Anatomia deil sistema cardiocircolatorio
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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 Napoli, 12 Marzo 2002 Rif. Int.: Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio.doc/GV - Rev 1 Pag. 1 di 6 Prof. Marcello Bracale Appunti del corso di Elettronica Biomedica Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio 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 Pag. 2 di 6 Rif. Int.: Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio.doc/GV - Rev 1 Napoli, 12 Marzo 2002 Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio Prof. Marcello Bracale Appunti del corso di Elettronica Biomedica 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. Napoli, 12 Marzo 2002 Rif. Int.: Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio.doc/GV - Rev 1 Pag. 3 di 6 Prof. Marcello Bracale Appunti del corso di Elettronica Biomedica Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio 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 Pag. 4 di 6 Rif. Int.: Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio.doc/GV - Rev 1 Napoli, 12 Marzo 2002 Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio Prof. Marcello Bracale Appunti del corso di Elettronica Biomedica 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 Napoli, 12 Marzo 2002 Rif. Int.: Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio.doc/GV - Rev 1 Pag. 5 di 6 Prof. Marcello Bracale Appunti del corso di Elettronica Biomedica Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio 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. Pag. 6 di 6 Rif. Int.: Anatomia del Sistema Cardiocircolatorio.doc/GV - Rev 1 Napoli, 12 Marzo 2002
