background image

 

  محاضرات فسلجة القلب

  د عبد الحسن النيازي

  اختصاص االمراض الباطنية

  دكتوراه في الفسلجة الطبية

L1 

Circulatory system is frequently divided into

1. Cardiovascular system, which consists of the heart, blood vessels, and 
blood.  

2. Lymphatic  system, which  consists of lymphatic  vessels and lymphoid 
tissues within the spleen, thymus, tonsils, and lymph nodes. 

 

 

 

 


background image

 

The cardiovascular system (CVS) 

The  cardiovascular system consists of the  heart, 60000 to 100000 km of 
blood  vessels,  and  blood.  The  main  functions  of  the  cardiovascular 
system  are  to  delivers  oxygen  and  nutrients  needed  for  metabolic 
processes to the tissues, carries waste products from cellular metabolism 
to the  kidneys and other excretory organs for elimination, and  circulates 
electrolytes  and  hormones  needed  to  regulate  body  functions.  The  heart 
pressurizes  blood  and  provides  the  driving  force  for  its  circulation 
through the blood vessels. Blood is propelled away from the heart in the 
arteries and returns to the  heart in the  veins.  The  exchange of materials 
between  blood  and  interstitial  fluid  occurs  across  capillaries  in  the 
microcirculation.   

 

At rest, the blood volume  about  5 Liters  is distributed  as follows: 

11% (0.55 L) in the Arteries and Arterioles 

5% (0.25 L) in the Capillaries 

17% (0.85 L) in the Heart and Lungs 

67% (3.35 L) in the Veins   

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

The heart 

The  heart  is  hollow  cone-shaped  four-chambered  muscular  pump 
approximately  the  size  of  a  fist,  enclosed  in  a  fibrous  sac  (the 
pericardium). It lies in thoracic cavity in the space  between the  lungs. It 
lies little more to the left than the right and present a base above and apex 
bellow   

                             

 

Figure: location of heart. 

The heart is separated by septum into right and left pump. The right pump 
consists  of  right  atrium  and  right  ventricle.  The  right  atrium  is  the 
reservoir serving the right ventricle, which pumps blood to the pulmonary 
circulation via the pulmonary artery. The left pump consist of left atrium 
and  left  ventricle.  The  left  atrium  is  the  reservoir  serving  the  left 
ventricle,  which  pumps  blood,  via  the  aorta,  to  all  other  organs  in  the 
body through the systemic circulation. 

Pericardium 

The  pericardium  or  pericardial  sac  is  a  double  layered  closed  sac  that 
surround  the  heart.  It  consist  of  fibrous  connective  tissue  outer  layer 
called  fibrous  pericardium,  and  a  thin  transparent  inner  layer  called 
serous pericardium 


background image

 

 

The  fibrous  pericardium  prevent  over  distention  of  the  heart  and  it  is 
continuous  with tunica  adventitia  of  great  vessels  above and  is  adherent 
to diaphragm below. 

The  serous  pericardium  lining  fibrous  pericardium  is  the  parietal 
pericardium.  And  the  part  covering  the  heart  surface  is  the  visceral 
pericardium  or  epicardium.  The  pericardial  cavity  between  the  visceral 
and  parietal  pericardium  is  filled  with  a  thin  layer  of  pericardial  fluid 
which  help  to  reduce  friction  as  the  heart  moves  within  the  pericardial 

sac.  

 

  

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

Heart wall 

The heart wall consists of three layers: Epicardium, Myocardium and the 
Endocardium. 

1.  Epicardium:  is  a  thin serous  membrane  that  constitute  the  smooth 

outer surface of the heart. 

2.  Myocardium: is composed of cardiac muscle and is responsible for 

the ability of the heart to contract. 

3.  Endocardium: this lines the chambers and valves of the heart. It is 

thin  smooth  membrane  that  permits  smooth  flow  of  the  blood 
inside the heart.                              

Heart valves  

For the heart to function effectively, blood flow must occur in a one-way 
direction, moving forward through the chambers of the right heart to the 
lungs  and  then  through  the  chambers  of  the  left  heart  to  the  systemic 
circulation. This unidirectional flow is provided by the heart valves:  

1. The atrioventricular (AV) valves control the flow of blood between the 
atria and the ventricles. The thin edges of the AV valves form cusps, two 
on the left side of the heart (i.e., bicuspid or mitral valve) and three on the 
right side (i.e., tricuspid valve). 

