Fisiologia cardiaca

BIOFISICA DELLA PROPAGAZIONE DEL POTENZIALE D'AZIONE CARDIACO.

È possibile esaminarlo esaminando al forma del potenziale. Introduciamo il concetto di dipolo elettrico equivalente. Il dipolo è una

coppia di cariche di segno opposto separate da una distanza. Si studia nell'elettrostatica. Supponiamo che non ci siano correnti che

scorrano, come si può applicare questo concetto? Consideriamo un cardiomiocita che sia parzialmente eccitato. La metà sinistra è

eccitata, mentre la metà destra no. C'è un flusso di corrente da sinistra a destra. Supponiamo che tutte le carice di ciascuna metà siano

concentrate in un punto. In questo modo abbiamo creato un dipolo. È importante notare che la carica negativa del dipolo corrisponde

alla parte eccitata, mentre quella positiva alla parte non ancora eccitata. Introduciamo il vettore h, o asse elettrico istantaneo, che

come ogni vettore è identificato da modulo, direzione e verso. La direzione corrisponde all'asse del dipolo, ovvero la retta che passa

per il punto dove sono concentrate le cariche negative e il punto in cui sono concentrate le cariche positive. Il verso per convenzione

va da negativo a positivo. Il modulo o intensità è proporzionale al momento elettrico del dipolo che viene abbreviato con le lettera

mu. È la carica del dipo per L, dove L è la distanza tra le cariche di segno opposto. Una coppia di cariche ferme genera un campo

elettrico che può essere misurato attraverso un potenziale elettrico. Le linee equipotenziali sono linee chiuse in cui posso misurare

sempre lo stesso potenziale. Consideriamo il dipolo come il cuore e applichiamo due elettrodi. Posso applicarli sulla superficie

corporea perché il campo elettrico generato dal dipolo si può rilevare anche sulla sup corporea. Se un elettrodo cade su una linea

equipotenziale e l'altro su un'altra linea equipotenziale, allora misuro una d.d.p.. Il cuore si muove e quindi cambiano le line di

potenziale su cui si vengono a trovare gli elettrodi e quindi cambia anche la d.d.p. che rilevo. Abbiamo introdotto il concetto di

vettore. Con i vettori si possono compiere una serie di operazioni. La cosiddetta analisi vettoriale dell'elettrocardiogramma è molto

utile perché permette di schematizzare l'andamento della propagazione nella massa muscolare, dove abbiamo fibra ognuna con un

suo spessore e geometria differente. Prendiamo in considerazione una massa muscolare tridimensionale e supponiamo di stimolare in

un punto. Si genera un'onda di depolarizzazione che si propaga fino ad eccitare tutta la massa. Pian piano tutta la fibra si depolarizza.

Usiamo il concetto del dipolo elettrico equivalente. La massa è costituita da varie fibre che vanno in direzioni differenti. Ciascuna

fibra genera un dipolo elettrico equivalente. Tutti questi dipoli singoli li posso sommare vettorialmente. La somma vettoriale può

essere rappresentata da un vettore somma. Che però non è più il vettore singolo, ma il vettore somma, il vettore h, che mi rappresenta

la situazione al tempo t1. Ora passiamo all'istane di tempo successivo. Il fonte d'onda è più ampio e quindi ho più vettori. Il vettore h

ha quindi un modulo più grande al tempo t2. Al tempo t3 la fibra è quasi tutta eccitata, il fronte d'onda è relativamente piccolo. Il

vettore h, ovvero l'asse elettrico istantaneo, cambia direzione e modulo nel tempo e questo cambiamento mi descrive la propagazione

dell'eccitazione.

ANSA VETTORIALE

Immaginiamo che tutti questi singoli vettori, ai vari istanti si tempo, vengano traslati in modo che tutti abbiano la stessa origine.

Immaginiamo di unire le loro punte con una linea curva che è l'ansa vettoriale che mi descrive a rotazione del vettore h nello spazio

attorno allo stesso punto. È come se avessi un vettore che ruota nello spazio. L'ansa parte sempre e termina sempre in un punto

nullo, perché quando tutto è a riposo, tutta la membrana è equipotenziale e il vettore è nullo; quando tutto è eccitato, tutto è

equipotenziale e ancora tutto è nullo. C'è una tecnica che si basa sull'elettrocardiografia che rivela l'ansa e si chiama

vectocardiografia: permette di rilevare come il vettore cambia nel tempo. C'è un'ansa p che descrive l'eccitazione degli atri, ansa qrs

depolarizzazione di ventricolo, ansa t, ripolarizzazione dei ventricoli. La ripolarizzazione degli atri non è rappresentata perché è

coperta. Atri e ventricoli sono elettricamente isolati. Ecco perché quando gli atri sono depolarizzati e i ventricoli no, non abbiamo un

dipolo. Se piazziamo elettrodi proprio nel setto interatriale o interventricolare si vede l'eccitazione, ma è una tecnica invasiva.

ANSA P.

l'eccitazione parte dal nodo senoatriale e si propaga verso il basso e verso sinistra. Si può schematizzare come un ellisse con asse

maggiore obliqua orientata da in alto a destra a in basso e a sinistra. L'asse elettrico prevalente è il vettore h più lungo, è l'asse

prevalente dei vettori h istantanei. L'ansa p corrisponde all'onda p nell'elettrocardiogramma.

La prima parte che viene eccitata è il setto interventricolare. Quando comincia ad eccitarsi, si genera un vettore che corrisponde

all'onda q, che indica la fase precoce dell'eccitazione dei ventricoli. Poi abbiamo l'eccitazione delle pareti ventricolari, il vettore h va

dalla base all'apice con modulo più grande e questo corrisponde all'onda r. all'ultima fase corrisponde un vettore che va da sinistra

verso destra e questo corrisponde all'onda s. ora siamo arrivati al momento in cui tutta la massa muscolare è depolarizzata e quindi il

potenziale ritorna ad essere nullo. L'ansa qrs la possiamo costruire. La ripolarizzazione dei ventricoli procede nel cuore in modo

strano, ci si aspetta che l'ordine di ripolarizzazioen segua l'ordine di depolarizzazione. Nel cuore quello che viene depolarizzato prima

si ripolarizza dopo. Questo per motivi che vanno ricondotti alle pompe ioniche che non funzionano in modo uguale. Gli strati

inferiori del miocardio, avendo meno ossigeno, hanno bisogno di più tempo per depolarizzarsi. Esattamente come l'eccitazione si

propaga nel miocardio è ancora un mistero. Esistono varie teorie. La direzione di rotazione del vettore varia da soggetto a soggetto.

L'elettrocardiografia ci permette di rilevare le proiezioni di questo vettore h in modulo e verso attraverso elettrodi messi sulla sup

corporea. Sono deflessioni dalla linea isoelettrica di una certa ampiezza e di un certo segno. Sono delle proiezioni del vettore h.

DERIVAZIONI DI EINTHOVEN.

Ipotizza che il torace sia un conduttore di volume con al centro il cuore come sorgente di attività elettrica. Possiamo schematizzare il

torace di un soggetto e di mettere tre elettrodi:

• il primo sul polso destro (A)

• il secondo sul polso sinistro (B)

• il terzo sulla caviglia sinistra (C)

così ottengo un triangolo equilatero che prende il nome di triangolo di Einthoven. Sull'elettrodo A misuro un potenziale elettrico che

chiamo Vr; al punto B misuro un potenziale che chiamo Vl: alla caviglia sinistra misuro un potenziale Vf. Gli arti si comportano

come elementi passivi dove non scorre corrente, sono resistenze passive, e quindi il potenziale elettrico rimane sempre uguale. Se ho

un conduttore tra due punti e non ci scorre corrente, questi sono equipotenziali. Gli arti si comportano come elementi passivi del

triangolo di Einthoven. Quando contraiamo i muscoli, allora gli arti non sono più passivi. Di fatto otteniamo il triangolo di E. La

caviglia destra ha un elettrodo che però è connesso a terra per sicurezza.

Il triangolo di E definisce le tre derivazioni di E.

la prima indica la diff di potenziale tra l'elettrodo nella spalla sinistra e l'elettrodo nella spalla destra. Va da destra a sinistra. È

definito come V1=Vl-Vr. La seconda invece giace nel segmento AC del triangolo. V2=Vf-Vr. Infine la terza è V3=Vf-Vl. Nella terza

derivazione C rimane positivo ma B cambia segno, viene considerato negativo. L'elettrodo sulla spalla sinistra cambia segno a

seconda che si consideri la seconda o la terza derivazione. La diff di potenziale che misuro tra B e A è data appunto come Vl-Vr.

Ovviamente vale il fatto la II legge di Kirkoff: V2=V1+V3. Il triangolo misura il potenziale tra due elettrodi. Si parla di derivazioni

bipolari di Einthoven.

Come ci porta in avanti il triangolo di Einthoven? Combinato coll’elettrocardiogramma ci permette di rilevare li vettore h come

modulo e verso nelle differenti derivazioni grazie alla sue proiezioni ortogonali. Le proiezioni mi dicono il modulo, la lunghezza, e il

verso. Se il verso è opposto al verso della derivazione abbiamo una deflessione negativa. Il segno dell'onda dipende dal fatto che il

verso della derivazione sia uguale a quello della proiezione oppure no.

Vogliamo rappresentare le tre derivazioni del sistema qrs. Prima dell'inizio del qrs siamo sulla linea isoelettrica. Prendiamo il

considerazione il vettore H in un istante t1. Ora genero una proiezione ortogonale del vettore h1 sia sulla prima che sulla terza

derivazione. Il modulo è molto piccolo ma ci sorprende il fatto che mentre in prima derivazione i due versi coincidono, in terza

abbiamo il segno opposto. Nel primo caso abbiamo una deflessione positiva, nel secondo una deflessione negativa. Prendiamo ora in

esame i tempo t2. In prima derivazione il suo modulo è aumentato, mentre in terza derivazione è nullo perché il vettore è

perpendicolare alla derivazione. In un terzo istante di tempo il vettore h in prima derivazione ha modulo aumentato, mentre in terza

derivazione il vettore ha la stessa direzione della derivazione e quindi dà una deflessione positiva. Ovviamente c'è un istante in cui il

vettore è perpendicolare anche alla prima derivazione. Il vettore continua a ruotare e raggiunge una posizione in cui il modulo della

proiezione sulla prima derivazione è piccolo e ha verso opposto, quindi dà una deflessione negativa. Poi raggiungo di nuovo l'origine

e significa che tutte le fibre sono depolarizzate. Ora unisco tutti i punti che ho individuato sul grafico e riesco ad individuare un'onda

R, S e Q. le derivazioni vedono lo stesso evento da punti di vista differenti; e quindi in prima derivazione individuo le onde R e S,

mentre in terza individuo le onde Q e R.

Altre derivazioni sono le derivazioni di Goldberger; sono tre e insieme alle precedenti definiscono le sei derivazioni del piano

frontale. Queste tre si definiscono aVL, aVR e aVF. Si ottengono collegando gli elettrodi a delle resistenza. Collego attraverso

resistenza il polo in R e il polo in F ad un unico polo a cui assegno il segno negativo, mentre attribuisco il segno positivo al vertice

opposto. La bisettrice che collega i due punti è una nuova d