Come primo "articolo" di una lunga serie di appunti ricavati dal mio pc o presi in giro dalla rete, e che ho deciso di pubblicare sul sito, ecco a voi una breve d esauriente disamina dell'Elettrocardiogramma visto dal punto di vista fisiologico. Breve disgressione storica e spiegazione essenziale su uno degli strumenti diagnostici più comunemente conosciuti. Le fonti, a cui vanno i miei ringraziamenti, sono la sempre inesauribile Wikipedia e alcuni libri di Fisiologia per medicina (Rindi, Guyton). Di seguito un breve elenco in paragrafi. Buona lettura.
1- Introduzione all’Elettrocardiogramma
2- Tracciato dell'elettrocardiogramma
3- Descrizione dell’elettrogramma unipolare
4- Il dipolo cardiaco
5- Descrizione del modello a dipolo mediante vettori elettrici
6- Limiti di efficienza del modello a dipolo
7- Postulati di Einthoven
8- Derivazioni Elettrocardiografiche
9- Derivazioni Bipolari
10- Derivazioni unipolari aumentate
11- Derivazioni precordiali
12- Derivazioni ortogonali o di Frank e Vettorcardiografia
13- Analisi del vettore dipolo del cuore sul piano frontale
14- Asse cardiaco
15- Anomalie cardiache e ECG
16- Ritmi sinusali anormali
17- Ritmi anormali dovuti a blocco della conduzione degli impulsi
18- Ritmi anormali dovuti a patologie cardiocircolatorie
1. Introduzione all’elettrocardiogramma
L'elettrocardiogramma, ECG. L'ECG è l'attività del cuore, espressa attraverso le correnti elettriche che esso produce, ma necessariamente osservata da diversi punti di vista, che nel caso dell'ECG si chiamano derivazioni. L'ECG completo è composto da 12 derivazioni. E' come vedere l'attività del cuore, espressa elettricamente, da 12 punti di vista.
Ci sono 6 derivazioni, dette standard: I, II, II, AVR, AVL, AVF.
Ci sono 6 derivazioni precordiali: V1, V2, V3, V4, V5, V6.
L’elettrocardiografia è la branca della fisiologia che si occupa della registrazione, analisi e interpretazione dei fenomeni elettrici che si verificano nel cuore durante la sua attività. Nel XIX secolo divenne chiaro che il cuore generava elettricità: l’oscillazione del potenziale all’interno della cellula determinava una oscillazione anche all’esterno dell’ordine di pochi millivolt. La depolarizzazione cellulare determina la creazione di un campo elettrico in cui vi sono delle differenze di potenziale che possono essere registrate superficialmente. La registrazione dei potenziali elettri ci viene fatta con appositi strumenti detti elettrocardiografi e il tracciato risultante è l’elettrocardiogramma che può essere registrato con elettrodi posti direttamente sulla superficie cardiaca (derivazione diretta) o con elettrodi posti sulla superficie cutanea (derivazione indiretta).
Il primo sistematico approccio al cuore dal punto di vista elettrico fu fatto da Augustus Waller, nel 1911 si poterono apprezzare le prime applicazioni cliniche derivate dal suo lavoro. Il passo avanti venne fatto da Willem Einthoven con il suo galvanometro, il quale era molto più preciso del galvanometro usato da Waller. Einthoven assegnò le lettere P, Q, R, S e T alle varie onde e descrisse i tracciati elettrocardiografici di molte malattie cardiovascolari. Per questa scoperta fu insignito del premio Nobel per la Medicina nel 1924.
Studi sempre più accurati a partire dagli anni '40 e '50 negli U.S.A. hanno dimostrato che il comportamento elettrico del cuore è più simile ad un multipolo che ad un dipolo. Il lavoro di Nelson e Gabor punta sul fatto che la teoria del dipolo è inadeguata e vale solo come approssimazione per grandi distanze dalle regioni dove sono situati i dipoli. Per questo motivo hanno introdotto modelli più sofisticati per considerare i pattern del potenziale di superficie ed hanno stabilito che è necessario utilizzare un numero di curve ECG sul torace più grande di tre per ottenere informazioni riguardo all’insieme di tutti i dipoli.
2. Tracciato dell'elettrocardiogramma
Il principio su cui si basa la misurazione dell'attività elettrica del cuore è prettamente fisiologico: l'insorgere degli impulsi nel miocardio porta alla generazione di differenze di potenziale, che variano nello spazio e nel tempo e che possono essere registrate tramite degli elettrodi. La registrazione della variazione di potenziale da parte di elettrodi posti sulla superficie corporea avviene grazie alla conducibilità dei liquidi interstiziali del corpo umano. Il normale tracciato ECG presenta un aspetto caratteristico che varia soltanto in presenza di problemi. Il tracciato è caratterizzato da diverse onde, positive e negative, che si ripetono ad ogni ciclo cardiaco. L’ampiezza delle singole onde è relativa alla massa relativa di tessuto cardiaco coinvolta, infatti per esempio il tessuto ventricolare è responsabile del tracciato più ampio (cioè del complesso QRS) mentre il tessuto nodale, seppur importantissimo, non è praticamente rappresentato.
Onda P: è la prima onda che si genera nel ciclo, corrisponde alla depolarizzazione degli atri. La lettera fu assegnata dal termine “Presistole”, perché è appunto descrittivo di un avvenimento che precede la sistole ventricolare. È di piccole dimensioni, poiché la contrazione degli atri non è cosi potente. La sua durata varia tra i 60 e i 120 millisecondi. L’ampiezza è da 0,2 a 0,4 Millivolt. La ripolarizzazione atriale normalmente non è rappresentata nell’ECG in quanto è simultanea alla depolarizzazione ventricolare, sicchè il relativo evento elettrico è coperto dal complesso QRS, tuttavia nel caso di allungamento notevole dell’intervallo P-R (ad esempio nel blocco cardiaco) si può registrare una prolungata deflessione negativa, cioè l’Onda Ta, espressione appunto della ripolarizzazione atriale. Il fatto che Ta sia negativa e P positiva, indica che il processo di ripolarizzazione atriale ha un andamento opposto.
