Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio
Prof. Marcello Bracale
Appunti del corso di Elettronica Biomedica
Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio
Marcello Bracale
L’apparato cardiocircolatorio è un sistema chiuso, continuamente attivo, che può essere riguardato
come una macchina avente prestazioni ben definite e componenti ben schematizzabili nel loro ruolo
meccanico e funzionale. Esso è costituito (Fig.1) da un centro motore: il cuore organo a struttura
muscolare, e da un sistema chiuso di tubi elastici a diversa struttura che sono: le arterie (che
convogliano il sangue centrifugamente cioè dal cuore verso la periferia); i capillari vasi esilissimi,
microscopici, la cui parete è costituita da un solo strato di cellule, deputati allo scambio dell’O 2 e
dei materiali nutritizi con i tessuti circostanti ed anche sede di raccolta da essi del CO2 e delle scorie
del metabolismo. Nel capillare, come verrà meglio visto dopo, si distingue un versante arterioso
(sede di immissione) ed un versante venoso (sede di raccolta). Infine vi sono le vene che
convogliano il sangue centripetamente (cioè dalla periferia al cuore) chiudendo il circolo.
Fig. 1
La pompa cardiaca funziona ritmicamente con una frequenza intorno a 70 contrazioni/minuto. Il
sangue ritorna invece con flusso continuo. Per adempiere alla funzione di immettere ritmicamente
sangue in circolo il cuore deve avere una struttura a camere, con valvole di separazione che
consentono l’aumento delle pressioni endocavitarie sino a raggiungere una pressione utile per
vincere le resistenze del settore successivo. Abbiamo perciò che il cuore è diviso da un setto
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mediano verticale in due sezioni: di destra e di sinistra. Ciascuna di esse a sua volta è divisa in una
parte superiore più piccola a pareti più sottili, camera di raccolta detta atrio ed in una inferiore più
grande a pareti più robuste dotata di energia contrattile maggiore, camera di espulsione detta
ventricolo (Fig. 2).
Fig. 2
Schema della circolazione nel cuore e nei grossi
vasi.
1) atrio sinistro - 2) ventricolo sinistro - 3) atrio
destro - 4) ventricolo destro - 5) aorta ascendente
- 5’) arco aortico - 5”) aorta discendente - 6)
tronco brachiocefalico 7) a. carotide sinistra - 7’)
a. succlavia sinistra - 8) tronco polmonare - 8’)
suoi rami - 9) v. polmonare di sinistra - 10) vena
cava inferiore - 11) v. cava superiore - 12)
sbocco del seno coronario.
In conclusione abbiamo: un atrio destro, un ventricolo destro, un atrio sinistro, un ventricolo
sinistro. Gli atri sono separati da i ventricoli da una valvola che permette, in condizioni normali, il
passaggio del sangue in una sola direzione, vale a dire dall’atrio al ventricolo impedendone il
reflusso.
La valvola di separazione tra atrio destro e ventricolo destro perchè costituita da tre lembi, tra di
loro perfettamente combacianti si chiama tricuspide; la valvola di separazione tra atrio sinistro e
ventricolo sinistro, perchè costituita da due lembi, si chiama mitrale per analogia al copricapo
vescovile (Fig.3).
Fig. 3
Base dei ventricoli. veduta dall’alto, per
dimostrare gli orifici atrioventricolari e gli
orifici arteriosi (schematica 1) pericardio,
uncinato e spostato lateralmente - 2) orificio
del tronco polmonare, con le sue valvole
semilunari - 3) orificio aortico con le sue
valvole semilunari - 4) atrio sinistro - 5) atrio
destro - 6) orificio atrioventricolare destro con
cuspidi della valvola tricuspide - 7) orificio
atrioventricolare sinistro con le due cuspidi
della mitrale.
Nell’atrio destro sboccano la vena cava superiore che raccoglie tutto il sangue della metà superiore
del corpo (quindi capo, encefalo, collo, braccia) e la vena inferiore che drena tutto il sangue della
metà inferiore del corpo: sangue venoso quindi carico di CO2 e povero di O2.
