La bomba cardiaca: ciclo cardiaco
Capítulo 22
Aileen Fernández Ramírez M.ScProfesora catedrática
Departamento de FisiologíaEscuela de Medicina
Universidad de Costa Rica
Fases del ciclo cardiaco: 4 fases
Fase de llenado
Fase de eyección
Fases del ciclo cardiaco
Diástole:Diástole: LlenadoLlenado rápido rápido
DiastasisDiastasis
ContraccióContracción n atrialatrial
ContracciContracción ón
ventriculaventricular isovol.r isovol.
RelajacióRelajación n
ventriculaventricular isovol.r isovol.
Eyección Eyección ventricular:ventricular: Rápida,Rápida, ReducidaReducida
1.1. 2.2. 33 4.4. 1.1.
Diástole Diástole
Sístole DiástoleDiástole
LlenadoLlenado rápido rápido ventriculaventricularr
Ver cuadro 22.1
Llenado rápido: 0.11s lento: 0.22 s
0.11s
Eyección rápida: 0.11 s lenta: 0.13
0.06 s
0.06 s
Diástole: 0.5 s
Sístole: 0.3 s
Ciclo : 0.8 s
Diagrama de Wiggers
Parámetros normales
Pulmonar Sistémico
PS (mmHg) 25 120 PD (mmHg) 10 80PAM (mmHg) 15 93.33PFD (mmHg) 6 (VD) 10 (VI)
Presión atrial (mmHg)
8(AI) 2 (AD)
GC: 4.9 L/min. FC : 70 lat/min VS: 70 ml VFD: 120 ml VFS: 50 ml FE: 0.60 Volumen sanguíneo: 6.5 L VO2 en reposo: 250 ml/min, Diferencia a-v de O2: 50 ml/L
Parámetros cardiovasculares
normales para un hombre sano de 20 años de edad
GC= FC x VSFE= VS/VFD
VFD
VFS
VS
Ciclo cardiaco
Presión aórtica
Flujo aórtico
Pulso venoso
Electrocardiograma
Fonocardiograma
Ecocardiograma
Ciclo cardiaco
Ciclo cardiaco
Ruidos cardiacos
1er ruido: S1 Intenso y prolongado
“Lob” Cierre de válvulas AV Duración. 0.14 s
2do ruido: S2 Agudo y corto “dob” Cierre de válvulas
semilunares Duración: 0.10 s
VD
VI
Fibras musculares Origen en anillo fibroso
de la base salen hacia el ápex
Orientación de Epi a endo
Acortan el eje longitudinal
↓ diámetro del ápex hacia la base
Contracción ventricular
Contracción AD inicia y finaliza antes que la del AI (SA) Contracción VI inicia y finaliza antes que la de VD
velocidad de acortamiento mayor VI . Mitral se cierra antes que la tricúspide
Contracción isovolumétrica VD más corta VI Menor P corriente abajo en VD. Pulmonar se abre antes que la aórtica
Eyección del VI tarda menos que VD P corriente abajo de la aorta es mayor que la pulmonar→ Aórtica se
cierra antes que la pulmonar
Relajación isovolumétrica del VD más corta VI Repolarización más rápida en VD. Pulmonar se cierra después que la
aórtica y la tricúspide se abre antes que la mitral.
El ciclo cardiaco de 4 tiempos o asa cardiaca presión-volumen (ventrículo izquierdo)
Diástole: llenado ventricular
Contracción isovolumétrica
Eyección rápida
Eyección reducida
Relajación isovolumétrica
W=P∆V
W = PV + 1/2mv2Trabajo total externo
Energía cinética
W sistólico
W = PV
Trabajo sistólico
W cardíaco: PAM x VS x FC
E total gastada en un ciclo cardíaco
E total consumida= PV + 1/2mv2 + kTt
Calor por tensión
W total externo
Contracción isométrica
Contracción isotónica
T: tensión de la pared
t: duración de la contracción isovolumétrica
k : constante de proporcionalidad
Eficiencia mecánica cardiaca
= W total extE
E total gastada en un ciclo cardíaco
Eficiencia mecánica
= 14%
Eficiencia mecánica cardiaca
= 18.7 kcal130 kcal
E total consumida = PV + 1/2mv2 + kTt
Calor por tensión
W total externo
Músculo cardíaco
• MitocondriasMitocondrias
• Intercambio rápido de Intercambio rápido de sustanciassustancias– Alta densidad de Alta densidad de
capilarescapilares– Distancia de difusiónDistancia de difusión– Tubos T radiales y Tubos T radiales y
axialesaxiales
• Metabolismo oxidativoMetabolismo oxidativo
[Ca2+]
F de
contracción
Relajación
Diagrama longitud-tensión
↑↑Longitud del sarcómeroLongitud del sarcómero→ → ↑T ↑T activaactiva
• ↓ ↓ Distancia entre A-MDistancia entre A-M
• ↑ ↑ SSensibilidad TNNC por ensibilidad TNNC por CaCa2+ 2+
• Activa canales tipo L Activa canales tipo L • ↑↑LCIC (CICR)LCIC (CICR)
>2.4 >2.4 μμmm →↓→↓TT Rigidez de componentes Rigidez de componentes
elásticos (titina) y tejido elásticos (titina) y tejido conectivoconectivo
No ocurre en corazones No ocurre en corazones sanossanos
