Fisiologia II-3 - Indici della funzionalità cardiaca

Fisiologia II, Lezione 3 – Indici della funzionalità cardiaca, pag. 1 04/10/2010

INDICI DELLA FUNZIONALITÀ CARDIACA

Esempio sul dotto di Botalo

Volevo segnalarvi la rilevanza clinica di queste differenti pressioni. La volta scorsa, abbiamo fatto i vari compartimenti del cuore, e volevo segnalarvi la differenza tra la pressione media in aorta e la pressione media in arteria polmonare, circa 90mmHg in aorta (media di tutti valori pressori misurati istante per istante), mentre arteria polmonare circa 15. Non c'è una comunicazione tra aorta e arteria polmonare. Però forse avete studiato in embriologia che nel periodo fetale c'è, tramite un condotto che si chiama dotto di Botalo. Nel feto, non c'è scambio di gas a livello polmonare, i polmoni sono riempiti di liquido amniotico.

Quindi, il sangue arterioso che proviene dalla placenta degli organi di ossigenazione, il suo sangue arterioso bypassa la circolazione polmonare, dal tronco polmonare all'aorta tramite il dotto di Botalo, che si chiude pochi minuti dopo la nascita (non sempre!). Può anche permanere aperto. Rimanendo aperto, a causa del gradiente pressorio, il sangue dall'aorta per via della differenza del gradiente pressorio potrebbe tornare nel tronco polmonare e quindi abbiamo uno shaft arterio-polmonare. Aldilà del problema di ossigenazione, torna nei polmoni, e porta a una ipertensione polmonare, la pressione nel tronco polmonare aumenta, e può portare a uno scompenso del ventricolo destro, in quanto lui non è pensato per generare pressioni elevate. E quindi, questo può portare alla classica conseguenza che è l'insufficienza del ventricolo destro. Quindi, vedete come considerando questi valori, possiamo capire alcune patologie che riguardano il cuore e i grandi vasi.

Cateterismo cardiaco – misurazione di varie pressioni

Abbiamo visto nella tabella precedente i valori medi della pressione nei vari distretti, adesso invece vediamo un tracciato, una serie di tracciati, che sono registrazioni di pressione, istante per istante, tramite cateterismo cardiaco, in atrio destro, ventricolo destro e arteria polmonare, e fatto arrivare a quella situazione che si chiama una situazione a capillare occludente, o a catetere occludente, pulmonary artery wedge. Cioè, in pratica, il catetere, un sottile tubicino con misuratore di pressione sulla punta all'apice, viene progressivamente spinto da una vena periferica in atrio destro, poi nel ventricolo destro, poi in arteria polmonare passando attraverso le varie valvole, fatto continuare fino a che non va più avanti – fino a che si blocca, poco prima dei capillari polmonari. Questa è una classica tecnica utilizzata in cardiologia per misurare le varie pressioni nel cuore destro.

Descrizione del grafico:

Vedete effettivamente, che quando il catetere è in 1) atrio destro, osserviamo la classica forma d'onda, o onde pressorie, che abbiamo già studiato nella settimana scorsa nel grafico pressione-tempo del cuore. L'onda a, la valle c, x, y, e qui vediamo due cicli. Per il resto, quando spostiamo, spingiamo in avanti il catetere in modo che la sua punta vada dall'atrio destro al 2) ventricolo destro, la forma d'onda cambia notevolmente – abbiamo la più elevata pressione sistolica che corrisponde al ventricolo. Possiamo anche misurare la pressione telediastolica in ventricolo.

Adesso, se successivamente spingiamo il catetere in modo che l'apice va a finire nel 3) tronco polmonare, qui la forma d'onda è tipica di dove abbiamo la pressione sistolica identica a quella nel ventricolo destro, la pressione telediastolica (indicata come ED, end diastolic) in tronco polmonare che è leggermente superiore alla pressione telediastolica nel ventricolo destro, così come abbiamo appena visto in questa tabella, dove abbiamo la pressione telediastolica in arteria polmonare, 10mmHg, che è maggiore della pressione telediastolica in ventricolo destro, circa 5mmHg.


Continuiamo successivamente, vedete che arriviamo a questa situazione che si chiama situazione 4) a catetere occludente – pulmonary artery wedge. Wedge – cuneo in inglese, come se il catetere si fosse incuneato, come se si fosse bloccato, occluso. È interessante che la forma d'onda in questa situazione cambia completamente, di fatto la forma d'onda ricorda molto l'atrio sinistro – l'andamento pressione-tempo dell'atrio sinistro. L'onda a, valle x, tutto simile all'atrio sinistro. L'andamento della pressione in catetere occludente nei capillari polmonari, è simile ai valori pressori in atrio sinistro.