Complesso QRS: si tratta di un insieme di tre onde che si susseguono l'una all'altra e corrisponde alla depolarizzazione dei ventricoli. L'onda Q è negativa e di piccole dimensioni; la R è un picco molto alto positivo; la S è una onda negativa anch'essa di piccole dimensioni. La durata dell'intero complesso è compresa tra i 60 e i 90 millisecondi. L’ampiezza varia da 1 a 2 mV.
Onda T: è l'ultima onda ad apparire e rappresenta la ripolarizzazione dei ventricoli. Non sempre è identificabile, perché può anche essere di valore molto piccolo. Ha una durata da 180 a 200 millisecondi. Ha un’ampiezza da 0,4 a 0,5 mV. Su strisce di tessuto ventricolare l’onda T ha una direzione opposta all’onda R. Al contrario, nel ventricolo in situ l’onda T ha lo stesso senso dell’onda R, questo significa che la depolarizzazione si compie in direzione endocardio-epicardio mentre la ripolarizzazione si compie in direzione epicardio-endocardio. Cioè, le regioni ventricolari eccitate più tardi sono anche le stesse che si ripolarizzano prima. Ciò dipende dal fatto che la durata dei potenziali d’azione delle cellule della superficie epicardica dei ventricoli è inferiore (di 20 millisecondi circa) a quella delle cellule della superficie endocardica.
Onda U: è un'onda che non sempre è possibile apprezzare in un tracciato, dovuta alla ripolarizzazione dei muscoli papillari. E’ una deflessione negativa con una durata di 80 millisecondi.
Infine vi sono degli intervalli molto importanti da considerare:
Intervallo R-R: durata del ciclo cardiaco. Durata 0,8 secondi.
Intervallo Q-T: durata della sistole ventricolare. Durata 0,4 secondi.
Intervallo S-T: durata della ripolarizzazione ventricolare. Durata 0,3 secondi.
Intervallo P-R: tempo della conduzione atrioventricolare. Durata 0,2 secondi.
Il tracciato ECG viene compilato su carta millimetrata, la stessa carta scorre nell'elettrocardiografo ad una velocità di 25 mm al secondo, quindi cinque quadrati da 5 mm rappresentano 1 secondo. È quindi facile immaginare come si può immediatamente ricavare la frequenza cardiaca, valutando quanto tempo passa tra un ciclo e l'altro (si misura il tempo intercorso tra due complessi QRS).
3. Descrizione dell’elettrogramma unipolare
Un’idea delle relazioni tra evento elettrico intracellulare e variazione elettriche sulla superficie del tessuto cardiaco può aversi registrando il potenziale d’azione intracellulare di una singola cellula e i potenziali superficiali generatisi durante l ‘eccitamento. Per far ciò si utilizza una striscia di tessuto ventricolare sulla metà del quale si pone un piccolo elettrodo superficiale B collegato a un sistema di registrazione, e in vicinanza di esso si impala una cellula miocardia con un microelettrodo A. L’elettrodo superficiale misura le variazioni di potenziale superficiali, mentre il microelettrodo misura le differenze di potenziale intracellulari in una delle cellule poste allo stesso livello di quelle sottostanti. Stimolando in C, l’eccitamento si propaga gradualmente. Il microelettrodo registra l’arrivo del tipico potenziale d’azione cardiaco con una ampiezza di circa 120 millivolt. L’elettrodo superficiale registra potenziali più bassi, pochi millivolt (1 o 2 millivolt) di ampiezza, generati da una popolazione di cellule (quindi non da una sola cellula) e il cui insieme costituisce il cosiddetto elettrogramma a registrazione unipolare. Questo grafico è formato da una linea avente:
1) ONDA R: una lenta e lieve deflessione seguita da un’onda alta e acuta positiva-negativa, sincrona con la fase di depolarizzazione dovuta al potenziale d’azione. Il sincronismo indica che i due eventi sono contemporanei. La forma dell’onda è espressione dell’avvicinarsi dell’onda d’eccitamento, del passare sotto l’elettrodo e del suo allontanarsi dall’elettrodo stesso. Il quale perciò viene a essere prima positivo (poiché posto su superficie ancora inattiva, cioè carica positivamente) e poi negativo (in quanto la superficie diviene attiva, cioè carica negativamente, al passare dell’onda depolarizzante).
2) TRATTO ISOELETTRICO: è un tratto sincrono con il plateau del potenziale d’azione intracellulare, è espressione del fatto che le cellule sotto l’elettrodo stanno ripolarizzando lentamente.
3) ONDA T: è un’onda sincrona con la fase di ripolarizzazione rapida terminale del potenziale d’azione intracellula, è una onda negativa-positiva, avente cioè un andamento opposto rispetto all’onda R, inoltre è più lenta e più bassa di R ed è espressione dei potenziali elettrici superficiali che insorgono durante la ripolarizzazione.
Forma e ampiezza delle onde R e T dipendono dalla dispersione nel tempo dei potenziali d’azione delle singole cellule costituenti la popolazione e dalla loro diversa forma. La depolarizzazione del tessuto miocardio è nel suo insieme un evento ordinato mentre la ripolarizzazione è meno ordinata e più dispersa nel tempo. La differente altezza delle due onde è espressione della differente velocità della depolarizzazione rispetto alla ripolarizzazione. L’essere T più bassa indica maggiore lentezza della ripolarizzazione (tipica delle fibre cardiache) nonché più dispersione temporale del fenomeno e minor sincronismo tra le cellule.
