Instrumentaie Biomedical i Msurri fiziologice An 3

MSURAREA PARAMETRILOR BIOELECTRICI CARDIOVASCULARI 1. Electrocardiografia consideraii generale Electrocardiografia reprezint nregistrarea potenialelor electrice generate de inim i transmise la suprafaa corpului. S-a demonstrat teoretic i experimental c inima poate fi considerat din punct de vedere electric ca un dipol electric orientat, care genereaz un cmp electric ntr-un volum conductor. Pentru o mai uoar interpretare a electrocardiogramei, volumul conductor este considerat omogen. Cmpul electric creat de dipol va fi deci un vector care are ca direcie, sens i mrime axa dipolului, polaritatea lui i respectiv mrimea sarcinilor electrice. nregistrrile electrocardiografice reprezint nregistrarea variaiilor de potenial determinate de proiecia vectorului cardiac pe diferite axe. Pentru a obine o imagine fidel a distribuiei spaiale a cmpului electric cardiac este necesar s se fac nregistrri ale proieciei vectorului cardiac pe mai multe axe. Din aceste motive, n electrocardiografie se folosesc numeroase genuri de derivaii, dintre care unele au devenit clasice. n electrocardiografia clinic de folosesc dou tipuri de derivaii: derivaii bipolare i derivaii unipolare. 2. Derivaii bipolare Se numete derivaie bipolar o derivaie n care cei doi electrozi sunt electrozi exploratori, adic culeg variaiile de potenial. Axa de explorare a unei derivaii bipolare trece prin linia ce unete cei doi electrozi. Amplitudinea diferenei de potenial culese este proporional cu proiecia vectorului cardiac pe linia de explorare. Derivaiile bipolare standard se obin msurnd diferenele de potenial dintre dou membre. Acestea sunt derivaiile clasice introduse de Einthoven sub form de derivaii periferice ale membrelor, D1, D2, D3 formnd un presupus triunghi echilateral cu inima n centru.

Fig. 1 Triunghiul Einthoven

Fig. 2 Borna Wilson born de potenial zero

Derivaiile bipolare ale membrelor, notate cu D1, D2, D3 nregistreaz diferenele de potenial dintre braul drept R, braul stng L i gamba stng F. Gamba dreapt se folosete pentru legtura cu pmntul.

Fig.3 Modaliti de culegere a semnalului n derivaiile bipolare

Relaia ntre derivaii: D1 + D3 = D2 3. Derivaii unipolare

1

Instrumentaie Biomedical i Msurri fiziologice An 3

Se numete derivaie unipolar, o derivaie n care unul dintre electrozi culege variaii de potenial, iar cellalt rmne la un potenial practic constant. Primul electrod este explorator, iar al doilea este indiferent. Derivaiile unipolare pot fi ndeprtate cnd electrodul explorator este situat departe de inim (derivaie unipolar a unui membru) sau apropiate (semidirecte) cnd electrodul explorator este plasat aproape de inim (derivaii precordiale). 3.1. Derivaii unipolare ale membrelor (DUM) n derivaiile unipolare ale membrelor electrodul pozitiv este conectat pe rnd cu fiecare dintre cele trei membre, iar electrodul negativ se afl n legtur cu borna central sau potenialul zero.

Fig. 4 Derivaiile unipolare ale membrelor A. Metoda Wilson: derivaiile unipolare ale membrelor se obin plasnd electrodul explorator pe unul din membre, electrodul indiferent fiind conectat la borna central. VR = unipolara braului drept; VL = unipolara braului stng; VF = unipolara braului stng; B. Metoda Goldberger: deriviile unipolare ale membrelor se obin prin plasarea electrodului explorator pe unul din membre, electrodul indiferent rezultnd prin scurtcircuitarea celorlalte membre, fr rezisten intrecalat. C. Metoda Wilson Goldberger este o modificare a metodei Goldberger, cu intrecalarea a dou rezitene n circuitul celor dou membre. aVR derivia unipolar a membrului drept; aVL = derivaia braului stng; aVF = derivaia piciorului stng (a reprezint conducerea amplificat ).

Regula general a DUM este: aVR + aVL + aVF = 0 Derivaiile unipolare pot fi exprimate n funcie de derivaiile bipolare ale membrelor dup fomula: aVR =

D D3 D D3 D1 D2 ; aVL = 1 ; aVF = 2 ; 3 3 3

3.2. Derivaii unipolare precordiale (toracice) (DUP) Derivaiile unipolare precordiale (toracice) sunt derivaii apropiate sau semidirecte, electrodul explorator fiind plasat n diverse puncte pe regiunea precordial n faa pereilor anteriori ai ventriculelor drept i stng, la o distan relativ mic de epicard. Derivaiile precordiale nregistrate astfel sunt denumite V1, V2, V3, V4, V5, V6.