Sorprendente questo fatto, perché una cosa sono i capillari polmonari, e un'altra cosa è il lontano atrio sinistro. Secondo voi, come mai è così? Perché non ci sono valvole, e quindi la pressione si propaga. Niente valvole nel circolo tra i capillari polmonari e atrio sinistro. Questo è un principio importante: se non ci sono valvole, l'onda pressorio si propaga sia in avanti, ma anche all'indietro: in questo caso è all'indietro, fino ai capillari polmonari, proprio perché non ci sono valvole. Questo è un vantaggio da un punto di vista clinico: passando dalle vene periferiche, possiamo dire qualcosa anche sulla pressione in atrio sinistro, che altrimenti per accedere all'atrio sinistro direttamente dovremmo accedere tramite una vena periferica, e poi andare in senso retrogrado al flusso del sangue. È più semplice un accesso venoso che un accesso arterioso, ovvio.

Indici clinici della funzionalità cardiaca

Volumi

Degli indici, dei parametri, che riguardano pressioni, volumi, flussi, che ci dicono qualcosa sul fatto se il cuore funziona correttamente, o invece se c'è qualche problema. In particolare studieremo gli indici clinici del ventricolo sinistro, che è la pompa della circolazione periferica. Primo indice importante è il cosidetto volume telediastolico. Ve lo leggo – volume diastolico, abbreviato EDV, end diastolic volume, volume telediastolico, volume di sangue presente nella camera sinistra, ventricolo sinistro, a fine diastole. Abbiamo un valore fisiologico indicato come 72, ± 15 mL/m2. ± deviazione standard. 70 mL per metro quadro – superficie corporea. Il volume sono valori fisiologici per valori cardiaci, che riguardano volumi, sono normalizzati alla superficie corporea, perché un organismo di piccole dimensioni avrà un cuore di dimensioni più ridotto, come non avrebbe un elefante. Per cui, questi parametri cardiaci vengono normalizzati alla superficie corporea, non con il peso corporeo. Allora domanderete, ma per un adulto quanto è? Un adulto, 180cm, abbiamo 1.8m2

di superficie corporea. Quindi attorno a 110-140 mL.

I valori di volumi cardiaci vengono normalizzati sulla superficie corporea, per cui è chiaro in assoluto che il cuore di una KOF (questi indici fanno riferimento ai m2 di superficie corporea: tale unità di misura è espressa in KOF, abbreviazione dell'espressione tedesca korper oben flake), e il volume telediastolico, si è visto che c'è approssimativamente una proporzionalità tra volume cardiaci e superficie corporea, per cui tra un topolino e un elefante, che sarebbero dei estremi, starebbe l'uomo, approssimativamente c'è una correlazione lineare tra volume cardiaco e superficie corporea – per questo viene spesso normalizzato sulla superficie corporea.

L'analogo del volume telediastolico è il volume telesistolico, il volume di sangue nel ventricolo a fine sistole. I valori, anche qui normalizzati, sono attorno a 20 mL/m2. La differenza tra i due è il volume di sangue che il ventricolo spinge in circolo, che prende il nome di volume di scarica sistolica, o anche in termine tecnico stroke volume. O anche gittata sistolica, in termine tecnico è stroke volume, che non sarà altro che la differenza tra il volume telediastolico e il volume telesistolico. Come in una cassa: quello che non c'è più deve essere uguale a quello che c'era all'inizio meno che c'era alla fine. Questo volume di scarica sistolica è indicato qui come dai 30 ai 65 di mL per battito, anche questo normalizzato sui m2 della superficie corporea. A partire da questi parametri, si può calcolare un importante indice di funzionalità del ventricolo che viene molto


utilizzato in clinica, che è la cosidetta frazione di eiezione, ejection fraction, che non è altro che il stroke volume/end sistolic volume. In altre parole, mi esprime la frazione di volume di sangue presente nel ventricolo a fine diastole che viene spinto in circolo. È un valore che varia tra il 0.5 fino a 0.8. Non arriverà mai fino a 1, perché a fine della diastole o sistole rimane sempre un volume residuo di sangue.

Inoltre, vedete che se vediamo valori inferiori a 0.5, quelli sono indice di quello che è un insufficienza di pompa. In altre parole, se il ventricolo è insufficiente non riesce a scaricare una frazione appropriata in circolo, e questo indice assume un dato importante nell'insufficienza cardiaca.

