¿Qué es el ciclo cardiaco?
El ciclo cardiaco es una secuencia repetitiva de sucesos de contracción, relajación y llenado de los ventrículos que ocurren durante un latido del corazón. Estas fases suelen generalizarse en la función sistólica y diastólica. La primera alude a la contracción del corazón y la segunda, a su relajación.
El ciclo puede estudiarse usando diferentes metodologías. Si se usa un electrocardiograma, podremos diferenciar distintos tipos de ondas, a saber: ondas P, complejo QRS, ondas T y 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 cardiaco es distribuir 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 presión suficiente para su desplazamiento: el corazón.
Desde el punto de vista médico, el estudio del ciclo cardiaco es útil para diagnosticar una serie de patologías cardiacas.
Perspectiva histórica
Los estudios relacionados con el ciclo cardiaco y a la función del corazón se remontan a los inicios del siglo XVIII, cuando el investigador Harvey describió por primera vez los movimientos que hace el corazón. Posteriormente, en el siglo XX, Carl J. Wiggers representó estos movimientos de manera gráfica.
Gracias a la contribución de estos científicos se definió el ciclo cardiaco 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 hizo en términos de los pasos esenciales del ciclo, sino en lo que respecta a los dos fenómenos mencionados –sístoles y diástoles– desarrollados como un continuo.
Por las razones antes expuestas, Brutsaert propuso una serie de modificaciones más acorde al modelo experimental incluyendo los fenómenos de relajación.
Anatomía del corazón
El corazón presente en los mamíferos se caracteriza principalmente por su eficiencia. En los humanos, se sitúa 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 las dos restantes, ventrículos. Esta separación asegura que la sangre oxigenada y desoxigenada no se mezcle.
La sangre circula por el interior del corazón gracias a las válvulas. La aurícula izquierda se abre al ventrículo mediante la válvula mitral, que es bicúspide, y la apertura de la aurícula derecha al ventrículo ocurre por la válvula tricúspide. Finalmente, entre el ventrículo izquierdo y la aorta está la válvula aórtica.
Propiedades del músculo cardiaco
La naturaleza del corazón es bastante similar al músculo esquelético. Es excitable bajo una amplia gama de estímulos, a saber: térmicos, químicos, mecánicos o eléctricos. Estos cambios físicos llevan a una contracción y a una liberación de energía.
Uno 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 cardiaco.
Ciclo cardiaco
El corazón funciona siguiendo un patrón básico de tres fenómenos: contracción, relajación y 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 al llenado de sangre. Este proceso se orquesta por el nódulo sinoatrial o sinusal.
El ciclo se puede estudiar usando distintas metodologías, y se puede entender desde varios puntos de vista: el electrocardiográfico, que hace referencia a la secuencia de señales eléctricas; anatomofuncional o ecocardiográfico; y el hemodinámico, que se estudia por presurometría.
- Visión anatómica y funcional. En cada latido del corazón se pueden puntualizar cinco eventos: contracción ventricular isovolumétrica y eyección que corresponden a la sístole (conocida generalmente sístole 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. El enfoque ecográfico se realiza mediante ecos, que describe el paso de la sangre a través de las válvulas por las cámaras del corazón. El hemodinámico es la introducción de un catéter en el interior del corazón para 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. 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 su camino. En esta etapa, se nota una disminución significativa en la presión ventricular. Finaliza el fenómeno de la sístole.
- Relajación ventricular. El inicio de la relajación ventricular da paso a la diástole. Lo que ocurre en esta fase es la relajación del ventrículo, disminuyendo las presiones de la zona.
- Llenado auricular pasivo. En las etapas descritas se ha creado un gradiente de presión que favorece la entrada pasiva de la sangre. Este gradiente permite el paso de la sangre desde las aurículas hasta los ventrículos, generando presión en las válvulas correspondientes. Cuando este proceso de llenado finaliza, se da paso al inicio de una nueva sístole, terminando las cinco fases que ocurren en un latido.
- Visión electrocardiográfica. 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 ondas U. Cada una corresponde a un evento eléctrico del ciclo.
- Ondas P. 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.
- 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.
- 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 tiene una longitud particular. La onda Q ocurre por la despolarización del séptum 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.
- 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.
- Ondas 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 alterarlas.
- Ondas U. Representa el periodo de mayor excitabilidad de los ventrículos. Sin embargo, la interpretación se complica, ya que en la mayoría de los electrocardiogramas la onda es difícil de visualizar y analizar.
Representaciones gráficas del ciclo cardiaco
Existen diferentes maneras gráficas de representar las distintas etapas del ciclo cardiaco. Estos gráficos se utilizan 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 es para la derecha.
Duración de las fases del ciclo cardiaco
Pasadas dos semanas de la concepción, el corazón recientemente formado empezará a latir de manera rítmica y controlada hasta la muerte del individuo.
Si suponemos que una frecuencia cardiaca promedio está 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.
Función del ciclo cardiaco
La sangre es 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 mantenga un mecanismo homeostático en el cuerpo.
Estudio clínico de la función cardiaca
El acercamiento más simple que un profesional de la salud puede usar para evaluar la función cardiaca consiste en escuchar el sonido del corazón a través de la pared torácica, estudio llamado auscultación. Esta evaluación cardiaca se ha utilizado desde tiempos inmemoriales.
El instrumento para realizar este examen es el estetoscopio, que se ubica en el pecho o en la espalda. Con 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 identificarse y asociarse 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.
Aplicabilidad médica del electrocardiograma
Si existe alguna condición médica (como las arritmias) puede detectarse en este examen. Por ejemplo, cuando el complejo QRS tiene una duración anormal (menos de 0,06 segundos o más de 0,1) puede indicar algún problema cardiaco.
Mediante el análisis del electrocardiograma se pueden detectar un bloque atrioventricular, taquicardia (cuando la frecuencia cardiaca se encuentra entre 150 y 200 pulsaciones por minuto), 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.
Referencias
- Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. Biología: La vida en la Tierra. Pearson educación.
- Hill, R. W. Fisiología animal comparada: un enfoque ambiental. Reverté.
- Hill, R. W., Wyse, G. A., Anderson, M., & Anderson, M. Animal physiology. Sinauer Associates.
- Kardong, K. V. Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution. McGraw Hill.
- Larradagoitia, L. V. Anatomofisiología y patología básicas. Editorial Paraninfo.