2. The aortic and pulmonic valves control the movement of blood out of 

the ventricles. Because of their half moon shape, they often are referred to 


background image

as the semilunar valves.              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

L2 

Function of the heart valves 

The function of AV valves is to prevent backflow (prevent regurgitation; 
leakage) of blood into the  atria  during ventricular contraction. Normally 
they  allow  blood  to  flow  from  the  atrium  to  the  ventricle  but  prevent 
backward flow from the ventricle to the atria.

 

The pulmonary and aortic 

valves allow blood to flow into the arteries during ventricular contraction 
(systole) but prevent blood from moving in the opposite direction during 
ventricular relaxation (diastole). 

All valves close and open passively. That is, they close when a backward 
pressure gradient pushes blood backward, and they open when a forward 
pressure gradient forces blood in the forward direction. 

Heart sounds 

In  healthy  adults,  there  are  two 
normal  heart  sounds  often 
described 

as 

lub and 

dub (or dup),  that  occur  in 
sequence  with  each  heartbeat. 
These 

are 

the first 

heart 

sound (S

1

and second 

heart 

sound (S

2

),  produced  by  the 

closing  of  the 

atrioventricular 

valves

 and 

semilunar 

valves

respectively. In addition to these 
normal  sounds,  a  variety  of 
other  sounds  may  be  present 
including 

heart  murmurs

Heart 

murmurs

 are  generated  by  turbulent  flow  of  blood,  which  may  occur 

inside  or  outside  the  heart.  Murmurs  may  be  physiological  (benign)  or 
pathological 

(abnormal). 

Abnormal 

murmurs 

can 

be 

caused 

by 

stenosis

 restricting the opening of a heart valve, resulting in turbulence 

as  blood  flows  through  it.  Abnormal  murmurs  may  also  occur  with 


background image

valvular  insufficiency  (regurgitation),  which  allows  backflow  of  blood 
when the incompetent valve closes with only partial effectiveness.   

Coronary Circulation 

The  heart  is  supply  with 
arterial  blood  by  the  right 
and  left  coronary  arteries 
which  branched  from  aorta 
just  above  the  point  where 
the  aorta  leave  the  heart. 
Coronary  arteries  receive 
about  5%  of  blood  pumped 
from the heart. The coronary 
arteries  traverse  the  heart, 
eventually

 

forming  a  vast 

network  of  capillaries.  Most 
of  the  myocardium  receives 
blood  from  more  than  one 
arterial  branch.  Furthermore  there  are  many  anastamoses  or  direct 
connection  between  the  arterial  branches.  The  anastamoses  are  either 
between  branches  of  a  given  artery  or  between  branches  of  different 
arteries. So if one artery is block the area that primarily supplied by that 
artery  may  still  receive  some  blood  through  other  arterial  branch  and 
through  anastamoses  with  other  branches.  Most  of  cardiac  veins  drain 
into  a  single  large  vein,  the  coronary  sinus,  which  drain  into  the  right 
atrium. A number of smaller cardiac vein empty into the cardiac vein, in 
to the coronary sinus or directly into the right atrium. 

Intrinsic Control of Heart beat 

The parts of the heart normally beat in orderly sequence: 

Contraction  of  the  atria  (atrial  systole)  is  followed  by  contraction  of the 
ventricles (ventricular systole), and during diastole all four chambers are 
relaxed.   

The rhythmical contraction of the heart is due to the intrinsic conduction 
system of the heart, which consists of: 

1. SA (sinoatrial) node  


background image

The  sinoatrial  (SA)  node  is  the  normal  pacemaker  of  the  heart  and  the 
origin  of  each  normal  heartbeat.  The  SA  node  is  a  collection  of 
specialized myocytes near the site where the superior vena cava enters in 
the  wall  of  the  right  atrium.  The  depolarization  begins  in  the  sinoatrial 
node  (SA  node),  spread  rapidly  throughout  the  atria  via  gap  junctions 
between adjacent myocytes. 

