bases fisiológicas do sistema cardiovascular

BASES FISIOLÓGICAS
DO SISTEMA CARDIOVASCULAR
Ms. Sandro de Souza
Mestre em Ciências da Atividade Física
Especialista em Treinamento Desportivo
Pesquisador LAFE-EA – UFF
Membro da Sociedade Brasileira de Hipertensão
Membro da Sociedade de Cardiologia do Estado do Rio de Janeiro
Secretário Geral da Sociedade Brasileira de Fisiologia do Exercício
Função:
• Manutenção do equilíbrio ácido-básico e do equilíbrio
hídrico do corpo;
• Remoção do CO2 e de outros resíduos metabólicos;
• Distribuição do O2 e dos nutrientes;
• Transporte de hormônios;
• Termorregulação;
• Função imune.
Fonte: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Um sistema de distribuição
Um meio flúido
Fonte: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and
adam.com®
DIVISÃO DO SISTEMA
Uma Bomba
Vídeo: Corpo Humano, 2009
A Bomba: CORAÇÃO
O coração é composto por duas bombas em
série:
uma propele o sangue através dos
pulmões, para as trocas de oxigênio e dióxido
de carbono ( a circulação pulmonar), e a outra
propele o sangue para os demais tecidos do
corpo (circulação sistémica)
Berne , Levy, Koeppen e Staton (2004)
⅔ da sua massa está localizado à esquerda
da linha mediana do corpo.
A Bomba: CORAÇÃO
Fonte: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Ramo para o nó sinoatrial.
Ramo da veia cava superior
ARTÉRIA CORONÁRIA
ESQUERDA
Ramo circunflexo da artéria
coronária esquerda
Ramo atrial
anterior direito
da artéria
coronária direita
Veia cardíaca maior
Veias cardíacas
anteriores
Ramo interventricular
anterior (descendente
anterior esquerda) da
artéria coronária
esquerda
Veia cardíaca
menor
Ramo marginal direito
da artéria coronária
direita
ARTÉRIA
CORONÁRIA
DIREITA
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
A Bomba: CORAÇÃO
Powers & Howley (2009)
Discos intercalados - junção
entre as células musculares
cardíacas que forma a
conexão mecânica e elétrica
entre as duas células.
Sincício – funcionamento
coletivo
das
células
musculares cardíacas, dando
a elas uma unidade durante a
despolarização.
Fonte: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
A Bomba: CORAÇÃO
Fonte: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
A Bomba: CORAÇÃO
1. Origem: NSA
2. Miocárdio AD
3. Os Tratos Internodais (a, m, p)
conduzem para o NAV.
4. Paralelamente
os
feixe
de
Bachmann conduz para o AE
5. Propagação para o Feixe de His
6. Propagação para os ramos de
Purkinje
Curi & Procópio (2009)
7. Alcança o miocárdio ventricular
REGULAÇÃO NEUROENDÓCRINA
Efeitos do Sistema Nervoso Autônomo sobre o coração e
vasos sanguíneos
Sistema Simpático
Sistema Parassimpático
Tecido Alvo
Receptor
Adrenérgico
Mediador
Ação
Receptor
Muscarínico
Mediador
Ação
NSA
β1
Noradrenalina
Aumenta FC
M2
Acetilcolina
Diminui FC
NAV e sistema
His-Purkinje
β1
Noradrenalina
Aumenta
velocidade de
condução
M2
Acetilcolina
Diminui
velocidade de
condução
Noradrenalina
Aumenta
contratilidade
M2
Acetilcolina
Diminui
contratilidade
-
-
-
M3
Acetilcolina
NO
Miocárdio Atrial
β1
Miocárdio
ventricular
β1
Músculo liso
vascular
β2
α 1
Noradrenalina
Aumenta
contratilidade
Noradrenalina
Adrenalina
Vasoconstrição
Vasodilatação
Vasodilatação
Vasodilatação
Curi & Procópio (2009)
A Bomba: CORAÇÃO
Registro indireto da atividade
elétrica do coração.
