Φυσιολογία της καρδιάς. Δρ. Μαρία Χαρίτου, Εργαστήριο Βιοϊατρικής Τεχνολογίας

Transcript

1 Φυσιολογία της καρδιάς Δρ. Μαρία Χαρίτου, Εργαστήριο Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Αθήνα, Ιανουάριος 2012

2 Το καρδιαγγειακό σύστημα Μηχανισμός μεταφοράς ουσιών στο ανθρώπινο σώμα Σύστημα κοιλοτήτων και σωλήνων στο οποίο διακινούνται: το αίμα η λέμφος Συνδετικός κρίκος μεταξύ: οργάνων, τμημάτων οργανισμού και θέσεων πρόσληψης θρεπτικών ουσιών και αναπνευστικών αερίων θέσεων αποβολής μεταβολικών προϊόντων Αποτελείται από: την καρδιά: κινητήρια αντλία κλειστό σύστημα αγγείων το αίμα: κυκλοφορεί κυκλικά 2

3 Το κυκλοφορικό σύστημα Καρδιά : δύο στεγανά διαχωρισμένα τμήματα Διαδρομή αίματος : δύο αντλίες που ωθούν το αίμα δεξιά καρδιά πνευμονική αρτηρία ακάθαρτο αίμα πνεύμονες πνευμονική φλέβα καθαρό αίμα αριστερή καρδιά Μικρή ή Πνευμονική Κυκλοφορία 3

4 Το κυκλοφορικό σύστημα αριστερή καρδιά αορτή καθαρό αίμα Όργανα σώματος άνω & κάτω κοίλη φλέβα ακάθαρτο αίμα δεξιά καρδιά Μεγάλη ή Συστεμική Κυκλοφορία Το αίμα μεταφέρεται από την καρδιά μέσω των αρτηριών και επιστρέφει στην καρδιά μέσω των φλεβών 4

5 Το Κυκλοφορικό Σύστημα ΑΚ: Αριστερή Κοιλία ΔΚ: Δεξιά Κοιλία 1. Αορτή 2. Κοίλες Φλέβες 3. Πνευμονική Αρτηρία 4. Πνευμονικές Φλέβες 5. Πυλαία Αρτηρία 6. Βρογχικά Αγγεία 5

6 Το Κυκλοφορικό Σύστημα Η καρδιά αποτελείται από δύο ξεχωριστές αντλίες : 1.Η δεξιά καρδιά διοχετεύει το αίμα μέσα από τους πνεύμονες Μη οξυγονωμένο αίμα Οξυγονωμένο αίμα 2.Η αριστερή καρδιά διοχετεύει το αίμα μέσα από τα περιφερειακά όργανα του σώματος 6

7 Καρδιακός μυς Παρουσιάζει αναλογίες με τους γραμμωτούς μύες π.χ. σκελετικούς Σημαντική μορφολογική διαφορά : οι κυτταρικές μεμβράνες γειτονικών κυττάρων συγχωνεύονται δημιουργούν ενιαίο μόρφωμα, συμπαγείς συνδέσεις που επιτρέπουν τη σχεδόν τελείως ελεύθερη διάχυση των ιόντων συστολή μεγάλου αριθμού μυϊκών ινών σαν σύνολο ΕΠΟΜΕΝΩΣ όταν ένα μυοκαρδιακό κύτταρο διεγερθεί, το δυναμικό δράσης εξαπλώνεται σε όλα, περνώντας από το ένα στο άλλο και από το δίκτυο των διασυνδέσεών τους : Αρχή του όλου ή ουδενός Περικάρδιο: Ινώδης σάκος που περικλείει τον καρδιακό μυ Ενδοκάρδιο: Σκληρή μεμβράνη που καλύπτει το εσωτερικό της καρδιάς Μυοκάρδιο: ανάμεσα στα δύο Βασικός μυικός ιστός της καρδιάς 7 75% πάχους καρδιακού τοιχώματος

8 Τύποι καρδιακού μυός 1. Μυοκάρδιο των κόλπων 2. Μυοκάρδιο των κοιλιών 3. Εξειδικευμένες μυϊκές ίνες παραγωγής και αγωγής της διέγερσης τα 1 και 2 συστέλονται σχεδόν όπως και ο σκελετικός μυς (με μεγαλύτερη όμως διάρκεια συστολής) Οι μυϊκές ίνες του 3 συστέλλονται ελάχιστα αλλά λόγω της ρυθμικής λειτουργίας και ταχύτατης αγωγής της διέγερσης αποτελούν το σύστημα αγωγής του σήματος για τη διέγερση ολόκληρου του μυοκαρδίου 8

