Il cuore
Il cuore è situato al centro del mediastino, parzialmente coperto dai polmoni, dallo sterno e dalle cartilagini costali della 3a, 4a e 5a costa; è appoggiato sul diaframma in modo tale che il suo apice costituisce la parte più anteriore dell’organo. Il cuore dell’adulto pesa circa 330 grammi nell’uomo e 280 grammi nella donna; tranne la valvola mitrale bicuspidata, le altre valvole (tricuspide, aortica e polmonare) possiedono 3 cuspidi (quelle aortica e polmonare sono chiamate per la loro tipica conformazione “semilunari”). Sia nel giovane che nell’adulto in una buona percentuale di casi (dal 10 al 30%) le valvole atrioventricolari non hanno una tenuta perfetta e si può parlare di insufficienza fisiologica; la arteria polmonare presenta questo tipo di insufficienza in circa il 40% dei casi (fino al 90% negli atleti); diversa è la valutazione e l’interpretazione del rigurgito aortico, più raro (8% dei casi) da considerare potenzialmente patologico
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106deambulazione con la protesi richiede alti consumi di energia (fino al 200 300% in più) all’inizio della protesizzazione, con tendenza alla riduzione entro un anno (fino al 150200 %). Questo rende comunque molto difficile l’esecuzione di esercizio fisico, che spesso è limitabile al solo cammino, già difficoltoso (Van Damme et al, 2003).
La potenza aerobica è molto ridotta e vi sono molti altri fattori che possono complicare la riabilitazione e l’attività fisica in genere:
• Difficoltà nella guarigione del moncone (soprattutto nei diabetici) • Coesistenza di cardiopatia ischemica o BPCO
• Riduzione dell’equilibrio • Riduzione della forza muscolare • Sovrappeso
• Artrosi di anca o di ginocchio omo e/o controlaterali.
Attività Fisica Consigliata
Nei soggetti che hanno maggior autonomia e non presentano controindicazioni è sempre indicata la marcia, prendendo preferibilmente come parametro utile l’intensità dello sforzo percepito attraverso la scala di Borg; sono in ogni caso indicati esercizi per il rafforzamento degli arti superiori (cyclette o altro tipo di ergometro), del tronco e dell’arto superstite.
Richiami anatomici e fisiologici dell’apparato
cardiocircolatorio
Il cuore
Il cuore è situato al centro del mediastino, parzialmente coperto dai polmoni, dallo sterno e dalle cartilagini costali della 3a, 4a e 5a costa; è appoggiato sul diaframma in modo tale che il suo apice costituisce la parte più anteriore dell’organo. Il cuore dell’adulto pesa circa 330 grammi nell’uomo e 280 grammi nella donna; tranne la valvola mitrale bicuspidata, le altre valvole (tricuspide, aortica e polmonare) possiedono 3 cuspidi (quelle aortica e polmonare sono chiamate per la loro tipica conformazione “semilunari”). Sia nel giovane che nell’adulto in una buona percentuale di casi (dal 10 al 30%) le valvole atrioventricolari non hanno una tenuta perfetta e si può parlare di insufficienza fisiologica; la arteria polmonare presenta questo tipo di insufficienza in circa il 40% dei casi (fino al 90% negli atleti); diversa è la valutazione e l’interpretazione del rigurgito aortico, più raro (8% dei casi) da considerare potenzialmente patologico
anche se di entità molto contenuta in tutte le età. Le 4 camere cardiache si contraggono (sistole) e successivamente si rilasciano (diastole); mentre la sistole atriale precede quella ventricolare, durante la diastole tutte e 4 le camere sono rilasciate. Il battito cardiaco trae la propria origine da un
sistema di conduzione composto da: nodo seno atriale (SA); vie atriali
internodali; nodo atrioventricolare (AV); fascio di His con le sue branche (dx e sin); sistema del purkinje. L’intero sistema è composto da cellule miocardiche striate ma a contorni indistinti, ricche di glicogeno, con maggior componente sarcoplasmatica che possiedono una attività pace maker, sono cioè in grado di depolarizzarsi spontaneamente e di generare potenziali d’azione. Anche altre parti del miocardio, in condizioni anormali possono comportarsi in modo analogo. Il nodo SA scarica ad una frequenza più alta e quindi dà l’avvio, determinando, in condizioni normali, la frequenza cardiaca. Questo è situato in corrispondenza dello sbocco della vena cava superiore nell’atrio destro. Dal nodo SA lo stimolo si propaga al nodo AV, situato nella parte posteriore destra del setto interatriale attraverso 3 fasci di fibre atriali (anteriore di Bachman, mediano di Wenckebach e posteriore di Thorel). Il nodo AV si continua con il fascio di His, che in corrispondenza della sommità del setto interventricolare dà origine alla branca sin (ramo anteriore e posteriore) ed alla branca destra. Le branche ed i rami decorrono sotto l’endocardio verso la punta del cuore entrando in contatto con il sistema del purkinje che dirama fibre a tutto il miocardio ventricolare.