2

Instrumentaie Biomedical i Msurri fiziologice An 3

Fig.5 Derivaii unipolare precordiale

n derivaiile unipolare precordiale electrodul explorator conectat cu polul pozitiv este situat n anumite puncte ale regiunii precordiale sau ale cutiei toracice, n dreptul pereilor ventriculelor drept i stng. Electrodul indiferent legat cu borna central se afl la polul negativ. Amplitudinea deflexiunilor din conducerile precordiale este mai mare dect n conducerile membrelor, deoarece electrodul explorator, fiind situat mai aproape de inim, culege diferene mari de potenial. Punctele de exploarare a regiunii precordiale sunt n numr de ase: - V1, se aplic pe marginea dreapt a sternului, n spaiul al IV lea intercostal; - V2, pe marginea stng a sternului, n spaiul al IV-lea intercostal; - V3, la mijlocul liniei ce unete V2 cu V4; - V4, n spaiul al V lea intercostal, pe linia medio-clavicular stng; - V5, pe orizontala care pornete de la conducerea V4 pn la intersecia cu linia axilar anterioar; - V6, la ncruciarea liniei axilare medii stngi cu linia orizontal care trece prin V4. n afara acestor ase poziii clasice, electrodul explorator poate fi plasat i pe alte puncte de pe suprafaa toracic (V7, V8, V3R, V4R, V5R, V6R, VE). Conducerile notate cu X sunt conduceri precordiale cu un spaiu mai sus, iar conducerile notate cu Y, cu dou spaii mai sus fa de conducerile obinuite de la V1 la V6. Alte tipuri de derivaii: Derivaiile esofagiene se realizeaz cu ajutorul unui electrod explorator, introdus n esofag printro sond Einhorn i cu electrod indiferent aezat la distan. Nomenclatura folosit la nregistrarea conducerilor esofagiene este Voe 28 Voe 40. Derivaiile endocavitare (intracardiace) se obin introducnd electrodul explorator ntr-o cavitate cardiac. Electrodul explorator se introduce n cavitile drepte prin cateterizare venoas obinuit. Cavitile stngi sunt abordate, fie printr-un defect septal atrial, fie pe cale arterial retrograd. Variaiile de potenial intraventriculare sunt mai mari dect cele atriale ajungnd pn la 8 10 mV. Derivaii Frank folosite n vectocardiografie (derivaiile X, Y, Z ). 4. nregistrarea electrocardiogramei Bolnavul se aeaz n decubit dorsal, pe ct posibil ntr-o stare de relaxare fizic i psihic. Temperatura camerei se recomand a fi n jur de 20C, frigul putnd produce tremurturi musculare, iar cldura excesiv, transpiraie care modific conductibilitatea pielii, falsificndu-se astfel nregistrarea. Pentru a reduce rezistena pielii i a realiza un ct mai bun contact ntre electrod i piele, se face degresarea tegumentelor cu alcool i se aplic apoi electrozii. Acetia se plaseaz pe ct posibil pe regiuni neproase i pe partea muscular, nu pe cea osoas. Punctele toracice pe care se aplic electrozii precordiali vor fi respectate cu atenie la acelai pacient, pentru ca la o eventual repetare a ECG s rmn aceleai. Biopotenialele cardiace culese cu ajutorul electrozilor n derivaiile alese prin selector sunt amplificate i eventual filtrate, pentru ca apoi s fie aplicate sistemului de afiaj. Cablul de pacient este prevzut la un capt cu electrozii care se leag la pacient, iar la cellalt capt cu o muf care se leag la selectorul de derivaii. Culorile conductoarelor de legtur ale electrozilor sunt standardizate: rou pentru braul drept, galben pentru braul stng, verde pentru piciorul stng, negru sau albastru pentru piciorul drept; alb numerotat 1- 6 pentru legturile precordiale (V1... V6).

