Elettrocardiografia (ECG)

Elettrocardiografia (ECG)

L'elettrocardiografia è un metodo per registrare graficamente la differenza potenziale del campo elettrico del cuore che si verifica durante la sua attività. La registrazione viene effettuata utilizzando un elettrocardiografo. È costituito da un amplificatore che consente di rilevare correnti a bassissima tensione; un galvanometro che misura la tensione; sistemi di alimentazione; dispositivo di registrazione; elettrodi e fili che collegano il paziente al dispositivo. La curva registrata è chiamata elettrocardiogramma (ECG). La registrazione della differenza potenziale del campo elettrico del cuore da due punti sulla superficie del corpo è chiamata piombo. Di norma, l'ECG viene registrato in dodici derivazioni: tre - bipolare (tre derivazioni standard) e nove - unipolare (tre derivazioni unipolari rinforzate dalle estremità e 6 derivazioni toraciche unipolari). Con i conduttori bipolari, due elettrodi sono collegati a un elettrocardiografo, con conduttori unipolari, un elettrodo (indifferente) è combinato, e il secondo (differenziale, attivo) è collocato in un punto selezionato del corpo. Se l'elettrodo attivo è posizionato su un arto, il piombo è chiamato unipolare, amplificato dall'arto; se questo elettrodo è posizionato sul torace - conduttori toracici monopolari.

Per registrare un elettrocardiogramma in derivazioni standard (I, II e III), i tovaglioli di stoffa inumiditi con soluzione salina vengono posti sugli arti e su di essi sono collocate piastre metalliche di elettrodi. Un elettrodo con un filo rosso e un anello in rilievo è posto sull'avambraccio destro, il secondo con un filo giallo e due anelli in rilievo sull'avambraccio sinistro e un terzo con un filo verde e tre anelli in rilievo sulla parte inferiore della gamba sinistra. Per registrare conduce all'elettrocardiografo, due elettrodi sono collegati a turno. Per la registrazione I conduce, gli elettrodi delle mani giuste e sinistre sono collegati, i cavi II - gli elettrodi della mano destra e la gamba sinistra, i cavi III - gli elettrodi della mano sinistra e la gamba sinistra. Commutazione dei cavi ruotando la manopola. Oltre allo standard, i terminali unipolari rinforzati vengono rimossi dalle estremità. Se l'elettrodo attivo si trova sul braccio destro, il cavo è designato come VR o UP, se sul braccio sinistro - aVL o YL e se sulla gamba sinistra - aVF o yN.


Fig. 1. La posizione degli elettrodi quando si registrano i pettorali anteriori (indicati dai numeri corrispondenti ai loro numeri ordinali 1). Le strisce verticali che attraversano le figure corrispondono alle linee anatomiche: 1 - lo sterno destro; 2 - sterno sinistro; 3 - lasciato okologrudinnoy; 4 - a sinistra midclavicolare; 5 - ascellare anteriore sinistro; 6 - l'ascellare medio sinistro.

Quando si registrano le derivazioni del torace unipolari, l'elettrodo attivo viene posizionato sul torace. L'ECG viene registrato nelle seguenti sei posizioni dell'elettrodo: 1) sul bordo destro dello sterno nel quarto spazio intercostale; 2) sul bordo sinistro dello sterno nel quarto spazio intercostale; 3) sulla linea okolovrudnoy sinistra tra gli spazi intercostali IV e V; 4) sulla linea medioclavicolare nello spazio intercostale V; 5) lungo la linea ascellare anteriore nello spazio intercostale V e 6) lungo la linea medio-ascellare nello spazio intercostale V (Figura 1). I pettorali monopolari rappresentano la lettera latina V o il russo - GO. Meno comunemente, vengono registrati i conduttori bipolari del torace, in cui un elettrodo era situato sul petto e l'altro sul braccio destro o sulla gamba sinistra. Se il secondo elettrodo si trovava sulla mano destra, le derivazioni del torace erano designate da lettere latine CR o dai russi - GP; nella posizione del secondo elettrodo sulla gamba sinistra, le derivazioni del torace erano designate da lettere latine CF o da russi - GN.

