IL CICLO CARDIACO

Eventi meccanici che caratterizzano il funzionamento del cuore. La durata

normale di un ciclo è di 0.8 s a riposo: 1/3 è occupato dalla fase sistolica e 2/3 dalla

fase diastolica. La frequenza cardiaca è il reciproco della durata del ciclo (però

espresso al minuto) e varia fra individui diversi e in diverse condizioni.

0.8 s = 800 ms

60.000/800=75 bpm (battiti/min)

Ciclo cardiaco: durata 0.8 s

Diastole 61.2%

Sistole 38.7%

Sistole isometrica 8.3%Sistole atriale 13.8%

Diastasi 23.8%

Riempimento rapido 13.8% Diastole isometrica 10%

Protodiastole 5%

Efflusso lento 18.3%

Efflusso rapido 11.3%

Durata sistole 0.31

Durata diastole 0.49

Durata ciclo 0.80

La sistole si suddivide in: sistole isovolumetrica, eiezione rapida, eiezione lenta, protodiastole. La diastole si suddivide in: diastole isovolumetrica, riempimento rapido, riempimento lento (diastasi), sistole atriale. Per il ventricolo sinistro vanno analizzate le curve di: ECG (per rif erimento), pressione ventricolare (PV), pressione aortica (PAo), pressione atriale sinistra (PAt), volume ventricolare, flusso aortico (FAo), f onocardiogramma.

Pressione ventricolare

Volume ventricolarePressione

aorticaPressione

atriale

Fonocardiogramma

IL CICLO CARDIACO

Flusso aortico

SISTOLE ISOVOLUMETRI CA: l' inizio coincide con l'onda R dell'ECG; la valvola semilunare è chiusa e la mitrale si chiude immediatamente (I ° tono): il ventricolo diventa una camera chiusa; rapido aumento di PV dai valori telediastolici (6-8 mmHg) al valore della PAo (80 mmHg); finisce quando si apre la valvola semilunare aortica; la PAt subisce una piccola onda bif asica; il volume ventricolare non varia; il FAo è zero.

La velocità di salita della PV nella sistole isovolumetrica (derivata prima = P/t) dipende dalla contrattilità miocardica ed è usata come indice di contrattilità: es. la stimolazione del simpatico la fa aumentare, l’ischemia la fa diminuire

EIEZIONE RAPIDA: inizia all'apertura della valvola aortica; La PV continua ad aumentare, fino al massimo (120 mmHg); aumenta anche la PAo, che si mantiene leggermente al di sotto della PV; Il FAo raggiunge rapidamente il massimo; vengono espulsi circa i 3/4 della gittata sistolica

Il valore massimo raggiunto dalla PV (e anche dalla PAo) dipende: a) dalla gettata sistolica; b) dalla compliance del letto arterioso (Ca), in particolare alla radice dell’aorta; c) in misura minore dalle resistenze periferiche totali (RPT)

L’insieme di Ca e RPT costituisce il postcarico per il cuore e stabilisce l’impedenza d’ingresso dell’aorta

L’impedenza d’ingresso dell’aorta (del sistema arterioso) è importante per l’”accoppiamento meccanico” cuore-vasi.

Se questo è ottimale, l’energia spesa nel trasferimento del sangue dal cuore all’aorta è minimizzata.Si chiama “adattamento d’impedenza” (impedance coupling; matching) qualunque intervento che migliori questa condizione

Esempi: 1) se dai un calcio ad una palla di pietra, la palla non si muove e ti spacchi il piede; se la palla è elastica, il calcio la fa partire e il piede non subisce un trauma eccessivo; se la palla è troppo elastica, non riesci a farla correre2) Per percepire i rumori generati dal cuore (toni cardiaci) è necessario appoggiare l’orecchio al torace oppure usare uno strumento (stetoscopio o fonendoscopio) che ha la funzione di adattare l’impedenza del mezzo di trasmissione del suono (aria) a quello di produzione e di percezione (acqua)

È difficile calcolare l’impedenza aortica e valutare l’accoppiamento cuore/vasi. Si ritiene tuttavia che l’allenamento aerobico migliori l’accoppiamento, favorendo l’ipertrofia dello strato elastico delle arterie

EIEZIONE LENTA: la velocità di eiezione si riduce molto; La PV non aumenta più e poi comincia a scendere; la PAo raggiunge e supera di poco la PV; si completa l'eiezione sistolica; nel ventricolo rimane il volume telesistolico (in genere, circa 60 ml: non vi è mai svuotamento completo); la PAt aumenta lentamente.