4. Il dipolo cardiaco
Dal punto di vista elettrico possiamo considerare il cuore come un dipolo. Prendiamo una fibra miocardica, isoliamola, poniamo due elettrodi (A e B) all'inizio e alla fine della fibra; gli elettrodi vengono collegati ad un voltmetro per misurare la differenza di potenziale. Quando siamo in condizioni di riposo, il voltmetro non segnerà nulla: questo accade perché la fibra è isopotenziale all'esterno e non essendoci nulla a mutare questa condizione, si avranno cariche positive all'esterno e negative all'interno.
Eccitiamo ora la fibra, siamo nella condizione in cui un potenziale d'azione comincia a diffondersi. Dove il potenziale d'azione si propaga, la differenza tra esterno ed interno si annulla, l'elettrodo che è posto sulla parte interessata dalla depolarizzazione leggerà un valore negativo, nonostante sia posto all'esterno della fibra. Nel nostro caso è l'elettrodo A che viene investito per primo dal potenziale d'azione, esso sarà negativo se confrontato con l'elettrodo B, che sta ancora in una parte di fibra a riposo. Desumiamo che: l'elettrodo che vede il fronte d'onda avvicinarsi, diventa positivo rispetto a quello che lo vede allontanarsi. Nel caso invece in cui si pongano due elettrodi A e A°, perpendicolari al propagarsi dell'impulso, la misurazione del voltmetro sarà nulla, perché il fronte d'onda investe i due elettrodi contemporaneamente.
Per rappresentare meglio tale situazione possiamo usare un artifizio matematico, cioè utilizziamo il vettore dipolo, che è un vettore che ha verso che va dall'elettrodo negativo al positivo, direzione parallela alla congiungente degli elettrodi e modulo proporzionale alla differenza di potenziale che si genera tra gli elettrodi. Gli elettrodi rilevano la proiezione del vettore dipolo sulla propria congiungente, di conseguenza due elettrodi paralleli al vettore misurano la differenza di potenziale massima, due elettrodi perpendicolari non misurano nulla. Chiamiamo la congiungente degli elettrodi derivazione.
È necessario introdurre più di una derivazione ed è necessario che esse abbiano posizioni diverse; infatti se consideriamo che la fibra può presentare flessioni, questo significa che il vettore dipolo ruoterà e se poco prima una derivazione bastava a studiarlo, subito dopo se ne rendono necessarie almeno due non parallele tra loro.
Il discorso fatto finora è una semplificazione, poiché abbiamo considerato una sola fibra cardiaca; nella realtà la massa cardiaca si comporta sincinzialmente anche a livello elettrico e ogni fibra produce un proprio vettore dipolo. La registrazione, quindi, non avviene per singola fibra, ma considerando il miocardio tutto insieme; per questo motivo il vettore dipolo del cuore è la risultante dei vettori delle singole fibre. La registrazione di questo vettore risultante e la sua evoluzione nel tempo si chiama vettorcardiogramma.
5. Descrizione del modello a dipolo mediante vettori elettrici
Per comprendere meglio il modello del dipolo cardiaco si devono prendere in considerazione ora le differenze di potenziale che compaiono quando una semplice striscia rettangolare di muscolo cardiaco viene depolarizzata.
Nella cellula a riposo, in cui tutte le parti della superficie cellulare sono cariche positivamente, non si registrano differenze di potenziale, quindi l’ECG bipolare rimane isoelettrico. Se la striscia del miocardio viene stimolata dal lato sinistro, un’onda di depolarizzazione si propaga da sinistra verso destra. Quando quest’onda di depolarizzazione passa attraverso la superficie del miocardio, compare una differenza di potenziale fra gli elettrodi A e B. Se si stabilisce che l’elettrodo A rappresenta il potenziale zero, l’elettrodo B registrerà un potenziale positivo rispetto all’elettrodo A. Se la polarità del sistema di derivazione è regolata in modo da registrare una deflessione verso l’alto quando B è positivo rispetto ad A, quest’onda di depolarizzazione farà comparire sull’ECG una deflessione verso l’alto. Con il progredire dell’onda di depolarizzazione lungo la striscia del miocardio, la differenza del potenziale cresce e poi diminuisce, raggiungendo il massimo quando metà della striscia è depolarizzata. La differenza di potenziale fra gli elettrodi A e B torna nuovamente a zero quando tutta la striscia è depolarizzata, poiché in questo momento entrambi gli elettrodi registrano uno stesso grado di elettronegatività. Se la ripolarizzazione inizia dallo stesso punto della striscia del miocardio da cui era iniziata l’onda propagata di depolarizzazione, si registra una differenza di potenziale di polarità opposta a quella registrata durante la ripolarizzazione. Alla fine della fase di ripolarizzazione tutta quanta la striscia è completamente ripolarizzata e quindi non si registra più alcuna differenza di potenziale.