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Sarcomere length (μm)
100806040200
CardiacSkeletal
Stretch
The Journal of Experimental Biology 211, 2005-2013, 2008
Fuerza de contracción depende de la Fuerza de contracción depende de la precargaprecarga
Precarga:• F que distiende las
fibras del músculo cardiaco relajado (diástole)
Poscarga:• F contra la que actúa
el músculo al contraerse
Volumen telediastólico
Presión aórtica
Ley de Frank-StarlingLey de Frank-Starling
↑ ↑ VFD VFD
Estiramiento del Estiramiento del miocardio miocardio
↑ ↑ F de contracción F de contracción
↑ ↑ VSVS
Ley de Starling: aplicación clínica Ley de Starling: aplicación clínica curva de rendimiento (función) curva de rendimiento (función) ventricularventricular
El tamaño inicial de la fibra muscular determina el trabajo realizado por el
ventrículo• Tamaño inicial de la fibra= VFD = PAD= P llenadoTamaño inicial de la fibra= VFD = PAD= P llenado
• Poscarga elevada– ↓ velocidad de
acortamiento
• Precarga elevada – ↑ velocidad de
acortamiento
ContractilidadContractilidad: capacidad intrínseca de las : capacidad intrínseca de las fibras musculares para contraerse a una fibras musculares para contraerse a una determinada precarga y poscarga determinada precarga y poscarga (rendimiento cardiaco(rendimiento cardiaco))
Tasa de desarrollo de P Tasa de desarrollo de P durante el desarrollo de F durante el desarrollo de F isométrica máxima (dP/dt)isométrica máxima (dP/dt)
Velocidad de flujo en la Velocidad de flujo en la aorta ascendenteaorta ascendente
Fracción de eyección: Fracción de eyección: Uso clínica (depende de Uso clínica (depende de
VFD)VFD)
Relación entre la P y el V Relación entre la P y el V durante el ciclo cardíaco durante el ciclo cardíaco
• Eyección Eyección aumenta (con el aumenta (con el mismo VFD y mismo VFD y presión aórtica)presión aórtica)
• ↓↓VFS y VFS y ↑↑ VS VS
Aumento de la contractilidad:Aumento de la contractilidad:
• AumentóAumentó la precarga ((↑VFD)↑VFD)::– ↑↑ VSVS con la misma con la misma
contractilidad (contractilidad (Ley Starling)
• Aumentó la Aumentó la poscarga (↑presión aórtica):– ↑ P ventricular con la
misma contractilidad– ↑↑ VFS y VFS y ↓↓ VS VS
Anexos
Válvulas cardiacas
Ecocardiograma: relación entre las estructuras anatómicas y la función fisiológica
Pulsos de sonido de alta frecuencia (ultrasonido)
Registro de los ecos que se reflejan
Traducción de las ondas reflejadas en imágenes de alta resolución
Tipos de ecocardiogramas Modo M: unidimensional 2 D (sección transversal):
largo y ancho de las estructuras
4 D mayor precisión
Doppler: velocidad y dirección del flujo
Usos: Alteraciones valvulares Dimensión de atrios y
ventrículos, y sus paredes Arterias: aorta y pulmonar Dirección y velocidad del flujo Volúmenes y fracción de
eyección
Ecocardiograma modo MEcocardiograma modo M
Ecocardiograma dopplerEcocardiograma doppler
izquierdo
D: antes de que la válvula mitral se abra E: apertura máxima de la válvula durante el llenado rápido F: acercamiento de las valvas durante el llenado reducido A: apertura máxima de la válvula mitral en la sístole atrial C: cierre de la válvula mitral al inicio de la sístole
Guyton, 2006
q1 q2
q3
Medición del gasto cardíaco por el
Principio de FickCantidad de
O2 que entra a los capilares pulmonares
de los alveolos
Cantidad de O2 que llega a los capilares pulmonares por la arteria
pulmonar
Cantidad de O2 que sale por la vena
pulmonar
q3= Q [O2]vp q1= Q [O2]ap
q1 + q2 = q3
Q [O2]vpQ [O2]ap + VO2 =
Q = VO2 / [O2]vp - [O2]ap
250 ml O2 /min 0.20 ml O2/min- 0.15 ml O2/min
Q =
Q = 5000 ml/min
Medición del gasto cardíaco: GC = (Vo2 /diferenica a-v O2)
Principio de Fick para determinar consumo de O2 de órganos
VO2 = Q ([O2]a - [O2]v)
VO2 = 700 ml/min (0.20 ml/min- 0.18 ml/min)
VO2 = 14 ml O2 /min
Q = VO2 / [O2]a-[O2]v
Flujo sanguíneo promedio total : Gasto cardíaco
Q= GC = F= FC x VS
GC = 70 lat/min x 0. 07 L/lat
GC = 4.9 L/min
Principio de continuidad de flujo Circuito sistémico y pulmonar en serie tienen
el mismo flujo GC corazón derecho= GC corazón izquierdo