Ciclul cardiac

Ciclul cardiac

Un ciclu cardiac este format dintr-o sistola si o diastola. Datorita intarzierii propagarii stimulului prin nodulul atrio-ventricular, exista un asincronism intre sistola atriilor si cea a ventriculelor: sistola atriala o precede cu 0,10 s pe cea a ventriculelor. Durata unui ciclu cardiac este invers proportionala cu frecventa cardiaca. La un ritm de 75 de batai pe minut, ciclul cardiac dureaza 0,8 s. El incepe cu sistola atriala care dureaza 0,10 s. Ventriculele se afla la sfarsitul diastolei, sunt aproape pline cu sange, iar sistola atriala definitiveaza aceasta umplere. in timpul sistolei atriale are loc o crestere a presiunii din atrii. Sangele nu poate reflua spre venele mari, datorita contractiei fibrelor musculare din jurul orificiilor de varsare a venelor in atrii. Singura cale deschisa o reprezinta orificiile atrio-ventriculare. Sistola atriala este urmata de diastola atriala care dureaza 0,70 s. In paralel si corespunzator inceputului diastolei atriale, are loc sistola ventriculara care dureaza 0,30 s si se desfasoara in doua faze: faza de contractie izovolumetrica si faza de ejectie. Prima incepe in momentul inchiderii valvelor atrio-ventriculare si se termina in momentul deschiderii valvelor semilunare. in acest interval de timp, ventriculul se contracta ca o cavitate inchisa, asupra unui lichid incompresibil, fapt care duce la o crestere foarte rapida a presiunii intracavitare. in momentul in care presiunea ventriculara o depaseste pe cea din artere, valvele semilunare se deschid si are loc ejectia sangelui.

Faza de ejectie incepe cu deschiderea valvelor semilunare si se termina in momentul inchiderii acestora. La inceput, are loc o ejectie rapida (aproximativ 2/3 din debitul sistolic este expulzat in prima treime a sistolei), urmata de o ejectie lenta. Volumul de sange ejectat in timpul unei sistole (volum-bataie sau volum sistolic) este de 75 ml in stare de repaus si poate creste pana la 150-200 ml in eforturile fizice intense.

Urmeaza apoi diastola ventriculara, care dureaza 0,50s. Datorita relaxarii miocardului, presiunea intracavitara scade rapid. Cand presiunea din ventricule devine inferioara celei din arterele mari, are loc inchiderea valvelor semilunare, care impiedica reintoarcerea sangelui in ventricule.

Pentru scurt timp, ventriculele devin cavitati inchise (diastola izovolumetrica). In acest timp, presiunea intraventriculara continua sa scada pana la valori inferioare celei din atrii, permitand deschiderea valvelor atrio-ventriculare. In acest moment, incepe umplerea cu sange a ventriculelor. Urmeaza o perioada de 0,40 s numita diastola generala, in care atriile si ventriculele se relaxeaza. La sfarsitul acestei faze, are loc sistola atriala a ciclului cardiac urmator.

Manifestari ce insotesc ciclul cardiac

In timpul activitatii sale, cordul produce o serie de manifestari electrice, mecanice si acustice. Manifestarile electrice reprezinta insumarea vectoriala a bio-curentilor de depolarizare si repolarizare miocardica. inregistrarea grafica a acestora reprezinta electrocardiograma, metoda foarte larg folosita in clinica pentru explorarea activitatii inimii.

Manifestarile mecanice sunt redate de socul apexian, care reprezinta o expansiune sistolica a peretelui toracelui in dreptul varfului inimii (spatiul cinci intercostal stang), si de pulsul arterial, care reprezinta o expansiune sistolica a peretelui arterei datorita cresterii bruste a presiunii sangelui.

Pulsul se percepe comprimand o artera superficiala pe un plan dur (osos) - de exemplu, artera radiala. Prin palparea pulsului obtinem informatii privind volumul sistolic, frecventa cardiaca si ritmul inimii. inregistrarea grafica a pulsului se numeste sfigmograma. Ea ofera informatii despre artere si despre modul de golire a ventriculului stang.

Manifestarile acustice sunt reprezentate de zgomotele cardiace.

