Activitatea Electrica Si Caracteristicile Inimii

Activitatea cardiacă imprimă presiunea sanguină și mișcarea sângelui în sistemul circulator, în funcție de necesitățile organelor impuse, de condițiile variabile ale mediului intern și extern organismului.

Țesutul muscular al inimii este alcătuit din fibre musculare striate. Între miocardul camerelor superioare (atriile) și cel al camerelor inferioare (ventriculele) nu este continuitate, ci atriile sunt separate de ventricule printr-o pătură conjunctiv-fibroasă.

Mușchiul cardiac este vascularizat de vasele coronare, care permit oxigenarea și metabolismul celulelor ce alcătuiesc inima.

În afara țesutului muscular contactil, inima, are un țesut nodal specializat în generarea și transmiterea impulsurilor de depolarizare.

Revitalizarea continuă și intensă a tuturor celulelor prin aportul de substanțe nutritive și evacuarea rezidurilor se face prin sângele ce parcurge sistemul circulator sub acțiunea neîntreruptă de pomparea inimii. Inima este elementul central al sistemului circulator.

Puterea medie realizată în activitatea cardiacă este de circa 3W. Apreciind un randament de 10%, în decurs de 15 ani inima consumă o energie egală cu 4000 kWh. În Figura 3.1 , este ilustrată o secțiune schematică prin inima omenească, accentuând căile de acces și cele patru compartimente ale inimii.

Figura 3.1. Secțiunea schematică a inimii

Sângele venos sosește la presiunea scăzuta de (3 mmHg) pe cele 2 vene cave în atriul drept.De aici trecând printr-o supapă numită valvulă în ventricolul drept,este pompat în plămâni la o presiune medie de 20 mmHg.

După ce străbate rețeaua de vase capilare și efectuează schimbul de bioxid de carbon-oxigen,sângele se reîntoarce în atriul stâng.Rezistența vaselor mici din plămâni reduce presiunea sângelui la 7 mmHg.

Îmbogățirea sângelui cu substanțe nutritive în pereții intestinelor, ficat, cu hormoni și alte materii care trebuie să ajungă la nivelul celulelor,proprietățile coagulante pentru închiderea rănilor, procesele din rinichi pentru eliminarea toxinelor colectate la nivelul celulelor subliniază complexitatea funcțiilor sângelui în organism și rețeaua de vase,organe și țesuturi care trebuie să le parcurgă.

Figura 3.2. Schema circulației sângelui

În figura 3.2 Schema circulației sângelui este ilustrată o diagramă simplificată a circuitului sanguin. Atriul și ventriculul drept formează pompa de presiune scăzută care asigură circulația pulmonară. Atriul si ventricolul stâng asigură circulația sângelui prin circuitul ”mare” al întregului organism. (1.Rodica – Inginerie Medicala)

Pompajul ritmic cardiac se realizează într-un sir de secvențe înlănțuite între două batăi succesive. O parte însemnată a intervalului ciclic, inima este în repaus iar mușchii relaxați asigură un volum maxim și cavitătile se umplu cu sânge prin vasele de acces dinspre plămâni și vene.Aceasta este perioada diastolei sau numita pe scurt diastolă.

Durata activitații mecanice intense a inimii se numește sistolă. Sistola începe prin contracția pereților atriilor,prin care sângele suplimentar este împins în ventricole, care se contractă la randul lor. În ventricolul strâns valva aortei este forțată să se deschidă și sângele este împins în aortă la presiune înaltă, de unde se distribuie în circulația sistematică. În timpul contracției ventriculare valvele atrioventriculare se închid pentru a nu admite pomparea sângelui înapoi în atrii. Relaxarea pereților ventricolelor încheie sistola odata cu închiderea valvei pulmonare si valvei aortei.

Deci, din punct de vedere funcțional inima ar putea fi privită ca un sistem de două pompe înseriate în circuitul sanguin. La nivelul capilarelor este necesara o presiune de 15-30 mmHg pentru a avea loc schimburile de anabolism și catabolism.