L'elettrocardiogramma di persone sane differisce nella variabilità. Dipende dall'età, dal fisico, ecc. Tuttavia, normalmente, è sempre possibile distinguere tra determinati denti e intervalli, riflettendo la sequenza di eccitazione del muscolo cardiaco (Fig. 2). In base all'attuale time mark (su carta fotografica, la distanza tra due strisce verticali è di 0,05 sec., Su carta millimetrata, ad una velocità di disegno di 50 mm / s, 1 mm è 0,02 s., E ad una velocità di 25 mm / s - 0,04 s. ) è possibile calcolare la durata dei denti e gli intervalli (segmenti) dell'ECG. L'altezza dei denti viene confrontata con il segno standard (quando viene applicato un impulso di 1 mV al dispositivo, la linea registrata deve deviare dalla posizione iniziale di 1 cm). L'eccitazione del miocardio inizia con gli atri e il dente atriale R appare nell'ECG, normalmente piccolo: 1-2 mm di altezza e 0,08-0,1 di secondo. La distanza dall'inizio dell'onda P all'onda Q (intervallo P-Q) corrisponde al tempo di propagazione dell'eccitazione dagli atri ai ventricoli ed è pari a 0.12-0.2 sec. Durante l'eccitazione dei ventricoli, il complesso QRS viene registrato e l'entità dei suoi denti in derivazioni diverse viene espressa in modo diverso: la durata del complesso QRS è di 0,06 - 0,1 sec. La distanza dall'onda S all'inizio dell'onda T - il segmento S - T, è normalmente allo stesso livello dell'intervallo P - Q e il suo spostamento non deve superare 1 mm. Con lo sbiadimento dell'eccitazione nei ventricoli, viene registrata l'onda T. L'intervallo dall'inizio dell'onda Q alla fine dell'onda T riflette il processo di eccitazione dei ventricoli (sistole elettrica). La sua durata dipende dalla frequenza del ritmo cardiaco: quando il ritmo aumenta, si accorcia e quando rallenta, si allunga (in media, è 0,24-0,55 sec.). La frequenza cardiaca è facile da calcolare mediante ECG, sapendo per quanto tempo dura un ciclo cardiaco (la distanza tra due onde R) e quanti cicli di questo tipo sono contenuti in un minuto. L'intervallo T - P corrisponde alla diastole del cuore, l'apparecchio in questo momento registra una linea diritta (cosiddetta isoelettrica). A volte dopo l'onda T viene registrata l'onda U, la cui origine non è abbastanza chiara.

ECG
Fig. 2. Elettrocardiogramma di una persona sana.

In patologia, la dimensione dei denti, la loro durata e direzione, nonché la durata e la posizione degli intervalli (segmenti) di un elettrocardiogramma, possono variare considerevolmente, il che dà motivo di usare l'elettrocardiografia nella diagnosi di molte malattie cardiache. Utilizzando l'elettrocardiografia, vengono diagnosticati diversi disturbi del ritmo cardiaco (vedi Aritmie cardiache ), le lesioni infiammatorie e distrofiche del miocardio si riflettono sull'ECG. Un ruolo particolarmente importante è svolto dall'elettrocardiografia nella diagnosi di insufficienza coronarica e infarto del miocardio.

L'ECG può determinare non solo la presenza di un attacco cardiaco, ma anche scoprire quale parete del cuore è interessata. Negli ultimi anni, per studiare la differenza potenziale del campo elettrico del cuore, si utilizza il metodo della teleelettrocardiografia (radioelettrocardiografia), basato sul principio della trasmissione senza fili del campo elettrico del cuore mediante un trasmettitore radio. Questo metodo consente di registrare un ECG durante l'esercizio, in movimento (in atleti, piloti, astronauti).

Elettrocardiografia (kardia greca - il cuore, grafo - scrivo, scrivo) è un metodo per registrare i fenomeni elettrici che si verificano nel cuore durante la sua contrazione.

La storia dell'elettrofisiologia, e quindi dell'elettrocardiografia, inizia con l'esperienza di Galvani (L. Galvani), che scoprì i fenomeni elettrici nei muscoli degli animali nel 1791. Matteucci (S. Matteucci, 1843) stabilì la presenza di fenomeni elettrici nel cuore asportato. Dubois-Reymond (E. Dubois-Reymond, 1848) ha dimostrato che sia i nervi che i muscoli sono la parte eccitata dell'elettronegativo rispetto a quelli a riposo. Kelliker e Muller (A. Kolliker, N. Muller, 1855), imponendo sul cuore contratto la preparazione neuromuscolare della rana, costituita dal nervo sciatico collegato al muscolo gastrocnemio, si otteneva con la contrazione del cuore una doppia contrazione: una all'inizio della sistole e l'altra (non permanente ) all'inizio della diastole. Quindi, la forza elettromotrice (EMF) di un cuore nudo è stata registrata per la prima volta. Per la prima volta, Waller (AD Waller, 1887) è stato in grado di registrare l'EMF del cuore dalla superficie del corpo umano con un elettrometro capillare. Waller riteneva che il corpo umano fosse un conduttore che circonda la fonte di EMF: il cuore; Diversi punti del corpo umano hanno potenzialità di varie dimensioni (Figura 1). Tuttavia, la registrazione dell'EMF del cuore ottenuta da un elettrometro capillare non ha riprodotto accuratamente le sue oscillazioni.


