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Trabajo Práctico: “Análisis de la Fisiología Cardíaca a través del empleo
de simuladores computacionales”
Objetivo General
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Que el alumno sea capaz de interpretar, relacionar e integrar los conceptos propios de
la fisiología cardiovascular, por medio de la simulación en condiciones fisiológicas, a
través de un programa computacional.
Objetivos específicos
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Interpretar y describir las características estructurales y funcionales del músculo
cardíaco y del sistema de conducción del corazón.
Describir el mecanismo por el cual se genera un potencial de acción en las fibras
cardíacas y correlacionarlo con el registro de los fenómenos eléctricos representados a
través de un electrocardiograma.
Comprender la relación entre presión y volumen ventricular a lo largo de un ciclo
cardíaco.
Analizar los efectos de la variación de la frecuencia ventricular sobre el rendimiento
cardíaco.
INTRODUCCIÓN
Músculo cardíaco
El corazón es una bomba mecánica que expulsa continuamente sangre desde el ventrículo
izquierdo a la circulación mayor y desde el ventrículo derecho a la menor. Dicho fenómeno, se
produce por la contracción del músculo cardíaco que se comporta como un sincitio funcional.
Asimismo, un estímulo originado en un sector del miocardio, se propaga al resto del corazón,
ya que las fibras cardíacas presentan conductibilidad (actividad dronotrópica).
Resulta importante destacar que el músculo cardíaco se encuentra inervado por el sistema
nervioso autónomo y es capaz de responder a estímulos humorales como las catecolaminas.
Sistema de conducción
El corazón cuenta con un sistema de conducción formado por el nódulo aurículoventricular, el
Haz de His y la red de Purkinje. Asimismo, el latido cardíaco se origina a nivel del nódulo
sinusal (marcapasos) quien comanda la actividad cardíaca en razón de su mayor frecuencia de
descarga. La estimulación se propaga a las aurículas y de allí al nódulo aurículoventricular
donde sufre un pequeño retardo que evita la contracción simultánea de aurículas y
ventrículos. Luego continúa por el Haz de His. Y la Red de Purkinje hasta distribuirse por todo
el músculo ventricular. De esta manera se producen en forma secuencial primero la
contracción de las aurículas y luego los ventrículos.
La secuencia de activación es la siguiente
1. El nódulo sinusal se dispara, gatillando la despolarización de las aurículas.
2. La onda de despolarización se dispersa a través de las aurículas.
3. El nódulo aurículoventricular es activado por la cercanía am la despolarización
auricular, la exitación aurículoventricular dura 80 ms.
4. La onda de despolarización viaja a través del haz de His, esto requiere otros 80 mseg
antes que la despolarización se disperse a los ventrículos.
5. La despolarización ventricular dura entre 80 a 100 mseg y provoca la contracción.
6. Rápidamente después de la despolarización, se inicia la repolarización del corazón.
La despolarización del músculo cardíaco produce una señal eléctrica que viaja a través del
cuerpo y puede detectarse utilizando un instrumento denominado electrocardiógrafo. Estos
instrumentos utilizan electrodos que se aplican en varias superficies del cuerpo para generar
un registro de la actividad eléctrica denominado electrocardiograma.
Electrocardiograma
El electrocardiograma constituye un registro de los fenómenos eléctricos que preceden a las
contracciones cardíacas. La metodología consiste en fijar electrodos de un voltímetro
registrador (electrocardiógrafo) a los miembros y/o tórax del sujeto.
Las variaciones del voltaje, que representan cambios de la actividad eléctrica del corazón,
aparecen como deflexiones de una línea trazada sobre un papel o un monitor de video.
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El electrocardiograma está formado por deflexiones, llamadas ondas P, complejo QRS
y onda T.
Onda P: representa la despolarización de las aurículas, o sea el paso de una corriente
de despolarización desde el nódulo SA por la musculatura de ambas aurículas.
Complejo QRS: representa la despolarización de los ventrículos, esto implica la
despolarización del septo ventricular y la consiguiente extensión de la despolarización
a través de las fibras de Purkinje por las paredes laterales del ventrículo.
Las tres deflexiones del complejo QRS (la Q, la R y la S) representan todo el proceso de
despolarización ventricular.
Luego de despolarizarse los ventrículos, se repolarizan las aurículas. La despolarización
ventricular masiva, impide ver la variación de voltaje que se produce por la
repolarización ventricular, por lo tanto se puede decir que que el complejo QRS
representa tanto la despolarización ventricular como la repolarización auricular.
Intervalos del ECG: las mediciones de los mismos, pueden aportar una valiosa
información sobre la velocidad de conducción cardíaca del potencial de acción.
DERIVACIONES: una derivación consiste en dos electrodos conectados con el cuerpo y
con el electrocardiógrafo. La línea imaginaria que une los dos electrodos se llama eje
de la derivación.
Para normatizar los registros se han elegido configuraciones particulares de los electrodos.
