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ELETTROCARDIOGRAMMA o ECG: come si esegue e come si legge?

Marco Giglia Cardiologia

L’elettrocardiogramma o ECG è una registrazione grafica che si ottiene misurando con un apposito apparecchio detto elettrocardiografo alcuni fenomeni elettrici che sono connessi con l’attività del cuore. Quando l’impulso cardiaco si propaga attraverso il cuore, flussi di corrente vengono condotti dal cuore ai tessuti che lo circondano e una piccola parte di corrente diffonde fino alla superficie del corpo. Ponendo degli elettrodi sulla cute ai due lati opposti del cuore possono essere registrate le variazioni di potenziale elettrico generate dalla corrente. L’ECG costituisce l’indagine di uso più comune nella diagnosi di malattie cardiologiche. L’elettrocardiogramma si presta a diversi utilizzi:

  • può essere indicatore sufficiente di malattia coronarica;
  • può rivelare la presenza di alterazioni cardiache di tipo anatomico, molecolare, ionico e farmacologico;
  • può fornire informazioni indispensabili per l’accurata diagnosi e terapia di numerose cardiopatie.

Attività elettrica cardiaca

L’attività elettrica cardiaca registrata dall’elettrocardiogramma deriva da variazioni del potenziale di membrana dei miocardiociti, che sono parte integrante dell’eccitazione e precedono, determinandoli, i fenomeni meccanici che si verificano nel muscolo cardiaco. L’impulso si propaga passando da ogni cellula alla cellula immediatamente vicina, determinando un’alterazione del potenziale di membrana detta depolarizzazione. La depolarizzazione consente un complicato processo in cui, grazie ad una serie di scambi ionici si giunge alla contrazione delle fibre miocardiche; essa genera inoltre una propagazione dell’impulso dall’endocardio parte interna del cuore) all’epicardio (parte esterna). La ripolarizzazione è il processo inverso che consente il recupero dello stato di riposo, ovvero il ripristino del potenziale di membrana e la ripetizione del ciclo; genera un impulso dall’epicardio all’endocardio. Si realizza separatamente in ciascuna cellula, essendo più o meno rapida a seconda delle condizioni metaboliche locali, non diffonde da cellula a cellula come la depolarizzazione. Depolarizzazione e ripolarizzazione avvengono in tempi diversi.                  L’eccitazione del cuore insorge normalmente nel nodo del seno o nodo seno-atriale (SA), il quale si trova in corrispondenza della parte alta dell’atrio destro al confine fra parete destra e posteriore. E’ costituito da cellule dette cellule pace-maker (segna passi), in grado di depolarizzarsi spontaneamente e produrre l’impulso che determinerà il battito cardiaco. A partire dal nodo del seno, l’impulso invade a macchia d’olio la muscolatura atriale, propagandosi in avanti, fino a interessare tutto il miocardio dell’atrio destro, e verso sinistra fino a interessare tutto l’atrio sinistro. Attivati gli atri, l’eccitazione passa per il nodo atrioventricolare a bassa velocità; essendo il nodo piccolo in ogni istante si eccitano poche cellule, quindi in questa fase l’attività elettrica è troppo scarsa perché sia registrata. L’impulso, passato il nodo del seno, raggiunge il fascio di His, che si divide nelle due branche destra e sinistra (una per ventricolo) fino alle cellule di Purkinje del sottoendocardio, si diffonde nel miocardio comune dei ventricoli. Da questo momento il numero di cellule che si eccita in ogni istante è elevato (circa 20 milioni), sicché le onde dell’ECG che corrispondono all’attivazione dei ventricoli sono di voltaggi relativamente alti. Finita la depolarizzazione della massa ventricolare, comincia la ripolarizzazione della stessa.