Zgomotul I, sistolic, este mai lung, de tonalitate joasa si mai intens. El este produs de inchiderea valvelor atrio-ventriculare si de vibratia miocardului la inceputul sistolei ventriculare.

Zgomotul II, diastolic, este mai scurt, mai acut si mai putin intens. Este produs, la inceputul diastolei ventriculare, de inchiderea valvelor semilunare.

Zgomotele cardiace pot fi inregistrate grafic, rezultand o fonocardiograma.

Fiziologia circulatiei sangelui

Cu studiul circulatiei sangelui se ocupa hemodinamica. Sangele se deplaseaza in circuit inchis si intr-un singur sens. Deoarece mica si marea circulatie sunt dispuse in serie, volumul de sange pompat de ventriculul stang, intr-un minut, in marea circulatie, este egal cu cel pompat de ventriculul drept in mica circulatie.

Circulatia arteriala

Arterele sunt vase prin care sangele iese din inima si au urmatoarele proprietati functionale:

Elasticitatea este proprietatea arterelor mari de a se lasa destinse cand creste presiunea sangelui si de a reveni la calibrul initial cand presiunea a scazut la valori mai mici. in timpul sistolei ventriculare, in artere este pompat un volum de 75 ml de sange peste cel continut in aceste vase. Datorita elasticitatii, unda de soc sistolica este amortizata. Are loc inmagazinarea unei parti a energiei sistolice sub forma de energie elastica a peretilor arteriali. Aceasta energie este retro-cedata coloanei de sange, in timpul diastolei. Prin aceste variatii pasive ale calibrului vaselor mari, se pro-duce transformarea ejectiei sacadate a sangelui din inima in curgere continua a acestuia prin artere.

Contractilitatea este proprietatea vaselor de a-si modifica marcat diametrul lumenului prin contractarea / relaxarea muschilor netezi din peretele lor. Acest fapt permite un control fin al distributiei debitului cardiac catre diferite organe si tesuturi. Tonusul musculaturii netede depinde de activitatea nervilor simpatici, de presiunea arteriala, de concentratia locala a unor metaboliti si de activitatea unor mediatori.

Suprafata totala de sectiune a arborelui circulator creste semnificativ pe masura ce avansam spre periferie. Viteza de curgere va fi invers proportionala cu suprafata de sectiune.

Circulatia sangelui prin artere se apreciaza masurand presiunea arteriala, debitul sangvin si rezistenta la curgere a sangelui (rezistenta periferica).

Presiunea arteriala

Sangele circula in vase sub o anumita presiune, care depaseste presiunea atmosferica cu 120 mm Hg in timpul sistolei ventriculare stangi (presiune arteriala maxima sau sistolica) si cu 80 mmHg in timpul diastolei (presiune arteriala minima sau diastolica). In practica medicala curenta, la om, presiunea sangelui se apreciaza indirect, prin masurarea tensiunii arteriale. Aceasta se determina masurand contrapresiunea necesara a fi aplicata la exteriorul arterei, pentru a egala presiunea sangelui din interior.

Factorii determinanti ai presiunii arteriale sunt:

• Debitul cardiac. Presiunea arteriala variaza proportional cu acesta.
• Rezistenta periferica reprezinta totalitatea factorilor care se opun curgerii sangelui prin vase. Este invers proportionala cu puterea a 4-a a razei vasului si direct proportionala cu vascozitatea sangelui si lungimea vasului. Cea mai mare rezistenta se intalneste la nivelul arteriolelor. Cu cat vasul este mai ingust si mai lung, cu atat rezistenta pe care o opune curgerii sangelui este mai mare.
• Volumul sanguin (volemia) variaza concordant cu variatia lichidelor extracelulare (LEC). in scaderi ale volumului LEC, scade si volemia si se produce o diminuare a presiunii arteriale (hipotensiune); in cresteri ale LEC, creste volemia si se produce o crestere a presiunii arteriale (hipertensiune).
• Elasticitatea contribuie la amortizarea tensiunii arteriale in sistola si la mentinerea ei in diastola. Scade cu varsta.

Intre debitul circulant, presiunea sangelui si rezistenta la curgere exista relatii matematice. Debitul este direct proportional cu presiunea si invers proportional cu rezistenta: D = P/R.

