Introducció

Electrocardiograma

Un electrocardiograma (EKG o ECG) es una eina diagnòstica fonamental que registra les senyals elèctriques produïdes per el cor durant cada batec, que permet avaluar la funció cardíaca i identificar afecciones cardíaques com arrítmies, anomalies de la conducció, isquèmia cardíaca, infarts i problemes estructurals. 

L'electrocardiograma es la visualització gràfica de l'activitat elèctrica del cor associada a cada batec, que mesura els impulsos elèctrics que l'estimulen i produeixen la contracció i la relaxació. A mesura que el cor batega, una ona elèctrica passa a través seu, correlacionant-se amb els esdeveniments del cicle cardíac.

El cor com a bomba 

El teixit cardíac té una ritmicitat inherent a causa de la presència de cèl·lules marcapassos que inicien una seqüència elèctrica de despolarització i repolarització. 
El teixit cardíac especialitzat en la transmissió de l'impuls elèctric està format per:

• Nòdul o sinus auricular: és el punt on s'origina l'estímul en condicions normals en un cor miogènic. Es troba situat per sota de la unió de la vena cava superior amb l'aurícula dreta, per darrere i per sota de la vena coronària.
• Nòdul auriculoventricular o sinus d'Aschoff-Tawara: situat a la part inferior de l'aurícula dreta, per sobre del septe ventricular.
• Feix de His: forma un cordó o cinta a cadascun dels ventricles. Té la missió de transmetre l'impuls a les fibres de Purkinje.
• Fibres de Purkinje: es distribueixen per tot l'endocardi i són les que provoquen, en darrer terme, la contracció de les fibres.

El nòdul auricular actua com a marcapassos i inicia tot el sistema de contracció coordinada de les aurícules i dels ventricles.

Els marcapassos

Els marcapassos són capaços de despolaritzar-se de manera espontània sense necessitat d'estímuls externs. Després d'un potencial d'acció el potencial de membrana se situa al voltant de -60mV i a partir d'aquest punt té lloc una progressiva despolarització de la membrana, degut a que la permeabilitat passiva al K+ disminueix lentament, alhora que té lloc un corrent lent de Na+ cap a l'interior de la cèl·lula. Quan la despolarització arriba a un valor llindar (-40mV) s'obren els canals de Ca2+ dependents de voltatge, cosa que provoca una ràpida despolarització de la membrana pel corrent d'entrada d'aquest ió. Passats 200 mil·lisegons, els canals de Ca2+ es tanquen, alhora que s'obren els canals de K+, entrant a la fase de repolarització. 

Fonaments de l'electrocardiograma

El registre d'un EKG s'aconsegueix a través d'elèctrodes col·locats a la pell per detectar corrents elèctrics provinents de la despolarització i repolarització dins de les cèl·lules musculars cardíaques.
Els elèctrodes són pegats físics que es col·loquen estratègicament al pit i les extremitats per capturar l'activitat elèctrica des de diferents angles. 

La despolarització més o menys simultània de les fibres cardíaques dona lloc a un fort senyal elèctric que recorre tot l'individu i es pot registrar mitjançant els d'elèctrodes col·locats a la perifèria de l'organisme. Aquest registre es l'EKG  i l'obtenim mitjançant un electrocardiògraf, que, essencialment, és un oscil·lògraf que tradueix les variacions de potencial elèctric en oscil·lacions d'un sistema de registre (paper o pantalla). L'electrocardiògraf amplifica aquests senyals i produeix 12 traçats diferents (derivacions), cosa que ofereix una comprensió completa de l'activitat elèctrica del cor. Les derivacions són les vistes elèctriques del cor generades pels elèctrodes.

