Reflexiones sobre Enseñanza de Hemodinámica y Teoría de los Fluidos en Medicina

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RESUMEN

El trabajo se relaciona con el tema del aprendizaje de la Hemodinámica en la asignatura Morfofisiología V que se imparte en segundo año de la carrera de Medicina. Se hace referencia a aspectos relacionados con el problema y algunos autores que han investigado sobre la problemática. Se asumen o critican conceptos y sobre la base de ellos, se desarrolla un análisis del aprendizaje de la Hemodinámica desde la óptica de la base de Teoría de los Fluidos. Se construye un marco referencial que analiza aspectos relacionados con el proceso de enseñanza aprendizaje de la Morfofisiología V yrespaldaademás el vínculo interdisciplinario entre la Teoría de los Fluidos, como parte de la Física, y la Hemodinámica. El autor constató que existe poca presencia de trabajos investigativos relacionados con el aprendizaje de contenidos de Hemodinámica y su relación con los de Teoría de los Fluidos.

Summary

 The investigation is related whit the theme of the apprenticeship of Hemodynamic contents in the subject of Morphophysiology V which is part of the study plan in the Medicine Career. In this work it appears the antecedents of the problem and the opinion of some authors that have studied this theme. It is analyzed the apprenticeship of the Hemodynamic from the absence of Theory of the Fluids which is related.All this with the present methodology and the didactic principles included.

 Palabras claves

  • Hemodinámica
  • Teoría de los Fluidos
  • Interdisciplinariedad

 Introducción

En la carrera de Medicina, la Morfofisiología está incluida en los programas de estudios como disciplina rectora. Estudia la forma, estructura y función del organismo humano, así como las leyes y principios que rigen su organización, desarrollo y relaciones con el medio externo. Integra las asignaturas Embriología, Anatomía, Histología, Fisiología y Bioquímica. Conocidas como Ciencias Básicas Médicas, constituyen el fundamento biológico de lasCiencias de la Salud ya que “… con el conocimiento de la estructura y función normales, se posee la capacidad de comprender la enfermedad y diseñar un tratamiento racional.” (McPhee y Ganong, 2007:1)

La Hemodinámica, dentro de la asignatura Morfofisiología V, se encarga del estudio del sistema circulatorio.Poseer sólidos conocimientos y comprensión de los fundamentos biológicos y físicos, permiten desarrollar capacidades y habilidades para actuar en los ámbitos de prevención, fomento y recuperación de la salud; así como apoya al diagnóstico y tratamiento de patologías que afectan al hombre y su entorno.

“La Física es esencial para comprender el mecanismo de muchos procesos biológicos, tales como el flujo de la sangre. Quizás el misterio de la vida misma pueda ser algún día comprendido en términos de las leyes fundamentales de la Física.” (Cromer, 2011:3). Muchos modelos de esta ciencia pueden ser aplicados a los seres vivos. Tal es el caso de la Teoría de los Fluidos al ser empleada para describir el proceso de circulación sanguínea y la descripción de los parámetros de la Hemodinámica.

En la enseñanza de la Morfofisiología V existen factores que influyen negativamente en la asimilación de los contenidos y el cumplimiento de los objetivos. La poca base de los conceptos y leyes de las Ciencias Naturales que poseen los estudiantes constituye uno de estos factores (Cañizares, 2006).

El análisis anterior condujo al autor a la formulación del siguiente problema:¿Qué relación interdisciplinar existe entre los contenidos de Hemodinámica, en la asignatura Morfofisiología V, y los de Mecánica de los Fluidos como parte de la Física?

Se declara como objetivo de este trabajo: argumentar la contribución de la  Teoría de los Fluidos para el aprendizaje de los contenidos de Hemodinámica en la asignatura Morfofisiología V a partir de su vínculo interdisciplinario.

La importancia de este trabajo radica en que la Teoría de los Fluidos que vincula contenidos básicos de esta parte de la Física con los de Hemodinámica dentro de la Morfofisiología V, responde a una necesidad para el aprendizaje satisfactorio de esta última, para los estudiantes de la carrera de Medicina. Teniendo además como novedad científicala escasa referencia a este tema en Ciencias Médicas.

