investigación, ya que puede simular diferentessituaciones y trastornos fisiológicos.
Los parámetros del dispositivo se controlan desde un computador y se adquieren datos de presión en
diferentes puntos, los cuales al ser procesados permiten analizar el comportamiento de las válvulas, las
pérdidas de presión por fenómenos de resistencia y el flujo a través del sistema. Introducción
El sistema cardiovascular involucra distintas variables físicasy de la mecánica de fluidos como: volumen,
presión, velocidad, resistencia hidráulica, capacitancia, e inertancia, que se relacionan entre sí siguiendo
principios biomecánicos que son difíciles de comprender por parte de los estudiantes del área de la salud e
incluso de otras áreas como la ingeniería biomédica.
El Modelo Físico del Sistema Cardiovascular pretende simular algunascondiciones del sistema
cardiovascular: posee circulación menor (pulmonar) y mayor (periférica); tiene un sistema neumático de
bombeo controlado desde un software (el cual puede variar la frecuencia de funcionamiento - frecuencia
cardíaca-), un sistema de complianza simula la distensibilidad vascular y un sistema de resistencia
representa la resistencia vascular. Estos últimos se varían paraanalizar sus efectos en la presión, la cual se
mide con sensores electrónicos cuya lectura y manipulación de datos se realiza en un computador.
Como herramienta de docencia le permite al estudiante interactuar con el equipo, ayudándole a
comprender los fenómenos cardiovasculares concernientes a la biomecánica y mecánica de fluidos,
simulando algunos trastornos desde el punto de vistahemodinámico, de la bomba cardiaca, o de la red
vascular.
Descripción
En la tabla 1 se presenta una comparación entre el sistema cardiovascular humano y el Modelo Físico
Cardiovascular.
Tabla1. Analogía entre el sistema cardiovascular humano y el Modelo Físico del Sistema Cardiovascular.
Sistema Cardiovascular Humano Modelo Físico del Sistema Cardiovascular
Sangre Agua
Contracción muscularcardíaca Aire comprimido
Válvulas cardíacas Válvulas de retención
Distensibilidad de paredes arteriales Cámaras de complianza
Resistencia de arteriolas Resistencia electromecánica
Frecuencia cardíaca Control de electroválvula
Baroreceptores Sensores y adquisición de datos
Se distinguen tres partes del modelo: un sistema que emula el corazón, que comprende el mecanismo de
bombeo y lasválvulas cardíacas; el sistema circulatorio que incluye una red vascular, cámaras de
complianza y resistencia vascular y un sistema de instrumentación y control (figura 1). El modelo es un
aparato traslúcido que permite la visualización del flujo y del funcionamiento de las válvulas. El mecanismo de bombeo se centra en los ventrículos,
las cavidades del corazón encargadas de bombear lasangre. Se ha desarrollado un sistema de bombeo
neumático, cuya fuente de potencia es aire comprimido. El
modelo tiene dos cámaras cilíndricas de acrílico
transparente que hacen las veces de ventrículos. Estas
cámaras reciben el fluido de otras dos: las aurículas.
Tanto las cámaras auriculares como ventriculares tienen la
capacidad de alojar ocho veces el volumen de fluido que
contieneun corazón humano.
En el lado inferior del cilindro de acrílico (cámara
ventricular) se encuentra ubicado un diafragma de caucho
de tal manera que una superficie se encuentra en contacto
directo y permanente con el agua (parte interna del
Figura 1. Modelo Físico Cardiovascular cilindro) mientras que la otra está en contacto con el aire
proveniente del compresor (Figura 2). Al...