 Derivazioni elettrocardiografiche e posizionamento elettrodi

Nell’elettrocardiogramma una derivazione è una combinazione di due cavi e dei loro elettrodi che formano un circuito completo tra il corpo e l’elettrocardiografo. I caratteri più importanti di una derivazione sono il suo orientamento nello spazio (si parla di asse della derivazione) e la sua polarità: se bipolare allora il cuore è visto da due punti diversi, se unipolare da un solo punto. Tutte le derivazioni che vengono utilizzate nell’ECG clinico sono frutto di una serie di geniali semplificazioni enunciate all’inizio di questo secolo dal fisiologo olandese Einthoven. Queste semplificazioni sono tradotte in 5 postulati:

  • Il cuore umano può essere concepito come un generatore elettrico puntiforme. Da questo punto e solo da esso originano tutti i vettori risultanti rappresentativi dell’attività elettrica del cuore;
  • Il corpo umano è un conduttore omogeneo;
  • La spalla destra (indicata con il simbolo R, da right, destra), la spalla sinistra (indicata con il simbolo L, da left, sinistra) e un punto a metà strada tra la radice degli arti inferiori (indicato con il simbolo F, da feet, piedi) costituiscono i vertici di un triangolo equilatero, detto triangolo di Einthoven, in cui il cuore si trova al centro;
  • I tre vertici del triangolo di Einthoven e il cuore giacciono sullo stesso piano;
  • I tre vertici del triangolo di Einthoven sono a una distanza tale dal cuore da poter essere considerata, ai fini della registrazione dell’attività elettrica, come una distanza infinita.

Le tre derivazioni bipolari degli arti sono:

  • I derivazione (D1): elettrodo negativo collegato al braccio destro e elettrodo positivo al braccio sinistro, ha asse di 0°;
  • II derivazione (D2): elettrodo negativo collegato al braccio destro e elettrodo positivo alla gamba sinistra, ha un asse di 60°;
  • III derivazione (D3): elettrodo negativo collegato al braccio sinistro e elettrodo positivo alla gamba sinistra, ha un asse di 120°.

Un altro sistema di derivazioni degli arti è quello delle derivazioni unipolari (di Wilson) a voltaggio aumentato, in cui due arti sono connessi tramite resistenze elettriche all’elettrodo negativo dell’elettrocardiografo, mentre un terzo è collegato al positivo.

  • aVR: elettrodo positivo collegato al braccio destro, ha un asse di -150°;
  • aVL: elettrodo positivo collegato al braccio sinistro, ha un asse di 90°;
  • aVF: elettrodo positivo collegato alla gamba sinistra, ha un asse di -30°.

Le derivazioni sono dette aumentate perchè le deflessioni registrate hanno all’incirca lo stesso valore di quelle registrate dalle bipolari, mentre normalmente le bipolari valgono il doppio delle unipolari (la a sta per augmented).

Queste 6 derivazioni (dette derivazioni periferiche)giacciono tutte sullo stesso piano e forniscono 3 coppie di assi perpendicolari tra loro, permettendo di studiare il cuore in maniera bidimensionale. Per esplorarlo tridimensionalmente vengono aggiunte le derivazioni toraciche precordiali, che giacciono tutte in un piano perpendicolare a quello delle derivazioni sopra considerate.

Le derivazioni toraciche sono registrate con elettrodo esplorante posto direttamente sulla superficie del torace collegato al terminale positivo dell’elettrocardiografo, mentre il terminale negativo è collegato con il cosiddetto elettrodo indifferente (ottenuto collegando simultaneamente con uguali resistenze elettriche braccia e gamba sinistra). Vengono di solito registrate 6 derivazioni standard precordiali:

  • V1: elettrodo posto nel quarto spazio intercostale, sulla linea parasternale destra;
  • V2: elettrodo posto nel quarto spazio intercostale, sulla linea parasternale sinistra;
  • V3: elettrodo posto a metà tra V2 e V4;
  • V4: elettrodo posto nel quinto spazio intercostale sinistro, sulla linea emiclaveare (apice del cuore);
  • V5: elettrodo posto nel quinto spazio intercostale sinistro, sulla linea ascellare anteriore;
  • V6: elettrodo posto nel quinto spazio intercostale sinistro, sulla linea ascellare media.

Esistono derivazioni toraciche accessorie non utilizzate spesso nella pratica clinica ma che permettono di studiare meglio l’attività elettrica cardiaca:

  • V4R: elettrodo posto nel quinto spazio intercostale destro, sulla linea emiclaveare (speculare a V4);
  • V3R: speculare a V3;
  • V7: elettrodo posto nel quinto spazio intercostale, sulla linea ascellare posteriore;
  • V8: elettrodo posto nel quinto spazio intercostale, all’apice della scapola;
  • V9: elettrodo posto nel quinto spazio intercostale, sulla linea paraspinale sinistra.

Onde dell’ECG normale

Nella rappresentazione dell’attività elettrica cardiaca bisogna considerare:

  • una deflessione positiva in una derivazione indica che il vettore è diretto verso l’elettrodo esploratore di essa (o, sulle bipolari, verso l’elettrodo connesso con il polo positivo dell’elettrocardiografo);
  • una deflessione negativa in una derivazione indica che il vettore che l’ha provocata è diretto in senso opposto all’elettrodo esploratore (o, sulle bipolari, verso l’elettrodo connesso con il polo positivo dell’elettrocardiografo);
  • il voltaggio della deflessione è tanto più alto quanto più il vettore cardiaco è parallelo all’asse della derivazione; nel caso che il vettore sia perpendicolare all’asse stesso, la deflessione ha voltaggio zero.

L’elettrocardiogramma normale è composto da un’onda P, un complesso QRS e un’onda T. Il complesso QRS di solito (ma non sempre) è composto da tre onde separate: l’onda Q, l’onda R, l’onda S. Le onde sono normalmente separate da linee piatte (linea isoelettrica) in cui non si registrano deflessioni del potenziale d’azione in quanto vi è assenza di gradiente elettrico.

L’onda P è causata da potenziali elettrici propagati quando gli atri si depolarizzano, ha una forma tonda, una durata di circa 0,08-0,10 s e un’ampiezza (voltaggio) di 0,2 mV.

L’intervallo PR o PQ è il tempo che intercorre tra l’inizio dell’onda P e l’inizio del complesso QRS, dura in media 0,16 s. L’intervallo PQ finisce quando l’impulso, passato il nodo del seno, il fascio di His e le sue due branche fino alle cellule di Purkinje del sottoendocardio, si diffonde nel miocardio comune dei ventricoli.

Il complesso QRS dura in media 0,08s (comunque meno di 0,12 s), ha morfologia diversa a seconda delle derivazioni, in generale:

  • viene chiamata onda Q un’onda negativa che precede un’onda positiva, può essere indicare patologia cardiaca se ha una durata maggiore di 0,04 s e altezza maggiore del 25% del QRS totale;
  • viene chiamata onda R un onda positiva;
  • viene chiamata onda S un’onda negativa che segue un’onda positiva (l’onda R).

L’intervallo QT rappresenta l’intervallo dall’inizio del QRS sino all’inizio nell’onda T, dura in genere meno di 0,44 s o meno dela metà dell’intervallo RR (tra due QRS consecutivi). Essendo dipendente dalla frequenza cardiaca, si usa nella pratica clinica calcolare il QT corretto: QTc= QT/radRR.

L’onda T rappresenta la ripolarizzazione ventricolare, è un’onda positiva di duata inferiore a 0,20 s e ampiezza di circa 0,30 mV. Non è apprezzabile all’ECG la ripolarizzazione atriale in quanto avviene in contemporanea con la depolarizzazione ventricolare e viene quindi “mascherata” dal QRS.

Tristemente famoso è il tratto ST compreso tra la fine dell’onda S e l’inizio dell’onda T, in quanto le alterazioni a carico di questo tratto possono indicare infarto del miocardio (sopraslivellamento).

Letture dell’elettrocardiogramma normale

Leggere” un elettrocardiogramma significa determinare alcune caratteristiche deducibili dal tracciato elettrocardiografico, come frequenza, ritmo, asse elettrico, durata e voltaggi delle onde. La calibrazione standard normalmente utilizzata è 1 mV per 10mm, con una velocità della carta di 25 mm/s (ogni quadrato corrisponde a 0.04s).

Il ritmo viene definito sinusale se:

  • ogni onda P è seguita da un QRS;
  • l’intervallo PR è maggiore o uguale a 0,12s;
  • ogni QRS è preceduto dall’onda P;
  • l’onda P è positiva nelle derivazioni I, II, III.

Le alterazioni del ritmo sono causate da alterazioni del sistema di eccitazione ritmica e conduzione:

  • anormale ritmicità del nodo seno-atriale;
  • spostamento del segna-passi dal nodo SA ad altre regioni del cuore;
  • blocco della conduzione a vari livelli;
  • esistenza di vie anormali di conduzione dell’impulso attraverso il cuore;
  • generazione spontanea di impulsi anomali.

La frequenza può essere calcolata dividendo il numero di quadrati grandi (1 ogni 5 mm) tra due complessi QRS consecutivi. In caso di tachicardia questo può essere difficile, dunque si può dividere 1500 per il numero di quadratini piccoli (1 ogni mm) tra due QRS consecutivi.                                                                          Le alterazioni delle frequenza consistono in tachicardia (frequenza elevata) e bradicardie (frequenza bassa).

L’asse elettrico del cuore può essere definito come un vettore che origina dal triangolo equilatero di Einthoven. Quando viene utilizzato nella valutazione dell’asse elettrico dei complessi QRS, il vettore che ne deriva, proiettato sul piano delle derivazioni periferiche, fornisce anche la direzione del processo di attivazione. Nell’approccio classico si calcola tenendo conto del valore netto dell’area compresa dal complesso QRS nelle derivazioni I, II e III. Un metodo semplice ma meno preciso per identificare il quadrante nel quale si colloca l’asse elettrico considera la massima deflessione del complesso QRS nelle derivazioni I e aVF e all’occorrenza nella derivazione III. L’orientamento normale è compreso tra +90° e -30°. La deviazione assiale sinistra (<-30°) si verifica in presenza di ipertrofia del ventricolo sinistro, malattie diffuse del ventricolo e infarto del miocardio inferiore. La deviazione assiale destra (>90°) si verifica in presenza di ipertrofia ventricolare destra ma anche nei soggetti longilinei sani.

L’alterazione dei voltaggi delle onde può dipendere da:

  • onda P: anormalità della genesi dell’onda;
  • complesso QRS: l’aumento è in genere causato da aumento della massa miocardica; la riduzione da pregressi infarti miocardici, diminuzione della massa miocardica, versamento pleurico o pericardico;
  • onda T: l’aumento può essere causato da ischemia miocardica o alterazione elettrolitica, la diminuzione da diminuzione della massa miocardica o cardiopatia.

Caratteristiche dell’elettrocardiografo

L’elettrocardiografo per registrare l’elettrocardiogramma non è altro che un voltmetro dotato di scarsissima inerzia, e pertanto capace di indicare con fedeltà variazioni molto rapide delle differenze di potenziale. Molti elettrocardiografi moderni usati nella pratica clinica utilizzano sistemi basati su computer e schermo elettronico, mentre altri utilizzano un registratore a penna che disegna l’ECG direttamente su un foglio di carta in movimento. A volte la penna è costituita da un sottile tubo  con un’estremità connessa a una riserva di inchiostro, mentre il suo terminale per la registrazione è collegato a un potente sistema elettromagnetico in grado di muovere il pennino avanti e indietro ad alta velocità. Quando la carta scorre in avanti la penna traccia l’ECG. Il movimento della penna è controllato da opportuni amplificatori elettronici collegati agli elettrodi elettrocardiografici posizionati sul paziente. Altri sistemi di registrazione a penna usano una carta speciale che non richiede inchiostro nel pennino. Uno di questi tipi di carta, per esempio, diventa nero quando è esposto al caldo e il pennino viene riscaldato  dalla corrente elettrica che fluisce attraverso la punta. Un altro tipo di carta diventa nero quando un flusso di corrente elettrica dalla punta del pennino a un elettrodo posto sul retro attraverso la carta, lasciando quindi una striscia nera sulla carta nel punto in cui il pennino la tocca.

 

FONTI:

Malattie del sistema cardiovascolare, Harrison

Fisiologia medica, Guyton e Hall

Diagnostica cardiologica, Walsh-Fang-Fuster

Medicina interna sistematica, Rugarli

 

 

 

 

Marco Giglia