Si registrerà un potenziale positivo, quando l’onda di depolarizzazione si avvicina alla derivazione, viceversa si registrerà un potenziale negativo se l’onda si allontana dalla derivazione. Per semplificare, questo comportamento viene descritto tramite vettori elettrici. La grandezza del momento di dipolo durante la depolarizzazione ventricolare è massima quando circa metà della massa ventricolare è stata depolarizzata. La posizione del dipolo cardiaco è legata a quella dei due poli, positivo e negativo, nel corpo. Poniamo ora gli elettrodi A e B rispettivamente sul braccio destro e sinistro. Se il dipolo è orientato trasversalmente rispetto al corpo, l’elettrodo A registra un potenziale negativo, perché “vede” l’onda di depolarizzazione allontanarsi e propagarsi verso sinistra e pertanto l’elettrodo B registra un potenziale positivo. Nel caso del cuore c’è la convenzione di porre il verso del vettore dipolo rivolto verso il polo positivo (quindi nel caso di cui sopra verso l’elettrodo B). E’ necessario tenere presente che molte regioni del ventricolo si attivano contemporaneamente, pertanto in ogni istante della diffusione dell’onda di depolarizzazione attraverso i ventricoli vi sono numerosi vettori elettrici. Se si sommano tutti i vettori elettrici presenti in un dato momento si ottiene un vettore elettrico medio. Durante il periodo di depolarizzazione ventricolare compare una serie di questi vettori elettrici medi. La loro sequenza è registrata sull’ECG, quindi le deflessioni che compaiono su quest'ultimo durante l’iscrizione del complesso QRS rappresentano i cambiamenti di direzione e di ampiezza del vettore elettrico medio durante l’attivazione ventricolare. Il vettore elettrico normale, nel piano frontale del corpo, è compreso tra –30° e +90°, quando l’asse della derivazione I è considerato come 0°. Quando il vettore elettrico è considerato maggiore di +90° si parla di deviazione assiale destra. Quando il vettore elettrico è minore di – 30° si parla di deviazione assiale sinistra.
6. Limiti di efficienza del modello a dipolo
L’analisi del quadro elettrocardiografico ha spesso natura empirica. Questo è dovuto al fatto che di solito un ECG registra meno del 10% dell’attività elettrica del cuore. Questo avviene per un fenomeno noto come mutua cancellazione dei vettori elettrici. In pratica può succedere che diverse regioni del cuore siano attivate in direzioni opposte. Il momento di dipolo totale è la somma dei singoli momenti di dipolo. Se alcuni di questi sono opposti, il loro contributo complessivo è nullo, quindi una parte dell’attività elettrica cardiaca non è registrata perché alcuni vettori elettrici interagiscono annullando reciprocamente i rispettivi contributi al momento di dipolo totale. Una significativa cancellazione delle onde di depolarizzazione inizia non dalla superficie esterna dei ventricoli, ma dalla loro superficie endocardica. Poiché le fibre di Purkinje penetrano nel terzo interno della parete ventricolare, l’attivazione del miocardio ventricolare inizia come una sfera di tessuto depolarizzato all’interno della parete ventricolare. Finché una parte di questa sfera di depolarizzazione in espansione non raggiunge la superficie del ventricolo, gli elettrodi posti davanti alle varie regioni del cuore non registrano alcuna deflessione. Questo è dovuto al fatto che non esiste alcuna differenza di potenziale tra gli elettrodi posti al di fuori del ventricolo e quindi gran parte dell’attività elettrica non può essere registrata dagli elettrodi posti sulla superficie del corpo.
7. Postulati di Einthoven
L’onda di attivazione può essere rappresentata come un dipolo mobile avente il polo positivo nel senso dello spostamento. Il dipolo è una quantità vettoriale caratterizzata da una direzione (asse del dipolo), da un verso (senso del suo spostamento) e da una grandezza corrispondente al numero che esprime il momento dipolare (carica per distanza), Perciò, il dipolo può essere rappresentato con un vettore.
La relazione tra il vettore cardiaco e la differenza di potenziale che si misurano nell’ECG può essere chiarita in termini facili solo se si introduce un caso ideale in cui è possibile usare correttamente le proprietà dei vettori e il calcolo vettoriale. Il caso ideale prevede la sezione longitudinale di una sfera, passante per il suo centro, e in cui si uniscono i tre punti equidistanti tra loro e giacenti sul piano della sezione. Si ottiene un triangolo equilatero iscritto nella sfera e disposto verticalmente. Se ora si pone al centro del triangolo un vettore dipolare, in queste condizioni le proiezioni del vettore sui singoli lati del triangolo sono proporzionali al coseno dell’angolo formato dal vettore con i lati stessi. Sono cioè la rappresentazione in scala del vettore sul singolo lato. Einthoven ebbe una concezione che prevede, in ogni istante, che le forze elettromotrici del cuore possano essere rappresentate da un unico vettore risultante, centrato in un triangolo equilatero orientato nel piano frontale dell’organismo.
Per avvicinare al caso ideale le condizioni che secondo la sua concezione si verificano nell’organismo, Einthoven introdusse alcuni postulati:
1- Il torace è un conduttore sferico omogeneo
2- Tutte le forze elettriche cardiache rappresentate dai potenziali hanno origine in un punto al centro di tale conduttore sferico omogeneo
3- La risultante di tali forze può essere rappresentata da un solo vettore
4- I punti di unione degli arti con il tronco (gamba = arto unico attaccato al pube) sono equidistanti fra loro e sullo stesso piano verticale.
In base a questi postulati si conclude che l’ampiezza delle singole onde dell’ECG è la proiezione su ognuno dei tre lati del triangolo del vettore che rappresenta l’attivazione atriale, l’attivazione ventricolare e il recupero ventricolare. Tali proiezioni sono quantità scalari, in quanto caratterizzate solo da un numero: la loro ampiezza. Perciò il tracciato dell’andamento temporale delle differenze di potenziale tra due elettrodi posti sulla cute è un elettrocardiogramma scalare.
8. Le derivazioni elettrocardiografiche
Come già detto, per registrare un elettrocardiogramma è necessario disporre di elettrodi posti sulla superficie corporea, formando delle derivazioni sistemate in maniera tale da poter analizzare bene le variazioni del vettore dipolo del cuore.
9. Derivazioni Bipolari
Il Triangolo di Einthoven è il principio fisiologico sul quale si basa l'elettrocardiogramma.
È stato proposto ai primi del 1900 dal medico fisiologo Willem Einthoven.
Si considera un uomo con le braccia estese e si individua un triangolo equilatero, dove un lato è la distanza tra i due polsi e gli altri due la distanza tra i polsi e le caviglie unite.
La distanza di un punto dagli altri due, considerati insieme, è la misura della corrente di quel punto.
