Velocidad de flujo

Qué es la velocidad de flujo

El diccionario académico no recoge «velocidad de flujo» como entrada propia, pero sí sus dos componentes por separado. «Velocidad» procede del latín velocitas, derivado a su vez de velox, «rápido» o «ágil», y la Real Academia Española la define como la magnitud física que expresa el espacio recorrido por un móvil en la unidad de tiempo, con el metro por segundo como unidad en el Sistema Internacional. En un vaso sanguíneo, en un uréter o en la vía aérea, ese «móvil» no es un objeto sólido: es una columna continua de líquido o de aire.

Es, técnicamente, una magnitud vectorial, con dirección y sentido además de un valor numérico, aunque en la práctica clínica casi siempre se registra solo su módulo: el número en centímetros o metros por segundo que aparece en el informe de una ecografía o de una resonancia. Esa simplificación tiene un coste, porque dos corrientes con la misma velocidad media pueden comportarse de forma muy distinta según se desplacen en capas ordenadas o formando remolinos, la distinción que separa el flujo laminar del turbulento.

La ecuación de continuidad: por qué no equivale al caudal

El error más frecuente es confundirla con el caudal, que cuantifica el volumen que atraviesa una sección en un minuto y se expresa en mililitros o litros por unidad de tiempo. Ambas magnitudes se relacionan mediante la ecuación de continuidad: el caudal equivale al área de la sección transversal multiplicada por la velocidad media del fluido que la atraviesa.

De ahí se deriva una consecuencia clínica relevante. Si el caudal que atraviesa un vaso se mantiene constante y la sección se estrecha, por una placa de ateroma, la velocidad tiene que aumentar para compensar la pérdida de área. Es simple aritmética: si el área se reduce a la mitad, la velocidad debe duplicarse (el mismo fenómeno explica por qué el agua de un río se acelera al pasar entre dos rocas, aunque lleve el mismo caudal aguas arriba y aguas abajo). Por eso una estenosis vascular no se detecta midiendo cuánta sangre pasa, sino lo deprisa que pasa: es la velocidad, no el caudal, la que se dispara en el punto más estrecho.

El concepto general de flujo engloba las dos magnitudes, la volumétrica y la lineal, además del patrón con el que el fluido se desplaza.

Cómo se mide

Entre las técnicas disponibles, la ecografía Doppler es la más extendida: detecta el cambio de frecuencia que sufre el ultrasonido al reflejarse en los glóbulos rojos en movimiento y lo traduce directamente en una velocidad, no en un caudal. La resonancia magnética con contraste de fase ofrece una alternativa sin radiación, aunque su coste y disponibilidad son menores. En el terreno cardíaco, el gasto cardíaco se sigue calculando con métodos que parten del volumen, como la termodilución, no de la velocidad directamente.

Sus aplicaciones cubren territorios muy distintos: la circulación cerebral, la circulación renal o la circulación uteroplacentaria durante el embarazo. La exploración transcraneal, introducida en 1982 por el investigador noruego Rune Aaslid para registrar la velocidad en las arterias de la base del cráneo, sigue siendo hoy una de las pocas formas de vigilar el vasoespasmo tras una hemorragia cerebral sin recurrir a una arteriografía. No hace falta abrir el cráneo.

De la velocidad a la presión: la ecuación de Bernoulli

La velocidad de flujo no solo informa sobre la anatomía del vaso: también permite estimar la presión que existe a uno y otro lado de un estrechamiento. La ecuación de Bernoulli, formulada por el matemático suizo Daniel Bernoulli en 1738 para describir la conservación de la energía en un fluido en movimiento, establece que un aumento de velocidad se produce a expensas de una caída de presión. Cuanto más deprisa pasa la sangre por un orificio estrecho, mayor es el salto de presión entre ambos lados. Nada exótico: pura conservación de energía.

Su aplicación a la ecocardiografía es mucho más reciente. A finales de la década de 1970, la cardióloga noruega Liv Hatle introdujo el uso de la velocidad máxima registrada por Doppler continuo para calcular, sin abrir el tórax ni introducir un catéter, el gradiente de presión a través de una válvula cardíaca. Ese cálculo forma parte hoy de la valoración habitual de la estenosis aórtica y de otras valvulopatías.

Preguntas frecuentes

¿Es lo mismo la velocidad de flujo que el caudal?

No. El caudal mide el volumen que pasa por minuto; la velocidad de flujo mide la distancia que recorre el fluido por segundo. Pueden variar de forma independiente: un vaso estrechado puede mantener el mismo caudal con una velocidad mucho mayor.

¿En qué unidades se expresa?

Habitualmente en centímetros o metros por segundo, frente a los mililitros o litros por minuto del caudal. La diferencia de unidades es, de hecho, la forma más rápida de distinguir ambos conceptos al leer un informe.

¿Qué técnica se usa con más frecuencia para medirla?

La ecografía Doppler, por su disponibilidad, su coste reducido y la ausencia de radiación. La resonancia con contraste de fase y el cateterismo se reservan para los casos en los que el Doppler no ofrece una ventana acústica adecuada o se necesita mayor precisión.

¿Por qué aumenta la velocidad en una estenosis?

Porque el producto del área por la velocidad debe mantenerse constante para conservar el mismo caudal: si el área se reduce a la mitad, la velocidad tiene que duplicarse. Es la base física de buena parte de la ecografía Doppler vascular.

¿Quién descubrió el fenómeno físico en el que se basa la ecografía Doppler?

El físico austriaco Christian Doppler, que en 1842 describió cómo cambia la frecuencia de una onda según se mueva su fuente o su receptor. Más de un siglo después, en 1959, el físico japonés Shigeo Satomura aplicó ese principio a la exploración del flujo sanguíneo por primera vez.

Referencias

1. Real Academia Española. Velocidad. Diccionario de la lengua española.
2. SAVALnet. El efecto Doppler y el ultrasonido.
3. Coman IM, Popescu BA. Shigeo Satomura: 60 years of Doppler ultrasound in medicine. Cardiovascular Ultrasound, 2015.
4. Ecocardio.com. Cómo calcular los gradientes con Doppler.

Entradas relacionadas

• Caudal. Volumen de fluido que atraviesa una sección en la unidad de tiempo, la magnitud que se distingue de la velocidad de flujo.
• Flujo. Concepto general del desplazamiento de un fluido biológico, del que la velocidad y el caudal son dos aspectos distintos.
• Ecógrafo. Dispositivo cuya función Doppler mide directamente la velocidad del flujo sanguíneo.
• Estenosis aórtica. Estrechamiento valvular cuya gravedad se valora, en parte, a partir de la velocidad del flujo que lo atraviesa.
• Gasto cardíaco. Volumen de sangre que el corazón bombea por minuto, magnitud emparentada con el caudal y no con la velocidad.