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TEORIA DEL DIPOLO
Quando l’attività elettrica di un miocardiocita genera un campo elettrico nel “volume
conduttore” che la contiene? Per il teorema di Gauss solo quando la sua
polarizzazione non è uniforme lungo tutta l’estensione della membrana cellulare:
questa condizione si verifica in fase 0 e 3. Cioè quando una cellula ha a un polo un
ddp diversa da quella dell’altro polo (polarizzazione non uniforme): allora si genera
un campo elettrico.
Il campo elettrico di una striscia di tessuto miocardico attivata dal pda corrisponde a
quello di un dipolo con la carica positiva posta dalla parte di tessuto ancora a riposo
(o meno polarizzato) e la carica negativa dalla parte del tessuto già depolarizzato. La
regione dalla parte del tessuto a riposo ha potenziale maggiore rispetto all’altra. I
dipoli sono rappresentabili come vettori la cui punta è orientata verso la regione a
potenziale positivo.
I dipoli sono generati nella regione dove il PM delle cellule cardiache sta cambiando,
cioè sulla linea di confine fra il tessuto a riposo e quello attivato.
Nel cuore attivo molti dipoli sono generati simultaneamente originando un dipolo
risultante dato dalla somma vettoriale dei singoli dipoli. Ogni striscia di miocardio
perpendicolare a alla superficie di separazione tra tessuto attivo e tessuto a riposo
diventi un piccolo dipolo. Il campo elettrico corrisponde a quello associato con il
dipolo risultante.
La direzione del dipolo risultante dipende dalla posizione relativa delle regioni
- attivate e riposo.
La sua ampiezza dall’estensione del tessuto invaso dall’onda elettrica, dalla
- variazione di PM e dal suo gradiente spaziale (rapporto fra la differenza del
PM e la distanza fra le cellule attivate e quelle a riposo) 3
L’estensione del miocardio interessato dal pda (λ) si ottiene moltiplicando la
- durata del pda per la sua velocità di conduzione.
Es. il pda impiega 0.3 secondi ad attraversare la parete del ventricolo con una
velocità di 1m\s. λ = 0.3 x 1 = 0.3 m. Ne consegue che nello spessore del
miocardio si trova solo una piccola frazione della lunghezza d’onda: non si
trovano tutti i valori delle ddp ma solo alcune frazioni infatti la parete del
miocardio non è 0.3 m
Durante la depolarizzazione l’endocardio è depolarizzato completamente (+30 mV)
mentre l’epicardio è ancora a riposo (-85 mV) → gradiente di voltaggio: 30-(-85)
=115 mV
Durante la ripolarizzazione invece la variazione del potenziale è più lenta e la
differenza di PM fra endocardio (-55 mV) ed epicardio (- 85mV) è inferiore a quella
osservabile durante la depolarizzazione → -55- (85) = 30 mV
Pertanto l’onda di ripolarizzazione ventricolare ha ampiezza minore rispetto all’onda
di depolarizzazione.
L’ECG ci dà informazioni su come variano nel tempo l’ampiezza e la direzione del
dipolo cardiaco.
La ddp fra 2 punti della superficie corporea è proporzionale:
All’ampiezza del dipolo cardiaco
- Alla sua proiezione sull’asse di derivazione (la linea che unisce i 2 punti fra cui
- si registra la ddp.
Es. Va= -1,5 mV Vb=+1,5 mV Vb-Va=3 mV
Se si ruota il dipolo, cambia il valore della ddp: Vb-Va= 2 mV
Quando la linea di derivazione è perpendicolare al dipolo, la ddp è 0.
Bastano 2 derivazioni per risolvere il dipolo sul piano; ne bastano 3 per risolverlo
nello spazio.
Quindi il dipolo cardiaco in un piano può essere ricostruito mediante 2 diversi ECG
registrati lungo 2 assi di derivazione.
In uno stesso istante, la derivazione elettrocardiografica lungo un asse ci dà un valore
in mV proporzionale alla proiezione del dipolo sull’asse medesimo. Basta disegnare
su ognuno dei due assi un segmento proporzionale al valore in mV per ricostruire,
mediante una semplice proiezione geometrica, la direzione del dipolo che ha generato
le due proiezioni.
Le derivazioni elettrocardiografiche si dividono in bipolari e unipolari.
Nelle derivazioni bipolari, i due elettrodi sono posti su punti in cui il potenziale (V)
varia durante il ciclo cardiaco.
Le derivazioni di Heinthoven sono bipolari: gli elettrodi sono posti sul polso destro,
sul sinistro e sulla caviglia sinistra. Per la loro bassa resistenza, gli arti si possono
considerare come elettrodi inseriti nel tronco e, pertanto, gli elettrodi applicati
registrano il potenziale dell’ascella destra, della sinistra e della regione pubica.
L’elettrodo sulla caviglia sinistra può pertanto essere spostato a destra senza
osservare modificazioni degne di nota nei tracciati EKG. Normalmente la caviglia
destra viene usata per la messa a terra. Gli assi delle 3 derivazioni sono fissi anche se
i polsi possono variare la loro posizione.
Si definisce polo positivo della derivazione l’elettrodo che, sottoposto ad un
potenziale maggiore rispetto all’altro elettrodo dà origine ad una differenza positiva
(ovvero il tracciato si sposta verso l’alto.
I derivazione: polso sinistro – polso destro (L-R)
II derivazione: gamba sn – polso dx (F –R)
III derivazione: gamba sn – polso sn (F-L)
Nelle derivazioni unipolari uno dei 2 elettrodi deve essere localizzato in una zona a
potenziale costante: nessuno punto della superficie corporea è a potenziale costante
durante il ciclo cardiaco.
