Fisiologia cardiaca

FISIOLOGIA CARDIACA

modello semplificato

parte dalla considerazione che il sistema cardiovascolare è un sistema chiuso: se potessimo controllare il percorso compiuto da un

globulo rosso in circolazione, questo dopo un certo periodo di tempo ritornerebbe al punto di partenza. Ciò ci fa capire che il sangue

ricircola. William Harvey nel XVI sec. ha scoperto che i sangue appunto “circola” all'interno del corpo e che il cuore si può

considerare come una pompa. Questo modello non è altro che una semplificazione della realtà. Da un punto di vista funzionale è

meglio dire che abbiamo due cuori ed un solo polmone. Si parla infatti di cuore sinistro che interviene nella circolazione periferica o

sistemica e di cuore destro che partecipa alla piccola circolazione. I polmoni possono essere considerati come un unico scambiatore

di gas.

Ogni cuore è composto di due cavità che prendono il nome di atrio e ventricolo. Queste sono separate da una porta che può essere

aperta o chiusa; questa porta si chiama valvola. Nel cuore sinistro troviamo la valvola mitrale o bicuspide, mentre nel cuore destro

troviamo la valvola tricuspide. Queste due valvole permettono il passaggio del sangue dall'atrio al ventricolo e MAI IL

CONTRARIO. Sono valvole di ACCESSO poiché permettono il passaggio del sangue, accumulato temporaneamente nell'atrio, al

ventricolo. Ci sono poi le valvole semilunari che portano il sangue dal ventricolo al vaso efferente corrispondente: in uscita dal

ventricolo sinistro troviamo la valvola aortica, mentre in uscita dal ventricolo destro troviamo la valvola polmonare. Sono dette

valvole di MANDATA.

Lo spessore della parete della camera ventricolare è 3 volte maggiore rispetto a quello della parete della camera atriale; questo perché

il ventricolo sinistro deve vincere la resistenza della grande circolazione.

I vasi

il vaso di efflusso è unico. Da questo poi cominciano le ramificazioni. Le prime diramazioni dell'aorta sono le coronarie, divise in

coronaria destre e sinistra, che provvedono al trofismo del cuore. Un problema alle coronarie è molto pericoloso per il cuore.

Il sistema arterioso serve a portare il sangue ad alta velocità a quelle zone dove avviene lo scambio dei gas e dei nutrimenti: i

capillari. Il processo di scambio gassoso prende il nome di respirazione cellulare e dipende dal metabolismo dell'organo. Il sangue

che lascia il ventricolo sinistro ed entra nel sistema arterioso è detto “arterioso” ed è carico di ossigeno, invece il sangue che entra nel

sistema venoso è detto sangue “venoso” ed è povero di ossigeno. Nella piccola circolazione il sistema diventa aperto perché gli

alveoli sono in diretto contatto con l'esterno.

Gittata cardiaca e portata

è il volume di sangue che il cuore immette nell'unità di tempo sia nel sistema venoso che in quello arterioso e si misura in l/min.; le

due gittate sono in media identiche. La gittata cardiaca di un uomo adulto a riposo è di 5-6 l/min. La gittata è uguale alla quantità di

sangue che passa in tutte le parti del corpo: se vado a calcolare quanto sangue passa in ogni capillare del sistema arterioso, questa

quantità è uguale a quella del sangue che esce dal ventricolo sinistro. Questo avviene perché il sangue non viene prodotto dal cuore.

Lo stesso vale per la circolazione polmonare.

Il meccanismo esattamente opposto alla gittata cardiaca è rappresentato dal RITORNO VENOSO. Questo coincide con la quantità di

sangue che ritorna al cuore. Gittata e ritorno venoso sono fisicamente identiche.

Il cuore non fa altro che prendere sangue dal ritorno o venoso ed immetterlo nel vaso efferente sotto forma di gittata.

Il cuore ha un'azione permissiva: quanto ne arriva, tanto ne immette. Il sangue arriva a bassa pressione e viene espulso ad alta

pressione. Il cuore quindi è un generatore di energia pressoria.

Il cuore è un muscolo striato; lo scoprì Stenone, il fondatore dell'anatomia sperimentale, nel XVI sec., bollendo u cuore e notando

che la sua fibrosità era analoga a quella di un qualsiasi altro muscolo scheletrico. Il cuore può essere pensato come due pompe

VOLUMETRICHE: ossia pompe in cui il volume interno della camera cambia. Il volume del cuore cambia nel tempo.