DESARROLLO.

 Durante los primeros años de la carrera de medicina se reciben las Ciencias Básicas. El origen de las mismas se remonta al surgimiento de los conocimientos médicos, cuando el ser humano sintió la necesidad de actuar sobre las enfermedades. Incluyen aquellas ciencias que constituyen los fundamentos biológicos para las profesiones de la salud. Sus contenidos están relacionados con el conocimiento de la estructura y funciones del organismo humano. Algunas de ellas se han establecido firmemente a través del tiempo, otras en cambio son más recientes (Viciedo, 2010).

Desde el punto de vista gnoseológico y pedagógico en las Ciencias Básicas, según opinión de un grupo de especialistas encabezados por el Dr. Roberto Gallego Fernández (2008), se identifican cuatro tendencias:

-Al crecimiento explosivo del conocimiento: se debe, entre otras cosas, a la proliferación de textos y publicaciones especializadas.

-A la profundización: lo que se refiere al incremento progresivo de los conocimientos, no tanto en lo extensivo como en lo intensivo.

-A la diversificación: son más los nuevos campos del conocimiento que aparecen, producto del desarrollo y profundización del mismo.

-A la creciente interdisciplinariedad: lo que constituye una vía efectiva que contribuye al logro de la relación mutua del sistema de hechos, fenómenos, conceptos, leyes y teorías provenientes de diferentes ciencias. (Gallegos, 2008:63).

Siendo la Morfofisiología Humana una disciplina integradora, “… engloba el estudio de las moléculas y componentes subcelulares hasta el estudio del sistema orgánico y la interrelación que permite a los seres vivos funcionar como organismo, toda la información que recoge tiene una gran aplicación práctica.” (Guyton, 2011: 9). La misma tiene como fin, el análisis estructural y funcional del cuerpo humano relacionado con el individuo sano y con los principales problemas de salud y un enfoque humanístico en la formación profesional a fin de desarrollar la capacidad de adquirir conocimientos, hábitos y habilidades en los diferentes escenarios atencionales (Cañizares, 2006).

La asignatura Morfofisiología V constituye parte de la disciplina Morfofisiología. Aborda  las características morfofuncionales de los diferentes órganos y estructuras como sistema y los mecanismos reguladores de sus funciones. Entre sus objetivostiene explicar las características morfofuncionales del sistema cardiovascular atendiendo a su origen, desarrollo y particularidades macroscópicas y microscópicas de sus componentes.Lo anterior se logra destacando la interrelación funcional entre los componentes, así como los principales mecanismos de regulación de sus funciones, lo que puede ser potencializado a partir de una enseñanza problémica y el vínculo de sus conocimientos con el de otras ciencias.

En el texto: El Proceso de Investigación Científica, se hace un llamado a la búsqueda de un método eficaz, que se corresponda con el nivel científico del contenido. Que estimule la actividad creadora, el interés cognoscitivo y logre el desarrollo de facultades en los estudiantes de la carrera de Medicina (Losada, 2007).Una vía para lograr lo anterior consiste en considerar los contenidos de la asignatura Morfofisiología V con carácter integrador y vinculados a aquellos que les sirven de base.

En (Viciedo, 2010), se considera que en la actualidad se aprecia una creciente interdisciplinariedad que tiene fuentes epistemológicas y pedagógicas. Se parte del reconocimiento de que determinados objetos de estudio no pueden ser adecuadamente interpretados con el arsenal cognoscitivo de las ciencias particulares aisladas.

La Hemodinámica como parte de la Morfofisiología V y su vínculo con la Teoría de los Fluidos.

El sistema circulatorio como estructura anatómica constituye un sistema especializado, con una constitución compleja.Los primeros conceptos sobre su estructura y función fueron referidos por William Harveyen 1628. Aunque ya Aristóteles en el siglo IV a.n.e dedujo la comunicación de los vasos sanguíneos con el corazón (Duque, 2011). La dinámica del movimiento sanguíneo es estudiada por una parte de la Morfofisiología V denominada Hemodinámica.

