L’ELETTROCARDIOGRAMMA
L’elettrocardiogramma (ECG) è la registrazione dei potenziali elettrici
prodotti dal tessuto cardiaco. La formazione degli impulsi elettrici si attua
all’interno del sistema di conduzione cardiaco;le fibre muscolari striali e
ventricolari, quando eccitate, si contraggono. Le correnti elettriche prodotti
da questi impulsi si diffondono attraverso l’organismo e vengono registrate
dalla superficie corporea mediante l’applicazione di elettrodi in punti
differenti, connessi a loro volta con un apparato di registrazione. L’utilità
diagnostica dell’ECG è rappresentata dalla valutazione del ritardo di
conduzione degli impulsi elettrici atriali e ventricolari, dell’origine dei
ritmi ectopici, dell’ischemia e dell’infarto del miocardio, degli effetti dei
farmaci cardiologici (in maniera particolare la digitale ed i farmaci
antiaritmici) e delle alterazioni elettrolitiche (in particolare il potassio),
dalla valutazione della funzione dei pacemaker artificiali, dell’ipertrofia
atriale e ventricolare, delle pericarditi e di quelle patologie sistemiche
caratterizzate da un interessamento cardiaco. Per quanto l’ECG costituisca
uno degli esami maggiormente eseguiti nell’ambito clinico, questo
rappresenta l’unico esame di laboratorio la cui interpretazione debba
essere effettuata nell’ambito di uno specifico contesto clinico. Un paziente
cardiopatico può presentare un ECG normale, mentre in un soggetto sano è
possibile riscontrare la presenza di anomalie all’ECG.
SISTEMA DELLE DERIVAZIONI
ECG a DERIVAZIONI (I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1- V6). Le derivazioni
bipolari standard (I, II, III) registrano i potenziali elettrici su un piano
frontale. Gli elettrodi vengono applicati agli arti superiori ed inferiori;
l’elettrodo posizionato sulla gamba dx rappresenta la testa. La derivazione
I riflette la differenza di potenziale esistente tra arto superiore sinistro e
destro, la derivazione II tra arto inferiore sinistro ed arto superiore destro,
mentre la derivazione III la differenza di potenziale è presente tra arto
inferiore sinistro e arto superiore sinistro. Il potenziale elettrico registrato
in una dell’estremità non varia a seconda di dove venga posizionato
l’elettrodo su detta estremità. Gli elettrodi vengono normalmente applicati
appena al di sopra dei polsi e delle caviglie. In pazienti con amputazione di
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un’estremità l’elettrodo viene collocato sul moncone residuo. In un
paziente con tremore è possibile ottenere un ECG apparentemente esente
da arte fatti muscolari applicando gli elettrodi nella porzione superiore
dell’arto. Nell’ECG da sforzo è possibile applicare gli elettrodi a livello
del tronco. Una derivazione unipolare registra i potenziali elettrici presenti
nell’area limitata posta al di sotto della derivazione e gli eventi elettrici
relativi al ciclo cardiaco “osservati” dal sito di registrazione. Le
derivazioni unipolari clinicamente più utilizzate sono rappresentate dalle
derivazioni degli arti aumentate, dalle derivazioni precordiali, da quelle
esofagee ed intracardiache. Le derivazioni unipolari poste sul piano
frontale (a VR, aVL e aVF) sono correlate alle derivazioni bipolari
standard (I, II, III). Le derivazioni precordiali (V) registrano i potenziali su
un piano orizzontale senza che vengano influenzate dai potenziali derivanti
da un elettrodo “indifferente”. Le derivazioni esofagee registrano i
potenziali atriali e ventricolari osservabili a livello dell’esofago, mentre le
derivazioni intracardiache registrano i potenziali relativi alla camera in cui
vengono posizionati.
IL VETTORE CARDIACO
Il vettore sul piano frontale, o asse, rappresenta la somma dei potenziali
elettrici del ciclo cardiaco osservati su un piano frontale rispetto alla
superficie corporea. Associando l’asse delle derivazioni bipolari I, II e III a
quello delle derivazioni unipolari aVR, aVL e aVF è possibile costruire un
sistema esassiale di riferimento in cui vengono illustrate tutte le sei
derivazioni su un piano frontale; il vettore medio sul piano frontale del
QRS, dell’onda P e dell’onda T può essere valutato in maniera
approssimativa considerando la loro entità netta e la loro direzione in due
qualsiasi derivazioni delle tre standard. Il normale asse del QRS è
compreso tra 0 e + 110 gradi; le derivazioni a sinistra (tra –45 e –90 gradi)
e a destra (+110 e +/- 180 gradi) dell’asse vengono considerate anormali.
Una deviazione a sinistra sul piano frontale medio dell’asse del QRS può
verificarsi nel processo d’invecchiamento, in assenza di una cardiopatia
manifesta. Il normale asse dell’onda P e dell’onda T corrisponde per lo più
al normale asse del QRS ed è diretto generalmente nella stessa direzione.
