Ciclo cardíaco: fases y sus características
El ciclo cardíaco comprende una secuencia repetitiva de sucesos de contracción, relajación y llenado de los ventrículos que ocurren durante latido del corazón. Estas fases suelen ser generalizadas en la función sistólica y diastólica. La primera hace referencia a la contracción del corazón y la segunda a la relajación del órgano.
El ciclo puede ser estudiado usando diferentes metodologías. Si se usa un electrocardiograma, podremos diferencias distintos tipos de ondas, a saber: ondas P, complejo QRS, ondas T y por último las ondas U, donde cada una corresponde a un evento preciso del ciclo eléctrico del corazón, asociado a fenómenos de despolarización y repolarización.
La manera gráfica clásica de representar al ciclo cardiaco se denomina diagrama de Wiggers.
La función del ciclo cardíaco es lograr la distribución de la sangre por todos los tejidos. Para que este fluido corporal logre la circulación efectiva por el sistema de vasos del cuerpo es necesario que exista una bomba que ejerza la presión suficiente para su desplazamiento: el corazón.
Desde el punto de vista médico, el estudio del ciclo cardíaco es útil para el diagnóstico de una serie de patologías cardiacas.
Índice del artículo
- 1 Perspectiva histórica
- 2 Anatomía del corazón
- 3 Propiedades del músculo cardiaco
- 4 ¿Qué es el ciclo cardíaco?
- 5 Representaciones gráficas del ciclo
- 6 Duración de las fases del ciclo
- 7 Función del ciclo cardíaco
- 8 Estudio clínico de la función cardíaca
- 9 Referencias
Los estudios relacionados al ciclo cardíaco y a la función del corazón se remontan a los inicios del siglo XVIII, donde el investigador Harvey describe por primera vez los movimientos que realiza el corazón. Posteriormente, en el siglo XX, Wiggers representó estos movimientos de manera gráfica (más adelante daremos detalle de este gráfico).
Gracias a la contribución de estos científicos se definió al ciclo cardíaco como el periodo temporal donde ocurren los fenómenos de sístoles y diástoles. En el primero ocurre la contracción y eyección del ventrículo y en el segundo la relajación y llenado.
Investigaciones posteriores usando como modelo experimental el músculo aislado han transformado el concepto tradicional del ciclo cardiaco propuesto inicialmente por Wiggers.
El cambio no se realizó en términos de los pasos esenciales del ciclo, sino en lo que respecta a los dos fenómenos mencionados – sístoles y diástoles – que se desarrollan a manera de continuo.
Por las razones anteriormente expuestas, Brutsaert propone una serie de modificaciones más acorde al modelo experimental incluyendo los fenómenos de relajación.
Para lograr un mejor entendimiento del ciclo cardiaco es necesario conocer ciertos aspectos anatómicos del corazón. Este órgano bombeador está presente en el reino animal, pero difiere altamente dependiendo de linaje. En este artículo nos enfocaremos en la descripción del modelo de corazón típico de un mamífero.
El corazón presente en los mamíferos se caracteriza principalmente por su eficiencia. En los humanos se encuentra situado en la cavidad torácica. Las paredes de este órgano se denominan endocardio, miocardio y epicardio.
Consiste en cuatro cámaras, dos de las cuales son aurículas y los dos restantes ventrículos. Esta separación asegura que la sangre oxigenada y desoxigenada no se mezcle.
La sangre logra circular por el interior del corazón gracias a la presencia de válvulas. La aurícula izquierda se abre al ventrículo por medio de la válvula mitral, la cual es bicúspide, mientras que la apertura de la aurícula derecha al ventrículo ocurre por la válvula tricúspide. Finalmente, entre el ventrículo izquierdo y la aorta tenemos a la válvula aortica.
La naturaleza del músculo cardiaco es bastante similar al músculo esquelético. Es excitable bajo la aplicación de una amplia gama de estímulos, a saber: térmico, químico, mecánico o eléctrico. Estos cambios físicos llevan a una contracción y a una liberación de energía.
Una de los aspectos más resaltantes del corazón es su capacidad para emitir un ritmo automático, de manera ordenada, repetitiva, constante y sin ayuda de ningún ente externo. De hecho, si tomamos el corazón de un anfibio y lo colocamos en una solución fisiológica (solución Ringer) seguirá latiendo por un tiempo.
Gracias a estas propiedades, el corazón puede funcionar en una repetición secuencial de eventos denominados en conjunto ciclo cardíaco, que a continuación describiremos a profundidad.
