Alça pressão-volume
e diagrama de Wiggers

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Ciclo cardíaco do ventrículo esquerdo

Escolha um cenário ou mexa nos controles. Toque numa fase da alça ou do Wiggers para destacá-la nas duas vistas.

Alça pressão-volume do VE Alça pressão-volume do ventrículo esquerdo com ESPVR, EDPVR e reta de elastância arterial
Diagrama de Wiggers (um ciclo) Diagrama de Wiggers: pressões do VE, da aorta e do AE, volume do VE e ECG esquemático ao longo de um ciclo

VE, AE e aorta em 3D

Carregando o coração 3D…

Paredes translúcidas: o sangue de cada câmara (AE, VE e aorta) tem a cor da pressão daquela câmara. O VE muda com o volume do VE e o AE com o volume do AE do modelo, inclusive na contração atrial. Os folhetos abrem e fecham nos eventos do modelo; as partículas mostram o sentido do fluxo. Arraste (ou use as setas) para girar.

Cavidade do VE: Bozkurt 2019, Eq. 1 e Tab. 1 — meio elipsoide de comprimento K·l (1,15 × 8 cm) cujo raio sai do volume do modelo; a parede externa acompanha esse raio. Forma do AE (escalada pelo volume do AE do modelo), da aorta, coronárias, folhetos e partículas: ilustração, sem fonte anatômica.

Saídas do modelo, ilustrativas, não são valores de referência

Para saber mais

Modelo e fontes

O ventrículo esquerdo é uma câmara de elastância variável no tempo; as valvas são diodos ideais com uma pequena resistência; a circulação é uma cadeia de resistências e complacências em circuito fechado. Equações e valores padrão do adulto saudável de Bozkurt 2019.

PVE(t) = Ees·(V − V0)·f(t) + (A·eB·V − 1)

Bozkurt 2019, Eqs. 6, 8 e 9 (escritas em raio; pela Eq. 1 o termo equivale ao volume do VE). Forma parecida em Shimizu 2018, Eqs. 2–3 (lá a EDPVR usa V − V0 no expoente), que chama B de “stiffness constant”. Na alça, a ESPVR desenhada é a pressão com ativação máxima (f = 1): Ees·(V − V0) + (A·eB·V − 1).

f(t) = (1 − cos(πt/T1))/2, se 0 ≤ t < T1; (1 + cos(π(t − T1)/(T2 − T1)))/2, se T1 ≤ t < T2; 0 até o fim do ciclo

Bozkurt 2019, Eq. 7: “T1, T2, and T are the times at the end of systole, end of the ventricular relaxation and duration of the cardiac cycle”.

PAE(t) = EAE(t)·(VAE − V0,AE), com EAE = Emin + 0,5·(Emax − Emin)·fAE(t − D)

Bozkurt 2019, Eqs. 15–17.

P = V/C  ·  Q = ΔP/R  ·  dV/dt = ΣQentrada − ΣQsaída

Shimizu 2018, Eqs. 7–9. Valvas (Shimizu, seção “Valves”): “an ideal diode connected serially to a small resistor”; “The heart valves were modeled as ideal diodes allowing one-way blood flow” (Bozkurt).

ParâmetroValor padrãoFonte
Ees (contratilidade)2,5 mmHg/mLBozkurt, Tab. 1
V015 mLBozkurt, Tab. 1
A e B (EDPVR)1 e 0,02 (unidades não declaradas no artigo)Bozkurt, Tab. 1
T1 e T20,33·T e 0,45·TBozkurt, Tab. 1
Frequência75 bpm (T = 0,8 s)Bozkurt, Tab. 1
AE: Emax, Emin, V0, Ta, D0,3 e 0,2 mmHg/mL; 5 mL; 0,8·T; 0,04 sBozkurt, Tab. 1
Valvas mitral e aórtica (R)0,002 mmHg·s/mLBozkurt, Tab. 2
Aorta (R, C)0,05 mmHg·s/mL; 0,2 mL/mmHgBozkurt, Tab. 2
Arteríolas sistêmicas (R, C)0,95 mmHg·s/mL; 1,7 mL/mmHgBozkurt, Tab. 2
Veias sistêmicas e pulmonares (R, C)0,05 mmHg·s/mL; 30 mL/mmHg (cada)Bozkurt, Tab. 2
Volume circulante do modelo1240 mLNão informado no artigo; calibrado (ver abaixo)
  • Simplificação do simulador. O modelo de Bozkurt tem quatro câmaras e as circulações sistêmica e pulmonar. Aqui ficou só o lado esquerdo: as veias sistêmicas se ligam direto às veias pulmonares (lado direito e pulmão omitidos), e as inertâncias (L = 1×10⁻⁵) foram desprezadas.
  • Volume circulante. O artigo não informa o volume total. O valor foi calibrado para o cenário normal reproduzir o VDF publicado (125 mL). Com ele, o modelo dá VS de 66 mL, FE de 53% e débito de 4,9 L/min; Bozkurt publica 66,4 mL, 53,6% e 4,98 L/min (Tab. 5).
  • Controles. Pré-carga = volume circulante; pós-carga = resistência arteriolar (Bastos 2020: Ea “is determined by total peripheral resistance and heart rate”); contratilidade = Ees; rigidez diastólica = constante B da EDPVR, por convenção do simulador (Shimizu chama B de “stiffness constant”; Bozkurt simulou a disfunção diastólica mudando A). A Ea é Pes/VS e o acoplamento aparece como Ea/Ees, como em Bastos 2020. O trabalho sistólico é a área da alça (Bastos 2020: “the SW (i.e. the area within the PV loop)”).
  • Cenários. O de ICFEr usa os valores do modelo de cardiomiopatia dilatada de Bozkurt (Tabs. 1 e 2). Neste circuito reduzido, o resultado não reproduz o publicado por Bozkurt para a cardiomiopatia dilatada (lá, VDF 173 mL, VS 40,6 mL, FE 23,7%). Nos demais cenários, a direção vem da fonte citada e a intensidade é ilustrativa, escolhida para a mudança ficar visível.
  • Cálculo. Runge-Kutta de 4ª ordem com passo de 0,25 ms; o ciclo mostrado é o estado estacionário, atingido quando o VDF, o VSF e a pressão sistólica final variam menos de 0,1% em dois ciclos seguidos.
  • Bulhas e fases. B1 marca o fechamento mitral e B2 o fechamento aórtico (StatPearls, Cardiac Cycle). O ECG é esquemático: a onda P fica logo após o início da ativação do AE, o pico do QRS no início da ativação do VE e a onda T no fim da sístole do modelo, sem fonte para o intervalo eletromecânico. Neste modelo, a mitral fecha cerca de 30 ms antes do início da ativação do VE, quando o AE relaxa; é um efeito do modelo, não um tempo fisiológico.

