mechanical properties of the heart contractility cardiac cycle

86
Dr. Adelina Vlad Proprietatile Mecanice ale Cordului

Upload: tranthuy

Post on 01-Feb-2017

238 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Dr. Adelina Vlad

Proprietatile Mecanice ale Cordului

Page 2: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Proprietatile Mecanice ale

Miocardului

Contractilitate functia inotropa

Relaxare functia lusitropa

Page 3: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

I. Proprietati Mecanice ale Fibrei

Miocardice

Page 4: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Organizarea Aparatului Contractil Fibrele miocardice de lucru prezinta un aspect microscopic striat,

si au o structura similara fibrei musclulare scheletice, dar nu

identica

Page 5: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Cardiac Muscle vs Skeletal Muscle

Page 6: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Muschiul Scheletic

Page 7: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Sarcomerul

Page 8: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Sarcomerul

Page 9: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle
Page 10: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Organizarea Ultrastructurala Sarcomerul este alcatuit din agregate proteice, grupate in trei

categorii functionale:

Proteine contractile:

miozina

actina

Proteine reglatoare:

tropomiozina (Tm),

troponina (Tn) C, I, T

Proteine structurale:

atasate filamentelor groase: conectina sau titina, myosin

binding protein C, proteina M, myomesina,

creatinfosfokinaza MM

atasate filamentelor subtiri: nebulina, tropomodulina

atasate liniilor Z: alfa-actinina si cap Z

Page 11: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Structura Filamentelor Contractile

Page 12: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Complexul Troponina - Tropomiozina

Page 13: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Proteinele Structurale ale Sarcomerului

Page 14: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Titina

Page 15: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Mecanismul Contractiei

Page 16: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle
Page 17: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle
Page 18: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Distributia Calciului

Page 19: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Triada

Page 20: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Tetrada Patru canale de

calciu de tip L

din membrana

tubilor T sunt

localizate in

proximitatea

unui singur

receptor

rianodinic din

membrana

cisternelor RS

2

Page 21: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Cuplul Electro - Contractil

Page 22: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Importanta Ionilor de Calciu in Cuplul

E - C In muschiul scheletic cuplul EC nu necesita influx de Ca2+ prin

canalele de tip L din membrana tubilor T, legatura dintre acestea

in forma lor activata si receptorii rianodinici prin care Ca va fi

eliberat din RS in citosol fiind mecanica

Contractia miocitelor depinde de un influx de Ca2+ per se in

cursul PA pentru activarea receptorilor rianodinici din membrana

cisternelor RS.

Influxul de Ca prin canalele sarcolemale de tip L contribuie la

cresterea [Ca2+]i , dar nu este suficient pentru a initia contractia.

Este mult amplificat prin eliberarea de Ca2+indusa de Ca2+ din

RS prin receptorii rianodinici, care raman deschisi o perioada

mult mai lunga de timp decat canalele de tip L

Page 23: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Eliberarea de Calciu Indusa de Calciu

2

Page 24: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Particularitati ale Cuplului EC

Miocardic Initierea

In muschiul scheletic se realizeaza prin PA transmis de

motoneuron prin jonctiunea neuro-musculara, mediata de Ach

In miocit PA generat de celule pacemaker este transmis de la

o celula la alta prin jonctiuni gap

Tubii T: miocitele prezinta in plus fata de fibra scheletica si tubi T

orientati axial care interconecteaza tubii T radiali adiacenti

Contractia cardiaca necesita influx de Ca2+ pentru activarea

receptorilor rianodinici

Cardiomiocitele, bogate in mitocondrii, sunt capabile sa

sintetizeze mari cantirati de ATP, necesar atat pentru contractia

cat si pentru relaxarea fibrelor

Page 25: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Cuplarea EC in Muschiul Scheletic

Page 26: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Cuplarea EC in Fibra Miocardica

Page 27: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Eliminara Ca2+ din Citosol

After you activate your book, you will get

Page 28: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Relaxarea Fibrei Miocardice Relaxarea proteinelor contractile depinde de:

(1) efluxul Ca2+ catre fluidul extracelular

(2) recaptarea Ca2+ din citosol in RS

(3) disocierea Ca2+ legat la troponina C

Page 29: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

2 si 3 depind de mecanisme de reglatoare importante:

Fosfolambanul (phospholamban, PLN), o proteina prezenta

in membrana RS, inhiba SERCA2a.