Incisura dicrota: si propaga lungo tutte le arterie

La causa del “sorpasso” della PAo sulla PV si deve individuare nella intensa dinamicità di questa fase: il sangue è fortemente accelerato nell’aorta durante l’eiezione rapida, ma nella fase successiva è decelerato, per cui una certa quantità di energia cinetica si trasforma, nel bulbo dell’aorta, in energia potenziale (pressione). Il “sorpasso” è solo apparente e non influenza il gradiente di pressione.

Domanda: se il gradiente di pressione apparente è invertito, quando e con quale meccanismo si chiude la valvola semilunare?

In questo (breve) momento entrambe le pressioni stanno scendendo. Inizialmente, la velocità di caduta della pressione è la stessa, ma arriva il momento in cui la PV cade più rapidamente della PAo e questo fa chiudere la valvola.

Fattori che determinano la velocità di caduta di PV: rimozione del Ca2+ dal sarcoplasma (fattore lusitropo). È aumentata dalla stimolazione del simpatico; è diminuita dall’ischemia

Fattori che determinano la velocità di caduta di PAo: la pressione arteriosa scende durante la diastole in modo esponeziale, secondo una costante di tempo =R*C

R = resistenze periferiche totali

C = compliance arteriosa

R = resistenze periferiche totali: sono regolate momento per momento dai riflessi che controllano la pressione arteriosa

C = compliance arteriosa: cambia poco o nulla a breve termine, ma si riduce con l’età

La costante di tempo è utilizzata per stimare la gettata sistolica sulla base dell’onda di pressione arteriosa (onda sfigmica)

PROTODI ASTOLE: è l' istante in cui la PV cade più rapidamente della PAo; I l FAo diventa zero e tende ad invertirsi; l' iniziale reflusso di sangue dall'aorta al ventricolo f a chiudere la valvola semilunare (I I ° tono); compare l' incisura dicrota sulla PAo; il valore di PV e PAo è inf eriore al massimo, ma non è fi sso: dipende dalla velocità di caduta di PV e PAo.

DIASTOLE ISOVOLUMETRICA:

la PV scende rapidamente; la PAo scende molto più lentamente; il volume ventricolare non varia, perché il ventricolo è ancora una camera chiusa; finisce quando PV diventa più piccola di PAt e la valvola mitrale si apre: questo avviene ad una pressione più elevata di quella di chiusura, perché l'atrio ha continuato a riempirsi.

RIEMPIMENTO RAPI DO: il volume ventricolare aumenta rapidamente (circa i 2/ 3 del riempimento totale) perché il sangue che si è accumulato nell'atrio passa rapidamente nel ventricolo; La PV scende ancora un poco e rimane leggermente inf eriore alla PAt: se la valvola mitrale non si aprisse la PV scenderebbe ulteriormente fino a valori negativi, dimostrando l'esistenza di un considerevole gradiente potenziale di pressione; possibile udire il I I I ° tono cardiaco, dovuto a turbolenze; I l FAo rimane a zero fi no alla successiva f ase di eiezione rapida; la PAo scende secondo la propria costante di tempo.

PRESSIONE ATRIALE:

È opportuno osservare la curva di PAt: presenta 3 onde, contraddistinte dalle lettere a, c, v. Queste onde si possono riconoscere dal pulsare della vena giugulare al collo in un individuo supino.

ONDA a: è dovuta alla contrazione atriale. Quando si esaurisce, il gradiente di pressione atrioventricolare si annulla

ONDA c: è bifasica.

