Ciclo cardíaco
Un ciclo cardíaco incluye todos los fenómenos asociados con un latido cardíaco. Por lo tanto, un ciclo cardíaco consiste en la sístole y la diástole de las aurículas más la sístole y diástole de los ventrículos.
Cambios de presión y el volumen durante el ciclo cardíaco
En cada ciclo cardíaco, las aurículas y ventrículos se contraen y se relajan alternadamente, trasladando la sangre desde las áreas de menor presión hacia las de mayor presión. A medida que una cámara del corazón se contrae, la presión de la sangre que contiene aumenta.
La siguiente imagen muestra la relación existente entre las señales eléctricas cardíacas (electrocardiograma) y los cambios en la presión auricular, ventricular y aórtica y el volumen ventricular durante el ciclo cardíaco.
Los valores de presión graficados en la imagen anterior corresponden a los de las cámaras izquierdas; las presiones que manejan las cámaras derechas son considerablemente menores. Cada ventrículo, sin embargo, eyecta el mismo volumen de sangre por latido, y ambas cámaras de bombeo siguen el mismo patrón. Cuando la frecuencia cardíaca es de 75 Ipm, un ciclo cardíaco dura 0,8 segundos. Para analizar y correlacionar los fenómenos que tienen lugar durante el ciclo cardíaco, se comenzará con la sístole auricular.
Sístole auricular
Durante la sístole auricular, que dura aproximadamente 0,1 segundos, las aurículas se contraen. En ese momento los ventrículos están relajados.
1. La despolarización del nodo sinoauricular causa la despolarización auricular evidenciada por la onda P del electrocardiograma.
2. La despolarización auricular produce la sístole auricular. A medida que la aurícula se contrae, ejerce presión sobre la sangre contenida en su interior, impulsándola hacia los ventrículos a través de las válvulas auriculoventriculares abiertas.
3. La sístole auricular contribuye con un volumen de 25 mL de sangre al volumen ya existente en cada ventrículo (aproximadamente 105 mL). El final de la sístole auricular también es el final de la diástole ventricular (relajación). Por lo tanto, cada ventrículo contiene 130 mL de sangre al final de su período de relajación (diástole). Este volumen se denomina volumen de fin de diástole
4. El complejo QRS del electrocardiograma marca el comienzo de la despolarización ventricular.
Sístole ventricular
La sístole ventricular se extiende por 0,3 segundos, durante los cuales los ventrículos se están contrayendo. Al mismo tiempo, las aurículas están relajadas, en la diástole auricular.
5. La despolarización ventricular determina la sístole ventricular. Cuando la sístole ventricular comienza, la presión en el interior de los ventrículos aumenta e impulsa la sangre contra las válvulas auriculoventriculares, forzando su cierre. Durante aproximadamente 0,05 segundos, tanto las válvulas semilunares como las auriculoventriculares se encuentran cerradas. Éste es el período de contracción isovolumétrica.
Durante este intercalo, las fibras musculares cardíacas se están contrayendo y generando fuerza pero no se están acortando. Por ello, esta contracción es isométrica (misma longitud). Más aún, debido a que las cuatro válvulas están cerradas, el volumen ventricular permanece constante (isovolumétrico).
6. La contracción continua de los ventrículos provoca un rápido aumento de presión dentro de dichas cámaras. Cuando la presión del ventrículo izquierdo sobrepasa la presión aórtica (80 mm de Hg. aproximadamente) y la presión del ventrículo derecho se eleva por encima de la presión del tronco pulmonar (20 mm de Hg.), ambas válvulas semilunares se abren. En este punto comienza la eyección de la sangre desde el corazón. el período en el que las válvulas semilunares están abiertas es la eyección ventricular, que dura aproximadamente 0,25 segundos. La presión en el ventrículo izquierdo continúa aumentando hasta 120 mm de Hg., mientras que la del ventrículo derecho llega a 25-30 mm de Hg.
7. El ventrículo izquierdo eyecta casi 70 mL de sangre dentro de la aorta y el derecho eyecta el mismo volumen en el tronco pulmonar. El volumen remanente presente en cada ventrículo al final de la sístole, de aproximadamente 60 mL, es el volumen de fin de sístole o volumen residual. El volumen sistólico o descarga sistólica, volumen eyectado en cada latido por cada ventrículo, es igual a la diferencia entre el volumen de fin de diástole y el volumen de fin de sístole. En reposo, el volumen sistólico es de 130 mL - 60 mL = 70 ML.