L'utilità di tale triangolo consiste nel fatto che una forza elettrica che origina a livello cardiaco può essere rappresentata come un vettore che viene guardato dalle diverse angolazioni.
Le tre derivazioni bipolari (questo il nome dei nostri tre punti: polso destro, polso sinistro, caviglie) registrano quindi l'attività elettrica cardiaca da come questa risulta dalla sua proiezione sul lato del triangolo. Quindi:
• la derivazione I (polso destro) è uguale alla somma tra la derivazione II e la derivazione III,
• la derivazione II (polso sinistro) è uguale a III+I
• la derivazione III (caviglie) è uguale a I+II.
Si usano tre elettrodi posizionati rispettivamente sulla spalla sinistra, sulla spalla destra e sull'osso pubico. Poiché dal punto di vista elettrico gli arti sono da considerarsi come conduttori, per facilitare il posizionamento degli elettrodi stessi, questi vengono posti sui polsi sinistro e destro e sulla caviglia sinistra. Abbiamo formato, con gli elettrodi un triangolo equilatero: il triangolo di Einthoven, che ha al suo centro il cuore. Ponendo tre elettrodi abbiamo altrettante derivazioni:
• la I derivazione tra spalla sinistra e destra,
• la II derivazione tra gamba sinistra e spalla destra,
• la III derivazione tra gamba sinistra e spalla sinistra.
Per queste derivazioni è necessario porre delle convenzioni tali per cui:
• in I derivazione il tracciato va verso l'alto quando la spalla sinistra è positiva rispetto alla destra
• in II derivazione il tracciato va verso l'alto quando la gamba sinistra è positiva rispetto alla spalla destra
• in III derivazione il tracciato va verso l'alto quando la gamba sinistra è positiva rispetto alla spalla sinistra
Considerando che si hanno a questo punto 3 derivazioni e che il piano frontale su cui noi dobbiamo analizzare il vettore dipolo è di 360°, deduciamo che si ha una divisione del piano in tre parti da 120° ciascuna. Questo tuttavia non è sufficiente per registrare in maniera adeguata gli eventuali cambiamenti del vettore; è necessario, di conseguenza, avere altre derivazioni.
10. Derivazioni unipolari aumentate
L'idea è quella di aggiungere altre tre derivazioni, che esplorino il piano frontale lungo le bisettrici degli angoli del triangolo di Einthoven: collegando gli estremi di ciascuna derivazione con due resistenze uguali e utilizzando la giunzione tra di esse come riferimento, rispetto all'elettrodo posto sul vertice opposto del triangolo, ottengo la registrazione lungo altre tre direttrici, corrispondenti appunto alle bisettrici del triangolo stesso. In questo modo, considerando la giunzione delle due resistenze come l'elettrodo di riferimento e come gli elettrodi su spalla sinistra e destra e gamba sinistra come elettrodi esploranti, si ottengono le tre derivazioni unipolari degli arti. Esse sono chiamate:
• Vfoot (Vf) fra punto centrale delle spalle e la gamba sinistra,
• Vright (Vr) tra punto centrale spalla sinistra-gamba e spalla destra e
• Vleft (Vl) tra punto centrale spalla destra-gamba e spalla sinistra.
Anche in questo caso è necessario dare delle convenzioni:
• innanzi tutto i valori ottenuti vengono amplificati, in modo da poter essere raffrontati con quelli delle derivazioni bipolari, in questo modo i valori si indicano con aVr, aVl e aVf.
• per convenzione il pennino va verso l'alto quando l'elettrodo esplorante diviene positivo rispetto a quello di riferimento,ovvero quando l'onda di depolarizzazione va verso l'elettrodo esplorante.
• poiché nella derivazione aVr, il tracciato diviene negativo, per facilitare la lettura si moltiplica questo segnale per -1 (questa è una operazione che la macchina elettrocardiografica attua automaticamente).
Riassumendo siamo arrivati ad esplorare l'attività cardiaca con 6 derivazioni che ci permettono di dividere il piano frontale in zone da 60° l'una, dandoci un dettaglio abbastanza accurato.
11. Derivazioni precordiali
Per concludere e per avere una maggior definizione dell'attività cardiaca è necessario avere degli elettrodi che siano abbastanza vicini al cuore, al contrario di quelli delle derivazioni uni e bipolari che si trovano lontane. In particolare questi nuovi elettrodi serviranno per identificare e localizzare, in maniera molto precisa, delle lesioni che potrebbero sfuggire con l'uso delle altre derivazioni, e per analizzare il vettore della depolarizzazione cardiaca su un piano diverso da quello frontale. Si usa allora un elettrodo di riferimento ottenuto come in precedenza ma utilizzando una resistenza in più e sei elettrodi esploranti posti rispettivamente:
• V1: nel 4° spazio intercostale sul margine sternale destro
• V2: nel 4° spazio intercostale sul margine sternale sinistro
• V3: tra V2 e V4
• V4: nel 5° spazio intercostale sulla linea emiclaveare
• V5: nel 5° spazio intercostale sulla linea ascellare anteriore
• V6: nel 5° spazio intercostale sulla linea ascellare media
Le derivazioni precordiali forniscono dati utili sulla posizione del dipolo cardiaco nel piano orizzontale del corpo. L’analisi del vettore elettrico in questo piano è però di solito meno rigorosa di quella sul piano frontale. V1 e V2 registrano prevalentemente ciò che accade nel ventricolo destro. V3 è detto di transizione, essendo intermedio tra posizioni in cui si registra prevalentemente negatività (V1-V2) e posizioni in cui si registra prevalentemente positività (V4-V6). V4 e V6 registrano prevalentemente gli eventi del ventricolo sinistro.
In tutto eccoci arrivati ad avere 12 derivazioni che permettono una completa e particolare analisi dell'attività cardiaca del cuore sia localmente che generalmente.