Fig. 1. Schema della distribuzione delle linee isopotenziali sulla superficie del corpo umano, a causa della forza elettromotrice del cuore. I numeri denotano valori potenziali.

Una registrazione accurata dell'EMF del cuore dalla superficie del corpo umano - l'elettrocardiogramma (ECG) - è stata fatta da Einthoven (W. Einthoven, 1903) per mezzo di un galvanometro a corda, costruito sul principio dell'apparato per ricevere i telegrammi transatlantici.

Secondo i concetti moderni, le cellule dei tessuti eccitabili, in particolare le cellule del miocardio, sono coperte da una membrana semipermeabile (membrana), permeabile agli ioni di potassio e impermeabile agli anioni. Gli ioni di potassio caricati positivamente, che sono in eccesso nelle cellule rispetto al loro ambiente, sono trattenuti sulla superficie esterna della membrana da anioni caricati negativamente situati sulla sua superficie interna, impermeabile a loro.

Quindi, sul guscio di una cellula vivente appare un doppio strato elettrico: il guscio è polarizzato e la sua superficie esterna è caricata positivamente rispetto ai contenuti interni, che sono caricati negativamente.

Questa differenza di potenziale laterale è un potenziale di riposo. Se i microelettrodi vengono applicati ai lati esterno e interno della membrana polarizzata, si verifica una corrente nel circuito esterno. La scrittura della differenza potenziale risultante dà una curva monofasica. Quando si verifica l'eccitazione, la membrana dell'area eccitata perde la sua semi-impenetrabilità, è depolarizzata e la sua superficie diventa elettronegativa. La registrazione dei potenziali del guscio esterno ed interno della membrana depolarizzata con due microelettrodi fornisce anche una curva monofasica.

A causa della potenziale differenza tra la superficie dell'area depolarizzata eccitata e la superficie polarizzata a riposo, c'è una corrente di azione - potenziale d'azione. Quando l'eccitazione copre l'intera fibra muscolare, la sua superficie diventa elettronegativa. La cessazione dell'eccitazione provoca un'onda di ripolarizzazione e il potenziale di riposo della fibra muscolare viene ripristinato (Fig. 2).


Fig. 2. Rappresentazione schematica di polarizzazione, depolarizzazione e ripolarizzazione della cellula.

Se la cellula è a riposo (1), allora si osserva un equilibrio elettrostatico su entrambi i lati della membrana cellulare, consistente nel fatto che la superficie cellulare è elettropositiva (+) rispetto al suo lato interno (-).

L'onda di eccitazione (2) rompe istantaneamente questo equilibrio e la superficie della cellula diventa elettronegativa rispetto al suo lato interno; Tale fenomeno è chiamato depolarizzazione o, più correttamente, polarizzazione di inversione. Dopo che l'eccitazione ha attraversato l'intera fibra muscolare, diventa completamente depolarizzata (3); tutta la sua superficie ha lo stesso potenziale negativo. Questo nuovo equilibrio non dura a lungo, poiché dopo l'onda di eccitazione segue un'onda di ripolarizzazione (4), che ripristina la polarizzazione dello stato di riposo (5).

Il processo di eccitazione in un normale cuore umano - depolarizzazione - procede come segue. Alzandosi nel nodo del seno, situato nell'atrio destro, l'onda di eccitazione si propaga ad una velocità di 800-1000 mm in 1 sec. a forma di raggio lungo i fasci muscolari del primo a destra e poi a sinistra dell'atrio. La durata della copertura di eccitazione di entrambi gli atri è 0.08-0.11 sec.

Il primo 0.02 - 0.03 sec. solo l'atrio destro era eccitato, quindi 0.04 - 0.06 secondi - sia gli atri che gli ultimi 0.02 - 0.03 secondi - solo l'atrio sinistro.