En el programa de la asignatura Morfofisiología V se plantea que los contenidos de Hemodinámica en el marco instructivo, contribuyen a explicar las características de la circulación. Se definen como objetivos:

-Interpretar los efectos hemodinámicos sobre la circulación sistémica, de diversos factores, característicos de la sangre.

-Predecir los efectos hemodinámicos esperados sobre la circulación sistémica en general, de diversos factores característicos de la sangre y estructurales de los vasos, en condiciones normales y patológicas(Programa de Morfofisiología V, 2012:3).

Es importante tener en cuenta la interrelación funcional entre los parámetros que caracterizan la circulación sanguínea y las manifestaciones que producen. Todo como consecuencia de alteraciones del funcionamiento normal del sistema, haciendo énfasis en las características morfofuncionales de cada uno de los componentes. La regulación de la presión arterial, el gasto cardiaco y el retorno venoso como respuesta adaptativa frente a cambios internos y externos, teniendo en cuenta los principios hemodinámicos y los mecanismos generales de regulación de la circulación.

El estudio de la Hemodinámica se hace efectivo cuando se acompaña del análisis, desde el punto de vista de la Física, de los fenómenos asociados a la circulación sanguínea, a partir de la óptica de la interdisciplinariedad. Esto permitirá a los estudiantes poseer conocimientos consolidados y ser más eficientes en el desenvolvimiento profesional. De esta forma objetivos tales como la explicación y la aplicación de los contenidos se cumplirán en su cabalidad. La influencia formativa en este caso consistirá en descubrir la esencia lógica que existe detrás de cada fenómeno relacionado con la circulación sanguínea desde el punto de vista físico como causa y efecto.

Para el Dr. Fernando Perera Cumerma: “La interdisciplinariedad es una estrategia didáctica que prepara al estudiante para realizar transferencias de contenidos que les permite solucionar holísticamente los problemas que enfrentarán en su futuro desempeño profesional” (Perera, 1999:14.). Esta definición se ajusta al casodel proceso de enseñanza aprendizaje de los contenidos de Hemodinámicaasociado a un sistema complejo como es la circulación sanguínea, el cual, sin el establecimiento de interrelaciones entre disciplinas carecería de un estudio íntegro del fenómeno.

La interdisciplinariedad es una vía importante para crear motivaciones e intereses hacia el aprendizaje; puede hacer que la enseñanza de los contenidos relacionados con un tema complejo como la Hemodinámica se haga grato cuando se reconocen los fundamentos de los mismos aportados por otras ciencias. Puede activarse el aprendizaje y que los conocimientos así asimilados puedan vincularse a situaciones prácticas profesionales de manera más consolidada.

La Dra. I. Barrios examina el papel de la interdisciplinariedad en Ciencias Médicas, como:

“…la intervención a partir de enseñar aquellos conocimientos científicos, relevantes para la comprensión del proceso salud-enfermedad…a partir de su vínculo con las demás ciencias, sin desaprovechar una excelente oportunidad de educar a los estudiantes en una visión integral del ser humano.”(Barrios, 2002:33).

La Física estudia leyes tan generales que, de una forma u otra, se relacionan estrechamente con las demás Ciencias Naturales. Sirve de sustento teórico a muchos aspectos de la Fisiología y por consiguiente a las Ciencias  Médicas, lo cual contribuye a la mejor comprensión por parte de los estudiantes de los contenidos de la Hemodinámica. Tal es el caso de la Teoría de los Fluidos que recoge aspectos que pueden ser empleadas para describir la circulación de la sangre.

El dominio de estos contenidos permitirá al estudiante dominar modelos y métodos que pueden ser empleados para una comprensión cabal de la Hemodinámica. Para entender mejor la circulación sanguínea se debe comprender la relación entre el flujo y la velocidad (que podrá ser estudiada considerando al fluido como newtoniano) y que viene dada por la diferencia de presión que se establece entre los extremos del vaso sanguíneo (Gayton, 2011).

En la Hemodinámica se tratan fenómenos y propiedades esenciales del movimiento sanguíneo a través del sistema vascular que la Teoría de los Fluidos puede describir a partir de sus leyes y ecuaciones. Estas nociones se tratan bajo las condiciones de su relación con las propiedades de la sangre y de los vasos sanguíneos:La Ley de Presión de los Líquidos y las Leyes de Equilibrio de los mismos, las Ecuaciones de Continuidad y de Bernoulli, el Teorema de Torricelli, las Leyes de Flujos Laminares y Turbulentos y la de los Vasos Comunicantes son algunas de ellas.

