La bomba cardiaca: ciclo cardiaco

Capítulo 22

Aileen Fernández Ramírez M.ScProfesora catedrática

Departamento de FisiologíaEscuela de Medicina

Universidad de Costa Rica

Fases del ciclo cardiaco: 4 fases

Fase de llenado

Fase de eyección

Fases del ciclo cardiaco

Diástole:Diástole: LlenadoLlenado rápido rápido

DiastasisDiastasis

ContraccióContracción n atrialatrial

ContracciContracción ón

ventriculaventricular isovol.r isovol.

RelajacióRelajación n

ventriculaventricular isovol.r isovol.

Eyección Eyección ventricular:ventricular: Rápida,Rápida, ReducidaReducida

1.1. 2.2. 33 4.4. 1.1.

Diástole Diástole

Sístole DiástoleDiástole

LlenadoLlenado rápido rápido ventriculaventricularr

Ver cuadro 22.1

Llenado rápido: 0.11s lento: 0.22 s

0.11s

Eyección rápida: 0.11 s lenta: 0.13

0.06 s

0.06 s

Diástole: 0.5 s

Sístole: 0.3 s

Ciclo : 0.8 s

Diagrama de Wiggers

Parámetros normales

Pulmonar Sistémico

PS (mmHg) 25 120 PD (mmHg) 10 80PAM (mmHg) 15 93.33PFD (mmHg) 6 (VD) 10 (VI)

Presión atrial (mmHg)

8(AI) 2 (AD)

GC: 4.9 L/min. FC : 70 lat/min VS: 70 ml VFD: 120 ml VFS: 50 ml FE: 0.60 Volumen sanguíneo: 6.5 L VO2 en reposo: 250 ml/min, Diferencia a-v de O2: 50 ml/L

Parámetros cardiovasculares

normales para un hombre sano de 20 años de edad

GC= FC x VSFE= VS/VFD

VFD

VFS

VS

Ciclo cardiaco

Presión aórtica

Flujo aórtico

Pulso venoso

Electrocardiograma

Fonocardiograma

Ecocardiograma

Ciclo cardiaco

Ciclo cardiaco

Ruidos cardiacos

1er ruido: S1 Intenso y prolongado

“Lob” Cierre de válvulas AV Duración. 0.14 s

2do ruido: S2 Agudo y corto “dob” Cierre de válvulas

semilunares Duración: 0.10 s

VD

VI

Fibras musculares Origen en anillo fibroso

de la base salen hacia el ápex

Orientación de Epi a endo

Acortan el eje longitudinal

↓ diámetro del ápex hacia la base

Contracción ventricular

Contracción AD inicia y finaliza antes que la del AI (SA) Contracción VI inicia y finaliza antes que la de VD

velocidad de acortamiento mayor VI . Mitral se cierra antes que la tricúspide

Contracción isovolumétrica VD más corta VI Menor P corriente abajo en VD. Pulmonar se abre antes que la aórtica

Eyección del VI tarda menos que VD P corriente abajo de la aorta es mayor que la pulmonar→ Aórtica se

cierra antes que la pulmonar

Relajación isovolumétrica del VD más corta VI Repolarización más rápida en VD. Pulmonar se cierra después que la

aórtica y la tricúspide se abre antes que la mitral.

El ciclo cardiaco de 4 tiempos o asa cardiaca presión-volumen (ventrículo izquierdo)

Diástole: llenado ventricular

Contracción isovolumétrica

Eyección rápida

Eyección reducida

Relajación isovolumétrica

W=P∆V

W = PV + 1/2mv2Trabajo total externo

Energía cinética

W sistólico

W = PV

Trabajo sistólico

W cardíaco: PAM x VS x FC

E total gastada en un ciclo cardíaco

E total consumida= PV + 1/2mv2 + kTt

Calor por tensión

W total externo

Contracción isométrica

Contracción isotónica

T: tensión de la pared

t: duración de la contracción isovolumétrica

k : constante de proporcionalidad

Eficiencia mecánica cardiaca

= W total extE

E total gastada en un ciclo cardíaco

Eficiencia mecánica

= 14%

Eficiencia mecánica cardiaca

= 18.7 kcal130 kcal

E total consumida = PV + 1/2mv2 + kTt

Calor por tensión

W total externo

Músculo cardíaco

• MitocondriasMitocondrias

• Intercambio rápido de Intercambio rápido de sustanciassustancias– Alta densidad de Alta densidad de

capilarescapilares– Distancia de difusiónDistancia de difusión– Tubos T radiales y Tubos T radiales y

axialesaxiales

• Metabolismo oxidativoMetabolismo oxidativo

[Ca2+]

F de

contracción

Relajación

Diagrama longitud-tensión

↑↑Longitud del sarcómeroLongitud del sarcómero→ → ↑T ↑T activaactiva

• ↓ ↓ Distancia entre A-MDistancia entre A-M

• ↑ ↑ SSensibilidad TNNC por ensibilidad TNNC por CaCa2+ 2+

• Activa canales tipo L Activa canales tipo L • ↑↑LCIC (CICR)LCIC (CICR)