La prima fase (positiva) è dovuta alla protrusione dei lembi valvolari verso l’atrio, sotto la spinta della PV che sta aumentando rapidamente.

La seconda fase (negativa) è dovuta all’accelerazione dei ventricoli verso i piedi (battito percepito sulla superficie del torace), nel momento corrispondente all’eiezione rapida (principio di azione e reazione); i ventricoli sono mobili, ma gli atri sono vincolati ai grandi vasi, per cui vengono stirati in giù e la pressione al loro interno cala

ONDA v: partendo da valori negativi (fine dell’onda c), la pressione negli atri continua ad aumentare, perché il sangue che arriva dalle vene non può entrare nei ventricoli e distende le pareti atriali, aumentando PAt. Questo fa aprire le valvole atrioventricolari a valori più alti di quelli di chiusura e determina il riempimento ventricolare rapido, dovuto al trasferimento veloce del sangue accumulato durante la sistole venricolare

RI EMPI MENTO LENTO: la durata di questa f ase, detta anche diastasi, è variabile, e dipende dalla f requenza cardiaca; si completa il riempimento ventricolare; PAt e PV aumentano in maniera esponenziale, ma normalmente molto poco perché la complianza ventricolare in diastole è elevata.

SI STOLE ATRI ALE: prima del ventricolo, si contrae l'atrio: la PAt aumenta un poco, e così pure la PV; il volume ventricolare aumenta del 10% circa. I V° tono. I l contributo al riempimento ventricolare della sistole atriale è modesto, perché non esistono valvole venose; il rilasciamento dell'atrio, che avviene prima dell' inizio della contrazione ventricolare (per il ritardo di conduzione AV), inverte il gradiente di pressione; i lembi della valvola mitrale si allontanano dalle pareti dell'orifi zio, predisponendosi alla chiusura; questo contribuisce ad impedire un rigurgito quando la PV comincia a salire rapidamente.

IL FONOCARDIOGRAMMA: registrazione grafica dei rumori prodotti dal cuore, detti toni cardiaci

IL primo tono: coincide con la chiusura delle valvole atrioventricolari. Ha carattere cupo e durata più lunga (tuuum). È prodotto dalla tensione delle corde tendinee, che vibrano.

IL secondo tono: coincide con la chiusura delle valvole semilunari. Ha carattere acuto e durata più breve (toc). È prodotto dalla brusca distensione delle pareti arteriose (aorta e polmonare) coincidente con il “rimbalzo” del sangue sulle tasche valvolari (onda dicrota)

IL terzo tono: coincide con la fase di riempimento ventricolare rapido. È prodotta dal flusso turbolento attraverso gli anelli atrioventricolari. Udibile solo in presenza di un ritorno venoso aumentato

IL quarto tono: coincide con la contrazione atriale. Udibile solo in presenza di rallentato rilasciamento ventricolare

Le valvole possono essere insufficienti (non chiudono bene) oppure stenotiche (non aprono bene). In ogni caso si possono udire soffi diastolici o sistolici, dovuti al flusso turbolento del sangue attraverso l’orifizio valvolare non bene aperto o chiuso.

IL CICLO CARDIACO

ALCUNE OSSERVAZIONI:

il sangue si muove sempre seguendo gradienti di pressione, non la forza di gravità. In un individuo in stazione eretta si può pensare ad una "caduta" dall'atrio al ventricolo, ma ciò non avviene perché il sistema circolatorio è chiuso. Inoltre il ventricolo si riempie indifferentemente dalla posizione del corpo.

Il fatto che il riempimento ventricolare avvenga in due fasi è molto importante, perché permette, entro certi limiti, l'accorciamento del ciclo cardiaco (aumento di frequenza) senza compromettere il riempimento. Le malattie del miocardio (ischemia) compromettono il rilasciamento ventricolare, interferendo con la fase di riempimento rapido.

La funzione delle valvole atrioventricolari è ottimizzata dalla presenza delle corde tendinee, ancorate sui muscoli papillari: questi sono i primi a contrarsi ed evitano che i lembi valvolari vengano spinti verso gli atrii dal rapido aumento di pressione ventricolare.