Curs 4

Fiziologia specială – profesor Gh. Petrescu

 

23.10.2002                                                                                                                  Curs 4

Revoluţia cardiacă

 

            Pe parcursul vieţii => debitul sanguin este necontenit variabil. Activitatea inimii – ritmică şi se desfăşoară într-un anumit mod = CICLU CARDIAC (revoluţie cardiacă).

            CICLUL CARDIAC reprezintă totalitatea manifestărilor care se desfăşoară în intervalul dintre două sistole atriale.

            Presiune arterială => nod sino-atrial => baza inimii (atriul drept) => striu => (prin întârziere nodală 1/10 s) => ventricule.

            Părţi componente: sistola (contracţie) şi diastola (relaxare) => componentă miocardică.

            Inima ca pompă activă => începe prin activarea atriilor, apoi ventriculelor, intervale întrerupte de perioada în care cavităţile trebuie să se umple cu sânge.

            Revoluţia cardiacă se însoţeşte de o serie de manifestări caracteristice diferitelor faze ale ei, manifestări prin care ne putem de seama ce se întâmplă în afara / interiorul inimii.

                        Desfăşurarea (0,80-0,88 s => 60-70 l/min):

□       globală:

o       sistola atrială;

o       sistola ventriculară;

o       diastola;

□       segmentar:

o       atrii:

§         sistolă;

§         diastolă;

o       ventriculi:

§         sistolă;

§         diastolă;

□       diastola generală:

Revoluţia cardiacă clinică:

□       sistola ventriculară – zgomotul I;

□       diastola – zgomotul II;

 

REVOLUŢIA AURICULARĂ

Cel mai important => în interior, pentru că aici se realizează variaţiile de presiune ce asigură umplerea / golirea cavităţilor. Presiunea din interior o putem urmări prin intermediul curbei presionale.

Insinuare => putem ajunge în atrii, cel mai uşor în atriul drept prin abordarea ventriculului stâng (cel mai frecvent) cu ajutorul unui cateter şi mergem ortodromic (pe drumul sângelui). Vârful sondei are un traductor de presiune care este legat de un sistem de preluare şi transformă variaţiile de presiune în variaţii de potenţial care sunt înregistrate de un potenţiometru => se trece pe un computer. Plasându-ne în atriu cu această sondă observăm că în atriu apar o serie de modificări presionale care marchează în sistolă şi în diastolă menţinerea => atriu => sistolă <=>diastolă.

Sistemul atrial:

»       pentru completarea golirii eficiente a atriilor;

»       pentru completarea umplerii ventriculare;

            Sânge venos => atrii:

=>    70% – direct ventriculi;

=>    30% – sistola atrială !!!;

Modalităţi de apreciere (extracardiac şi intracardiac) => curba presională:

□       unda atrială (unda A):

§         sistola atrială;

§         presiune:

·        atriu drept => 4-6 mm Hg;

·        atriu stâng => 7,8 mm Hg;

□       diastola:

§         unde C:

·        proeminarea valvulelor atrio-ventriculare;

·        întinderea muşchiului auricular => ventricul în contracţie;

§         unda Ventriculară (unda V) => revenirea valvulelor atrio-ventriculare;

§         panta descendentă – deschiderea orificiilor atrio-ventriculare;

□       durata => frecvenţa 70 / min => 0,80-0,88 s;

§         sistola atrială => 0,11 s;

§         diastola atrială => 0,72 s;

Acumularea sângelui în diastolă determină un grad de presiune => se deschid valvulele atrio-ventriculare => golirea pasivă a atriilor (cea mai mare cantitate – 70%) => apoi sistola atrial – 30%.

           

            Contracţia miocardului atrial determină creşterea presiunii în atrii care este marcată cu unda A (atrială), după care muşchiul atrial se relaxează şi începe diastola atrială, doar că în timpul unei diastole atriale, ventriculul este activat => cum începe diastola atrială începe şi sistola ventriculară, datorită faptului că această cavitate nu este perfect delimitată de această masă musculară.

            Ventriculul stâng => această cavitatea are 2 porţiuni: intrare şi ieşire => orificii care nu sunt închise în acest timp de masa musculară, dar sunt închise de formaţiuni conjunctive fibroase, dar nu feroase (au un grad mare de elasticitate).

            Ventriculul plin de sânge, începe contracţia, iar sângele are tendinţa să meargă în atriu pentru că orificiile arterelor sunt închise, muşchii se contractă izometric => creşte presiunea în ventricule, presiune ce se manifestă inclusiv asupra planşeului atrio-ventricular care proemină spre atrii => se micşorează cavitatea atrială ceea ce determină creşterea presiunii în atrii => denumită unda C.