2. Atrioventricular Node (A-V node) 

The  atrioventricular  (AV)  node  is  the  only  electrical  communication 
between  the  atria  and  the  ventricles.  It  is  characterized  by  very  slow 
electrical conduction, ensuring that atrial contraction is completed before 
the  ventricles  are  activated.  The  AV  node  is  continuous  with  the 
atrioventricular bundle (bundle of His). 

3. Atrioventricular bundle (bundle of His) 

The  AV  bundle  carry    signals  from  atrium  to  the  ventricles,  in  the 
ventricles the  AV  bundle  divide  into  right  and  left  bundle  branch,  these 
branches then divide into an extensive network of Purkinje fibers.  

4. Purkinje fibers 

Specialized conducting fibers that transmit electrical signals very rapidly 
to all parts of the ventricular myocardium. 

Spread of electrical signals along the heart 


background image

The  electrical  signal  for  contraction  begins  when  the  SA  node  fires  an 
action  potential  and  the  depolarization  spreads  to  adjacent  atrial  cells 
through  gap  junctions  and  through  the  internodal  conducting  pathways. 
As  action  potentials  spread  across  the  atria,  they  encounter  the  fibrous 
skeleton  of  the  heart  at  the  junction  of  the  atria  and  ventricles.  This 
barricade  prevents  the  transfer  of  electrical  signals  from  the  atria  to  the 
ventricles. Consequently, the AV node is the only pathway through which 
action  potentials  can  reach  the  contractile  fibers  of  the  ventricles.  The 
electrical  signal  passes  from  the  AV  node  through  the  AV  bundle  and 
bundle  branches to Purkinje  fibers which  transmit impulses very rapidly 
to all part of ventricles. 

Extrinsic Innervations  of the Heart 

The  excitatory  and  conductive  system  of  the  heart  receive  innervations 
from  both  division  of  autonomic  nervous  system.  Although  the  basic 
heart  rate  is  set  by  the  intrinsic  conduction  system,  fibers  of  the 
autonomic nervous system can modify the heart beat: 

Sympathetic  nervous system  (the  “accelerator”) increases both the  rate 
and  the  force  of  heartbeat.  sympathetic  stimulation  increases the  overall 
activity of the heart.   

Mechanism  of the  Sympathetic  Effect.  Stimulation  of the  sympathetic 
nerves  releases  the  hormone  norepinephrine  at  the  sympathetic  nerve 
endings.  Norepinephrine  in  turn  stimulates  beta-1  adrenergic  receptors, 
which mediate the effects on heart rate. The precise mechanism by which 
beta-1  adrenergic  stimulation  acts  on  cardiac  muscle  fibers  is  somewhat 
unclear,  but  the  belief  is  that  it  increases  the  permeability  of  the  fiber 
membrane to sodium and calcium ions. 

The  increase  in  permeability  to  calcium  ions  is  at  least  partially 
responsible  for the  increase  in contractile  strength of the  cardiac muscle 
under the influence of sympathetic stimulation, because calcium ions play 
a powerful role in exciting the contractile process of the myofibrils. 

Sympathetic Activity Summary: 

 heart rate = positive chronotropic effects    

 conduction of APs = positive dromotropic effects 

  


background image

 contractility = positive inotropic effects 

Parasympathetic  nervous  system  slows  the  heart  rate  and  force  of 
contraction. 

Mechanism of the Vagal Effects. The acetylcholine released at the vagal 
nerve  endings greatly increases the  permeability of the  fiber membranes 
to  potassium  ions,  which  allows  rapid  leakage  of  potassium  out  of  the 
conductive  fibers.  This  causes  increased  negativity  inside  the  fibers,  an 
effect  called  hyperpolarization,  which  makes  this  excitable  tissue  much 
less excitable. 

Parasympathetic Activity Summary: 

 heart rate = negative chronotropic effects    

 conduction of APs =   negative dromotropic effects 

  

 contractility = negative  inotropic effects    

 

Abnormal Pacemakers “Ectopic” Pacemaker.  