Elements de l'EKG

• Línia isoelèctrica: El model normal d‟un EKG està representat per una línia basal que presenta diferents ones, intervals i segments.
• Ona P: Representa la despolarització (activació) auricular. L'impuls generat al nòdul o sinus auricular recorre l'aurícula produint una ona de despolarització, l'ona P de l'EKG. Aquesta activitat elèctrica té com a conseqüència la contracció de les dues aurícules. Després d'aquesta ona té lloc la pausa necessària perquè els ventricles acabin d'omplir-se de sang.
• Complex QRS: Representa la despolarització ventricular (contracció). L'arribada de l'ona al nòdul auriculoventricular en provoca la despolarització i s'inicia un impuls que es transmet cap avall pel feix de His i les branques. Al registre gràfic apareix el complex QRS, que és un reflex de l'activació successiva de les fibres de Purkinje i les cèl·lules del miocardi ventricular.
• Ona T: Indica la repolarització ventricular (recuperació). Després del complex QRS apareix un darrer registre, l'ona T, que és indicadora de la repolarització dels ventricles. A diferència de les ones anteriors, no hi acompanya cap fenomen mecànic.La repolarització auricular queda, generalment, emmascarada pel complex QRS.
• Ona U: pot representar la repolarització de les fibres de Purkinje, sovint invisible. Si es visible, es trobaria desprès de l'ona T.
• Interval PR: Els intervals són la part d'ECG que contenen com a mínim una ona i un fragment de línia basal. L'interval PR correspont al temps transcorregut entre la despolarització auricular fins la despolarització ventricular. Inclou l'ona P i la línia que la connecta amb el complex QRS i indica el temps que triga l'impuls a viatjar des del nòdul SA fins al nòdul AV incloent-hi la despolarització. 
• Interval QT: temps total de despolarització i repolarització ventricular. És el temps des del principi del complex QRS fins al final de l'ona T i representa la despolarització i la repolarització ventriculars.
• Segment PR: Els segments només es refereixen als períodes de temps des de la finalització d'una ona fins a l'inici de la següent. Són, per tant, línies entre ones. El segment PR representa el temps que triga el nòdul AV a transmetre el senyal als ventricles. 
• Segment ST: fase primerenca de la repolarització ventricular. Línia entre la contracció i relaxació ventricular. És un indicador sensible de isquèmia o lesió de miocardi.
  L'ordre en què se situen els elèctrodes s'anomena derivació i la seva posició està estandarditzada.
• Ona U: pot representar la repolarització de les fibres de Purkinje, sovint invisible. Es trobaria desprès de l'ona T.

Cada component proporciona informació essencial sobre la funcion cardíaca i pot indicar anomalies quan la durada o la forma es desvia del normal.

Derivacions

En electrocardiografia, el concepte de derivació fa referència a una combinació d'elèctrodes situats en determinades regions de la superfície corporal, que formen una línia imaginària al cos al llarg de la qual es mesuren els senyals elèctrics.

L'EKG detecta l'activitat elèctrica del cor com un tot, particularment la direcció del canvi de càrregues elèctriques de les fibres al llarg del temps, que es pot representar com un vector (de despolarització o repolarització).

Un vector es pot descompondre en els seus components o projeccions sobre eixos de coordenades, de manera que si considerem a les derivacions com a tals eixos, el que estarem observant és la projecció de l'activitat elèctrica total sobre els eixos (derivacions) considerats.

Un EKG estàndard de 12 derivacions utilitza deu elèctrodes: quatre elèctrodes d'extremitats (sis derivacions) i sis elèctrodes precordials (al pit)

Els elèctrodes que s'utilitzen per obtenir el registre es connecten un a cada braç i un tercer a la cama esquerra de manera que formen un triangle equilàter, el centre del qual seria el cor, constitueix el que es coneix com el triangle d'Einthoven.

Tipus de derivacions

Derivacions de membres o bipolars

Les derivacions I, II i III són les derivacions de membres, també anomenades bipolars perquè tenen dos elèctrodes actius:

• Derivació I: és un dipol amb l'elèctrode negatiu (blanc) al braç dret i l'elèctrode positiu (negre) al braç esquerre.
• Derivació II: és un dipol amb l'elèctrode negatiu (blanc) al braç dret i l'elèctrode positiu (vermell) al turmell esquerre.
• Derivació III: és un dipol amb l'elèctrode negatiu (negre) al braç esquerre i l'elèctrode positiu (vermell) al turmell esquerre.

