Sezione 1. Cenni di elettrofisiologia. Depolarizzazione e ripolarizzazione dei miociti e del sistema di conduzione cardiaco

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1 Sezione 1 Cenni di elettrofisiologia Ida Ginosa Depolarizzazione e ripolarizzazione dei miociti e del sistema di conduzione cardiaco Il primo contatto con un elettrocardiogramma ci pone di fronte ad un foglio di carta millimetrata su cui sono rappresentate linee ed onde, espressione dell attività elettrica del cuore. Per decifrare il loro significato occorre conoscere elementi essenziali sia di elettrofisiologia che di elettrocardiografia. Come in ogni situazione in cui si impara una nuova lingua, le fasi iniziali richiedono allenamento e un po di pazienza. Il cammino ha inizio con il comprendere l origine e la trasmissione dell impulso elettrico cardiaco, nella sua essenza riconducibile a meccanismi di regolazione dei flussi di ioni. In condizioni di riposo il potenziale elettrico transmembrana del miocita è pari a circa -90mV, con l interno della cellula negativo rispetto all esterno; il potenziale a riposo è determinato soprattutto dalla differenza di concentrazione intracellulare ed extracellulare dello ione potassio. In risposta a stimoli di sufficiente intensità la membrana cellulare viene depolarizzata o, per essere più precisi, subisce una polarizzazione inversa determinata dal repentino ingresso di ioni sodio all interno della cellula. Il potenziale d azione indotto in un punto della cellula si propaga a tutta la cellula e alle altre vicine (propagazione del potenziale di azione). La depolarizzazione è sempre seguita da uno spontaneo e più lento processo di ripolarizzazione attraverso cui si ripristina il precedente potenziale a riposo; durante la fase di depolarizzazione il miocita non può essere ulteriormente stimolato (periodo refrattario). Alla depolarizzazione del miocita segue la contrazione muscolare. Le cellule appartenenti al tessuto di conduzione possiedono una caratteristica peculiare rispetto ai miociti: il loro potenziale di membrana non è stabile a riposo, ma raggiunge spontaneamente una soglia di depolarizzazione, senza che sia necessario uno stimolo esterno. Tale caratteristica è nota come automatismo ed è influenzata dal controllo del sistema vegetativo e di numerose altre variabili fisiologiche. Le correnti elettriche generate dall attività delle cellule cardiache sono rilevabili da elettrodi posti sulla superficie corporea come variazioni di potenziale; la registrazione delle variazioni di potenziale nel tempo costituisce l elettrocardiogramma di superficie. Cenni di elettrofisiologia 1

2 Figura 1. Sistema elettrico di conduzione. Per convenzione, quando l onda di depolarizzazione si muove verso un elettrodo positivo l apparecchio elettrocardiografico registra una deflessione positiva; quando l onda di depolarizzazione si allontana da un elettrodo positivo l elettrocardiografo registra una deflessione negativa; quando l onda di depolarizzazione è perpendicolare alla linea immaginaria che congiunge gli elettrodi si registrano deflessioni piccole o assenti. La conduzione dell impulso elettrico dagli atri ai ventricoli L impulso elettrico origina dalla depolarizzazione spontanea delle cellule del sistema di conduzione contenute nel nodo senoatriale e si propaga al miocardio di entrambi gli atri. La frequenza di scarica del nodo seno-atriale è vivacemente influenzata dalla stimolazione adrenergica del sistema nervoso simpatico, che induce tachicardia, ed a quella colinergica del sistema nervoso parasimpatico, che induce bradicardia. L impulso originatosi dal nodo senoatriale si propaga lungo gli atri e raggiunge il nodo atrioventricolare, situato nell atrio destro in prossimità del setto interatriale, ove subisce un notevole ritardo di conduzione, durante il quale si completa la depolarizzazione atriale. Lo stimolo si propaga poi al fascio di His ( ponte elettrico attraverso l anulus fibroso che isola elettricamente atri e ventricoli) e, mediante le branche destra e sinistra, raggiunge il tessuto muscolare miocardico attraverso le fibre del Purkinje (figura 1). La ripetizione della sequenza descritta prende il nome di ritmo sinusale. Il fronte d onda depolarizza le cellule del sistema di conduzione, sopprimendo l attività di potenziali segnapassi più lenti; questi possono prendere il sopravvento solo quando la frequenza di depolarizzazione delle cellule del nodo seno-atriale rallenta. 2 Aritmie cardiache ed ECG: conoscere, valutare e decidere