>2.4 >2.4 μμmm →↓→↓TT Rigidez de componentes Rigidez de componentes

elásticos (titina) y tejido elásticos (titina) y tejido conectivoconectivo

No ocurre en corazones No ocurre en corazones sanossanos

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Sarcomere length (μm)

100806040200

CardiacSkeletal

Stretch

The Journal of Experimental Biology 211, 2005-2013, 2008

Fuerza de contracción depende de la Fuerza de contracción depende de la precargaprecarga

Precarga:• F que distiende las

fibras del músculo cardiaco relajado (diástole)

Poscarga:• F contra la que actúa

el músculo al contraerse

Volumen telediastólico

Presión aórtica

Ley de Frank-StarlingLey de Frank-Starling

↑ ↑ VFD VFD

Estiramiento del Estiramiento del miocardio miocardio

↑ ↑ F de contracción F de contracción

↑ ↑ VSVS

Ley de Starling: aplicación clínica Ley de Starling: aplicación clínica curva de rendimiento (función) curva de rendimiento (función) ventricularventricular

El tamaño inicial de la fibra muscular determina el trabajo realizado por el

ventrículo• Tamaño inicial de la fibra= VFD = PAD= P llenadoTamaño inicial de la fibra= VFD = PAD= P llenado

• Poscarga elevada– ↓ velocidad de

acortamiento

• Precarga elevada – ↑ velocidad de

acortamiento

ContractilidadContractilidad: capacidad intrínseca de las : capacidad intrínseca de las fibras musculares para contraerse a una fibras musculares para contraerse a una determinada precarga y poscarga determinada precarga y poscarga (rendimiento cardiaco(rendimiento cardiaco))

Tasa de desarrollo de P Tasa de desarrollo de P durante el desarrollo de F durante el desarrollo de F isométrica máxima (dP/dt)isométrica máxima (dP/dt)

Velocidad de flujo en la Velocidad de flujo en la aorta ascendenteaorta ascendente

Fracción de eyección: Fracción de eyección: Uso clínica (depende de Uso clínica (depende de

VFD)VFD)

Relación entre la P y el V Relación entre la P y el V durante el ciclo cardíaco durante el ciclo cardíaco

• Eyección Eyección aumenta (con el aumenta (con el mismo VFD y mismo VFD y presión aórtica)presión aórtica)

• ↓↓VFS y VFS y ↑↑ VS VS

Aumento de la contractilidad:Aumento de la contractilidad:

• AumentóAumentó la precarga ((↑VFD)↑VFD)::– ↑↑ VSVS con la misma con la misma

contractilidad (contractilidad (Ley Starling)

• Aumentó la Aumentó la poscarga (↑presión aórtica):– ↑ P ventricular con la

misma contractilidad– ↑↑ VFS y VFS y ↓↓ VS VS

Anexos

Válvulas cardiacas

Ecocardiograma: relación entre las estructuras anatómicas y la función fisiológica

Pulsos de sonido de alta frecuencia (ultrasonido)

Registro de los ecos que se reflejan

Traducción de las ondas reflejadas en imágenes de alta resolución

Tipos de ecocardiogramas Modo M: unidimensional 2 D (sección transversal):

largo y ancho de las estructuras

4 D mayor precisión

Doppler: velocidad y dirección del flujo

Usos: Alteraciones valvulares Dimensión de atrios y

ventrículos, y sus paredes Arterias: aorta y pulmonar Dirección y velocidad del flujo Volúmenes y fracción de

eyección

Ecocardiograma modo MEcocardiograma modo M

Ecocardiograma dopplerEcocardiograma doppler

izquierdo

D: antes de que la válvula mitral se abra E: apertura máxima de la válvula durante el llenado rápido F: acercamiento de las valvas durante el llenado reducido A: apertura máxima de la válvula mitral en la sístole atrial C: cierre de la válvula mitral al inicio de la sístole

Guyton, 2006

q1 q2

q3

Medición del gasto cardíaco por el

Principio de FickCantidad de

O2 que entra a los capilares pulmonares

de los alveolos

Cantidad de O2 que llega a los capilares pulmonares por la arteria

pulmonar

Cantidad de O2 que sale por la vena

pulmonar

q3= Q [O2]vp q1= Q [O2]ap

q1 + q2 = q3

Q [O2]vpQ [O2]ap + VO2 =

Q = VO2 / [O2]vp - [O2]ap

250 ml O2 /min 0.20 ml O2/min- 0.15 ml O2/min

Q =

Q = 5000 ml/min

Medición del gasto cardíaco: GC = (Vo2 /diferenica a-v O2)

Principio de Fick para determinar consumo de O2 de órganos

VO2 = Q ([O2]a - [O2]v)

VO2 = 700 ml/min (0.20 ml/min- 0.18 ml/min)

VO2 = 14 ml O2 /min

Q = VO2 / [O2]a-[O2]v

Flujo sanguíneo promedio total : Gasto cardíaco

Q= GC = F= FC x VS

GC = 70 lat/min x 0. 07 L/lat

GC = 4.9 L/min

Principio de continuidad de flujo Circuito sistémico y pulmonar en serie tienen

el mismo flujo GC corazón derecho= GC corazón izquierdo