Gittata cardiaca

Abbiamo considerato la gittata sistolica, il volume che il ventricolo spinge per battito. Un altro importante indice della funzionalità ventricolare è la gittata cardiaca, cardiac output, che rappresenta il volume di sangue che il ventricolo spinge in circolo ad ogni minuto. L'unità di misura saranno litri al minuto, L/min. Di fatto, poi di nuovo normalizzato per superficie corporea,

L/min/m2. Valore normale tra 2,6 e 4,2, se moltiplichiamo con i dati appropriati si arriva intorno a 5, o 6, litri al minuto a riposo. Questo è quello che la pompa dà di sé. Ovviamente, posto che conoscendo la gittata sistolica, cioè quanto sangue viene spinto ad ogni battito, e conoscendo il numero di battiti al minuto, che è la frequenza cardiaca, posso arrivare a calcolare la gittata cardiaca: se conosco la gittata sistolica e la frequenza cardiaca...

CO = SV*frequenza

Metodi di misurazione della gittata cardiaca

Ecografia

Tutti questi volumi possono essere misurati approssimativamente in maniera non invasiva, con ecografia – tecnica miglioremente sviluppato negli ultimi anni, che permette con quella dinamica di misurare questi volumi – sia il volume telediastolico che telesistolico. A partire di queste misurazioni di diametro ventricolare istante per istante, in simultanea con elettrocardiogramma, possiamo saper prendere alcuni diametri che sono visibili con l'ecografia (che è essenzialmente un sonar, vediamo superfici riflettenti, con ultrasuoni ed ecografia, riflessione di onde sonore possiamo stabilire la distanza tra le superfici). Dato che tra il sangue e la parete ventricolare esistono delle superfici che riflettono onde sonore, il suono genera genera un eco, e possiamo misurare dal tempo che passa la distanza. Quindi, è possibile misurare i volumi ventricolare telesistolico, telediastolico, frequenza cardiaca (che è facile da misurare), e con una tecnica non invasiva come l'ecocardiografia, è possibile stimare tutti questi volumi telediastolico, telesistolico, frazione d'eiezione e gittata cardiaca.

Di fatto, in certi casi queste stime non bastano, ed è necessario passare a misure più dirette, e vediamo che in particolare è importante la misurazione della gittata cardiaca.

Metodi invasivi di misurazione – legge di Fick

Allora, si distinguono di solito i metodi invasivi e non invasivi (che sono essenzialmente l'uso dell'ecografia). Vediamo invece i metodi invasivi: il primo metodo è quello che tratteremo in maniera dettagliata, è il metodo di misurazione della gittata cardiaca tramite il principio di Fick. È facile dire questo principio se indaghiamo su uno schema molto semplice. Di fatto, questo principio si basa sull'equilibrio, vale all'equilibrio: dice che all'equilibrio, il consumo d'ossigeno da parte dell'organismo è uguale all'assorbimento di ossigeno nei polmoni: quanto ossigeno consuma l'organismo al minuto, questo valore è uguale a quanto ossigeno viene assorbito dall'ambiente


esterno nei polmoni. All'equilibrio, questi due valori sono uguali: vuol dire che a valle di questo, la (differenza di) concentrazione di ossigeno tra sangue arterioso e sangue venoso misto sono costanti, non cambiano nel tempo. All'equilibrio, quando consumo e assorbimento sono uguali, la concentrazione di ossigeno nel sangue arterioso non cambia, e nemmeno quello del sangue arterioso (queste due concentrazioni sono differenti).

Possiamo schematizzarlo facendo il disegno del circolo sanguigno e i polmoni inserito, vi disegno qua i organi... A livello polmonare abbiamo l'assorbimento di ossigeno. O2 passa dallo spazio alveolare al sangue per cui il sangue venoso diventa arterioso, e viceversa negli organi è il passaggio contrario. Il sangue, ossigeno passa attraverso i tessuti: per organi intendiamo tutti gli organi corporei, alimentati dalla circolazione periferica. Il sangue che entra è arterioso ed esce venoso. Di fatto, come viene definito il sangue arterioso o venoso? In base dal punto di vista dell'ossigeno, dal contenuto di ossigeno, che viene espresso tipicamente con [O2], concentrazione di ossigeno, sangue arterioso che è in relazione con la relazione parziale di ossigeno nel sangue arterioso, e questa è un valore fisiologico, quanti mL di ossigeno sono contenuti in un millilitro di sangue? 0,2 millilitro di O2 per millilitro di sangue. Questo è un valore fisiologico, normativo che può variare.