3 Figura 2. Il triangolo di Einthoven. Durante la diffusione della depolarizzazione al tessuto miocardico atriale e ventricolare si realizzano sulla superficie cutanea modificazioni del campo elettrico registrate dall elettrocardiografo rispettivamente come onda P (depolarizzazione atriale) e come complesso QRS (depolarizzazione ventricolare); il segmento ST e l onda T rappresentano una parte del processo di ripolarizzazione. Significato e determinazione dell asse elettrico Un dipolo è l insieme di due cariche elettriche di segno opposto, separate fra loro. L onda di depolarizzazione miocardica ventricolare è rappresentabile come un vettore dipolare costituito dalla somma di numerosissimi singoli vettori (vettore dipolare medio) in cui la direzione del vettore rappresenta l asse del dipolo, il verso ne rappresenta il senso dello spostamento e la grandezza il momento dipolare (carica distanza). La direzione, il verso e la grandezza del vettore di depolarizzazione variano continuamente in ogni istante del ciclo cardiaco; l asse elettrico si definisce come la direzione prevalente dell onda di depolarizzazione miocardica ventricolare. Per studiare il vettore di depolarizzazione miocardica Einthoven pose tre elettrodi unipolari nei punti di unione arti-tronco (considerando gli arti inferiori come un unico arto); i tre punti costituiscono sul piano frontale i vertici di un triangolo equilatero inscritto nel torace, con al centro il cuore, nel quale si generano le forze elettriche (figura 2). In base alla concezione di Einthoven le differenze di potenziale registrate in ogni istante dagli elettrodi posti ai vertici del triangolo rappresentano le proiezioni del vettore cardiaco sulle linee che uniscono gli elettrodi (derivazioni bipolari degli arti di Einthoven) (figura 3). Gli assi delle derivazioni bipolari sono costituiti dai lati del triangolo di Einthoven. Per caratterizzare con più precisione la direzione dell asse elettrico si usa un sistema di riferimento esassiale (a sei assi); le sei linee costituite dalle derivazioni unipolari e Cenni di elettrofisiologia 3

4 Figura 3. Proiezioni del vettore cardiaco sugli assi. Asse elettrico cardiaco. bipolari, per metà tratteggiate e per metà continue, si incrociano al centro di un cerchio, dividendolo in dodici angoli di trenta gradi ciascuno. DI è scelta arbitrariamente come punto zero di riferimento; allontanandosi da DI in senso orario ogni linea si trova a 30 gradi da quella precedente (ad es. DII è a +30 gradi da DI); allontanandosi da DI in senso antiorario ogni linea si trova a 30 gradi rispetto a quella precedente (ad es., avl si trova a 30 gradi rispetto a DI). La direzione dell asse elettrico sul piano frontale è misurabile in gradi ed è ampiamente variabile in un intervallo compreso fra 30 gradi e +90 gradi. I segni più e meno del sistema esassiale di riferimento sono una convenzione e non indicano positività o negatività del QRS nelle singole derivazioni. Applichiamo ora la concezione di Einthoven alla rovescia, partendo dall analisi del tracciato elettrocardiografico nelle derivazioni degli arti: dalla proiezione del vettore sulle derivazioni risaliamo alla direzione del vettore risultante che esprime la depolarizzazione ventricolare. Il metodo più semplice ed accurato per determinare l asse elettrico è il seguente: individuare a vista nell ECG a 12 derivazioni la derivazione isodifasica, cioè quella in cui la deflessione positiva e quella negativa del QRS hanno la stessa ampiezza (cioè quella in cui la somma algebrica delle deflessioni del QRS si avvicina a zero); l asse elettrico è perpendicolare alla derivazione isodifasica, nella direzione della derivazione in cui il QRS è più positivo. Gli esempi di seguito proposti contribuiranno a chiarire i concetti esposti (figure 4 e 5). L asse elettrico è importante sia per il suo significato clinico (alcune sindromi hanno un asse elettrico caratteristico), sia come strumento per interpretare la normale morfologia del QRS nelle derivazioni unipolari degli arti. 4 Aritmie cardiache ed ECG: conoscere, valutare e decidere