3

Instrumentaie Biomedical i Msurri fiziologice An 3

Banda de frecven a semnalului cules se situeaz n intervalul 0,05 100Hz. Amplificatoarele utilizate sunt de tip diferenial cu cuplaj RC pentru a satisface cerinele de impedan pentru electrozii de suprafa, de sensibilitate i band de frecven corespunztoare semnalului electric cardiac. Dispozitivul de nregistrare este prevzut cu posibilitatea reglrii vitezei de hrtie, n cel puin dou trepte (25 i 50 mm/s). Pentru etalonarea cii de amplificare nregistrate, pe orice derivaie blocul de etalonare introduce la intrarea preamplificatoarelor un semnal de test de 1 mV; pentru acest semnal potrivit standardelor trebuie s rezulte o deviaie a peniei de 10 mm. Standardizarea se face naintea fiecrei nregistrri, apsndu-se sacadat butonul de etalonare. Cnd curba de etalonare nu este corect, apar distorsiuni de nregistrare care modific ECG. Dac ramura ascendent a curbei depete platoul sau ramura descendent coboar sub linia de plecare cu mai mult de 1 mm, se produce deflexiunea numit overshooting (supraoscilaii) care se datorete unei slabe amortizri a sistemului inscriptor cu exagerarea deflexiunilor rapide. Cnd curba de standardizare are colurile rotunjite, deformarea poart denumirea de overdamping (supramortizare); n acest caz sistemul de nregistrare fiind prea amortizat, se obin complexe de voltaj sczut cu dispariia deflexiunilor de amplitudine mic i cu denivelarea segmentelor. La unele sisteme de nregistrare pot fi ntlnite marcatoare de timp la secund sau la 10 secunde. Acestea permit o analiz corect funcie de timp, independent de eventualele neuniformiti n derularea hrtiei. n cazuri de urgen i n supravegherea de lung durat se folosete afiarea scopic. De asemenea, autosalvrile sunt dotate cu cte un electrocardioscop prevzut cu un cablu de pacient care, de regul, are numai trei electrozi. Electrozii se plaseaz pe toracele pacientului n vrfurile unui triunghi echilateral: doi electrozi culeg tensiunea corespunztoare derivaiei II, iar al treilea electrod reprezint masa. 5. Elementele de msurare unei electrocardiograme ECG se nregistreaz pe hrtie milimetric; ECG se caracterizeaz prin unde fie pozitive fie negative; fiecare und este caracterizat de amplitudine, durat i form; poriunile traseului cuprinse ntre dou sau mai multe unde se numesc segmente, timpii corespunztori segmentelor se numesc intervale.

Informaiile pe care le ofer un traseu electrocardiografic se refer la: ritm, frecven, conducere, ax electric. Calculul frecvenei: a) cu ajutorul formulei Fr =

6000 unde X = intervalul R R sau P P; X

b) cu ajutorul riglei de calcul a frecvenei; c) o tehnic simplificat stabilete frecvena cardiac folosind curba din graficul de mai jos care necesit determinarea n mm a distantei dintre vrfurile a dou unde R succesive i citirea pe ordonat a frecvenei corespunztoare. d)

4

Instrumentaie Biomedical i Msurri fiziologice An 3

A

BFig. 6 (A) Graficul pentru calculul frecvenei; (B) Rigl de calcul a frecvenei

6. Artefacte n nregistrarea electrocardiogramei Sunt deformri ale traseului electric produse de: - A) curentul alternativ produce parazitri ale ECG traduse printr-o nscrire dina a acesteia, datorat unor oscilaii perfect regulate la o frecven de 50 de periode /sec.

Fig. 7 Artefact datorat curentului electric alternativ

Fig. 8 Tremurturi musculare produc oscilaii neregulate ca frecven i amplitudine

Se evit prin: a) legtur corect a aparatului cu pmntul; b) perfect aderare a electrozilor la tegumente; c) nlturarea ncrucirii cablului de reea cu cel de pacient sau a trecerii cablului de reea pe lng patul pacientului; d) ndeprtarea din imediata apropiere a altor aparate electrice n funciune sau ndeprtarea patului de surse electrice; e) izolarea bolnavului printr-o plas metalic sub saltea, conectat la pmnt, n acelai punct de mas, cu electrocardiograful. - B) tremurturile musculare se traduc pe nscriere prin aceleai dinri ale traseului electric, dau neregulate, cu frecven i amplitudine variabile. Se evit prin obinerea unei poziii comode, prin respectarea temperaturii camerei i linitirea bolnavului dac acesta este agitat. - C) ondulaiile traseului electric se produc odat cu micrile bolnavului sau cu micarea cablurilor, mai ales n timpul respiraiei, dac acestea sunt plasate pe abdomen sau torace.

5