El corazón funciona siguiendo un patrón básico de tres fenómenos: la contracción, la relajación y el llenado. Estos tres eventos ocurren de manera incesante a lo largo de la vida de los animales.
Se denomina función sistólica a la expulsión ventricular y la función diastólica hace referencia al llenado de sangre. Todo este proceso se encuentra orquestado por el nódulo sinoatrial o sinusal.
El ciclo se puede estudiar usando distintas metodologías y se puede entender desde varios puntos de vista: como el electrocardiográfico, que hace referencia a la secuencia de señales eléctricas; anatomofuncional o ecocardiográfico; y el hemodinámico que se estudia por presurometría.
En cada latido del corazón se pueden puntualizar cinco eventos: Contracción ventricular isovolumétrica y eyección que corresponden a la sístoles – conocida generalmente sístoles o contracción del corazón; seguidos de relajación ventricular isovolumétrica, llenado auricular pasivo y llenado ventricular activo (sístole auricular), que en conjunto se conocen como diástoles o relajación del músculo y llenado de sangre.
Con el enfoque ecográfico se realiza mediante ecos, el cual describe el paso de la sangre a través de las válvulas por las cámaras del corazón. El hemodinámico, por su parte, consiste en la introducción de un catéter en el interior del corazón y medir las presiones durante cada fase del ciclo.
Llenado ventricular activo
El ciclo empieza con la contracción de las aurículas debido a un potencial de acción. Inmediatamente la sangre sale expulsada a los ventrículos gracias a la apertura de las válvulas que conectan ambos espacios (ver anatomía del corazón). Cuando el llenado finaliza toda la sangre estará contenida en los ventrículos.
Contracción ventricular
Una vez que los ventrículos se han llenado inicia la fase de contracción. Durante este proceso, las válvulas que estaban abiertas en el llenado se cierran, para evitar el retorno de la sangre.
Eyección
Con el aumento de la presión en los ventrículos, se abren las válvulas para que la sangre pueda acceder a los vasos y seguir con su camino. En esta etapa se nota una disminución significativa en la presión ventricular.
Relación ventricular
En la etapa anterior hemos concluido el fenómeno de la sístole, y con la iniciación de la relajación ventricular damos paso a la diástole. Como su nombre lo indica lo que ocurre en esta fase es la relajación del ventrículo, disminuyendo las presiones de la zona.
Llenado auricular pasivo
En las etapas descritas anteriormente hemos creado un gradiente de presión que va a favorecer la entrada de manera pasiva de la sangre. Este gradiente va a favorecer el paso de la sangre desde las aurículas hasta los ventrículos, generando presión en las válvulas correspondientes.
Cuando este proceso de llenado finaliza, se puede dar paso al inicio de una nueva sístoles, terminando así las cinco fases que ocurren en un latido.
Un electrocardiograma es un registro de las corrientes locales que participan en la transmisión de los potenciales de acción. En el trazado arrojado por el electrocardiograma se pueden distinguir claramente las distintas etapas del ciclo cardiaco.
Las ondas que se detectan en un electrocardiograma han sido designadas de manera arbitraria, a saber: ondas P, complejo QRS, ondas T y por último las ondas U. Cada una corresponde a un evento eléctrico del ciclo.
La onda P
Estas ondas representan la despolarización de la musculatura arterial, las cuales se dispersan de manera radial desde el nodo sinoauricular hasta el nodo auriculoventricular (AV). La duración promedio es de unos 0.11 segundos, y la amplitud es de 2.5 mm aproximadamente.
El intervalo PR
El retraso en la transmisión del impulso del nodo AV se registra en el electrocardiograma como un segmento que dura unos 0,2 segundos. Este evento ocurre entre el inicio de la onda P y el inicio del complejo QRS.
El complejo QRS
Este intervalo es medido desde que empiezan las ondas Q hasta la onda S. La etapa representa un evento de despolarización que se expande. El rango normal de esta etapa va de 0,06 segundos a 0,1.
Cada onda del complejo se caracteriza por tener una longitud particular. La onda Q ocurre por la despolarización del septum y dura unos 0,03 segundos. La onda R varía desde los 4 a los 22 mm de altura con una duración de 0,07 segundos. Por último, la onda S tiene unos 6 mm de profundidad.
El intervalo ST
Este intervalo corresponde a la duración de un estado de despolarización y repolarización. No obstante, en la mayoría de los electrocardiogramas no se logra observar un segmento ST verdadero.
La onda T
Esta etapa representa la onda de repolarización del ventrículo. Mide aproximadamente unos 0.5 mm.