Fosforilarea PLN sub actiunea anumitor kinaze reduce efectul

inhibitor al acestuia asupra SERCA2a, accelerand astfel

recaptarea Ca2+

creste rata relaxarii miocardice (e. g. sub actiunea

agonistilor β1-adrenergici)

Agonistii β1-adrenergici accelereaza relaxarea si prin

stimularea fosforilarii troponinei I, urmata de o disociere

crescuta a Ca2+ legat la troponina C.

Agonistii beta1-adrenergici fosforileaza pompa sarcolemala de

Ca si stimuleaza activitatea schimbatorului de Na/Ca prin

fosforilarea ATP-azei Na/K creste efluxul de Ca2+ catre mediul

extracelular (1)

Page 30: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Fosforilarea PLN si a TnI Acclereaza Relaxarea

Page 31: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Modularea Fortei Contractile in

Cardiomiocit In muschiul scheletic, forta de contractie este controlata prin

sumarea temporala si/ sau spatiala a impulsurilor motorii

In cardiomiocit sumarea (tetanus, recrutare) nu poate fi folosita

ca mecanism de control forta de contractie a miocardului este

controlata prin modificarea fortei contractile a fiecarei fibre

Functia contractila a cardiomiocitului este reglata prin:

Modularea nivelurilor [Ca2+]i

Modificarea afinitatii proteinelor reglatoare pentru Ca2+

Page 32: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Efectele Mediatorilor Chimici Asupra

Contractilitatii Norepinefrina creste forta de contractie a miocardului astfel:

Actioneaza prin receptori β-adrenergici

stimuleaza sinteza AMPc activeaza PKA fosforilarea

canalelor de Ca2+ de tip L = creste influxul de Ca2+ creste

forta de contractie

Activarea caii AMPc creste si afinitatea aparatului contractil pt

Ca2+ prin fosforilarea proteinelor reglatoare cresterea fortei

generate la o [Ca2+]i data.

Page 33: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Efectele Stimularii Simpatice asupra

Contractiei si Relaxarii

Page 34: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Efectele ACh asupra Contractilitatii

ACh, actionand asupra receptorilor muscarinici, creste GMPc

intracelular

fosforilarea GMPc-dependenta a canalelor de Ca2+ de tip L, la

nivelul unor situsuri diferite de cele acesate de kinaza AMPc-

dependenta scadera influxului de Ca2+ pe parcursul PA

cardiac reducerea fortei de contractie

Stimularea parasimpatica are un efect slab asupra functiei

contractile datorita distributiei reduse a fibrelor vagale catre

miocardul contractil, in schimb injectarea ACh exercita efecte

inotrop negative

Page 35: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Glicozizii Cardiaci (Digitala) Inhiba ATP-aza Na/K scade gradientul transmembranar al

Na+ este inhibat schimbatorul Na/Ca creste [Ca++]i = efect

inotrop pozitiv

Digitala

Page 36: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Antagonisti si Agonisti ai Canalelor

de Ca2+ de Tip L

After you activate your book, you will get

Page 37: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Agenti Inotropi Pozitivi, cresc [Ca++]i prin:

- Stimularea canelor de Ca++

- Inhibarea schimbatorului Na-Ca

- Inhibarea pompei sarcolemale de Ca++

Exemple: agonisti adrenergici, glicozizi cardiaci (derivati de digitala),

hipercalcemie, hiponatremie, cresterea frecventei de stimulare a

fibrelor

Negativi, scad [Ca++]i

Exemple: blocanti ai canalelor de Ca++ (verapamil, diltiazem),

hipocalcemie, hipernatremie, agonisti colinergici, antagonisti beta-

adrenergici

Page 38: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Relatia Lungime - Tensiune Alungirea fibrei miocardice inaintea initierii contractiei creste forta

de contractie

Cum? In muschiul scheletic, intinderea precontractila a fibrei

confera o mai buna suprapunere a fibrelor de actina si miozina

2 mm

2.2 mm

1.4 - 2 mm

> 2.2 mm

Page 39: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle
Page 40: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

In fibra miocardica, la 85%

din lungimea optima este

atinsa doar 10-15% din

forta maxima

Modificarile

ultrastructurale nu explica

decat partial portiunea

ascendenta a relatiei

lungime - tensiune

Se presupune ca

mecanismele responsabile

pt acest fenomen implica

modificari ale afinitatii TnC

pt Ca++ ori ale [Ca++]i

Page 41: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Crestrea fortei de contractie (f, curba rosie) dezvoltata la lungimi

crescute ale sarcomerului (SL, sarcomere length) (2.15 mm vs

1.65 mm) in miocardiocit se datoreaza probabil unei sensibilizari

induse de lungime pentru Ca++; dimensiuni reduse ale

sarcomerului reduc afinitatea TnC pentru Ca++

[Ca++]i (c, curba verde) nu sunt afectate semnificativ de

lungimea sarcomerului

Page 42: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Caracteristicile Metabolismului

Miocardic Este predominant aerob

ATP necesar contractiei si relaxarii miocardice este produs prin

– fosforilare oxidativa

- glicoliza anaeroba

Substrat energetic – major: acizi grasi, glucoza, lactat;

- in inanitie sau in cetoacidoza

diabetica: corpi cetonici

In conditiile unui aport optim de oxigen: combustia

mitocondriala a acizilor grasi niveluri crescute ale ATP-ului si

citratului inhiba glicoliza anaeroba

Page 43: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Tulburari Metabolice in Miocardul

Ischemic Cand aportul de oxigen este insuficient scade productia de ATP

si citrat glicoliza accelerata cresc nivelurile lactatului,

scade pH-ul

Concentratia mare de lactat si H+ inhiba enzimele caii glicolitice

depletie energetica severa moarte celulara

In concluzie, in cordul ischemic glicoliza poate genera energie

doar cata vreme fluxul sangvin este suficient pentru a preveni

acumularea de lactat si protoni = limita dintre hipoperfuzie

moderata si severa

Page 44: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

II. Proprietatile Mecanice ale

Cordului

Page 45: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Contractia Miocardului Ventricular Contractia fibrelor circulare

reduce diametrul transversal al

cavitatii, scurtarea fibrelor

longitudinale reduce axul

longitudinal, iar contractia fibrelor

oblice ‘stoarce’ sangele,

propulsand-ul din ventricul catre

vasele mari

Secventa depolarizarii

ventriculare induce intai

contractia septului, a apexului,

apoi a peretilor liberi si in final

scurtarea bazelor, ceea ce

favorizeaza expulzarea sangelui

in sens ascendent, inspre aorta

(Ao) si artera pulmonara (AP)

VS

VD

AP

Ao

Tricuspida

Mitrala

Page 46: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Geometria Contractiei VD

O miscare discreta

a peretelui liber

produce ejectia

unui volum

important de sange

datorita suprafetei

sale mari

VD expulzeaza o

cantitate mare de

sange la presiuni

ventriculare mici

Page 47: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Forma conica a

cavitatii sale

confera VS un

raport suprafata/

volum mai mic fata

de VD

in cursul sitolei

VS devine globular,

dimensiunea

cavitatii reducandu-

se genereaza

presiuni inalte

1

2

Geometria Contractiei VS

Page 48: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

RIGHT VENTRICULAR PRESSURE AND FLOW LEFT VENTRICULAR PRESSURE AND FLOW

RV

LV

Presiunea

sistolica max:

130 mm Hg

Presiunea

telediastolica:

10 mm Hg

Presiunea

sistolica max:

30 mm Hg

Presiunea

telediastolica:

6 mm Hg

Page 49: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Aparatul Valvular

Valvele cardiace permit

deplasarea sangelui intr-un

singur sens: A V si V

Ao, AP

Se deschid pasiv cand

presiunea in amonte este

mai mare decat presiunea

in aval

Se inchid pasiv cand

presiunea in aval depaseste

presiunea din amonte.

