Doença do coração é o número um da causa de morte nos Estados Unidos. Por causa dos muitos aspectos físicos do sistema cardiovascular, algumas doenças do coração podem ser analisadas do ponto de vista da física. Muitas destas doenças, por exemplo, aumentam a carga de trabalho do coração ou reduzem sua capacidade de trabalho.
PARA PENSAR: Na doença de Chagas, o parasita Trypanosoma cruzi , provoca uma destruição das células musculares cardíacas o que faz com que o coração aumente de tamanho (cardiomegalia). A destruição do músculo cardíaco (fibrose) e a cardiomegalia provocam alteração da circulação e da transmissão dos estímulos elétricos o que leva a insuficência cardíaca, a embolias e ao infarto, especialmente nas fases terminais da cardiopatica chagásica. Tente explicar qual a relação destas alterações com a física?
O trabalho feito pelo coração é simplificadamente igual à tensão realizada por seus músculos durante o tempo que ele age. Se aumentar a tensão dos músculos ou o tempo em que eles atuam, a carga de trabalho do coração também aumentará. Por exemplo, pressão alta (hipertensão) faz a tensão muscular aumentar em proporção à pressão. Uma taxa de batimento cardíaco alta (taquicardia) aumenta a carga de trabalho, pois, a frequência cadíaca aumenta.
A doença do coração que causa mais mortes é o ataque do coração. Um ataque do coração é causado por um bloqueio de uma ou mais artérias. Aquela porção dos músculos cardíacos que ficam sem uma provisão de sangue morre, temos então que chamamos de infarto. O bloqueio nem sempre afeta imediatamente os sinais elétricos que controlam a ação do batimento cardíaco, e, assim uma pessoa que teve um ataque do coração recentemente, ainda pode ter um eletrocardiograma (ECG) normal.
Assista o vídeo sobre ateriosclerose : e veja uma simulação de como ocorre um infarto.
Durante e depois de um ataque cardíaco, a habilidade do músculo do coração para bombear sangue para o corpo é prejudicada seriamente. Para reduzir a carga de trabalho do coração, são prescritos repouso e terapia com oxigênio. O paciente recebendo oxigenoterapia, aumenta o nível de oxigênio no sangue, de modo que menos sangue deve ser bombeado aos tecidos. Este oxigênio é utilizado inclusive pelo próprio músculo do coração. Há frequentemente caminhos alternativos (anastomoses) para o sangue chegar ao coração que podem prover com um pouco de oxigênio à porção do coração que foi lesada pelo infarto.
Um dos objetivos de um programa de exercícios físicos regulares ( do tipo aeróbico, sem intensidade ) é manter estas rotas alternativas em aberto. Sabe-se que muitos dos efeitos deletérios logo após o infarto podem ser minimizados aplicando-se estresse gravitacional , ou seja, colocando o paciente sentado ou em posição ortostática algumas vezes durante o dia. Portanto, é importante a estratégia de mobilização precoce do paciente (sentado ou em pé) com movimentação passiva das articulações complementada no período mais tardio por deambulação (caminhada).
Insuficiência congestiva e sua relação com a Física (Lei de Laplace) :
Uma doença do coração bastante comum é a insuficiência cardíaca congestiva. A causa desta doença, assim como a causa do infarto, ainda não é bem entendida. A doença é caracterizada por um alargamento do coração, devido ao estiramento do músculo, e uma redução na habilidade do coração para realizar a circulação de forma correta.
Para um coração que sofreu aumento, nós podemos aplicar a Lei de Laplace. Se o raio do coração é dobrado, a tensão do músculo do coração também deve ser dobrada, se a mesma pressão sanguínea for mantida. Porém, se o músculo do coração é estirado, pode não ser possível produzir força suficiente para manter a circulação normal. O músculo do coração estirado também é menos eficiente que o músculo de um coração normal; o que significa que consome muito mais oxigênio para realizar a mesma quantidade de trabalho.
O tratamento médico para a insuficiência cardíaca congestiva é reduzir a carga de trabalho do coração. Uma solução extrema é substituir o coração cirurgicamente. Vários transplantes de coração já foram realizados com sucesso. Pesquisa intensiva é realizada no sentido de desenvolver um coração mecânico implantável ou um dispositivo de ajuda para o coração. O problema principal tem sido no desenvolvimento de um material que seja compatível com o corpo por um longo período de tempo, sem produzir rejeições. É estimado que nos Estados Unidos existam 10.000 pacientes a cada ano, sujeitos a transplantes de corações artificiais.