A  pacemaker  elsewhere  than  the  sinus  node  is  called  an  “ectopic” 
pacemaker.  An  ectopic  pacemaker  causes  an  abnormal  sequence  of 
contraction  of  the  different  parts  of  the  heart  and  can  cause  significant 
debility  of  heart  pumping,  this  sometimes  occurs  in the  A-V  node  or  in 
the  Purkinje fibers when  one of these becomes abnormal. In either case, 
the pacemaker of the heart shifts from the sinus node to the A-V node or 
to the excited Purkinje fibers. Under rarer conditions, a place in the atrial 
or  ventricular  muscle  develops  excessive  excitability  and  becomes  the 
pacemaker.  Another  cause  of  shift  of  the  pacemaker  is  blockage  of 
transmission of the cardiac impulse from the sinus node to the other parts 
of the heart.   

 

 

 


background image

 

L3 

The cardiac cycle 

The  cardiac  cycle  is  described  as the  cardiac  events  that  occur  from the 
beginning  of  one  heartbeat  to the  beginning  of  the  next.  Because  of  the 
special  arrangement  of  the  conducting  system  from  the  atria  into  the 
ventricles, there is a delay of more than 0.1 second during passage of the 
cardiac impulse from the atria into the ventricles. This allows the atria to 
contract ahead of ventricular contraction, thereby pumping blood into the 
ventricles before the strong ventricular contraction begins. Thus, the atria 
act as primer pumps for the ventricles, and the ventricles in turn provide 
the major source of power for moving blood through the body’s vascular 
system.  

Each  cardiac  cycle  has  two  phases:  diastole,  the  time  during  which 
cardiac  muscle  relaxes,  and  systole,  the  time  during  which  the  muscle 
contracts.  The  duration  of  cardiac  cycle  a  heart  rate  of  75  beat/min  is 
about 0. 8 second (0.5 second for diastole and 0.3 second for systole).  

The  long  duration  of  diastole  has  important  physiologic  and  clinical 
implications. Why? 

During  systole,  contraction  of  the  cardiac  muscle  compresses  the 
intramyocardial  vessels  specially  through  the  subendocardial  vessels. 
Thus,  subendocardial  region  is  in  increased  risk  of  ischemia  and 
infarction specially when diastolic pressure is low, and when a rapid heart 
rate  decreases  the  time  spent  in  diastole,  because  the  perfusion  of  the 
subendocardial plexus occur mainly during diastole. 

The main phases of cardiac cycle are: 

1.  Early  diastole,  the  ventricular  mass  relaxes  and  the  intraventricular 
pressure  falls  below  atrial  pressure.  This  causes  for  the  inflow 
(Tricuspid/Mitral)  valves  to  open.  The  atria  have  been  distended  by 
continuous venous return during the preceding systole, so initially blood 
is  forced  rapidly  from  the  atria  into  the  ventricles  (rapid  filling  phase).   
About 70% of ventricular filling occur in this phase. 


background image

2.Atrial  systole,  is  the  contraction  of  the 
atria,  forcing a small extra  amount of blood 
into the ventricles. 

3.Isovolumetric  contraction,  after  a  delay 
of  about  100-150ms  the  ventricles  begin  to 
contract.  As  intraventricular  pressure  rises, 
the  mitral  and  tricuspid  valves,  closes  
producing the first heart sound.  

4. Ejection period,  

the  intraventricular  pressure  rises  rapidly 
until  it  exceeds the  diastolic  pressure  in the 
arteries, when the outflow (Aortic/Pulmonary) valves open. There is then 
a  rapid  ejection  period,  where  both  intraventricular and  arterial  pressure 
rise to a maximum.  

5.  Isovolumetric  relaxation, towards  the  end  of  systole  intraventricular 
pressure  falls  and  once  below  the  arterial  pressure  the  outflow  valves 
close   creating the second heart sound.  

When  the  intraventricular  pressure  falls  below  atrial  pressure  the 
atrioventricular valves open and the whole process starts again. 

Cardiac output (CO)

 

The  cardiovascular  system  consists  of  two  pumps  (left  and  right 
ventricles) and two circuits (pulmonary and systemic) connected in series. 

Cardiac output (CO)

  is the amount of blood pumped out by either the left 

or  right  ventricle  in  1  minute,  and  because  the  left  and  right  pump  are 
connected in series, they CO are equal in both side. CO is the product of 
heart rate (HR) and stroke volume (SV).  

