Post on 05-Jul-2015
transcript
1
Laborator 4 EIM
PRINCIPIILE ELECTROCARDIOGRAFIEI
1. Scopul lucrării: lucrarea îşi propune următoarele obiective experimentale: familiarizarea cu modul în care se realizează înregistrarea activităţii
electrice a inimii precum şi înelegerea sursei acestei activităţi ; însuşirea principalelor metode de măsură a activităţii electrice a inimii; corelarea evenimentelor electrice afişate într-o electrocardiogramă cu
evenimentele mecanice din timpul unui ciclu cardiac; observarea schimbărilor care apar în electrocradiogramă asociate cu
respiraţia, poziţia corpului, exerciţiu, greutatea corpului şi vârstă; înregistrarea electrocardiogramei prin 3 respectiv 6 derivaţii atunci când
subiectul este întins, aşezat şi realizează un ciclu respirator mai rar decât
cel normal; observarea unei aplicaţii a legii lui Einthoven;
2. Introducere. Concepte fiziologice
Inima umană (Fig. 1) acţionează ca o pompă biologică. Ea primeşte sânge prin vene şi
pompează sânge în artere. După cum se poate observa din Fig.1 inima este formată din patru
camere:
‐ atriul drept şi atriul stâng (camere de primire a sângelui); ‐ ventriculul drept şi ventriculul stâng (camere de expulzare a sângelui în corp).
Funcţia de pompă este determinată de ţesutul dominant al inimii şi anume de muşchiul inimii
numit miocard (myo=muşchi, cardia=inimă). Contracţia regulată, ritmică, alternantă a
miocardului atrial urmată de cea a miocardului ventricular se numeşte ciclu cardiac.
Contracţia muşchiului inimii este generată de un impuls electric ce străbate întreaga inimă.
Muşchiul inimii are capacitatea de a-şi genera singur semnalul electric ce determină contracţia,
astfel nu este nevoie de o sursă exterioară pentru acest semnal cum ar fi o celulă nervoasă (ca
în cazul muşchilor scheletici ). Deşi inima este inervată de nervi motorii care ar putea influenţa
ritmul şi forţa contracţiilor, aceştia nu joacă nici un rol în generarea bătăii inimii. Dacă nervii
2
extrinseci (simpatici şi parasimpatici) ar fi tăiaţi, sau chiar dacă inima ar fi scoasă din corp,
aceasta va continua sa bată ritmic atâta timp cât este aprovizionată cu oxigen si nutrienţi, şi
temperatura este menţinută constantă. Astfel, inima posedă abilitatea unică de a iniţia un ciclu cardiac fără nici o stimulare din restul corpului. Această proprietate a muşchiului
cardiac este numită ritmicitate inerentă.
Controlul şi coordonarea ritmicităţii inerente a muşchiului cardiac este dependentă de un sistem
specializat, format din ţesuturi conductive aflate în interiorul inimii. Înainte ca o bătaie a inimii să
apară, un curent electric trebuie să treacă prin fibrele miocardului. În inimă există celule ce au
proprietatea de depolarizare spontană, celule pacemaker, care generează impulsuri electrice
ce se transmit prin ţesuturile conductive ale inimii determinând în final contracţia acesteia. Astfel
de celule se găsesc în tot sistemul de conducţie, numit si sistem pacemaker, ce este format din
următoarele ţesuturi specializate: nodul sinoatrial (SA), căi internodale şi interatriale, nodul
atrioventricular (AV), mănunchiul His, ramura stângă şi dreaptă a mănunchiului, şi reţeaua de
fibre Purkinje (Fig.1 )
Fig. 1. Secţiune prin inimă
Celulele pacemaker care au rata de depolarizare cea mai mare, între 60 si 100 depolarizări pe
minut, se găsesc în nodul sinoatrial (SA). Acestea sunt cele care coordonează contracţiile inimii.
Mănunchiul His
Ramura stângă a mănunchiului His
Fibre Purkinje
Ramura dreaptă a mănunchiului His
Nodul atrioventricular
Nodul sinoatrial
Atriu drept
Ventricul drept
Atriu stâng
Fascicul stâng posterior
Fascicul stâng anterior
Ventricul stâng
3
Celule pacemaker se găsesc şi în alte regiuni ale inimii, dar acestea au o rata de depolarizare
mult mai mică şi astfel sunt „resetate” practic de impulsul generat de celulele din SA: între 40-50
depolarizări pe minut (nodul atrioventricular AV), între 20-40 depolarizări pe minut (muşchiul
ventricular).
Nodul sinoatrial (SA) este localizat aproape de joncţiunea dintre atriul drept şi vena cavă
superioară. Impulsurile electrice care iniţiază contracţia inimii sunt produse în mod normal de
SA. Nodul sinoatrial, fără nici un fel de stimulare endocrină sau neurală, se depolarizează
spontan cu o frecvenţă medie de 80 de ori pe minut (între 60 şi 100 de ori pe minut). Deoarece
SA generează impulsuri la o frecvenţă mai mare decât orice altă parte a sistemului de conducţie
al inimii, acesta controlează activitatea electrică şi mecanică a cordului.
O dată ce impulsul a fost iniţiat de către SA, este transmis prin căile internodale şi interatriale,
stimulând muşchii atriilor să se contracte. De asemenea impulsul se răspândeşte către o
regiune specializată a sistemului de conducţie, nodul atrioventricular (AV), care este o parte a
ţesutului de joncţiune dintre atriul drept şi ventricul. Nodul AV, controlat de frecvenţa de
generare a impulsurilor a nodului SA, retransmite impulsul către ventricule cu o anumită
întârziere (acest lucru este pozitiv deoarece în acest timp ventriculele se umplu cu sânge, şi
atriile se contractă la maxim).
Mai departe, impulsul ajunge în ventricul prin intermediul mănunchiului His, un mănunchi
format din fibre specializate, conductive localizate în partea superioară a septului
interventricular. Mănunchiul se desparte în două ramuri, stângă, ce conduce impulsul electric
către ventriculul stâng, şi dreaptă, ce conduce impulsul către ventriculul drept. Fiecare ramură a
mănunchiului se subdivide în numeroase fibre mici numite fibre Purkinje, ce retransmit
impulsul electric direct către muşchiul ventricular, stimulând ventriculele să se contracte.
De observat, aşa cum a fost specificat mai sus, că orice celulă din sistemul de conducţie al
inimii descris anterior poate genera un impuls electric. În cazul în care apare o leziune la nodul
sinoatrial (SA), nodul AV va avea rolul de pacemaker pentru ventricule, deşi frecvenţa de
generare a impulsurilor electrice este de doar 40 -60 pe minut, mai mică decât cea normală a
nodului SA (80-100 pe minut).
De asemenea mai trebuie reţinut faptul că celulele miocardului au proprietatea unică de a
transmite potenţialul de acţiune de la o celulă la cele adiacente prin conducţie directă. Până în
anul 1945 specialiştii considerau că miocardul este de fapt un sinciţiu (structură ce conţine
4
citoplasmă cu mai multe nuclee). Însă, cu ajutorul microscopului electronic s-a demonstrat că de
fapt miocardul este format din celule individuale, deci separate între ele printr-o membrană, care
sunt foarte „înghesuite” permiţând transmiterea tensiunii şi a curentului electric de la o celulă la
alta. Astfel, miocardul se comportă ca un sinciţiu din punct de vedere electric; un impuls generat
oriunde în miocard se va propaga în întreaga inimă, rezultând într-o contracţie mecanică.
Biopotenţialul generat de celulele pacemaker din nodul SA reprezintă o consecinţă a diferenţei
(gradientului) concentraţiei ionice a diferiţilor electroliţi (ioni Na+, K+, Cl- ) de la nivelul
membranei celulare. Gradientul de concentraţie ionică este menţinut prin permeabilitatea
membranei celulare şi de transportul activ de ioni din interiorul celulei in afara ei („pompe”
ionice). Astfel membrana celulară este un strat (format din lipide) semipermeabil ce separă
fluidele extracelulare de cele intracelulare. Transferul de ioni prin difuzie sau transport activ
generează o diferenţă de potenţial (potenţial de membrană) care este negativ în interiorul
celulei. Potenţialul de repaus la nivelul membranei celulare este de ordinul milivolţilor (-90mv
pentru celulele din SA). Sub acţiunea unui stimul, potenţialul transmembranar devine pozitiv în
interior (depolarizare) şi se generează un potenţial de acţiune (potenţialul de acţiune al celulei
ventriculare ajunge la 20mV ) ce se transmite şi la celulele vecine. Acest potenţial de acţiune
este produs de o schimbare bruscă a permeabilităţii ionice a membranei celulare (în principal
Na+ şi K+, fig. 2). În fig.2.a) este prezentat potenţialul de acţiune al unei celule pacemaker din
SA :
‐ faza 0 apare atunci când se depăşeşte pragul de -70mv şi corespunde unei depolarizări
rapide cauzate de deschiderea canalelor de Na+ ce determină un aflux de ioni de Na+ în
celulă. Rezultă o inversare a potenţialului transmembranar (pozitiv în celulă şi negativ în
afara celulei). Depolarizarea unei celule determină deschiderea canalelor de Na+ ale
celulelor învecinate determinând astfel un front de undă ce se propagă în toată inima.
‐ faza 1 reprezintă o repolarizare iniţială determinată de deschiderea canalelor de potasiu
având ca efect un eflux de ioni de K+ în celulă;
‐ faza 2 corespunde unui echilibru între curenţii de Ca++ şi K+ determinând un platou al
potenţialului de acţiune şi o întârziere a repolarizării datorită faptului că ionii de Ca++ intră
în celulă mult mai greu decât cei de Na+.
‐ faza 3 este ultima etapă a repolarizării. O dată ce repolarizarea este completă, celula
poate răspunde unui nou stimul ce va determina depolarizarea acesteia. În această fază
există posibilitatea ca un semnal (stimul) puternic să genereze o depolarizare
prematură. Acest lucru poate duce la tahicardie sau fibrilaţie.
5
‐ Faza 4 apare după ce repolarizarea este completă şi corespunde fazei de repaus, când
potenţialul transmembranar revine la starea iniţială (negativ în celulă şi pozitiv in afara
acesteia).
Fig. 2. a) Potenţial de acţiune al unei celule cardiacă ventriculară; b) Curenţii ionici în timpul depolarizării
şi repoalrizării celulei
În concluzie, contracţia muşchiului cardiac este asociată unui impuls electric iniţiat de SA, care
este transmis în sistemul de conducţie al inimii şi generează activitatea mecanică a cordului. În
orice ciclu cardiac evenimentele electrice urmăresc următoarea secvenţă: (1) depolarizarea şi
repolarizarea nodului SA, (2) depolarizarea şi repolarizarea muşchilor atriali, (3) depolarizarea şi
repolarizarea nodului AV, (4) depolarizarea şi repolarizarea fibrelor Purkinje, (5) depolarizarea şi
repolarizarea muşchilor ventriculari.
a) Timp (ms)
Pot
enţia
l de
mem
brană
(mV)
Repaus Depolarizare Repaus
Repolarizare Depolarizare Restaurarea echilibrului ionic
Curentul
înregistra
cardiac e
electrocelectroc
3. Ele
Prin plas
detecta c
pozitiv, u
derivaţii
derivaţii
( ,
Primul c
Desiré W
premiul N
a fost Wimăsurare
3:
ionic asoci
at. Dispoziti
este numit eardiogrameardiografie
ctrocardi
sarea unui e
curentul elec
unul negativ
standard bi
la nivelul p
, ) şi trei
ercetător ca
Waller cu aju
Nobel în me
illem Einthoe ECG, care
Fig. 3 Triung
at unui ciclu
vul care în
electrocardei (înregis
.
iografia
electrod poz
ctric asociat
şi unul ce
ipolare la n
pieptului (
derivaţii bip
are a reuşit
utorul electr
dicină şi car
oven. În 190
e se numeşte
hiul lui Eintho
Derivaţia
u cardiac p
nregistrează
iograf. Stud
strările re
zitiv respecti
t fiecărui cic
reprezintă m
ivelul memb
), 3 d
polare la nive
t să înregist
rometrului ca
re a introdus
08 a publica
e triunghiul l
oven [Bioelectro
D
II
6
poate fi dete
activitatea
diul aplicaţii
alizate de
v negativ pe
clu cardiac. A
masa), se n
brelor (I, II,
derivaţii amp
elul pieptulu
treze activit
apilar inven
s noţiunea d
at descrierea
ui Einthoven
omagnetism, http
Derivaţia I
ectat pe sup
mecanică
lor electroca
e electroc
e anumite r
Aranjarea p
umeşte derIII, triungh
plificate unip
i (CR, CL, C
atea electric
tat de Lippm
e electrocar
a importanţe
n (cele 3 der
p://butler.cc.tut.fi/
Der
prafaţa corpu
şi electrică
ardiografulu
cardiograf)
regiuni ale c
articulară a
rivaţie. Exis
iul lui Einth
polare la ni
CF).
că a inimii
mann. Dar c
rdiogramă pe
ei clinice a p
rivaţii bipolar
/~malmivuo/bem
ivaţia III
ului, amplific
a fiecărui
i şi interpre
se num
corpului se p
3 electrozi
tă 15 deriva
hoven, Fig.
ivelul memb
a fost Augu
cel care a p
entru prima
rimului siste
re standard)
/bembook/]
cat şi
ciclu
tarea
meşte
poate
(unul
aţii: 3
2), 6
brelor
ustus
primit
dată,
em de
), Fig.
7
Configuraţia prezentată în Fig. 3 este una bipolară în care doi din cei trei electrozi reprezintă
polaritatea pozitivă respectiv negativă pentru una din cele 3 derivaţii. Masa se pune pe piciorul
drept.
Derivaţia I reprezintă măsurarea şi redarea grafică a diferenţelor de potenţial generate de
activitatea cardiacă între electrodul de suprafaţă negativ, plasat pe mâna dreaptă şi electrodul
de suprafaţă pozitiv plasat pe mâna stângă. Electrodul referinţă (masa) este pe piciorul drept (le
fel ca şi în celelalte două derivaţii).
Derivaţia II – electrodul negativ se plasează de această dată pe mâna dreaptă iar cel pozitiv pe
piciorul stâng .
Derivaţia III - electrodul negativ se plasează pe mâna stângă iar electrodul pozitiv pe piciorul
stâng.
Tensiunile care apar pe fiecare derivaţie în parte sunt definite mai jos:
1
unde reprezintă tensiunea Derivaţiei I, tensiunea Derivaţiei II, tensiunea Derivaţiei III,
potenţialul electric al mâinii stângi, potenţialul electric al mâinii drepte, potenţialul
electric al piciorului stâng.
Conform legii a doua a lui Kirchhoff există următoarea relaţie între tensiunile celor trei Derivaţii:
2
Frank Norman Wilson (1890-1952) este cel care a introdus conceptul de înregistrări unipolare şi
propune ca referinţă aşa numitul “terminal central” (CT). Trebuie avut în vedere că referinţa
mai este numită şi potenţialul la infinit, care într-un mediu infinit ar trebui să aibă valoarea zero.
Pentru corpul uman nu este foarte uşor de aproximat potenţialul la infinit din cauza configuraţiei
complicate a corpului şi a numărului finit de electrozi. Aproximaţia introdusă de Willson este că
potenţialul la infinit reprezintă media potenţialelor celor două mâini şi a piciorului stâng. Astfel,
8
prin conectarea unei rezistenţe de 5kΩ pe fiecare terminal de la cele trei membre, care
terminale se conectează apoi într-un punct comun, se obţine terminalul central (CT), Fig. 4.
Demonstraţia se realizează cu ajutorul primei teoreme a lui Kirchhoff:
5000 5000 5000
3 3
Fig. 4 a) Terminalul central (CT); b) CT este mijlocul triunghiului lui Einthoven [Bioelectromagnetism,
http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/]
Derivaţiile amplificate ( , , ) unipolare reprezintă o altă modalitate de înregistrare a
electrocardiogramei în plan frontal care derivă din cele trei derivaţii standard bipolare. Au fost
introduse de E. Goldberger în 1942 care a observat că potenţialele obţinute cu metoda lui
Willson pot fi amplificate prin eliminarea rezistenţei ce este conectată la electrodul care
măsoară (electrodul pozitiv). Astfel electrodul negativ pentru aceste derivaţii este o modificare a
terminalului central descris de Wilson; este format prin conectarea celor trei derivaţii standard (I,
II, III) împreună la borna negativă a electrocardiografului (Fig. 5).
• – electrodul pozitiv pe mâna stângă. Electrodul negativ este o combinaţie a
electrodului plasat pe mâna dreaptă şi cel de pe piciorul stâng, ce amplifică
puterea semnalului din electrodul pozitiv de pe mâna stângă;
• - electrodul pozitiv pe mâna dreaptă. Electrodul negativ este o combinaţie a
electrodului plasat pe mâna stângă şi cel de pe piciorul stâng, ce amplifică
puterea semnalului din electrodul pozitiv de pe mâna dreaptă;
a) b)
9
• - electrodul pozitiv pe piciorul stâng. Electrodul negativ este o combinaţie a
electrodului plasat pe mâna stângă şi cel de pe mâna dreaptă, ce amplifică
puterea semnalului din electrodul pozitiv de pe piciorul stâng;
Derivaţiile amplificate pot fi calculate direct din cele trei dervaţii bipolare standard (I, II, III) astfel:
2⁄
2⁄ 4
2⁄
Fig. 5 Sistemul de înregistrare ECG folosind derivaţiile amplificate [Bioelectromagnetism,
http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/]
Pentru a obţine mai multă informaţie despre activitatea electrică a inimii şi deci pentru a stabili
diagnostice cât mai precise se foloseşte înregistrarea electrocardiogramei prin 6 derivaţii
( ). Astfel se plasează şase electrozi, , pe suprafaţa pieptului acoperind diferite
regiuni ale inimii, cu scopul de a înregistra activitatea electrică în plan perpendicular (orizontal)
pe planul frontal (Fig. 6a).
După cum se poate observa din Fig. 6b fiecare electrod înregistrează o activitate electrică
diferită a inimii, de aceea forma undei diferă de cea înregistrată bipolar cu trei electrozi. Pentru
a înţelege mai bine cum curenţii electrici cardiaci generează electrocardiograma şi de ce
10
electrozii înregistrează activitatea electrică diferit, este necesar să se cunoască următoarele
reguli:
a. o undă de depolarizare care se propagă spre un electrod pozitiv generează o deflecţie
pozitivă;
b. o undă de depolarizare care se propagă astfel încât se îndepărtează de un electrod
pozitiv generează o deflecţie negativă;
c. o undă de repolarizare care se propagă spre un electrod pozitiv generează o deflecţie
negativă;
d. o undă de repolarizare care se propagă astfel încât se îndepărtează de un electrod
pozitiv generează o deflecţie pozitivă;
e. o undă de depolarizare sau repolarizare care se propagă perpendicular pe axa unui
electrod generează o deflecţie bifazică de tensiune negativă şi pozitivă egală;
f. amplitudinea instantanee a potenţialelor măsurate depinde de orientarea electrodului
pozitiv faţă de vectorul electric mediu (rezultanta tuturor vectorilor la un moment dat
generaţi de procesul de depolarizare);
g. amplitudinea tensiunii este în relaţie directă cu masa ţesutului în care se realizează
polarizarea sau depolarizarea.
Fig. 6. Plasarea electrozilor în cazul înregistrării unipolare cu şase electrozi; b) morfologia ECG înregistrată de fiecare electrod în parte [Bioelectromagnetism, http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/]
Cel mai folosit sistem pentru înregistrarea ECG este cel cu 12 derivaţii: I, II, III, , , ,
, , , , , . Din cele 12 derivaţii primele şase sunt măsurate în aceleaşi trei puncte. De
aceea oricare două din cele şase derivaţii conţin exact aceeaşi informaţie ca restul de patru.
Caracteristici ale electrocardiogramei (ECG)
În Fig.7a) este prezentată schematic o electrocardiogramă normală, iar în Fig. 7b) sunt
reprezentate forme de undă ale potenţialului de acţiune pentru celule pacemaker din diferite
regiuni ale inimii şi contribuţia lor în formarea electrocardiogramei (undele PQRST).
11
Fig. 7. a) ECG normal [Bioelectromagnetism, http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/] ; b) Forme de undă ale potenţialelor de
acţiune pentru diferite celule cardiace din sistemul de conducţie electric al inimii [2].
Tabelul 1
Caracteristici ECG Desrciere
Unda P
• corespunde depolarizării atriale; depolarizarea celor
două atrii nu se face simultan şi astfel debutul undei
P aparţine atriului drept, iar sfârşitul ei activităţii
electrice a atriului stâng;
• precedă complexul QRS;
• este ritmică cu variaţii mici şi fără uniformitate;
• durata - < 0.12 s;
• amplitudine < 0.25 mV;
• aceeaşi frecvenţă ca cea a complexului QRS;
• o crestătură pronunţată cu un interval vârf la vârf de
peste 0,04s sugerează mărirea atriului stâng;
• devine înaltă şi ascuţită în cazul hipertrofierii atriului
drept iar în cazul hipertrofierii atriului stâng unda îşi
păstrează amplitudinea normală dar este mai largă şi
12
prezintă o crestătură;
Complexul QRS • toate cele trei unde prezintă deflecţii abrupte ale liniei
izoelectrice;
• corespunde depolarizării ventriculare;
• durata < 0.12s;
• amplitudine < 1mV (0.6mV – 1mV);
• unda Q are durata < 0.03s ; amplitudinea ¼ din unda
R;
• unda S are durata < 0.04s şi amplitudinea în jur de
2/5 din unda R;
Unda T • reprezintă partea terminală, rapidă a repolarizării
ventriculare (epicard → endocard). În acest timp se
înscriu diferenţe mari de potenţial între zonele
repolarizate şi cele încă depolarizate;
• formă rotunjită, asimetrică, cu panta ascendentă mai
înclinată decât cea descendentă, care este mai
abruptă. Această diferenţă de oblicitate este
interpretată ca fiind rezultatul unei viteze mai mari de
refacere în finalul procesului de repolarizare.
• durata < 0.2s;
• amplitudine < 0.4mV (0.2mV – 0.4mV);
Unda U • deflecţie mică obtuză (probabil inexistentă) a liniei
izoelectrice;
• este localizată la sfârşitul undei T;
• atribuită existenţei unor diferenţe de potenţial la
sfârşitul sistolei electrice;
• devine mai pronunţată, uneori chiar de mărimea
undei T, în cazul unei deficienţe de potasiu;
Interval PR (PQ) • reprezintă durata activităţii atriale şi a conducerii
atrio-ventriculare şi este măsurat de la începutul
undei P până la începutul complexului QRS;
• durata < 0.12s - 0.22s;
13
Intervalul QT • reprezintă stadiul depolarizat ventricular şi
repolarizarea ventriculară, măsurată de la începutul
complexului QRS până la sfârşitul undei T;
• durata ≈ ½ din intervalul RR;
• dependent de frecvenţa pulsului (frecvenţa pulsului
rapidă, durată mică);
Segmentul ST • reprezintă întârzierea pe care o suferă stimulul în
propagarea sa la nivelul joncţiunii atrio-ventriculare şi
se măsoară de la sfârşitul complexului QRS până la
începutul undei T;
• izoelectric cu divergenţă de ± 0.1mV;
• durata < 0.08s;
Intervalul RR • reprezintă durata unei revoluţii cardiace;
• este dependent de pulsul (puls ridicat, durată mică);
• durata ≈ 0.86s cu un ritm cardiac de 70 bătăi pe
minut;
Interval PP • aproximativ egal cu intervalul RR;
Segmentul TP • depinde de frecvenţa pulsului;
• durata < 0.4s cu un ritm cardiac de 70 de bătăi pe
minut.
Spectrul semnalului ECG este între 0.05Hz-150Hz.
4. Desfăşurarea lucrării
În lucrarea de faţă se vor măsura derivaţiile standard (I, II, III) şi derivaţiile amplificate.
4.1 Componente hardware necesare.
Pentru a înregistra activitatea ECG sunt necesare următoarele componente ale sistemului Biopac:
• unitatea de achiziţie MP150; • modulul UIM100C;
14
• 2 amplificatoare ECG100C; • 4 cabluri 110; • electrozi de unică folosinţă; • gel pentru electrozi.
4.2 Conectarea componentelor hardware:
• se conectează modulele UIM100C, ECG100C la unitatea de achiziţie MP150; • se selectează adresele canalelor pentru fiecare amplificator ECG100C la 1, respectiv 2; • se setează amplificatoarele ECG100C astfel:
Gain:5000 Mode: Norm 35Hz LP: ON HP: 0.5Hz;
• se conectează cablurile 110 la amplificatoarele ECG100C;
4.3 Conectarea electrozilor:
• se plasează electrozii conform Fig. 7. a) se curăţă pielea cu ajutorul unui tifon şi alcool medicinal pentru a îndepărta pielea
moartă şi astfel pentru a reduce impedanţa dintre electrod şi suprafaţa pielii; b) se aplică o picătură de gel pe fiecare electrod pentru a îmbunătăţi detecţia
electrozilor; c) se aplică cei patru electrozi pe membre;
Gleznă piciorul stâng gleznă (roşu)
Încheietură mâna stângă (negru)
Încheietură mâna dreaptă (alb)
Gleznă piciorul drept (verde- masă)
Fig. 7 Plasarea electrozilor
• se ataşează cablurile 110 la electrozi;
15
4.4 Setări software:
• din meniu MP150, se alege Set up Channels, se selectează canalele A1 ,A2 şi se eticheteză cu Derivaţia I respectiv Derivaţia II;
• tot din fereastra Set up Channels se selectează Calc şi se setează canalul de calcul C1. Se selectează opţiunea Expression şi se etichetează cu Derivaţia III. Se setează opţiunile pentru sursă şi operand conform ecuaţiei (2).
• se selectează alte trei canale de calcul C2,C3, C4 pentru derivaţiile amplificate şi se etichetează cu , , . Se setează opţiunea Expression conform ecuţiilor (4).
• se setează frecvenţa de eşantionare la 1kHz din meniul MP150->Set up Acquisition.
4.5 Achiziţionarea datelor:
Se vor realiza 3 aplicaţii în care se va înregistra ECG în diferite condiţii:
Aplicaţia 1. - subiectul este aşezat relaxat pe un scaun;
Aplicaţia 2 - subiectul este aşezat relaxat pe un scaun respirând adânc şi rar;
Aplicaţia 3 - după ce subiectul a făcut o serie de exerciţii fizice uşoare (flotări, genuflexiuni, etc).
Sfaturi pentru a obţine măsurători corecte:
1. subiectul nu trebuie să vorbească sau să râdă în timpul măsurătorilor; 2. subiectul trebuie să se afle într-o stare relaxată; 3. mâinile trebuie să se sprijine de mânerele scaunului, sau relaxate pe lângă corp; 4. subiectul trebuie să stea pe cât posibil nemişcat în timpul înregistrărilor.
Electrocardiograful este foarte sensibil la modificări mici în tensiune cauzate de contracţia muşchilor scheletici, deci membrele subiectului trebuie să fie relaxate astfel încât semnalul EMG să nu altereze semnalul ECG.
Aplicaţia 1.
• se apasă butonul Start, după ce subiectul se află în poziţia corespunzătoare, şi se achiziţionează ECG timp de 20 de secunde.
Aplicaţia 2.
• se apasă butonul Start, după ce subiectul se află în poziţia corespunzătoare, şi se achiziţionează ECG timp de 20 de secunde. Subiectul trebuie să respire adânc de 5 ori. Ciclul celor 5 inspiraţii trebuie să fie mai adânc şi mai încet decât respiraţia normală. În acest timp, un student din echipă va trebuie să introducă markeri la fiecare început de inspiraţie respectiv expiraţie.
16
Aplicaţia 3.
• se deconectează cablurile legate la electrozi şi subiectul va efectua o serie de exerciţii fizice uşoare pentru a mări rapid pulsul;
• imediat după exerciţiu fizic, subiectul se va aşeza pe scaun şi se vor conecta din nou cablurile la electrozi (atenţie la culori!!!). Se apasă butonul Start şi se achiziţionează timp de 60 de secunde.
4.6 Analiza datelor:
Aplicaţia 1.
a) Se foloseşte lupa pentru a mări 4 bătăi succesive;
b) Se setează căsuţele de măsurători astfel:
Canal Măsurătoare Derivaţia II Delta T Derivaţia II BPM Derivaţia II Value
c) se foloseşte cursorul de selecţie pentru a selecta porţiunea dintre două vârfuri R;
d) se repetă pasul c) pentru următoarele două cilcuri cardiace şi măsurătorile se trec în Tabelul 1; Ritmul cardiac normal pentru un subiect relaxat, variază între 60 şi 100 bătăi pe minut. Un puls ce ia valori mai mari decât 100 bătăi pe minut indică tahicardie în timp ce un ritm cardiac mai mic de 60 de pulsaţii pe minut indică bradicardie;
e) analizaţi segementul de date corespunzător aplicaţiei 1 şi identificaţi ce neregularităţi apar în complexele P-QRS-T. Examinaţi undele P, sunt vizibile sau nu? Undele P normale sunt mai mici, pozitive în toate cele trei derivaţii standard; ele indică generarea impulsului electric de către nodul sinoatrial. Undele P care sunt ascuţite, zimţate sau inverse sau în alte forme decât cea normală pot indica faptul că alte zone, în afară de nodul SA, generează impulsul electric. Variaţii ale formei undei P apar şi în câteva tipuri de aritmii (ritmuri cardiace iregulate). Este fiecare undă P urmată de un complex QRS?examinaţi segmentul de date. În unele tipuri de aritmii undele P nu sunt urmate de complexul QRS pentru fiecare ciclu cardiac. Dacă nodul atrioventricular (AV) prezintă leziuni sau este afectat în vreun mod, ventriculul nu va răspunde fiecărei depolarizări a nodului sinoatrial SA (fiecărei generări de impuls electric), rezultând într-un blocaj al inimii. Într-un blocaj complet al inimii contracţiile ventriuclare nu mai sunt deloc corelate cu contracţiile atriale. În blocaje incomplete, ventriculul răspunde la fiecare a doua sau a treia contracţie arterială (adică blocaj de 2:1 sau 3:1 ).
17
f) alegeţi complexul ECG cel mai aproape de secunda 10 din segementul de date
corespunzător aplicaţiei 1. Folosiţi cursorul de selecţie pentru a selecta fiecare undă în parte. Valorile măsurătorilor se trec în Tabelul 2 respectiv Tabelul 3.
g) repetaţi pasul f) pentru următoarele două cicluri cardiace;
h) în mod normal intervalul P-R nu depăşeşte 0.2 secunde. Un interval P-R prelungit indică o întârziere anormală în transmiterea impulsului electric de la nodul SA la nodul AV şi prin acesta. Dacă intervalul P-R depăşeşte 0.21 secunde atunci înseamnă că există blocaj la nivelul nodului AV. Se examinează complexele QRS pentru a decide dacă conducţia prin ventricule este normală. O prelungire a complexului QRS peste 0.09 secunde indică în general un defect în conducţia impulsului prin ventricule (exemplu afecţiuni la nivelul fibrelor Purkinje). Examinaţi segmentele S-T. Poziţia acestora ar trebui să fie orizontală de-a lungul liniei isoelectrie (nivelul de „pornire” pentru undele P Q R S T). Analiza segementului ST este foarte importantă pentru diganosticare anormalităţilor repolarizării ventriculare. Însă această analiza este complexă şi nu va fi descrisă în cadrul acestei lucrări de laborator.
i) folosind aceleşi complex PQRST ca la pasul f) selectaţi din nou undele P, Q, R, S, T şi completaţi Tabelul 2 cu valorile amplitudinilor acestora.
Aplicaţia 2.
a) se vizualizează segmentul de date corespunzător aplicaţiei 2; b) Se setează căsuţele de măsurători astfel:
Canal Măsurătoare
Derivaţia II Delta T Derivaţia II BPM
c) se măsoare ritmul cardiac şi intervalul R-R la începutul, mijlocul şi sfârsitul segmentului
de date înregistrat. Se fac măsurători în timpul inspiraţiei şi expiraţiei şi se trec în Tabelul 4;
Aplicaţia 3.
a) se vizualizează segmentul de date corespunzător aplicaţiei 3; b) se măsoară la începutul, mijlocul şi sfârsitul segmentului de date înregistrat următoarele:
‐ intervalul Q-T (aproximează perioada sistolei ventriculare); ‐ sfărşitul undei T şi începutul undei R din următorul ciclu cardiac (aproximează
perioada diastolei ventricualre). c) se completează Tabelul 5.
18
19
Laborator 4 EIM
PRINCIPIILE ELECTROCARDIOGRAFIEI
Fişă de evaluare
I. Date şi calcule: Profilul subiectului: Nume_______________________________ Înălţime_______ Vărstă______ Greutate______ Sex : M / F
A. Aplicaţia 1: Tabelul 1.
Măsurători Canal Ciclu cardiac 1
Ciclu cardiac 2
Ciclu cardiac 3 Medie Domeniu
Delta T (R-R)
BPM
Tabelul 2. Componentă
ECG Durată (sec) Amplitudine (mV)
Ciclu 1 Ciclu 2 Ciclu 3 Medie Ciclu 1 Ciclu 2 Ciclu 3 Medie
Unda P
Interval P-R
Complex QRS
Interval Q-T
Segment S-T
Unda T
20
Tabelul 3. Măsurători ventriculare (secunde) Ciclul1 Ciclul2 Ciclul3 Medie
Interval Q-T (corespunde sistolei ventriculare)
sfărşitul undei T şi începutul undei R din următorul ciclu cardiac (corepsunde diastolei ventriculare)
B. Aplicaţia 2:
Tabelul 4. Ritm Canal Ciclul1 Ciclul2 Ciclul3 Medie
Inspiraţie Delta T
BPM
Expiraţie Delta T
BPM
C. Aplicaţia 3:
Tabelul 5. Măsurători ventriculare (secunde) Ciclul1 Ciclul2 Ciclul3 Medie
Interval Q-T (corespunde sistolei ventriculare)
sfărşitul undei T şi începutul undei R din următorul ciclu cardiac (corepsunde diastolei ventriculare)
21
II. ÎNTREBĂRI
1. Ce componente a unui singur complex ECG se schimbă între stările de relaxare şi de exerciţiu? De exemplu amplitudinea creşte sau scade? Intervalele devin mai lungi sau mai scurte? Etc.
2. Aţi observat o variaţie a ritmului cardiac în funcţie de inspiraţie sau de expiraţie în timpul repsiraţiei adânci? Explicaţi observaţiile ţinând cont de comportamentul receptorilor de presiune din vene şi din carotidă.
3. Cum se schimbă raportul dintre durata sistolei şi a diastolei ventriculare atunci când subiectul este relaxat faţă de starea de după exerciţiul fizic?
4. Ce schimbări în înregistrările realizate v-aţi astepta să apară în următoarele condiţii: a) blocaj al inimii de 2:1; b) contracţii ventriculare premature; c) creştere a întârzierii de la nivelul nodului AV; d) bradicardie; e) probleme la nivelul fibrelor Purkinje; f) întârziere anormală a impulsului electric între nodul SA şi nodul AV.