Quanto ossigeno è contenuto nel sangue venoso che lascia gli organi? La situazione è un po' differente – mentre il contenuto di ossigeno del sangue arterioso è uniforme, il contenuto di ossigeno del sangue venoso dipende dal metabolismo degli organi, e ci possono essere degli organi con elevato metabolismo che estraggono molto ossigeno, altri meno attivamente metabolici. Non è che posso parlare di un sangue venoso puro, per cui di fatto, il concetto che si usa è il concetto di sangue venoso misto, che viene abbreviato con V (trattino sopra) per fare una sorta di media. Dove viene prelevato il sangue arterioso? In una qualsiasi arteria periferica. È equivalente. Invece il sangue venoso devo prelevarlo dove tutto il sangue venoso si è mescolato – l'arteria polmonare, tronco polmonare comune. Viene prelevato una porzione di sangue tramite un catetere polmonare, sangue venoso misto.

Il contenuto di O2 in sangue venoso misto è all'incirca 0,15 mL di O2 per mL di sangue. Questi valori possono essere quindi misurati. Adesso vedete di fatto, ragionate un momento: abbiamo detto che il principio di Fick dice che questa freccia mi dice quanto ossigeno viene assorbito nei polmoni – questo è l'assorbimento dell'ossigeno. Invece, questa freccia sotto mi esprime quanto ossigeno viene consumato dagli organi al minuto – consumo di ossigeno. Allora, di fatto, ci deve essere un equilibrio, e il consumo di O2, al quale possiamo dare un valore approssimativo, per un valore di adulto a riposo (perché il metabolismo cambia in situazione di esercizio fisico) è all'incirca 150 mL di O2 al minuto. E adesso viene il ragionamento molto semplice: ovviamente, se io so quanto ossigeno viene consumato, e questo lo posso misurare perché posso misurare l'assorbimento (attraverso una tecnica che si chiama spirometria, per mezzo di un spirometro a O2), è possibile calcolare quanto ossigeno viene consumato dall'organismo che è in equilibrio con quanto viene assorbito. Arriviamo a una considerazione semplice: l'ossigeno che viene ceduto dal sangue arterioso agli organi dipende dal suo contenuto, della differenza di contenuto di ossigeno moltiplicata per la gittata cardiaca. Quindi, questo consumo di O2 dell'organismo, non è altro che la gittata cardiaca moltiplicata per la differenza arteriovenosa di contenuto di [O2]a-[O2]vmisto.

Adesso conosco il consumo di ossigeno, conosco questi valori di contenuto nel sangue arterioso e venoso misto, e adesso l'unica variabile non nota è la gittata cardiaca, che secondo il principio di Fick uguale a consumo di O2 fratto la differenza arteriovenosa di contenuto di ossigeno. Questo è il principio di Fick che viene utilizzato in pazienti non in terapia intensiva, dove comunque il paziente già ha un catetere arterioso nel tronco polmonare, allora è facile misurare la gittata cardiaca. Ci siamo? La matematica è semplice, i concetti che stanno dietro sono interessanti.


Una domanda: per quanto riguarda la concentrazione dell'ossigeno arterioso e venoso, si può misurare con questa la saturazione di ossigeno nel sangue? No, è una cosa differente: indica quale percentuale dell'emoglobina è saturata, ma non mi dice il contenuto di ossigeno perché dipende dalla curva di saturazione di emoglobina, e bisogna sapere quanta emoglobina c'è, e va aggiunta una piccola quantità di ossigeno che viene disciolta nel sangue: questa sebbene piccola, non è trascurabile e viene aggiunta.

Termodiluizione

Brevemente, secondo un altro metodo che è meno preciso, ma non richiede così tante misurazioni è il cosidetto principio di diluizione di un indicatore, e di fatto questo ormai si riduce a utilizzare un principio di termodiluizione... Non entro nei dettagli, nel Conti è spiegato abbastanza bene... Sempre nel catetere posto nell'arteria polmonare, viene iniettata una piccola quantità di una soluzione fisiologica, salina, a bassa temperatura, e quindi viene misurata la temperatura del sangue tramite una sonda di temperatura tramite la punta del catetere, e la forma con la quale la temperatura cade e poi sale, diminuisce e poi man mano quando questo termoindicatore viene lavato via, fino a che questo sangue torna a circolare. A seconda della velocità della variazione di temperatura è possibile stimare la gittata cardiaca. Ricordatevi che tutta la gittata cardiaca passa attraverso il tronco polmonare comune. Non c'è un altra possibilità per il sangue per bypassare. Esattamente come tutta la gittata cardiaca passa attraverso l'aorta. Se io misuro la gittata a livello del tronco polmonare, ho la gittata cardiaca. Non bisogna mai scordarsi i principi fondamentali.