Nell’atrio destro sbocca anche il seno coronario che convoglia il sangue refluo del cuore. Dall’atrio
destro il sangue fluisce attraverso la tricuspide nel sottostante ventricolo destro. Da qui attraverso
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l’arteria polmonare ed i suoi rami di divisione il sangue viene convogliato nel circolo polmonare o
piccolo circolo fino ai capillari polmonari ove avviene lo scambio con l’aria atmosferica cedendo
CO2 e saturandosi in O2. Il sangue viene quindi raccolto dalle venule e successivamente dalle vene
polmonari (in genere in numero di 4) che sfociano nell’atrio sinistro.
Di qui attraverso la mitrale, il sangue rutilante, perchè carico di O2, passa nel ventricolo donde
attraverso l’aorta ed i suoi rami di divisione viene spinto nel circolo generale o grande circolo fino
ai capillari (Fig.4).
P'2
E'
ATRIO
SINISTRO
VENTRICOLO
SINISTRO
P1
A
POLMONI
.
ZV
RP
CIRCOLAZIONE
POLMONARE
CIRCOLAZIONE
SISTEMICA
TESSUTI
.
ZP
RV
A'
VENTRICOLO
DESTRO
P'1
ATRIO
DESTRO
E
P2
Fig. 4
Dal ventricolo il sangue passa in una sola direzione obbligata cioè verso le arterie aorta e polmonare
(in condizioni normali) grazie alla presenza di altre valvole dette semilunari (Fig.3).
Due distretti circolari indipendenti, quindi, il grande circolo sostenuto dall’attività del ventricolo
sinistro ed il piccolo circolo sostenuto dall’attività del ventricolo destro che assicurano lo
svolgimento delle due fondamentali funzioni organiche della nutrizione dei tessuti e della
ossigenazione del sangue. Il cuore, vero centro motore, grazie alla sua attività contrattile e ritmica
assicura la circolazione del sangue.
Nell’apparato cardiocircolatorio dal punto di vista emodinamico è possibile distinguere una sezione
ad alto regime pressorio costituita dalla parte venosa del grande circolo e da tutto il piccolo circolo.
Il cuore al centro di questo sistema funziona con il sistema della pompa aspirante e premente,
ricevendo il sangue dalla sezione a bassa pressione espingendolo in quello ad alta pressione.
La forza di espulsione non è uguale nei due ventricoli dato che il sangue nel circuito destro circola
con una pressione notevolmente inferiore a quella del circuito sinistro. La capacità (cioè il volume
di liquido che può essere contenuto), è uguale nei due settori. Ciò che varia sono le resistenze
periferiche notevolmente più basse a livello del circolo polmonare (1/4) rispetto a quelle del grande
circolo.
I tubi di uscita, quelli arteriosi, sono molto più spessi dovendo assorbire l’urto del liquido immesso
dalla pompa sotto pressione. Le arterie sono costituite da tessuto elastico e muscolare. In quelle più
vicino al cuore prevale la componente muscolare, ciò consente a questa porzione del circuito di
convertire il flusso intermittente in un flusso continuo. Durante la contrazione del cuore, detta
sistole, si ha l’eiezione del sangue; durante il successivo rilasciamento, detto diastole, si ha il
riempimento delle cavità cardiache ad opera del sangue proveniente dalle vene. Durante la sistole le
arterie più vicine al cuore si dilatano per poi ritornare su se stesse grazie alla propria elasticità e far
quindi progredire il sangue anche durante il periodo diastolico. La componente muscolare delle
arterie più periferiche contribuisce anch’essa grazie ad una propria attività contrattile alla
propulsione del sangue, laddove viene meno la spinta propria del cuore.
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I tubi di ritorno, cioè le vene, hanno pareti più sottili dato che la pressione residua del liquido è
inferiore a quella del circuito di andata.
