Fisiologia cardiovascolare

Corso Integrato di Fisiologia Umana Fisiologia cardiovascolare La funzione cardiaca: Eventi elettrici e meccanici Anno Accademico 2007-2008 1

Anatomia macroscopica del cuore Anno Accademico 2007-2008 2

Anatomia microscopica funzionale del miocardio Nel tessuto del miocardio si riconoscono due tipi di cellule: cellule del miocardio comune cellule del sistema di conduzione: - cellule nodali (pacemaker) - cellule di transizione - cellule di Purkinje I miociti hanno quattro caratteristiche funzionali: 1. Eccitabilità (batmotropismo) 2. Automatismo (cronotropismo) 3. Conducibilità (dromotropismo) 4. Contrattilità (inotropismo) Anno Accademico 2007-2008 3

Innervazione del cuore Nervi cardiaci superiore, medio, inferiore Anno Accademico 2007-2008 4

Componenti del sistema nervoso autonomo Anno Accademico 2007-2008 5

Eventi elettrici nelle cellule del miocardio comune Ripolarizzazione rapida, Ma parziale Stabilizzazione del potenziale. Accoppiamento eccitazionecontrazione Rapida depolarizzazione Ripolarizzazione completa Potenziale di riposo Anno Accademico 2007-2008 6

Caratteristiche dei canali ionici presenti nella membrana dei miociti Anno Accademico 2007-2008 7

Eventi meccanici nel miocardio Fibre veloci del muscolo scheletrico: scossa semplice Sommazione delle scosse (tetano) Fibre muscolari cardiache Il lungo periodo refrattario del muscolo cardiaco impedisce che si abbia contrazione tetanica Anno Accademico 2007-2008 8

Eventi elettrici nelle cellule del sistema di conduzione Il potenziale di riposo delle cellule nodali è instabile: si ha chiusura spontanea dei canali per il K + e apertura dei canali per il Ca 2+ e dei canali per il Na + e quindi depolarizzazione (fase di prepotenziale) sino al valore di soglia quando si aprono i canali per il Ca 2+ e l ingresso di questi causa l insorgenza del potenziale d azione. Anno Accademico 2007-2008 9

Le cellule del NSA costituiscono il pacemaker primario Anno Accademico 2007-2008 10

La diffusione dell eccitamento nel miocardio La conoscenza della progressione dell onda di eccitamento nella massa cardiaca è di fondamentale importanza per comprendere l azione di pompa del cuore e anche per interpretare il tracciato elettrocardiografico Anno Accademico 2007-2008 11

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Morfologia del potenziale d azione nelle varie regioni del cuore L onda di eccitamento procede nel muscolo cardiaco secondo una sequenza ben precisa che risponde all esigenza di pompa del cuore La ripolarizzazione degli atri avviene in concomitanza con la depolarizzazione dei ventricoli La ripolarizzazione dei ventricoli ha aspetti peculiari in quanto è condizionata dalla durata della fase di plateau che hanno i miociti presenti nelle diverse zone del ventricolo La ripolarizzazione dei ventricoli avviene dall epicardio verso l endocardio, cioè con verso opposto rispetto al processo di depolarizzazione La ripolarizzazione dipende da un sufficiente apporto di ossigeno ai miociti, poiché questi devono attivamente pompare dal LIC verso il LEC Na + e recuperare K +. La ripolarizzazione è, quindi, assai sensibile all ischemia del miocardio Anno Accademico 2007-2008 13

Corso Integrato di Fisiologia Umana Fisiologia cardiovascolare Eventi elettrici e meccanici: L ElettroCardioGramma Anno Accademico 2007-2008 14

L ElettroCardioGramma L elettrocardiogramma (ECG) è la registrazione alla superficie del corpo degli eventi elettrici che accompagnano il propagarsi dell onda di eccitamento nella massa cardiaca L ECG fornisce informazioni sui seguenti aspetti: 1. Eventuali alterazioni nell insorgenza e propagazione dell onda di eccitamento nella massa cardiaca 2. Orientamento anatomico del cuore rispetto ai principali assi del cuore 3. Ampiezza relativa delle camere cardiache e dello spessore delle loro pareti 4. Esistenza di un danno ischemico al miocardio, localizzazione ed estensione dello stesso 5. Presenza di alterazioni della concentrazione di elettroliti (in particolare K) nel LI 6. Effetti di farmaci che agiscono sul cronotropismo e sull inotropismo cardiaco 7. Alterazioni nel bilancio tra le due componenti del SNA Anno Accademico 2007-2008 15

Concetti fondamentali Conduttore di II classe Linea di corrente Dipolo elettrico equivalente Vettore elettrico Anno Accademico 2007-2008 16