Stroke volume

 (SV) is defined as the volume of blood pumped out by one 

ventricle with each beat. It is about 70 ml. 

 

The  normal  value  in  adult  is  about  5  L/min.  It  is  more  in  males  than 
females. 


background image

CO = HR X SV 

Using  normal  resting  values  for  heart  rate  (75  beats/min)  and  stroke 
volume (70 ml/beat), the average adult cardiac output can be computed 

CO = 75 X70 = 5250 ml/min       

End diastolic volume     

End  diastolic  volume  (EDV),  the  amount  of  blood  that  collects  in  a 
ventricle during diastole and just before contraction. It is normally about 
120 ml.  

End systolic volume 

End systolic volume (ESV), the volume of blood remaining in a ventricle 
after it has contracted. It is approximately 50 ml.  

SV = EDV - ESV  

SV = 120 - 50 = 70 ml. 

Factors controlling cardiac output 

Cardiac  output  is  the  product  of  heart  rate  and  stroke  volume. 
Accordingly the factors which effect heart rate or stroke volume will play 
important role in controlling cardiac output.  

Heart  rate,  the  heart  rate  is  controlled  primarily  by  the  cardiac 
innervation, 

sympathetic 

stimulation 

increasing 

the 

rate 

and 

parasympathetic  stimulation  decreasing  it.  Heart  rate  can  also  be 
influenced by other factors: 

-Hormones,  epinephrine  and  norepinephrine  released  from  the  adrenal 
medullae  during  exercise  and  stress  increase  both  heart  rate  and 
contractility. 

-Body temperature, increased body temperature, as occurs during a fever 
or strenuous exercise, increases heart rate by enhancing the metabolic rate 
of cardiac cells. 

-Age, newborns have higher heart rates (120 beats/ min) than adults. The 
heart  rate  slows  down  gradually  during  childhood,  until  it  reaches  the 
adult rate of around 72 beats/min. 


background image

-Gender, females tend to have higher resting heart rates than males. 

-Physical  fitness,  regular  exercise  tends  to  slow  the  resting  heart  rate. 
Well-trained  athletes  have  slower  resting  heart  rates  (40–60  beats/min) 
but have normal resting cardiac outputs. Why 

 Because their hearts are enlarged, giving them larger stroke volumes. 

Factors affect Stroke volume 

1.  Preload.    Is  the  load  that  determines  the  initial  length  of  the  resting 
muscle before contraction. The level of the preload is represented by the 
end-diastolic volume (EDV) i.e., by the venous return 

2. Contractility is defined  as the  contractile  strength achieved at a  given 
muscle length. An increase in contractility is due to a greater Ca

2+

 influx 

into  the  cytoplasm  from  the  extracellular  fluid  and  the  SR.  Enhanced 
contractility results in ejection of more blood from the heart.   

3. Afterload is the pressure that the ventricles must overcome to open the 
aortic and pulmonary valves and force blood into blood vessels. Afterload 
is determined by:  

•  The aortic pressure (arterial systolic blood pressure).  

•  The arterial wall rigidity (arteriosclerosis).  

•  Blood viscosity (polycythemia).  

 Increased afterload leads to decrease SV as in hypertension. 

  

  

 

 

 

 

 


background image

 

L4 

Ejection fraction 

The  contractility  of  the  myocardium  determines  the  ejection  fraction  of 
the heart, which is the ratio of the volume of blood ejected from the left 
ventricle  per  beat  (stroke  volume)  to  the  volume  of  blood  in  the  left 
ventricle at the end of diastole (end-diastolic volume): 

Ejection fraction = SV / EDV 

Under normal resting conditions in which the end-diastolic volume is 120 
to 130 ml and the stroke volume is 70 ml/beat, the ejection fraction is 55 
to 60%. 

During  exercise  when  sympathetic  stimulation  to  the  heart  is  increased, 
the  ejection fraction may  increase to more  than  80% resulting in greater 
stroke volume and cardiac output. 

