La fisiología aeroespacial es el estudio de los efectos de las grandes altitudes en el cuerpo, como las diferentes presiones y niveles de oxígeno. A diferentes altitudes, el cuerpo puede reaccionar de diferentes maneras, provocando más gasto cardíaco y produciendo más eritrocitos . Estos cambios provocan un mayor desperdicio de energía en el cuerpo, provocando fatiga muscular, pero esto varía según el nivel de altitud.
Efectos de la altitud
La física que afecta al cuerpo en el cielo o en el espacio es diferente a la del suelo. Por ejemplo, la presión barométrica es diferente a diferentes alturas. A nivel del mar, la presión barométrica es de 760 mmHg; a 3.048 m sobre el nivel del mar, la presión barométrica es de 523 mmHg y a 15.240 m, la presión barométrica es de 87 mmHg. A medida que disminuye la presión barométrica , también disminuye la presión parcial atmosférica . Esta presión siempre está por debajo del 20% de la presión barométrica total. A nivel del mar, la presión parcial alveolar de oxígeno es de 104 mmHg, alcanzando los 6000 metros sobre el nivel del mar. Esta presión disminuirá hasta 40 mmHg en una persona no aclimatada, pero en una persona aclimatada, disminuirá hasta 52 mmHg. Esto se debe a que la ventilación alveolar aumentará más en la persona aclimatada. [1] La fisiología de la aviación también puede incluir el efecto en humanos y animales expuestos durante largos períodos de tiempo dentro de cabinas presurizadas [2]
El otro problema principal con la altitud es la hipoxia, causada tanto por la falta de presión barométrica como por la disminución de oxígeno a medida que el cuerpo se eleva. [3] Con la exposición a mayores altitudes, la presión parcial de dióxido de carbono alveolar (PCO 2 ) disminuye de 40 mmHg (nivel del mar) a niveles más bajos. Con una persona aclimatada al nivel del mar, la ventilación aumenta unas cinco veces y la presión parcial de dióxido de carbono disminuye hasta 6 mmHg. A una altitud de 3040 metros, la saturación arterial de oxígeno se eleva al 90%, pero sobre esta altitud la saturación arterial de oxígeno disminuye rápidamente hasta en un 70% (6000 m), y disminuye más a mayor altitud. [4]
fuerzas g
Las fuerzas g son experimentadas principalmente por el cuerpo durante el vuelo, especialmente los vuelos de alta velocidad y los viajes espaciales. Esto incluye la fuerza g positiva, la fuerza g negativa y la fuerza g cero, causadas por una simple aceleración, desaceleración y aceleración centrípeta. Cuando un avión gira, la aceleración centrípeta está determinada por ƒ = mv2 / r. Esto indica que si aumenta la velocidad, la fuerza de aceleración centrípeta también aumenta en proporción al cuadrado de la velocidad. [5]
Cuando un aviador se somete a una fuerza G positiva en aceleración, la sangre se moverá a la parte inferior del cuerpo, lo que significa que si la fuerza G aumenta, toda la presión arterial en las venas aumentará. Esto significa que llega menos sangre al corazón, lo que afecta su capacidad de funcionamiento y disminuye la circulación. [6]
Los efectos de la fuerza g negativa pueden ser más peligrosos produciendo hiperemia y también episodios psicóticos. En el espacio, las fuerzas G son casi nulas, lo que se denomina microgravedad, lo que significa que la persona está flotando en el interior de la embarcación. Esto sucede porque la gravedad actúa sobre la nave espacial y en el cuerpo por igual, ambos son jalados con las mismas fuerzas de aceleración y también en la misma dirección. [7]
Hipoxia (médica)
Efectos generales
La hipoxia ocurre cuando el torrente sanguíneo carece de oxígeno. En un entorno aeroespacial, esto ocurre porque hay poco o ningún oxígeno. Se reduce la capacidad de trabajo del cuerpo, disminuyendo el movimiento de todos los músculos (músculos esqueléticos y cardíacos). La disminución de la capacidad de trabajo está relacionada con la disminución del oxígeno de la velocidad de transporte. [8] Algunos efectos agudos de la hipoxia incluyen: mareos, laxitud, fatiga mental, fatiga muscular y euforia. Estos efectos afectarán a una persona no aclimatada a partir de una altitud de 3650 metros sobre el nivel del mar. Estos efectos aumentarán y pueden resultar en calambres o convulsiones a una altitud de 5500 metros y terminarán en una altitud de 7000 metros con coma. [8]
Enfermedad del montañismo
Un tipo de síndrome relacionado con la hipoxia es la enfermedad del montañismo . Una persona no aclimatada que permanece durante una cantidad significativa de tiempo a gran altura puede desarrollar niveles elevados de eritrocitos y hematocrito . La presión arterial pulmonar aumentará incluso si la persona está aclimatada, presentando dilatación del lado derecho del corazón. La presión arterial periférica disminuye, lo que provoca insuficiencia cardíaca congestiva y muerte si la exposición es lo suficientemente prolongada. [9] Estos efectos se producen por una disminución de los eritrocitos, lo que provoca un aumento significativo de la viscosidad en sangre. Esto provoca una disminución del flujo sanguíneo en los tejidos, por lo que la distribución de oxígeno disminuye. La vasoconstricción de las arteriolas pulmonares es causada por hipoxia en la porción derecha del corazón. Los espasmos de las arteriolas incluyen la mayor parte del flujo sanguíneo a través de los vasos pulmonares, lo que produce un cortocircuito en el flujo sanguíneo que produce menos oxígeno en la sangre. La persona se recuperará si se le administra oxígeno o si se la lleva a baja altura. [10]
La enfermedad del montañismo y el edema pulmonar son más comunes en aquellos que escalan rápidamente a grandes alturas. Esta enfermedad comienza desde unas pocas horas hasta dos o tres días después de la ascensión a gran altura. Existen dos casos: edema cerebral agudo y edema pulmonar agudo. El primero es causado por la vasodilatación de los vasos sanguíneos cerebrales producida por la hipoxia; el segundo es causado por la vasoconstricción de las arteriolas pulmonares, provocada por la hipoxia. [9]
Adaptación a entornos con poco oxígeno
La hipoxia es el principal estímulo que aumenta el número de eritrocitos, aumentando el hematocrito del 40 al 60%, con un aumento de la concentración de hemoglobina en sangre de 15 g / dl hasta 20-21 g / dl. También el volumen sanguíneo aumenta un 20% produciendo un aumento de la hemoglobina corporal hasta un 15% o más. [3] Una persona que permanece por un período de tiempo en altitudes más altas se aclimata, produciendo menos efectos sobre el cuerpo humano. [3] Existen varios mecanismos que ayudan a la aclimatación, que son un aumento de la ventilación pulmonar, niveles más altos de eritrocitos, aumento de la capacidad de difusión pulmonar y aumento de la vascularización de los tejidos periféricos. [11]
Los receptores químicos arteriales se estimulan mediante la exposición a una presión parcial baja y, por lo tanto, aumentan la ventilación alveolar, hasta un máximo de 1,65 veces. Casi de inmediato, la compensación por la mayor altitud comienza con un aumento de la ventilación pulmonar eliminando una gran cantidad de CO 2 . Se reduce la presión parcial de dióxido de carbono y aumenta el pH de los fluidos corporales. Estas acciones inhiben el centro respiratorio del tronco encefálico, pero posteriormente esta inhibición desaparece y el centro respiratorio responde a la estimulación de los receptores químicos periféricos debido a la hipoxia aumentando la ventilación hasta seis veces. [12]
El gasto cardíaco aumenta hasta un 30% después de que una persona se eleva a una gran altitud, pero volverá a disminuir a niveles normales, dependiendo del aumento del hematocrito. La cantidad de oxígeno que llega a los tejidos periféricos es relativamente normal. También aparece una enfermedad llamada "angiogenia". [13]
Los riñones responden a la presión parcial de dióxido de carbono baja disminuyendo la secreción de iones de hidrógeno y aumentando la excreción de bicarbonato . Esta alcalosis respiratoria reduce la concentración de HCO3 y devuelve el pH plasmático a niveles normales. El centro respiratorio responde a la estimulación de los receptores químicos periféricos producidos por la hipoxia después de que los riñones hayan recuperado la alcalosis. [14]
Referencias
- ^ GUYTON, AC, HALL, JE "Tratado De Fisiologia Médica" 10. Ed. Rj. Elsevier Saunders: 2011; 527
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- ^ a b c GUYTON, AC, HALL, JE "Tratado De Fisiologia Médica" 10. Ed. Rj. Elsevier Saunders: 2011; 528
- ^ GUYTON, AC, HALL, JE "Tratado De Fisiologia Médica" 10. Ed. Rj. Elsevier Saunders: 2011; 528
- ^ GUYTON, AC, HALL, JE "Tratado De Fisiologia Médica" 10. Ed. Rj. Elsevier Saunders: 2011; 531
- ^ BORO, Walter. Et al. "Fisiología médica" 3 ed. España. Elsevier Saunders: 2012; 220
- ^ BORO, Walter. Et al. Fisiología médica 3 ed. España. Elsevier Saunders: 2012; 224
- ^ a b MEJOR Y TAYLOR. Bases fisiológicas de la práctica médica. 11 ed. España. gElservier Saunders: 2006; 230
- ^ a b MEJOR Y TAYLOR. Bases fisiológicas de la práctica médica. 11 ed. España. gElservier Saunders: 2006; 228
- ^ DOUGLAS, CR Tratado De Fisiologia Aplicada As Ciencias Da Saude. 5 Ed. Sp. Robe Ed Belman Ed. Diablillo. Exp. 2002.
- ^ BORO, Walter. Et al. Fisiología médica 3 ed. España. Elsevier Saunders: 2012; 221
- ^ BORO, Walter. Et al. Fisiología médica 3 ed. España. Elsevier Saunders: 2012; 223
- ^ GUYTON, AC, HALL, JE "Tratado De Fisiologia Médica" 10. Ed. Rj. Elsevier Saunders: 2011; 530
- ^ GUYTON, AC, HALL, JE "Tratado De Fisiologia Médica" 10. Ed. Rj. Elsevier Saunders: 2011; 532
enlaces externos
- Programas de educación para aviadores: Entrenamiento en fisiología aeroespacial
- FAA: Videos de salud y seguridad de las tripulaciones aéreas