            După ce a crescut presiunea din ventricul, se deschide orificiul arterial => se contractă izotonic cu scurtarea muşchiului ventricular şi se contractă şi muşchii papilari ce trag de cordaje => trag de planşeul atrio-ventricular spre ventricul pentru a creşte cât mai mult presiunea în ventricul => să expulzeze cât mai mult sânge în artere. Totodată planşeul atrio-ventricular determină şi creşterea cavităţii atriale => scăderea presiunii în atrii.

            După expulzarea sângelui => formaţiunile se relaxează => planşeul atrio-ventricular proemină spre ventricul şi revine la poziţia orizontală => creşte iar puţin presiunea în atriu => unda V.

            Apoi se deschid orificiile atrio-ventriculare şi sângele curge în ventricul ceea ce determină scăderea presiunii din atriu foarte mult.

 

REVOLUŢIA VENTRICULARĂ

            Deschiderea orificiilor atrio-ventriculare => pătrundem cu sonda în ventriculul drept. Abordarea inimii stângi (ventriculul stâng) se face pe cale arterială => mult mai dificilă deoarece se face contrar fluxului.

Sistola ventriculară:

¶     umplerea ventriculară;

¶     I. contracţia izotonică:

o       contracţie izovolumetrică: 30-50 ms;

o       închiderea valvulelor atrio-ventriculare => zgomotul I;

o       mutarea peretului cardiac;

o       creşterea presiunii intracavitare;

¶     II. contracţie izotonică:

o       faza de ejecţie:

§         rapidă;

§         lentă;

o       250 ms (3/4 sistolă) => presiune crescută:

§         120-140 mm Hg – ventriculul stâng;

§         15-20 mm Hg – ventriculul drept;

o       perioada de ejecţie lentă – protodiastola:

§         ¼ – ultim al sistolei;

§         lipsa contracţiei ventriculare;

§         curgerea sângelui => inerţie;

Sistola ventriculară:

¶     relaxare izovolumetrică:

o       scăderea presiunii intraventriculare:

§         închiderea valvulelor atriale;

§         relaxare ventriculară => scăderea tensiunii intraparietale => scăderea presiunii intracavitare ca urmare a eliberării energiei potenţiale elastice (sistola); volum sanguin – potenţial modificat;

o       deschiderea valvulelor atrio-ventriculare => presiune auriculară crescută;

¶     umplerea ventriculară:

o       curgere – pasivă datorită gradientului de presiunii şi gravitaţiei;

           o faze:

§         protodiastola => umplere rapidă;

§         mezodiastola:

·        faza de diastozie => presiune egală în atrii;

·        curgere => oprită;

§         telediastola => contracţie atrială => 20-30% din umplerea totală;

¶     complianta ventriculului relaxat:

o       complianta = dv/dp;

o       complianta periferică:

§         av/v.dp;

§         compliante pe unitatea de volum;

§         proprietăţile peretelui ventricular;

o       scăderea compliantei => umplerea ventriculară deficitară;

o       dificultate de determinare la om;

o       interpretarea presiunii telediastolice => creştere:

§         distensie ventriculară excesivă:

§         hipertrofie – sudoare excesivă <=> pierdere de compliantă;

§         dilataţie şi hipertrofie => insuficienţă cardiacă;

Volum: 

»       elediastolic:                                               

o       120-130 ml;                                                                                        

o       200-250 ml;                                  

»       telesistolic:                                                                                                       

o       50-60 ml;                                      

»       sistolic:

o       70 ml

o       10-20 ml; 

       

Aspecte comparative:

¶     succesiunea fazelor ciclului cardiac stâng şi drept;

¶     asindonism (inima dreaptă şi stângă => dedublarea zgomotului II la copil şi adolescent):

o       valvula tricupsidă se închide mai târziu => mitrală;

o       valvula pulmonară se deschide mai devreme => aortă;

o       contracţie izovolumetrică => ventriculul drept mai scurt decât ventriculul stâng;

§         0,03 s => 0,05 s (frecvenţa = 70 / min);

o       perioada de ejecţie a ventriculului drept => mai lungă (valvula pulmonară se închede mai devreme);

o       contracţie şi relaxare izovolumetrică în ventriculul drept => mai scurte;

o       faza de ejecţie a ventriculului drept nu este divizată;

Sistola ventriculară începe imediat ce umplerea cavităţilor ventriculare este desăvârşită; începe să se contracte muşchiul ventricular pentru ca să crească presiunea asupra sângelui => tendinţă de refluare în atrii, dar se închid (în ventricul putem avea şi presiune negativă).