8. La onda T del electrocardiograma marca el inicio de la repolarización ventricular.
Período de relajación
Durante el período de relajación, de 0,4 segundos, tanto las aurículas como los ventrículos se encuentran relajados. A medida que el corazón late más y más rápido, el período de relajación se hace más y más corto, mientras que la duración de la sístole auricular y ventricular sólo se acorta levemente.
9. La repolarización ventricular determina la diástole ventricular. A medida que los ventrículos se relajan, la presión dentro de las cámaras cae y la sangre contenida en la aorta y en el tronco pulmonar comienza a retornar hacia las regiones de menor presión en los ventrículos. Este pequeño volumen de sangre que refluye produce el cierre de las válvulas semilunares. La válvula aórtica se cierra a una presión de 100 mm de Hg. El choque de la sangre que refluye contra las valvas cerradas de la válvula aórtica produce la onda dicrótica en la curva de presión aórtica. Después de que las válvulas semilunares se cierran hay un pequeño intervalo en el que el volumen ventricular no varía debido a que todas las válvulas se encuentran cerradas. Éste es el período de relajación isovolumétrica.
10. A medida que los ventrículos se continúan relajando, la presión cae rápidamente. Cuando la presión ventricular cae por debajo de la presión de las aurículas, las válvulas atrioventriculares se abren y comienza el llenado ventricular. La mayor parte del llenado ventricular ocurre justo después de la apertura de las válvulas auriculoventriculares. En este momento, la sangre que ha estado llegando a la aurícula durante la sístole ventricular ingresa rápidamente a los ventrículos. Al final del período de relajación, los ventrículos han llegado a las tres cuartas partes de su volumen de fin de diástole. La onda P aparece en el electrocardiograma, señalando el comienzo de otro ciclo cardíaco.
Ruidos cardíacos
La auscultación es el acto de escuchar los sonidos dentro del organismo y usualmente se realiza con un estetoscopio. El ruido de un latido cardíaco proviene principalmente del flujo turbulento de la sangre causado por el cierre de las válvulas cardíacas. El flujo laminar es silencioso. Durante cada ciclo cardíaco hay cuatro ruidos cardíacos, pero en un corazón normal sólo el primero y el segundo ruido son los suficientemente intensos como para ser escuchados con un estetoscopio.
EL primer ruido, que podría describirse como un sonido "lub", es más fuerte y un poco más prolongado que el segundo ruido. El primer ruido es causado por el flujo turbulento asociado al cierre de las válvulas atrio o auriculoventriculares en el comienzo de la sístole. El segundo ruido, que es más débil y más grave que el primero, podría describirse como un "dup". El segundo ruido es causado por la turbulencia asociada al cierre de las válvulas semilunares al comienzo de la diástole ventricular. A pesar de que ambos sonidos se producen por la turbulencia asociada al cierre de las válvulas, se oyen mejor en determinados puntos de la superficie torácica que se encuentran a cierta distancia de las válvulas. normalmente, el tercer sonido no es lo suficientemente intenso como para ser auscultado y es producido por la turbulencia generada durante el llenado rápido. El cuarto sonido se produce por la turbulencia generada durante la sístole auricular.
Soplos cardíacos
Los soplos cardíacos proporcionan importante información sobre el funcionamiento mecánico del corazón. Un soplo cardíaco es un ruido anormal que consiste en un murmullo o un gorgoteo que se escuha antes, entre o después de los ruidos cardíacos normales. Los soplos cardíacos son muy comunes en los niños, y la mayoría de las veces no tienen significado patológico. Los soplos cardíacos suelen descubrirse en los niños de 2 a 4 años. Este tipo de soplos se denomina "soplos cardíacos funcionales o inocentes"; frecuentemente se atenúan o desaparecen con el crecimiento.
A pesar de que algunos soplos presentes en adultos son inocentes, la mayoría señalan la presencia de alguna enfermedad valvular. Cuando una válvula cardíaca se halla estenosada, el soplo es audible en el momento del ciclo en el cual la válvula debería estar abierta completamente pero no lo está. Por ejemplo, la estenosis mitra produce un soplo durante la diástole, entre el segundo y primer ruido. Por el contrario, una válvula insuficiente causa la aparición de un soplo en el momento del ciclo en el que debería estar totalmente cerrada. Por lo tanto, un soplo de insuficiencia mitral es audible durante la sístole ventricular.
En cada ciclo cardíaco, las aurículas y ventrículos se contraen y se relajan alternadamente, trasladando la sangre desde las áreas de menor presión hacia las de mayor presión. A medida que una cámara del corazón se contrae, la presión de la sangre que contiene aumenta.
