IL CICLO CARDIACO
Descrizione anche grafica degli 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
Sistole 38.7%
Diastole 61.2%
Durata ciclo 0.80
Sistole atriale 13.8%
Sistole isometrica 8.3%
Durata sistole 0.31
Efflusso rapido 11.3%
Diastasi 23.8%
Efflusso lento 18.3%
Protodiastole 5%
Durata diastole 0.49
Riempimento rapido 13.8%
Diastole isometrica 10%
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 riferimento), pressione
ventricolare (PV), pressione aortica (PAo),
pressione atriale sinistra (PAt), volume
ventricolare, flusso aortico (FAo),
fonocardiogramma.
IL CICLO CARDIACO
Pressione
Flusso
Pressione
Volume
atriale
aortico
ventricolare
aortica
ventricolare
Fonocardiogramma
SISTOLE ISOVOLUMETRICA: 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 (68 mmHg) al valore della PAo (80 mmHg); finisce
quando si apre la valvola semilunare aortica; la
PAt subisce una piccola onda bifasica; il volume
ventricolare non varia; il FAo è zero.
La velocità di salita della PV nella sistole
isovolumetrica (derivata prima = DP/Dt)
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 correre
2) 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 t=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. Migliora con l’allenamento
aerobico
La costante di tempo t è utilizzata per stimare la gettata
sistolica sulla base dell’onda di pressione arteriosa (onda
sfigmica)
PROTODIASTOLE: è
l'istante in cui la PV cade
più rapidamente della PAo;
Il FAo diventa zero e tende
ad invertirsi; l'iniziale
reflusso di sangue
dall'aorta al ventricolo fa
chiudere la valvola
semilunare (II° tono);
compare l'incisura dicrota
sulla PAo; il valore di PV e
PAo è inferiore al massimo,
ma non è fisso: 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 RAPIDO: 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 inferiore 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 III° tono cardiaco,
dovuto a turbolenze; Il FAo rimane a zero fino alla
successiva fase 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.
Aumenta di ampiezza con l’aumentare della
frequenza cardiaca (si riduce il tempo di
diastole)
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
RIEMPIMENTO LENTO:
la durata di questa fase, detta anche
diastasi, è variabile, e dipende dalla
frequenza 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.
SISTOLE ATRIALE: prima del ventricolo, si contrae l'atrio: la PAt
aumenta un poco, e così pure la PV; il volume ventricolare aumenta
del 10% circa. IV° tono.
Il contributo al riempimento ventricolare della sistole atriale è
modesto, perché non esistono valvole fra grandi vene e atrii; 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'orifizio, predisponendosi alla chiusura; questo
contribuisce ad impedire un rigurgito quando la PV comincia a salire
rapidamente, per cui di fatto il contributo della contrazione atriale
alla gettata sistolica arriva al 30%.
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 posizione
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.