Pacientes que apresentam condições nas quais os sinais elétricos do coração são inadequados para estimular a ação do coração, têm encontrado ajuda através da tecnologia. Eles podem receber os chamados marca-passos artificiais para regular a frequência cardíaca, como é o caso de pacientes que apresentam a doença de Chagas.
Alterações das válvulas cardíacas e sua relação com a Física
(Princípio de Bernoulli).
Defeitos da válvula do coração podem ser de dois tipos: a válvula ou não abre o bastante (estenose); ou não fecha o bastante (insuficiência).
Um quadro de estenose aumenta o trabalho do coração porque é feita uma força maior contra a obstrução da abertura estreita, e o sangue que alimenta a circulação geral fica reduzido. Em insuficiência, uma quantidade de sangue bombeado retorna pela válvula, de forma que o volume de sangue que circula é reduzido. Os problemas de válvula podem ser causados por infecções como a febre reumática ou por defeitos congênitos e podem causar insuficiência cardíaca ou endocardite infecciosa.
Ambos os tipos de válvulas defeituosas podem ser substituídas por válvulas artificiais. As válvulas podem ser corrigidas ou substituídas. As válvulas cardíacas de substituição podem ser naturais (biológicas) ou artificiais (mecânicas). As válvulas naturais provêm de doadores humanos (cadáveres) ou são válvulas naturais modificadas de doadores animais (suínos), colocadas em anéis sintéticos; já as válvulas artificiais (Fig 1) são fabricadas de metal ou plástico. Os portadores de válvulas naturais raramente precisam tomar medicamentos para evitar a formação de coágulos sanguíneos (anticoagulantes), ao passo que os portadores de válvulas artificiais precisam fazer uso constante de anticoagulantes por toda a vida.
FIGURA 1

Figura 1. (a) Dois tipos das várias válvulas artificiais de coração usadas habitualmente. Uma válvula é suturada no coração para permitir o fluxo sangüíneo apenas em uma direção. (b) Uma radiografia de um paciente mostrando três válvulas artificiais de coração. Na ocasião em que a radiografia foi tirada, em 1976, as válvulas tinham sido substituídas há seis anos e meio e o paciente estava bem. (Cortesia de Dr. William Young, Universidade de Wisconsin, Madison.). Fonte: CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York: John Wiley & Sons, 1978, p.176.
Uma válvula de coração de cadáver consiste principalmente de um tecido de cartilagem com relativamente poucas células viventes. Antes que seja transplantada, a válvula do cadáver é esterilizada com radiação de um acelerador de elétron igual ao que é usado para tratar de pacientes com câncer.
Várias doenças cardiovasculares afetam a estrutura e o funcionamento dos vasos sanguíneos. A seguir discutiremos a relação da física com algumas destas doenças.
Aneurisma - relação com a Física (Bernoulli)
Um aneurisma significa um enfraquecimento na parede de uma artéria, que resulta em um aumento do seu diâmetro (Fig. 2). O diâmetro aumentado, aumenta proporcionalmente a tensão na parede vascular. Se não fosse pela a ação de suporte dos tecidos circunvizinhos a parede furaria, do mesmo modo que uma câmara de ar de bicicleta sob condições semelhantes. Um aneurisma é frequentemente fatal – especialmente se a ruptura do vaso ocorre no cérebro, causando um acidente vascular cerebral (AVC).
FIGURA 2

Figura 2. Radiografias do crânio (a) frontal e (b) lateral mostrando um aneurisma (seta). Uma tintura que absorve raio - X foi injetada nas artérias para torná-las visíveis. Fonte: CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York : John Wiley & Sons, 1978, p.177.
Agregação plaquetária - relação com a Física (Escoamento e Turbulência)
PARA PENSAR: Estudos científicos mostram que o alho é considerado um protetor contra doenças cardiovasculares. Entre os benefícios do consumo de alho, está a diminuição da agregação plaquetária. Faça uma relação entre a agregação plaquetária e as doenças cardiovasculares utilizando conhecimentos físicos.
