Diagrama de bloques

Revista de la Facultad de Ingeniería de la U.C.V., Vol. 21, N° 3, pp. 145–161, 2006

MODELOS DE SISTEMAS FISIOLÓGICOS: SISTEMA CARDIOVASCULAR
KATERINA GÓMEZ PÉREZ1, ANTONIO D’ALESSANDRO MARTÍNEZ 2,3
1

Universidad Simón Bolívar (sede del Litoral), Departamento de Tecnología Industrial 2 Universidad Central de Venezuela, Escuela Luis Razetti, Cátedra de Fisiología 3 Universidad SimónBolívar. Sección de Biofísica y Bioingeniería Recibido en forma final revisado: noviembre de 2006 RESUMEN

Recibido: julio de 2004

En este artículo se realiza una revisión sobre el modelaje y la simulación de sistemas fisiológicos haciendo referencia a análogos eléctricos, modelos matemáticos, modelos empaquetados y modelos distribuidos que representan al Sistema Cardiovascular. Palabras claves:Sistemas fisiológicos, modelos matemáticos, modelos empaquetados, modelos distribuidos.

MODELS OF PHYSIOLOGICAL SYSTEMS: CARDIOVASCULAR SYSTEM
ABSTRACT In this article we review the modelling and simulation of physiological systems with reference to electrical analog, mathematical models, lumped models and distributed models of the Cardiovascular System. Keywords: Physiological systems,mathematical models, lumped models, distributed models. INTRODUCCIÓN Un sistema puede definirse como cualquier región que consideremos para su estudio (García – Colín, 1972; Klotz y Rosenberg, 1977) donde la relación entre los elementos que constituyen el sistema sea coherente. De acuerdo con Rotundo (1980), estos sistemas son naturales (creados por la naturaleza), dinámicos (cambian constantemente susestados internos), abiertos (están constantemente en comunicación con su entorno) y complejos (compuestos por varios elementos y relaciones). Para estudiar un sistema fisiológico usualmente seguimos el método de Descarte, es decir, se divide en sus elementos (Berlardinelli y Ursino, 1989); cuando estos son complejos se suelen denominar subsistemas. Por ejemplo el Sistema Cardiovascular Humano se puededescomponer en corazón, vasos sistémicos y pulmonares, sangre y sistema de control. En términos más formales un sistema se define como un conjunto de elementos unido al conjunto de relaciones entre ellos (Lange, 1975). La selección del sistema se determina de acuerdo al interés del investigador, el nivel de complejidad biológica deseado y por las técnicas y métodos experimentales y matemáticos delos cuales dispone. De acuerdo con Woodson (1966), los modelos matemáticos son simbólicos y representan, en forma compacta y con el máximo nivel de abstracción, los principios del original. Además, los modelos también se clasifican en verbales, icónicos, homólogos y análogos. Estos últimos modelos pueden clasificarse en discretos y continuos y se representan mediante análogos eléctricos ymecánicos. Los análogos mecánicos del Sistema Cardiovascular se han venido construyendo desde hace mucho tiempo. Los análogos más complejos han simulado al corazón, la aorta, la resistencia periférica y las venas como un circuito cerrado, con válvulas en los sitios apropiados y posibilitan el ajuste de parámetros tal como la resistencia periférica, la compliance o adaptabilidad (propiedad que tienen losvasos de dilatarse y contraerse ante una presión interna) venosa y arterial y la frecuencia de la contracción ventricular. También permiten la evaluación de dispositivos de asistencia circulatoria (corazones artificiales totales o parciales, balones intraaórticos, hemobombas, etc.), y también se emplean en experimentos in vitro donde la actividad de un órgano se estudia cuando se conecta con unaréplica de un complemento real. El ejemplo más conocido de este uso, es el preparado cardiopulmonar (Ganong, 1994). Los análogos eléctricos del Sistema Cardiovascular representan los diferentes elementos que lo constituyen, por medio de elementos eléctricos como resistencias, capacitancias, inductancias y diodos. 145

ANÁLOGOS ELÉCTRICOS Y MECÁNICOS DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR HUMANO Análogos...