La Primera Respiración del Bebé

Enfisema

La enfermedad de los pulmones llamada enfisema, o enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) se traduce en la dilatación de los alvéolos de los pulmones, Algunos de ellos son destruidos y otros, agrandados o combinados. La enfermedad es uno de los efectos destructivos a largo plazo del tabaco, pero a veces ocurre en los no fumadores. Si el proceso de inhalación normal infla los alvéolos a un radio más amplio, las implicaciones de la ley de Laplace es que la pared de los alvéolos, pierde gran parte de su elasticidad. Normalmente, se necesitaría el doble de la presión para inflar una membrana a la misma tensión, pero con el doble de su radio. Normalmente, la tensión de la pared de los alvéolos sanos, está determinado por la tensión superficial del líquido que lo recubre con una capa uniforme (llamado surfactante). Todos ellos se inflan con un radio similar. A los alvéolos dilatados en el paciente con enfisema, le resulta una recuperación menos elástica durante el proceso de exhalación. La exhalación requiere de un esfuerzo del diafragma y en etapas avanzadas de la enfermedad, el paciente no será ni capaz de apagar un fósforo.

Además de la pérdida de elasticidad de las paredes alveolares, el mayor tamaño de los compartimentos, implica una menor superficie para un volumen determinado. Debido a que el intercambio de oxígeno del aire a la sangre es proporcional a la superficie de la membrana de intercambio, esto disminuye la tasa de transferencia de oxígeno.

Tensión en Paredes Arteriales

La tensión en las paredes de las arterias y las venas del cuerpo humano es un ejemplo clásico de la ley de LaPlace. Esta ley geométrica aplicada a un tubo, dice que para una presión de fluido interno dado, la tensión en la pared será proporcional al radio del tubo.

La implicación de esta ley para las grandes arterias, que tienen tensiones sanguíneas similares, es que las grandes arterias, deben tener paredes mas fuertes, puesto que una arteria de dos veces el radio, debe ser capaz de resistir el doble de tensión en la pared. Las arterias están reforzadas por bandas fibrosas para fortalecerlas contra los riesgos de aneurisma. Los pequeños capilares se apoyan en su pequeño tamaño.

Paredes Capilares

Las paredes de los capilares del sistema circulatorio humano son tan delgadas, que parecen transparentes bajo un microscopio, a pesar de que pueden soportar una presión de hasta aproximadamente la mitad de la presión arterial completa. La ley de LaPlace da una idea de cómo son capaces de resistir esas presiones: su pequeño tamaño implica que la tensión de la pared para una presión dada interna es mucho menor que la de las arterias más grandes.

Dada una presión arterial máxima de alrededor de 120 mmHg en el ventrículo izquierdo, la presión en el comienzo del sistema capilar puede ser del orden de 50 mmHg. Los radios grandes de las grandes arterias, implican que para las presiones en ese rango, las arterias deben tener paredes fuertes, para soportar la gran tensión que resulta en la pared. Las arterias más grandes, proporcionan mucha menos resistencia al flujo que los vasos más pequeños, de acuerdo a la ley de Poiseuille, y por lo tanto la caída de presión a través de ellas, es sólo la mitad de la caída total. Los capilares ofrecen gran resistencia al flujo, pero que no requieren mucha fuerza en sus paredes.

Riesgos de Aneurismas

Las paredes de las grandes arterias del cuerpo están sometidos a tensiones superiores, a las de las arterias pequeñas y los capilares. Esta tensión de pared, sigue el dictado de la ley de LaPlace, una relación geométrica, que muestra que la tensión de pared, es proporcional al radio, para una tensión sanguínea determinada. Si una pared arterial desarrolla una falla y como resultado de ella se expande, podría parecer que la expansión proporciona algún alivio, pero en realidad es todo lo contrario. En un clásico "círculo vicioso", la expansión somete a la pared debilitada, a una tensión mayor. Los vasos debilitados pueden continuar su expansión en lo que se llama un aneurisma. Sin control, esta condición dará lugar a la ruptura del vaso, por lo que los aneurismas requieren atención médica inmediata.

Un punto débil localizado en una arteria, puede ganar un poco de alivio temporalmente, mediante su expansión hacia una forma esférica, ya que una membrana esférica tiene la mitad de la tensión de la pared para un radio determinado. Reducir al mínimo la tensión de membrana es la razón por la que las burbujas de jabón tienden a una formación esférica. Sin embargo, la formación de una zona casi esférica en la expansión de una arteria, puede que no sea suficiente para aliviar la tensión.