Le derivazioni precordiali unipolari esprimono dei potenziali elettrici
(vettori) sul piano orizzontale. Associando i segnali elettrici provenienti
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dai piani frontale ed orizzontale si genera una visione tridimensionale
dell’attività elettrica cardiaca.
DERIVAZIONI PER MONITORAGGIO
Per quanto qualsiasi derivazione possa essere utilizzata in ambienti clinici
specializzati, comunemente si fa ricorso ad una derivazione toracica
bipolare modificata (MCL). L’elettrodo positivo viene posizionato in V1,
mentre l’elettrodo negativo a livello della spalla sinistra; un terzo elettrodo
viene collocato in posizione lontana rispetto ai primi due e costituisce la
terra. Questa derivazione “MCL1” viene utilizzata per la valutazione degli
eventi aritmici. Nel monitoraggio delle alterazioni dell’onda T e del
segmento ST secondarie ad episodi ischemici, l’elettrodo positivo viene
posizionato in qualsiasi posizione in cui siano state evidenziate delle
anomalie ad un controllo precedente.
LA GRIGLIA ELETTROCARDIOGRAFICA
La carta per elettrocardiogramma è una carta millimetrata, in cui le linee
orizzontali e verticali sono posizionate ad intervalli di 1mm; ogni 5mm
sono presenti delle linee più scure. Il tempo viene misurato lungo le linee
orizzontali, dove 1 mm corrisponde a 0,04 secondi. Il voltaggio viene
misurato lungo le linee verticali ed è espresso in millimetri (10 mm = 1
mV). Normalmente la velocità di scorrimento della carta è pari a 25mm al
secondo. La normale calibrazione è rappresentata da un segnale di 1 mV
che produce una deflessione di 10 mm. La calibrazione doppia produce
una deflessione di 20 mm e viene talvolta utilizzata per l’identificazione
del ritmo atriale nei pazienti tachicardici; una calibrazione dimezzata
produce una deflessione di 5 mm ed è utile in quelle condizioni in cui la
presenza di un marcato incremento del voltaggio delle onde rende difficile
una perfetta valutazione del QRS. La calibrazione ad un quarto produce
deflessioni di 2,5 mm e viene utilizzata nell’elettrocardiografia
endocavitaria. Ogni ECG deve essere accompagnato dalla calibrazione
utilizzata.
ELETTROFISIOLOGIA DELLE CELLULE CARDIACHE
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DEPOLARIZZAZIONE E RIPOLARIZZAZIONE CELLULARE. La
maggior parte dell’elettrocardiografia clinica si basa sul comportamento
dei potenziali d’azione cellulare. Le caratteristiche dei potenziali d’azione
transmembrana variano a seconda del sito d’origine, dei differenti tipi di
cellule coinvolte e della loro localizzazione a livello cardiaco. Il normale
ritmo cardiaco è correlato alla normale generazione del potenziale di
azione cellulare. Potenziali di azione cellulare anomali possono
determinare la comparsa di aritmie. I ritardi nella conduzione degli impulsi
elettrici generati da potenziali di azione transmembrana possono provocare
l’insorgenza di alterazione del ritmo o di ritardi nella depolarizzazione di
una camera cardiaca. Nella genesi dell’ECG sono coinvolti 4 eventi
elettrofisiologici: 1 la formazione dell’impulso nel segnapassi cardiaco
(normalmente il nodo seno atriale “SA”); 2 la trasmissione dell’impulso
attraverso fibre di conduzione specializzate; 3 l’attivazione
(depolarizzazione) del tessuto miocardio; 4 la ripolarizzazione (recupero)
del miocardio. La differenza di potenziale esistente tra ambiente intra ed
exstracellulare è noto come potenziale di membrana a riposo il quale è
causato prevalentemente dal gradiente del potassio transmembrana. Nella
maggior parte delle cellule cardiache il potenziale a riposo è compreso tra
–80 e –90 mV (con eccezione delle cellule contenute nei nodi SA ed
atrioventricolare AV).
Con la depolarizzazione si verifica un improvviso cambiamento della
permeabilità della membrana cellulare al sodio. Gli ioni sodio e, in
quantità minore, gli ioni calcio entrano all’interno della cellula attraverso i
rispettivi canali con improvviso aumento del potenziale del potenziale
intracellulare a circa +/- 20 mV. Tale fase della depolarizzazione è
denominata fase 0 e riflette la corrente di entrata veloce sodio-dipendente
tipica delle cellule miocardiche e delle fibre di Purkinje. La velocità
massima di depolarizzazione delle cellule ventricolari è di 200 volt per
secondo, mentre quella delle cellule atriali è compresa tra i 100 e 200 volt
per secondo. Le cellule segnapassi dei nodi SA e AV vengono
depolarizzante da correnti di entrata lente di tipo calcio-dipendente. In
condizioni anormali, quali l’ischemia, le cellule caratterizzate da
un’ibizione delle correnti di entrata di sodio vengono depolarizzate da
correnti lente calcio-dipendente.