12. Derivazioni ortogonali o di Frank e Vettorcardiografia
Ci si è posto il problema di passare dalle differenze di potenziali misurate dagli elettrodi alla proiezione del dipolo elettrico equivalente sui tre assi principali. Si pongono 5 elettrodi sul torace, uno sulla caviglia sinistra e un altro per determinare un potenziale di riferimento. Grazie a una rete di correzione che tiene conto del mezzo di conduzione si possono ottenere le proiezioni del dipolo cardiaco sui tre assi ortogonali diretti come le tre direzioni principali: testa-piedi, torace-schiena, spalla dx-sx. Uno dei vantaggi dell'utilizzo delle derivazioni ortogonali consiste nel registrare tre diverse misurazioni, linearmente indipendenti, da cui è possibile ottenere proiezioni in ogni possibile direzione. Ad esempio si possono ricavare le 12 derivazioni standard.
La vettorcardiografia si occupa della registrazione delle variazioni continue dei vettori cardiaci istantanei durante il ciclo cardiaco in ciascuno dei tre piani dello spazio. La fotografia della loro traccia sullo schermo di un oscilloscopio a raggi catodici è detta vettorcardiogramma. Questi si attua mediante una disposizione degli elettrodi sul torace con un sistema “a cubo” in cui quattro elettrodi sono disposti:
1) Il primo sulla superficie posteriore della spalla destra
2) Il secondo poco sotto a V1
3) Il terzo sulla schiena a sinistra e allo stesso livello del secondo
4) Il quarto sul torace anteriormente e allo stesso del secondo.
Il “sistema a cubo” prevede la costituzione di tre assi di derivazione, Asse X, Asse Y e Asse Z. Unendo a coppie gli elettrodi opportunamente scelti è possibile registrare il vettore cardiaco istantaneo nel piano definito dai relativi assi. Nello schermo oscillografico appariranno tre anse differenti corrispondenti alle onde P, QRS e T.
13. Analisi del vettore dipolo del cuore sul piano frontale
Per ogni istante della propagazione dell'impulso attraverso il cuore, il vettore dipolo varia direzione, verso e modulo. Aiutandoci con una figura analizziamo le varie fasi della propagazione dell'impulso in relazione al vettore dipolo.
1) Lo stimolo parte dal nodo seno-atriale, qui il vettore è il vettore della depolarizzazione atriale; poiché l'impulso viaggia verso il nodo atrio-ventricolare è chiaro che la direzione del vettore è la congiungente dei due nodi e il verso va dal nodo seno-atriale a quello atrio-ventricolare. Il vettore sarà quindi inclinato leggermente verso sinistra e diretto verso il basso. Proiettando il vettore sulla I derivazione otteniamo un'onda positiva, l'onda P.
2) Arrivato al nodo atrio-ventricolare, l'impulso arriva al setto attraverso il fascio di His. La diffusione dell'impulso avviene, in questa parte del cuore, secondo la direzione endocardio-linea mediana. nel setto si hanno due depolarizzazioni, una riguarda la parte sinistra, l'altra la parte destra; poiché per l'attività elettrica della parte sinistra è maggiore, le depolarizzazioni non si elidono, ma prevale quella sinistra. il vettore ha direzione della linea endocario-linea mediana e verso che va da sinistra verso destra. Proiettando il vettore così ottenuto sulla I derivazione otteniamo un'onda di segno negativo, l'onda Q.
3) Lo stimolo è arrivato all'apice del cuore, qui il vettore dovuto alla parte sinistra ha lo stesso verso di quello di destra, conseguentemente si ha la massima estensione del vettore lungo la linea parallela al setto. In questo caso avremo quindi un vettore inclinato verso sinistra e diretto verso il basso con un modulo molto elevato, questo produce in I derivazione un'onda positiva molto ampia, l'onda R.
4) Lo stimolo ha raggiunto le pareti dei ventricoli, anche qui è la parte sinistra che prevale su quella destra, il verso tende quindi a sinistra, mentre il modulo è leggermente diminuito perché, appunto, la parte destra esercita una diminuzione del vettore. In questo caso, in I derivazione, avremo una maggiore escursione dell'onda R. Per apprezzare invece singolarmente questa fase, possiamo vedere che in III derivazione abbiamo una piccola onda negativa, l'onda S.
5) Per ultimo ecco arrivare il vettore della ripolarizzazione dei ventricoli che ha un andamento simile a quello della depolarizzazione. Risulterà quindi in I derivazione una piccola onda positiva, l'onda T.
14. Asse cardiaco
Partendo dalle registrazioni dell’andamento dell’onda di depolarizzazione delle sei derivazioni degli arti si può ottenere il vettore complessivo dell’andamento di tale onda sul piano frontale. Questo si ottiene facendo la somma dei vettori ottenuti nella registrazione di ogni onda da parte delle sei derivazioni. Perciò si otterrà prima il vettore che esprime la risultante (somma) dei valori ottenuti dalle sei derivazioni durante l'onda Q, poi il vettore registrato durante l'onda R e poi S. Si prendono in considerazione le onde del complesso QRS in quanto registrano gli eventi elettrici causati dai ventricoli che rappresentano la maggior parte della massa muscolare cardiaca e che perciò sono indicativi dell'asse complessivo. In tal modo si otterrà l’asse cardiaco, un parametro delle caratteristiche fisiologiche del cuore, che solitamente corrisponde all’asse anatomico del cuore.
Durante l’eccitamento del miocardio l’onda di attivazione varia di direzione in ogni istante mentre si propaga. Varia anche la sua rappresentazione vettoriale. Il vettore risultante, calcolato con la regola del poligono dei singoli vettori, è detto asse elettrico istantaneo medio del cuore. Esso indica la direzione media che l’onda di eccitamento prende in un determinato istante.
