EFECTOS DE ACELERACIÓN PROLONGADA

The most reliable instrument for measuring the varied effects of dinamic force on man is man

Colonel John Paul S

INTRODUCCIÓN

Tripulación expuesta a fuerzas acelerativas de grandes magnitudes

Definición: › Fuerzas que actúan en un periodo de

tiempo mayor a 2 segundos.› Maniobras en aviones› Despegue y Reingreso de naves

espaciales.› Alteración de flujo y distribución sanguínea

en el cuerpo.

PRINCIPIOS FISICOS

SPEED: m/s, ft/s› distancia/tiempo sin dirección

VELOCITY: m/s, ft/s› distancia/tiempo con dirección

ACCELERATION: m/s2, g=9.8m/s2SI=10m/s2

› Cambio de velocidad con dirección› Angular o lineal› G: #g generadas

JOLT: G/s› El rango de cambio de aceleración.

FUERZA Y MOVIMIENTO

PRIMERA LEY DE NEWTON:› Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o

movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él

SEGUNDA LEY DE NEWTON: F=m.a› El cambio de movimiento es proporcional a la

fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime

TERCERA LEY DE NEWTON:› Con toda acción ocurre siempre una reacción igual

y contraria

PESO: FUERZA EJERCIDA SOBRE LA MASA

W=m x (a/g) w=m x G

ACELERACIÓN PROLONGADA EN AVIACIÓN

Aceleración lineal: Cambio de velocidad sin cambio de

dirección.› a=v/t a=v2/2d a = 2s/t2

› Asumiento g=10m/s2

V=10Gt d=v2/20G velocidad de impacto y

distancia de parada t=(d/5g)1/2

Aceleración angular: primera ley de newton› a=v2/r

ACELERACIÓN PROLONGADA EN AVIACIÓN

FUERZA CENTRIFUGA EN VUELO Tercera ley de Newton

› F= mv2/r Relación continua entre fuerza

gravitacional y centrifugal. La magnitud y dirección de la

resultante de la fuerza centrifuga(Fc) de 1G y la gravedad (Fg) en distintos niveles de un loop genera las Gz.

Fg=-1GzFc=+1Gz

Fg=+1GzFc=+1Gz

Fg=+1GzRes=1G,60º

60º

Fg=+1GzRes=1.4G,45º

Res=0Gz

Res=+2Gz

ACELERACIÓN

G DESCRIPCIÓN

+ax +Gx PISAR EL ACELERADOR

-ax -Gx PISAR EL FRENO

+ay +Gy PRESIÓN CONTRA EL BRAZO IZQUIERDO

-ay -Gy PRESIÓN CONTRA EL BRAZO DERECHO

+az +Gz PESADO EN ASIENTO

-az -Gz LIGERO EN ASIENTO

DIRECCIÓN DE ACELERACIÓN

HEADWARDS: +Gz

Movilidad› Incremento del peso conforme aumenta la

aceleración› 2+Gzaumento de peso de miembros inferiores› 2.5+Gzimposibilidad de pararse› 3+Gzimposibilidad de moverse› +8Gzbuen apoyo de mano y antebrazo, se

conserva movimiento finos. Cabeza flexionada.› 4 a 6 +Gzcabeza flexionada con casco (2kg)› Exposiciones constantes causa fatiga de tejidos

del cuello y si es con suficiente violencia podria producir daño en cervicales.

HEADWARDS: +Gz

VISION› 4.1+Gz Ds 0.7GGray Out› +4.7Gz Ds 0.8GBlackout› 5 segundos de ventana cualquiera que sea la

aceleración› Si la aceleración es moderada, los sintomas

visuales disminuyen por: Respuesta cardiovascular

› 5+Gzblackout a 6 segundos, restaura luego de 6 segundos

› Regreso de la visión normal ocurre entre 3 a 5 segundos al finalizar la maniobra.

HEADWARDS: +Gz INCONCIENCIA

› 5 a 6+GzInconsciencia previo blackout› >6+GzInconsciencia sin blackout› Rápido inicio de aceleración:

Inconsciencia en 4-6segundos Recuperación de conciencia es 15 seg. y de

confusión otros 15seg.› Prolongada exposición a niveles bajos de

aceleración: Inconsciencia por sincope bradicardia, palidez

y sudoración.