A agregação plaquetária na parede das artérias pode ser um problema sério para o funcionamento dos vasos. Na agregação plaquetária as plaquetas se agregam umas às outras e esta adesão das plaquetas pode dar origem ao que chamamos de “trombo branco” . As plaquetas agregadas podem gerar o fluxo turbulento e podem produzir um murmúrio audível. Com a formação do trombo, haverá um estreitamento da artéria que causará um aumento na velocidade do sangue naquela região, e com uma diminuição em pressão na parede por causa do efeito de Bernoulli. Este bloqueio poderá fechar a provisão de sangue à parte afetada; caso isso ocorra no cérebro, produzirá um derrame, outro tipo de acidente vascular cerebral.
Veias varicosas ou varizes
Uma doença que não é clinicamente tão séria como o aneurisma e a agregação plaquetária, mas, que, frequentemente causam insatisfação são as chamadas veias varicosas ou varizes . Varizes podem ser mais que um problema estético, pois, podem gerar complicações circulatórias. Nas veias normais, as válvulas mantêm o movimento sanguíneo em direção ao coração. Com veias varicosas, as válvulas não funcionam adequadamente, fazendo com que o sangue nelas permaneça. O acúmulo de sangue nas veias causa seu aumento. Portanto, os aumentos superficiais das veias nas pernas resultam de um fracasso das válvulas de um só lado nas veias.
Por exemplo; considere o fluxo de sangue nas partes mais baixas das pernas e pés de uma pessoa ereta. A pressão em uma veia da perna é aproximadamente 90 mmHg ou 115 cm de sangue devido à coluna de sangue acima dela. Durante o caminhar ou outro exercício feito pela perna, a contração dos músculos força o sangue venoso para o coração, isso significa dizer que a musculatura das pernas bem preparadas fisicamente, ajuda na circulação sanguínea.
Prevenção contra varicosas ou varizes
• Evitar atividades que provoquem a estase venosa, como o uso de meias apertadas ou cinto constritivo.
• Cruzar pernas no nível das coxas e sentar ou ficar em pé durante longos períodos.
• Mudar de posição frequentemente, elevar as pernas quando elas estão cansadas.
• Levantar para caminhar por vários minutos a cada hora.
• Encorajar o paciente a caminhar 1,6 a 3,2 Km por dia.
• Subir escadas, em lugar de usar elevador ou a escada rolante isso favorece a circulação.
• Nadar também é um bom exercício para as pernas.
• As meias de compressão elásticas, principalmente as meias três quartos, são úteis.
• Se o paciente estiver com sobre peso deverá ser encorajado a iniciar um plano de redução de peso.
Realize uma pesquisa, e tente explicar como o sangue venoso retorna dos pés ao coração em uma pessoa em repouso? Correlacione isto com a formação das varizes.
Esta ação dos músculos no sangue é chamada de bomba venosa ou bomba de músculo. Em vários pontos ao longo das veias há válvulas que impedem o sangue de voltar. A ação da bomba de músculo e das válvulas resultam em uma pressão venosa de cerca de 20 mmHg durante atividades físicas. Se estas válvulas se tornam defeituosas e deixam o sangue retornar, haverá acumulo de sangue na veia e a veia ficará varicosa . Veias varicosas podem ser agravadas por condições que restringem o retorno do sangue para o coração como faixas apertadas aos topos das pernas por cintas. Outra informação importante é saber que o peso abdominal adicional, como ocorre na gravidez e na obesidade, pode restringir também o retorno venoso e favorecer o aparecimento de varizes.
O tratamento padrão para as veias varicosas é remoção cirúrgica dos vasos problemáticos. Há normalmente veias paralelas adequadas para levar o sangue de volta para o coração.
Leia o artigo: Estresse mental e sistema cardiovascular para saber mais sobre o sistema cardiovascular e estresse mental.
Dica: para mais informações sobre as doenças cardiovasculares acesse o site da Sociedade Brasileira de Cardiologia ( http://www.cardiol.br/ ) onde você encontrará informações cientificamente confiáveis.
Textos extraídos e adaptados dos livros:
BRUNNER, L. S. SUDART, D. S. - Tratado de Enfermagem Médico Cirúrgica . 10ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.
CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York : John Wiley & Sons, 1978.
GUYTON, A.C., HALL, J.E Tratado De Fisiologia Médica 9. Ed. Rj . Guanabara Koogan, 1997 .