Page 50: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Gradiente de Presiune

Page 51: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Ciclul Cardiac Secventa evenimentelor mecanice si electrice care se repeta cu

fiecare bataie este numita ciclu cardiac.

Consta dintr-o perioada de relaxare numita diastola, in timpul

careia cordul se umple cu sange, urmata de o perioada de

contractie numita sistola, in cursul careia este expulzata o parte

din sangele acumulat in cavitatile cardiace.

Durata unui ciclu cardiac este invers proportionala cu frecventa

cardiaca (numarul de batai/ minut):

Ciclul cardiac = 60 sec/ Frecventa cardiaca

La o frecventa de 75 de batai/min, durata unui ciclu cardiac este

de 0.8 s

Page 52: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

La individul sanatos, durata ciclului cardiac este determinata de

pacemakerul sino-atrial

Proprietatile electrice ale sistemului de conducere si ale

cardiomiocitelor determina durata relativa a contractiei si relaxarii

miocardice

Page 53: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle
Page 54: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Ciclul Cardiac Atrial In cursul diastolei atriile se comporta ca rezervoare de sange; in

timpul sistolei ventriculare si al relaxarii izovolumetrice valvele

AV sunt inchise, sangele se acumuleaza in atrii iar presiunea

intraatriala creste usor, pregatind momentul umplerii ventriculare

Sistola atriala

Contribuie la umplerea ventriculara (25 – 30% din aceasta) si

la debitul cardiac.

Presiuna in AS atinge 7 – 8 mm Hg, iar in AD, 4 – 6 mm Hg

Desi orificiile de varsare ale venelor nu sunt prevazute cu

valve, sangele atrial nu reflueaza in venele mari datorita

fibrelor circulare atriale periorificiale si al progresiei contractiei

atriale de sus in jos

La o frecventa cardiaca de 75 batai/ min (durata ciclului cardiac

= 0,8 s), sistola atriala este de 0,1 s, iar diastola atriala, de 0,7 s

Page 55: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Ciclul Cardiac Ventricular Poate fi impartit in patru faze:

1. Contractia izovolumetrica

2. Ejectia

3. Relaxara izovolumetrica

4. Umplera ventriculara

Sistola cuprinde fazele 1 si 2, iar diastola, fazele 3 si 4.

Pentru un ciclu cardiac de 0,8 s (frecventa cardiaca = 75 batai/

min), sistola ventriculara dureaza aproximativ 0,3 s, iar diastola

ventriculara, in jur de 0,5 s

Page 56: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Contractia izovolumetrica (0,05 s)

Imediat dupa debutul contractiei, presiunea intraventricuara

depaseste presiunea intraatriala valvele atrioventriculare se

inchid

Presiunea intraventriculara este insa mai mica decat cea din

Ao, respectiv AP valvele sigmoide sunt inchise

- ventriculul este cavitate inchisa = volumul ramane

constant, presiunea creste abrupt

- Unele fibre se scurteaza, altele se alunges ingrosarea

peretilor ventriculari, modificarea formei cordului

contractia fibrelor nu este izometrica

Page 57: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Faza de ejectie, incepe in momentul deschiderii valvelor semilunare

si se desfasoara in doua etape:

Ejectia rapida:

0,09 s (1/3 din durata acestei faze);

70% din volumul sistolic este expulzat acum

Este atinsa presiunea maxima sistolica (120 – 130 mm Hg in

VS, 25 – 30 mm Hg in VD)

Ejectia lenta:

0,13 s; cuprinsa intre momentul atingerii presiunii maxime

ventriculare si inchiderea valvelor semilunare

Este expulzat 30% din volumul sistolic

Presiunea scade datorita incetinirii contractiei, scaderii volumului

de sange din ventriculi si a cresterii acestuia in vasele mari

Volumul de sange care trece din ventricul in Ao sau AP se

numeste volum sistolic sau volum bataie si este de aprox. 70

ml

La sfarsitul sistolei in ventriculi ramane o cantitate de sange

numita volum telesistolic (50 – 60 ml)

Page 58: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Relaxarea izovolumetrica (0,08 s)

Incepe o data cu inchiderea valvelor semilunare, determinata

de scaderea presiunii ventriculare sub cea din Ao, respectiv

AP

Valvele AV si semilunare fiind inchise, volumul ventricular

ramane constant

Presiunea scade abrupt datorita relaxarii peretilor ventriculari

Se incheie in momentul deschiderii valvelor AV, ca urmare a

scaderii presiunii ventriculare sub cea atriala

Page 59: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Umplerea ventriculara

Incepe o data cu deschiderea valvelor atrioventriculare

Se desfasoara in trei etape:

Umplerea ventriculara rapida (0,11 s)

Sangele patrunde cu viteza in ventriculi, gradientul

presional AV fiind maxim acum

Responsabila pentru 2/3 din umplerea ventriculara

Umplerea ventriculara lenta (diastazis) (0,19 s)

Gradientul presional AV scade prin golirea atriilor si

umplerea ventriculilor

Volumul si presiunea ventrculara cresc lent

Sistola atriala (0,11 s) (vezi ciclul cardiac atrial)

Volumul de sange acumulat in ventriculi la sfarsitul acestei

faze se numeste volum telediastolic (120 – 130 ml), si

insumeaza volumul bataie si volumul telesistolic

Page 60: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Variatii de volum si presiune in cursul ciclului cardiac al inimii stangi

(diagrama Wiggers)

Page 61: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle
Page 62: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Discret Asincronism intre VS si VD

CI RI

E

Z1: MTPA Z2: APTM

Page 63: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Tensiunea Parietala, Stresul

Parietal Tensiunea parietala (T) – forta care actioneaza asupra unei felii

ipotetice de ventricul, tinzand sa traga marginile acesteia una spre

cealalta. Genereaza presiune (p), este principalul determinant al

consumului miocardic de oxigen

Stresul parietal – forta care actioneaza pe unitatea de suprafata

p – pressure

R – radius

h – wall thickness

Page 64: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Frecventa cardiaca

Contractilitate

Tensiune

parietala Postsarcina

Presarcina

Legea lui Laplace exprima

interrelatia T – p in functie de

raza (r) si grosimea peretilor

(h):

T = pr/2h

Presiunea sistolica

ventriculara (p) depinde de

presiunea din Ao, respectiv

AP, numita postsarcina

Raza cavitatii venticulare (r)

depinde de umplerea

ventriculara (VTD), numita

presarcina

Consum de

oxigen

Page 65: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Legea lui Laplace este utila pentru a intelge conditiile de care depinde necesarul miocardic de oxigen; acesta este

- Crescut de:

- Cresterea presiunii ventriculare (hipertensiune, stenoza aortica)

- Dilatatia ventriculara (crestere diametrului ventricular)

- Scazut de:

- Hipertrofia venriculara (crestera grosimii peretilor ca raspuns la o suprasolicitare mecanica)

- Presiune ventriculara scazuta

Normal

LV

Dilated

LV

T = pr/ 2h

Page 66: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Volume Ventriculare VS – volum sistolic = VTD – VTS = 70 ml

VTD – volum telediastolic = volumul ventricular maxim = 120 ml

VTS – volum telesistolic = volumul ventricular minim = 50 ml

Fractia de ejectie:

• reprezinta proportia din volumul telediastolic care este expulzata

in cursul fazei de ejectiei ventriculara:

FE = VS/ VTD = VTD – VTS/ VTD

• Este cel mai utilizat indice care caracterizeaza functia

ventriculara

• Trebuie sa fie mai mare de 0.55

Page 67: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Valori Presionale in Cordul Drept si Stang

Presiuni

(mm Hg)

Presiuni

(mm Hg)

Atriu drept Atriu stang

Media 2 Media 8

Ventricul drept Ventricul stang

Valoare sistolica max.

