Cuando no hay estimulación sexual, el flujo de sangre dentro del pene es muy bajo, lo que lo mantiene en estado flácido o no erecto. Cuando se recibe estimulación sexual (a través de cualquiera de los órganos de los sentidos o incluso de la imaginación), las arterias del pene se relajan y se dilatan, y el flujo sanguíneo hacia el pene aumenta mucho. A medida que el pene se expande, las venas del pene —que tendrían que devolver la sangre del pene hacia la circulación de retorno— se comprimen, y la sangre no puede salir. Con un aumento en el flujo sanguíneo que entra y una reducción en el flujo que sale, el pene se vuelve cada vez más grande y se pone cada vez más duro (véase cuerpos cavernosos).
Este mecanismo es el mismo que produce la enfermedad coronaria, ya que las arterias también son las encargadas de aportar la sangre al músculo cardiaco o miocardio. De hecho, los factores de riesgo de la impotencia son los mismos que de la enfermedad coronaria, es decir, hipercolesterolemia (alto nivel de colesterol en sangre), la hipertensión, la diabetes, el tabaquismo, etc.
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La erección se define como un mecanismo vascular y nervioso en el que intervienen factores hormonales. Los encargados de la erección son los cuerpos cavernosos del pene que son los responsables de llevar la sangre al mismo. Las causas que van a provocar problemas para que la erección tenga lugar se dividen en orgánicas, lo que sucede en el 90% de los casos, y psíquicas o nerviosas, en el restante 10%.
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