Cardiovascular diseases 

-Varicose veins 

Varicose  veins  are  veins that  have  become  tortuous  and  dilated  because 
of  incompetent  (leaky)  valves.  More  than  15%  of  adults  suffer  from 
varicose  veins,  usually  in  the  lower  limbs.  Several  factors  contribute, 
including  heredity  and  conditions  that  hinder  venous  return,  such  as 
prolonged standing in one position, obesity, or pregnancy. 

-Hypertension 

Hypertension, or high blood pressure, is probably the most common of all 
health problems in adults and is the leading risk factor for cardiovascular 
disorders.  Hypertension  commonly  is  divided  into  the  categories  of 
primary  and  secondary  hypertension.  In  primary,  or  essential
hypertension,  which  accounts  for  90%  to  95%  of  all  hypertension,  the 
chronic  elevation  in  blood  pressure  occurs  without  evidence  of  other 
disease. In secondary hypertension, the elevation of blood pressure results 
from some other disorder, such as kidney disease. 

  


background image

Angina pectoris  

Angina  pectoris  (chest  pain)  is  the  most  common  symptom  of  chronic 
ischemic  heart  disease.  Angina  is  caused  by  an  imbalance  between  the 
oxygen  supply  and  oxygen  demand  of  the  cardiac  muscle.  Myocardial 
oxygen  demand  increases  during  exercise  and  emotional  stress.  If 
coronary  blood  flow  does  not  increase  proportionately  to  meet  this 
demand,  then  the  affected  tissue  becomes  ischemic  and  pain  develops. 
This  ischemia  and  pain  may  be  treated  pharmacologically  with 
nitroglycerin,  a  drug  that  causes  vasodilation  and  an  increase  in  blood 
flow.  However,  this  effect  occurs  not  only  in  the  coronary  arteries,  but 
also  in  blood  vessels  throughout  the  body.  Therefore,  in  addition  to 
improving  coronary  blood  flow,  administration  of  nitroglycerin  may 
decrease  systemic  blood  pressure.  Most  frequently,  this  drug  is 
administered in the sublingual form and its effects are apparent within 1 
to 3 minutes. 

Heart failure 

Heart failure occurs when the heart can't pump enough blood to meet the 
metabolic  needs  of  the  body.  Heart  failure  results  in  intravascular  and 
interstitial volume overload and poor tissue perfusion. Although the most 
common cause of heart failure is coronary artery disease, it also occurs in 
infants,  children,  and  adults  with  congenital  and  acquired  heart  defects. 
Heart failure may be classified according to the side of the heart affected 
(left-  or  right-sided  heart  failure)  or  by  the  cardiac  cycle  involved 
(systolic or diastolic dysfunction). 

Left-sided heart failure.  This type  of heart failure  occurs as a  result of 
ineffective left ventricular contractile function. As the pumping ability of 
the left ventricle fails, cardiac output falls. Blood is no longer effectively 
pumped  out into the  body; it backs up into the  left atrium and  then  into 
the  lungs,  causing  pulmonary  congestion,  dyspnea,  and  activity 
intolerance.  If  the  condition  persists,  pulmonary  edema  and  right-sided 
heart  failure  may  result.  Common  causes  include  left  ventricular 
infarction, hypertension, and aortic and mitral valve stenosis. 

Right-sided  heart  failure.  Right-sided  heart  failure  results  from 
ineffective  right  ventricular  contractile  function.  Consequently,  blood  is 
not  pumped  effectively  through  the  right  ventricle  to  the  lungs,  causing 


background image

blood to back up into the right atrium and into the peripheral circulation. 
The  patient  gains  weight  and  develops  peripheral  edema  and 
engorgement  of  the  kidney  and  other  organs.  It  may  be  due  to  an  acute 
right  ventricular  infarction  or  a  pulmonary embolus.  However,  the  most 
common cause is profound backward flow due to left-sided heart failure. 

Systolic dysfunction. Systolic dysfunction occurs when the left ventricle 
can't  pump  enough  blood  out  to  the  systemic  circulation  during  systole 
and the ejection fraction falls.  

Diastolic  dysfunction.  Diastolic  dysfunction  occurs  when  the  ability  of 
the left ventricle to relax and fill during diastole is reduced and the stroke 
volume falls.  