9 Δυναμικό δράσης καρδιακού μυ Το δυναμικό δράσης διαρκεί στο μυοκάρδιο φορές περισσότερο από όσο στους σκελετικούς μυς Παράταση Συστολής Πριν τη διέγερση: -90mV δυναμικό ηρεμίας Φάση εκπόλωσης: γρήγορη > 450V/sec Αρχικά γρήγορη φάση επαναπόλωσης : οδηγεί σε μια διατηρούμενη επίπεδη περιοχή εκπόλωσης (~ msec) Τελική φάση επαναπόλωσης: το κύτταρο επιστρέφει στην κατάσταση που υπήρχε πριν τη διέγερση 9

10 Δυναμικό δράσης καρδιακού μυ Γιατί το δυναμικό δράσης του καρδιακού μυ παρουσιάζει επίπεδο (plateau) και των σκελετικών δεν παρουσιάζει? 1) Κατά τη διάρκεια του δυναμικού δράσης στο εσωτερικό της μυοκαρδιακής ίνας διαχέεται μέτρια ποσότητα ιόντων Ca + (στη σκελετική μυϊκή ίνα η ποσότητα είναι μικρή) και η είσοδος Ca + δεν συμβαίνει μόνο στην αρχή αλλά διαρκεί παρατεταμένη εισροή Ca + επίπεδο 2) Αμέσως μετά την έναρξη του δυναμικού δράσης, η διαπερατότητα της μυοκαρδιακής μεμβράνης για το Κ + ελαττώνεται κατά 5 φορές (στη σκελετική δεν συμβαίνει αυτό) ελάττωση εξόδου Κ + εμποδίζει την επαναπόλωση της μεμβράνης 10 επίπεδο

11 Ταχύτητα αγωγής στο μυοκάρδιο Ταχύτητα αγωγής στις κολπικές και κοιλιακές ίνες του μυοκαρδίου: ~0,3 0,5 m/sec ~ 1/250 ταχύτητας αγωγής στις πολύ μεγάλες νευρικές ίνες ~ 1/10 ταχύτητας αγωγής στις σκελετικές μυϊκές ίνες 11

12 Ανερέθιστη περίοδος (Ι) ΟΑΠ ΕΑΠ ΑΑΠ ΣΑΠ Περίοδοι ελαττωμένης διεγερσιμότητας: ΑΑΠ: Απόλυτη Ανερέθιστη Περίοδος ~ 0,25-0,30 sec ΣΑΠ: Σχετική ΑΠ ~ 0,05 sec ΟΑΠ: Ολική ΑΠ ΕΑΠ: Ουσιαστική (effective) ΑΠ 12

13 Ανερέθιστη περίοδος (ΙΙ) Η ύπαρξη ανερέθιστης περιόδου είναι πολύ σημαντική: 1) Αποφεύγεται η δημιουργία τετανικής δηλ. μακράς και συνεχούς σύσπασης μυοκαρδίου (με συνέπεια διακοπή λειτουργίας καρδιάς). 2) Αποφεύγεται η εκ νέου διέγερση του αρχικού σημείου εκκίνησης ενός ερεθίσματος λόγω κυκλικής κίνησής του, δηλ. επανόδου του πίσω μετά από κυκλική διαδρομή στο μυοκάρδιο. Η ανερέθιστη περίοδος του κολπικού μυοκαρδίου διαρκεί πολύ λιγότερο από την αντίστοιχη στις κοιλίες ρυθμική ταχύτητα συστολής κόλπων >> ρυθμική ταχύτητα συστολής κοιλιών 13

14 Δομή της καρδιάς Κάθε μία απο τις αντλίες αποτελείται από έναν κόλπο και μία κοιλία που συστέλλονται περιοδικά. Οι κόλποι συστέλλονται πριν από τις κοιλίες και προωθούν το αίμα σε αυτές πριν την ισχυρή κοιλιακή συστολή. Οι κόλποι ενεργούν σαν προαντλίες για την πλήρωση των κοιλιών. Οι κοιλίες ενεργούν σαν κύριες αντλίες που προωθούν το αίμα στα αγγεία. Μυοκάρδιο κοιλιών: πιο μεγάλο λόγω υψηλότερων πιέσεων. Δεξιός κόλπος Δεξιά κοιλία Αριστερός κόλπος Αριστερή κοιλία 14

15 Η λειτουργία του κόλπου και της κοιλίας Ο κόλπος λαμβάνει αίμα το οποίο επιστρέφει στην καρδιά. Ο κόλπος λειτουργεί σαν προθάλαμος για την κοιλία, επιτελεί όμως και ελαφρά υποβοηθητική αντλητική λειτουργία για την προώθηση του αίματος προς την κοιλία - σαν εναυσματική αντλία. Η κοιλία δέχεται αίμα από τον κόλπο και προσφέρει την κύρια δύναμη για την προώθηση του αίματος μέσα στην πνευμονική ή την περιφερειακή κυκλοφορία. 15