E’ detto asse elettrico cardiaco medio la risultante di tutti gli assi elettrici cardiaci istantanei riferentesi ad un dato evento cardiaco. Frequentemente tale asse viene calcolato per l’eccitamento ventricolare, cioè in relazione al complesso QRS. Esso rappresenta quindi la direzione media dell’onda di eccitamento durante l’attivazione dei ventricoli. Per il calcolo dell’asse elettrico cardiaco medio a partire dalle differenze di potenziale misurate sull’ECG, si compie graficamente la nota operazione di risalire dalle proiezioni al relativo vettore. Volendo calcolare l’asse elettrico durante l’attivazione ventricolare, si misura sull’ECG l’altezza algebrica del complesso QRS (altezza in mm di R meno la somma delle altezze in mm di Q e S) in due derivazioni. Tale altezza si riporta con il suo segno sui corrispondenti lati di un triangolo equilatero, a partire dal loro punto medio. Dall’estremità dei tratti così ottenuti si tirano le perpendicolari verso il centro del triangolo. L’intersezione tra le perpendicolari determina due punti la cui unione dà l’asse elettrico cardiaco medio per il complesso QRS, orientato nel piano frontale dell’organismo. L’asse così calcolato rappresenta il vettore di cui il complesso QRS è la proiezione sui lati del triangolo di Einthoven.
L’asse elettrico cardiaco medio del complesso QRS viene rappresentato con un sistema di coordinate polari aventi lo zero a destra di una linea orizzontale, al di sopra e al di sotto della quale sono posti rispettivamente i valori negativi e positivi. Esso perciò viene indicato con un angolo che, per quel che si è detto, corrisponde all’angolo d’inclinazione del vettore rappresentante il dipolo cardiaco durante l’eccitamento ventricolare.
Il significato dell’asse cardiaco medio è essenzialmente di ordine pratico, in quanto esso risulta compreso entro determinati valori angolari. Nell’uomo normale esso è compreso tra i -30° e i +110°. I suoi spostamenti oltre +110° in senso orario sono detti deviazioni a destra mentre i spostamenti in senso antiorario oltre i -30° sono detti deviazioni a sinistra. Questo asse è influenzato da vari fattori quali la posizione del cuore, le modificazioni della massa di miocardio funzionante, la via percorsa dal processo di attivazione e le modificazioni del mezzo che circonda il cuore. Solitamente, in clinica, l’asse si sposta verso una zona di miocardio ipertrofico e si allontana da una zona di miocardio infartuata.
15. Anomalie cardiache e ECG
Risulta evidente, per tutto quello detto finora, l'utilità dell'ECG nel monitoraggio o nella diagnosi medica; sia per quanto riguarda situazioni normali, sia per quanto riguarda situazioni patologiche derivanti da cause fisiche e fisiologiche. L'elettrocardiogramma in situazioni normali presenta un'onda P iniziale, un caratteristico complesso QRS e un'onda T finale. Abbiamo visto che il ritmo fisiologico normale del cuore sano è di 70-80 battiti per minuto. Tutti questi parametri vengono alterati, più o meno fortemente, quando esiste qualche problema di natura cardiaca. È importante, per colui che interpreta il tracciato, sapere quali variazioni possono esistere, come fare per ricercarle e conoscerne il significato.
16. Ritmi sinusali anormali
Tachicardia Ventricolare
Si parla di tachicardia quando notiamo una frequenza del battito cardiaco che supera i 100 battiti al minuto. In questo caso l'ECG risulta perfettamente normale, ad eccezione della frequenza del battito. La frequenza del battito è rilevabile dalla distanza temporale di due complessi QRS. Le cause che portano alla tachicardia possono essere fisiologiche (una risposta allo sforzo, alla temperatura corporea, alla stimolazione delle fibre ortosimpatiche) o patologiche (una spia di un'insufficienza cardiaca). Le onde P possono non essere visibili durante tachicardia ventricolare anche se l'attività atriale dissociata da quello ventricolare non viene influenzata. Il complesso QRS ha una durata maggiore di 0,12 s ed è di forma bizzarra. L'onda T può non essere distinguibile dal complesso QRS.
Bradicardia
Il termine bradicardia indica una ridotta frequenza del battito cardiaco, di norma si indica con questo termine un ritmo al di sotto dei 60 battiti al minuto. Come nel caso della tachicardia il tracciato dell'ECG risulta normale, ma con una ridotta frequenza temporale del complesso QRS. La bradicardia può essere una condizione normale, soprattutto per quanto riguarda il cuore degli atleti che possono avere frequenze molto basse dovute appunto ad un costante allenamento.
Aritmia sinusale
Se tutti i complessi QRS sono normali, ma la frequenza in condizioni di riposo non è regolare, viene diagnosticata una aritmia sinusale. Si pensa che, questa condizione possa essere causata da un conflitto di diversi tipi di riflessi circolatori atti ad alternare l'intervento del sistema ortosimpatico e parasimpatico sul nodo seno-atriale, nella maggior parte dei casi questa aritmia è sincrona con gli atti respiratori: parliamo di aritmia respiratoria. Si è verificato che questa condizione può risultare non patologia nei giovani e nei bambini, nei quali può addirittura diventare la regola, piuttosto che l'eccezione. Nelle persone anziane invece, l'aritmia sinusale può essere il segno di una malattia degenerativa del nodo seno-atriale.
17. Ritmi anormali dovuti a blocco della conduzione degli impulsi
Blocco seno-atriale
In alcuni casi può capitare che l'impulso che si origina nel nodo seno-atriale non possa diffondersi completamente nel resto del miocardio. Questa condizione, nonostante possa sembrare molto pericolosa, è compatibile con la vita a causa di un sistema di sicurezza del cuore. Infatti in mancanza di conduzione (o di generazione) degli impulsi da parte del nodo seno-atriale, è il nodo atrio-ventricolare che prende il controllo del ritmo cardiaco. Nel tracciato elettrocardiografico questo è facilmente riconoscibile a causa di una diminuzione della frequenza cardiaca e della scomparsa dell'onda P, dovuto all'annullamento delle funzioni atriali. Il complesso QRS-T non viene influenzato, poiché il ventricolo viene guidato dal nodo atrio-ventricolare.