Onda P – Despolarização Atrial
Complexo QRS – Despolarização
Ventricular
Onda T – Repolarização Ventricular
R
T
P
Q S
Imagem: Powers & Howley (2009)
Imagem: Arquivo particular
ELETROCARDIOGRAMA
Onda de excitaçao propagando-se através da parede do coração é acompanhada de
mudanças elétricas
Triângulo do
Einthoven
A contraçao de fato do músculo dos
VENTRÍCULOS começa em uma fração
de segundo depois que a onda Q-R
começa
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
Fonte: arquivo particular
Papel milimetrado (1x1 mm)
Horizontais (voltagem):
• Linha de base
• Espaçamento entre linhas: 0,1 mV
Verticais (tempo):
• Espaçamento entre linhas:
Velocidade de 25mm/s = 0,04 mm/s
Velocidade de 50mm/s = 0,02 mm/s
Laboratório de Fisiologia do Exercício Experimental e Aplicada
ECG repouso
Mulher saudável
32 anos
Fonte: arquivo particular
Exemplos de traçados de ECG
Fonte: arquivo particular
Rítmo Sinusal
Fibrilação Atrial
Bradicardia Sinusal
Taquicardia Ventricular
Taquicardia Sinusal
Fibrilação Ventricular
Arritmia Sinusal
Taquicardia Atrial
Isquemia
Asístole
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=_F3HGwpL7uY
ECG - Parada Cardíaca
A Bomba: CORAÇÃO
Frequência Cardíaca
Reflete a quantidade de trabalho que o coração deve realizar para
satisfazer as demandas aumentadas do corpo durante uma
atividade.
R-R
Imagem: Arquivo particular
Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC)
As variações dos intervalos R-R estão na dependência de moduladores biológicos, como o
SNA, através da atividade dos sistemas simpático e parassimpático. Essas variações
constituem a variabilidade da frequência cardíaca (VFC), em que o objetivo é medir a
variação entre cada batimento sinusal sucessivo
9
ULF – Ultra Low Frequency
< 0,0033 Hz
RR PSD Paciente= fracionadovfc p os
5
x 10
8
VLF – Very Low Frequency
0,0033 a 0,04 Hz
7
DEP [ms 2 /Hz]
6
5
4
3
2
1
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
Freq [Hz]
0.35
Análise Espectral
Fonte: arquivo particular
0.4
0.45
0.5
LF – Low Frequency
0,04 a < 0,15 Hz
Modulação Simpato-vagal
Predominância simpática e menor
ação parassimpática
HF – Higth Frequency
0,15 a 0,40 Hz
Atividade Vagal
Predominância parassimpática
Fisiologia do Sistema Cardiovascular
Series de RR Paciente= marcosrepousovfc
Potencia em LF
2500
6000
2000
LF (ms 2 )
Potencia (ms 2 )
Potencia Total
8000
4000
2000
0
1200
1500
1000
0
10
20
30
40
50
60
500
0
10
Potencia em HF
LF normalizado (ua)
400
200
40
50
1000
60
0
10
20
30
40
50
60
80
800
75
70
65
60
600
0
10
20
Potencia em HF norm
30
40
50
60
LF/HF
30
8
400
Análise no Domínio do Tempo
25
6
LF/HF
HF normalizado (ua)
30
85
600
HF(ms 2 )
20
Potencia em LF norm
800
0
1400
20
4
15
10
0
10
20
30
40
Tempo (min)
50
60
2
200
0
10
20
30
40
Tempo (min)
50
0
5
10
15
20
Espectros de potencia dos RR diegocontinuovfc p os.txt
60
Análise no Domínio da Frequência
5
x 10
6
PSD (ms2/Hz)
5
4
3
60
2
50
1
40
30
0
0
0.05
20
0.1
0.15
0.2
10
0.25
Frequencia (Hz)
Fonte: arquivo particular
0.3
0.35
0
Tempo (min)
25
30
A Bomba: CORAÇÃO
Regulação da Frequência Cardíaca
Ação Parassimpática
Acetilcolina
FC
Reflexo dos Barorreceptores
SNS
e
FC
SNP
Receptores de Estiramento
SNS
e
FC
SNP
Imagem: Powers & Howley (2009)
A Bomba: CORAÇÃO
Regulação da Frequência Cardíaca
Infusão
Intravenosa
Aumentos na
pressão atrial
direita
Estimulação
dos receptores
atriais
Reflexo de
Bainbridge
FC
Aumento no
débito
cardíaco
Aumento na
pressão
arterial
Reflexo
barorreceptor
Berne, Levy, Koeppen e Stanton(2004)
Controle Neural da Função Cardiovascular
Bulbo
Centro
vasomotor
Arteríolas do
músculo
esquelético
Vasodilatação
Centro
cardioacelerador
Centro
cardioinibidor
Arteríolas
viscerais
vasoconstrição
Efluxo simpático
(nervo acelerador)
Efluxo parassimpático
(nervo vago)
FC
FC
A contratilidade
aumenta
A contratilidade
diminui
Plowman & Smith (2010)
A Bomba: CORAÇÃO
Resumo das respostas cardiovasculares à
estimulação da ativação Simpática e
parassimpática
Resposta
Ritmo do coração
Força de contração
Excitabilidade
Condutividade
Metabolismo
Estimulação
Simpática
Estimulação
Parassimpática
⇧
⇧
⇧
⇧
⇧
⇩
⇩
⇩
⇩
⇩
Fonte: McNaught & Callander apud Plowman & Smith (2010)
A Rede Hemodinâmica: OS VASOS
Pode ser subdividido em circulação sistêmica
e pulmonar.
Responsável em distribuir os nutrientes, o O2
pelas células de todo o corpo, remover o CO2
produzido, assim como os resíduos derivados
do metabolismo celular, propagar o calor para
a periferia para ser trocado com o meio, bem
como para o centro do corpo para manter o
equilíbrio térmico.
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
A Rede Hemodinâmica: OS VASOS
Túnicas
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
A Rede Hemodinâmica: OS VASOS
Túnicas
PEQUENA ARTÉRIA
ADVENTÍCIA
MÉDIA
ÍNTIMA
ARTERÍOLA
ADVENTÍCIA
MÉDIA
Imagem: Curi & Procópio (2009)
ÍNTIMA
A Rede Hemodinâmica: OS VASOS
Túnicas
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
A Rede Hemodinâmica: OS VASOS
Ativação Simpática
Constrição
Dilatação
Ativação Parassimpática
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
A Rede Hemodinâmica: OS VASOS
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Pressão do Fluxo nos Vasos
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Pressão do Fluxo nos Vasos
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Pressão do Fluxo nos Vasos
Vasos de Resistência
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Pressão do Fluxo nos Vasos
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Pressão do Fluxo nos Vasos
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Pressão do Fluxo nos Vasos
Vasos de Indutância
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Pressão do Fluxo nos Vasos
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Fluxo
O fluxo de um líquido é
compreendido como o deslocamento
de um determinado volume, deste
líquido, pela unidade de tempo, e que
é expresso, geralmente em L/s
(litros/segundos) ou mL/s (mililitros /
segundo).
Em um homem adulto, o volume de
sangue ejetado pelo coração, em
repouso, por minuto, é de 5 litros
aproximadamente.
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Lei de Poiseuille
O Fluxo (F) através de um tubo cilíndrico é diretamente
proporcional à diferença de pressão (∆P) existente entre
as extremidades do tubo e ao raio do tubo elevado à
quarta potência (r4), e inversamente proporcional ao
comprimento do tubo (L) e à viscosidade do líquido (ᶯ).
Jean-Louis-Marie Poiseuille
Equação de Poiseuille
F = π. ∆P. r4
8.L. ᶯ
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
Em baixas velocidades, a Lei de Poiseuille é obedecida e o
fluxo tem características lamelar, devido a relação linear.
Entretanto, ao elevar a velocidade do fluxo e este alcançar
uma velocidade crítica, a Lei de Poiseuille não é mais
obedecida e o fluxo passa a ser turbillhonar. A velocidade
do Fluxo é dependente agora da viscosidade do líquido, da
Osborne Reynolds
sua densidade e do raio.
A unidade de medida adimensional da velocidade crítica é
predita pelo Número de Reynolds (K).
Número de Reynolds
K = v. d. p
ᶯ
K = número de Reynolds
v = velocidade do sangue (cm/s)
d = diâmetro do vaso (cm)
p = densidade do sangue (g/mL)
ᶯ = viscosidade do sangue (poise)
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
Qualquer variação do calibre (raio) do vaso (vasodilatação) tem
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
como repercussão uma variação do fluxo elevada a quarta
potência, ou seja, em uma situação que o calibre da artéria
duplique, o fluxo se elevará 16 vezes! O mesmo ocorre de forma
inversa,
em
caso
de
diminuição
do
calibre
do
vaso
(vasoconstrição), causará uma redução de 16 vezes.
Lamelar
Turbilhonar
O aumento da viscosidade do fluxo, irá
Fluxo
Velocidade
Crítica
proporcionar
maior
resistência
a
sua
passagem. Assim, quanto menor o calibre do
vaso e/ou maior a viscosidade, maior será a
Pressão
resistência à passagem do fluxo, aumentando
o turbilhonamento no interior do vaso.
Locais de bifurcação dos ramos arteriais há redução do Shear Stress, diminuindo o
depósito de ON, desprotegendo a parede do vaso nesses locais, tornando-os mais
suscetíveis a lesão.
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
O aumento do turbilhonamento do fluxo, causado pelos aumentos da viscosicade e
velocidade do fluxo e a redução do calibre do vaso, gerará maios força de cisalhamento, ou
Shear Stress.
Síntese de Óxido Nítrico Endotelial
ÓXIDO NÍTRICO (ON)
Ativa a enzima GCs
(guanilato ciclase solúvel)
Forma o
monofosfato de guanosina cíclico
Ativação da Bomba de Ca2+, no
músculo liso, reduzindo o Tônus
Vascular
Fisiologia do Sistema Cardiovascular
CIRCULAÇÃO PULMONAR E SISTÊMICA
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
Fisiologia do Sistema Cardiovascular
RESUMO DO CICLO CARDÍACO
Pressão aórtica
Pressão ventricular esquerda
Pressão atrial esquerda
VDFVE
VSFVE
Período do ciclo cardíaco:
1 = PEnV (período de enchimento ventricular)
2 = PCI (período de contração isovolumétrica)
3 = PEjV (período de ejeção ventricular)
4 = PRI (período de relaxamento isovolumétrico)
Fisiologia do Sistema Cardiovascular
CICLO CARDÍACO
Refere-se ao padrão de repetição da contração (Sístole) e relaxamento (Diástole)
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
do coração.
Cada hemisfério do coração trabalha de forma independente.
Assim, o coração é uma bomba de duas fases:
SÍSTOLE ATRIAL – DIÁSTOLE VENTRICULAR
DIÁSTOLE ATRIAL – SÍSTOLE VENTRICULAR
Após a contração Atrial, 0,1 segundo é o tempo percorrido para iniciar a sístole
ventricular, ejetando sangue para as circulações Pulmonar e Sistêmica
Fisiologia do Sistema Cardiovascular
Comportamento das Valvas durante a SÍSTOLE e a DIÁSTOLE
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
Fisiologia do Sistema Cardiovascular
Em situação de repouso, 70% do sangue que entra
nos Átrios flui diretamente para os Ventrículos!
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
Os 30% restantes são ejetados durante a contração
atrial.
Ainda em repouso, a ejeção de sangue através da
sístole ventricular representa 2/3 (ou cerca de 50 -
60%) da quantidade total de sangue que entra no
coração. O 1/3 restante permanece no interior das
câmaras.
A quantidade ejetada é conhecida como FRAÇÃO DE EJEÇÃO
Fisiologia do Sistema Cardiovascular
Em uma Frequência Cardíaca
média de 75 Bpm, o tempo do
Ciclo Cardíaco dura em torno de
0,8 segundos, sendo:
 0,5 segundos para a Diástole
 0,3 segundos para a Sístole.
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
Fisiologia do Sistema Cardiovascular
A irrigação sanguínea do Miocárdio ocorre durante a DIÁSTOLE! No momento
da Sístole Ventricular, as entradas das Coronárias se fecham (colabam).
A irrigação das artérias Coronárias ocorrem devido ao refluxo ventricular.
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
Fonte imagem: Plowman e Smith, 2010.
Fisiologia do Sistema Cardiovascular
Fonte imagem: Google imagens, 2012.
0,3 seg.
0,5 seg.
Sístole
Diástole
Repouso
FC = 75 Bpm
0,8 seg.
E o que ocorre durante o Exercício?
0,2 seg.
Sístole
0,13 seg.
Diástole
Sístole
Diástole
Exercício
FC = 185 Bpm
0,8 seg.
Durante o exercício, há comprometimento de suprimento sanguíneo para o Miocárdio
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
Parâmetros Hemodinâmicos
Pressão Arterial - PA
É a força exercida pelo sangue contra as paredes arteriais e é
determinada pela quantidade de sangue bombeado e pela
resistência ao fluxo sanguíneo
Pressão Arterial Sistólica (PAS) – é a pressão gerada quando o
sangue é ejetado do coração durante a sístole ventricular
Pressão Arterial Diastólica (PAD) – é a indicação da resistência
periférica ou a facilidade com que o fluxo flui das arteríolas para
dentro dos capilares.
Pressão de Pulso (PP) – é a diferença entre a PAS e a PAD
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
PAM – Pressão Arterial Média
É a média aritmética dos valores
instantâneos do pulso arterial durante um
ciclo cardíaco. NÃO é a média entre PAS
e PAD!
PAM = PAD + (PP/3) em repouso
PAM = PAD + (PP/2) exercício
ou
PAM = Volume minuto cardíaco (MC )
x
Resistência Periférica (RP)
A PAM de uma pressão normal (120/80) é de 96 mmHg!
Imagem: Curi & Procópio (2009)
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
Fatores que influenciam a PA
Volume de
sangue
Frequência
Cardíaca
Volume
Sistólico
Alterações
na PA
Viscosidade
sanguínea
Resistência
periférica
Powers & Howley (2009)
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
Duplo Produto (DP)
É o produto da frequência cardíaca (FC) e da pressão arterial sistólica (PAS)
Ou seja:
É
conhecido
também
DP = FC x PAS
como
produto
frequência-pressão e estima o consumo de
oxigênio do miocárdio, através de uma ampla
variedade de condições, incluindo o exercício
dinâmico e estático. Em resumo, o DP estima
o trabalho cardíaco.
Fonte imagem: Google imagens, 2011.
Volume Sistólico (VS)
É o volume de sangue ejetado pelos ventrículos a cada batimento. É a
diferença entre o VDF e o VSF. É também conhecido como Volume de
Ejeção.
Volume Diastólico Final (VDF)
É o volume de sangue contido
no coração ao final da diástole.
Volume Sistólico Final (VSF)
É o volume de sangue remanescente
no coração ao final da sístole
Volume Sistólico (VS)
É o volume de sangue ejetado pelos ventrículos a cada batimento. É a
diferença entre o VDF e o VSF. É também conhecido como Volume de
Ejeção.
Em um adulto em repouso, o VDF é em torno de
120 ml a cada batimento.
Já o VSF é em torno de 50 ml a cada batimento.
Assim, o VS em repouso normalmente é de 70
ml a cada batimento.
VS = VDF – VSF
VDF = 120 ml
VSF = 50 ml
VS = 70 ml
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
Aspectos que interferem no
Volume Sistólico
 Volume de sangue que retorna ao coração
(pré-carga)
 A distensibilidade ventricular
 A contrabilidade ventricular
 Mecanismo de Frank-Starling
Fonte imagem: Google imagens, 2011.
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
Fração de Ejeção (FE)
É a proporção do sangue bombeado para fora do ventrículo
esquerdo em cada batimento. É o valor real de sangue ejetado!
FE = (VS/VDF) x 100%
FE = (70 ml/120 ml) x 100%
FE = 0,583 x 100%
FE = 58,3%
.
Débito Cardíaco (Q) ou VMC
Sistema Cardiovascular
Fisiologia
do Sistema Cardiovascular
– Distribuição – fluxo e pressão
É a quantidade de sangue ejetado
pelo ventrículo esquerdo por minuto, e
depende
da
quantidade
de
sangue
ejetada por batimento cardíaco.
VMC = FC x VS
ou
.
Q = FC x VS
VMC = Volume minuto cardíaco
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Fatores que afetam o Débito Cardíaco
FC
Contratilidade
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Fatores que afetam o Débito Cardíaco
FC
Contratilidade
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Fatores que afetam o Débito Cardíaco
Distensibilidade
Contratilidade
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Fatores que afetam o Débito Cardíaco
FC
VS por permitir maior
tempo de enchimento
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Fatores que afetam o Débito Cardíaco
Retorno venoso
Volume de sangue
que chega ao coração
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Fatores que afetam o Débito Cardíaco
Estimulação simpática
Contratilidade
Retorno venoso
Imagem: Interactive Physiology. © 2000 Benjamin Cummings and adam.com®
Estudem!
Ms. Sandro de Souza
sandrodesouza.wordpress.com
[email protected]
sandro.desouza.9
sandrodesouza74
sandrinho1974