Semmai si pone il problema di rallentare la circolazione all’estrema periferia, che può anche essere
considerata come sistema intermedio nel quale si svolgono le funzioni fisiologiche di scambio di
gas e soluti con i tessuti. Il rallentamento è ottenuto con l’aumento del letto vascolare (area in cm.2)
del circuito di andata, e nel circuito di ritorno la velocità di flusso è ripristinata con una pari
riduzione del letto circolatorio. Esiste un sistema di controllo che tende a realizzare un flusso
costante alla periferia. I centri di informazione di questo circuito sono duplici: uno meccanico che
registra le variazioni di pressione (ovviamente correlate col flusso) ed uno chimico che registra
alcuni parametri fondamentali nella composizione del liquido circolante stesso (tensione di O2 e del
CO2).
Questi centri sono posti in corrispondenza della biforcazione della carotide o nell’arco dell’aorta e
sono costituiti da particolari cellule recettive dette rispettivamente barocettori aortici o carotidei
(Fig.5).
Fig. 5
1) nervi barocettori
2) seno carotideo
3) arteria carotidea esterna
4) arteria superiore tiroidea
5) arteria carotidea comune di destra
6) nervo vago
7) arteria succlavia.
area barocettori
La loro dislocazione alla porta dell’encefalo che, come è noto è la più sensibile delle strutture del
corpo umano alle diminuzioni d’irrorazione, ai cali di pressione, alle variazioni della tensione nel
sangue dell’O2, dimostra come tutto nel corpo umano ha una fine.
Sulla base di queste informazioni viene elaborata la risposta essenzialmente su due direttrici
intimamente correlate: l’una interviene nel modificare le prestazioni della pompa (lavoro utile),
l’altra interviene nel modificare la portata del sistema circolatorio (variando le resistenze periferiche
al flusso con la vasocostrizione e vasodilatazione delle arteriole di piccolo calibro). Gli stimoli
raccolti dai suddetti centri vengono convogliati ai centri del sistema nervoso vegetativo autonomo
che provveda a inviare impulsi regolatori del tono vasale alla periferia. V’è da aggiungere che esiste
una terza sezione vascolare (dopo quella arteriosa e venosa) in parte indipendente e in parte
intimamente correlata con la parte venosa; alludo al distretto linfatico distribuito in tutte le parti
dell’organismo, deputato anch’esso come la parte venosa a drenare i liquidi con i soluti alla
periferia e convogliarli nel sistema venoso cioè nel circolo generale.
Tutti i tessuti dell’organismo e tutti gli organi che hanno una vascolarizzazione sanguigna
possiedono vasi linfatici. I vasi linfatici e chiliferi (cioè quelli reflui dell’intestino) drenano nel
dotto toracico generale. Lungo il decorso dei vasi linfatici sono disposte le linfoghiandole, stazioni
destinate a filtrare la linfa. I linfatici reflui della parte superiore del corpo drenano nella grande vena
linfatica. La circolazione della linfa è determinata dalla pulsazione arteriosa, dalle contrazioni
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muscolari, movimenti peristaltici intestinali, variazioni della pressione endoaddominale, aspirazione
per l’esistenza di una pressione negativa endotoracica. Alcuni A.A. ammettono l’esistenza di una
reale attività contrattile dei collettori.
Tralascio di parlare della circolazione arteriosa e venosa, a questo punto, in quanto avrò modo di
intrattenermi su questa successivamente. Vorrei a questo punto però soffermarmi sull’esistenza di
particolari comunicazioni dirette esistenti tra arterie e vene, le cosiddette anastomosi artero-venose .
Abbiamo infatti visto che esistono due reti capillari (una polmonare ed una sistematica con
caratteristiche in parte diverse) ove avvengono gli scambi fra aria alveolare e sangue e fra sangue e
tessuti. Questi ultimi avvengono grazie ad un delicato gioco di equilibrio tra pressione idraulica e
pressione oncotica del sangue e dei tessuti che vedremo in seguito.
Anche le reti capillari dispongono di regolazione locale grazie a dispositivi di esclusione e
d’inserimento delle reti stesse; tali dispositivi sono essenzialmente costituiti da cortocircuiti
governati da sfinteri i quali bloccandosi costringono il sangue a dirottare per l’alternativa di canali
anastomotici che raggiungono direttamente il versante venoso (anastomosi artero-venose).