16 Οι βαλβίδες της καρδιάς Κολποκοιλιακές Βαλβίδες Τριγλώχιν Βαλβίδα Δεξιός κόλπος και Δεξιά κοιλία Μιτροειδής Βαλβίδα Αριστερός κόλπος και Αριστερή κοιλία Βαλβίδα Πνευμονικής Αρτηρίας Δεξιά κοιλία και Πνευμονική Αρτηρία Αορτική Βαλβίδα Αριστερή κοιλία και Αορτή Μηνοειδείς Βαλβίδες 16

17 Ανατομία της καρδιάς 4. Άνω Κοίλη Φλέβα 5. Κάτω Κοίλη Φλέβα 6. Αορτή 7. Πνευμονική Αρτηρία 8. Πνευμονική Φλέβα 9. Δεξιός Κόλπος 10. Δεξιά Κοιλία 11. Αριστερός Κόλπος 12. Αριστερή Κοιλία 15. Τριγλώχιν Βαλβίδα 16. Μιτροειδής Βαλβίδα 17.Πνευμονική Βαλβίδα 17

18 Η λειτουργία της καρδιάς Ο δεξιός κόλπος λαμβάνει το αίμα που έχει κυκλοφορήσει στο περιφερικό σύστημα για τη μεταφορά οξυγόνου και θρεπτικών συστατικών. Ο αριστερός κόλπος λαμβάνει νέο οξυγονωμένο αίμα από τους πνεύμονες. Όταν οι κόλποι συστέλλονται, ωθούν το αίμα μέσω των βαλβίδων στις κοιλίες. Κατά τη συστολή της δεξιάς κοιλίας το αίμα ωθείται στους πνεύμονες. Κατά τη συστολή της αριστερής κοιλίας το αίμα ωθείται στο περιφερικό σύστημα. 18

19 Λειτουργία της καρδιάς Βαλβίδα Πνευμονικής Αρτηρίας Αορτική Βαλβίδα Δεξιός Κόλπος Αριστερός Κόλπος Τριγλώχιν Βαλβίδα ΜιτροειδήςΒαλβίδα Δεξιά Κοιλία Αριστερή Κοιλία Μυοκάρδιο Μεσοκοιλιακό Διάφραγμα 19

20 Λειτουργία της καρδιάς Άνω κοίλη φλέβα Κεφάλι και άνω άκρα Αορτή Προς πνεύμονες Βαλβίδα πνευμονικής αρτηρίας Από πνεύμονες προς αριστερό κόλπο Δεξιός κόλπος Τριγλώχιν βαλβίδα Δεξιά κοιλία Μη οξυγονωμένο αίμα Πνευμονική αρτηρία Πνευμονική φλέβα Αριστερός κόλπος Μιτροειδής βαλβίδα Αορτική βαλβίδα Αριστερή κοιλία Οξυγονωμένο αίμα Κάτω κοίλη φλέβα Κορμός και κάτω άκρα 20

21 Ο καρδιακός παλμός Η χρονική περίοδος από το τέλος μιας συστολής της καρδιάς μέχρι το τέλος της επόμενης συστολής ονομάζεται καρδιακός κύκλος. Κάθε κύκλος ξεκινά με την αυτόματη γένεση ενός δυναμικού δράσης στο φλεβόκομβο: περιοχή με εμβαδό ~0.3 cm 2 στο οπίσθιο τοίχωμα του δεξιού κόλπου, κοντά στην εκβολή της άνω κοίλης φλέβας. Αφού παραχθεί, το δυναμικό δράσης διαβιβάζεται γρήγορα και στους 2 κόλπους και μέσω του κολποκοιλιακού δεματίου στις 2 κοιλίες. Υπάρχει ειδική διάταξη συστήματος αγωγής από τους κόλπους στις κοιλίες καθυστέρηση διέλευσης ώσης > 0.1 sec οι κόλποι συστέλλονται πριν τις κοιλίες και προωθούν το αίμα. 21

22 Περίοδος συστολής και διαστολής Συστολή: κατά την περίοδο αυτή, συμβαίνει συστολή του καρδιακού μυϊκού ιστού των κοιλιών. Όταν οι κοιλίες συστέλλονται, ωθούν το αίμα στις αρτηρίες. Η αριστερή κοιλία ωθεί το αίμα στην αορτή. Η δεξιά κοιλία ωθεί το αίμα στην πνευμονική αρτηρία. Διαστολή: κατά την περίοδο αυτή, συμβαίνει χαλάρωση του καρδιακού μυϊκού ιστού των κοιλιών. Όταν οι κοιλίες χαλαρώνουν, δέχονται αίμα από τους κόλπους. 22

23 Ο καρδιακός παλμός Τα φαινόμενα του καρδιακού κύκλου, με τις μεταβολές της πίεσης στον αριστερό κόλπο, την αριστερή κοιλία και την αορτή, και τις μεταβολές του όγκου των κοιλιών 23

24 Η αντλητική λειτουργία της καρδιάς Ρυθμική συστολή και διαστολή τμημάτων της καρδιάς - αλληλοδιαδέχονται η μία την άλλη Προώθηση αίματος: αποτέλεσμα έκθλιψης του αίματος από την κοιλία κατά τη συστολή περιοδική λειτουργία Μετά την έκθλιψη αίματος νέο γέμισμα της καρδιάς Κατά ώσεις προώθηση αίματος δημιουργία μερικών περιοδικών φαινομένων διαδίδονται κατά μήκος αγγείων κυκλοφορικού συστήματος 24

25 Η αντλητική λειτουργία της καρδιάς 4 Φάσεις: Ι) Ισομετρική Συστολή ΙΙ) Εξώθηση (Διοχέτευση) ΙΙΙ) Ισομετρική Χάλαση ΙVa) Ταχεία Πλήρωση ΙVb) Διάσταση ΙVc) Κολπική Συστολή 25

26 Η αντλητική λειτουργία των κόλπων Το αίμα ρέει από τις μεγάλες φλέβες προς τους κόλπους - από αυτό το 75% διοχετεύεται κατευθείαν στις κοιλίες (πριν ακόμα συσταλούν οι κόλποι) - στη συνέχεια με τη συστολή των κόλπων προκαλείται μία συμπληρωματική πλήρωση των κοιλιών κατά 25%. Η καρδιά μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί κανονικά ακόμα και χωρίς αυτό το επιπρόσθετο 25% της αποτελεσματικότητας, γιατί διαθέτει την ικανότητα για άντληση % περισσότερο από αυτό που χρειάζεται το σώμα 26

27 Οι μεταβολές της ενδοκολπικής πίεσης κύμα a Το κύμα a προκαλείται από τη συστολή των κόλπων - η πίεση στο δεξιό κόλπο αυξάνεται από 4-6 mmhg, ενώ στον αριστερό από 7-8 mmhg. 27

28 Οι μεταβολές της ενδοκολπικής πίεσης κύμα c Το κύμα c εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της κοιλιακής συστολής και προκαλείται κυρίως από: 1) την κύρτωση των κολποκοιλιακών βαλβίδων προς τους κόλπους, εξαιτίας της αυξανόμενης πίεσης στις κοιλίες, 2) ελαφρά παλινδρόμηση αίματος προς τους κόλπους κατά την έναρξη της κοιλιακής συστολής 28

29 Οι μεταβολές της ενδοκολπικής πίεσης κύμα v Το κύμα v εμφανίζεται προς το τέλος της κοιλιακής συστολής και οφείλεται στη βραδεία είσοδο αίματος μέσα στους κόλπους κατά τη διάρκεια συστολής των κοιλιών και ενώ οι κολποκοιλιακές βαλβίδες είναι κλειστές. 29

30 Η αντλητική λειτουργία των κοιλιών Ταχεία Πλήρωση των Κοιλιών : Μετά το τέλος της συστολής των κοιλιών, οι χαμηλές (διαστολικές πιέσεις στις κοιλίες) και οι σχετικά υψηλές πιέσεις στους κόλπους από την άθροιση ποσού αίματος προκαλούν την άμεση διάνοιξη των κολποκοιλιακών βαλβίδων και ο όγκος των κοιλιών αυξάνεται γρήγορα. Ο χρόνος ταχείας πλήρωσης καταλαμβάνει το 1/3 της διάρκειας της διαστολής. Κατά το δεύτερο 1/3, το μικρό ποσό αίματος που εξακολουθεί να διοχετεύεται από τις φλέβες προς τους κόλπους ρέει κατευθείαν προς τις κοιλίες. Στο τελευταίο 1/3, οι κόλποι συστέλλονται και προσδίδουν μία επιπλέον ώθηση στην εισροή αίματος προς τις κοιλίες (25%). 30

31 Ο καρδιακός παλμός Ταχεία πλήρωση 31

32 Η εκκένωση των κοιλιών κατά τη διάρκεια της συστολής Χρόνος Ισομετρικής Συστολής : Επιτελείται συστολή των κοιλιών χωρίς όμως να προκαλείται εκκένωση των κοιλιών (αφού οι βαλβίδες είναι κλειστές). Αμέσως μετά την έναρξη της συστολής των κοιλιών, η ενδοκοιλιακή πίεση υφίσταται απότομη άνοδο, με αποτέλεσμα τη σύγκλιση των κολποκοιλιακών βαλβίδων και ένας επιπρόσθετος χρόνος 0,02-0,03 sec απαιτείται για να αναπτυχθεί στις κοιλίες πίεση αρκετή να υπερνικήσει τις πιέσεις της αορτής και πνευμονικής αρτηρίας και να προκληθεί διάνοιξη των μηνοειδών βαλβίδων (αορτικής και πνευμονικής). 32

33 Ο καρδιακός παλμός Ισομετρική συστολή 33

34 Χρόνος διοχέτευσης Χρόνος Διοχέτευσης : Όταν η πίεση μέσα στην αριστερή κοιλία αυξάνεται πάνω από τα 80 mmhg και στη δεξιά κοιλία πάνω από τα 8 mmhg (εξισώνεται δηλαδή με την πίεση που επικρατεί στις αρτηρίες), διανοίγονται οι μηνοειδείς βαλβίδες και το αίμα εξωθείται από τις κοιλίες προς τις αρτηρίες. Δύο υποπερίοδοι: 1) Χρόνος Ταχείας Διοχέτευσης: Το 70% από αυτό διοχετεύεται κατά τη διάρκεια του πρώτου 1/3 του χρόνου διοχέτευσης. 2) Χρόνος Βραδείας Διοχέτευσης: Το άλλο 30% διοχετεύεται τα υπόλοιπα 2/3 του χρόνου διοχέτευσης. Πρωτοδιαστολική περίοδος : ροή μικρής ποσότητας αίματος από 34 κοιλίες στις μεγάλες αρτηρίες

35 Χρόνος ισομετρικής χάλασης Χρόνος Ισομετρικής Χάλασης : Δυαδικό της Ισομετρικής Συστολής Μείωση της ενδοκοιλιακής πίεσης χωρίς μεταβολή όγκου (κλειστές βαλβίδες) Στο τέλος της συστολής, οι ενδοκοιλιακές πιέσεις πέφτουν και οι αυξημένες πιέσεις μέσα στις μεγάλες αρτηρίες προκαλούν απότομη παλινδρόμηση αίματος προς τις κοιλίες, γεγονός που προκαλεί τη σύγκλιση της αορτικής και της πνευμονικής βαλβίδας. Για το επόμενο διάστημα των sec ο όγκος των κοιλιών δεν μεταβάλλεται. Μετά διανοίγονται οι κολποκοιλιακές βαλβίδες και αρχίζει ο επόμενος κύκλος της αντλητικής λειτουργίας των κοιλιών. 35

36 Ο καρδιακός παλμός Ισομετρική χάλαση 36

37 Περίοδος διαστολής Κατά τη διάρκεια της διαστολής, ο όγκος κάθε κοιλίας αυξάνεται κατά την πλήρωση κατά ml: Τελοδιαστολικός όγκος Σε έντονη διαστολή ml Κατά την εκκένωση των κοιλιών, ο όγκος κάθε κοιλίας ελαττώνεται κατά 70 ml Όγκος παλμού - φτάνει μέχρι το διπλάσιο. Το υπολειπόμενο αίμα σε κάθε κοιλία, ml, Τελοσυστολικός όγκος σε έντονη συστολή ml Ποσοστό Διοχέτευσης = Ποσοστό τελοδιαστολικού όγκου που διοχετεύεται από κάθε κοιλία στη σύστοιχη αρτηρία. 37

38 Καρδιακός όγκος παλμού Ποσότητα αίματος που προωθείται από την κάθε κοιλία σε κάθε καρδιακή συστολή. ~ 70ml σε κάθε συστολή Μπορεί - να ελαττωθεί και μέχρι λίγα ml/παλμό - να αυξηθεί ως: τα 140ml/παλμό σε φυσιολογικές καρδιές > 200ml/παλμό σε άτομα με μεγάλη καρδιά (π.χ. σε μερικούς αθλητές) 38

39 Η λειτουργία των βαλβίδων Κολποκοιλιακές βαλβίδες : η τριγλώχινα και η μιτροειδής παρεμποδίζουν την παλινδρόμηση του αίματος από τις κοιλίες προς τους κόλπους κατά τη διάρκεια της συστολής των κοιλιών. Μηνοειδείς βαλβίδες : η αορτική και η πνευμονική παρεμποδίζουν την παλινδρόμηση του αίματος από την αορτική και την πνευμονική αρτηρία προς τις κοιλίες κατά τη διάρκεια της διαστολής. Όλες οι βαλβίδες της καρδιάς κλείνουν και ανοίγουν παθητικά Κλείνουν όταν ένα πρανές πίεσης του αίματος ωθεί το αίμα προς τα πίσω και ανοίγουν όταν ένα πρανές πίεσης του αίματος ωθεί αίμα προς τα εμπρός. 39

40 Η ρύθμιση της καρδιακής λειτουργίας Κατά την ηρεμία η καρδιά προωθεί 4-6 λίτρα αίμα ανά min. Κατά τη διάρκεια έντονης μυϊκής δραστηριότητας απαιτείται η αύξηση της παροχής στο 4πλάσιο ως και το 7πλάσιο. Βασικοί τρόποι ρύθμισης όγκου που προωθεί η καρδιά 1) Ενδογενής ρύθμιση λειτουργίας της καρδιάς ως αντλίας σε ανταπόκριση σε μεταβολές του όγκου αίματος που μπαίνει στην καρδιά. 2) Αντανακλαστικός έλεγχος της καρδιακής συχνότητας και έντασης καρδιακής συστολής από το αυτόνομο νευρικό σύστημα. 40

41 Αντλητική λειτουργία της καρδιάς Ενδογενής ρύθμιση Το ποσό του αίματος που αντλείται από την καρδιά ανά min καθορίζεται από το ρυθμό με τον οποίο το αίμα εισρέει στο δεξιό κόλπο από τις φλέβες δηλ. η φλεβική επάνοδος. Η ενδογενής ικανότητα της καρδιάς να προσαρμόζεται προς τα μεταβαλλόμενα φορτία του επανερχόμενου αίματος λέγεται Νόμος της Καρδιάς των Frank-Starling. Σύμφωνα με το νόμο αυτό, όσο μεγαλύτερη είναι η πλήρωση της καρδιάς κατά τη διαστολή της τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η ποσότητα του αίματος η οποία προωθείται προς την αορτή ή αλλιώς Μέσα σε φυσιολογικά όρια, η καρδιά αντλεί όλο το αίμα που επανέρχεται σε αυτήν, μη επιτρέποντας την υπερβολική λίμναση αίματος στις φλέβες. 41

42 Μηχανισμός του νόμου του Frank-Starling Κύριος μηχανισμός προσαρμογής της καρδιάς στη μεταβαλλόμενη εισροή αίματος: Όταν ο καρδιακός μυς διαταθεί πέρα από το κανονικό, συστέλλεται με μεγαλύτερη ένταση προωθώντας αυτόματα το πλεονάζον αίμα στις αρτηρίες. Ικανότητα του μυός, να συστέλλεται ισχυρότερα όταν διατείνεται: χαρακτηριστικό όλων των γραμμωτών μυών - όχι μόνο του καρδιακού 42

43 Αδυναμία αύξησης αρτηριακής πίεσης να μεταβάλλει τον όγκο παλμού Σταθερότητα του όγκου παλμού της καρδιάς ακόμα και σε μεγάλες μεταβολές της αρτηριακής πίεσης. Μόνο όταν η αρτηριακή πίεση ξεπεράσει τα φυσιολογικά όρια λειτουργίας, ο φόρτος πίεσης κάνει την καρδιά να αρχίσει να ανεπαρκεί. Ανεξάρτητα από την αρτηριακή πίεση, ο σπουδαιότερος παράγοντας που καθορίζει την ποσότητα αίματος που προωθείται από την καρδιά είναι η πίεση στον δεξιό κόλπο, που δημιουργείται από την επάνοδο του αίματος στην καρδιά. 43

44 Η Επίδραση της συχνότητας της καρδιακής λειτουργίας στην αντλητική λειτουργία της καρδιάς Όσο περισσότερες συστολές επιτελεί η καρδιά ανά min τόσο περισσότερο αίμα αντλεί.το φαινόμενο αυτό έχει σημαντικούς περιορισμούς: Όταν η συχνότητα καρδιακής λειτουργίας ξεπεράσει ένα κρίσιμο επίπεδο, 1) η ένταση της συστολής της καρδιάς ελαττώνεται και 2) ο χρόνος της διαστολής ελαττώνεται τόσο πολύ, ώστε να μην παρέχεται αρκετός χρόνος για τη ροή αίματος με ικανοποιητικό ρυθμό από τους κόλπους προς τις κοιλίες. Για τους λόγους αυτούς: Όταν η συχνότητα της καρδιακής λειτουργίας αυξάνεται τεχνητά με ηλεκτρικά ερεθίσματα, η καρδιά εμφανίζει την κορυφαία ικανότητά της για άντληση μεγάλων ποσών αίματος μεταξύ των 100 και 150 συστολών ανά min. 44

45 Η επίδραση της θερμοκρασίας στην καρδιά Η υψηλή θερμοκρασία - πυρετός - προκαλεί μεγάλη αύξηση της συχνότητας της καρδιακής λειτουργίας μέχρι το διπλάσιο (λόγω αύξησης διαπερατότητας κυτταρικής μεμβράνης επιτάχυνση διαδικασίας αυτοδιέγερσης). Η ελαττωμένη θερμοκρασία προκαλεί ελάττωση της συχνότητας της καρδιακής λειτουργίας μέχρι και σε λίγες μόνο συστολές το λεπτό. Η συσταλτική δύναμη της καρδιάς υφίσταται πρόσκαιρη ενίσχυση από μία μέτρια αύξηση της θερμοκρασίας, η παρατεταμένη όμως αύξησή της επιφέρει εξάντληση της καρδιάς. 45

46 Ρυθμική διέγερση της καρδιας ΑΥΤΟΡΡΥΘΜΙΑ ΚΑΡΔΙΑΣ Η καρδιά διαθέτει ένα ιδιαίτερο σύστημα : 1) για την παραγωγή ρυθμικών ώσεων με τις οποίες προκαλείται η ρυθμική συστολή του μυοκαρδίου και 2) για την αγωγή αυτών των ώσεων ταχύτατα σε ολόκληρη την καρδιά. Καρδιακές αρρυθμίες : οφείλονται σε διαταραχές του ειδικού συστήματος παραγωγής και αγωγής του ερεθίσματος 46

47 Το ειδικό σύστημα παραγωγής και αγωγής της διέγερσης από το οποίο ελέγχονται οι συστολές της καρδιάς 1. Ο φλεβόκομβος (S-Α) μέσα στον οποίο παράγονται τα φυσιολογικά ρυθμικά αυτοδιεγερτικά ερεθίσματα. 2. Οι διακομβικές οδοί μέσα από τις οποίες άγεται το ερέθισμα από το φλεβόκομβο προς τον κολποκοιλιακό κόμβο. 3. Ο κολποκοιλιακός κόμβος (A-V) μέσα στον οποίο το ερέθισμα που προέρχεται από τους κόλπους καθυστερείται πριν περάσει στις κοιλίες. 4. Το κολποκοιλιακό δεμάτιο που άγει τη διέγερση από τους κόλπους προς τις κοιλίες. 5. Το αριστερό και το δεξί σκέλος του δεματίου (ίνες Purkinje) με τα οποία η διέγερση άγεται προς όλα τα σημεία των κοιλιών. 47

48 Στοιχεία της παραγωγής και αγωγής της διέγερσης της καρδιάς Φλεβόκομβος (S-A node) Κολποκοιλιακός Κόμβος (A-V) Κολποκοιλιακό Δεμάτιο Αριστερό και Δεξί Σκέλος του Κολποκοιλιακού Δεματίου 48

49 Αγωγή της διέγερσης της καρδιάς Το ερέθισμα παράγεται στο φλεβόκομβο Μεταδίδεται και στους δύο κόλπους με ταχύτητα ~30-50cm/sec. Άγεται μέσω των διακομβικών οδών στον κολποκοιλιακό κόμβο (με κάποια επιβράδυνση). Το κολποκοιλιακό δεμάτιο άγει το ερέθισμα από τους κόλπους στις κοιλίες. Το αριστερό και δεξί σκέλος του κολποκοιλιακού δεματίου άγουν το ερέθισμα σε όλα τα σημεία των κοιλιών. 49

50 Ο κολποκοιλιακός κόμβος και η καθυστέρηση της αγωγής της διέγερσης Η καθυστέρηση της μετάδοσης της διέγερσης από τους κόλπους στις κοιλίες που γίνεται για να προλάβουν να αδειάσουν οι κόλποι το περιεχόμενό τους στις κοιλίες - πριν από την έναρξη της συστολής των κοιλιών, οφείλεται στον κολποκοιλιακό κόμβο και στις σχετικές ίνες αγωγής. Η ολική καθυστέρηση στα συστήματα του κολποκοιλιακού κόμβου και του κολποκοιλιακού δεματίου είναι περίπου 0.13 sec. 50

51 Αίτια βραδύτητας αγωγής διέγερσης Η καθυστέρηση της αγωγής της διέγερσης στις μεταβατικές ίνες καθώς και στις ίνες του κολποκοιλιακού κόμβου και στις ίνες του κολποκοιλιακού δεματίου οφείλεται στα : Σημαντικά μικρότερο μέγεθος, σε σύγκριση με τις φυσιολογικές μυϊκές ίνες του μυοκαρδίου των κόλπων Χαμηλά δυναμικά ηρεμίας της μεμβράνης (χαμηλή ηλεκτρική τάση για τη μετακίνηση των ιόντων) Μεγάλη αντίσταση στην αγωγή διέγερσης από ίνα σε ίνα λόγω μικρού αριθμού χασματικών συνδέσεων 51

52 Αγωγή διέγερσης μέσα από το Σύστημα Purkinje Ολικός χρόνος, από τη στιγμή που το ερέθισμα μπαίνει στο κολποκοιλιακό δεμάτιο ώσπου να φτάσει στις απολήξεις των ινών Purkinje μόνο 0.03 sec. ΔΗΛΑΔΗ η μεταβίβαση της διέγερσης σε ολόκληρη την επιφάνεια του ενδοκαρδίου των κοιλιών μέσω των ινών Purkinje είναι σχεδόν άμεση. Οι ίνες Purkinje έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά από τις ίνες του κολποκοιλιακού δεματίου : είναι μεγάλες έχουν ταχύτητα αγωγής m/sec, δηλ. 6 φορές > από ίνες του μυοκαρδίου, 150 φορές > από κομβικές ίνες Το κολποκοιλιακό δεμάτιο ΔΕΝ επιτρέπει την παλίνδρομη μετάδοση των δυναμικών ενέργειας με κατεύθυνση από τις κοιλίες προς τους κόλπους. 52

53 Αγωγή διέγερσης μέσα στο μυοκάρδιο των κοιλιών Η αγωγή διέγερσης από την επιφάνεια του ενδοκαρδίου ως την επικαρδιακή επιφάνεια των κοιλιών είναι βραδεία και απαιτεί 0,03 sec, δηλαδή ίσο χρονικό διάστημα με εκείνο που απαιτείται για την αγωγή μέσα από ολόκληρο το σύστημα Purkinje. Σε φυσιολογική καρδιά: t total (από αρχή συστήματος Purkinje ως τελευταίες μυοκαρδιακές ίνες) ~ 0,06sec 53

54 Αγωγή της διέγερσης της καρδιάς Μετάδοση του ερεθίσματος μέσα στην καρδιά, με το χρόνο εμφάνισής του (σε κλάσματα του δευτερολέπτου) σε διάφορα σημεία της (SA: φλεβόκομβος). Η διέγερση εξαπλώνεται με μέτρια ταχύτητα στους κόλπους. Καθυστερεί > 0.1 sec στην περιοχή του κολποκοιλιακού κόμβου πριν εμφανιστεί το κολποκοιλιακό δεμάτιο. Αφού μπει στο δεμάτιο, εξαπλώνεται γρήγορα με τις ίνες Purkinje σε ολόκληρη την ενδοκαρδιακή επιφάνεια των κοιλιών Το ερέθισμα εξαπλώνεται με μικρή ταχύτητα από το κοιλιακό μυοκάρδιο στις επικαρδιακές επιφάνειες. 54

55 Ο Φλεβόκομβος ως φυσιολογικός βηματοδότης της καρδιάς Φυσιολογικός ρυθμός αυτόματης ρυθμικής διέγερσης του φλεβόκομβου φορές ανά min. Οι ίνες του κολποκοιλιακού κόμβου αυτοδιεγείρονται με ενδογενή ρυθμό φορές ανά min. Οι ίνες Purkinje αυτοδιεγείρονται με ρυθμό φορές ανά min. Ο φλεβόκομβος ελέγχει την καρδιακή λειτουργία όσον αφορά τη συχνότητα συχνότητα της ρυθμικής του διέγερσης > συχνότητα αυτοδιέγερσης οποιουδήποτε άλλου τμήματος 55

56 Παθολογικοί Βηματοδότες - Ο Ετερότοπος Βηματοδότης Ο βηματοδότης μετακινείται από το φλεβόκομβο προς τον κολποκοιλιακό κόμβο ή τις διεγέρσιμες ίνες Purkinje ή σπάνια σε ένα σημείο στο μυοκάρδιο των κόλπων ή των κοιλιών. Ετερότοπος Βηματοδότης: προκαλεί ανωμαλίες όσον αφορά την αλληλουχία της συστολής των διαφόρων τμημάτων της καρδιάς. Κολποκοιλιακός αποκλεισμός - αποκλεισμός της αγωγής της διέγερσης στον κολποκοιλιακό κόμβο ή στο κολποκοιλιακό δεμάτιο - μετά 5-30 sec το σύστημα των ινών Purkinje αναλαμβάνει - οι κοιλίες δεν αντλούν τώρα αίμα - λιποθυμία μετά 4-5 sec - Σύνδρομο Stroke- Adams. 56

57 Ρόλος Συστήματος Purkinje για Σύγχρονη Συστολή του Μυοκαρδίου των Κοιλιών Η πρώτη ίνα του μυοκαρδίου των κοιλιών διεγείρεται μόνο 0,06 sec πριν τη διέγερση της τελευταίας ίνας του μυοκαρδίου. Η συστολή των τμημάτων του μυοκαρδίου και των δύο κοιλιών προκαλείται σχεδόν συγχρόνως. Αποτελεσματική άντληση αίματος από τις κοιλότητες των δύο κοιλιών - Μέγιστο Ολικό Αντλητικό Αποτέλεσμα 57