5 Figura 4. Asse orizzontale. Derivazione isodifasica: avf; derivazione con la massima ampiezza dell onda R: DI. Figura 5. Deviazione assiale destra. Derivazione isodifasica: DIII; derivazione con la massima ampiezza dell onda R: avr. Le derivazioni elettrocardiografiche La registrazione dell attività elettrica del cuore avviene attraverso elettrodi, ognuno dei quali registra da un differente punto di vista l attività cardiaca. Le derivazioni, in totale dodici, disposte in parte sul torace ed in parte a livello degli arti possono essere bipolari o unipolari. Le derivazioni periferiche degli arti ci forniscono una visione sul piano frontale del cuore, mentre quelle precordiali ce la forniscono sul piano orizzontale. Cenni di elettrofisiologia 5

6 Figura 6. Derivazoni ECG. Le derivazioni bipolari, DI, DII, DIII, registrano una differenza di potenziale tra due elettrodi posti a livello degli arti: DI registra la differenza di potenziale tra braccio sinistro e destro; DII registra la differenza di potenziale tra gamba sinistra e braccio destro; DIII registra la differenza di potenziale tra gamba sinistra e braccio sinistro. Sempre a livello degli arti è possibile trovare derivazioni unipolari, avr-avl-avf, dove: avr è posizionato a livello del braccio destro; avl è posizionato a livello del braccio sinistro; avf è posizionato a livello della gamba sinistra. Le sei derivazioni precordiali registrano l attività del tessuto miocardico sottostante e sono posizionate su precisi punti di repere (Figura 6) : V1 = quarto spazio intercostale sulla linea margino-sternale destra; V2 = quarto spazio intercostale sulla linea margino-sternale sinistra; V3 = punto intermedio tra V2 e V4; V4 = quinto spazio intercostale sulla linea emiclaveare sinistra; V5 = quinto spazio intercostale sulla linea ascellare anteriore sinistra; V6 = quinto spazio intercostale sulla linea ascellare media sinistra. 6 Aritmie cardiache ed ECG: conoscere, valutare e decidere

7 Sezione 2 Lettura e interpretazione dell elettrocardiogramma: nozioni fondamentali Ida Ginosa Elementi morfologici essenziali dell elettrocardiogramma La registrazione dell attività elettrica nel tempo avviene normalmente su carta millimetrata. L uso di questo tipo di carta consente di compiere misurazioni di tempo e voltaggio delle onde e dei complessi che compongono la traccia elettrocardiografica (figura 7). Sull asse orizzontale dell ECG viene rappresentato il tempo, misurato in secondi o millisecondi. Normalmente la velocità di scorrimento della carta su cui è registrato un ECG è di 25 mm/sec, da cui si può dedurre che: un quadrato grande di carta millimetrata che misura 5 mm corrisponde a 0,2 secondi; un quadratino piccolo di carta millimetrata che misura 1mm corrisponde a 0,04 secondi; 25 mm/sec corrispondono a 5 quadrati grandi (figura 8). Sull asse verticale è rappresentata l ampiezza di una deflessione, misurata in milli- Volt (mv); tutti gli elettrocardiografi sono tarati per rappresentare un potenziale pari a 1 mv con una deflessione di 10 mm (1 mv = 10 mm). I valori di riferimento citati costituiscono la taratura standard o taratura interna e possono essere modificati per specifiche situazioni (figura 9). Definiti alcuni valori standard che utilizzeremo per effettuare le misurazioni essenziali delle deflessioni elettrocardiografiche, passiamo ora ad analizzare le singole componenti dell onda elettrocardiografica. L onda elettrocardiografica è composta da tre diverse deflessioni che Einthoven denominò onda P, complesso QRS e onda T. Onda P Rappresenta la diffusione dell attivazione elettrica nel miocardio atriale; si presenta come deflessione lenta (durata 0,06-0,12 sec) e arrotondata di piccola ampiezza (2-3 mm) che precede il QRS (figura 10). Figura 7. La carta millimetrata. Lettura e interpretazione dell elettrocardiogramma: nozioni fondamentali 7