Una volta raggiunto il nodo atrio-ventricolare, la diffusione dell'eccitazione rallenta. Quindi, con una grande e gradualmente crescente velocità (da 1400 a 4000 mm in 1 sec.), Viene diretto lungo il fascio di His, le sue gambe, i loro rami e forche e raggiunge le terminazioni finali del sistema di conduttori. Avendo raggiunto il miocardio contrattile, l'eccitazione con una percentuale significativamente ridotta (300-400 mm in 1 sec.) Si diffonde attraverso entrambi i ventricoli. Poiché i rami periferici del sistema di cablaggio sono sparsi principalmente sotto l'endocardio, la superficie interna del muscolo cardiaco è la prima ad essere eccitata. L'ulteriore corso dell'eccitazione dei ventricoli non è associato alla posizione anatomica delle fibre muscolari, ma è diretto dalla superficie interna del cuore verso l'esterno. Il tempo di inizio dell'eccitazione nei fasci muscolari situati sulla superficie del cuore (subepicardico) è determinato da due fattori: il tempo di eccitazione del sistema di conduttori del sistema delle branche più vicino a questi fasci e lo spessore dello strato muscolare che separa i fasci muscolari subepicardici dai rami periferici del sistema conduttore.

Prima di tutto, il setto interventricolare e il muscolo papillare destro sono eccitati. Nel ventricolo destro, l'eccitazione copre dapprima la superficie della sua parte centrale, poiché la parete muscolare in questo luogo è sottile e gli strati muscolari strettamente aderenti ai rami periferici della gamba destra del sistema di conduzione. Nel ventricolo sinistro, l'apice viene prima di tutto, poiché il muro che lo separa dai rami periferici della gamba sinistra è sottile. Per diversi punti della superficie dei ventricoli destro e sinistro del cuore normale, il periodo di eccitazione inizia in un tempo strettamente definito, e la maggior parte delle fibre sulla superficie del ventricolo destro a parete sottile e solo una piccola quantità di fibre sulla superficie del ventricolo sinistro a causa della loro vicinanza alle ramificazioni periferiche del sistema di cablaggio (la fig. . 3).


Fig. 3. Rappresentazione schematica della normale eccitazione del setto interventricolare e delle pareti esterne dei ventricoli (secondo Sodi-Palareres et al.). L'eccitazione dei ventricoli inizia sul lato sinistro del setto nella sua parte centrale (0,00-0,01 sec.) E poi può raggiungere la base del muscolo papillare destro (0,02 sec.). Dopo di ciò, gli strati muscolari subendocardici della parete esterna della sinistra (0,03 sec.) E della destra (0,04 sec.) Sono eccitati. Le parti basali delle pareti esterne dei ventricoli sono eccitate per ultime (0,05-0,09 sec.).

Il processo di fermare l'eccitazione delle fibre muscolari del cuore - la ripolarizzazione - non può essere considerato completamente studiato. Il processo di ripolarizzazione atriale coincide principalmente con il processo di depolarizzazione dei ventricoli e in parte con il processo della loro ripolarizzazione.

Il processo di ripolarizzazione ventricolare è molto più lento e in una sequenza leggermente diversa rispetto al processo di depolarizzazione. Ciò è spiegato dal fatto che la durata dell'eccitazione dei fasci muscolari degli strati superficiali del miocardio è inferiore alla durata dell'eccitazione delle fibre subendocardiche e dei muscoli papillari. La registrazione del processo di depolarizzazione e ripolarizzazione degli atri e dei ventricoli dalla superficie del corpo umano fornisce una curva caratteristica - un ECG che riflette la sistole elettrica del cuore.

La registrazione dell'EMF del cuore viene attualmente eseguita con diversi metodi diversi da quelli registrati da Einthoven. Einthoven ha registrato la corrente risultante dal collegamento di due punti sulla superficie del corpo umano. Dispositivi moderni - elettrocardiografi - registrano direttamente la tensione causata dalla forza elettromotrice del cuore.

La tensione dovuta al cuore, pari a 1-2 mV, viene amplificata da tubi radio, semiconduttori o un tubo a raggi catodici fino a 3-6 V, a seconda dell'amplificatore e dell'apparecchio di registrazione.

La sensibilità del sistema di misurazione è impostata in modo che una differenza di potenziale di 1 mV dia una deviazione di 1 cm. La registrazione viene effettuata su carta fotografica o fotografica o direttamente su carta (scrittura a inchiostro, registrazione termica, registrazione a getto d'inchiostro). I risultati più accurati vengono registrati su carta fotografica o su pellicola e registrazione a getto d'inchiostro.

Per spiegare la forma peculiare dell'ECG, sono state proposte varie teorie della sua genesi.

A.F. Samoilov ha considerato l'ECG come risultato dell'interazione di due curve monofasiche.

Considerando che quando due microelettrodi registrano la superficie esterna e interna della membrana in stati di riposo, eccitazione e danno, si ottiene una curva monofasica, M. T. Udelnov ritiene che la curva monofasica rifletta la principale forma di attività bioelettrica del miocardio. La somma algebrica di due curve monofasiche dà un ECG.

