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Trauma físico - Daño mecánico directo a estructuras

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El trauma físico es la transferencia de energía mecánica al organismo de forma súbita y suprafisiológica. La energía cinética E = ½mv² es el parámetro físico fundamental: a mayor velocidad de impacto o mayor masa, mayor daño potencial. La duración del impacto t es igualmente crítica: la misma energía absorbida en 1 ms (impacto de alta velocidad) produce fuerzas 100× mayores que en 100 ms (caída de baja velocidad).

La fractura ósea ocurre cuando el esfuerzo mecánico supera _fractura, que depende de la integridad microestructural del hueso (tamaño de microgrietas preexistentes a_crack) y de sus propiedades materiales (E_hueso, _s). La mecánica de fractura de Griffith explica por qué el hueso osteoporótico fractura con menor energía: las trabéculas adelgazadas crean concentradores de esfuerzo (mayor a_crack efectivo) que reducen _fractura en un 3050%.

La hemorragia es la consecuencia vascular más inmediata del trauma. La tasa de pérdida sigue Hagen-Poiseuille: Q r, por lo que la sección del vaso roto determina exponencialmente la gravedad. La clasificación ATLS de hemorragia (I: < 15%, II: 1530%, III: 3040%, IV: > 40% de volemia) guía la reposición. La respuesta compensadora inicial (vasoconstricción refleja, taquicardia) mantiene la presión arterial hasta pérdidas del 30%.

La doctrina de Monro-Kellie establece que el volumen intracraneal es fijo (cráneo rígido): sangre + LCR + parénquima = constante. Un hematoma epidural o subdural de solo 2550 mL puede elevar la PIC a > 20 mmHg, comprometiendo la perfusión cerebral (PPC = PAM - PIC; normal PPC > 60 mmHg). La complianza intracraneal C_IC es alta en etapas iniciales (el LCR se desplaza) y cae bruscamente cuando los mecanismos compensadores se agotan.

La tríada letal del trauma grave (hipotermia + acidosis + coagulopatía) es un círculo vicioso: la hipotermia (T < 34°C) reduce la actividad enzimática de los factores de coagulación (Q10 2, por lo que a 32°C los tiempos de coagulación se duplican), lo que agrava el sangrado; el sangrado provoca hipotermia y acidosis. El control de daños (cirugía rápida para controlar hemorragia, reposición balanceada con plasma/plaquetas/GR en ratio 1:1:1, recalentamiento activo) interrumpe este círculo.

>Modelo

ID:('ky', 55)


Fuerza impacto

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$F_{impact}=\frac{m_{body}v_{impact}}{\Delta t}$

$m_{body}$
Masa efectiva impactada
$kg$
$v_{impact}$
Velocidad de impacto
$m/s$
$F_{impact}$
Fuerza de impacto
$N$
$Delta t$
Duración impacto
$s$



>Modelo

ID:('gm', 529)


Energía cinética

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$E_{kin}=\frac12m_{body}v_{impact}^2$

$m_{body}$
Masa efectiva impactada
$kg$
$v_{impact}$
Velocidad de impacto
$m/s$
$E_{kin}$
Energía cinética
$J$



>Modelo

ID:('gm', 530)


Griffith

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$\sigma_{fracture}=\sqrt{\frac{2E_{bone}\gamma_s}{\pi a_{crack}}}$

$sigma_{fracture}$
Esfuerzo crítico de fractura
$Pa$
$E_{bone}$
Módulo elástico óseo
$Pa$
$gamma_s$
Energía superficial fractura
$J/m²$
$a_{crack}$
Tamaño microgrieta
$m$



>Modelo

ID:('gm', 531)


Riesgo fractura

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$P_{fracture}=\frac{1}{1+e^{-(\sigma_{load}-\sigma_{fracture})/(0.08\sigma_{fracture})}}$

$sigma_{load}$
Esfuerzo aplicado
$Pa$
$sigma_{fracture}$
Esfuerzo crítico de fractura
$Pa$



>Modelo

ID:('gm', 532)


Hemorragia

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$Q_{hem}=\frac{\pi r_{rup}^4\Delta P_{art}}{8\eta_{blood}L_{rup}}(1-hemostasisEff)$

$eta_{blood}$
Viscosidad sangre
$Pa·s$
$Delta P_{art}$
Gradiente arterial
$Pa$
$L_{rup}$
Longitud ruptura
$m$
$r_{rup}$
Radio vaso roto
$m$
$Q_{hem}$
Flujo hemorrágico
$m³/s$