La siguiente imagen muestra la relación existente entre las señales eléctricas cardíacas (electrocardiograma) y los cambios en la presión auricular, ventricular y aórtica y el volumen ventricular durante el ciclo cardíaco.
Los valores de presión graficados en la imagen anterior corresponden a los de las cámaras izquierdas; las presiones que manejan las cámaras derechas son considerablemente menores. Cada ventrículo, sin embargo, eyecta el mismo volumen de sangre por latido, y ambas cámaras de bombeo siguen el mismo patrón. Cuando la frecuencia cardíaca es de 75 Ipm, un ciclo cardíaco dura 0,8 segundos. Para analizar y correlacionar los fenómenos que tienen lugar durante el ciclo cardíaco, se comenzará con la sístole auricular.
Sístole auricular
Durante la sístole auricular, que dura aproximadamente 0,1 segundos, las aurículas se contraen. En ese momento los ventrículos están relajados.
1. La despolarización del nodo sinoauricular causa la despolarización auricular evidenciada por la onda P del electrocardiograma.
2. La despolarización auricular produce la sístole auricular. A medida que la aurícula se contrae, ejerce presión sobre la sangre contenida en su interior, impulsándola hacia los ventrículos a través de las válvulas auriculoventriculares abiertas.
3. La sístole auricular contribuye con un volumen de 25 mL de sangre al volumen ya existente en cada ventrículo (aproximadamente 105 mL). El final de la sístole auricular también es el final de la diástole ventricular (relajación). Por lo tanto, cada ventrículo contiene 130 mL de sangre al final de su período de relajación (diástole). Este volumen se denomina volumen de fin de diástole
4. El complejo QRS del electrocardiograma marca el comienzo de la despolarización ventricular.
Sístole ventricular
La sístole ventricular se extiende por 0,3 segundos, durante los cuales los ventrículos se están contrayendo. Al mismo tiempo, las aurículas están relajadas, en la diástole auricular.
5. La despolarización ventricular determina la sístole ventricular. Cuando la sístole ventricular comienza, la presión en el interior de los ventrículos aumenta e impulsa la sangre contra las válvulas auriculoventriculares, forzando su cierre. Durante aproximadamente 0,05 segundos, tanto las válvulas semilunares como las auriculoventriculares se encuentran cerradas. Éste es el período de contracción isovolumétrica.
Durante este intercalo, las fibras musculares cardíacas se están contrayendo y generando fuerza pero no se están acortando. Por ello, esta contracción es isométrica (misma longitud). Más aún, debido a que las cuatro válvulas están cerradas, el volumen ventricular permanece constante (isovolumétrico).
6. La contracción continua de los ventrículos provoca un rápido aumento de presión dentro de dichas cámaras. Cuando la presión del ventrículo izquierdo sobrepasa la presión aórtica (80 mm de Hg. aproximadamente) y la presión del ventrículo derecho se eleva por encima de la presión del tronco pulmonar (20 mm de Hg.), ambas válvulas semilunares se abren. En este punto comienza la eyección de la sangre desde el corazón. el período en el que las válvulas semilunares están abiertas es la eyección ventricular, que dura aproximadamente 0,25 segundos. La presión en el ventrículo izquierdo continúa aumentando hasta 120 mm de Hg., mientras que la del ventrículo derecho llega a 25-30 mm de Hg.
7. El ventrículo izquierdo eyecta casi 70 mL de sangre dentro de la aorta y el derecho eyecta el mismo volumen en el tronco pulmonar. El volumen remanente presente en cada ventrículo al final de la sístole, de aproximadamente 60 mL, es el volumen de fin de sístole o volumen residual. El volumen sistólico o descarga sistólica, volumen eyectado en cada latido por cada ventrículo, es igual a la diferencia entre el volumen de fin de diástole y el volumen de fin de sístole. En reposo, el volumen sistólico es de 130 mL - 60 mL = 70 ML.
8. La onda T del electrocardiograma marca el inicio de la repolarización ventricular.
Período de relajación
Durante el período de relajación, de 0,4 segundos, tanto las aurículas como los ventrículos se encuentran relajados. A medida que el corazón late más y más rápido, el período de relajación se hace más y más corto, mientras que la duración de la sístole auricular y ventricular sólo se acorta levemente.
9. La repolarización ventricular determina la diástole ventricular. A medida que los ventrículos se relajan, la presión dentro de las cámaras cae y la sangre contenida en la aorta y en el tronco pulmonar comienza a retornar hacia las regiones de menor presión en los ventrículos. Este pequeño volumen de sangre que refluye produce el cierre de las válvulas semilunares. La válvula aórtica se cierra a una presión de 100 mm de Hg. El choque de la sangre que refluye contra las valvas cerradas de la válvula aórtica produce la onda dicrótica en la curva de presión aórtica. Después de que las válvulas semilunares se cierran hay un pequeño intervalo en el que el volumen ventricular no varía debido a que todas las válvulas se encuentran cerradas. Éste es el período de relajación isovolumétrica.
10. A medida que los ventrículos se continúan relajando, la presión cae rápidamente. Cuando la presión ventricular cae por debajo de la presión de las aurículas, las válvulas atrioventriculares se abren y comienza el llenado ventricular. La mayor parte del llenado ventricular ocurre justo después de la apertura de las válvulas auriculoventriculares. En este momento, la sangre que ha estado llegando a la aurícula durante la sístole ventricular ingresa rápidamente a los ventrículos. Al final del período de relajación, los ventrículos han llegado a las tres cuartas partes de su volumen de fin de diástole. La onda P aparece en el electrocardiograma, señalando el comienzo de otro ciclo cardíaco.
Ruidos cardíacos
La auscultación es el acto de escuchar los sonidos dentro del organismo y usualmente se realiza con un estetoscopio. El ruido de un latido cardíaco proviene principalmente del flujo turbulento de la sangre causado por el cierre de las válvulas cardíacas. El flujo laminar es silencioso. Durante cada ciclo cardíaco hay cuatro ruidos cardíacos, pero en un corazón normal sólo el primero y el segundo ruido son los suficientemente intensos como para ser escuchados con un estetoscopio.
EL primer ruido, que podría describirse como un sonido "lub", es más fuerte y un poco más prolongado que el segundo ruido. El primer ruido es causado por el flujo turbulento asociado al cierre de las válvulas atrio o auriculoventriculares en el comienzo de la sístole. El segundo ruido, que es más débil y más grave que el primero, podría describirse como un "dup". El segundo ruido es causado por la turbulencia asociada al cierre de las válvulas semilunares al comienzo de la diástole ventricular. A pesar de que ambos sonidos se producen por la turbulencia asociada al cierre de las válvulas, se oyen mejor en determinados puntos de la superficie torácica que se encuentran a cierta distancia de las válvulas. normalmente, el tercer sonido no es lo suficientemente intenso como para ser auscultado y es producido por la turbulencia generada durante el llenado rápido. El cuarto sonido se produce por la turbulencia generada durante la sístole auricular.
Soplos cardíacos
Los soplos cardíacos proporcionan importante información sobre el funcionamiento mecánico del corazón. Un soplo cardíaco es un ruido anormal que consiste en un murmullo o un gorgoteo que se escuha antes, entre o después de los ruidos cardíacos normales. Los soplos cardíacos son muy comunes en los niños, y la mayoría de las veces no tienen significado patológico. Los soplos cardíacos suelen descubrirse en los niños de 2 a 4 años. Este tipo de soplos se denomina "soplos cardíacos funcionales o inocentes"; frecuentemente se atenúan o desaparecen con el crecimiento.
A pesar de que algunos soplos presentes en adultos son inocentes, la mayoría señalan la presencia de alguna enfermedad valvular. Cuando una válvula cardíaca se halla estenosada, el soplo es audible en el momento del ciclo en el cual la válvula debería estar abierta completamente pero no lo está. Por ejemplo, la estenosis mitra produce un soplo durante la diástole, entre el segundo y primer ruido. Por el contrario, una válvula insuficiente causa la aparición de un soplo en el momento del ciclo en el que debería estar totalmente cerrada. Por lo tanto, un soplo de insuficiencia mitral es audible durante la sístole ventricular.
Propiedades mecánicas de la actividad contráctil de la fibra cardiaca
Para que las fibras cardíacas inicien el proceso mecánico de la contracción es necesario que la información eléctrica localizada a nivel de la membrana se introduzca al citoplasma celular, que es el lugar donde se encuentra la maquinaria contráctil; por ello, el primer fenómeno que ha de estudiarse es el tránsito de esta información, denominado acoplamiento excitación-contracción.
3.1.1 Acoplamiento excitación-contracción
El acoplamiento, al igual que en el músculo esquelético, es un mecanismo dependiente íntegramente del Ca++ presente en el sarcoplasma. La despolarización sostenida durante la fase de meseta en el potencial de acción cardíaco garantiza la entrada de Ca++ necesario para la liberación del almacenado en el retículo.