I cambiamenti patologici nell'ECG sono causati da cambiamenti nelle curve monofasiche. Questa teoria della genesi dell'ECG è chiamata differenziale.

La superficie esterna della membrana cellulare nel periodo di eccitazione può essere rappresentata schematicamente come composta da due poli: negativo e positivo.

Immediatamente prima dell'onda di eccitazione in qualsiasi punto della sua propagazione, la superficie della cellula è elettropositiva (stato di polarizzazione a riposo), e direttamente dietro l'onda di eccitazione, la superficie della cellula è elettronegativa (stato di depolarizzazione; Fig. 4). Queste cariche elettriche di segni opposti, raggruppate in coppie su uno e sull'altro lato di ciascun luogo coperto dall'onda di eccitazione, formano dipoli elettrici (a). La ripolarizzazione crea anche un numero incalcolabile di dipoli, ma, a differenza dei dipoli sopra, il polo negativo è davanti e il polo positivo è nella parte posteriore rispetto alla direzione della propagazione dell'onda (b). Se la depolarizzazione o la ripolarizzazione è completa, la superficie di tutte le cellule ha lo stesso potenziale (negativo o positivo); i dipoli sono completamente assenti (vedi figure 2, 3 e 5).


Fig. 4. Rappresentazione schematica dei dipoli elettrici durante la depolarizzazione (a) e la ripolarizzazione (b) derivanti da entrambi i lati dell'onda di eccitazione e dell'onda di ripolarizzazione come risultato di un cambiamento nel potenziale elettrico sulla superficie delle fibre miocardiche.


Fig. 5. Lo schema di un triangolo equilatero secondo Einthoven, Faro e Wart.

La fibra muscolare è un piccolo generatore bipolare che produce un piccolo (elementare) EMF - un dipolo elementare.

Ad ogni momento di sistole cardiaca, si verifica depolarizzazione e ripolarizzazione di un numero enorme di fibre miocardiche localizzate in diverse parti del cuore. La somma dei dipoli elementari formati crea il valore corrispondente dell'EMF del cuore in ogni momento della sistole. Quindi, il cuore è come un singolo dipolo totale, che cambia la sua magnitudine e direzione durante il ciclo cardiaco, ma non cambia la posizione del suo centro. Il potenziale in diversi punti sulla superficie del corpo umano ha un valore diverso a seconda della posizione del dipolo totale. Il segno del potenziale dipende da quale lato della linea, perpendicolare all'asse del dipolo e disegnato attraverso il suo centro, è questo punto: sul polo positivo, il potenziale ha un segno +, e sul lato opposto - -.

Il più delle volte il cuore è eccitato, la superficie della metà destra del corpo, del braccio destro, della testa e del collo ha un potenziale negativo, e la superficie della metà sinistra del corpo, sia le gambe che la mano sinistra è positiva (Fig. 1). Questa è una spiegazione schematica della genesi dell'ECG secondo la teoria del dipolo.

L'EMF del cuore durante la sistole elettrica cambia non solo la sua magnitudine, ma anche la direzione; quindi, è una quantità di vettori. Un vettore è rappresentato da una linea retta di una certa lunghezza, la cui dimensione, con alcuni dati dell'apparato di registrazione, indica il valore assoluto del vettore.

La freccia alla fine del vettore indica la direzione dell'EMF del cuore.

I vettori EMF che apparivano simultaneamente alle singole fibre del cuore sono riassunti secondo la regola dell'aggiunta vettoriale.

Il vettore (integrale) totale di due vettori disposti in parallelo e diretti nella stessa direzione è uguale in valore assoluto alla somma dei suoi vettori componenti ed è diretto nella stessa direzione.

Il vettore totale di due vettori della stessa dimensione, disposti in parallelo e diretti in direzioni opposte, è uguale a 0. Il vettore totale di due vettori diretti l'un l'altro ad un angolo è uguale alla diagonale del parallelogramma costruito dai suoi vettori costituenti. Se entrambi i vettori formano un angolo acuto, allora il loro vettore totale è diretto verso i suoi vettori costituenti ed è più grande di ciascuno di essi. Se entrambi i vettori formano un angolo ottuso e, quindi, sono diretti in direzioni opposte, allora il loro vettore totale è diretto verso il vettore più grande e più corto di esso. L'analisi vettoriale dell'ECG consiste nel determinare la direzione spaziale e l'ampiezza del CEM totale del cuore in qualsiasi momento della sua eccitazione dai denti di un ECG.