Si può però considerare il cuore come un generatore di forza elettromotrice posta al
centro di un triangolo equilatero i cui vertici corrispondono alle due ascelle e alla
regione pubica (triangolo di Einthoven). Sotto tali condizioni si può assumere (con
lieve imprecisione) che:
VL + VR+ VF = 0
Di conseguenza, se si cortocircuitano attraverso delle resistenze gli elettrodi L, R e F,
si ottiene un terminale a potenziale costante, detto elettrodo centrale terminale di
Wilson, che si può considerare come posto nel cuore al centro del dipolo, laddove il
potenziale è zero. Nelle derivazioni precordiali si registra la DDP fra 6 diversi punti
della superficie toracica e il centrale terminale. Nelle derivazioni unipolari di Wilson
si registra la differenza di potenziale fra ognuno degli elettrodi L, R, F e il centrale
terminale. Le derivazioni sono indicate come VL VR e VF. L’asse di ognuna di queste
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derivazioni si ottiene unendo il punto corrispondente del triangolo di Einthoven (L,
R, F) al centro del cuore.
Le derivazioni “unipolari” aumentate di Goldberger sostituiscono, nella pratica
clinica, quelle di Wilson. In queste registrazioni si registra fra uno degli elettrodi (L,
R, F) e il cortocircuito dei rimanenti due. Le derivazioni sono indicate come aVL,
aVR e aVF. Anche se sono chiamate unipolari, queste derivazioni non lo sono in
senso stretto, in quanto il potenziale ottenuto dal cortocircuito di due elettrodi varia
durante il ciclo cardiaco. Tali variazioni sono però uguali e di segno opposto a quelle
registrate nell’elettrodo rimanente. Pertanto le derivazioni di Goldberger
corrispondono a quelle di Wilson, aumentate di un fattore costante (in modo che
vengono rese unipolari virtualmente).
L’elettrodo di riferimento è costituito da un terminale centrale che è connesso con due
dei tre arti considerati nel triangolo di Einthoven, mentre l’elettrodo esplorante è
posto sul terzo arto. Si individuano così tre derivazioni:
- aVR con elettrodo esplorante posto sul braccio destro
- aVL con elettrodo esplorante posto sul braccio sinistro
- aVF con elettrodo esplorante posto sulla gamba sinistra.
aVL = VL -(VR+VF); VL + VR +VF =0
VL = - (VR+VF); aVL = VL +VL
Le derivazioni bipolari e le unipolari aumentate danno vita a un sistema di
riferimento esa- assiale.
Le derivazioni precordiali ci permettono di calcolare le componenti antero- posteriori
del dipolo cardiaco: vengono posizinati 6 elettrodi sul torace, prendendo precisi
rifrimenti anatomici in modo da creare una fascia virtuale che circondi la base del
cuore (o meglio la regione del setto atrio ventricolare). Si ottengono così 6
registrazioni diverse (ognuna rispetto allo stesso elettrodo di riferimento, cioè la
media di R, L, F). ciascuna derivazione dà segnali positivi quando l’onda di
depolarizzazione si avvicina e quando un’onda di ripolarizzazione si allontana.
Un tipico tracciato elettrocardiografico è costituito da 3 gruppi di tracce: le coppie
RL, LF e RF, i singoli elettrodi L, R, F e le 6 derivazioni toraciche.
Vettocardiogramma: è possibile determinare il vettore istantaneo lungo piani
specifici, collegando coppie di derivazioni EKG appropriate (i cui assi sono
ortogonali) ad un oscilloscopio a raggi catodici. Un derivazione sposta il puntino
luminoso dello strumento lateralmente, mentre l’altra lo sposta verticalmente: in
questo modo, la posizione del puntino luminoso rispetto al centro corrisponde al
dipolo cardiaco lungo il piano specifico. Graficamente si ottiene una curva che unisce
le estremità distali di tutti i vettori istantanei di un ciclo cardiaco. Importante
specialmente nei bambini con cardiopatie congenite o acquisite è inoltre utile per la
classificazione dei vari difetti di conduzione intraventricolare nonché nella diagnosi
di infarto miocardio e di alcune forme di dilatazione ventricolare destra.
L’ECG e l’attivazione del cuore.
Il pda parte dal NSA e si diffonde lungo la cupola atriale: il dipolo punta verso
sinistra e verso il basso e genera l’onda P che risulta positiva in I, II, III derivazione.
Quando tutto l’atrio è depolarizzato l’onda P si annulla: tutto il miocardio atriale è
depolarizzato e il voltaggio è tornato a 0 perché tutte le cellule dell’atrio sono in fase
di plateau (potenziale costante).
Poi il pda passa attraverso il NAV però le cellule attivate sono poche e il dipolo
generato è troppo debole per generare ddp alla superficie del corpo (ECG è piatto,
non c’è ddp per qualche ms).
Poi comincia la depolarizzazione del setto interventricolare, attivato da sinistra a
destra, dall’altro verso il basso: dà origine a un onda Q negativa in I e II derivazione.
In 10 ms il setto si depolarizza completamente e il vettore cardiaco ruota verso
sinistra e in basso, dando vita ad un’onda R positiva in ascesa in I, II e III
derivazione.
Il PDA diffonde velocemente lungo l’endocardio grazie alle fibre del Purkinje e, più
lentamente si sposta verso l’epicardio. Il vettore cardiaco aumenta di ampiezza e
ruota verso sinistra. Si osservi come ora solo il ventricolo sinistro contribuisca al
dipolo cardiaco, in quanto il destro si è già completamente depolarizzato.
Dopo 35 ms la punta del cuore è depolarizzata e il PDA risale verso la base: il
vettore, in diminuzione ruota verso sinistra e l&rsq