Universitatea de Medicin i Farmacie Gr. T. Popa, IaiSpecializarea: Medicin General

Bazele fizice si biofizice ale electrocardiografiei

Nume i prenume: CRETU ALEXANDRA-DIANA Anul I Seria D Grupa 33

Cuprins

Cap. 1. Electrocardiograma si electrocardiografia 2 Cap. 2 Electrograful si tehnica de nregistrare a electrocardiogramei........ 4 Cap. 3. Electrocardiograma normal- derivaii convenionale. 6 Cap. 4. Electrocardiograma la copii... 11 Cap. 5. Electrocardiografie fetal... 12 Cap. 6. Criterii de interpretare a electrocardiogramei. 13

Bazele fizice si biofizice ale electrocardiografiei Cap.1. Electrocardiograma si electrocardiografia Fenomenele bioelectrice se ntalnesc in toate structurile vii. Bioelectricitatea este posibil deoarece organismele au in componenta lor numeroi ioni pozitivi si negativi repartizai n concentraii diferite in mediul intra- si extracelular, ceea ce are drept consecina apariia unor diferene de potenial i a unor cureni electrici generai la nivelul celulelor i esuturilor vii. Legat de aceste fenomene putem deosebi i defini dou noiuni de baz: Biopotenialul de repaus- determinat de distribuia asimetric a ionilor de o parte i de alta a membranei (n repaus); Biopotenialul de aciune- determinat de deplasarea ionilor prin membrana celular, la nivelul canalelor ionice. nregistrarea acestor biopoteniale este deosebit de util pentru medic, deoarece ele pot constitui marker ai strii normale sau patologice a acestor structuri. Printre acestea, nregistrarea biopotenialelor inimii (electrocardiograma) este una dintre cele mai frecvent ntalnite explorri n practica medical. Electrocardiograma normal la om, este o und de tip bifazic, reprezentat de succesiunea unor deflexiuni care corespund desfaurrii fenomenelor bioelectrice cardiace: unda P (depolarizare atrial), complexul QRS (depolarizarea ventricular) i unda T (repolarizarea ntregului miocard ventricular).

Electrocardiografia [1] este tehnica de msurare si reprezentare a activitii electrice cardiace pe anumite axe, alese convenional, n cele trei plane: frontal, transversal i sagital.

Proiecii n plan frontalDerivaii ECG standard i locul de aplicare al electrozilor pentru obinerea lor

Proieciile vectorului ntr-un plan pot fi reconstituite dac se cunosc proieciile pe dou axe. n electrocardiografie, avnd n vedere posibilitile practice de deplasare a electrozilor de culegere a biopotenialelor, n planul frontal se utilizeaza msurrile pe trei direcii, care formeaz un triunghi echilateral, numit triunghiul lui Einthoven. n planul frontal se efectueaz uzual msurri bipolare ( la care ambele intrri ale amplificatorului simetric sunt conectate la electrozi calzi de culegere) i msurri unipolare (la care o intrare este conectat la un electrod cald, iar cealalt intrare a amplificatorului simetric este considerat un potenial de referin). n msurrile electrofiziologice, este considerat potenial de mas, potenialul piciorului drept (Right Leg- RL), prin plasarea unui electrod de suprafa pe partea interioar a piciorului, deasupra gleznei si conectarea prin cablul de pacient la borna de mas a amplificatorului flotant. Msurrile pe cele trei axe definite de triunghiul lui Einthoven sunt standardizate. Derivaiile sau culegerile bipolare sunt notate cu I, II, III. Derivaia I reprezinta msurarea i redarea grafic sau scopic a diferenelor de potenial generate de activitatea cardiac ntre un electrod de suprafa plasat pe mna dreapt (Right Arm- RA) i conectat la borna de intrare negativ a amplificatorului simetric i un electrod de suprafa plasat pe mna stnga (Left Arm-LA) i conectat la borna pozitiv a amplificatorului. Msurrile monopolare n planul frontal, notate cu VR, VL i VF, reprezint variaiile n timp ale potenialelor minii drepte, minii stngi i respective piciorului stng fa de potenialul de referin rezultat din conectarea prin rezistoare de rezisten egale a minii drepte, stngi si a piciorului stng (Left Leg- LL) mpreun. n potentialul de referin intrnd si variaiile n timp ale potenialelor de msurat, diferenele de potenial sunt mici i nesemnificative pentru diagnostic. De aceea, msurrile monopolare normale au fost nlocuite n electrocardiografia standard de msurrile monopolare mrite, a VR, aVL i aVF (indicativul a = prescurtarea cuvntului mrit din limba englez- augmented).Dei pentru a determina mrimea, direcia i sensul proieciei vectorului cardiac n planul frontal sunt suficiente doar dou culegeri, n electrocardiografie sunt utilizate toate cele ase derivaii standard: I, II, III, aVL, aVR i a VF, deoarece anumite evenimente din complexul electrocardiografic ies n eviden ntr-o culegere fa de celelalte. Modul de realizare al derivaiilor unipolare ale membrelor prin metoda Goldberger (aVR, aVL, aVF)

Proieciile in plan transversaln planul transversal sunt standardizate culegerile monopolare V1,V6. Potenialul de referin fa de care se efectueaz msurarea potenialelor Vi, este potenialul imediat al minii drepte (RA), minii stngi (LA) i piciorului stng (LL). Electrozii V se plaseaz pe pielea toracelui in poziia indicat n imaginea alturat.Derivaiile toracice (precordiale) sunt derivaii unipolare:

-V1: spaiul intercostal IV, parasternal drept;-V2: spaiul intercostal IV, parasternal stng;-V3: la mijlocul distanei V2-V4;-V4: spaiul intercostal V, pe linia medioclavicular;-V5: spaiul intercostal V, pe linia axilar anterioar;-V6: spaiul intercostal V, pe linia axilar mijlocie.

Proiecii n planul sagital n planul sagital nu se efectueaz msurri uzuale de electrocardiografie scalar, deoarece culegerea potenialelor n planul sagital implic introducerea electrodului cald de msurare prin cateterism n esofag, metoda invaziv, neplcut pentru pacient. Se utilizeaz n cazuri speciale.

Cap. 2. Electrograful si tehnica de nregistrare a electrocardiogramei

Electrocardiograful se realizeaz ntr-o mare varietate: portabile sau alimentate la reea, cu unul sau mai multe canale, cu ajutorul su nregistrndu-se semnalele cardiace. Este format din:a)Sistemul de preluare al semnalului care cuprinde electrozi, cabluri de conectare la pacient i bloc de intrare care conine rezistenele necesare pentru construcia diverselor derivaii unipolare. Electrozii sunt plcue metalice, nvelite ntr-un material textil umezit cu ser fiziologic. Culorile cablurilor pentru electrozii membrelor sunt standardizate astfel:-galben-pentru mna stng;-rou- pentru mna dreapt;-verde- pentru piciorul stng;-negru- prentu piciorul drept.

b)Sistemul de amplificare al semnalului.

c)Sistemul de afiare al semnalului pe hrtie milimetric sau osciloscop catodic. nregistrarea se face pe unul sau mai multe canale simultan, n funcie de tipul aparatului.

Tehnica de nregistrare

Pacientul este aezat n decubit dorsal, relaxat, ntr-o camer cu temperatura de 18-22C pentru a evita contraciile musculare anormale, care paraziteaz traseul cu EMG. Cablul de la pacient este conectat, pe de o parte, la pacient cu electrozii RA, LA, LL, RL, V1, V2, V3, V4, V5, V6, iar pe de alt parte, prin mufa de panou la selectorul de derivaii. Selectrul de derivaii selecteaz combinaiile de culegeri standard, I, II, III, aVL, aVF, aVr, V1V6 din planul frontal i transversal, pentru preamplificatorul flotant. Pentru etalonarea amplificrii ntregului lan amplificator-nregistrator, prin blocul de selecie, pe orice derivaie, se introduce la intrarea amplificatorului un semnal de test de 1 mV, care, conform standardelor, d o deviaie a peniei inscriptorului de 10 mm. Amplificarea se regleaz continuu pentru etalonare, dar i n trepte (x2, x4, x1/2, x1/4).Aspectul curbei de etalonare:A-corect;B-supraamplificare;C-supraamortizare.

Impedana de intrare indiferenial la diferitele tipuri este 2,5 sau 10 M n paralel cu 1-1,5 nF; impedana de intrare de mod comun este mai mare de 100 M; rejecia de mod comun- cel puin 80 dB, iar rejecia de mod izolat- peste 100 dB. Viteza de derulare a hrtiei nregistratorului este reglabil n cel puin dou trepte (25 i 50 mm/s).Afiarea scopic a electrocardiogramei este utilizat n cazuri de urgen i n supravegherea de lung durat.

Cap. 3. Electrocardiograma normal - derivaii convenionale

Unda PUnda P reprezint rezultanta forelor electrice generate de procesul de depolarizare auricular. Din considerente de ordin practic, prima parte a undei P poate fi considerat c reprezint potenialele electrice generate de auriculul drept, ultima parte- potenialele electrice generate de auriculul stng i partea mijlocie- potenialele electrice generate de ambele auricule i septul interatrial. La adultul normal, durata undei P-care reprezint durata activrii auriculare, variaz n cele mai multe cazuri ntre 0.07 si 0.10 (Chung E., 1980) [2]. Durata undei P se msoar de regul in DII, cu ajutorul ordonatelor de timp. n cazul unor nregistrri bipolare sincrone (DI, DII, DIII), aceast durat se determin de la nceputul undei P cea mai precoce pn la sfritul undei P cea mai tardiv. Principalele tipuri morfologice de und P

Morfologie unda este o und rotunjit i, n general, cu un contur regulat. Uneori poate fi uor crestat sau bifid.Amplitudinea- este condiionat de intensitatea forelor electrice dezvoltate de muchiul atrial i de ralaia vectorilor de depolarizare cu axul derivaiei respective. La persoanele normale, i n condiii de repaus, amplitudinea undei P nu depaete 0.25 mV. Amplitudinea undei P crete la frecvene cardiace mari, hipersimpaticotonie i la efort. Stimularea vagal scurteaz durata potenialului de aciune a muchiului atrial i descrete amplitudinea undei.

Intervalul P-RAcest interval este cunoscut sub denumirea de timp de conducere atrioventricular, se determin de la nceputul undei P pn la inceputul complexului QRS. Din punct de vedere electrofiziologic, intervalul P-R reprezint intervalul dintre nceputul depolarizrii atriale i nceputul depolarizrii ventriculare: timpul necesar impulsului de a parcurge miocardul atrial, nodul atrio-ventricular, facicolul His i ramurile sale i reeaua Purkinje, pn n momentul n care miocardul ventricular ncepe s se depolarizeze. n condiii normale, intervalul P-R variaz ntre 0.12- 0.20 s, fiind mai scurt la copii i mai lung la persoanele n vrst.Segmentul P-R este reprezentat prin linia orizontal dintre sfritul undei P i nceputul complexului QRS.

Complexul QRSAcest complex exprim rezultanta forelor electrice generate de procesul de depolarizare ventricular. Complexul QRS este desemnat sub form de simboluri n funcie de configuraia sa. Deflexiunile pozitive se noteaz cu litera R, deflexiunea negativ care preced unda R se noteaz cu litera Q, iar deflexiunea negativ care urmeaz undei R se noteaz cu litera S. Dac dup unda S mai urmeaz o deflexiune pozitiv, aceasta de noteaz cu R; dac dup R urmeaz nc o deflexiune negativ, aceasta se noteaz cu S. Termenul de microvoltaj este folosit atunci cnd suma deflexiunilor QRS (att componente pozitive, ct i negative) n DI, DII, DIII este mai mic de 15 mm. Microvoltajul poate aprea n diverse condiii: obezitate, emfizem pulmonar, revrsate pleurale sau pericardice, insuficien cardiac avansat, amiloidoz sau infarct miocardic acut. Simboluri utilizate pentru nomenclatura complexului QRS (dup Chung E, 1980) [2]

Durata complexului QRS reprezint timpul necesar undei de excitaie de a produce depolarizarea ventricular. La persoanele adulte normale variaz ntre 0.06-0.10 s. Durata QRS scade foarte uor, o dat cu creterea frecvenei cardiace i este puin mai ntrziat la brbai dect la femei.

Morfologie i amplitudine- sunt condiionate de poziia inimii n cutia toracic, poziie care influeneaz raporturile dintre vectorii momentani i axul conducerii respective. De aceea, tipul constituional, vrsta, sexul si greutatea corporal reprezinta factori care influeneaz n mod variabil att morfologia, ct i amplitudinea complexului QRS:-amplitudinea QRS este mai mare la brbai decat la femei i scade o data cu vrsa, pn la 40 de ani;-persoanele supraponderale prezintcomplexe QRS de amplitudine mai mic n comparaie cu persoanele cu perete toracic mai subire.

1. Unda Q este expresia electrocardiografic a forelor electrice iniiale generate de depolarizarea septal i a zonei apicale anterioare a ventriculelor. Durata undei Q prezint o importan considerabil n diagnosticul infarctului miocardic. Amplitudinea este de regul mic (Chou TC, 1979) [3].2. Unda R- amplitudinea acestei unde este dependent de direcia si polaritatea vectorului QRS momentan maxim. Cu ct acest vector este mai paralel cu axul derivaiei i prezint aceeai polaritate sau acelai sens, cu att se va nregistra o und R mai ampl (Kossman CE, 1953) [4].3. Unda S prezint o polaritate opus fa de principalii vectori generai de potenialele electrice ventriculare, de aceea cea mai adnc und S se nregistreaz n aVR.

Segmentul S-TEste cuprins ntre sfritul complexului QRS (punctul J sau jonciunea) i nceputul undei T i exprim un stadiu de echilibru electric ntre potenialele finale ale depolarizrii i potenialele iniiale ale preocesului de repolarizare. Corespunde platoului potenialului de aciune al celulei miocardice individuale. O supradenivelare sau o subdenivelare S-T pn la 1 mm este considerat n general normal (Kossmann CE, 1953) [4]. Supradenivelarea segmentului S-T este marcat in V2, V3, unde poate atinge o amplitudine de 1-4 mm, prezint un aspect concav n sus i este urmat de unde T ample i relativ simetrice (Hiss RG i col, 1960) [5].Durata segmentului S-T crete o dat cu scderea frecvenei cardiace i variaz de la 0.10 s, atunci cnd frecvena este de 100 bti/minut, la 0.15 s, cnd frecvena este 50 bti/minut.

Unda TEste expresia electrocardiografic a potenialelor electrice generate de procesul de repolarizare ventricular. Deoarece preocesul de repolarizare ventricular prezint n general aceeai direcie i sens ca i cel de repolarizare, polaritatea undei T va fi identic cu a complexului QRS. Principalele tipuri de und T, n condiii normale i patologice

Morfologie - unda T normal este o deflexiune asimetric, panta ascendent fiind mai lent dect cea descendent. Prima parte prezint o concavitate superioar, unde unda T este pozitiv i o concavitate inferioar, atunci cnd unda T este negativ.Amplitudine - n derivaiile membrelor nu depete 6 mm i este n medie de 2 mm n DI, 3 mm n DII i 1mm n DIII. Amplitudinea este semnificativ mai mare la brbaii peste 40 de ani.

Intervalul Q-TIntervalul Q-T sau sistola electric ventricular include att procesul de depolarizare, ct i procesul de repolarizare ventricular. Se msoar de la nceputul complexului QRS pn la sfritul undei T. Durata intervalului Q-T variaza ntre limite foarte largi,n raport cu frecvena cardiac. La frecvene cardiace ntre 45-115 bti/minut valorile normale variaz ntre 0.46-0.30s. Durata acestui interval este mai scurt la brbai i copii dect la femei i crete uor cu vrsta (Simonson E i col., 1962) [6].Pentru stabilirea valorii teoretice sau ideale au fost stabilite mai multe formule, cea mai des utilizat fiind formula lui Bazett: Q T = KR-R, unde:K-constant (0.37 pentru brbai i copii i 0.40 la femei);R-R durata intervalului dintre dou unde R succesive.

Pentru aprecierea duratei Q-T au fost propuse i unele nomograme care indic deviaiile de la valorile normale corespunztoare frecvenei cardiace.

Nomograma pentru determinarea intervalului Q-T teoretic, n raport cu frecvena cardiac(dup Lepeschkin E, din Fattorusso V, Ritter O, 1963 [16]). Valorile normale sunt reprezentate pe linia 100%, iar suprafaa normal este delimitat de zona elipsoidal.

Creterea intervalului Q-T se poate constata in urmtoarele situaii ( Friedberg ChK, 1966 [7]; Doroghazi M i Childers R, 1978 [8]; Chou TC, 1979 [3], Beckheit S i Ali A, 1980 [9]):-tulburri electrolitice: hipocalcemie, hipotasemie;-cardiopatie ischemic;-cardiomiopatii;-cord pulmonar acut;-prolaps de valv mitral;-boli ale sistemului nervos central;-uremie;-droguri cardiace: chinidin, procainamid;-drgoguri psihotrope: fenitiazine, antidepresive triciclice;-chimioterapice: atebrin;-alte cauze: dupa crize sincopale Morgagni-Adams-Strokes, boli endocrine, beriberi, vogotonie;-sindromul Jervell, Lange Nielsen;-sindromul Romano-Ward.

Unda U Unda U este o deflexiune de mic amplitudine,inconstant [PubMed 2] care se nscrie la 0.02-0.04 s dup sfritul undei T i reprezint o durat de 0.15-0.25 s (Friedberg ChK, 1966 [7]; Kleinerman L i col., 1968 [10]).La persoanele normale, polaritatea este aceeai ca la unda T, exceptnd DIII. n contrast cu morfologia undei T, unda U prezint o pant ascendent mai rapid i o pant descendent mai lent.

Amplitudinea este proporionala cu cea a undei T, reprezentnd 5-25% din voltajul acesteia. Unda U normala este de mic amplitudine, nedepind 0.5 mm n derivaiile membrelor si 1.5 mm n cele precordiale.Creterea amplitudinii undei U se poate constata n urmtoarele situaii (Lepeschkin E, 1976 [11]; Chou TC, 1979 [3]; Negoi CI i col., 1979 [12]):-brahicardie;-sportivi: prin efort fizic suprasolicitant se pot detecta cu uurin persoanele cu probleme cardiace [PubMed 3];-tulburri electrolitice;-boli ale sistemului nervos central;-hipertrofie ventricular;-prolaps de valva mitral;-cardiomiopatie adrenergica;-hipertiroidism;-droguri: chinidin, procainamid, adrenalin/ noradrenalin, fenotiazine.

Variante normale ale electrocardiogramei

Tipul S1 S2 S3La unele persoane normale, complexul QRS prezint o deflexiune negativ terminal (unda S) n toate cele trei derivaii bipolare ale membrelor. Aceast und S este expresia depolarizrii cii de ejecie a ventriculului drept sau a zonei postero- bazale a septului interventricular i se inscrie pe electrocardiogram atunci cnd vectorul terminal QRS este orientat n sus i la dreapta. Se poate distinge un tip S1 S2 S3 minor i unul major. Tipul electrocardiografic S1 S2 S3 se constat nu numai la unele persoane normale, ci i la unii bolnavi cu bronhopneumopatie obstructiv cronic sau cu hipetrofie ventricular dreapt.

Tipul RSR (rSr) n derivaia V1Aspectul RSR n derivaia V1 cu QRS30 years was significantly associated with an increased risk of being disqualified for cardiac findings during exercise testing.Conclusions Among people seeking to take part in competitive sports, exercise ECG can identify those with cardiac abnormalities. Follow-up studies would show if disqualification of such people would reduce the incidence of CV events among athletes.

(Francesco Sofi, clinical researcher,1 Andrea Capalbo, specialist in sports medicine,1,2 Nicola Pucci, specialist in sports medicine,1,2 Jacopo Giuliattini, specialist in sports medicine,2 Francesca Condino, software engineering technician,2 Flavio Alessandri, specialist in sports medicine and vice director of the institute of sports medicine,2 Rosanna Abbate, full professor of internal medicine,1 Gian Franco Gensini, full professor of internal medicine,1,2,3,4 and Sergio Califano, specialist in sports medicine and director of the institute of sports medicine2.)

Bibliografie

1. Taccardi B., Marchetti G.- Electrophysiology of the heart. Pergamen Press, Oxford, 1965.2. Chung E. :Electrocardiography: Practical Applications with Vectorial Principle. Harper and Row Publ, Hagerstown, 1980.3. Chou TC: Electrocardiography in Clinical Practice. Grune and Stratton, New York- San Francisco- London, 1979.4. Kossman CE: The normal electrocardiogram. Circulation, 1953, 8: 920.5. Hiss RG, Lamb LE, Allen NF: Electrocardiographic findings in 67.375 asymptomatic patients. Am J Cardiol, 1960, 6: 200. 6. Simonson E, Cady LD, Woodbury M: The normal Q-T interval. Am Heart J, 1962, 63: 747.7. Friedberg ChK: Diseases of the Heart. W.B. Saunders Comp., Philadelphia- London, 1966.8. Doroghazi M, Childers R: Time related changes in the Q-T interval in acute myocardial infarction: possible relation to local hipocalcemia. Am J Cardiol, 1978, 41: 684.9. Beckheit S, Ali A: Q-T interval in idiopathic porlapsed mitral valve. Am J Cardiol (abstr.), 1978, 41: 374.10. Kleinerman L, Bantea C, Olga Dumitrescu Bogdan, Sabina Lecca: Electrocardiografie practic. Ed. Medical, Bucureti, 1968.11. Lepeschkin E: Physiologic basis of the U wave (in Advances in Electrocardiography, sub red. Schlant RC i Hurst JW, Grune- Stratton, New York, 1976: 353- 376).12. Negoi CI, Marcu C, Georgeta Datcu, Gioconda Dobrescu, G Dmceanu: Cardiomiopatia adregenic. Rev Med Chirurg (Iai), 1979, 83: 27 (a).13. Hiss RG, Lamb LE: Electrocardiographic findings in 122.043 individuals. Circulation, 1962, 25: 947.14. Horan LG, Flowers NC: Electrocardiography and Vectorcardiography (in Heart Disease, sub red. Braunwald E, W.B. Saunders Comp., Philadelphia- London, 1980: 198- 252).15. Hewlett Packard, Operating and Service manual- Electrocardiograph 1500 A, 1511 A. 16. Fattorusso V, Ritter O: Alas dElectrocardiographie. Ed. Masson, Paris, 1963.17. www.pubmed.com

17