>Modelo

ID:('gm', 533)


Vasoconstricción

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$R_{vasc}=R_{0,vasc}e^{k_{vc}V_{hem}/V_0}$

$R_{vasc}$
Resistencia vascular
$Pa·s/m³$
$R_{0,vasc}$
Resistencia vascular basal
$Pa·s/m³$
$V_0$
Volemia inicial
$m³$
$V_{hem}$
Volumen perdido
$m³$



>Modelo

ID:('gm', 534)


Presión arterial compensada

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$MAP=MAP_0\frac{\max(0.25,1-V_{hem}/V_0)}{1+0.15V_{hem}/V_0}\min(1.7,R_{vasc}/R_{0,vasc})$

$MAP$
Presión arterial media
$Pa$
$R_{vasc}$
Resistencia vascular
$Pa·s/m³$
$R_{0,vasc}$
Resistencia vascular basal
$Pa·s/m³$
$V_0$
Volemia inicial
$m³$
$V_{hem}$
Volumen perdido
$m³$



>Modelo

ID:('gm', 535)


Monro-Kellie

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$PIC=PIC_0+\frac{V_{hemat}}{C_{IC}}$

$PIC$
Presión intracraneal
$Pa$
$V_{hemat}$
Volumen hematoma
$m³$
$C_{IC}$
Complianza intracraneal
$m³/Pa$



>Modelo

ID:('gm', 536)


Perfusión cerebral

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$CPP=MAP-PIC$

$MAP$
Presión arterial media
$Pa$
$CPP$
Presión de perfusión cerebral
$Pa$
$PIC$
Presión intracraneal
$Pa$



>Modelo

ID:('gm', 537)


Mortalidad logística

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$P_{death}=\frac{1}{1+e^{-(a_{log}+b_{GCS}GCS+c_{age}age+d_{TS}TS)}}$

$GCS$
Glasgow coma scale
$1$
$TS$
Trauma score
$1$
$age$
Edad
$year$



>Modelo

ID:('gm', 538)


Coagulación Q10

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$T_{coag}=T_{coag37}Q_{10}^{(37-T_{body})/10}$

$Q_{10}$
Factor térmico coagulación
$1$
$T_{body}$
Temperatura corporal
$°C$
$T_{coag}$
Tiempo de coagulación
$s$



>Modelo

ID:('gm', 539)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$Q_{10}$
Q10
Factor térmico coagulación
1
$GCS$
GCS
Glasgow coma scale
1
$TS$
TS
Trauma score
1
$T_{body}$
T_body
Temperatura corporal
°C
$m_{body}$
m_body
Masa efectiva impactada
kg
$eta_{blood}$
eta_blood
Viscosidad sangre
Pa·s
$sigma_{load}$
sigma_load
Esfuerzo aplicado
Pa
$sigma_{fracture}$
sigma_fracture
Esfuerzo crítico de fractura
Pa
$Delta P_{art}$
DeltaP_art
Gradiente arterial
Pa
$E_{bone}$
E_bone
Módulo elástico óseo
Pa
$MAP$
MAP
Presión arterial media
Pa
$CPP$
CPP
Presión de perfusión cerebral
Pa
$PIC$
PIC
Presión intracraneal
Pa
$R_{vasc}$
R_vasc
Resistencia vascular
Pa·s/m³
$R_{0,vasc}$
R0_vasc
Resistencia vascular basal
Pa·s/m³
$gamma_s$
gamma_s
Energía superficial fractura
J/m²
$v_{impact}$
v_impact
Velocidad de impacto
m/s
$F_{impact}$
F_impact
Fuerza de impacto
N
$E_{kin}$
E_kin
Energía cinética
J
$L_{rup}$
L_rup
Longitud ruptura
m
$r_{rup}$
r_rup
Radio vaso roto
m
$a_{crack}$
a_crack
Tamaño microgrieta
m
$V_0$
V0
Volemia inicial
$V_{hemat}$
V_hemat
Volumen hematoma
$V_{hem}$
V_hem
Volumen perdido
$Q_{hem}$
Q_hem
Flujo hemorrágico
m³/s
$C_{IC}$
C_IC
Complianza intracraneal
m³/Pa
$Delta t$
delta_t
Duración impacto
s
$age$
age
Edad
year
$T_{coag}$
T_coag
Tiempo de coagulación
s

ID:(0, 55)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile