Componentes que mantienen el equilibrio de la vida: ¿Cómo se relacionan de las ciencias matemáticas y las leyes de la física con los signos vitales?

Por: Dr. Newton José Reyes Báez, M.A.

Docente: Universidad Autónoma de Santo Domingo (UASD), Universidad Católica Nordestana (UCNE).

“El libro de la naturaleza está escrito en el lenguaje de las matemáticas.” > — Galileo Galilei

Apreciado y respetado lector: Te has preguntado alguna vez; ¿Qué son realmente los signos vitales del cuerpo humano y cómo se relacionan con las ciencias matemáticas y las leyes de la física? o más bien, ¿Por qué estos son necesariamente dependientes de estas ciencias?

–  Piensa, has notado que, al buscar la asistencia de un médico, vía emergencia o por consulta, lo primero que este hace, es ponerte en reposo por unos 5 a 10 minutos, aprovechando este tiempo para hacerte algunas preguntas sobre tu condición médica y posteriormente iniciar a evaluarte los 5 principales signos vitales, utilizando un termómetro en la boca o la axila, un brazalete en el brazo, un oxímetro en el dedo y con un estetoscopio; contabilizando la cantidad de latidos del corazón y de respiraciones en un minuto. Pues estos parámetros permiten valorar el estado del sistema nervioso central, el hemodinámico, respiratorio y metabólico en un paciente, la evolución de estos, son esenciales en triage, urgencias y pacientes hospitalizados, pues indican:

• Temperatura corporal: mide el equilibrio entre la producción y pérdida de calor corporal.
• Tensión arterial: refleja la fuerza con la que la sangre circula a través de las arterias.
• Frecuencia cardíaca: contabiliza los latidos del corazón por minuto.
• Frecuencia respiratoria: contabiliza las respiraciones por minuto.
• Oximetría: determina el nivel de oxígeno en la sangre (SpO₂).

Luego de valorados, estos son anotados según el número que resulto de la contabilización de cada signo vital. Siendo los valores de referencia para adultos, los siguientes:

Para la mayoría personas, estos datos son simples números o indicadores de que el organismo «funciona». Sin embargo, si miramos un poco más de cerca, descubrimos que esos números no son fortuitos; son el resultado de leyes físicas inmutables y modelos matemáticos precisos que operan en perfecto silencio dentro de nosotros. Lejos de solo contener simples ecuaciones, el cuerpo humano es una obra maestra de la biofísica. Al profundizar en sus procesos, descubrimos una hermosa y exacta partitura que permite, segundo a segundo, la continuidad del milagro de la vida.

– La temperatura, es la medida de la energía térmica de nuestro cuerpo. Desde la física, cada uno de nosotros es un sistema termodinámico abierto que lucha constantemente contra la entropía, es decir, contra la tendencia natural del universo hacia el desorden y el enfriamiento. Para mantenernos estables en el entorno de los 36.5 a 37.5 grados Celsius, el cuerpo humano utiliza los cuatro mecanismos de transferencia de calor de la física clásica: la conducción por contacto directo, la convección a través del aire y la sangre, la radiación infrarroja que emitimos constantemente y la evaporación a través del sudor. El hipotálamo (área hipotalámica anterior y posterior), nuestro termostato cerebral, actúa como un sofisticado centro de control de ingeniería, calculando las desviaciones térmicas y activando respuestas automáticas para recuperar el equilibrio perfecto.

– El sistema cardiovascular es, en esencia, un circuito cerrado de distribución sanguínea, impulsado por el motor más perfecto que existe: el corazón. Cuando medimos la presión arterial y la frecuencia cardíaca, estamos cuantificando pura hidrodinámica. La presión arterial media depende directamente del volumen de sangre que el corazón bombea por minuto y de la resistencia que oponen los vasos sanguíneos. Aquí ocurre una magia matemática fascinante: según la célebre ley de Poiseuille, la resistencia al paso de la sangre es inversamente proporcional a la cuarta potencia del radio del vaso. Esto significa que un cambio microscópico, apenas milimétrico, en el diámetro de nuestras arterias —lo que los médicos llaman vasoconstricción o vasodilatación— es capaz de alterar de forma gigantesca y geométrica la presión arterial. Cada latido es una multiplicación perfecta entre el ritmo cardíaco y el volumen de sangre inyectado, un balance exacto que mantiene la vida en movimiento.

– La frecuencia respiratoria, ese vaivén constante de nuestro pecho, es un testimonio vivo de la relación mecánica entre los fluidos (sangre) y las leyes de los gases (intercambio de O² por CO²). Cada vez que inspiramos, el diafragma se contrae y expande la caja torácica. Al aumentar este volumen, la física nos enseña —a través de la ley de Boyle— que la presión interna disminuye inmediatamente por debajo de la presión del aire exterior. Es ese vacío sutil el que invita al aire a entrar con fluidez a los pulmones. Una vez dentro, en los alvéolos, el oxígeno y el dióxido de carbono cruzan la membrana alveolo-arteriovenosa mediante un proceso de difusión pasiva regido por la ley de Fick. No hay un gasto de energía mecánica directo; los gases simplemente fluyen buscando el equilibrio, moviéndose desde donde están más concentrados hacia donde hay menos. Es una danza molecular matemática que se ejecuta unas 12 – 20 veces por minuto en un adulto, sosteniendo nuestra energía sin que nos demos cuenta.

– La mayoría de los estudiante de medicina, tienen la errónea creencia de que las ciencias matemáticas y las leyes de la física no son importantes, hasta que llegan al último semestre de premédica, donde se encuentra con nuestra materia (Fundamentos de Soporte Vital Básico), donde deben aprender de forma teórica y practica a tomar los signos vitales y les mostramos como un profesional de la salud que no maneja las ciencias antes mencionadas, no podrá diagnosticar, manejar y mucho menos salvar una vida, pues la valoración de los signos vitales, los parámetros obtenidos no son números aburridos en un expediente clínico; son la música callada de la naturaleza, la prueba de que la física y las matemáticas no viven atrapadas en la pizarra de un aula, sino que fluyen por nuestros sistemas arteriovenoso y respiratorio. Los cuales mantienen la estabilidad del sistema nervioso central. Comprender esta conexión íntima nos permite enamorarnos de la ciencia y mirar la medicina con nuevos ojos: como el arte de interpretar las leyes del universo escritas en el templo del cuerpo humano.

Agradecemos por su gran aporte para este artículo, al:

Mtro. Gilbert Núñez Blanco, M.A. Profesor de la Universidad Autónoma de Santo Domingo (UASD) y de la Universidad Católica Nordestana (UCNE)

Referencias bibliográficas

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