La Ley de Pascal como contenido fundamental de la Hidrostática es indispensable para comprender la transmisión de la presión en el interior de los vasos sanguíneos y su relación con otros parámetros hemodinámicos. La Ley de los Vasos Comunicantes, es importante como uno de los  principios de funcionamiento del sistema venoso, que garantiza una circulación adecuada durante el retorno venoso y contribuye a explicar problemas de várices e insuficiencia venosa en miembros inferiores.

Una de las características de un fluido en movimiento es que ejerce una fuerza paralela a la superficie que lo limita, dirigida en el sentido del movimiento, siendo la fuerza viscosa su reacción, la cual se opone al movimiento. Para mantener un flujo permanente debe aplicarse una fuerza motriz externa que equilibre la fuerza viscosa. En el sistema circulatorio, el corazón juega este papel, lo cual realiza de manera periódica para mantener el sistema sanguíneo cerrado en constante movimiento.

El resto del movimiento está determinado por las relaciones entre las áreas de las secciones transversales de los conductos y la velocidad de circulación y su influencia en la presión. Las áreas en las arterias, arteriolas y capilares son diferentes, esto implica diferencias de presión y un movimiento resultante según el gradiente del mismo.

El comportamiento entre la velocidad y el área de la sección transversal está determinado por la Ecuación de Continuidad que constituye una ley de conservación y predice que el producto de estas magnitudes se mantiene constante.La relación entre la velocidad y la presión quedará establecida por la ecuación de Bernoulli, que constituye la ley de la conservación de la energía para un fluido.Con una frecuencia cardiaca constante, el flujo que se produce a través del desplazamiento en una arteria se verá sometido en la medida que pase por un vaso de menor grosor, y por lo tanto mayor será su velocidad.

El retorno venoso parece contradecir este análisis, si se tiene en cuenta la caída de presión que ocurre en estos conductos y la acción contraria de la fuerza de gravedad al movimiento de la sangre. La presencia de válvulas acompañadas de contracciones musculares impulsa la sangre en esta parte del sistema permitiendo su retorno hacia el corazón.

El Teorema de Torricelli es una consecuencia de la ecuación de Bernoulli, y su importancia para explicar la velocidad de salida de un líquido por un orificio, constituye una base para el esclarecimiento de cómo ocurre la salida de la sangre por las válvulas cardiacas (fenómeno de la diástole en el corazón).

La ley de Poiseulli establece la relación entre el flujo con otra serie de parámetros: variación de presión, configuración del vaso y la viscosidad. Explica la caída de presión que ocurre a medida que nos acercamos a los capilares donde la reducción del radio se hace evidente. En el caso de estenosis, esta ley predice que ocurrirá un aumento brusco de la presión localizada en la zona, debido a la disminución del radio y puede vincularse con la variación de glóbulos rojos en sangre y la aparición de enfermedades como la anemia y la polisitemia.

Los regímenes laminares aparecen cuando, por la acción de la fuerza de viscosidad, se deslizan las capas de fluidos sobre las capas adyacentes produciendo un desplazamiento de líneas homogéneas con velocidad casi constante. Según este régimen las capas de fluidos más próximas a las paredes lo hacen más lento con respecto a las capas interiores. Propiedad por la cual pueden por difusión y ósmosis a través de la acción de las presiones pasar las sustancias alimenticias y el dioxígeno desde la luz arterial al espacio extracelular.

Las alteraciones del sistema circulatorio por diferencias de presión, es otro de los aspectos que la Ecuación de Continuidad ayuda a entender: fenómenos como la  isquemia como regulador de la presión arterial y sus efectos metabólicos en las células neuronales cuando resulta demasiado intensa la acumulación de ateroma, su relación con la presión y la arteriosclerosis, la producción de edemas como resultado de la elevación de la presión capilar y la presión oncóticaetc.