 Cardiac Arrest 

This  results  from  cessation  of  all  electrical  control  signals  in  the  heart. 
That is, no spontaneous rhythm remains. 

Cardiac  arrest  may  occur  during  deep  anesthesia,  when  many  patients 
develop  severe  hypoxia  because  of  inadequate  respiration.  The  hypoxia 
prevents the muscle fibers and conductive fibers from maintaining normal 
electrolyte  concentration  differentials  across  their  membranes,  and  their 
excitability may be so affected that the automatic rhythmicity disappears. 

In  most  instances  of  cardiac  arrest  from  anesthesia,  prolonged 
cardiopulmonary  resuscitation  (many  minutes  or  even  hours)  is  quite 
successful in re-establishing a normal heart rhythm. 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

L5 

Electrocardiography 

The  ECG  is  a  recording  of  the  electrical  activity  of  the  heart.  The 
electrical currents generated  by the  heart spread through the  body to the 
skin,  where  they  can  be  sensed  by  appropriately  placed  electrodes, 
amplified,  and  viewed  on  an  oscilloscope  or  chart  recorder.  A  standard 
ECG is obtained by placing an electrode on each limb and at six specific 
locations on the anterior chest wall. In a lead, one electrode is regarded as 
the positive side of a voltmeter and another is the negative side. 

The  normal  electrocardiogram  is  composed  of  P  wave,  QRS  complex, 
and T wave. The QRS complex is three separate waves: the Q wave, the 
R wave, and the S wave. 

P wave 

The P wave represents atrial depolarization. In normal ECGs, the P-wave 
precedes the QRS complex. The shape of a P-wave is usually smooth and 
rounded. 

PR interval 

The PR interval is the time between the onset of atrial depolarization and 
the onset of ventricular depolarization.    

QRS complex 

The QRS complex represents the ventricular depolarization.    

ST segment 

The  ST  segment  is  the  line  that  from  the  end  of  the  QRS  complex  to 
beginning of the T wave.   

T wave 

T wave produced by ventricular repolarization.   

   


background image

QT interval 

The QT interval is measured from the beginning of the QRS complex to 
the  end  of  the  T  wave  and  represents  the  total  time  taken  for 
depolarization and repolarization of the ventricles.   

Cardiac arrhythmias 

The  normal cardiac  impulse  starts at the  sinoatrial  node;  passes  through 
the  atria  to  the  AV  node,  where  it  slows;  and  then  continues  down  the 
His-Purkinje  system  to  the  ventricular  myocardium,  where  the  wave  of 
depolarization terminates because there is no further tissue to depolarize.   
Most  arrhythmias  can  be  described  as  either  abnormalities  of  impulse 
formation or abnormalities of impulse conduction. 

1.Abnormalities  of  impulse  formation  result  in  an  inappropriately fast 
firing  rate  of  either  the  normal  sinus  pacemaker  cells  or  an  ectopic 
pacemaker focus.  

2.Abnormalities  of  impulse  conduction  may  result  in  delayed  or 
accelerated conduction.    

Cardiac arrhythmias are commonly divided into two categories: 

1.  The  supraventricular  arrhythmias  include  those  that  are  generated  in 
the SA node, atria, AV node, and junctional tissues. 

2.  The  ventricular  arrhythmias  include  those  that  are  generated  in  the 
ventricular conduction system and the ventricular muscle. 

Examples of cardiac arrhythmias 

1.Tachycardia 

Tachycardia,  defined  as  heart  rate  faster  than  100  beats  /min.  ECG:  is 
normal  except  the  rate  is  fast.  Causes:  increased  body  temperature, 
stimulation of the heart by the sympathetic nerves. 

 


background image

2.Bradycardia 

bradycardia,  defined  as  heart  rate  fewer  than  60  beats/  min.  ECG:  is 
normal  except    the  rate  is  slow.  Causes,  Athlete’s  heart  or  Vagal 
stimulation. 

The  athlete's  heart  is  larger  and  considerably  stronger  than  that  of  a 
normal  person,  which  allows  the  athlete's  heart  to  pump  a  large  stroke 
volume. 

 

3. Atrioventricular block 

Impairment of impulse conduction from atria to ventricle 

•  First degree block (Prolonged P-R  Interval) 

ECG: normal a part from increased P-R interval to greater than 0.20 S.  