La contrazione miocardica dipende dal o carico passivo, che determina la lunghezza iniziale delle fibre cardiache prima della contrazione (vedi legge di Starling); dal che è rappresentato da tutti i carichi che devono vincere le fibre miocardiche durante il loro accorciamento sistolico (impedenza aortica, resistenze arteriose e periferiche, volume telediastolico, massa e viscosità ematiche); dalla
o stato inotropo che rappresenta la velocità di risposta e
l’entità dell’accorciamento miocardico per un dato carico istantaneo; dalla La variazione di quest’ultima, soprattutto in individui non allenati, è il modo più semplice per aumentare rapidamente la gettata cardiaca (o portata) ovvero la quantità di sangue pompata nell’unità di tempo, che, a riposo, è di circa 5.5 l/min (80 ml x 69 battiti/min); questa, rapportata alla superficie corporea è circa 3.2 l/min x m2 e prende il nome di indice cardiaco, da non confondere con la
gettata sistolica o gettata pulsatoria o volumesistole che rappresenta la quantità di sangue pompata da ciascun ventricolo per ogni battito (circa 80 ml). Al di sopra di un certo valore (170180 battiti/min per il giovane e l’adulto e 120140 per l’anziano) la gettata sistolica può diminuire in relazione alla riduzione del tempo diastolico/min, in modo direttamente
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107proporzionale al riempimento ventricolare ed al flusso coronarico, che per il ventricolo sinistro avviene prevalentemente durante la fase diastolica.
L’ingresso dell’ossigeno nella cellula miocardica è facilitato dalla presenza della mioglobina che possiede caratteristiche di dissociazione tali da favorire la diffusione dell’ossigeno all’interno delle cellule (la mioglobina è un pigmento contenente ferro che si trova nei muscoli rossi o lenti; è simile alla emoglobina ma lega una sola molecola di O2anziché
quattro; ha la capacità di sottrarre O2 alla emoglobina e la sua
concentrazione è massima nei muscoli specializzati per le contrazioni sostenute, potendo fornire O2 anche quando il flusso sanguigno si arresta;
inoltre facilita la diffusione dell’O2 dal sangue ai mitocondri). A livello
cardiaco l’aumento di estrazione dell’ossigeno come meccanismo di riserva è in ogni modo secondario rispettto a quello che avviene negli altri tessuti dell’organismo.
Nel corso dell’esercizio muscolare la gettata sistolica può raggiungere valori 56 volte superiori a quelli di riposo poiché i muscoli che traggono l’energia necessaria per la contrazione dai processi ossidativi (in presenza di adeguato apporto di ossigeno, zuccheri, grassi ed in minor misura proteine) possono aumentare il fabbisogno di ossigeno anche di 50 volte. Oltre che dal lavoro muscolare, la gettata cardiaca è aumentata sia dall’ansietà e dall’eccitamento (dal 50 al 100%) che dall’assunzione di cibo (30%), mentre è diminuita nel passaggio dalla posizione orizzontale a quella seduta o eretta (2030%) e da consistenti incrementi della frequenza cardiaca. Il lavoro (prodotto tra pressione arteriosa generata e volume di sangue espulso) compiuto dal ventricolo sinistro per spingere il sangue nel circolo sistemico è circa 8 volte superiore a quello compiuto dal ventricolo destro per sostenere lo stesso flusso attraverso il circolo polmonare. Poiché il consumo di O2
miocardico aumenta in proporzione alla pressione arteriosa ed alla frequenza cardiaca, è stato proposto un indice indiretto (impiegato anche nelle prove da sforzo al cicloergometro) per la valutazione del lavoro cardiaco, rappresentato dal prodotto di questi due parametri (doppio prodotto); prove sperimentali hanno dimostrato che questo indice correla soddisfacentemente col consumo di O2 miocardico. Il
sangue pompato nell’aorta durante la sistole dà origine ad un’onda di pressione che si propaga lungo le arterie e che è avvertita alla palpazione come “polso”; la velocità con la quale questa si propaga nell’aorta è, nell’adulto, di circa 4m/sec (16m/sec nelle piccole arterie); con l’avanzare dell’età, le arterie divengono più rigide e l’onda viaggia più veloce.
