Ciclul cardiac: sistola atrială, sistola ventriculară, diastola

Ciclul cardiac (revoluția cardiacă) este succesiunea de contracții (sistole) și relaxări (diastole) ale inimii care se repetă la fiecare bătaie. La o frecvență de aproximativ 75 de bătăi pe minut, un ciclu durează 0,8 secunde: sistola atrială 0,1 s, sistola ventriculară 0,3 s și diastola generală 0,4 s. Mai jos vezi ce se întâmplă cu sângele și cu valvele în fiecare fază și cum se rezolvă calculele care apar la BAC Biologie.

Ce trebuie să știi înainte

Ciclul cardiac se înțelege ușor dacă ai clar „harta” inimii: două atrii (care primesc sângele) și două ventricule (care îl pompează), separate de valve care se deschid doar într-un sens.

• Valvele atrioventriculare: tricuspida (între atriul drept și ventriculul drept) și bicuspida sau mitrala (între atriul stâng și ventriculul stâng).
• Valvele semilunare (sigmoide): la ieșirea din ventriculul stâng spre aortă și la ieșirea din ventriculul drept spre artera pulmonară.

Regula de aur: o valvă se deschide când presiunea dinaintea ei e mai mare decât cea de după ea și se închide când presiunea se inversează. Tot ciclul cardiac este, de fapt, un joc al presiunilor. Pentru anatomia completă a inimii, vaselor și a celor două circulații, vezi sistemul circulator: inima, vasele de sânge și sângele.

Fazele ciclului cardiac

Manualele descriu de obicei ciclul începând cu sistola atrială. În aplicația BacBiologie, procesul pornește din diastola generală, când inima se umple. Ordinea este aceeași, doar punctul de start diferă: ciclul se repetă continuu.

1. Sistola atrială (0,1 s)

Atriile se contractă și împing în ventricule ultima cantitate de sânge. Valvele atrioventriculare sunt deschise, iar valvele semilunare sunt închise. Majoritatea sângelui a trecut deja pasiv în ventricule în diastola anterioară; sistola atrială doar „completează” umplerea.

2. Sistola ventriculară (0,3 s)

Ventriculele se contractă, iar presiunea din ele crește rapid. Faza are două momente:

• Contracția izovolumetrică: imediat ce presiunea din ventricule o depășește pe cea din atrii, valvele atrioventriculare se închid (aici apare zgomotul I). Pentru un moment, toate valvele sunt închise, iar volumul sângelui din ventricule nu se modifică, doar presiunea crește.
• Ejecția: când presiunea din ventricule o depășește pe cea din aortă și din artera pulmonară, valvele semilunare se deschid. Ventriculul stâng trimite sângele în aortă (circulația mare), iar ventriculul drept în artera pulmonară (circulația mică).

În tot acest timp atriile sunt în diastolă și se umplu din venele cave (atriul drept) și din venele pulmonare (atriul stâng).

3. Diastola generală (0,4 s)

Ventriculele se relaxează, iar presiunea din ele scade. Când devine mai mică decât în aortă și în artera pulmonară, valvele semilunare se închid (zgomotul II), ceea ce împiedică întoarcerea sângelui în ventricule. Apoi, când presiunea ventriculară scade sub cea atrială, valvele atrioventriculare se deschid, iar sângele curge pasiv din atrii în ventricule. Atriile și ventriculele sunt simultan relaxate, de unde și numele de diastolă generală. Urmează o nouă sistolă atrială, iar ciclul se reia.

Durata fazelor și „odihna” inimii

Dacă aduni timpii pe fiecare cameră, obții o observație importantă:

• Atriile: sistolă 0,1 s, diastolă 0,7 s (0,3 s în timpul sistolei ventriculare + 0,4 s în diastola generală).
• Ventriculele: sistolă 0,3 s, diastolă 0,5 s (0,1 s în timpul sistolei atriale + 0,4 s în diastola generală).

Așadar, fiecare cameră a inimii stă relaxată mai mult timp decât lucrează. Diastola este perioada în care inima se umple cu sânge și în care miocardul se aprovizionează mai bine prin arterele coronare. Când frecvența cardiacă crește (de exemplu la efort), ciclul se scurtează, iar diastola se scurtează mai mult decât sistola.

Zgomotele inimii

Zgomotul I este mai lung și mai grav, iar zgomotul II este mai scurt și mai înalt. Pentru examen e suficient să le asociezi corect cu valvele care se închid.

Automatismul și țesutul excitoconductor

Inima se contractă ritmic chiar și fără comenzi de la sistemul nervos: aceasta este proprietatea de automatism. Ea se datorează țesutului excitoconductor (nodal), format din:

1. Nodul sinoatrial, în peretele atriului drept, care generează impulsuri cu cea mai mare frecvență (aproximativ 70–80 pe minut) și impune ritmul întregii inimi. Este „pacemaker-ul” natural.
2. Nodul atrioventricular, care preia impulsul și îl întârzie puțin. Datorită acestei întârzieri, atriile termină de contractat înainte de sistola ventriculelor.
3. Fasciculul His, cu cele două ramuri, în septul interventricular.
4. Rețeaua Purkinje, care distribuie impulsul în miocardul ventricular.

Miocardul, un tip particular de țesut muscular striat (comparat cu mușchiul scheletic în articolul despre sistemul muscular), are patru proprietăți: excitabilitate, conductibilitate, contractilitate și automatism. Sistemul nervos vegetativ nu pornește bătăile, ci doar modifică frecvența: simpaticul o crește, parasimpaticul (prin nervul vag) o scade. Organizarea sistemului nervos vegetativ este prezentată în sistemul nervos central și periferic.

Calcule: frecvență, durată, debit

Două formule acoperă aproape toate problemele:

• Durata unui ciclu = 60 s / frecvența cardiacă (bătăi pe minut).
• Debitul cardiac (volumul pompat de un ventricul într-un minut) = debitul sistolic (volumul expulzat la o sistolă) × frecvența cardiacă. Debitul sistolic al unui adult în repaus este de aproximativ 70–75 ml.

Scrie întotdeauna formula, apoi înlocuirea și unitatea de măsură: la problemele de acest tip, etapele rezolvării aduc puncte separat (vezi cum folosești baremul BAC Biologie). Dacă problema îți cere să formulezi și o cerință proprie, o variantă simplă și sigură este calculul volumului pompat într-un interval de timp ales de tine.

Greșeli frecvente

• Inversarea zgomotelor. Zgomotul I nu e produs de valvele semilunare; este produs de închiderea celor atrioventriculare.
• „Sistola atrială pompează majoritatea sângelui în ventricule.” Fals: umplerea ventriculelor se face în mare parte pasiv, în diastolă.
• Confuzia dintre debitul sistolic și debitul cardiac. Primul se măsoară în ml/bătaie, al doilea în l/min.
• „Ventriculul drept pompează mai puțin sânge decât cel stâng.” Cele două ventricule expulzează practic același volum; diferă presiunea, care e mult mai mare în ventriculul stâng, de aceea peretele lui este mai gros.