Elettrocardiogramma, Fisiologia umana

Elettrocardiogramma

Quando il potenziale d'azione (pda) si propaga nella massa del tessuto cardiaco vi sono ampie regioni di tessuto nel quale le cellule sono in parte polarizzate e in parte no, per cui si generano correnti intra ed extracellulari. È possibile registrare correnti tra i due elettrodi di un misuratore posto a qualunque distanza dal punto nel quale le correnti avvengono purché in contatto con i liquidi corporei, dato che le correnti extracellulari fluiscono in tutti gli spazi extracellulari dove ci sono liquidi che possono condurre l'elettricità. Si registra una caduta di tensione tra i due elettrodi.

Quindi l'ECG è la registrazione delle ddp che l'attività del cuore genera fra punti specifici della superficie corporea. Durante il ciclo cardiaco questa ddp assume valori negativi e positivi. Il segno della ddp dipende dalla posizione degli elettrodi e dalla direzione di avanzamento del pda nel cuore: si registrano correnti positive quando l'onda di depolarizzazione si propaga nella direzione che va da polo negativo a quello positivo del misuratore e viceversa. (Se le cariche positive fluiscono dall'elettrodo positivo del misuratore a quello negativo, si registra un potenziale positivo; se la corrente fluisce in senso inverso si registra un potenziale negativo). L'ampiezza del potenziale è proporzionale all'intensità della corrente.

Tracciato elettrocardiografico

Il tracciato elettrocardiografico è caratterizzato da una serie di onde:

• Onda P: Positiva, generata dalla depolarizzazione atriale. L'onda di depolarizzazione procede dal NSA attraverso la muscolatura atriale al setto atrioventricolare.
• Tratto PQ: Linea a ddp 0 che corrisponde alla conduzione nel NAV.
• Complesso QRS: Depolarizzazione del ventricolo. Dapprima l'onda attraversa il setto interventricolare (onda Q) dal ventricolo sinistro al destro; poi si porta verso la punta del cuore invadendo dapprima l'endocardio e poi l'epicardio (onda R); l'onda risale verso la base dei ventricoli (onda S). A questo punto, tutto il ventricolo è depolarizzato, le correnti si annullano e la ddp tra gli elettrodi va a 0. Il complesso dura 60 ms. Durante questo periodo il miocardio atriale si sta ripolarizzando, ma l'onda di potenziale che ne deriva risulta mascherata dal complesso QRS, a causa della massa maggiore del ventricolo e quindi dell'ampiezza maggiore delle correnti e delle deflessioni di potenziale che ne conseguono.
• Tratto ST: Tratto a ddp 0, durante il quale le cellule ventricolari sono nella fase di plateau del loro pda. Dura 150 ms.
• Onda T: Positiva, è prodotta dalla ripolarizzazione ventricolare. Dura 140 ms. La ripolarizzazione inizia dall'epicardio man mano fino all'endocardio; questo andamento dell'onda di depolarizzazione è dovuto alla differente durata dei pda nelle diverse cellule cardiache (le zone invase per ultime mostrano un pda più breve cosicché si ripolarizzano insieme a quelle invase per prime). L'onda di ripolarizzazione viaggia sempre dall'esterno all'interno del cuore.

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 una 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 potenziale di membrana (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 alla superficie di separazione tra tessuto attivo e tessuto a riposo diventa 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).

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 1 m/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 (-85 mV) 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 due punti della superficie corporea è proporzionale a:

• L'ampiezza del dipolo cardiaco
• La sua proiezione sull'asse di derivazione (la linea che unisce i due 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 due derivazioni per risolvere il dipolo sul piano; ne bastano tre per risolverlo nello spazio tridimensionale.