Il cuore è un muscolo, grande circa quanto un pugno, e funziona come una pompa aspirante e premente.
Il cuore, infatti, aspira il sangue proveniente dalle vene sistemiche e dalle vene polmonari e rimanda il sangue nell'aorta e nelle arterie polmonari.

È costituito da quattro camere e quattro valvole. L'atrio sinistro riceve il sangue ossigenato proveniente dalla circolazione polmonare tramite le vene polmonari e manda il sangue al ventricolo sinistro tramite la valvola mitrale.

Il ventricolo sinistro è la camera del cuore che riceve il sangue ossigenato dall'atrio sinistro e che ha il compito di eiettare il sangue in aorta, passando tramite la valvola aortica.

L'aorta è deputata a trasportare il sangue in tutto il corpo per rifornire la circolazione sistemica facendo arrivare l'ossigeno a tutti i tessuti del nostro corpo.

Per irrorare tutta la circolazione sistemica, il ventricolo sinistro deve pompare con grande forza, arrivando a sviluppare pressioni molto elevate. Dalla circolazione sistemica, il sangue torna all'atrio destro mediante la circolazione venosa sistemica (vena cava superiore ed inferiore).

L'atrio destro riceve il sangue non ossigenato proveniente dalla circolazione sistemica e lo rimanda al ventricolo destro mediante la valvola tricuspide. Il ventricolo destro ha il compito di inviare il sangue non ossigenato proveniente dall'atrio destro alla circolazione polmonare tramite la valvola polmonare.

Nel circolo polmonare il sangue si ossigena per poi tornare in atrio sinistro tramite le vene polmonari. La circolazione polmonare è meno estesa di quella sistemica, pertanto, il ventricolo destro dovrà sviluppare una forza molto inferiore di quella che deve sviluppare il ventricolo sinistro (circa 1/3).

Atrio sinistro e atrio destro sono divisi tra loro dal setto interatriale, mentre il ventricolo sinistro e il ventricolo destro sono divisi tra loro dal setto interventricolare.

Il cuore è formato da tre strati: l'endocardio, il miocardio e l'epicardio. L'endocardio è lo strato che riveste internamente le camere cardiache e che costituisce le valvole.

Il miocardio è la porzione muscolare.
Tutto il cuore è contenuto in un sacchetto chiamato pericardio la cui parte più interna è l'epicardio. Per pompare il sangue, il cuore batte ritmicamente circa 70 volte al minuto in un adulto e più rapidamente in un bambino.

In caso di attività fisica o di stress emotivo, il battito cardiaco può innalzarsi per fornire sufficiente ossigeno agli organi e ai tessuti. Il cuore batte perché gli atri e i ventricoli si contraggono ritmicamente grazie a degli impulsi elettrici che partono da una porzione dell'atrio destro detta nodo del seno. Questi impulsi si propagano a tutto il cuore mediante un tessuto conduttore.

Vista l'elevata mole di lavoro svolta dal cuore, anche il cuore ha bisogno di ossigeno. L'ossigeno è fornito al cuore dalle arterie coronarie che partono dall'aorta.

La circolazione extracorporea (CEC) o macchina cuore-polmone è l'ausilio tecnologico fondamentale che, sostituendo temporaneamente le funzioni del cuore e dei polmoni (funzione cardio-polmonare), permette l'esecuzione di interventi a cuore aperto, fermo e con i ventricoli e gli atri cardiaci esangui, garantendo la perfusione a tutti gli organi e tessuti del corpo.

La circolazione extracorporea viene utilizzata per tutti gli interventi di cardiochirurgia come per esempio la correzione delle cardiopatie congenite o la sostituzione o plastica delle valvole cardiache.

Si tratta in generale di un dispositivo biomedicale in cui il sangue venoso viene prelevato dalle vene cave (le vene che convogliano il sangue venoso dalla parte superiore e dalla parte inferiore del corpo verso l'atrio di destra) oppure direttamente dall'atrio destro.

Il sangue passa in un dispositivo chiamato ossigenatore, in cui il sangue venoso viene ossigenato mediante l'esposizione ad un flusso di ossigeno e viene quindi pompato nel sistema arterioso del paziente (Figura 1).

Attraverso l'utilizzo di alcune soluzioni speciali si procede a fermare il cuore e a proteggere le sue cellule e il suo metabolismo quando - nella fase centrale dell'intervento - viene meno la circolazione di sangue (cardioplegia).

Il tessuto muscolare del cuore è particolarmente vulnerabile alla mancanza di circolazione sanguigna (insulto ischemico) e andrebbe incontro a un danno irreversibile nell'arco di 20 minuti.

Con la cardioplegia i tempi di ischemia possono essere sensibilmente prolungati al punto che periodi di arresto di 3-4 ore vengono molto ben tollerati dai tessuti senza che vi sia la minaccia di un danno irreversibile.
Al termine dell'intervento si riprende la circolazione sanguigna del cuore che ricomincia a battere.

Quindi si sospende gradualmente la circolazione extracorporea, consentendo al cuore e ai polmoni di riprendere il loro normale lavoro. In alcuni interventi può essere necessario fermare la circolazione extracorporea per brevi periodi di tempo.

Durante questa fase di assenza di circolo è necessario proteggere il cervello da eventuali danni di tipo ischemico. Per farlo, si ricorre ad una circolazione cerebrale selettiva a temperatura più bassa della norma (in ipotermia) con sangue a una temperatura più bassa del normale.

Questa tecnica, indispensabile in alcuni casi, riduce di molto il rischio di complicanze neurologiche, ma non lo elimina del tutto.

La gestione della circolazione extracoporea è affidata al tecnico perfusionista, figura altamente professionale necessaria per la conduzione della macchina cuore-polmone durante tutta la durata dell'intervento cardochirurgico.

Figura 1

La circolazione extracorporea può complicarsi per via di una circolazione problematica - vale a dire insufficiente - a carico di diversi organi. Tra gli organi che possono essere coinvolti quelli maggiormente a rischio sono il cervello e i reni, con rischio di insorgenza di insufficienza renale postoperatorio che per fortuna è transitoria.

La circolazione extracorporea è comunque oggi una metodica di perfusione affidabile, non dolorosa in quanto viene eseguita con il paziente in anestesia generale, sicura e con un rischio di complicanze estremamente basso.