8 0,04 TEMPO sec 0,2 VOLTAGGIO (mv) 1 millivolt 0,1 mv Figura 8. Misure standard della carta ECG. taratura intera 1mV = 10 mm doppia taratura 1mV = 20 mm mezza taratura 1mV = 5 mm Figura 9. Taratura dell elettrocardiografo. QRS Rappresenta la depolarizzazione del miocardio ventricolare; ha morfologia puntuta e, di solito, costituisce la deflessione più ampia del tracciato ECG; la durata varia da 0,06 a 0,10 sec; i complessi QRS hanno morfologia differente nelle diverse derivazioni di uno stesso ECG (figura 11). Nell ambito del QRS si definisce: onda Q, la deflessione negativa che precede la R; onda R, la prima deflessione positiva verso l alto; onda S, la deflessione negativa che segue una R. 8 Aritmie cardiache ed ECG: conoscere, valutare e decidere

9 Figura 10. Onda P. clerici Onda T Rappresenta la ripolarizzazione del miocardio ventricolare; è una deflessione ampia ed arrotondata che segue il complesso QRS. Tratto PQ L intervallo compreso fra l inizio dell onda P e l inizio del QRS si denomina tratto PQ; rappresenta il tempo di depolarizzazione atrioventricolare; la sua durata normale è compresa fra 0,12-0,20 sec. Tratto ST Rappresenta la fine della depolarizzazione ventricolare e l inizio della ripolarizzazione ventricolare; corrisponde alla porzione di linea isoelettrica (il livello orizzontale di registrazione nel momento in cui non vi è attività cardiaca) compresa tra il QRS e l onda T (figura 12). Determinare la frequenza cardiaca La frequenza è il numero di impulsi scaricati dal nodo del seno in un minuto. Il valore fisiologico è compreso tra i 60 e i 100 battiti/minuto. Le oscillazioni rispetto a questo parametro si definiscono bradicardia, qualora il valore di frequenza sia inferiore ai 60 battiti/minuto e tachicardia se il valore supera i 100 battiti/minuto. Figura 11. Complesso QRS. Lettura e interpretazione dell elettrocardiogramma: nozioni fondamentali 9

10 Figura 12. Deflessioni e segmenti. Definizione delle onde elettrocardiografiche. Come si calcola la frequenza cardiaca (FC) senza l utilizzo del regolo? Nei tracciati ritmici Per calcolare la FC nei tracciati ritmici è sufficiente: individuare un onda R che cada su una linea marcata; numerare con le cifre 300, 150, 100, 75, 60, 50 ciascuna linea marcata che segue; la frequenza si determina verificando dove cade l onda R successiva a quella scelta da noi come riferimento iniziale Un alternativa a questo metodo è quello che parte dal presupposto che, se la velocità di scorrimento della carta è di 25 mm/sec, in un minuto scorrono 300 quadrati grandi. Dividendo 300 per il numero dei quadrati grandi tra un onda R e quella successiva otterremo il valore di frequenza in un minuto. Esempio: nel tracciato che segue tra un onda R e la successiva intercorrono 2 quadrati grandi. In questo caso il mio calcolo sarà 300/2 = 150; posso affermare che la frequenza cardiaca registrata nel tracciato è di circa 150 battiti/minuto (figura 13). Nelle frequenze basse Nei tracciati in cui si registri una bradicardia i metodi illustrati finora non rappresentano una soluzione pratica. L alternativa consiste nel: 10 Aritmie cardiache ed ECG: conoscere, valutare e decidere