Anche queste ultime sono fornite di sfintere d’ingresso il cui comportamento è correlativamente
inverso a quello dello sfintere arterioso precapillare. L’importanza emodinamica di questi
dispositivi è soprattutto locale in condizioni sia fisiologiche che patologiche: termoregolazione
(condizioni fisiologiche). Malattia di Reynaud e arteriopatie funzionali; apertura degli shunts
durante condizioni di anossia, acidosi, shock, C.E.C. tecnicamente mal eseguita (per citare degli
esempi patologici).
Il cuore ha la proprietà di contrarsi automaticamente e ritmicamente. La ritmicità della funzione è
conferita al cuore da una particolare struttura autoeccitabile in cui si origina un potenziale autooscillante che si propaga, provocando la contrazione dei fasci di fibre muscolari. Autonomia e
ritmicità grazie alla presenza di un centro situato in vicinanza dello sbocco della V.C.S. detto di
Keith Fisch costituito da un nido di cellule di struttura particolare.
Di qui lo stimolo si propaga attraverso le pareti atriali, determinandone la contrazione fino al nodo
A-V o nodo di Aschoff Tawara situato tra atri e ventricoli in corrispondenza della parte anteroinferiore del setto interatriale (Fig.6).
Fig. 6
1) aorta
2) vena superiore cava
3) arteria polmonare
4) atrio destro
5) atrio sinistro
6) nodo del seno
7) nodo atrioventricolare
8) fascio di His
9) ventricolo di destra
10) ventricolo di sinistra
11) fascio principale di destra
12) vena cava inferiore
13) fibra del Purkinje
14) setto interventricolare.
Di qui attraverso un fascio specifico di conduzione e non più attraverso la muscolatura, lo stimolo
passa nel fascio di His e successivamente nelle due branche, destra e sinistra, fino alle fibre del
Purkinje, reticolo di fibre terminali in intimo contatto con la muscolatura ventricolare. In condizioni
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normali il ritmo cardiaco si genera in corrispondenza del nodo S-A e solo in circostanze
d’eccezione, patologiche (reumatismo, lue, arteriosclerosi, sezione chirurgica in corso di interventi
in C.E.C.) che può avere origine nel nodo A.V. e in altri punti del tessuto di conduzione.
La frequenza del ritmo cardiaco è tanto più bassa quanto più basso nella catena Keith-Flack, nodo
A.V., fascio di His, branche, è il nuovo centro di origine degli stimoli.
Ritmo idioventricolare - Pacemaker.
Altre caratteristiche fondamentali del muscolo cardiaco sono: l’eccitabilità per cui il muscolo
cardiaco cambia di stato sotto vari stimoli; risposta agli stimoli che consiste sempre in una
contrazione quindi contrattilità. Nella contrazione il cuore segue la legge del tutto e nulla; se lo
stimolo supera una determinata soglia il cuore si contrae nella sua totalità e con la massima energia
di cui dispone in quel momento.
Contrazione = sistole;
Rilasciamento = diastole.
Terza caratteristica è la conducibilità degli stimoli da un punto all’altro. Particolarmente spiccata a
livello del tessuto di conduzione è presente anche a livello del tessuto miocardico (condizioni
patologiche come blocco di branca si ha, con ritardo, lo stesso la propagazione dell’impulso
dell’altro ventricolo). La seconda e la terza caratteristica dipendono dalla particolare struttura
sinciziale del miocardio. Infine vi è la refrattarietà che si distingue in assoluta e relativa. La prima
che quando il cuore batte a 1 OC/min si propaga per 0,2 sec. fa si che nessuno stimolo per quanto
intenso è capace di provocare una contrazione. Nella relativa invece, uno stimolo di sufficiente
intensità portato dall’esterno o da un focolaio eterotipico è in grado di determinare una contrazione
che prende il nome di extrasistole seguita da una pausa di maggiore durata che prende il nome di
pausa compensatoria.
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