3.1.2 Respuesta contráctil del músculo cardíaco
La prolongada duración del potencial de acción tiene como consecuencia que la fase contráctil coincida temporalmente con la membrana en situación de despolarización. El pico de tensión se alcanza antes de la terminación del periodo refractario absoluto, y cuando acaba el periodo refractario relativo, el músculo se encuentra en la mitad de su relajación. Puede observarse, por lo tanto, que hay un estrecho solapamiento entre los dos fenómenos.
ECG y Potencial de la membrana de la Célula Ventricular.
Debido a esta característica no se puede generar un segundo potencial de acción hasta que el primero no se haya acabado; y cuando esto sucede, también ha finalizado prácticamente la actividad contráctil.
3.1.3 Propiedades mecánicas
En la actividad normal del corazón, la distensión que presentan las fibras musculares viene dada por el grado de llenado que tienen las cavidades cardíacas, es decir por la cantidad de sangre que entra en el corazón procedente de las venas (retorno venoso). A medida que se va cargando el corazón con volúmenes mayores de sangre, las fibras presentarán un grado de distensión mayor y responderán con una fuerza contráctil más alta, lo cual permitirá realizar el bombeo de mayores volúmenes con mayor eficacia. Esta propiedad garantiza que el corazón, en condiciones normales, bombea toda la sangre que recibe.
Las células cardíacas tienen un metabolismo fuertemente aerobio, que les garantiza un adecuado soporte de ATP. Para ello contienen muchas mitocondrias y mioglobina, la cual les proporciona el color rojo. Si se compromete por cualquier alteración el suministro de sangre u oxígeno a las fibras, su capacidad de supervivencia es muy reducida y mueren.
3.2 Ciclo cardíaco
La característica más relevante en el comportamiento contráctil del corazón es su función cíclica de bombeo, por ello los parámetros que mejor miden esta actividad son los valores de presión y volumen; de ahí que la descripción del ciclo cardíaco se realice mediante las medidas mencionadas a nivel de las cavidades cardíacas y en los vasos sanguíneos de entrada y salida del corazón.
El ciclo se desarrolla al mismo tiempo en las dos partes del corazón (derecha e izquierda), aunque las presiones son mayores en el lado izquierdo. La observación al mismo tiempo del ECG permite correlacionar los cambios mecánicos con los acontecimientos eléctricos que los preceden; y añadidamente demuestra la unidad de acción del músculo auricular y ventricular.
El cierre y apertura de las válvulas cardiacas genera una serie de vibraciones y de turbulencias en el flujo sanguíneo, que se propagan por los tejidos y originan una serie de ruidos recogidos en un registro denominado fonocardiograma. De forma sencilla, pueden ser percibidos con la ayuda de un fonendoscopio. El 1º ruido, es producido por el cierre de las válvulas aurículoventriculares, en el inicio de la sístole ventricular, y el 2º ruido, es originado por el cierre de las válvulas semilunares, al inicio de la diástole ventricular. Este 2º ruido es menos sonoro que el 1º (de forma onomatopéyica suelen describirse como "lub" el primer ruido y "dub" el segundo).
3.2.1 Fases del ciclo cardíaco
- a) Fase final de la diástole.
- b) Fase de sístole.
- c) Fase inicial y media de la diástole.
En un adulto normal la frecuencia cardíaca es de 70 ciclos/minuto, lo que supone menos de 1 segundo por ciclo. La duración media es de 0,8 segundos, los cuales no se distribuyen equitativamente entre sístole y diástole, ya que la diástole dura unas 0,5 segundos y la sístole 0,3 segundos.
En la gráfica de la figura pueden observarse las modificaciones de presión y volumen que tienen lugar en el corazón izquierdo, aurícula y ventrículo izquierdos y aorta, además del ECG y los ruidos cardíacos.
3.2.2 Curva presión-volumen o trabajo cardíaco
La función básica del corazón es su papel de bomba, y sus propiedades contráctiles pueden apreciarse mejor en la relación existente entre la presión desarrollada al contraerse y el volumen de sangre que proyecta al árbol circulatorio.
Puede observarse el recorrido o ciclo ABCDA, donde entre A y B se produce el rellenado del ventrículo durante la diástole; de B a C se desarrolla la fase de contracción ventricular isovolumétrica; de C a D se produce la fase sistólica de eyección y, por último de D a A se realiza la fase diastólica de relajación isovolumétrica. Las curvas para el ventrículo derecho e izquierdo son iguales, aunque los valores de presión en el izquierdo son más elevadas.
Debajo, la misma imagen en otra representación.
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