Correlazioni tra progressione dell eccitamento nel cuore ed ECG Anno Accademico 2007-2008 17

Interpretazione diagnostica del tracciato ECG Onda P: depolarizzazione degli atri (0.06 sec) Intervallo PR: depolarizzazione atri, ritardo nodo AV, conduzione fascio di His (0.12-0.20 sec) Complesso QRS: ventricologramma costituito da tre onde: - Q attivazione setto - R attivazione pareti - S attivazione basi Segmento ST: fase di plateau (0.07 sec) Onda T: ripolarizzazione (0.2 sec) Intervallo QT: durata depolarizzazione e ripolarizzazione (ca. 0.4 sec) Anno Accademico 2007-2008 19

Le derivazioni ElettroCardioGrafiche Il segnale che si registra alla superficie del corpo è pari a circa 1 mv. Il sistema di amplificazione consente di registrare una deflessione pari ad 1 cm, mentre la carta di registrazione scorre alla velocità di 25 mm/sec, cosicchè la distanza di 1 mm corrisponde a 40 msec. la morfologia dell ECG dipende dal tipo di elettrodi utilizzati (bipolari, unipolari) e dal loro posizionamento sul corpo Le 12 derivazioni standard utilizzate nella pratica clinica corrente (DI, DII, DIII, avr, avl, avf, V 1 -V 6 ) permettono di esplorare il cuore sia rispetto ad un piano frontale, sia rispetto a un piano orizzontale. Anno Accademico 2007-2008 20

Le derivazioni bipolari di Einthoven Le tre derivazioni bipolari di Einthoven delimitano una parte del volume conduttore che ha la forma di un triangolo Il vettore elettrico istantaneo (prodotto dall attività elettrica del ventricolo che va eccitandosi) è posto in questo triangolo orientato dall alto verso il basso e da destra verso sinistra La legge di Einthoven stabilisce che ad ogni istante del ciclo di eccitamento del cuore la somma algebrica dei potenziali registrati nelle tre derivazioni è pari a zero, per cui conoscendone due si può calcolare il terzo Anno Accademico 2007-2008 21

Le derivazioni unipolari di Goldberger Mediante le derivazioni unipolari si registra l attività elettrica di quella parte di cuore vista dall elettrodo esplorante in quel particolare momento. Derivazione avr: registra gli eventi elettrici degli atri e delle cavità ventricolari Derivazione avl: registra gli eventi elettrici del lato superiore sinistro del cuore Derivazione avf: registra gli eventi elettrici della superficie inferiore del cuore Anno Accademico 2007-2008 22

Le derivazioni unipolari di Wilson Le derivazioni unipolari di Wilson sono soprattutto influenzate dagli eventi elettrici ventricolari. Permettono in particolare di valutare: - l eventuale rotazione del cuore sul piano orizzontale (posizione del punto di transizione) ovvero la rotazione in senso antiorario (ipertrofia VS) od orario (ipertrofia VD) del cuore sul piano orizzontale - il grado di ipertrofia di uno dei ventricoli (durata del tempo di attivazione ventricolare) Anno Accademico 2007-2008 23

Danno ischemico del miocardio Indicazioni sulla localizzazione della necrosi si ha per l infarto: settale, alterazioni più evidenti in V 1, V 2 anteriore, alterazioni più evidenti in V 3, V 4 laterale, alterazioni più evidenti in V 5, V 6, DI, avl inferiore, alterazioni più evidenti in DII, DIII, avf Anno Accademico 2007-2008 24

Corso Integrato di Fisiologia Umana Fisiologia cardiovascolare Eventi elettrici e meccanici: Il ciclo cardiaco Anno Accademico 2007-2008 25

Il ciclo cardiaco Anno Accademico 2007-2008 26

Le fasi del ciclo cardiaco Stato di contrazione del ventricolo Stato di apertura o chiusura delle valvole Anno Accademico 2007-2008 27

Confronto tra le pressioni caratteristiche delle due pompe cardiache Anno Accademico 2007-2008 29

Parametri circolatori durante il ciclo cardiaco Abbreviazioni: SA = sistole atriale DV im = diastole ventricolare isometrica DV rl = diastole ventricolare riempimento lento DV rr = diastole ventricolare riempimento rapido SV el = sistole ventriccolare eiezione lenta SV er = sistole ventricolare eiezione rapida SV im = sistole ventricolare isometrica Anno Accademico 2007-2008 30

Il comportamento elastico del letto arterioso Il comportamento elastico del letto arterioso ha importanti conseguenze sul flusso del sangue: l azione di pompa a due tempi del cuore (riempimento/svuotamento) non porta ad un φ intermittente, ma pulsatorio Anno Accademico 2007-2008 31