3.1. Activitatea electrică a inimii

Inima poate fi considerată ca fiind constituită dintr-un sistem electric,care generează ritmic impulsuri contractile și dintr-un sistem mecanic care reacționează la aceste impulsuri prin contracții ritmice. Funcția electrică a inimii este determinată de structura acesteia. Celulele mușchiului cardiac sunt orientate mai mult tangențial decât radial , rezistivitatea este mai scăzută în direcția fibrei. Acestea au importanță în electrocardiografie și magnetocardiografie.

Acest proces este similar celui din celula nervoasă. Potențialul de acțiune rezultat are amplitudinea de circa 100mV, iar durata impulsului în cazul mușchiului cardiac este de 300 ms. (Netter, F.H ., Heart, Vol. 5, 293 pp. The Ciba Collection of Medical Illustrations, Ciba Pharmaceutical Company, Summit, 1971, N.J. )

Figura 3.4. Depolarizarea și repolarizarea unei celule

Forma și durata exactă a potențialelor de acțiune variază foarte mult de la organism la organism și de la tipuri de celule la tipuri de celule din diferite parti ale inimii, ca urmare a prezenței distincte a formelor de canale de ioni. Faza de platou a potențialului de acțiune din celulele cardiace contractile corespunde perioadei de refractare a celulei, pe parcursul căreia nu poate fi generat un alt potențial de acțiune. Spre deosebire de celulele musculare striate, miocardul nu poate intra în tetanus – perioadă de contracții susținute care conduc la obosirea sau epuizare mușchiului. (233.pdf – scribd)

Figura 3.5. Electrofiziologia celulei musculare cardiace (1-Gheorghe, V., Popescu, A., Introducere în bionică, Editura Științifică, București , 1990) (3-Malmivuo,J., Plonsey, R., Bioelectromagnetism-Principles And Aplications Of Bioelectric And Biomagnetic Fields, Oxford University Press,1995)

Formele potențialului de acțiune pentru diferitele celule specializate sunt arătate în fig. 3.6.

Figura 3.6. Forma potențialelor de acțiune (3)

Grupul de fibre miocardice a căror pantă a depolarizării este abruptă și atinge mai repede potențialul nivelului de prag,reprezintă pacemarkerul activ care conduce depolarizarea întregului miocard.Nodul sinusal este pacemarkerul activ fiziologic.Când panta fazei de depolarizare a nodului atrioventricular sau a altor centri ectopici (care au o poziție anormală) devine mai abruptă decât cea a nodului sinusal aceștia preiau conducerea depolarizării devenind centri ectopici.

În mod normal,excitația care determină activitatea inimii ia naștere automat și ritmic în nodul sinusal (NS) situat in peretele postero-superior al atriului drept(AD).De aici unde de excitație se propagă în ambele atrii.(figura 2.4).

Activarea miocardului.

Viteza de propagare a activării miocardului atrial este de aproximativ 1000 mm/s, astfel că întreg miocardul atrial se activează în aproximativ 0,10 secunde.Atriul stâng AS începe și termină activarea ceva mai târziu ca atriul drept AD.

Unda de excitație se transmite de la atrii la ventricul prin nodul atrioventricular.Viteza de propagare este de aproximativ 200 mm/s și ca urmare,conducerea atrioventriculară durează între 0,12 și 0,21 secunde. În continuare excitația este condusă prin fasciculul His,care se împarte în două ramuri principale: una pentru ventriculul stâng și alta pentru ventriculul drept.Fiecare ramură se arborizează în fascicule și apoi într-o rețea întinsă subendocardiacă.Viteza de propagare este de aproximativ 3000/4000 mm/s.De la rețeaua subendocardiacă unda se propagă în miocardul de lucru a ventriculelor prin celulele Purkinje cu o viteză de aproximativ de 400 mm/s. Întreaga masă ventriculară este activată în 0.10 secunde.Cei doi ventriculi sunt activați practic simultan ,începand cu fața stângă a septului interventricular I-V,apoi regiunea aplicată,pereții laterali de jos în sus și în cele sin urmă,regiunile ventriculare bazale și ale conurilor arteriale.În peretele ventricular activarea se face dinspre endocard spre epicard.Orice fibră miocardică adată activată se găsește în continuare câtva timp în stare refractară, adică nu poate fi excitată de nici un alt impuls sosit în acest timp.