Le due pompe sono collegate in serie: tutto il flusso di sangue che passa nel cuore sinistro passa anche nel destro. I due cuori

lavorano in modo sincrono. Ciò che garantisce la sincronia è un sistema di conduzione che è capace di produrre impulsi elettrici

regolari che stimolano il cuore. C'è un sistema di conduzione e questo garantisce il battito di tutte e due le pompe. Il ventricolo è la

pompa vera e propria; l'atrio è l'anticamera dove il sangue viene temporaneamente accumulato. Gli atri hanno sia funzione passiva sia

funzione attiva. Nel primo caso fungono soltanto da serbatoi di sangue per riempire i ventricoli, nel secondo aiutano il riempimento

dei ventricoli grazie ai muscoli di cui sono composti. Sono una specie di pompa ausiliare.

I ventricoli forniscono l'energia meccanica. La camera ventricolare è separata dall'atrio e dal vaso di flusso corrispondenti da due

valvole. Queste servono a garantire il moto unidirezionale del sangue. Si aprono e chiudono passivamente in base alla differenza di

pressione trans valvolare. Esistono anche le valvole attive, dette sfinteri, che funzionano grazie alla muscolatura, sia liscia che striata,

di cui sono composte.

La valvola mitrale ha un anello fibroso che si inserisce sul piano valvolare. Vi sono agganciati due veli, ricoperti da endotelio, che si

prolungano in corde tendinee e loro volta unite ai muscoli papillari che agiscono su di esse. Servono a stabilizzare i veli quando c'è

una grande differenza di pressione.

Le valvole semilunari hanno uno scheletro valvolare più robusto, quindi non c'è bisogno di nessun meccanismo per tenerle chiuse.

La rottura delle corde tendinee durante l'infarto è una complicanza che porta ad un'insufficienza valvolare acuta con un massiccio

reflusso di sangue nell'atrio. Può portare alla morte.

Manovra di Valsalva

consiste in un'espirazione forzata a glottide chiusa. Ciò fa calare il ritorno venoso e di conseguenza anche la pressione arteriosa.

IL CICLO CARDIACO

Si può rappresentare su una linea del tempo.

Si suddivide in due fasi: diastole e sistole che si alternano reciprocamente. La durata del ciclo dipende dalla frequenza del battito

cardiaco. A frequenze di riposo abbiamo che i 2/3 del ciclo sono occupati dalla diastole, mentre 1/3 dalla sistole. Che rapporto c'è tra

frequenza di battito e ciclo cardiaco?

La frequenza cardiaca si misura in battiti per minuto [bpm].

Nella diastole il volume del ventricolo è al massimo, mentre nella sistole è al minimo, visto che il ventricolo si svuota. Possiamo

esaminare il battito cardiaco sia attraverso il tatto, sia attraverso l'udito.

Attraverso il tatto possiamo esaminare il polso arterioso, ovvero la pulsazione delle arterie. Durante la sistole il ventricolo innesca

un'onda meccanica che si propaga nelle arterie. Il momento in cui avverto la pulsazione nel polso corrisponde all'istante della sistole.

Questo non significa che quando rilevo la pulsazione il sangue partito dal cuore è già arrivato in quel punto; l'onda meccanica, infatti,

viaggia più velocemente del sangue.

Attraverso l'udito possiamo auscultare il cuore e rilevare i TONI CARDIACI. L'auscultazione può avvenire ad orecchio nudo oppure

con l'ausilio di uno stetoscopio. I toni vengono generati dalla chiusura delle valvole cardiache.

Tra diastole e sistole c'è il primo tono cardiaco; tra sistole e diastole successiva c'è il secondo tono cardiaco. I due toni sono molto

diversi tra loro: il primo è a bassa frequenza e lungo, il secondo è ad alta frequenza e breve.

Se il paziente è steso, si può vedere la punta del cuore che batte sulla gabbia toracica.

Consideriamo l'asse del tempo con la successione dei toni cardiaci. Un modo per marcare il passaggio tra una fase e l'altra è quello di

usare i toni cardiaci. Loop dop. Il primo tono è fuso con il secondo. Non si chiudono nello o stesso istante. La valvola aortica e

polmonare nel ciclo respiratorio possono chiudersi in un lasso di tempo differente da produrre un tono sdoppiato. Avviene

nell'ispirazione. P2 è successivo ad A2. Il secondo tono è come un click. Non sono a distanza regolare ma è come un loop dup. La

durata della sistole è minore della diastole. Il polso definisce solo la sistole ventricolare, mentre i toni cardiaci ci permettono di

distinguere sistole da diastole. Le due componenti dl secondo tono sono fusi insieme a parte che nell'inspirazione. In certi casi il

promo tono può essere sdoppiato, ma in questo caso lo sdoppiamento è costante e non varia con il ciclo respiratorio. Lo

sdoppiamento del secondo tono cardiaco è dovuto al fatto che il ritorno venoso al cuore destro nell’ispirazione aumenta

temporaneamente rispetto al ritorno al cuore sinistro e quindi deve smaltire più sangue; quindi impiega più tempo e così la chiusura

della valvola semilunare destra è successiva alla chiusura della valvola semilunare sinistra. Lo sdoppiamento del primo è

indipendente dal ciclo respiratorio ed è dovuto al fatto che i due ventricoli non vengono eccitati simultaneamente a causa di una

differenza di depolarizzazione. La velocità di conduzione non è uguale e quindi un ventricolo viene eccitato prima dell'altro. Da un

punto di vista funzionale il cuore in questo caso lavora normalmente e quindi non necessariamente non è patologico.

