emodinàmica

Definizione

sf. [sec. XIX; emo-+dinamica]. Insieme dei principi e dei meccanismi che regolano la circolazione del sangue negli animali superiori. La propulsione del sangue è dovuta essenzialmente all'azione di pompa del muscolo cardiaco. In realtà il cuore è il punto di partenza e di arrivo di due diversi sistemi circolatori: il grande circolo e il piccolo circolo o circolo polmonare.

Grande circolo e piccolo circolo

Nel grande circolo il sangue fornisce ai tessuti l'ossigeno indispensabile per la respirazione cellulare, mentre nel piccolo circolo, e precisamente a livello della membrana alveolo-capillare del polmone, avvengono gli scambi gassosi che assicurano l'ossigenazione del sangue. Sia il grande sia il piccolo circolo sono costituiti da tre differenti sezioni disposte in serie (arteriosa, capillare e venosa), formate da condotti con caratteri anatomici e proprietà funzionali differenti. In rapporto alla prevalenza della parte elastica o di quella muscolare si distinguono arterie elastiche e arterie muscolari. Le prime, di calibro maggiore, hanno funzione di “mantice” e favoriscono la propulsione del sangue verso la periferia; le arterie muscolari, di diametro minore, hanno invece il compito di regolare la pressione, cioè la resistenza vasale al flusso del sangue, mediante la contrazione attiva della loro muscolatura. Tale processo si svolge sotto il controllo di fattori umorali e nervosi. Per l'elevata distensibilità delle pareti vasali, le vene che convogliano il sangue dalla periferia al cuore rappresentano un vero e proprio serbatoio di sangue per il circolo. Tra la sezione arteriosa e quella venosa sono interposti i capillari, i quali costituiscono la parte principale del cosiddetto “microcircolo”, cioè dell'insieme dei vasi aventi diametro inferiore a 100 μ. Attraverso la parete dei capillari si svolgono gli scambi tra i liquidi intravasali (plasma) e quelli interstiziali. Gli scambi materiali avvengono soprattutto per diffusione, cioè lungo gradienti di concentrazione e regolati dai caratteri di permeabilità dell'endotelio; gli scambi idrici dipendono invece dall'interazione di quattro forze, di cui due tendono a spingere i liquidi fuori dai vasi (pressione idrostatica del sangue e pressione osmotica dei liquidi interstiziali) e due tendono invece a portare i liquidi all'interno dei vasi (pressione oncotica esercitata dalle proteine del plasma e pressione idrostatica del tessuto). In alcuni distretti dell'organismo (cute, polmone) esistono collegamenti diretti (anastomosi) tra arterie e vene che escludono i capillari e possono chiudersi o aprirsi per azione della muscolatura della parete arteriosa. Il grande circolo è regolato, oltre che dalla pompa cardiaca e dalla costrizione elastica delle grosse arterie (effetto di mantice), dalla spremitura delle vene a opera dei muscoli scheletrici e dall'effetto aspirante della depressione intratoracica durante l'inspirazione.

I parametri del circolo

Dal punto di vista funzionale i caratteri del circolo vengono definiti da quattro principali parametri: l'area della sezione, il volume della sezione, la velocità del sangue e la pressione. Per area della sezione si intende la somma delle aree delle sezioni trasversali dei singoli vasi posti in parallelo; così all'inizio della sezione arteriosa, nell'aorta, l'area è di ca. 4,5 cm², aumentando alla periferia fino a raggiungere un massimo, nella sezione capillare, di oltre 4800 cm². Nella sezione venosa l'area diminuisce progressivamente dalla periferia al centro, riducendosi a 9 cm² alla fine delle vene cave. Nel piccolo circolo l'area della sezione aumenta di 1000 volte passando dall'arteria polmonare ai capillari del polmone per diminuire nuovamente nelle vene. Volume della sezione è un concetto statico, che indica quanto sangue conterrebbe la sezione se il sangue fosse fermo e non circolante. Il volume non dipende tanto dall'area quanto dall'elasticità della parete vasale e dalla sua distensibilità. Ai normali valori di pressione le vene sono più distensibili delle arterie e pertanto contengono più sangue.

La distribuzione e la velocità del sangue

La distribuzione del sangue nei diversi distretti dell'organismo è difficile da stabilirsi in quanto essa varia con la posizione del corpo e con l'attività del soggetto. L'approssimativa distribuzione sanguigna nel letto vasale di un uomo di 30 anni, peso 63 kg e massa sanguigna 1,52 è la seguente:

Si hanno inoltre 250 ml nel cuore, 500 ml nel serbatoio epatico e nella milza. La velocità del sangue viene espressa in cm/s. Essa varia in ragione inversamente proporzionale all'area della sezione. È massima nell'aorta (30 cm/s), abbastanza alta nelle grosse vene, minima nei capillari (0,7-1 cm/s). La bassa velocità del sangue nei capillari è utile ai fini degli scambi tra sangue e tessuti. Nei vasi sanguigni più prossimi al cuore la velocità del sangue varia secondo la fase del ciclo cardiaco. Allontanandosi dal cuore le variazioni di flusso si fanno via via più deboli, cosicché il flusso da discontinuo diventa continuo. D'altra parte nell'interno di ciascun vaso la velocità del sangue è diversa da punto a punto. Dove il flusso è laminare infatti la velocità aumenta passando dalle pareti al centro del vaso.

La pressione arteriosa

La pressione del sangue diminuisce progressivamente dall'inizio della sezione arteriosa alla fine della sezione venosa. La pressione arteriosa, cioè la forza premente sulla parete delle arterie, deriva dalla forza di contrazione del miocardio. Essa aumenta e diminuisce ritmicamente nel tempo in relazione al ciclo cardiaco. La pressione, la velocità e gli altri parametri emodinamici possono essere calcolati teoricamente applicando al sangue le leggi della dinamica dei fluidi (come la legge di Poiseuille e il teorema di Bernoulli), che consentono di analizzare e di esprimere con semplici modelli matematici il comportamento del sangue nei vasi. Nella pratica tuttavia tali leggi non possono essere applicate in maniera rigorosa, sia perché le pareti vasali non sono rigide ma distensibili, sia perché il sangue non è un liquido perfetto ma un sistema difasico (plasma più parte corpuscolata) la cui viscosità varia con il diametro del vaso.