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108proporzionale al riempimento ventricolare ed al flusso coronarico, che per il ventricolo sinistro avviene prevalentemente durante la fase diastolica.
L’ingresso dell’ossigeno nella cellula miocardica è facilitato dalla presenza della mioglobina che possiede caratteristiche di dissociazione tali da favorire la diffusione dell’ossigeno all’interno delle cellule (la mioglobina è un pigmento contenente ferro che si trova nei muscoli rossi o lenti; è simile alla emoglobina ma lega una sola molecola di O2anziché
quattro; ha la capacità di sottrarre O2 alla emoglobina e la sua
concentrazione è massima nei muscoli specializzati per le contrazioni sostenute, potendo fornire O2 anche quando il flusso sanguigno si arresta;
inoltre facilita la diffusione dell’O2 dal sangue ai mitocondri). A livello
cardiaco l’aumento di estrazione dell’ossigeno come meccanismo di riserva è in ogni modo secondario rispettto a quello che avviene negli altri tessuti dell’organismo.
Nel corso dell’esercizio muscolare la gettata sistolica può raggiungere valori 56 volte superiori a quelli di riposo poiché i muscoli che traggono l’energia necessaria per la contrazione dai processi ossidativi (in presenza di adeguato apporto di ossigeno, zuccheri, grassi ed in minor misura proteine) possono aumentare il fabbisogno di ossigeno anche di 50 volte. Oltre che dal lavoro muscolare, la gettata cardiaca è aumentata sia dall’ansietà e dall’eccitamento (dal 50 al 100%) che dall’assunzione di cibo (30%), mentre è diminuita nel passaggio dalla posizione orizzontale a quella seduta o eretta (2030%) e da consistenti incrementi della frequenza cardiaca. Il lavoro (prodotto tra pressione arteriosa generata e volume di sangue espulso) compiuto dal ventricolo sinistro per spingere il sangue nel circolo sistemico è circa 8 volte superiore a quello compiuto dal ventricolo destro per sostenere lo stesso flusso attraverso il circolo polmonare. Poiché il consumo di O2
miocardico aumenta in proporzione alla pressione arteriosa ed alla frequenza cardiaca, è stato proposto un indice indiretto (impiegato anche nelle prove da sforzo al cicloergometro) per la valutazione del lavoro cardiaco, rappresentato dal prodotto di questi due parametri (doppio prodotto); prove sperimentali hanno dimostrato che questo indice correla soddisfacentemente col consumo di O2 miocardico. Il
sangue pompato nell’aorta durante la sistole dà origine ad un’onda di pressione che si propaga lungo le arterie e che è avvertita alla palpazione come “polso”; la velocità con la quale questa si propaga nell’aorta è, nell’adulto, di circa 4m/sec (16m/sec nelle piccole arterie); con l’avanzare dell’età, le arterie divengono più rigide e l’onda viaggia più veloce.
A riposo il sangue cede al cuore il 7080% del suo contenuto di O2 e il suo
consumo può aumentare solo se aumenta il flusso sanguigno. Per il muscolo cardiaco l’utilizzo del metabolismo anaerobio come meccanismo di riserva è abbastanza limitato (nell’adulto sano durante esercizio fisico moderato può fornire circa il 5% dell’energia utilizzata; il 30 % nell’adulto scompensato).
L’apporto di sangue è garantito dalle arterie coronarie, destra e sinistra e dalle loro diramazioni, che si diffondono sulla superficie epicardica del cuore e penetrano nelle pareti ventricolari ad angolo retto. Le arterie coronarie originano dai seni situati alla radice della aorta, dietro le cuspidi della valvola; gli orifizi coronarici rimangono aperti durante l’intero ciclo cardiaco. Al pari degli altri muscoli scheletrici, il cuore, durante la contrazione comprime i suoi vasi: durante la sistole infatti la pressione nel ventricolo sinistro è un po’ più alta rispetto a quella aortica, per cui le arterie che ne irrorano la parte sottoendocardica vengono occluse e il sangue vi scorre solo durante la diastole.
Questo meccanismo spiega perché il flusso coronarico si riduce nella tachicardia, che produce un accorciamento della diastole. Se l’irrorazione sanguigna non è adeguata la contrazione provoca dolore fino al ripristino della circolazione.