Las más comunes son las que se emplean las extremidades como ubicación de aquellos, a
saber:
Configuración I
Brazo derecho a brazo izquierdo
Configuración II
Brazo derecho a pierna izquierda
Configuración III
Brazo izquierdo a pierna izquierda
Gasto cardíaco
La cantidad de sangre que el corazón bombea por unidad de tiempo se denomina gasto
cardíaco (GC) y es el producto de la frecuencia cardíaca (FC) y de la cantidad de sangre que
bombea el corazón en cada latido o volumen sistólico (VS). En el varón el GC es de 5600 ml y
en la mujer de 4400 ml. Los sistemas nerviosos y endócrino pueden modular la FC cambiando
las propiedades de las células cardiorreguladoras del nódulo sinoauricular. La disminución de
la FC se llama bradicardia y el aumento de la FC se llama taquicardia. Por otro lado, el SNS
puede aumentar la FC incrementado la velocidad de conducción de la despolarización a lo
largo de las vías conductoras del corazón, esto se llama dromotropía. La estimulación
simpática produce además de su efecto cronotrópico (ritmo) un aumento de la fuerza del
miocardio en la contracción, denominado efecto ionotrópico positivo. Entonces la limitación
impuesta por el tiempo de llenado en la diástole es compensada por una expulsión más fuerte
del contenido del corazón.
El estudio de la función cardiaca siempre tiene como punto de referencia a la actividad
ventricular izquierda. El volumen de sangre varía de acuerdo al momento del ciclo cardiaco. El
nivel máximo de sangre que contiene el ventrículo izquierdo ocurre al final de la diástole.
Cuando el ventrículo se contrae, su relación presión-volumen aumenta progresivamente y
genera altas presiones en un mismo volumen (contracción isovolumétrica). El ventrículo en
ningún momento queda vacío, se mantiene siempre un permanente sanguíneo en su cavidad
que se conoce con el nombre de fin de sístole y es de aproximadamente 50 ml. Al iniciarse la
diástole, este volumen aumenta por el ingreso de sangre hasta que llega a un volumen máximo
que se conoce como volumen de fin de diástole, que es de aproximadamente 120 ml.
La diferencia entre el volumen de fin de diástole y volumen de fin de sístole se conoce como
volumen sistólico y representa la cantidad de sangre que es inyectada por el ventrículo
izquierdo en la arteria aorta.
Si se diseña una gráfica comparando la presión contra el volumen del ventrículo izquierdo, el
resultado que obtenemos es una curva cíclica. Tanto en la sístole como en la diástole, la
presión del ventrículo izquierdo depende del volumen que contiene en su interior y de la
distensibilidad. Es decir un ventrículo tiene una presión aumentada si es poco distensible o si
tiene un volumen de sangre aumentado en su interior.
Procedimiento
Para este trabajo práctico utilizaremos el programa de simulación SimbioSys Physiology Lab
a) Abrir el programa y acceder al menú principal. Desde este menú (ventana
CURRICULUM) activar sistema circulatorio (The circulatory System) cliqueando sobre el
símbolo (+) de la izquierda.
 Activar Cardiac excitation.
 Ir a exercises
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Seleccionar AV nodal conduction
Observar los valores teóricos de los intervalos de las ondas que se pueden ver en un ECG. El
complejo QRS (despolarización de los ventrículos) tiene una duración normal de 0,10
segundos. La duración normal del intervalo P-R oscila entre 0,12 y 0,21 segundos. Si este
tiempo se hace más largo, eso significa que la conducción del impulso por el seno AV
(auriculoventricular) está ocurriendo más lentamente.
Modificar la conductividad del nódulo AV desde 1 hasta 0 (1; 0,75; 0,5; 0,25 y 0). Observar qué
sucede con los valores del intervalo P-R, con la frecuencia cardíaca, y el gasto cardíaco. Hacer
un cuadro. Prestar atención al intervalo P-R en las conductividades del AV de 0,25 y 0.
Con esos valores completar el siguiente cuadro.
AV conducción
1.0
0.75
0.50
0.25
0.01
nodal
Intervalo PR
Duración QRS
Intervalo QT
Frecuencia Cardíaca
Gasto cardíaco
¿Qué sucede al disminuir la conductividad? ¿Qué sucede con la frecuencia cardíaca para la
conductividad cero (0)? ¿Qué supone que está pasando?. Discutir y sacar conclusiones.
b) Abrir el programa y acceder al menú principal. Desde este menú (ventana
CURRICULUM) activar sistema circulatorio (The circulatory System) cliqueando sobre el
símbolo (+) de la izquierda.
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Activar Cardiac performance.
Ir a exercises
Seleccionar diastolic PV relationships
Modificar la frecuencia del nodo sinoauricular usando los tres valores indicados en la tabla.
¿Qué ocurre con la presión al aumentar la frecuencia del nodo sinoauricular? ¿Cómo
explica los valores de la presión a distintas frecuencias cardiacas?
¿Cómo explica los cambios en el volumen sitólico?
¿Hay cambios en la curva? Indique cuáles y su causa.
Frecuencia del nodo
sinoauricular
EDV (volumen de fin de
diástole)
ESV (volumen de fin de
sístole)
SV (volumen sistólico)
Gasto cardíaco
Frecuencia cardíaca
SVR (resistencia vascular
sistémica)
Presión aórtica media
50
68 (normal)
85
Bibliografía:
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Guyton, A.C. y Hall J. E. 1997. “Tratado de la Fisiología Médica”. Ed Mc Graw Hill
Interamericana.
Thibodeau G y Patton K. 1995. “Anatomía y Fisiología. Estructura y función del
cuerpo humano”. Mosby/Doyma Libros.
Coviello A. y Col. 2012. “Elementos de Fisiología Humana”.
Guía de Trabajos Prácticos. Sistema Circulatorio. Cátedra de Fisiología Animal.
Facultad de Ciencias Naturales e I.M.Lillo.