11 Figura 13. Tracciato di esempio per calclo FC. prendere come riferimento le tacche poste all estremità superiore della parte millimetrata del tracciato ECG, denominate tacche dell intervallo di tre secondi (figura 14); individuare due tacche da tre secondi e contare il numero di complessi compresi nel periodo di riferimento; moltiplicare il numero di complessi individuati per 10: il risultato ottenuto corrisponde alla frequenza cardiaca. Nel tracciato preso ad esempio la frequenza cardiaca è poco più che 20 battiti/minuto. Nei tracciati aritmici Nei tracciati aritmici il metodo da utilizzare prevede nuovamente l individuazione delle tacche di riferimento poste nella parte superiore del tracciato; in questi casi occorre individuare un periodo di 6 secondi, contare il numero di complessi compresi nel suddetto periodo e moltiplicare per 10 (figura 15). Il ritmo sinusale Individuare le alterazioni del ritmo cardiaco presuppone la conoscenza delle caratteristiche definenti il ritmo sinusale (figura 16). Per affermare che il ritmo è sinusale devono essere soddisfatti tutti i seguenti criteri: le onde P devono essere presenti ed avere un ritmo regolare; la frequenza delle onde P deve essere compresa tra 60 e 100 battiti/minuto; Figura 14. Tacche di riferimento dei tre secondi. Lettura e interpretazione dell elettrocardiogramma: nozioni fondamentali 11

12 Figura 15. Calcolare la FC nei tracciati aritmici. ci deve essere un onda P che precede ciascuno dei complessi QRS; l intervallo PR deve essere normale e costante. Un aritmia è definibile come qualsiasi ritmo diverso dal ritmo sinusale. Approccio all analisi del ritmo cardiaco L infermiere oggi si trova ad assistere persone la cui complessità del quadro clinico richiede sempre più spesso il monitoraggio delle funzioni vitali tra cui quelle cardiache. Monitorare una persona non vuol dire solo predisporre apposite apparecchiature, ma soprattutto interpretare dati che favoriscano la comprensione del quadro clinico e la presa di decisione. All infermiere è quindi richiesto di conoscere la normalità del ritmo cardiaco attraverso il riconoscimento e l interpretazione delle onde che sull ECG rappresentano il ciclo cardiaco e identificando alterazioni per le quali si renda necessario allertare professionisti competenti nella gestione dei problemi che si presentano. Per poter interpretare un elettrocardiogramma si propone un metodo semplice di analisi della traccia attraverso il quale riconoscere i mutamenti nella morfologia del ritmo e che ci permetta di identificare e valutare situazioni critiche. Il primo passo da compiere è quello di non temere il monitor. La traccia che compare, per quanto sembri di difficile lettura, in realtà è interpretabile ponendosi una sequenza di sei domande le cui risposte ci forniranno gli elementi essenziali per poter riconoscere la situazione osservata. Figura 16. Ritmo sinusale in 12 Aritmie cardiache ed ECG: conoscere, valutare e decidere

13 Prima domanda È presente attività elettrica? L attività elettrica che vediamo al monitor deve corrispondere all effettiva attività cardiaca della persona, pertanto occorre controllare che il monitor e gli elettrodi siano collegati correttamente, e che non vi siano interferenze provocate, ad esempio, da ulteriori apparecchi elettrici o elettromedicali. Seconda domanda L attività elettrica è lenta o rapida? Il range di normalità della frequenza cardiaca è compreso tra i 60 e 90 battiti/minuto, ma dobbiamo ricordare che tutti i parametri rilevati vanno ricondotti alla singola situazione: un atleta, ad esempio, che presenti una frequenza di 50 battiti/minuto non ha una bradicardia patologica, bensì l attività fisica che svolge riduce fisiologicamente il range di tale parametro. Terza domanda L attività elettrica è regolare o irregolare? La regolarità del ritmo è caratterizzata dalla distanza tra le onde R: se queste sono equidistanti il tracciato è ritmico, diversamente la traccia è da considerarsi aritmica. Quarta domanda Il complesso QRS è stretto o largo? Normalmente il complesso QRS ha un ampiezza di 0,12 secondi che corrisponde sulla carta millimetrata dell ECG a 3 quadrati piccoli. Definire l ampiezza del QRS permette di stabilire, in linea generale e congiuntamente alla sua morfologia, se l impulso elettrico è generato dal nodo del seno e se segue le normali vie di conduzione. Quinta domanda È presente l onda P? La presenza dell onda P indica che l impulso elettrico origina dal nodo del seno. Sesta domanda Quale relazione esiste tra onda P e complesso QRS? Questa relazione ci consente di comprendere l origine e la conduzione dell impulso elettrico e la risposta ventricolare. Lettura e interpretazione dell elettrocardiogramma: nozioni fondamentali 13

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