Biopotenziali

Se adeguatamente stimolata la cellula si

depolarizza e temporaneamente aumenta

la sua permeattività agli ioni Na+ che

entrano nella cellula in gran numero

portando, per un breve intervallo di tempo

(~1 ms) il potenziale a + 20/40 mV.

Se uno stimolo ricade all’interno del

periodo refrattario, questo stimolo decade

e non produce depolarizzazione.

A questo periodo corrisponde una relativa frequenza detta soglia del segnale, oltre il

quale non si percepisce

Questi periodi di refrattarietà generano quindi dei limiti superiori nella frequenza di

eccitabilità della cellula ( 1 ms => circa 1kHz)

Trasmissione del segnale bioelettrico

Quando un neurone viene eccitato (otticamente, elettricamente, meccanicamente,

chimicamente, ecc.) esso diviene sede di un campo elettrico che viaggia lungo

l’assone (parte terminale della membrana che garantisce la connessione con altre

cellule) Questo campo elettrico consiste in una

temporanea inversione del potenziale ai capi

della membrana del neurone

L’inversione della polarizzazione è detta

depolarizzazione e genera l’apertura dei canali

ionici per Na+, che dà inizio ad una corrente

ionica entrante

Essendo i nervi immersi in un fluido conduttore,

si generano delle correnti ioniche all’esterno di

questi. Sono proprio queste correnti che permettono di rendere evidente esternamente

la presenza di uno stato di depolarizzazione

I segnali bioelettrici di interesse clinico sono prodotti dall’azione coordinata di gruppi di

cellule.

L’azione sincronizzata di gruppi di celle si propaga attraverso i fluidi che circondano

tali cellule, genera delle correnti ioniche e conseguentemente delle differenze di

potenziale tra regioni diverse del corpo

Elettroneurogramma (ENG) La velocità di propagazione di un

impulso in un nervo periferico può

essere misurata stimolando il nervo in

due punti differenti e misurando i tempi

di viaggio di tali stimoli (velocità max

fino a150 m/s).

La velocità di conduzione cambia nelle

celle nervose rigenerate in seguito ad un

trauma

Elettromiogramma (EMG) La contrazione muscolare genera dei

potenziali d’azione in ciascuna singola

fibra muscolare.

La misura di tali potenziali è detta

elettromiogramma (EMG).

Un esame EMG viene effettuato sia

per misurare il potenziale d’azione di

singole unità motorie che per

verificare la capacità muscolare di

interi gruppi muscolari (somma di numerosi potenziali d’azione).

Per contrazioni volontarie, l’ampiezza tipica di un segnale EMG è: 20–2000 mV; per

una durata di 3–15 ms.

Di un EMG si osservano la forma (pattern) e l’intensità del segnale.

Studiando le singole componenti potremmo ricostruire la sequenza di stimoli volti a

compiere un’azione, così da poter costruire dispositivi in grado di riprodurre questi

pattern e ripristinare delle disabilità (riabilitazione)

Elettroretinogramma (ERG)

L’ERG misura la differenza di potenziale tra un punto della testa del paziente (fronte,

tempia o lobo dell’orecchio) e la cornea.

Ciascuna parte del tracciato ERG è associabile alla fisiologia della retina (pattern).

Come vedremo ciò accade in similitudine nell’ECG.

Elettrooculogramma (EOG) Nell’EOG si misura il potenziale associato

all’angolo proprio dell’asse oculare.

La risposta è lineare ed il campo di misura è: +/-

30°

EOG si usa negli studi sul sonno e nella

valutazione dell’efficienza visiva dei neonati.

ELETTRODI PER BIOPOTENZIALI

Al fine di misurare i biopotenziali generati dal corpo umano è necessario progettare

un’opportuna interfaccia tra corpo umano e strumento di misura.

Questa interfaccia è realizzata dagli elettrodi per biopotenziali.

Tali elettrodi svolgono una funzione di trasduzione tra la corrente ionica generata nel

corpo umano e la corrente elettronica trasferita alla strumentazione di misura.

Gli elettrodi vengono applicati sulla pelle e quest’ultima è formata da 3 strati :

epidermide( non vascolarizzato, formato da cellule morte, isolante), derma

(vascolarizzato) e strato sottocutaneo (vascolarizzato)

Interfaccia elettrodo-elettrolita

Gli elettrodi sono di metallo, ma bisogna evitare il contatto diretto per escludere

corrosioni e per questo si utilizza un gel conduttivo contenente ioni Cl- (elettroliti,

libera elettroni in relazione agli ioni provenienti dalle correnti ioniche del corpo)

L’elettrodo è di argento Ag che diventa AgCl per elettrolisi : AgCl + e- <-> Ag+ +

Cl-

I due ioni sono trasformati in cloruro di argento e liberano uno ione tramite reazione di

elettrolisi (questa combinazione con l’argento è la più efficace)

per effettuare una misura bisogna sempre

verificare che l’impedenza di contatto è molto

minore di quella dello strumento che utilizzo

per la misurazione.

L’impedenza di un elettrodo è riportata in un

grafico in relazione alla frequenza

Artefatti da movimento

Si generano quando l’interfaccia tra elettrodo ed elettrolita si muove generando

disturbi (in alcuni casi a bassa frequenza che possono essere filtrati) che tendono a

scomparire nel tempo alla scomparsa del disturbo.

si interviene ad esempio chiedendo al

paziente di stare il più steso e di non

respirare, di chiudere gli occhi in un ECG,

poiché i segnali si sovrappongono e si crea

difficile visualizzazione.

Si interviene con tecniche di filtraggio

Il grafico specifica i range di frequenza per

ogni misurazione

Elettrodi metallici Uno degli elettrodi maggiormente utilizzati è quello a disco

metallico.

E’ realizzato con un disco metallico a contatto con la pelle e un gel

elettrolitico.

Elettrodi a suzione

Sono in uso principalmente per il monitoraggio delle derivazioni

precordiali.

Non hanno bisogno dei lacci o adesivi, sono riutilizzabili ed è

necessario applicare gel elettro-conduttivo.

Non possono essere utilizzati per lunghi periodi, hanno comunque

una ridotta superficie di contatto.