El flujo turbulento considera las partículas del fluido moviéndose en todas las direcciones sin mantener un sentido fijo, sino de forma irregular chocando unas contra otras de una manera caótica, dando como resultado que en cualquier punto se produzcan pulsaciones de velocidad rápida e irregular. Es lo que sucede en el mecanismo de válvulas que facilita el acenso de la sangre a través de las venas al pasar de una a otra en sentido contrario a la gravedad y donde la energía motriz que impulsa la sangre desde el corazón ha desaparecido.

CONCLUSIONES.

 La bibliografía consultada y la valoración crítica realizada para este trabajo sobre el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Hemodinámica y su vínculo con la Teoría de los Fluidos permitió constatar que existen fundamentos teóricos y metodológicos que permiten respaldar la importancia del tratamiento de estos contenidos desde la óptica de la interdisciplinariedad como una vía eficaz para profundizar en el conocimiento y puesta en práctica de los fundamentos biológicos y físicos que constituyen la base del sistema de circulación sanguínea.

BIBLIOGRAFÍA 

  • Barrios, I. Rivera, N. (2002) La visión lógica-intelectual y ético-reflexiva de las habilidades en la educación médica superior: Lecturas seleccionadas. Material de estudio de la Maestría de Educación Médica. La Habana.
  • Cañizares, O. Sarasa, N. Labrada, C. (2006) Enseñanza integrada de las Ciencias Básicas Biomédicas en Medicina Integral Comunitaria. Rev Cubana EducMedSuper. ene-abr. 2006, vol. 20, no. 1.
  • Cromer, A. (2011) Física para las ciencias de la vida. Barcelona, Ediciones Toray.
  • Duque, J.R. (2011) Modelación y simulación hemodinámica en redes vasculares. Título para optar por el título académico de máster. Facultad de Ciencias Matemáticas, Madrid.
  • Gallegos, R. Palés, J. Escanero, E. (2008) Innovación educativa en la universidad: la enseñanza de la Fisiología en el grado de medicina. Valencia: Publicaciones de la Universidad de Valencia.
  • Guyton, A. (2011) Manual de Fisiología Médica. Madrid, Ed. Interamericana de España, SAV.
  • Hernández, D. (2013)Procesos físicos que garantizan la hemodinámica en el hombre[en línea]. Disponible enhttp://www.sld.cu
  • Losada, J. L. (2007) El proceso de investigación científica. U. Oriente. CEES. Soporte electrónico.
  • Mc Phee, S y Ganong, M. (2007) Fisiopatología médica: una introducción a la medicina clínica. Bogotá, Editorial El Manual Moderno.
  • Perera, F. (1999) La formación interdisciplinar de los profesores de Ciencias: un ejemplo en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Física. Tesis en opción al grado científico de Doctor enCiencias Pedagógicas.
  • Programa de Morfofisiología V. (2012) Universidad de Ciencias Médicas de la Habana.
  • Viciedo, A. (2010) Concepción teórica metodológica integradora para el diagnóstico psicopedagógico de los estudiantes de medicina. Tesis en opción al grado científico de doctor en ciencias pedagógicas. ICBP “Victoria de Girón “.

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Álvarez Guzmán Elier. (2015, octubre 22). Reflexiones sobre Enseñanza de Hemodinámica y Teoría de los Fluidos en Medicina. Recuperado de https://www.gestiopolis.com/reflexiones-sobre-ensenanza-de-hemodinamica-y-teoria-de-los-fluidos-en-medicina/
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Álvarez Guzmán, Elier. "Reflexiones sobre Enseñanza de Hemodinámica y Teoría de los Fluidos en Medicina". GestioPolis. octubre 22, 2015. Consultado el 14 de Noviembre de 2018. https://www.gestiopolis.com/reflexiones-sobre-ensenanza-de-hemodinamica-y-teoria-de-los-fluidos-en-medicina/.
Álvarez Guzmán, Elier. Reflexiones sobre Enseñanza de Hemodinámica y Teoría de los Fluidos en Medicina [en línea]. <https://www.gestiopolis.com/reflexiones-sobre-ensenanza-de-hemodinamica-y-teoria-de-los-fluidos-en-medicina/> [Citado el 14 de Noviembre de 2018].
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