Viteza sangelui in artere, ca si presiunea, scade pe masura ce ne departam de inima. in aorta viteza este de 500 mm/s, iar in capilare, de 0,5 mm/s, deci de o

mie de ori mai redusa. Aceasta se datoreaza cresterii suprafetei de sectiune a teritoriului capilar de o mie de ori fata de cea a aortei.

Microcirculatia

Cuprinde toate vasele cu diametrul sub 100 de microni si include metarteriolele, arteriolele, capilarele si venulele postcapilare.

Capilarele se formeaza direct din arteriole sau din metarteriole. La locul de origine al capilarelor exista sfincterul precapilar, constituit din fibre musculare netede. Nu toate capilarele unui tesut sunt functionale in acelasi timp. In conditii bazale, 1-10% din capilare sunt functionale. in timpul unor activitati metabolice intense, mult mai multe capilare devin functionale, ceea ce creste aportul de oxigen si substante nutritive la tesuturi. Deschiderea si inchiderea acestor vase si modificarile consecutive in debitul sangvin constituie vasomotricitatea capilarelor.

Microcirculatia este locul unde se realizeaza schimburile intre sange si lichidele interstitiale care, la randul lor, se echilibreaza cu continutul celulelor. La acest nivel, suprafata totala de sectiune este de 0,4-0,5 m², ceea ce determina o viteza de circulatie a sangelui de 0,3-0,4 mm/s in capilare, dar aceasta poate varia mult mai mult tinand cont de vasomotricitatea acestui sector.

Microcirculatia asigura o suprafata de schimb tota-la de aproximativ 700 m² intre sistemul circulator si compartimentul interstitial. Schimburile care se realizeaza la acest nivel sunt posibile datorita permeabilitatii capilare, aceasta fiind cea de-a doua proprietate a capilarelor, alaturi de vasomotricitate.

Permeabilitatea este proprietatea capilarelor de a permite transferul de apa si substante dizolvate prin endoteliul lor. Aceasta proprietate se datoreaza structurii particulare a peretelui capilar ai carui pori pot fi strabatuti de toti componentii plasmei, cu exceptia proteinelor. Schimburile capilar-tesut, difuziunea si osmoza se fac prin filtrare si, partial, prin pinocitoza.

• Difuziunea este principalul mecanism de schimb la nivelul microcirculatiei si este caracterizata de rata de difuziune care depinde de concentratia si de solubilitatea substantei respective in tesuturi, de temperatura si de suprafata de schimb disponibila, dar si de marimea moleculelor si de distanta la care se realizeaza. Deplasarea gazelor respiratorii se face in sensul dictat de diferentele de presiuni partiale. Oxigenul difuzeaza din sangele capilar, unde presiunea sa partiala este de 100 mmHg, spre tesuturi, unde aceasta este de 40 mmHg. Dioxidul de carbon difuzeaza de la presiunea tisulara de 46 mmHg spre capilar, unde presiunea sa partiala este de 40 mmHg.
• Filtrarea. Existenta unei diferente de presiune hidrostatica de o parte si de alta a endoteliului capilar determina filtrarea apei si a solvitilor din capilare in tesuturi, la capatul arterial al acestora. La capatul venos, fenomenele se produc in sens invers: apa intra in capilar, si, o data cu ea, si produsii de catabolism celular. Intreaga activitate metabolica celulara depinde de buna desfasurare a acestui schimb necontenit.

Circulatia venoasa

Venele sunt vase prin care sangele se intoarce la imuna. Volumul venos este de trei ori mai mare decat cel arterial, asadar, in teritoriul venos se afla circa 75% din volumul sangvin. Presiunea sangelui in vene este foarte joasa.

Datorita structurii peretilor lor, care contin cantitati mici de tesut elastic si tesut muscular neted, venele prezinta distensibilitate si contractilitate.

Cauza principala a intoarcerii sangelui la inima este insasi activitatea de pompa cardiaca. Inima creeaza si mentine permanent o diferenta de presiune intre aorta (100 mmHg) si atriul drept (0 mmHg). Desi presiunea sangelui scade mult la trecerea prin arteriole si capilare, mai ramane o forta de impingere de 10 mmHg, care se manifesta la inceputul sistemului venos. Inima functioneaza simultan ca o pompa aspiro-respingatoare. Ea trimite sange spre aorta, in timpul sistolei ventriculare, si, concomitent, aspira sangele din venele cave in atriul drept.