Blocco atrio-ventricolare
In condizioni di frequenza normale. il tempo che intercorre tra l'onda P e l'inizio del complesso QRS è di circa 0,16 secondi. Se in condizioni normali, questo intervallo supera gli 0,2 secondi, allora si parla di blocco incompleto di primo grado. Si tratta di un problema che riguarda il trasferimento degli impulsi dagli atri ai ventricoli.
Se l'intervallo P-R raggiunge una durata di 0,25 - 0,45 secondi i potenziali d'azione che investono il nodo atrio-ventricolare non sempre riescono ad oltrepassarlo, in questa condizione accade che i ventricoli "saltino" qualche battito rispetto agli atri. È il caso del blocco incompleto di secondo grado.
La condizione più grave si verifica quando la conduzione degli impulsi nel nodo A-V è completamente impedita e si verifica un blocco completo tra atri e ventricoli. Nel tracciato elettrocardiografico questa condizione si evidenzia dal fatto che le onde P risultano completamente dissociate dai complessi QRS-T. Gli atri e i ventricoli hanno un ritmo indipendente.
Extrasistole ventricolare
In una extrasistole ventricolare manca l'onda P, in quanto lo stimolo non è risalito fino agli atri. L'onda R è allargata e uncinata (lo stimolo impiega un tempo maggiore per diffondersi e si ha l'eccitamento prima di un ventricolo e successivamente dell'altro). Segue un intervallo più lungo del normale: la pausa compensatoria.
18. Ritmi anormali dovuti a patologie cardiocircolatorie
Ischemia e infarto miocardico
Quando si verifica una insufficiente irrorazione sanguigna del miocardio, questo deprime i suoi processi metabolici in quanto: c'è mancanza di ossigeno, si produce un eccesso ristagnante di anidride carbonica e il materiale nutritizio viene a mancare. In questi casi, dapprima il tessuto miocardico limita le proprie prestazioni (ischemia), ma se l'apporto di nutrizione si prolunga nel tempo si arriva alla morte del tessuto miocardico (infarto). In questi casi la ripolarizzazione delle membrane si verifica solo parzialmente o non si verifica più. Sul tracciato ECG l'infarto e l'ischemia sono caratterizzati da anomalie riguardanti le onde Q, i segmenti ST e le onde T.
In condizioni normali abbiamo onde Q molto piccole, che sono dovute alla depolarizzazione del setto interventricolare che si verifica da sinistra verso destra, quindi le forze elettriche sono in allontanamento dal ventricolo sinistro (la penna si muove verso il basso). Poiché il setto è sottile, le forze che si generano sono di breve durata (0,04 secondi) e di piccola ampiezza (profondità inferiore al 25% dell'altezza dell'onda R). In caso di miocardio infartuato, esso non produce potenziali elettrici, pertanto le forze elettriche che si dirigono verso l'elettrodo (e che producono movimenti della penna verso l'alto) sono molto ridotte o assenti. La zona non infartuata, in questo modo, ha un'attività più preponderante che tende ad allontanarsi dall'elettrodo, che quindi registra forti potenziali negativi, che si traducono in un'ampia onda Q. Un'onda Q significativa, indicante un probabile infarto, ha una durata maggiore di 0,04 secondi e/o una profondità maggiore di un quarto dell'ampiezza dell'onda R corrispondente.
L’ischemia produce un sottoslivellamento del segmento ST, associato talvolta all'inversione dell'onda T, il tutto dovuto ad anormalità nell'iperpolarizzazione.
Fibrillazione ventricolare
La fibrillazione ventricolare è causata da impulsi cardiaci che si scatenano all'interno del miocardio, che portano, dapprima all'eccitazione di una parte del miocardio e poi ad una continua e progressiva rieccitazione delle parti ventricolari che precedentemente erano state eccitate. In questo modo è impossibile che si verifichi una contrazione coordinata della massa cardiaca e questo impedisce che il sangue possa essere pompato in maniera opportuna. Le camere ventricolari non si riempiono, né si svuotano, rimanendo in uno stato di contrazione parziale. Il perdurare di questa condizione per un periodo superiore ai 4-5 secondi, a causa della mancanza di flusso ematico a livello cerebrale, porta alla perdita di coscienza; dopo pochi minuti i tessuti vanno in ischemia e sopraggiunge la morte. Il tracciato ECG della fibrillazione ventricolare è caratterizzato da complessi QRS organizzati, ma non c'è mai un ritmo regolare. nelle prime fasi del fenomeno, il miocardio tende a contrarsi in maniera simultanea, portando onde irregolari, dopo pochi minuti l'ECG mostra onde molto irregolari a basso voltaggio.
Asistolia
L'asistolia è un'eventualità più grave della fibrillazione, poiché quest'ultima è a volte espressione di un evento elettrico casuale e risulta compatibile con la vita se trattata immediatamente. L'asistolia invece si associa ad un danno miocardico massiccio, in questo caso nessun ritmo può essere generato o sostenuto dai ventricoli; si verifica quando l'attività fibrillatoria è insostenibile a causa del mancato apporto di sostanze che provvedano al nutrimento del miocardio. Il tracciato dell'ECG presenta solamente le onde P, mentre il resto del tracciato è una linea piatta, ciò indica ancora un'attività residua degli atri, ma una totale assenza di attività da parte dei ventricoli. È una condizione che determina, in breve tempo, arresto cardiaco e decesso molto rapido.
Davvero utilissimo!Grazie!!
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