HEADWARDS: +GzEFECTOS CARDIOVASCULARES

EFECTOS INICIALES HIDROSTÁTICOS› P = h x p x g › Aumento de presión en la zona debajo del

corazón Aumento del diametro de arterias y venas Disminución resistencia periférica Aumento de flujo sanguineo local Disminución presión transmural de la zona

por encima del corazóncolapso

HEADWARDS: +Gz

HEADWARDS: +Gz

Cambios circulatorios secundarios› PA desciende en 6-12 seg. Después de la

aceleración Activación barorreceptores carotideos. Vasoconstricción y taquicardia. +4Gz120-140lpmaumenta postcarga 10-15 seg posteriores a la exposición aumenta el

retorno venoso Equilibrio a los 20-40 segundos pero no a pre

exposición.› 4+Gz300-800ml en MMII

Extravasación de líquido IC200ml/min Sincope Vasovagal, hipotensión, bradicardia

HEADWARDS: +Gz

HEADWARDS: +Gz

Circulación Retiniana› P.I.O20mmHg› Reducción de campo visual es por

disminución del flujo sanguineo.› 4-6 segundos de ventana por reserva de

oxigeno en el tejido extravascular.

HEADWARDS: +Gz

Circulación Cerebral Disminución de la presión arterial (4-5+Gz)

1. Calota y LCR: Disminución de la presión del LCR Mantención del diferencial de presiones

2. Vasodilatación arteriolar Disminuye la resistencia para el flujo

3. Efecto sifón Mantiene en 50-60mmHg la presión en circulación. Pérdida del efecto provoca el colapso completo. Uso del depósito en los tejidos cerebrales, el cual

dura de 3 a 5 segundos.

HEADWARDS: +Gz

Capilares cutaneos: >6 +Gz› Petequias en pies, antebrazos y hombros.

Arritmias Cardiacas› Mas común es son las extrasístoles

ventriculares, pero también se describe extrasístoles auriculares, taquicardia sinusal con o sin bloqueo de unión y bloqueo atrioventricular .

HEADWARDS: +GzEFECTOS PULMONARES

Ventilación y Volumenes Pulmonares› Incremento en la frecuencia respiratoria es

compensado con disminución de volumen tidal.

› Volumen total y capacidad vital no son afectadas en +3Gz, mientras en 5+Gz es reducida en 15%.

› La aceleración produce un descenso del contenido abdominal y el diafragma; originando incremento de la capacidad residual funcional 500ml a 3+Gz.

HEADWARDS: +GzEFECTOS PULMONARES

VENTILACIÓN PULMONAR POR ZONAS› Aumento de la presión pleural 0.2cmH2O

por cada G.› A 5+Gz la presión pleural en base es de

30cmH2O mas que en el vértice.› Mayor distención en los alveolos superiores

y en base con volumenes mínimos.› Disminución del volumen pulmonar en

función lineal a la aceleración.› Gas atrapado en los alveolos de las bases

pulmonares.

HEADWARDS: +GzEFECTOS PULMONARES

FLUJO SANGUÍNEO PULMONAR POR ZONAS› Unión tercio medio con inferior no se afecta› Encima y debajo de este punto es afectado por presion

hidrostatica.› +1GzPresión arterial cero a 20cm por arriba de este punto› +4GzPresión arterial cero a 5cm por arriba de este punto.› Las zonas perfundidas aumentan conforme aumenta la

aceleración.› Presión venosa pulmonar es cero, el flujo a nivel alveolar es

determinado por la gradiente de presión gaseoso alveolocapilar.

› El flujo sanguíneo es mayor en bases pero decrece en la mayoría del pulmón porque el aumento de la presión intersticial es transmitido al gas alveolar cuando la vía aérea se cierra, por ende aumenta la resistencia local al flujo sanguíneo.

HEADWARDS: +GzEFECTOS PULMONARES

INTERCAMBIO GASEOSO Y SATURACIÓN DE OXIGENO› Disminuye la relación V/Q.› Ápices aumenta la ventilación pero mal

perfusión(Espacio muerto) y en bases hay perfusión pero no ventilación.

› +5Gzcompromiso en la mitad del pulmón.› Zonas con buena relación V/Q mantienen la Presión

arterial de oxigeno pero en limites inferiores.› Base pulmonarshunt derecha izquierda. 5+Gz50%

Reduce la saturación y la presión parcial de oxígeno.› Inicio de desaturación a 3+Gz, a 5+Gz sat. 85%.› Respirando a O2 100% retrasa el inicio de desaturación.

HEADWARDS: +GzEFECTOS PULMONARES

COLAPSO PULMONAR› Alteración de zonas no ventiladas pueden mantenerse después de

la exposición a +Gz.› Gas atrapado a nivel alveolar se difunde hasta colapsar el alveolo.

Altas tensiones superficiales mantienen las paredes del alveolo cerradas encerrando el gas a nivel alveolar.

Parte del pulmón afectado se colapsara luego de terminar la exposición a la aceleración.

› Tos seca, c/s dolor o malestar retroesternal que se exacerba con la inspiración profunda.

› Rx Torax opacidad en bases y obliteración de ángulos costodiafragmáticos y cardiofrénicos.

› Capacidad vital reducida al 60%.› Alteración de la Capacidad Funcional Residual afectara en

magnitud al shunt derecha izquierda. Obesidad, Fumar, O2 100% y maniobras anti-G straining, traje anti-G.

HEADWARDS: +Gz

RESPUESTA HORMONAL Aumento de cortisol y catecolaminas. Cortisoltolerancia Catecolaminas y

ADHtoleranciaaumenta resistencia periférica, taquicardia y contractibilidad

ADHrpta a hipotensión e hipovolemia.(ACTH)

HEADWARDS: +Gz

TOLERANCIA A +Gz1. Fin de tolerancia varia según magnitud del stress

acelerativa.› Altos niveles(I s/B.O), Intermedio(B.O) y bajo(Sincope o

fatiga).

2. Aceleración aplicada y tiempo de exposición.3. Variabilidad de cada individuoFACTORES: Disminuye: hipertermia, hipoglicemia, alcohol,

hiperventilación, Hipoxia moderada a severa, -Gz previa

Aumenta: HTA x adrenalina, Distención estomacal, *First Run effect.

HEADWARDS: +Gz

FOOTWARDS: -Gz Sensaciones similares a +Gz. 1-GzSensación plenitud y presión de la cabeza. 2-Gzpalpitaciones en la cabeza, pueden

perdurar posterior a la exposición. 2.5-GzMarcada congestión o edema en

parpados y petequias en cara y cuello; epistaxis. 2.5 a 3-GzSensación de explosión de la cabeza,

visión borrosa, visión roja. Hemorragia subconjuntival.

4 a 5-Gzx 6 seg. Confusión mental e inconsciencia.

FOOTWARDS: -GzEFECTOS CARDIOVASCULARESS Aumento de la presión por encima del corazón. Aumento de presión arterial cerebral es aumentado por

columna de sangre en carotidas. Presión arterial a nivel ocular170mmHg (-3Gz) Presión venosa a nivel ocular100mmHg (-3Gz) Estímulo baroreceptorbradicardia y vasodilatación.

› Prolongación PRdisociación atrioventricular con extrasistoles y/o asistolia.

Presión venosa cerebral es equilibrada con aumento de la presión del LCR.› Primeros 3 segundos reducción de la postcarga por estimulación

de baroreceptores carotideos combinado con la diferencia de presión arteriovenosa a nivel cerebralConfusión mental e inconsciencia.

FOOTWARDS: -Gz

EFECTOS PULMONARES Disminuye capacidad residual funcional

y capacidad vital por ascenso del diafragma.

Analogia con +Gz:› Apices mejor perfundidos y ventilados que

la base.› Casi todo el pulmon mantiene su perfusión› Apiceshunt derecha izquierda› Atelectasia en ápices, más rápido.

FOOTWARDS: -Gz

TOLERANCIA 5-Gz5 segundos 3-Gz10-15 segundos 2-Gzvarios minutos Disminuye la tolerancia a +Gz debido a

reflejo cardiovascular y la distribución de volumen sanguineo.

Efecto empuje-jale(push-pull)

-Gz+Gz -Gz:Efecto parasimpático: bradicardia,

disminución de la contractibilidad y vasodilatación

+Gz:Sangre a extremidades inferiores y disminuye la presión sanguínea cerebral profunda.

Compensación cardiaca en 8 a 10 segundos Periodo de reserva a nivel cerebral 4-6

segundos. Sintomatologia por +Gz es prematura.

FORWARDS: +Gx Inusual que todo el cuerpo soporte

completamente la aceleración en forma horizontal.

Malestar respiratorio es minimizado si hay una inclinación de 15-25º hacia atrás

Flexión de la cabeza para mejorar el campo visual› Se crea componente Gzpérdida de visión e

inconsciencia.› Este componente determina el límite de

tolerancia hacia +Gx

FORWARDS: +Gx 2+GxIncremento del peso de extremidades y aumento de la

Presión abdominal 3+GxDificultad respiratoria >5+GxSensación compresiva en tercio inferior del esternón y

epigastrio, con irradiación a arcos costales que aumenta con la inspiración.

7-9+GxImposible levantar la cabeza 8+GxDificultad para mover extremidades, movimientos finos

si buen apoyo de antebrazo y mano 9-12+Gx Incremento de la dificultad respiratoria. 10+GxBlack out(25º) 15+GxDolor al respirar 14-16+GxInconsciencia(25º), black out(10º) >20+GxInconsciencia(10º)*ONCE OFF PHENOMENON

FORWARDS: +GxEFECTOS PULMONARES Restricción de la capacidad inspiratoria y disminuye el volumen de

reserva espiratoria. +5GxCV al 75% y VRE es nula por lo cual el volumen residual

pulmonar es igual a capacidad residual funcional. Volumen residual no es alterado por +Gx 12+GxCV disminuida = V. tidal

› Incremento de la frecuencia respiratoria que incrementa la ventilación pulmonar

Inclinación 25ºdisminuye malestar y dolor toracico Flexión cabeza y flexión 90º rodillaDisminución dificultad respiratoria Reducción de la ventilación de los alveolos de zonas posteriores, en

zona anterior ventilación uniforme.› 5+GzUn tercio de alveolos estan sin ventilar

Flujo sanguíneo se hace posterior(4+Gz) 6+GzSaturación de 72-82%

› Oxigeno a 100% no protege de la desaturación. Colapso pulmonar posterior cuando se ha inspirado O2 100% antes y durante la

exposición.

FORDWARDS: +Gx

EFECTOS CARDIOVASCULARES 5+Gx:

› Presión auricula derecha es de 20mmHg(Distr. sanguínea)

› Presión cerebral <20mmHg(si no esta flexionada)› Incremento de postcarga en 20%› Incremento de P.A a nivel aortico› Reducción de P.A a nivel ocular y cerebral(Cabeza

flexionada)› Taquicardia

6-8+GxArritmias cardiacas: Contracciones prematuras

FORWARDS: +Gx

TOLERANCIA 10+Gx30 segundos 14-15+Gx5-150 segundosentrenamiento Dolor toracico y dificultad

respiratoriaflexion cabeza O2 a presión postivaRestaura CRF, CV y VT.

› Aumento de presión intratorácica aumenta PA. 10+GxTraje anti-G30 segundos con ligero

descenso de visión y función psicomotora. 8+Gxinclinación10º6 minutos

BACKWARDS: -GxSENTADO: Flexión de cabeza y extensión de extremidades. Dificultad para manipulación de asiento de

eyección Sangre hacia cabeza y extremidades Aumento de presión arterial a circulación

terminal en extremidades Dolor en extremidades, cefalea y petequias. TOLERANCIA

› 5-Gx10 segundos› 3-Gx5 minutos› 8-Gx30 segundosno modificación de postura

BACKWARDS: -GxDECUBITO DORSAL: Dificultad respiratoria, rinorrea, salivación, cierre

palpebral y petequias. Reducción CV y CRF, menor que +Gx. Respiración es facilitada y CRF es mejor si soportes a

nivel de hombro y caderas. 6-Gxsaturación 94% Reducción de la presión vascular a nivel ocular y cerebral

si la cabeza esta extendida. Elevación 25º es posición confortable, no alteración de la

visión (12-Gx) TOLERANCIA

› 5-Gx5 minutos› 10-Gx2 minutos

LATERAL ACCELERATION: ±Gy

No ocurre en condiciones de vuelos normales

Dificultades para mover la cabeza.

