a.a. 2005/2006 Laurea Specialistica in Fisica Corso di Fisica Medica 1 Utilizzo ECG

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1 a.a. 2005/2006 Laurea Specialistica in Fisica Corso di Fisica Medica 1 Utilizzo ECG 27/4/2006

2 Cuore come dipolo elettrico Il cuore considerato come un generatore elettrico complesso, in cui sono presenti (e si propagano in vario modo nel corso dell ECG) zone negative (eccitate) e zone positive (in riposo) La sequenza degli eventi elettrici non è facile da ricostruire partendo da poche derivazioni effettuate dalla superficie del corpo Einthoven trovò la semplificazione del problema: la risultante di tutte le differenze di potenziale che si generano nel cuore durante l attività può, in ogni istante, essere indicata con un unico vettore, il vettore cardiaco istantaneo

3 Semplificazione Il cuore, come generatore elettrico, è assimilato idealmente a un dipolo, che durante l attivazione miocardica cambia di intensità e direzione Momento di dipolo che, immaginato al posto del cuore, produrrebbe le differenze di potenziale che si osservano tra i vari punti di derivazione Semplificazione molto utile nell interpretazione delle derivazioni elettrocardiografiche Si considera il dipolo elettrico del cuore applicato al centro di un triangolo equilatero derivando le d.d.p. ai vertici del triangolo stesso

4 Triangolo di Einthoven la differenza di potenziale tra P1 e P2 al centro è posizionato il dipolo costituito da due cariche uguali e opposte, equidistanti dal centro proiezione del dipolo elettrico sulla retta congiungente i punti P1 e P2

5 Derivazioni elettrocardiografiche I derivazione: al braccio destro il capo (-) ed al braccio sinistro il capo (+) II derivazione: al braccio destro il capo (-) ed alla gamba sinistra il capo (+) III derivazione: al braccio sinistro il capo (-) ed alla gamba sinistra il capo (+)

6 Connessioni di Einthoven AB: vettore cardiaco istantaneo a 1 b 1, a 2 b 2, a 3 b 3 : proiezioni del vettore cardiaco istantaneo sugli assi di derivazione i segni (+ e ) indicano la polarità delle derivazioni

7 Interpretazione Le ampiezze delle onde elettrocardiografiche sono proporzionali in ogni istante alla proiezione del vettore cardiaco istantaneo sui tre lati (assi di derivazione) del triangolo di Einthoven Misurando i rapporti tra le ampiezze degli ECG in ogni istante è possibile stabilire la posizione, l orientamento e l intensità del vettore cardiaco istantaneo nei limiti in cui l asse elettrico del cuore coincide con l asse anatomico si possono ottenere utili informazioni sulla posizione e forma del cuore

8 Limiti Le tre derivazioni di Einthoven non sono tuttavia sufficienti a risolvere da sole uno dei problemi più importanti dell elettrocardiografia medica: quello di ottenere informazioni dettagliate su quale parte del cuore sia precisamente localizzata una lesione patologica del miocardio alterazione dei potenziali che si generano, quindi la modificazione del normale aspetto dell ECG l alterazione dell ECG raccolto da un elettrodo sarà tanto più marcata quanto più esso si trova in prossimità della zona lesa

9 Derivazioni unipolari Più adatte a questo scopo sono le derivazioni precordiali dette unipolari o di Wilson

10 Metodo di Wilson Consiste nel misurare le differenze di potenziale tra un elettrodo esplorante posto in vari punti della regione precordiale del torace, collegato al capo positivo dell elettrocardiografo e un punto di riferimento al quale vengono collegati, mediante tre resistenze uguali (r 1, r 2, r 3 ) gli elettrodi posti sul braccio destro, sul braccio sinistro e sulla gamba sinistra questo punto comune, connesso al capo negativo dell elettrocardiografo, viene definito central terminal (CT)

11 Conseguenze E possibile dimostrare che il CT assume un potenziale elettrico che è indipendente dall orientamento e dall ampiezza del vettore cardiaco istantaneo (quindi considerato costante) Negli elettrocardiogrammi ottenuti usando come punto di derivazione rispettivamente il central terminal e l elettrodo esplorante posto sul torace è allora lecito riferire le alterazioni eventualmente riscontrate alla regione cardiaca immediatamente sottostante al punto ove è posto l elettrodo esplorante

12 Interpretazione Differenze di potenziale tra due elettrodi E 1 ed E 2 prospicienti la punta e la base dei ventricoli in tre momenti successivi dell invasione ventricolare

13 Semplificazioni Cuore considerato come un generatore disposto su un piano anziché in un volume conduttore Per conoscere il reale orientamento nello spazio del vettore cardiaco è indispensabile raccogliere i segnali elettrici cardiaci non solo dai tre punti considerati da Einthoven su un unico piano ma anche da punti sulla superficie anteriore (derivazioni toraciche) e posteriore del tronco (analisi vettoriale dell elettrocardiogramma) vettocardiografia ma la sua applicazione pratica tuttavia è stata finora molto limitata

14 Corrente La corrente che scorre nel corpo, dovuta al campo elettrico prodotto dal cuore, non è una corrente di elettroni come quella che scorre nei fili metallici dello strumento, ma è piuttosto una corrente di ioni E necessario pertanto un sistema in grado di trasformare una corrente di ioni in una corrente di elettroni si utilizza un interfaccia nella quale avviene una reazione chimica di ossidoriduzione che comporta un acquisizione o cessione di elettroni da o verso sostanze in forma ionica (elettrodo)

15 Gli elettrodi Un elettrodo si compone di una parte metallica per il collegamento con il filo elettrico che va al voltmetro ed una parte salina, in grado di partecipare alla reazione di ossidoriduzione E importante che la resistenza dell elettrodo sia la più piccola possibile (e adeguata tollerabilità dermatologica): argento Per la parte salina si sceglierà un sale d argento il derma è ricco di cloro: cloruro d argento L elettrodo è quindi una placchetta d argento metallico ricoperta da una patina di cloruro d argento nella zona a contatto con la pelle

16 Reazione chimica La reazione di ossidoriduzione che avviene tra l elettrodo e la pelle è la seguente: In una misura elettrocardiografica di lunga durata l elettrodo potrebbe consumarsi nel senso che lo strato di cloruro potrebbe passare tutto in soluzione e l argento metallico entrare direttamente in contatto con la pelle per fare una misura con il voltmetro ci vogliono almeno due elettrodi e ognuno di essi vedrà probabilmente una concentrazione diversa di ioni cloro nella zona dove è stato posto

17 Esaurimento Il potenziale elettrico cardiaco ha valori dell ordine del millivolt mentre il potenziale di giunzione liquida ha valori dell ordine del volt Quando il cloruro si è consumato tutto, il potenziale dell elettrodo diventa impredicibile ed erratico, dipendendo da altri ioni presenti nella zona oltre che dalle impurità presenti nell argento A questo punto si dice che l elettrodo si è polarizzato e deve essere sostituito nella pratica clinica, gli elettrodi vengono sostituiti una volta all anno