Por que cada cenário muda a alça

    Perfis clínico-hemodinâmicos da IC aguda

    A diretriz define os perfis pelo exame clínico: congestão e baixo débito. O simulador não classifica o perfil, porque a diretriz classifica pelo exame clínico e não traz pontos de corte aplicáveis às saídas de um modelo.

    Sem congestãoCom congestão
    Sem baixo débitoQuente-secoQuente-congesto
    Com baixo débitoFrio-secoFrio-congesto
    • …classificando o paciente em quatro categorias (quente-congesto, se sem baixo débito com congestão; quente-seco, se sem baixo débito ou congestão; frio-congesto, se baixo débito e congestão; e frio-seco, se com baixo debito e sem congestão.SBC 2018, Parte 2, 1.1.
    • …o perfil de congestão associado à ausência de sinais de baixo débito cardíaco (quente-congesto) o mais frequentemente observado e de melhor prognóstico, e o manuseio terapêutico com diuréticos e vasodilatadores.SBC 2018, Parte 2, 1.4.5.
    • Cerca de 20% dos pacientes apresentam o modelo de congestão associado ao baixo débito cardíaco (frio-congesto). Estes pacientes apresentam pior prognóstico e, frequentemente, necessitam de suporte inotrópico associado a diuréticos.SBC 2018, Parte 2, 1.4.5.
    • A dificuldade de se estabelecer com precisão esta classificação é a baixa acurácia do exame clínico (cerca de 50%)…SBC 2018, Parte 2, 1.4.5.

    De onde vem cada bloco
    BlocoFonteOnde
    Equações do VE, do AE e valores padrãoBozkurt 2019 (PLoS One)Eqs. 1, 6–9, 15–17; Tabs. 1 e 2
    Forma geral do modelo (ESPVR, EDPVR, compartimentos, valvas)Shimizu 2018 (J Physiol Sci)Eqs. 2–3 e 7–9; seção “Valves”
    Cenário ICFEr (valores)Bozkurt 2019Tabs. 1 e 2, modelo de cardiomiopatia dilatada
    Direção dos cenáriosBastos 2020; Walley 2016; Ogilvie 2020; StatPearls (Stroke Volume; Afterload Reduction)Citação ao lado de cada cenário
    Ea = Pes/VS, Ea/Ees, pós-carga pela resistência; trabalho sistólico = área da alçaBastos 2020“Ventricular-arterial coupling”; “Myocardial energetics”
    Fases do ciclo, B1 e B2StatPearls, Cardiac Cycle; Bastos 2020“Hemodynamics”; “General considerations”
    Perfis clínico-hemodinâmicosDiretriz Brasileira de IC Crônica e Aguda (SBC 2018)Parte 2, 1.1 e 1.4.5
    Coração em 3D: tamanho e forma da cavidade do VEBozkurt 2019Eq. 1 e Tab. 1 (l = 8 cm, K = 1,15); raio tirado do volume do modelo
    Coração em 3D: forma do AE, da aorta e das paredes, coronárias, folhetos, partículasIlustraçãoSem fonte anatômica; o AE muda de escala com o volume do AE do modelo
    Redução do circuito, volume circulante, rigidez pela constante B, intensidade dos cenários, ECG esquemáticoConvenções do simuladorExplicadas em “Modelo e fontes”