Si possono udire altri toni cardiaci: il terzo tono si può sentire durante la diastole; è patologico. Un quarto tono si può udire in

corrispondenza della sistole atriale. Questi tono sono patologici. I toni fisiologici sono diversi dai soffi o murmure: questi sono

necessariamente epatologici. Sono sistolici e diastolici: a seconde che sia presente in sistole o diastole. Sono associato a stenosi,

restringimenti delle valvole. Fino a 30 anno fa la diagnostica faceva molto uso dell'auscultazione, ma oggi le tecniche radiologiche,

radio cardiografia, studiano praticamente il movimento del cuore, arrivando a diagnosi molto precisi.

FUNZIONE

IL CICLO CARDIACO

i movimenti delle valvole sono passivi, la chiusura dipende dalla differenza di pressione tra le due facce della valvola. Un principio

importante è che una valvola aperta il gradiente pressorio trans valvolare è molto piccola o di alcuni mmHg. Questo significa che se

si misura un gradiente pressorio > di 0 allora abbiamo una condizione patologica: c'è una resistenza eccessiva allo scorrimento del

sangue, si parla di stenosi. La sistole atriale è prima di quella ventricolare. Questo è possibile grazie all'anatomia del cosiddetto

sistema di conduzione del muscolo cardiaco: il miocardio producono uno stimolo che parte dal nodo seno-atriale in prossimità della

vena cava superiore, imbocca il nodo atrio-ventricolare, qui subisce un ritardo, quindi l'eccitazione dell'atrio avviene quando il

ventricolo è ancora in diastole. Durante la sistole il ventricolo si svuota mentre l'atrio si riempie; durante la diastole l'atrio si svuota e

il ventricolo si riempie. Diastole: II tono – I tono successivo. Sistole: I tono – II tono

IL VENTRICOLO SINISTRO

piano pressione-tempo

PRESSIONE ATRIALE

nella diastole l'atrio si svuota e il ventricolo si riempie. Nell'ultimo terzo della diastole c'è la sistole atriale, c'è un leggero aumento

pressorio che si manifesta come una piccola onda che prende il nome di onda A. LA pressione non è costante ma varia nel tempo,

abbiamo delle oscillazioni che hanno nomi particolari. Alla fine della diastole possiamo vedere la onda A, onda = picco pressorio. La

chiusura della mitrale forma un picco pressorio che si chiama onda C. poi abbiamo un brusco calo di press. Atriale e prende il nome

di crollo sistolico fino a raggiungere un minimo pressorio che si chiama valle X. È dovuto al fatto che l'atrio che era contratto inizi a

rilassarsi e quindi ciò causa un calo pressorio in atrio e che si abbassa l piano valvolare a inizio sistole. Le valvole cardiache sono su

un unico piano. Il modello Dello stantuffo ci fa capire l'onda A: se la parete attritale si contrae, questo fa aumentare la pressione.

Quando la valvola si chiude la pressione aumenta e abbiamo l'onda c. il piano valvolare viene abbassato ed è come se lo stantuffo si

abbassa e quindi c'è una decompressione nell'atrio (valle x). la pressione poi aumenta di nuovo fino a raggiungere un max. a fine

sistole: onda v. l'onda prosegue fino a che la valvola mitrale non si apre. Poi di nuovo la valvola si apre, il sangue si scarica nel

ventricolo e quindi c'è ancora un brusco calo pressorio: crollo sistolico che prende il nome di valle Y. Poi il ciclo riprende

ciclicamente. La pressione medi è circa 10 mmHg.

PRESSIONE VENTRICOLARE

quando una valvola che separa due compartimenti è aperta la diff. Pressoria è nulla o di pochi mmHg, quando è chiusa le due

pressioni son libere sono libere di andare ciascuna per i fatti propri.