Il cuore è innervato da:
1) fibre simpatiche (noradrenergiche) che traggono origine principalmente dal quarto e quinto segmento spinale toracico e raggiungono il cuore attraverso connessioni sinaptiche nei gangli cervicali e cervico dorsali del plesso cardiaco; le fibre simpatiche si distribuiscono a tutte le regioni del cuore terminando in depressioni del sarcolemma; la loro attività determina vasodilatazione (non direttamente), aumento della frequenza cardiaca (effetto cronotropo positivo) e della forza di contrazione (effetto inotropo positivo);
2) fibre parasimpatiche (colinergiche) provenienti dai nuclei vagali del midollo allungato, che raggiungono il cuore attraverso le branche cardiache del nervo vago dirigendosi su cellule gangliari interessando prevalentemente i nodi SA e AV oltre agli atrii; queste hanno un effetto vasodilatatore diretto sulle coronarie e rallentano la frequenza (effetto cronotropo negativo).
Ogni volta che il cuore si contrae, hanno luogo una serie di eventi elettrici e meccanici che prendono il nome di ciclo cardiaco (contrazione rapida, eiezione rapida, eiezione lenta, protodiastole, rilasciamento isovolumetrico, riempimento rapido, diastasi, sistole atriale). E’ importante ricordare i dati fondamentali relativi alle dimensioni ed alla
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109funzione cardiaca normali in un soggetto adulto o anziano del peso di circa 7080 chili:
Ventricolo
Sinistro Diametro diastolico fino a 56 mm;
Spessori parietali fino a 11 mm
Ventricolo Destro Diametro diastolico 723 mm
Atrii fino a 40 mm
Aorta Radice aortica a livello dei seni di
valsalva fino a 38 mm
aorta ascendente 30 mm
Gittata Sistolica Quantità di sangue espulsa dal
ventricolo ad ogni sistole 80 ml. Gittata
o Portata Cardiaca prodotto della gittata sistolica x la frequenza cardiaca circa 5,5 litri/min (80 ml x 69 battiti/min) Frazione
di eiezione rapporto tra il volume diastolico ed il volume sistolico del ventricolo sinistro: è l’indice usato in eocardiografia per stabilire l’efficienza della funzione di pompa del ventricolo sinistro
≥ 55%
Frequenza
cardiaca (FC): battiti per minuto (BPM) 6070
Altrettanto importante è ricordare i fattori che influenzano la frequenza cardiaca, riassunti nella tabella sottostante.
AUMENTANO LA FREQUENZA DIMINUISCONO LA FREQUENZA
Adrenalina Espirazione
Noradrenalina Aumento dell’attività barocettoriale
Inspirazione Paura
Ridotta attività barocettoriale Episodi depressivi
Eccitazione Nevralgia del trigemino
Stati di collera Aumento della pressione intracranica
Stimoli dolorosi Attività muscolare Ipossia
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110funzione cardiaca normali in un soggetto adulto o anziano del peso di circa 7080 chili:
Ventricolo
Sinistro Diametro diastolico fino a 56 mm;
Spessori parietali fino a 11 mm
Ventricolo Destro Diametro diastolico 723 mm
Atrii fino a 40 mm
Aorta Radice aortica a livello dei seni di
valsalva fino a 38 mm
aorta ascendente 30 mm
Gittata Sistolica Quantità di sangue espulsa dal
ventricolo ad ogni sistole 80 ml. Gittata
o Portata Cardiaca prodotto della gittata sistolica x la frequenza cardiaca circa 5,5 litri/min (80 ml x 69 battiti/min) Frazione
di eiezione rapporto tra il volume diastolico ed il volume sistolico del ventricolo sinistro: è l’indice usato in eocardiografia per stabilire l’efficienza della funzione di pompa del ventricolo sinistro
≥ 55%
Frequenza
cardiaca (FC): battiti per minuto (BPM) 6070
Altrettanto importante è ricordare i fattori che influenzano la frequenza cardiaca, riassunti nella tabella sottostante.
AUMENTANO LA FREQUENZA DIMINUISCONO LA FREQUENZA
Adrenalina Espirazione
Noradrenalina Aumento dell’attività barocettoriale
Inspirazione Paura
Ridotta attività barocettoriale Episodi depressivi
Eccitazione Nevralgia del trigemino
Stati di collera Aumento della pressione intracranica
Stimoli dolorosi Attività muscolare Ipossia