Una de las características de las ondas T es que pueden verse afectados por una serie de factores fisiológicos, como la toma de agua fría previa al examen, fumar, medicamentos, entre otros. También los factores emocionales pueden alterar la onda T.
La onda U
Representa el periodo de mayor excitabilidad de los ventrículos. Sin embargo la interpretación se torna complicada, ya que en la mayoría de los electrocardiogramas la onda es difícil de visualizar y analizar.
Existen diferentes maneras gráficas de representar las distintas etapas del ciclo cardíaco. Estos gráficos son usados para describir los cambios que ocurren a lo largo del ciclo en términos de distintas variables durante un latido.
El diagrama clásico recibe el nombre de diagrama de Wiggers. En estas figuras se representan los cambios de presión en las cavidades del color y la aorta, y las variaciones de volumen en el ventrículo izquierdo a lo largo del ciclo, los ruidos, y el registro de cada una de las ondas del electrocardiograma.
A las fases se les asigna su nombre dependiendo de los eventos de contracción y de relajación del ventrículo izquierdo. Por razones de simetría, lo que es válido para la porción izquierda también lo son para el derecho.
Pasadas dos semanas de la concepción, el corazón recientemente formado empezará a latir de manera rítmica y controlada. Este movimiento cardíaco acompañará al individuo hasta el momento de su muerte.
Si suponemos que una frecuencia cardíaca promedio se encuentra en el orden de los 70 latidos cada minuto, tendremos que la diástole exhibe una duración de 0,5 segundos y la sístole de 0,3 segundos.
La sangre es considerada como el fluido corporal encargado del transporte de diversas sustancias en los vertebrados. En este sistema de transporte cerrado se movilizan nutrientes, gases, hormonas y anticuerpos, gracias al bombeo organizado de sangre a todas las estructuras corporales.
La eficiencia de este sistema de transporte es la responsable de que se pueda mantener un mecanismo homeostático en el cuerpo.
El acercamiento más simple que un profesional de la salud puede usar para evaluar la función cardíaca consiste en escuchar el sonido del corazón a través de la pared torácica, estudio que recibe el nombre de auscultación. Esta evaluación cardiaca ha sido utilizada desde tiempos inmemorables.
El instrumento para realizar este examen es estetoscopio que se ubica en el pecho o en la espalda. Por medio de este instrumento se pueden distinguir dos sonidos: uno corresponde al cierre de las válvulas AV y el siguiente al cierre de las válvulas semilunares.
Los sonidos anormales pueden ser identificados y asociados a patologías, como los soplos o el movimiento anormal de las válvulas. Esto ocurre por el flujo a presión de la sangre que intenta ingresar por una válvula cerrada o muy estrecha.
En caso de existir alguna condición médica (como las arritmias) puede ser detectada en este examen. Por ejemplo, cuando el complejo QRS tiene una duración anormal (menos de 0,06 segundos o más de 0,1) puede ser indicativo de algún problema cardiaco.
Mediante el análisis del electrocardiograma se pueden detectar un bloque atrioventricular, taquicardia (cuando la frecuencia cardíaca se encuentra entre 150 y 200 pulsaciones por minutos), bradicardia (cuando las pulsaciones por minuto son menores a las esperadas), fibrilación ventricular (desorden que afecta las contracciones del corazón y las ondas P normales son reemplazadas por pequeñas ondas), entre otras.
- Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biología: La vida en la Tierra. Pearson educación.
- Dvorkin, M. A., & Cardinali, D. P. (2011). Best &Taylor. Bases Fisiológicas de la Práctica Médica. Ed. Médica Panamericana.
- Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., & Garrison, C. (2007). Integrated Principles of Zoology. McGraw-Hill.
- Hill, R. W. (1979). Fisiología animal comparada: un enfoque ambiental. Reverté.
- Hill, R. W., Wyse, G. A., Anderson, M., & Anderson, M. (2004). Animal physiology. Sinauer Associates.
- Kardong, K. V. (2006). Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution. McGraw-Hill.
- Larradagoitia, L. V. (2012). Anatomofisiología y patología básicas. Editorial Paraninfo.
- Parker, T. J., & Haswell, W. A. (1987). Zoología. Cordados (Vol. 2). Reverté.
- Randall, D., Burggren, W. W., Burggren, W., French, K., & Eckert, R. (2002). Eckert animal physiology. Macmillan.
- Rastogi S.C. (2007). Essentials of Animal Physiology. New Age International Publishers.
- Vived, À. M. (2005). Fundamentos de fisiología de la actividad física y el deporte. Ed. Médica Panamericana.