± 3-4GyAumento de peso del mediastino que provoca cierre de vias aereasshut derecha izquierda y atelectasias.

OPERACIONES ESPACIALES

Despegue+Gx Ingreso a la orbita terrestemicrogravidad

› No presión hidrostáticaa y la presión sanguínea es por el componente dinámico

› Volumen disminuye en MMII y tejidos blandos de la cara se expanden.

› Incremento del tamaño cardiaco, aumento de postcarga.

› Activación de baroreceptores para reducir el volumen sanguíneo.

› Volumen plasmático desciendeEsp extravascular› Disminuye secreción de eritropoyetina.› Hipotrofia muscular, incluye el corazón.

OPERACIONES ESPACIALES

Regreso a la tierra.› 1.2+Gz17 minutos antes de aterrizar.› Disminución de la tolerancia:

Hipotrofia muscular Disminución masa cardiaca Deshidratación con cambios de ubicación de

fluidos.› Procedimiento de ingreso:

Rehidratación Traje anti-G

Aquel que pregunta es un tonto por cinco minutos, pero el que no pregunta permanece tonto

por siempre

PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE +Gz

1. Disminuir la distancia vertical entre el cerebro y corazón

2. Limitar la duración por debajo de 4-6 segundos

3. Incrementar la presión a nivel de válvula aórtica.

4. Evitar el efecto push-pull

PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE +Gz

Disminución distancia corazón-cerebro› Inclinación hacia adelante o atras relativa

al vector Gz.› Traje anti-G elevación del diafragma

Duración Límite› Pilotos acrobáticos sin traje toleran hasta

12+Gz y 9-Gz.› Pilotos de aviones de alto rendimiento con

traje toleran mas pero por 4 a 6 segundos.

PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE +Gz

Incremento de la Presión en la válvula aortica› Incremento de la presión hidrostática ayuda a la

tolerancia a Gz.› Maniobra de tensión anti G(AGSM)

Inhalación Profunda llenando pulmones Contracción secuencial de los músculos de los

pies, pantorrillas, muslos, glúteos y abdominales, manteniendo esta contracción durante toda la maniobra.

Exhalación forzada contra una glotis cerrada que no deja escapar el aire

Apertura de glotis permitiendo exhalación e inhalación corta y superficial cada 3 segundos

PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE +Gz

TRAJE ANTI-G› Aumento de la presión de la válvula aórtica› Tipos: Hidrostáticos y Neumáticos

Hidrostáticos: Inicios – Libelle suit Neumaticos: mas confortables.

PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE +Gz

TRAJES ANTI-G NEUMATICOS› Bolsas llenadas a presión que estan en un

traje que cubre abdomen, muslos y pantorrillas.

› Diseñados para ser ajustados al cuerpo y con cremalleras y conecciones para la cabina(mangueras de oxigeno).

PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE +Gz

PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE +Gz

MECANISMO SOBRE VALVULA AORTICA› Incrementa la resistencia periférica total a

través de la compresión de MMII y abdomen› Eleva el corazón› Incrementa el retorno venoso

Efectividad:› Depende de la tolerancia de presión a nivel del

tronco y extremidades inferiores› El área de aplicación› Volumen de las bolsas

PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE +Gz

TRAJE ANTI-G› Incrementa la tolerancia a ROR y GOR en 1

y 1.5G› ATAG, un traje que cubre mayor porción de

piernas y abdomen, adiciona una tolerancia de 0.5 a 1 G

› AGSM + Anti-G suitaumenta la tolerancia en 4 a 5 Gz

PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE +Gz

Positive Pressure breathing for G (PBG)› Previene la fatiga durante maniobras de combate› Inspiración asistida y aumenta.› Exhalación forzada› Incremento de la presión intratorácica y por ende

la presión sanguínea a nivel de la válvula aórtica.› COMBAT EDGE:

Chaleco de contrapresión que es inflado a la misma presión que el PBG.

Reduce al 50% al AGSM PBG+ATAGs+asiento reclinadominimiza el AGSM o

evita el uso a 9+Gz

The first principle is that you must not fool yourself and you´re the easiest person to fool

Richard Feynman