Valoare telediastolica

25

6

Valoare sistolica max.

Valoare telediastolica

130

10

Artera pulmonara Aorta

Media

Valoare sistolica max.

Valoare telediastolica

15

25

8

Media

Valoare sistolica max.

Valoare telediastolica

95

130

80

Capilare pulmonare Capilare sistemice

Media 10 25

Page 68: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Determinarea Volumelor

Ventriculare Angiografia

- Este standardul de referinta pentru masurarea volumelor

ventriculare

- Metoda invaziva

- Se injecteaza o substanta radioopaca in ventriculi prin cateterism

cardiac drept sau stang

- Se obtine o proiectie bidimensionala a volumelor ventriculare

functie de timp; permite calcularea valorilor absolute ale

volumelor ventriculare

Page 69: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Angiografie Ventriculara Stanga

Page 70: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Cateterism Cardiac Stang si Drept

Artera brahiala

Capilare

pulmonare

Artera femurala

Page 71: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Ecocardiografia transtoracica (standard)

- Utilizeaza undele ultrasunete, reflectate la limita de separare dintre

structuri biologice cu densitati acustice diferite; permite vizualizarea

cordului si a vaselor mari

- Neinvaziva

Modul M (motion)

- inregistreaza imagini unidimensionale a componentelor cordului

- valorile volumelor ventriculare sunt aproximate grosier

Modul B (brightness)

- bidimensional, inregistreaza sectiuni reale

- Permite masurarea mai precisa a volumelor ventriculare prin

sumarea informatiei obtinute din mai multe sectiuni paralele, sau

din planuri orientate unul fata de altul sub unghiuri

Page 72: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Ecocardiografie Standard

M-mode (Motion)

B-mode (Brightnes)

Page 73: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Masurarea Presiunilor Intracardiace

Cateter Swan-Ganz

Se realizeaza prin cateterism cardiac drept sau stang.

Capilare pulmonare

Cateter Swan-Ganz inserat intr-o artera pulmonara mica

Page 74: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Cateterism Cardiac Stang si Drept

Artera brahiala

Capilare

pulmonare

Artera femurala

Page 75: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Curba Volum - Presiune

A – C: umplerea ventriculara

C – D: contractia izovolumetrica

D – E: ejectia rapida

E – F: ejectia lenta

F – A: relaxarea izovolumetrica

Page 76: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Curbe Volum - Presiune

Sunt reprezentari grafice ale

ciclului cardiac in functie de

interrelatia dintre volumul si

presiunea ventriculara, care

exclud parametrul timp

Permit evaluarea conditiilor

mecanice in care functioneaza

cordul si a eficientei pompei

ventriculare in cursul unor situatii

fiziologice sau patologice in care

interrelatia V – P se modifica

In conditii experimentale, pe cord izolat, ilustreaza limitele distensiei

ventriculare si efectele volumelor ventriculare asupra presiunilor

sistolice si diastolice

Page 77: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Lucrul Mecanic Ventricular Cantitatea de energie pe care cordul o converteste in lucru

mecanic in cursul fiecarei sistole

Lucrul mecanic extern efectuat pentru a mobiliza o greutate pe o

anumita distanta este estimat ca produsul dintre forta si distanta:

L = F · Dx

In cazul cordului, presiunea mobilizeaza volume, iar expresia

lucrului mecanic extern este:

LME = P · DV

Page 78: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Aria buclei volum – presiune

este folosita pentru a calcula lucrul mecanic extern

este un parametru de estimare a consumului miocardic de O2

Page 79: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Aria volum – presiune necesita monitorizare invaziva pentru

obtinerea unor valori cat mai exacte ale V si P

In practica medicala lucrul mecanic extern efectuat intr-un minut

poate fi aproximat prin calcularea produsului dintre volumul

sistolic (VS), valoarea medie a presiunii arteriale (PAS) si

frecventa cardiaca (FC):

LME = PAS x VS x FC

LME este echivalent cu energia convertita in lucru mecanic/minut

Page 80: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Lucrul mecanic extern total insumeaza lucrul V – P (aria buclei V

– P) si energia cinetica sau lucrul kinetic (LK)

LMEt = P · DV + ½ mv2

Energia cinetica

½ mv2, unde m este masa sangelui ejectat iar v, velocitatea

ejectiei - reprezinta energia necesara accelerarii coloanei de

sange in cursul ciclului cardiac;

acopera mai putin de 1% din lucrul extern total in cordul

sanatos, dar creste abrupt in stenoza aortica (= ingustarea

orificiului valvular aortic)

Page 81: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Lucrul Mecanic Intern LMI este energia potentiala generata de miocard care nu este

convertita in lucru extern, ci mentine tensiunea activa si se

exteriorizeaza prin energie termica

Este costul energetic pentru contractia izometrica

Presiunea pe care ventriculul trebuie sa o invinga in cursul

ejectiei (presiunea Ao sau din AP) este determinantul major al

LMI

Formula: k · T · Dt , unde T este tensiunea in peretele

ventricular, Dt – timpul in care ventriculul mentine aceasta

tensiune, iar k – constanta de proportionalitate

Page 82: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Consumul Energetic Total Energia totala transformata pe parcursul unui ciclu cardiac este

egala cu suma lucrului mecanic extern total exercitat asupra

sangelui si energia potentiala (LMI):

CET = P · DV + ½ mv2 + k · T · Dt

Energia provine in special din metabolizarea oxidativa a

acizilor grasi, lactatului sau glucozei

CET se coreleaza direct cu consumul miocardic de oxigen (QO2)

Page 83: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Randamentul Mecanic al Cordului Este raportul dintre lucrul extern efectuat si costul energetic total

din cursul sitolei, LMEt/CET

Poate fi definita si ca relatia dintre lucrul mecanic efectuat de

miocard si consumul miocardic de oxigen (LMEt/ QO2)

Eficienta maxima a cordului sanatos este cuprinsa intre 20 si

25%; in insuficienta cardiaca aceasta poate sa scada pana la 5 -

10%

! Nu trebuie confundata cu eficienta ejectiei ventriculare, care este

estimata de fractia de ejectie (FE = VS/ VTD).

Page 84: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Debitul Cardiac Reprezinta cantitatea de sange pompata de fiecare ventricul

timp de un minut:

Debitul cardiac = Volum sistolic x Frecventa cardiaca

DC = 70 ml x 72 batai/ min aprox. 5 litri/ min in conditii de repaus

Indicele cardiac = DC raportat la suprafata corporala; valori

normale in conditii de repaus: 3.2 ± 0,5 l/ min/ mp de suprafata

corporala

Este considerat un indicator global al eficientei pompei cardiace

Page 85: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Rata de intrare a masei intr-un sistem in

care miscarea este continua, si cresterea

masei acumulate in unitatea de timp este

nula, trebuie sa fie egala cu rata cu

care masa paraseste sistemul

Aplicatii in hemodinamica: Pentru a

respecta principiul conservarii masei, in

doua circuite vasculare conectate in serie,

cantitatea de sange care iese dintr-un

circuit pe unitatea de timp trebuie sa fie

inlocuita cu un volum egal care provine

din cel de-al doilea circuit

debitul cardiac al VS si VD trebuie sa

se mentina riguros egale pe termen lung

Principiul Conservarii Masei

Page 86: Mechanical Properties of the Heart Contractility Cardiac Cycle

Determinarea Debitului Cardiac

Principiul Fick

Metoda dilutiei unui indicator

Metoda termodilutiei