Efecto Fåhræus-Lindqvist

El efecto Fåhræus-Lindqvist ( / f ɑː ˈ r eɪ . ə s ˈ l ɪ n d k v ɪ s t / ) o efecto sigma ^[1] describe cómo la viscosidad de un fluido, en este caso sangre , cambia con el diámetro del tubo por el que viaja. En particular, se produce una " disminución de la viscosidad a medida que disminuye el diámetro del tubo " (aunque sólo con un diámetro de tubo de entre 10 y 300 micrómetros). Esto se debe a que los eritrocitos se mueven hacia el centro del vaso, dejando solo plasma cerca de la pared del vaso.

Historia

El efecto fue documentado por primera vez por un grupo alemán en 1930. ^[2] Poco después, en 1931, los científicos suecos Robin Fåhræus y Torsten Lindqvist, que dan nombre comúnmente al efecto, lo informaron de forma independiente. Robert (Robin) Sanno Fåhræus fue un patólogo y hematólogo sueco , nacido el 15 de octubre de 1888 en Estocolmo . Murió el 18 de septiembre de 1968 en Uppsala , Suecia . Johan Torsten Lindqvist fue un médico sueco , que nació en 1906 y murió en 2007. ^[3] Fåhræus y Lindqvist publicaron su artículo en el American Journal of Physiology en 1931 describiendo el efecto. ^[4] Su estudio representó un avance importante en la comprensión de la hemodinámica que tuvo amplias implicaciones para el estudio de la fisiología humana . Hicieron pasar sangre a través de finos tubos capilares de vidrio que conectaban dos depósitos. Los diámetros de los capilares eran inferiores a 250 μm y los experimentos se realizaron a velocidades de corte suficientemente altas (≥100 1/s) para que un flujo similar en un tubo grande fuera efectivamente newtoniano . Después de corregir los efectos de entrada, presentaron sus datos en términos de una viscosidad efectiva , derivada de ajustar la caída de presión medida y el caudal volumétrico a la ecuación de Hagen-Poiseuille para un tubo de radio R.

${\displaystyle \ Q={\frac {\pi R^{4}\Delta P}{8\mu _{e}L}}}$

dónde:

${\displaystyle Q}$es el caudal volumétrico

${\displaystyle \Delta P}$es la caída de presión a través del capilar

${\displaystyle L}$es la longitud del capilar

${\displaystyle \mu _{e}}$es la viscosidad efectiva

${\displaystyle R}$es el radio

${\displaystyle \pi }$es la constante matemática

Aunque la ecuación de Hagen-Poiseuille sólo es válida para un fluido newtoniano , ajustar datos experimentales a esta ecuación proporciona un método conveniente para caracterizar la resistencia al flujo mediante un solo número, a saber . En general, dependerá del fluido que se esté probando, el diámetro del capilar y el caudal (o caída de presión). Sin embargo, para un fluido determinado y una caída de presión fija , los datos se pueden comparar entre capilares de diferentes diámetros . ^[5] Fahræus y Lindqvist notaron dos características inusuales en sus datos. Primero, disminuyó al disminuir el radio capilar , R. Esta disminución fue más pronunciada para diámetros capilares <0,5 mm. En segundo lugar, el hematocrito del tubo (es decir, el hematocrito promedio en el capilar) siempre fue menor que el hematocrito en el depósito de alimentación. La proporción de estos dos hematocritos, el hematocrito relativo del tubo , se define como ${\displaystyle \mu _{e}}$ ${\displaystyle \mu _{e}}$ ${\displaystyle \mu _{e}}$ ${\displaystyle H_{R}}$

${\displaystyle \mathrm {H_{R}} ={{\mbox{tube hematocrit}} \over {\mbox{feed reservoir hematocrit}}}}$

Explicación de los fenómenos.

Estos resultados inicialmente confusos pueden explicarse por el concepto de una capa libre de células plasmáticas , una capa delgada adyacente a la pared capilar que está agotada de glóbulos rojos . ^[6] Debido a que la capa libre de células es pobre en glóbulos rojos, su viscosidad efectiva es menor que la de la sangre completa . ^[6] Por lo tanto, esta capa actúa para reducir la resistencia al flujo dentro del capilar. ^[6] Esto tiene el efecto neto de que la viscosidad efectiva es menor que la de la sangre completa. ^[6] Debido a que la capa libre de células es muy delgada (aproximadamente 3 μm), este efecto es insignificante en capilares cuyo diámetro es grande. Esta explicación, aunque precisa, es en última instancia insatisfactoria, ya que no responde a la pregunta fundamental de por qué existe una capa libre de células plasmáticas. En realidad, existen dos factores que favorecen la formación de capas libres de células.

1. Para las partículas que fluyen en un tubo, existe una fuerza hidrodinámica neta que tiende a forzar las partículas hacia el centro del capilar. Esto se ha citado como efecto Segré-Silberberg , aunque el efecto mencionado se refiere a suspensiones diluidas y puede no funcionar en el caso de mezclas concentradas. También existen efectos asociados con la deformabilidad de los glóbulos rojos que podrían aumentar esta fuerza.
2. Está claro que los glóbulos rojos no pueden atravesar la pared capilar, lo que implica que los centros de los glóbulos rojos deben estar al menos a un glóbulo rojo de la mitad del espesor de la pared. Esto significa que, en promedio, habrá más glóbulos rojos cerca del centro del capilar que muy cerca de la pared.

El modelo de capa marginal libre de células es un modelo matemático que intenta explicar matemáticamente el efecto Fåhræus-Lindqvist.

Ver también

• Modelo de capa marginal libre de células
• Efecto Fåhræus
• hemorreología
• hemodinámica

Referencias

1. https://www.biologyonline.com/dictionary/fahraeus-lindqvist-effect
2. Martini P, Pierach A, Scheryer E (1930). "Die Strömung des Blutes in engen Gefäβen. Eine Abweichung vom Poiseuille'schen Gesetz". Deutsches Archiv für klinische Medizin . 169 : 212–222.
3. Waite L, Bella J (2007). Mecánica de biofluidos aplicada . Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-147217-3.
4. Fahraeus R, Lindqvist T (1931) La viscosidad de la sangre en tubos capilares estrechos. La revista americana de fisiología 96:562–568 .
5. Ethier CR, Simmons CA (2007). Biomecánica introductoria: de las células a los organismos (Repr. con correcciones ed.). Cambridge [ua]: Universidad de Cambridge. Prensa. ISBN 978-0-521-84112-2.
6. Ascolese M, Farina A, Fasano A (diciembre de 2019). "El efecto Fåhræus-Lindqvist en los vasos sanguíneos pequeños: ¿cómo ayuda al corazón?". Revista de Física Biológica . 45 (4): 379–394. doi :10.1007/s10867-019-09534-4. PMC 6917688 . PMID  31792778. 

Otras lecturas

• Schmidt L, ed. (2007). Physiologie des Menschen: Mit Pathophysiologie (en alemán) (30ª ed.). Berlín: Springer. pag. 623.ISBN​ 978-3-540-32908-4.