Chiaro che se invece il sangue bypassase il tronco polmonare, questo principio non valerebbe più. Per questo, mai dimenticare i principi che stanno dietro a misurazioni.

Derivata della pressione sul tempo, dP/dtmax

Abbiamo appenaparlato di metodi invasivi di misurazione di gittata cardiaca. Stavamo parlando di indici clinici di funzionalità cardiaca. Anche la gittata cardiaca lo è. Se continuando con indici che richiedono metodi invasivi, un altro indice di funzionalità del ventricolo è il cosidetto dP/dt, la derivata della pressione sul tempo, nella fase di contrazione isovolumetrico e nella fase di rilasciamento isovolumetrico. In particolare, questo dP/dtmax, il valore massimo che si raggiunge in queste due fasi, è all'incirca +1500mmHg nella fase della contrazione, e -1500mmHg secondo della fase di rilasciamento isovolumetrico.

Come si calcola questo dP/dtmax? Ovviamente è necessario conoscere l'andamento della pressione ventricolare istante per istante. Ritornando allo schema prima, quello sotto... Due cicli cardiaci, pressione-tempo. Sistole diastole, ventricolo sinistro, una pressione telediastolica all'incirca di 10 mmHg, una pressione mesosistolica all'intorno dei 140mmHg, questo è la pressione del tempo. Vogliamo vedere la dP/dt, la derivata della pressione, che è appunto istante per istante. Quando la pressione aumenta, la derivata sarà positiva, e quando la pressione diminuisce, la derivata sarà negativa. Sapete graficametne, la derivata, è la pendenza della tangente alla curva in quel istante di tempo. Dove sarà 0 la derivata? Ogni volta che abbiamo un passaggio, un attraversamento, una fase di diminuzione o aumento, a ogni picco. Vedete che ho una onda bifasica, dP/dtmax. Questo valore qua è dP/dtmax nella fase di contrazione isovolumetrica e rispettivamente nella fase di rilasciamento isovolumetrico.

Ritorno venoso

Ritorno venoso – il cuore può pompare solo sangue che gli arriva verso il ritorno venoso. Se gli arriva tardi, la gittata cardiaca o sarà nulla, o ridotta. Il cuore non ha una riserva di sangue. In maniera analoga come abbiamo definito la gittata cardiaca, definiamo il ritorno venoso. Venous


return, che è anch'esso espresso in L/min, il volume al sangue che ritorna al cuore sinistro dalla circolazione polmonare, al cuore destro dalla circolazione sistemica, in maniera del tutto analoga. Dobbiamo capire un po' quali sono le particolarità di questi fattori che favoriscono il ritorno del sangue al cuore. Di fatto, possiamo utilizzare lo schema che abbiamo disegnato prima per studiare la legge di Fick e mettiamo qui schematicamente come abbiamo visto il cuore destro, come pompa della circolazione polmonare, e il cuore sinistro come pompa della circolazione periferica... Esattamente come abbiamo definito la gittata cardiaca come il volume di sangue che il ventricolo sinistro spinge nella sistemica, il ritorno venoso è la quantità di sangue arriva al cuore sinistro attraverso la circolazione polmonare. Questo è la gittata, e questo il ritorno venoso, che in media devono essere uguali. Può esserci uno squilibrio istantaneo, ma la media deve essere uguale. Stesso discorso per cuore destro.

Per capire quali sono le forze che lo controllano, si parla di forze che favoriscono il ritorno venoso, è utile immaginare un bolo di sangue (prendete un volumetto di sangue presente da qualche parte, presente nella circolazione periferica. Vale lo stesso nella circolazione polmonare, ma studieremo poi questo.). Vedetelo come se fosse una sorta di carretto. Come posso muovere il carretto? Posso muoverlo dal dietro o tirarlo con i buoi, davanti. Vedete che c'è una forza premente, spingente, vis a tergo, e la forza che agisce dal davanti, una forza aspirante, di risucchio, prenderà il nome di vis a fronte. Avete capito? Questo è un concetto fondamentale di queste due forze. Vediamo quali sono i meccanismi che favoriscono il ritorno venoso. Il ritorno venoso è favorito dalla stessa azione meccanica del cuore. Si parla di pompa cardiaca che favorisce il ritorno venoso, e altro meccanismo fondamentale è la pompa respiratoria, come vedremo in questo lucido. Vedete che abbiamo detto che abbiamo innanzitutto la pompa cardiaca, dove possiamo sempre suddividere vis a tergo e vis a fronte.

Vis a tergo

Alla vis a tergo contribuiscono vari fattori. Innanzitutto sono questi 3:

a) La pressione generata dalla pompa cardiaca, l'azione premente. Prima di questo volumetto, abbiamo il circuito riempito di sangue. A ogni volume di sangue che viene scaricato in aorta, questo volume di sangue spinge tutto quello che gli sta davanti. La stessa pompa cardiaca contribuisce alla vis a tergo.

b) Un'altro fattore importante della vis a tergo è il ritorno elastico dell'aorta, che come vedremo costituisce un importante meccanismo del windkessel aortico. Prende il nome tecnico di winkessel che significa che una parte del sangue che viene spinta dal ventricolo nell'aorta non viene immediatamente messa in circolo, ma viene immagazzinata tramite una dilatazione elastica della parete dell'aorta, e il diametro dell'aorta aumenta in sistole, e in seguito in diastole, abbiamo il ritorno elastico della parete dell'aorta, che fa si che questo sangue che è stato immagazzinato temporaneamente in sistole viene spinto in circolo, e anche il ritorno elastico dell'aorta contribuisce alla vis a tergo. Tra l'altro, qualcuno me l'ha domandato nella pausa, questo fatto che il ritorno elastico dell'aorta contibuisce alla spinta, questo contribuisce che ci sia anche il flusso di sangue in diastole. Il ventricolo è una pompa discontinua, il flusso attraverso la valvola aortica in diastole è zero. Il flusso viene trasformato da discontinuo in continuo tramite questo meccanismo, facendo sì che anche in diastole ci sia una spinta e quindi vedete (windkessel).

c) Il terzo fattore che contribuisce alla vis a tergo che non c'entra nulla con il cuore, è la pompa muscolare, l'attività dei muscoli scheletrici, un fattore che favorisce il ritorno di sangue al cuore, e questo è un motivo, un fenomeno che può essere visto molto facilmente. Se applicate pressione a un laccio emostatico al braccio, sufficientemente stretto da impedire il ritorno venoso, e contraete e rilasciate i muscoli dell'avambraccio, vedrete che le vene si gonfiano, questo è esattamente l'effetto


della pompa muscolare sul ritorno venoso. Viene utilizzato quando si va a donare il sangue, prelievo di sangue venoso viene usato questo metodo.

Questi tre fattori contribuiscono alla vis a tergo, ma passiamo adesso ai fattori che contribuiscono alla vis a fronte.

Vis a fronte

Innanzitutto, vediamo come il cuore ha anche un effetto modesto, aspirante, per cui abbiamo già visto che in atrio abbiamo il crollo sistolico, che di fatto vuol dire un risucchio, che fa che il sangue sia risucchiato in atrio: due fasi quindi di risucchio che contribuiscono alla vis a fronte. La capacità del cuore da fungere da pompa aspirante, è piuttosto modesto: il cuore di fatto non ha quasi nessuna capacità aspirante, molto bassa. Prossima volta farò vedere un filmato sul cuore, dove faccio vedere che la capacità del cuore di aspirare il sangue è relativamente bassa. Sicuramente, meno importante della vis a tergo. Quindi, le due componenti sono l'aspirazione sistolica e l'aspirazione diastolica

Abbiamo parlato della pompa cardiaca e abbiamo pure aggiunto la pompa muscolare. Adesso invece, parliamo di un'altra importante contributo non del cuore, ma nientedimeno dei polmoni. Uno penserebbe, che c'entrano i polmoni? La cosidetta pompa respiratoria, fa riferimento alle fasi del ciclo respiratorio, aumento, espirazione – diminuzione del volume polmonare. Nella pompa respiratoria abbiamo un effetto aspirante, e quindi vuol dire vis a fronte, che è dovuto al fatto che come vedremo, c'è una negativizzazione della pressione pleurica in inspirazione, e questa negativizzazione della pressione pleurica in inspirazione, e questo fa si che la pressione intorno all'atrio destro (il cuore è all'interno della cavità toracica, e risente della presisone intertoracica) soprattuto ne risente il atrio destro, per cui una negativizzazione della pressione pleurica crea un effetto di risucchio. Come se faceste il vuoto all'esterno di una camera, e questo aumenta l'effetto di risucchio, e questo aumenta l'effetto di risucchio che abbiamo all'atrio.

Pompa respiratoria

Questo effetto aspirante è maggiore in inspirazione, perché abbiamo una maggiore negatività della pressione pleurica, e questo porta al fatto che temporaneamente il ventricolo destro si trova ad avere un maggiore ritorno venoso rispetto al ventricolo sinistro a causa di questo effetto aspirante della pompa respiratoria. Quindi la sistole del ventricolo destro dura un po' di più rispetto a quella del ventricolo destro, e quindi questo porta allo sdoppiamento del secondo tono cardiaco in inspirazione. Mentre in espirazione, i due toni sono fusi. Inoltre, un'altro aspetto della pompa respiratoria è quello premente, per cui durante l'inspirazione, abbiamo un abbassamento del diaframma (il muscolo che separa la cavità pleurica da quella addominale, e quando si contrae si abbassa, come se fosse uno stantufo) aspira sangue nella cavità toracica, e spreme sangue fuori della cavità addominale, fa sì che il sangue passi dalla cavità addominale alla cavità toracica durante l'inspirazione, e questo ha un effetto premente, quasi come se fosse una sorta di pompa muscolare. Spreme e fa sì che il sangue ritorni più facilmente all'atrio destro, e i due effetti combinati della pompa respiratoria, quella aspirante e quella premente, porta allo sdoppiamento fisiologico del secondo tono (P2 dopo A2).

Questa negativizzazione porta a una vis a fronte. Possiamo disegnarlo, lo possiamo vedere anche in questo schema, cuore destro e cuore sinistro, le due pompe in serie, le inserisco all'interno della cavità toracica. All'interno della cavità toracica, ho una determinata pressione, che posso misurare nello spazio pleurico, e questa pressione che chiamiamo pressione pleurica, abbiamo detto essere negativa. Non nel senso che è inferiore a 0, che questo è impossibile, ma inferiore alla pressione di riferimento, che è la pressione atmosferica. Vedete che già di per sé questa pressione pleurica mi facilita il riflusso di sangue, perché le vene periferiche sono a pressione atmosferica. Avendo una pressione pleurica che è inferiore all'atmosferica, questo mi crea un risucchio: la pressione pleurica


diventa ancora più negativa in inspirazione, e questo risucchio mi aumenta.

Ma perché non ha lo stesso effetto sul cuore sinistro? Perché la circolazione polmonare e il cuore sinistro sono esposti entrambi alla pressione negativa intratoracica: quindi, è solo il cuore destro che ha la differenza. Il cuore destro è esposto alla pressione negativa all'interno della cavità toracica, le vene sistemiche invece no. (parola per parola - eh, nemmeno io l'ho capito)

Qui abbiamo pressione atmosferica, e qui abbiamo pressione inferiore alla pressione atmosferica. Le vene (che portano il sangue al cuore) sono esposte a pressione atmosferica. L'atrio destro no. Invece, per quanto riguarda il circolo, la circolazione polmonare che fornisce il ritorno venoso al cuore sinistro, la circolazione polmonare e il cuore sinistro sono entrambi esposti alla pressione. Quindi, anche se questa pressione si negativizza, comunque si negativizza in due posti, e l'effetto è nullo.

Esempio – manovra di Valsalva

Il riempimento del ventricolo sinistro non è influenzato dalla pompa respiratoria. Ovviamente, è chiaro che temporaneamente vale questa cosa, ma se la gittata cardiaca del ventricolo destro è superiore o inferiore a causa di questo risucchio, questo poi dopo alcuni battiti si riflette sul ventricolo sinistro. L'effetto drammatico che mostra l'importanza della pompa respiratoria è quella di cui parlavamo, quella di manovra di Valsalva. Cosa si fa nella manovra di Valsalva – una respirazione forzata a glottide chiusa, o una espirazione contro pressione, per poi fermarsi in posizione di ispirazione.

Quello che fa la manovra è di invertire questo segno, per cui la pressione pleurica diventa maggiore della pressione atmosferica. La pressione pleurica durante la manovra di Valsalva diventa maggiore. Questo di fatto 1) annulla l'effetto della pompa respiratoria sul ritorno venoso, e 2) può creare un blocco di ritorno venoso dalle vene periferiche al cuore. Di fatto, se fate questa manovre, le vene giugulari cominciano a riempirsi – normalmente sono vuote – si vede nei cantanti, che le vene giugulari si riempiono. Bloccando o diminuendo di molto il ritorno venoso, fa si che dopo alcuni secondi la gittata cardiaca diminuisce, e con una conseguente diminuzione della pressione arteriosa, perché una delle determinanti della pressione arteriosa è la gittata cardiaca, se la gittata diminuisce, diminuisce pure la pressione. Se la pressione diminuisce sotto ai livelli critici, può succedere una sincope, perdita di conoscenza. Vedete l'importanza della manovra di Valsalva, nel ritorno venoso. Una situazione fisiologica dove tutti volgono la manovra di Valsalva, è durante il torchio addominale, che viene utilizzato nella defecazione, che serve a espellere il contenuto del colon.