In diastole la press. Ventricolare è quasi uguale a quella atriale. Quando la valvola mitrale si chiude la press. Comincia ad aumentare

e poi schizza verso l'alto fino a raggiungere quella aortica. Quando la press. È maggiore di quella in aorta allora la segue

perfettamente. Il motivo per cui la valv. È aperta anche se la press. A valle è maggiore la vediamo dopo. La valvola aortica si chiude

e le pressioni ritornano separate. Dato che il sangue non può andare né in aorta né in atrio, la press. Segue quella atriale. Parliamo di

rilasciamento isovolumetrico.

PRESSIONE AORTICA

è molto più alta di quella atriale e ventricolare. Questo perché le due valvole sono chiuse: il sangue è bloccato. Il ventricolo si contrae

su del sangue che non può andare da nessuna parte; si parla di contr. Isovolumetrica. in sistole le pressioni vanno a braccetto. Quando

la valv. Aortica si chiude mostra un piccolo picco che si chiama di incisura aortica. Il meccanismo è dovuto al sangue che agisce

sulla valvola aortica. È un fenomeno fisico: quando un fluido viene arrestato c'è un contraccolpo che si propaga meccanicamente. Poi

diminuisce e il ciclo ricomincia.

Insufficienza valvolare: la valvola quando dovrebbe essere chiusa non è chiusa, c'è quindi un riflusso di sangue e questo interferisce

sulla funzione del cuore.

Stenosi: resistenza che la valvola oppone quando è aperte.

Perché dell'onda a?

Siamo in diastole, la valv. Mitr. È aperta, il sangue sta andando nel ventricolo. Nell'ultimo terzo della diastole comincia la sistole

atriale. Ciò aumenta la pressione. Dato che la valv mitrale è aperta l'onda si propaga anche al ventricolo. Se una valvola è aperta le

pressioni vanno a braccetto.

Le due fasi possono essere definite da un parametro che di chiama:

dP/dt, ovvero la derivata

il parametro dP/dt max. più o meno 1500 mmHg/s

la pressione aortica sistolica e diastolica sono importanti perché nel paziente molto spesso viene misurate. È la pressione che il

sangue esercita in un vaso. Il valore massimo sistolico è un po' meno di 120 mmHg, il max. diastolico è circa 80mmhg. Il flusso di

sangue in aorta è espresso il l/min e non è costante: è nullo in diastole, aumenta in sistole e raggiunge il max. prima di metà sistole,

poi diminuisce fino a 0 o addirittura raggiunge vapori negativi (riflusso) dopo la chiusura della valvola. La valvola sfrutta il riflusso

per chiudersi, serve a far sì che i seni di Valsalva uniscano i lembi della valvola che si chiude. Le valvole atrio-ventricolari, invece

funzionano differentemente. I riflussi sono quindi importanti. Il sangue in aorta scorre solo in sistole, quindi il flusso è pulsatile o

discontinuo. Il volume della camera ventricolare cambia. È max. a fine diastole, è min a fine sistole. Il riempimento ventr in diastole

nel primo terzo il ventr si riempie velocemente, nel secondo terzo l'aumento è più lento e prende il nome di diastasi. Nel terzo c’è un

altro aumento rapido. i volumi ventr hanno nomi importanti: fine diast: telediastolico (edv: end diastolic volume); a fine sistole: tele

sistolico (esv: end sistolic volume). A fine sistole c'è sempre un volume residuo. Stroke volume (sv) è la gittata sistolica o volume di

scarica sistolica. Vuol dire che è quel volume che il ventricolo scarica nell'aorta.

STROKE VOLUME = EDV/ESV.

Come mai quando la valv aortica si apre la press in ventr e in aorta continuano ad aumentare?

Ci sono due meccanismi, ma ne studiamo uno.

LEGGE DI LAPLACE

riguarda organi cavi e mette in relazione la tensione della parete con la pressione interna. Se consideriamo una sezione del ventricolo

semplificandolo con una sfera. Lo spessore è S. da un punto di vista delle forze ho una pressione interna P che dipende anche dalla

tensione della parete che sono le forze tangenziali che generano una press interna. La press interna è proporzionale alla tensione (f x

sezione), allo spessore, inversamente al raggio. La tensione T sono delle forze tangenziali. La press interna agisce perpend alla

superficie. La contr ventr consiste in un ispessimento della parete. In sistole il diametro esterno rimane costante, quello che si ha è un

ispessimento della parete e il risultato è un aumento della tensione e una diminuzione del raggio, di conseguenza la pressione

aumenta.

Prendiamo in esame la press sistolica

Ps Pd P media

Atrio destro - - 5 mmHg

Ventricolo dx 25 5 -

Art polmonare 25 10 15

Atrio sx 10

Ventricolo sx 120 10

Aorta 120 80 93

La press media non è la media aritmetica, ma è la media istante per istante. Viene definita ------. posso esprimere la pressione media

come