Aspiratia toracica reprezinta un factor ajutator care contribuie la mentinerea unor valori scazute ale presiunii in venele mari din cavitatea toracica. Ea se manifesta mai ales in inspiratie.

Presa abdomin.ala reprezinta presiunea pozitiva din cavitatea abdominala care impinge sangele spre inima. in inspiratie, datorita coborarii diafragmului, efectul de presa este accentuat.

Pompa musculara. In timpul contractiilor musculare, venele profunde sunt golite de sange, iar in perioadele de relaxare dintre doua contractii, ele aspira sangele din venele superficiale. Refluxul sangvin este impiedicat de prezenta valvelor (la nivelul vene-lor membrelor inferioare).

Gravitatia favorizeaza curgerea sangelui din venele situate deasupra atriului drept; are efect nega-tiv asupra intoarcerii sangelui din venele membrelor inferioare.

Masajul pulsatil efectuat de artere asupra venelor omonime, aflate impreuna in acelasi pachet vascular, are efect favorabil asupra intoarcerii venoase.

Intoarcerea sangelui la inima are o mare importanta pentru reglarea debitului cardiac, deoarece o inima sanatoasa pompeaza, conform legii inimii, atat sange cat primeste prin aflux venos.

Reglarea nervoasa a circulatiei sangvine

Sistemul nervos afecteaza in special functiile globale, ca, de exemplu, redistributia sangvina in diverse teritorii ale organismului, cresterea activitatii pompei cardiace, si asigura in special controlul rapid al presiunii arteriale. Sistemul nervos controleaza circulatia exclusiv prin intermediul sistemului nervos vegetativ, mai ales prin sistemul nervos simpatic; sistemul nervos parasimpatic este important in reglarea functiilor cordului.

Nervii simpatici contin un numar foarte mare de fibre vasoconstrictoare si doar putine fibre vasodilatatoare. Fibrele vasoconstrictoare sunt distribuite tuturor segmentelor aparatului circulator, gasindu-se in numar mai mare in unele tesuturi (rinichi, intestin, splina si piele).

In substanta reticulata bulbara si in treimea inferioara a puntii, bilateral, se afla centrul vasomotor. Acest centru transmite impulsuri eferente prin maduva spinarii si, de aici, prin fibre simpatice vasoconstrictoare, la aproape toate vasele sangvine, care prezinta o zona vasoconstrictoare si o zona vasodilatatoare.

Controlul efectuat de catre centrul vasomotor asupra activitatii cardiace. Centrul vasomotor controleaza, in acelasi timp, diametrul vascular si activitatea cordului. Portiunile laterale ale centrului vaso-motor transmit, prin intermediul fibrelor nervoase simpatice, impulsuri excitatorii cordului, crescand frecventa si contractilitatea cardiaca. Portiunile mediale, situate in apropierea nucleului dorsal al vagului, transmit cordului, prin nervii vagi, impulsuri care determina scaderea frecventei cardiace. in acest mod, centrul vasomotor poate fie sa creasca, fie sa des-creasca activitatea cordului, aceasta intensificandu-se de obicei concomitent cu vasoconstrictia periferica si scazand concomitent cu inhibitia vasoconstrictiei.

Un numar mare de arii din substanta reticulata pontina, mezencefalica si diencefalica pot sa stimuleze sau sa inhibe centrul vasomotor. Hipotalamusul joaca un rol special in controlul sistemului vasoconstrictor, deoarece poate exercita efecte stimulatorii sau inhibitorii puternice asupra lui. Regiunile postero-laterale ale hipotalamusului determina in special excitatie, in timp ce regiunile anterioare pot determina fie o usoara excitatie, fie inhibitie, in functie de zona stimulata a hipotalamusului anterior. Hipotalamusul asigura integrarea activitatii cardiovasculare cu alte activitati vegetative ca termoreglarea, digestia, functiile sexuale. Stress-ul emotional influenteaza, de asemenea, frecventa cardiaca si presiunea arteriala.