Mai dimenticare il ritorno venoso. Il cuore è una pompa che può mettere in circolo il sangue che ritorna attraverso il ritorno venoso.

Meccanica cardiaca – grafico pressione/volume

Un'altro argomento importante della fisiologia del cuore, che prende il nome di meccanica cardiaca, dove vedremo le proprietà meccaniche del cuore come pompa. Di fatto, quello che possiamo fare, che ci porterà alla legge classica della meccanica cardiaca è la legge di Starling.

Prima di passare alla legge di Starling, dobbiamo considerare il ciclo cardiaco non più nel grafico pressione-tempo, ma nel grafico pressione-volume. Quando si parla di meccanica cardiaca, di fatto si parla di rapporto di volumi e pressioni. Non è più pressione in funzione del tempo, ma del volume. Di fatti, attraverso un grafico che diamo all'esame, il passaggio da un grafico pressione-tempo nel piano pressione-volume. Lo vogliamo rappresentare alla lavagna. Vediamo che l'ordinata è sempre la stessa, ma quello che cambia è l'ascissa. Dovete rendervi conto di questo passaggio.


Disegnamo il ciclo cardiaco, per quando riguarda il ventricolo, che è la pompa vera e propria.

Possiamo partire da questo punto, che corrisponde all'apertura della valvola mitrale, la pressione ovviamente rimane la stessa nel grafico pressione volume, quello che cambia è il volume. Qui dobbiamo ragionare: alla fine della sistole, a che volume ventricolare siamo? Volume telesistolico. Qui, questo punto, corrisponderà al volume telesistolico, ESV. Adesso vedete, in questa fase della diastole, chiusura della mitrale, abbiamo un calo pressorio, e poi la pressione torna ad aumentare. Però, col volume che succede? Continua ad aumentare. Alla fine della diastole arriverò a questo punto, e l'andamento il volume va così. Ho inizialmente un aumento di volume con calo di pressione perché il ventricolo si sta dilatando e l'atrio si sta svuotando. Alla fine abbiamo l'onda A. Adesso cosa succede alla fine dell'onda A? Inizio della contrazione isovolumetrica, il volume non cambia – si verifica un aumento di pressione senza cambio di volume, e quindi per definizione vedete che devo andare parallelo all'asse del y. Quando terminerà questa linea A perpendicolare? Quando si apre la valvola aortica. Possiamo anche per completezza disegnare la pressione aortica. Vedete che in questo punto qua, quando la pressione in ventricolo supera quella aortica si apre la valvola aortica.

Quindi siamo in questo punto, da questo punto, chiamiamolo A, a questo punto B, dalla chiusura della mitrale all'apertura dell'aortica, abbiamo la fase della contrazione isovolumetrica. Però adesso che la valvola aortica si apre, questo ventricolo scarica il suo volume, diminuisce il suo volume, legge di Laplace, ritorno, fino al picco sistolico. Poi la pressione comincia a diminuire, raggiunto il picco sistolico, fino a quando arriviamo all'incisura. Adesso passiamo, dal volume telesistolico ESV, alla fase del rilasciamento, dal punto C al punto D, fino a che la pressione atriale sale sotto a quella ventricolare nel punto D e si apre la valvola mitrale e ricomincia il ciclo. Vedete che abbiamo un ciclo, una superficie chiusa, un perimetro chiuso. Abbiamo anche, già che ci siamo, inseriamo altri due concetti. Abbiamo parlato di volumi fino ad adesso. Il punto A è interessante. Al volume telediastolico nel punto A ho la pressione che prende nome di pressione telediastolica, EDP. Questo EDV corrisponde a un EDP. In un grafico pressione-volume ogni punto ha una componente di pressione e di volume. Un'altro punto importante per la meccanica cardiaca è il punto tra ESV e ESP, il punto C. Questi due punti che ho evidenziato, sono due punti che in seguito quando consideriamo la meccanica cardiaca sono molto importanti perché definiscono bene le proprietà meccaniche della pompa.

Ovviamente, vedete le cose che abbiamo nella forma geometrica, o più precisamente la superficie contenuta all'interno del perimetro sarà il lavoro cardiaco, ∆P*∆V, cioè la variazione di volume moltiplicata per la variazione di pressione, quindi questo è il lavoro cardiaco. Va bene. Questo è il modo di considerare il passaggio tra il piano pressione tempo e il piano pressione volume. Questo ci servirà quando inizieremo a parlare della legge di Starling domani.

Fisiologia II-3 - Indici della funzionalità cardiaca

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