EL TRABAJO CARDÍACO

OBJETIVOS

  1. Definir el trabajo cardíaco y analizar su modificación con cambios en la precarga, postcarga y contractilidad.
  2. Explicar cómo los cambios en la actividad simpática alteran el trabajo, el metabolismo y el consumo de oxígeno en el corazón.

FUNCIÓN CARDÍACA = TRABAJO CARDÍACO = GASTO DE ENERGÍA = CONSUMO DE O2 = FLUJO SANGUÍNEO CORONARIO

trabajo cardíaco
Figura-1: Trabajo cardíaco.

EL TRABAJO CARDÍACO

El consumo de energía que realiza el corazón en cada ciclo cardíaco lo transforma en trabajo útil o trabajo externo y en calor o trabajo interno. En trabajo útil se consume el 20% de la energía total, mientras que en el trabajo interno se consume el 80% restante. Éste sería el TRABAJO LATIDO; el TRABAJO MINUTO sería la resultante de multiplicar el trabajo latido por la frecuencia cardíaca. (Figura 1)

TRABAJO INTERNO

El trabajo interno o trabajo potencial por no convertirse en trabajo mecánico, se produce como consecuencia de los eventos cardíacos que llevan al músculo ventricular a la contracción isovolumétrica, como son movimiento de iones, estiramiento en serie, fuerzas viscosas, formación de puentes, reorganización de la estructura muscular durante la contracción, etc, todos ellos consumen energía y se genera tensión que no determina expulsión de sangre, por lo que se produce calor. Como este trabajo se hace para vencer la poscarga (presión arterial diastólica), su intensidad depende de la misma así, si ésta aumenta también lo hace el trabajo interno.

Al trabajo interno también se le denomina trabajo en presión, por ser la energía consumida para generar la presión sistólica.

AL TRABAJO INTERNO TAMBIÉN SE LE DENOMINA TRABAJO EN PRESIÓN, POR SER LA ENERGÍA CONSUMIDA PARA GENERAR LA PRESIÓN SISTÓLICA.

trabajo útil
Figura-2: Trabajo cardíaco útil.

TRABAJO EXTERNO

El trabajo útil o trabajo externo (We) se refiere al trabajo realizado durante la eyección de sangre en la sístole ventricular (trabajo sistólico) y es igual a la suma de dos tipos de trabajos, el trabajo presión volumen (Wpv) y el trabajo cinético o de aceleración (Wa).

We = Wpv + Wa

TRABAJO PRESIÓN VOLUMEN (Wpv)

El trabajo presión volumen viene determinado por el producto de la presión sistólica media (aunque por comodidad se utiliza como aproximación la presión arterial media) por el volumen de eyección o volumen sistólico.

Wpv = Pa x VS

TRABAJO CINÉTICO O DE ACELERACIÓN (Wa)

El corazón en su contracción imprime, a la masa de sangre inerte en el ventrículo, una aceleración y por tanto, una energía cinética según la ecuación 1/2 mv2 , que se suma al trabajo presión volumen. Este trabajo se llama trabajo de aceleración.

valores trabajo cardíaco presión volumen
Figura-3: Trabajo cardíaco presión volumen.

VALORES DEL TRABAJO CARDÍACO CON EL LAZO  PRESIÓN VOLUMEN

Figura 3.

Ventrículo izquierdo:
Pa media = 100 mmHg (100 x 133 N/m2)
VS= 80 ml (80 x 10-6 m3)
P.V = 1,064 Nm

Ventrículo derecho:
Pa media = 15 mm Hg (15 x 133 N/m2)
VS = 80 ml (80 x 10-6 m3)
P.V = 0,160 Nm

El trabajo PV del ventrículo derecho es 1/6 del realizado en el ventrículo izquierdo.

trabajo cinético cardíaco
Figura-4: Trabajo cardíaco cinético.

VALORES DEL TRABAJO CARDÍACO CINÉTICO

Figura 4.

En ambos ventrículos será:
masa = 80 g (80 x 10-3 kg)
velocidad = 0,5 m/s
1/2 mv2 = 0,01 Nm

El trabajo externo total o trabajo útil será de 1,244 Nm, que en kpm será 0,1257252 kpm.

El trabajo de aceleración es sólo el 1% del trabajo presión volumen. Sin embargo, este trabajo puede aumentar considerablemente si aumenta la velocidad de expulsión (estenosis aórtica) y también si disminuye la distensibilidad arterial (con la edad) pues disminuye el efecto de recuperación elástica arterial, por lo que el corazón debe imprimir más velocidad para mover además del volumen latido la sangre contenida en la región arterial.

AL TRABAJO EXTERNO SE LE DENOMINA TAMBIÉN TRABAJO EN VOLUMEN, PORQUE SE PRODUCE PARA CAMBIAR EL VOLUMEN.

trabajo cardíaco lazo pv
Figura-5: Trabajo cardíaco externo. Lazo presión volumen.

TRABAJO CARDÍACO TOTAL

Figura 5.

Utilizando el gráfico del lazo Presión / Volumen, la superficie que encierra dicho lazo será el trabajo externo.

Con esta gráfica podemos detectar cambios frente a modificaciones en la contractilidad o en la precarga y postcarga, sin embargo hay una serie de fenómenos energéticos que no podemos observar como son:

1. No nos informa del diferente consumo de oxígeno que ocasionan las mismas variaciones en el trabajo del corazón producidas por modificaciones en la presión arterial media o en el volumen sistólico.
2. No nos informa directamente del trabajo cinético ni de su coste energético.
3. No nos informa de la cuantía del trabajo interno.
4. En la curva P/V no se pueden identificar los cambios en el consumo de oxígeno por el corazón, producidos por variaciones en la tensión muscular diastólica.

Todo lo indicado sobre el trabajo lo hemos referido a un solo ciclo, pero si atendemos al trabajo realizado para determinar un gasto cardíaco, debemos multiplicar dicho trabajo total por el número de ciclos en un minuto.

EL AUMENTO DE LA FRECUENCIA CARDÍACA SUPONE UN IMPORTANTE INCREMENTO DEL TRABAJO, PORQUE AUMENTA DE FORMA IMPORTANTE EL TRABAJO INTERNO EN COMPARACIÓN CON EL TRABAJO EXTERNO. LUEGO PARA INCREMENTAR EL GASTO CARDÍACO SERÍA MÁS ÚTIL AUMENTAR EL VOLUMEN DE EYECCIÓN O VOLUMEN SISTÓLICO, ES DECIR EL TRABAJO EXTERNO.

Figura-6: Trabajo cardíaco y consumo de oxígeno.

CONSUMO DE OXÍGENO DURANTE EL TRABAJO CARDÍACO

Figura 6.

El corazón obtiene la energía del ATP y de la fosfocreatina y sintetiza estas moléculas de la oxidación de los principios inmediatos (glucosa, piruvato, lactato, ácidos grasos y aminoácidos). Su capacidad para conseguir energía de la glucólisis está muy limitada.[1]El músculo cardiaco no tiene tiempo de descanso suficiente como para permitirse un débito de oxígeno, por lo que no utiliza normalmente el metabolismo anaeróbico, sino preferentemente el aeróbico en cualquier situación. Utiliza como aporte nutritivo los AGL y el lactato (éste procedente del metabolismo del músculo esquelético en ejercicio). Este tipo de metabolismo es la causa de la dependencia cardiaca del aporte de oxígeno … Continúe leyendo

Por ello el trabajo del corazón es muy dependiente del aporte de oxígeno y consecuentemente del flujo sanguíneo coronario. El valor medio de consumo de oxígeno en reposo es de aprox. 0,08 a 0,10 ml . g -1 . min-1. Para un corazón con una masa de 300 g el consumo de oxígeno es de unos 24 a 30 ml/min, lo que supone el 10% aprox. de todo el consumo de oxígeno de un sujeto en reposo. Con el incremento del trabajo puede aumentar hasta cuatro veces este consumo.

Dadas las diferencias energéticas del trabajo en presión y del trabajo en volumen, es importante saber cual predomina durante la activación cardiaca, para deducir la efectividad del trabajo cardiaco.

La cantidad de oxígeno que necesita el corazón para funcionar correctamente depende pues de la intensidad del trabajo que realiza.

LA EFICACIA CARDÍACA  para realizar un trabajo útil puede estimarse dividiendo el trabajo externo del corazón por el equivalente energético del oxígeno consumido. Normalmente, solo el 5-10% de la energía liberada por el oxígeno consumido se utiliza para el trabajo externo. Puede aumentar en determinadas condiciones.

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

  1. Alejandro Castro y et. MEDICIÓN DEL CONSUMO DE OXÍGENO DEL MIOCARDIO EN EL PUERPERIO NORMAL: EJEMPLO DE EFICIENCIA FISIOLÓGICA. Revista Colombiana de Obstetricia y Ginecología Vol. 56 No. 4 • 2005 • (288-293)
  2. Kameyama T, Asanoi H, Ishizaka S, Yamanishi K, Fujita M, Sasayama S. Energy conversion efficiency in human left ventricle. Circulation 1992;85:988-96

    ENLACES DEL TEMA EN LA WEB

Consumo de oxígeno del miocardio y su papel en la programación del ejercicio

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PATOLOGÍAS

  1. Comportamiento de los valores de consumo de oxígeno en pacientes con cardiopatía isquémica. Myldre Cedré Santos.

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