Dopo la depolarizzazione cellulare il potenziale gradatamente ritorna ai
valori presenti a riposo. tale processo di ripolarizzazione è caratterizzato
da tre fasi. Fase1 – iniziale rapido ritorno del potenziale intracellulare a 0
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mV, prevalentemente per chiusura dei canali per il sodio; fase 2 – plateau
secondario ad un’entrata lenta di calcio nella cellula; fase 3 – ritorno del
potenziale intracellulare ai valori osservati nella fase di riposo, secondario
a fuoriuscita del potassio dalla cellula. Al termine della fase tre viene
ristabilito il normale potenziale a riposo, mentre la pompa del sodio
ripristina le anomalie del potassio e del sodio intracellulare. Nelle cellule
calcio dipendente (cellule nodali SA e AV) la fase di ripolarizzazione è
meno distinta.
La somma di tutti i potenziali della fase 0 delle cellule atriali determina
l’iscrizione dell’onda P all’ECG di superficie. La fase 2 corrisponde al
segmento PR, il quale segue l’onda P, mentre la fase 3 corrisponde
all’onda T, della ripolarizzazione atriale. La somma di tutti i potenziali
della fase 0 delle cellule ventricolari determina l’iscrizione del complesso
QRS all’ECG di superficie. La fase 2 corrisponde al segmento ST, mentre
la fase 3 all’onda T.
ECCITAZIONE E POTENZIALE SOGLIA. L’eccitazione di una cellula
cardiaca si verifica quando uno stimolo riduce il potenziale transmembrana
al potenziale soglia (pari a circa –60 mV nelle cellule muscolari atriali e
ventricolari e circa –40 mV nelle cellule nodali SA e AV). In presenza di
un aumento del potenziale transmembrana a riposo a valori prossimi al
livello soglia, uno stimolo relativamente debole può evocare una risposta.
Al contrario, in presenza di una riduzione del potenziale a riposo è
necessario applicare uno stimolo relativamente più forte per produrre una
risposta.
REFRATTARIETA’. Il periodo refrattario delle cellule miocardiche e dei
tessuti cardiaci consiste di un periodo refrattario assoluto, durante il quale
nessuno stimolo di qualsiasi entità può evocare alcuna risposta, e di un
periodo refrattario relativo (efficace), durante il quale solamente uno
stimolo potente è in grado di evocare una risposta. Il periodo refrattario
relativo inizia al momento in cui il potenziale di membrana raggiunge il
potenziale soglia e termina poco prima della fine della fase 3; a tale fase
segue un periodo di eccitabilità supernormale, durante il quale uno stimolo
relativamente debole può evocare una risposta.
VELOCITA’ DI CONDUZIONE. La velocità alla quale gli impulsi
elettrici si diffondono attraverso il cuore è correlata alle proprietà
intrinseche delle differenti parti del sistema di conduzione e del miocardio.
La velocità di conduzione è più rapida nel fascio di His e nel sistema di
Purkinje (circa 2 metri al secondo) ed è più lenta nei nodi SA e AV (0,015
0,02 metri al secondo); nelle fibre muscolari atriali e ventricolari la
velocità di conduzione è pari a 1 metro al secondo.
COMPLESSI NORMALI. L’onda P rappresenta le deflessione prodotta
dalla depolarizzazione atriale; normalmente raggiunge i 0,12 sec di durata
ed è diretta a sinistra ed in basso rispetto al piano frontale. La presenza di
onde P larghe sta ad indicare un ritardo della conduzione interatriale.
L’onda P è seguita dall’onda T, la quale costituisce la deflessione prodotta
dalla ripolarizzazione atriale; normalmente non è possibile osservare
questa onda all’ECG. Il complesso QRS rappresenta la depolarizzazione
ventricolare. L’onda Q è l’iniziale deflessione negativa e rappresenta
l’inizio della depolarizzazione ventricolare; l’onda R è la prima
deflessione positiva della depolarizzazione ventricolare e l’onda S è la
deflessione negativa della depolarizzazione ventricolare che segue la prima
onda positiva (R). un’onda QS sta ad indicare una deflessione negativa che
non si eleva al si sopra della linea di base. Un’onda R’ (r’) è la seconda
onda positiva e segue l’onda S; la deflessione negativa che segua l’onda r’
viene denominata onda s’; se l’onda R non è seguita da un’onda s la
seconda deflessione positiva viene sempre denominata R’ (r’) e il
complesso QRS viene descritto come complesso Rr’ (rR’). Le lettere
maiuscole (Q,R,S) vengono attribuite ad onde superiori a 5 mm. La
morfologia (e l’asse) del complesso QRS fornisce delle informazioni
relative alla presenza o meno di ipertrofia ventricolare, infarto del
miocardio e ritardi di conduzione delle branche del fascio di His. L’onda T
è la deflessione prodotta dalla ripolarizzazione ventricolare. L’onda U è la
deflessione (normalmente positiva) che segue l’onda T e precede l’onda P
successiva; si ritiene che tale onda sia dovuta alla ripolarizzazione del
sistema di conduzione intraventricolare (Purkinje) ed è spesso più evidente
in presenza di ipertrofia ventricolare sinistra, nell’ipokalemia e
nell’ipomagnesemia.
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