 

•  Second-degree heart block  

The  ECG  show  a  progressive  lengthening  of  the  PR  interval  and  finally 
there is failure of impulse transmission to ventricle (P wave not followed 
by QRS complex).  

 

•  Complete A-V block (third degree block).  

This  condition  characterized  by  complete  block  of  the  impulse 
transmission  from  the  atria  into  the  ventricles.  The  ventricles  establish 


background image

their own pulse rate, usually originating in the A-V node or A-V bundle. 
ECG: P waves become dissociated from the QRS-T complexes. 

 

 4. Atrial Fibrillation 

In  atrial  fibrillation,  the  atria  beats  very  rapidly  (300-500/min)  in  a 
completely  irregular  and  disorganized  fashion.  The  ventricles  beat  at  a 
completely irregular rate, usually 80-160/min. The QRS-T complexes are 
usually normal.  

 

5.Ventricular Fibrillation 

Ventricular  fibrillation is  a  condition  in  which  there  is  uncoordinated, 
totally  irregular  and  ineffective  contraction  of  the 

  muscle

 of 

the 

ventricles

.  The  fibrillating  ventricles  cannot  pump  blood  effectively, 

and  circulation  of  the  blood  stops.  Therefore,  in  the  absence  of 
emergency  treatment,  ventricular  fibrillation  that  lasts  more  than  a  few 
minutes  is  fatal.  The  most  frequent  cause  of  ventricular  fibrillation  is 
myocardial infarction, sudden electrical shock of the heart.  

                                 

Electroshock Defibrillation of the Ventricles 

Although  a  moderate  alternating-current  voltage  applied  directly  to  the 
ventricles  almost  invariably  throws  the  ventricles  into  fibrillation,  a 
strong  high-voltage  alternating  electrical  current  passed  through  the 


background image

ventricles for a fraction of a  second can  stop fibrillation by throwing all 
the ventricular muscle into refractoriness simultaneously. 

This is accomplished by passing intense current through large electrodes 
placed on two sides of the heart. The current penetrates most of the fibers 
of the ventricles at the same time, thus stimulating essentially all parts of 
the ventricles simultaneously and  causing them all to become refractory. 
All  action  potentials  stop,  and  the  heart  remains  quiescent  for  3  to  5 
seconds, after which it begins to beat again, usually with the sinus node 
or some other part of the heart becoming the pacemaker.   

Link to pharmacology. 

Cardiac glycosides (digoxin) are an important class of therapeutic agents 
used to increase the contractility of failing hearts. 

Digoxin’s primary mechanism of action involves inhibition of the (

Na/K- 

ATPase

), mainly in the myocardium. This inhibition causes an increase in 

intracellular  sodium  levels,  resulting  in  a  reversal  of  the  action  of 
the 

sodium-calcium 

exchanger

which 

normally 

imports 

three 

extracellular  sodium  ions  into  the  cell  and  transports  one  intracellular 
calcium  ion  out  of  the  cell.  The  reversal  of  this  exchange  causes  an 
increase in the intracellular calcium concentration that is available to the 
contractile proteins. Increased intracellular calcium lengthens phase 4 and 
phase 0 of the 

cardiac action potential

which leads to a decrease in heart 

rate.   Increased  amounts  of  Ca

2+

 also  leads  to  increased  storage  of 

calcium in  the 

sarcoplasmic  reticulum

causing  a  corresponding  increase 

in  the  release  of  calcium  during  each  action  potential,  this  leads  to 
increased contractility (the force of contraction) of the heart. 

 ? inotropic effect 

 ? chronotropic effect 

 ? dromotropic effect 

Review:  A  50-year-old  man  has  a  blood  pressure  of  140/85  and  weighs 
200 lb. He reports that he is not feeling well, his EKG has no P-waves, he 
has a  heart rate  of 46, and  the  QRS complexes occur regularly. What is 
his likely condition? 


background image

A) First-degree heart block 

B) Second-degree heart block 

C) Third-degree heart block 

D) Sinoatrial heart block 

E) Sinus bradycardia  

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ali Haider
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 196 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل