Electrocardiograma

Inima

Inima este un organ muscular inconjurat de o teaca fibroasa denumita pericard. Intre peretele inimii si pericard se gaseste o cavitate plina cu un lichid care favorizeaza miscarea inimii in timpul contractiilor. Celulele musculare cardiace prezinta atat caractere ale muschilor striati (striatii formate de filamentele de actina si miozina) cat si ale muschilor netezi (jonctiuni gap). Sunt mai scurte decat fibrele musculare striate si formeaza un sincitiu. Celulele musculare cardiace individuale sunt separate de membrane celulare denumite discuri intercalare. Rezistenta electrica a discurilor intercalare reprezinta 1/400 din rezistenta electrica a membranei laterale, peritand trecerea cu usurinta a potentialelor de actiune.

Inima este alcatuita din doua pompe distincte: inima dreapta care pompeaza sangele incarcat cu CO₂ catre plamani si inima stanga, care pompeaza sangele oxigenat catre organele periferice. Fiecare dintre aceste doua inimi consta din cate o pompa pulsatila bicamerala (un atriu si un ventricul). Masa musculara cardiaca este separata in doua teritorii sincitiale: sincitiul atrial si sincitiul ventricular, separate prin tesut fibros, ceea ce permite atriilor sa se contracte cu putin inaintea ventriculelor, lucru important pentru eficienta pompei ventriculare.

Bataile ritmice ale inimii sunt asigurate de mecanisme speciale cu sediul chiar in inima. Ele emit stimuli ritmici care se propaga sub forma de potentiale de actiune in intreg miocardul determinand contractii cardiace ritmice.

Ciclul cardiac

Perioada cuprinsa intre inceputul unei batai cardiace si inceputul urmatoarei batai se numeste ciclu cardiac. Ciclul cardiac consta dintr-o perioada de relaxare denumita diastola (in timpul careia inima se umple cu sange) si o perioada de contractie denumita sistola.

figura

Potentialul de actiune al muschiului cardiac (fig 1)

Potentialul membranar de repaus al muschiului cardiac este cuprins intre -85 si -95 mV, iar in cazul fibrelor Purkinje intre -90 si -100 mV.

In timpul potentialului de actiune membrana ramane depolarizata timp de 0,2 sec. in cazul muschiului atrial si 0,3 sec. in cazul muschiului ventricular, prezentand un platou (ceea ce determina o durata a contractiei de 3-15 ori mai mare decat in cazul muschilor striati) urmat de o repolarizare rapida. In miocard potentialul de actiune se datoreaza deschiderii a doua tipuri de canale: canalele rapide de Na (aceleasi ca si in cazul muschiului scheletic) si canalele lente de calciu (canalele calciu-sodiu). Acestea din urma se deschid mai lent si (important!) raman deschise cateva zecimi de secunda. In acest interval patrund in fibra musculara cardiaca cantitati mari de ioni de Ca²⁺ si Na⁺, mentinand o stare prelungita de depolarizare, cauza a platoului potentialului de actiune. In acelasi timp, ionii de Ca²⁺ joaca un rol important in stimularea contractiei muschiului cardiac.

Viteza de conducere a impulsurilor in miocard este cuprinsa intre 0,3 si 0,5 m/s, adica 1/250 din viteza de conducere prin fibrele groase mielinice si 1/10 din viteza de conducere prin fibrele musculare scheletice.

Miocardul este refractar la restimulare pe toata perioada potentialului de actiune. Perioada refractara normala a ventriculului este 0 -0,3 sec. la care se adauga o perioada refractara relativa de aproximativ 0,05 sec., in timpul careia muschiul este mai greu excitabil decat in mod normal. In cazul miocardului atrial, perioada refractara este de aproximativ 0 sec iar perioada refractara relativa de aproximativ. 0.03 sec.

Sistemul excito-conductor al inimii (fig.2)

figura

Este compus din nodulul sino-atrial (nodulul sinusal, SA); caile internodale care conduc imulsul de la nodulul SA la nodulul AV; nodulul atrioventicular (AV) unde are loc o intarziere a imulsurilor atriale inainte ca acestea sa se propage in ventricule; fasciculul His (atrioventricular) care conduce imulsurile de la atrii la ventricule; ramurile drept si stang ale fasciculului His, formate din fibre Purkinje care conduc imulsurile in toate ariile ventriculare.

Nodulul SA (pacemakerul inimii 70-80 batai/min.) este localizat in peretele superolateral al atriului drept. Fibrele acestui nod nu contin aproape deloc fibre contractile. Fibrele sinusale poseda capacitatea de autoexcitare. Fibrele nodulului SA au un potential de repaus de aproximativ -55 mV, potential la care canalele rapide de Na sunt inactivate. La baza potentialului de actiune (figura1, nodal cells) va sta canalul lent de sodiu. Ionii de Na au tendinta naturala de a patrunde in celulele nodulului SA difuzand prin numeroasele canale existente la suprafata acestora. Acest influx de sarcini pozitive da nastere unui potential de membrana crescator care va duce la declansarea unui potential de actiune atunci cand depaseste -40 mV. La aceasta valoare se activeaza canalele de calciu-sodiu, se produce un influx rapid de ioni de Ca si Na si se decanseaza potentialul de actiune.

Dupa aproximativ 0.15-0.2 sec. de la deschiderea lor aceste canale se inchid si aproape concomitent se deschid canalele de K (are loc un eflux masiv de ioni de K). Aceste doua procese duc la terminarea potentialului de actiune. Canalele de K continua sa ramana deschise cateva zecimi de secunda producad o hiperpolarizare a membranei (-55 pana la -60 mV). Procesele se reiau ritmic: auto-excitare, repolarizare cu hiperpolarizare si o noua re-excitare (depolarizare).

Nodulul AV are rolul de a intarzia imulsul generat de nodulul sino-atrial astfel incat atriile au timp sa-si goleasca continutul in ventricule inainte ca acestea sa se contracte. Este localizat in partea posterioara a peretelui septal al atriului drept. Principalele cauze ale incetinirii impulsului: fibrele au potential de membrana mai negativ decat al fibrelor miocardiace, stabilesc intre ele mai putine jonctiuni gap.

Sistemul Purkinje este reprezentat de fibre care conduc excitatia de la nodulul AV la ventricule. Cu exceptia primei portiuni a acestor fibre (care penetreaza bariera fibroasa atrio-ventriculara) au dimensiuni f. mari, viteza mare de conducere (4 m/sec.) astfel incat excitatia cuprinde aproape imediat intregul miocard ventricular. Distal, fasciculul AV se imparte in doua ramuri: drepta si stanga, fiecare dispersandu-se intr-o retea de numeroase fascicule subtiri. Aceste ramificatii se distribuie mai intai la apexul ventricular si apoi se curbeaza catre baza inimii.

Patologie

In cazul defectelor nodulului SA, comanda inimii este luata de alti centri:

nodulul AV descarca si in conditii normale impulsuri cu o frecventa de 40-60/min.

fibrele Purkinje 15-40 batai/min.

pacemaker ectopic: orice pacemaker localizat in afara nodulului SA. Poate fi reprezentat de nodulul AV, fibrele Purkinje, sau mai rar, de o zona din musculatura atriala sau ventriculara devenita hiperexcitabila.

Electrocardigrama

Electrocardiografia reprezinta tehnica de inregistrare a modificarilor potentialelor electrice ce apar in puncte diferite de pe suprafata corpului ca rezultat al activitatii inimii. Inregistrarea poarta numele de electrocardiografie (EKG sau ECG) si se realizaeaza cu ajutorul unui aparat denumit electrocardiograf. Electrogardiograma reflecta evenimentele electrice ale excitatiei cardiace: ritmul cardiac, ritmul si originea excitatiei, propagarea imulsului si furnizeaza informatii despre orientarea anatomica a inimii si marimea relativa a compartimentelor inimii. ECG nu furnizeaza informatii despre activitatea mecanica a inimii (eficienta contractiei si pomparea sangelui).

Derivatii

Se numeste derivatie un circuit constituit din doi electrozi plasati in contact cu subiectul si conectati la bornele unui electrocardiograf. O ECG standard este constituita din 12 derivatii obtinute prin plasarea a doi electrozi pe membrele superioare, doi electrozi pe membrele inferioare si sase in locatii standard de pe piept: 6 derivatii ale membrelor (3 standard si 3 augmentate sau marite) si sase derivatii precordiale. Derivatiile pot fi bipolare atunci cand se folosesc doi electrozi activi (cele 3 derivatii standard ale membrelor) si unipolare sau monopolare atunci cand un electrod este activ (explorator) si al doilea este indiferent (plasat la un potential constant).

Sistemul celor 12 derivatii formeaza doua plane perpendiculare unul pe celalalt. Primul, denumit planul frontal (figura 3), este constituit din cele sase deviatii ale membrelor iar cel de-al doilea, planul transversal, este format din deviatiile precordiale. Fiecare deviatie reprezinta o axa intr-unul din cele doua planuri pe care inima proiecteaza vectorul activitatii sale electrice. Fiecare derivatie descrie activitatea electrica a inimii dintr-un punct de vedere unic.

Figura 3 Axele reprezentate de derivatiile membrelor in planul frontal

Triunghiul lui Einthoven

Din punct de vedere electric, trunchiul si membrele pot fi reprezentate sub forma unui triunghi echilateral avand unul dintre varfuri orientat in dreptul abdomenului si celelalte doua la nivelul umerilor.

Deoarece corpul uman este un volum conductor, un electrod atasat la nivelul unui brat este echivalent electric cu o conexiune la nivelul umarului iar un electrod atasat la nivelul piciorului este echivalent cu o conexiune la nivelul abdomenului. Pornind de la acest principiu se obtin cele trei derivatii standard bipolare ale membrelor (figura 4):

Derivatia I: electrod negativ la nivelul mainii drepte si electrod pozitiv la nivelul mainii stangi

Derivatia II: electrod pozitiv la la piciorul stang, negativ la mana dreapta

Derivatia III: electrod pozitiv la piciorul stang si negativ la mana stanga.

Figura 4

Pentru a se obtine aceste derivatii, subiectului i se ataseaza 4 electrozi, cate unul pentru fiecare membru. Prin conventie, al patrulea electrod, cel de la piciorul drept, este folosit pentru impamantare electrica.

Din punct de vedere electric, derivatiile bipolare ale membrelor definesc un punct de referinta in mijlocul inimii. Acesta constituie conexiunea negativa in cazul derivatiilor unipolare.

Deviatiile unipolare ale membrelor (figura 4):

aVR: plus la bratul drept, conexiunea negativa fiind definita in punctul din mijlocul inimii

aVL: conexiune pozitiva la nivelul bratului stang, conexiunea negativa fiind definita in punctul din mijlocul inimii

aVF: conexiune pozitiva la piciorul stang, conexiunea negativa fiind definita in punctul din mijlocul inimii

a = augmentat;

V = unipolar

R, L, F = right, left, foot

Deviatiile unipolare precordiale sunt in numar de sase si se obtin prin plasarea a sase electrozi pozitivi pe torace, in pozitii standard. Electrodul negativ este reprezentat si in acest caz de punctul electric din mijocul inimii. Deviatiile se noteaza cu litera V ("unipolar"): V1, V2, ..V6.

Electrocadiograma (figura 5 si figura 2)

Electrocardiograma reprezinta de fapt o inregistrare a vectorului electric al inimii la un anumit moment dat (fig.6). ECG se inregistreaza pe hartie marcata pentru aprecierea corecta a amplitudinii si duratei undelor. Astfel , pe verticala, un mm reprezinta o amplitudine a undei de 0.1 mV iar pe abscisa, un mm reprezinta un interval de timp de 0.04 sec. (5 mm = 0.2 sec).

O ECG normala este alcatuita din urmatoarele unde si segmente caracteristice:

unda P: pozitiva, monofazica, cu amplitudine cuprinsa intre 0.1 si 0.2 mV, si durata de 0.1 sec. Aceasta unda corespunde depolarizarii atriale. De obicei unda P este pozitiva, uneori fiind negativa in D III.

figura

intervalul P-Q: alcatuit din unda P si segmentul P=Q. Are durata cuprinsa intre 0.12 -0.2 sec., in functie de ritmul cardiac si varsta. Corespunde depolarizarii atriale (unda P) si conducerii atrio-ventriculare. are un potential de 0 mV deoarce activarea atriala este completa.

Complexul QRS: este trifazic, alcatuit din doua unde negative de polaritate mica si o componenta pozitiva (R) cu amplitudine mare. Amplitudinea complexului este de 1-2 mV si durata Mai mica sau egala cu 0.1 sec. Complexul corespunde depolarizarii ventriculare.

segmentul S-T: corespunde activarii ventriculare complete (0.35-0.4 sec).

unda T: pozitiva, monofazica, asimetrica, de amplitudine si durata (0.15-0.25 sec ) duble sau triple fata de unda P. Corespunde repolarizarii ventriculare.

unda U corespunde relaxarii ventriculare complete (relaxarea muschilor papilari) si nu apare de obicei pe ECG.

Figura 6

Etapele interpretarii unei inregistrari ECG:

localizarea undelor P

determinarea relatiei dintre undele P si complexele QRS

identificarea pacemakerului

masurarea ratei cardiace pornind de la intervale diferite (ex. P-P, R-R, etc)

Caracterizarea formei complexului QRS (ex. ingust, larg, etc)

examinarea segmentului ST

examinarea ritmului cardiac