Valvula atrio-ventriculară => zgomotul I:

            Acuma cavitatea ventriculară este perfect închisă, plină cu sânge care e lichid incompresibil. Miocardul se contractă => se mulează cât mai bine pe lichidul din interior => creşte presiunea până ce o înveinge pe cea din artere => deschiderea valvulelor sigmoide => sângele ţâşneşte din ventricul şi ajunge în artere (ejecţie rapidă a sângelui din ventricul – 250 miimi de secundă => contracţie lungă).

            Presiunea este crescută (mai mare în ventriculul stâng) => ventriculul stâng = pompă de presiune, iar ventriculul drept = pompă de volum => pentru a asigura egalitatea. Întoarcerea venoasă = DS = DP.

            Ultimul al sistolei când ventriculul nu se mai contractă, dar sânngele curge prin inerţie în artere până la egalizarea presiunilor.

            Egalizarea presiunii => ventriculul intrării în diastolă (se relaxează) => sângele tinde să (scade presiunea) să vină în ventricul din artere, dar nu e posibil datorită închiderii valvulelor sigmoide.

            Ventricul => din nou este cavitatea închisă care se relaxează izovolumetric (rămâne în ventricul volumul de sânge postsistolic).

            Scăderea presiunii intraparietale este realizată prin scăderea presiunii intraventriculare (vid postsistolic => ventriculul „atrage” sânge).

            Nu există o delimitare precisă între diastolă şi sistolă.

            Se relaxează miocardul ventriculului, se relaxează muşchii papilari şi piliari => cedează valvulele şi se deschid orificiile atrio-ventriculare => în timpul diastolei când se realizează umplerea ventricului (întâi pasivă, urmată de activă).

            Diastola ventriculară => o serie de fenomene secvenţiale (protodiastola, mezodiastola şi telediastola).

Protodiastola – trecerea de la sfârşitul sistolei la diastola propriu-zisă => umplerea rapidă a cavităţilor ventriculare cu sânge până ce cantitatea de sânge din ventricule este egală cu cea din atrii.

Meozdiastola – curgerea lentă sau intermitentă a sângelui.

Telediastola – curgerea rapidă datorită cotracţiei atriale.

            Diastola ventriculară >>> sistola ventriculară – ca să i se ofere ventriculului timp suficient pentru o umplere.

            Umplerea ventriculului se poate face facil sau mai puţin facil (chiar dacă există presiune, deoarece umplerea este dependentă de tonus).

            Umplerea ventriculului este caracterizată prin complianţă ventriculară (capacitatea ventriculului de a se umple cu sânge). Complianţa este a ventriculului relaxat pentru că suntem în diastolă.

            Complianţa ventriculară se caracterizează prin posibile modificări de volum la diferite variaţii de presiune (capacitate, complianţă, distensibilitate).

            Complianţa specifică = capacitatea de relaxare (distensie) a miocardului, pe unitatea de volum de sânge care ajunge în ventricul.

            Ne interesează dacă ventriculul poate să primească sânge => ne interesează scăderea complianţei = umplerea ventriculului este deficitară.

            Umplerea ventriculară = cât sânge poate să se acumuleze în ventricul în diastolă (volum de sânge telediastolic). Nu mereu această cantitate de sânge vine => ventriculul este capabil să primească acest sânge.

            Volum telediastolic de sânge => realizează în cavitate o presiune telediastolică care exprimă complianţă. Această proprietate poate fi modificată prin creşterea sau pierderea tonusului de miocardul ventricular.

            Distensie excesivă => creşte presiunea.

 

POLIGRAFIA REVOLUŢIEI CARDIACE

            VS = pompă de presiune pentru că dezvoltă în interior o presiune foarte mare (miocardul ventriculului stâng mult mai dezvoltat decât cel al ventricului drept).

            VS = pomă de volum (creşte presiunea şi aici dar mai puţin), miocardul ventriculului drept mai puţin dezvoltat.

            Cele 2 pompe funcţionează sincrom, dar nu funcţionează la fel (revoluţia ventriculului stâng se deosebeşte de a ventricului drept pentru ca să îndeplinească cele 2 funcţii).

            Studiul comparativ al revoluţiei ventriculului stâng / drept ce poate fi urmată prin variaţii de presiune.

            Revoluţiile sunt uşor diferite, asincrone, realitate uşor perceptibilă la copil şi la adolescent pentru că zgomotul II ce marchează începutul diastolei ventriculare se poate dedubla.

            Asincronism => deoarece valvula tricupsidă se închide mai târziu (datorită presiunii) decât cea mitrală, valvula pulmonară se deschide mai devreme ca cea a aortei.

            Contracţia izovolumetrică a ventriculului drept este mai scurtă şi perioada de ejecţie a ventriculului drept este mai lungă.

            Revoluţia cardiacă (0,80-0,88 sec.) în condiţii de frecvenţă normală.

            Debitul cadiac variază în funcţie de frecvenţă şi de volumul sistolic => modificările de frecvenţă cardiacă au repercusiuni asupra revoluţiei cardiace.

 

INFLUENŢA MODIFICĂRII DE FRECVENŢĂ ASUPRA CICLULUI CARDIAC

Frecvenţa crescută:

□       scurtarea tuturor fazelor;

□       diastola => diastazis;

□       umplerea rapidă => fază umplere rapidă (sistolă atrială);

□       sistolă = 40% din R.C. (70 / min) => 65% (200 / min);

□       fază de ejecţie => 350 ms / 60 min => scade cu 1,5 ms pentru fiecare contracţie suplimentară;

□       umplere ventriculară – 600 ms (60 / min) => 100 ms (200 / min)

Repercursiuni:

□       compromite umplerea ventriculară;

□       compromite perfuzia coronariană;

□       împiedică creşterea suplimentară a debitului cardiac;

Efectul extrasistolei:

□       forţa de contracţie extrasistolică este mai scăzută => diminuarea substanţei necesare contracţiei;

□       interval mare => contracţie identică, dar mai amplă;

 

VARIAŢII ALE VOLUMULUI INIMII ÎN TIMPUL REVOLUŢIEI

¶     diastola:

§         umplere ventriculară (120-130 ml şi maximală 200-250 ml) => volum telediastolic;

§         creşterea volumului;

¶     sfârşitul sistolei:

§         volum ventricular => 50-60 ml                  volum telediastolic

§         contracţie puternică => 10-20 ml

§         scăderea volumetrică – 70 ml – volum sistolic;

 

 

FUNCŢIILE VALVULEI

»       valvulele aurico-ventriculare:

o       inima stângă => mitrală;

o       inima dreaptă => tricupsidă;

o       împiedică întoarcerea sângelui ventricular => atrii;

o       închiderea şi deschiderea pasivă datorită gradientului presional;

Muşchi papilari:

¶     cordaje tendinoase => valvule atrio-ventriculare;

¶     contracţie simultană => ventriculi şi muşchi papilari => tracţiunea valvulelor spre ventricul => atrii;

¶     rupere cordaj (paralizie muşchi papilari) => valvula trece în atrii => orificiu neetanş => modificare de hemodinamică cardiacă => insuficienţă cardiacă => moarte;

»       valvulele sigmoide aortă-pulmonară:

o       presiune crescută în artere => întindere bruscă (valvulele atrio-ventriculare – lent);

o       ejecţie rapidă;

»       modificări valvulare:

o       stenoză;

o       insuficienţă;

 

DEBITUL CARDIAC

=>    în condiţii ideale şi în condiţii de repaos cât sânge expulzează ventriculul stâng în timpul diastolei ??? => 70 ml (volum sistolic stâng);

=>    în condiţii ideale şi în condiţii de repaos cât sânge expulzează ventriculul drept => 70ml;

=>    în condiţii de activitate debitul sistemic şi cel pulmonar poate să crească sau să scadă.

Debit cardiac: – volumul de sânge expulzat de inimă într-un minut (pe parcursul a 60-80 revoluţii cardiace).

Volum sistolic:

»       diferenţa între volumul telediastolic şi volumul telesistolic;

»       volumul sistolic – stâng => 60-70 ml;

»       volumul sistolic – drept => 60-70 ml;

»       volumul cardiac => 120-140 ml;

»       volum sistolic mediu:

o       nRC => volum total expulzat de ventricul åV_SI (/Vsi = volum sistolic);

o       durata totală de n cicluri cardiace åT_I (Ti = timp);

o       volum sistolic mediu = (åV_SI)/n;

o       perioada cardiacă medie (åT_I)/n;

o       frecvenţa cardiacă => inversul perioadei cardiace medie;

Debit cardiac:

»       åV_SI / åT_I = V_S/T = V_S x F;

»       5-6 l / min;

»       variaţii: modificarea frecvenţei şi a volumului sistolic;

Relaţia debit ventricular mediu => întoarcere venoasă:

¶     sistemul circulator => circuit închis;

¶     egalitate între cele 2 mărimi;

¶     debit cardiac = suma debitelor regionale = întoarcerea venoasă (vene cave + vene coronare);

¶     inegalitate permanentă => concordanţă între debitele medii:

o       debit pulmonar (drept);

o       debit sistolic (stâng);

o       întoarcere venoasă;

¶     diferenţă debit ventricul stâng (sistemic) este mai mare decât debitul ventriculului drept (pulmonar) => 1% – fără semnificaţie;

Indicele cardiac:

¶     volum sistolic / m² suprafaţă corporală;

¶     debit cardiac / suprafaţa corporală = 3-3,5 l/m²;

¶     60-65 ml/kg suprafaţă corporală;

 

DETERMINAREA DEBITULUI CARDIAC

Principiu de determinare:

A.   măsurarea volumului sistolic;

B.   măsurarea debitului mediu într-un anumit punct al sistemului circulator;

A.   volum sistolic individual:

»       animal de experienţă:

o       experiment acut;

o       experiment cronic => debitmetru arteră pulmonară;

»       om – în timpul intervenţiilor chirurgicale:

o       velocimetru => cateter => aortă sau pulmonară

B.   utlizat la om şi animalele de laborator:

Principiu:

»       compensarea masei unui indicator ce se comportă în circulaţie ca o particulă a unui fluid vector => sângele;

»       facilitatea determinării concentraţiei indicatorului în sânge;

Principiul lui Fick:

»       ecuaţia conservării masei unui indicator atunci când se realizează schimburi între sânge şi ţesutul traversat de acesta;

»       în unitatea de timp: M_XC = M_XA ± M_X;

Unde:

M_XC = masa de indicator transportată de sângele eferent;

            M_XA = masa de indicator transportată de sângele aferent;

            M_X = masa de indicator furnizată (pierdută) de sânge;

M_XA = Q_S x C_XA

M_XA = Q x C_XC

Q_S = debit sanguin (l/min)

C_XA = concentraţia subst. sânge aferent (mol/l)

C_XC = concentraţia subst. sânge eferent (mol/l)

=> substituind:

Q_S x C_XC = Q_S x C_XA + M_X

M_X = Q_S x C_XC – Q_S x C_XA

M_X = Q_S (C_XC – C_XA) => Q_S = M_X/ C_XC – C_XA

»       când se furnizează indicator sângelui ??? => când substituţia este extrasă din sânge:

Q_S = M_X/ C_XA – C_XC

            => termenul de la numitor => diferenţa artero-venoasă a substanţei X

 

APLICAREA PRINCIPIULUI FICK PENTRU MĂSURAREA DEBITULUI PULMONAR

Q_S = M_X/ C_XC – C_XA

=> unde X = oxigenul;

            = debitulde oxigen furnizat sângelui de aerul alveolar;

Q_S = Mo₂/ C_AO2 – C_VO2

=> unde:

            C_AO2 = concentraţia oxigenului în sângele arterial (puncţie arterială);

            C_VO2 = concentraţia oxigenului în sângele venos amestecat (cateterismul arterei pulmonare);

 

MĂSURAREA INDIRECTĂ A DEBITULUI PULMONAR

=> principiul Fick indirect (indicator = CO₂);

            = evitarea cateterismului arterei pulmonare

=> respiraţie în sac Douglas => determinare Mco₂

=> concentraţia CO₂ în aerul alveolar => determinare

Q_S = Mco₂/ C_ACO2 – C_VCO2

=> utilizarea de gaze intacte:

            = heliu ??

            = xenon 133

            = kripton 85

 

UTILIZAREA COLORANŢILOR NEDIFUZIBILI PENTRU DETERMINAREA DEBITULUI CARDIAC

»       roşu Congo

»       albastru Evans (albastru T₁₈₀₄)

»       cardiogreen (verde de indocianin)

=> posibilităţi:

□       măsurarea debitului cardiac;

□       măsurarea debitului de sânge din sectorul circulator studiat;

=> injectarea unică (instantanee) a unei cantităţi de substanţe;

=> determinarea curbei concentraţiei substanţei în zona de recoltare (ieşire);

d_m = Q_t × C_t × d_t

Q_t = debit sanguin

C_t = concentraţia substanţei în momentul t

d_t =  t_0p – t₀

 

 

Q = debitul sanguin mediu

M = cantitatea de substanţă injectată

A = suprafaţa planimeatiată a curbei

Metoda termodilataţiei:

=> ser fiziologic: T_I şi V₁ = volum injectat în urechiuşa dreaptă

=> terminator => artera pulmonară

Metoda radiologiei:

            => aprecierea conturului cavităţii inimii;