Ciclo cardiaco - fisiologia

Il ciclo cardiaco rappresenta una serie di eventi che si susseguono in ogni battito del cuore. Questo ciclo include tutte le dinamiche che avvengono tra la sistole, fase di contrazione cardiaca, e la diastole, fase di rilassamento cardiaco, costituendo un meccanismo fisiologico complesso e fondamentale. Gli elementi chiave che caratterizzano il ciclo cardiaco sono:

• La contrazione e il rilassamento dei ventricoli, fondamentali per il pompaggio efficace del sangue.
• L'apertura e la chiusura delle valvole cardiache, che regolano il flusso sanguigno tra le varie camere del cuore e verso i grandi vasi.
• Le variazioni di pressione nei ventricoli e negli atri, che influenzano il movimento del sangue durante le diverse fasi del ciclo cardiaco.
• I cambiamenti nel volume atriale e ventricolare, che riflettono l'efficienza del riempimento e dello svuotamento cardiaco.

Ogni evento all'interno di questo ciclo è regolato con precisione. In termini fisiologici, le varie fasi del ciclo cardiaco sono interconnesse in modo stretto e coordinato.

Struttura del cuore e posizione delle quattro valvole.

Anche piccole variazioni in una delle fasi possono causare squilibri o ridurre l'efficienza della funzione cardiaca, sottolineando l'importanza di ciascun componente in questo processo dinamico.

Fasi del ciclo cardiaco

Gli eventi che intercorrono tra la sistole e la diastole fanno parte del ciclo cardiaco. In queste fasi, l'obiettivo finale è quello di accettare il sangue a livello degli atri e inviarlo in circolo attraverso i ventricoli. Per convenzione, il ciclo cardiaco viene analizzato dal momento in cui sia gli atri sia i ventricoli sono totalmente rilassati. Questo evento avviene nella fase di diastole tardiva, approssimativamente raggiunta a metà della diastole.

Fasi del ciclo cardiaco. In ciascuna fase varia l'apertura e la chiusura delle valvole, la contrazione o il rilassamento degli atri e dei ventricoli e la quantità (volume) di sangue in atri e ventricoli.

È possibile schematizzare le fasi del ciclo cardiaco in sei punti:

1. Riempimento ventricolare. Il sangue ritorna all'atrio attraverso il ritorno della circolazione sistemica e oltrepassa le valvole atrio-ventricolari (AV) rappresentate dalla valvola mitrale e dalla valvola tricuspide. Questo tipo di evento è del tutto passivo.
2. Contrazione atriale. Rappresenta la fine della fase diastolica. In questo passaggio, l'atrio si contrae per completare il riempimento ventricolare. La valvola polmonare e la valvola aortica sono chiuse perché la pressione ventricolare non è sufficiente per farle aprire.
3. Contrazione isovolumetrica. Il ventricolo si contrae ma la quantità del sangue presente in esso rimane costante perché le valvole sono chiuse. Per questo motivo, questa fase è definita isovolumetrica. 
4. Eiezione ventricolare. Conosciuta anche come sistole ventricolare o contrazione ventricolare, rappresenta il momento della sistole nella quale la valvola semilunare, a causa della pressione, si apre e il sangue viene immesso nell'aorta e nell'arteria polmonaria. In questo momento, la pressione ventricolare è massima e, nei momenti successivi, decresce assieme alla decrescita del volume ventricolare.
5. Rilassamento isovolumetrico. Il ventricolo si rilassa ma le valvole sono ancora chiuse. Nel ventricolo è contenuto del sangue che permane, durante questa fase, nel suo volume. In questa fase inizia la diastole.
6. Inizio del riempimento ventricolare. La valvola tricuspide e la valvola mitrale sono aperte e l'atrio inizia a riempirsi nuovamente di sangue che, passivamente, passa oltre e giunge al ventricolo.

Quando la pressione ventricolare raggiunge la pressione atriale le valvole AV si aprono e il ciclo cardiaco si ripete.

Sequenza temporale

La diastole, o fase di rilassamento, e la sistole, o fase di contrazione, occupano durate temporali differenti nel ciclo cardiaco. Durante l'attività cardiaca normale il cuore si trova in stato di diastole per la maggior parte del ciclo cardiaco. Questo aspetto ha un significato fisiologico importante: più lungo è il periodo di diastole, maggiore è la quantità di sangue che può riempire atri e ventricoli. Al contrario, la fase sistolica è caratterizzata da una contrazione rapida e potente e provoca un incremento veloce della pressione all'interno dei ventricoli. Questo aumento rapido di pressione è fondamentale per una efficace espulsione del sangue, influenzando direttamente la gittata cardiaca e, di conseguenza.

Variazione di pressione atriale e ventricolare

Durante il ciclo cardiaco la pressione generata negli atri e nei ventricoli varia in risposta alle fasi di contrazione e di rilascio degli atri e dei ventricoli. Per convenzione, la misurazione della pressione cardiaca si basa sul presupposto che la pressione è rapportata rispetto alla pressione atmosferica, la quale corrisponde a 760mmHg. In queste fasi la pressione ventricolare varia di molto mentre la pressione atriale rimane pressoché stabile.

A metà della diastole la pressione atriale è relativamente bassa poiché è generata soltanto dalla forza passiva del sangue di ritorno. Successivamente la pressione aumenta di poche decine di mmHg a causa della contrazione atriale. Durante l'inizio della fase sistolica, la pressione nel ventricolo aumenta notevolmente, raggiungendo circa 110 mmHg. Nella fase successiva inizia la diastole ventricolare che porta la pressione del sangue a livelli prossimi allo zero.

Variazione di pressione aortica

Nell'aorta la variazione di pressione segue un modello ben conosciuto. Durante la fase diastolica, quando cioè il ventricolo è rilassato, il sangue non viene immesso dal cuore verso l'arteria e, di conseguenza, la pressione più bassa rispetto alla sistolica. In questa fase la misurazione della pressione è pari a circa 75mmHg. Nei momenti che precedono la sistole ventricolare questo livello di pressione si abbassa ulteriormente poiché dall'aorta una cospicua quantità di sangue fuoriesce verso il sistema periferico. Il punto minimo di pressione aortica prende il nome di pressione diastolica ed è pari a circa 70mmHg.

Variazione della pressione aortica e ventricolare nelle varie fasi del ciclo cardiaco.

Durante la sistole ventricolare, con l'apertura della valvola aortica, la pressione nel ventricolo sinistro aumenta significativamente, raggiungendo valori di circa 120 mmHg. L'aorta, essendo un'arteria sia robusta che elastica, durante la fase di eiezione ventricolare si espande, accumulando una certa quantità di sangue. La capacità dell'aorta di aumentare il suo calibro è nota come compliance aortica. Nel momento in cui il ventricolo sinistro si rilassa esso entra in diastole e si verifica la chiusura della valvola aortica. L'aorta, grazie alla sua elasticità, ritorna alla forma iniziale. Questo processo consente il rilascio del sangue precedentemente accumulato, sostenendo la pressione sanguigna durante la fase di riempimento del cuore e facilitando così un flusso costante di sangue nel sistema circolatorio.

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