Derivacions augmentades o unipolars

Les derivacions aVR, aVL i aVF són derivacions de membre augmentades. Tenen un sol elèctrode actiu. S'obtenen amb els mateixos tres elèctrodes que les derivacions I, II i III. Tanmateix, veuen el cor a través d'angles diferents (o vectors) perquè l'elèctrode negatiu per a aquestes derivacions és una modificació obtinguda en considerar conjuntament les derivacions I, II i III connectant-les al born negatiu de la màquina de l'ECG. Això anul·la l'elèctrode negatiu i permet a l'elèctrode positiu convertir-se en "l'elèctrode explorador" o derivació unipolar.

• Derivació aVR: té l'elèctrode positiu (blanc) al braç dret.
• Derivació aVL: té l'elèctrode positiu (negre) al braç esquerre.
• Derivació aVF: té l'elèctrode positiu (vermell) a la cama esquerra.

Derivacions precordials (al pit)

Els sis elèctrodes precordials proporcionen vistes detallades del cor des del pla horitzontal:

• V1: està ubicat al quart espai intercostal a la vora esternal dreta
• V2: està situat al quart espai intercostal a la vora esternal esquerre
• V3: està ubicat exactament al mitjà de V2 i V4
• V4: es troba al cinquè espai intercostal i s'alinea amb la línia mitja-clavicular esquerra
• V5: coincideix amb el nivell de V4 però està ubicat a la línia axil·lar anterior esquerra
• V6: està al mateix nivell que V4 i V5, ubicat a la línia mitja-axil·lar esquerra

Visualització de l'activitat elèctrica del cor

Convencions elèctriques

• Quan un front d'ona de despolarització (o vector elèctric mitjà) es mou cap a un elèctrode positiu, crea una desviació positiva a l'ECG de la derivació corresponent.
• Quan un front d'ona de despolarització (o vector elèctric mitjà) s'allunya d'un elèctrode positiu (o bé s'acosta a un elèctrode negatiu), crea una desviació negativa a l'ECG de la derivació corresponent.
• Quan un front d'ona de despolarització (o vector elèctric mitjà) es desplaça perpendicularment a l'eix definit per una derivació crea un complex equifàsic a l'ECG. 

Eix cardíac i vector de despolarització

L'eix cardíac és el vector total de totes les forces elèctriques generades durant la despolarització ventricular; és a dir, és la mitjana dels vectors de despolarització registrats al complex QRS. A cada instant del cicle cardíac, milions de cèl·lules miocardíaques es despolaritzen generant petits vectors elèctrics. L'eix QRS representa la suma vectorial de tots ells i la direcció cap a la que viatja l'ona d'activació ventricular.

Cadascuna de les derivacions mostra el seu propi punt de vista de l'eix cardíac. En un cor normal, el ventricle esquerre predomina en massa sobre el dret, ja que la paret és molt més gruixuda, i l'activació progressa des del septe cap a l'àpex i la paret esquerra. Això fa que el vector resultant apunti cap avall i a l'esquerra, situant-se entre 0° i +90° al pla frontal.

Conèixer l'eix cardíac és molt important, ja que aporta informació sobre la conducció ventricular (per exemple, es pot desviar en un bloqueig de la branca de l'anvers de His), el gruix de les parets ventriculars (per exemple, en una hipertròfia del ventricle esquerre) i fins i tot de la posició del cor al tòrax.

Vectors de despolarització ventricular i la seva representació a les 6 derivacions frontals 

Sistema hexaxial de Bailey

El sistema de referència hexaxial és el diagrama basat en les derivacions de membres de l'EKG. S'utilitza per determinar l'eix elèctric del cor (despolarització ventricular) al pla frontal.

Com utilitzar els sistema de referencia hexaxial:

Per ubicar l'eix al pla frontal, fem servir les 6 derivacions de membres: DI, DII, DIII, aVR, aVL i aVF. Cadascuna apunta en una direcció específica del pla frontal, separades entre si per 30°. Juntes formen el sistema hexaxial o "mapa" on ubiquem l'eix.

• Localitzar la derivació més isoelèctrica (o equifàsica) (I, II, III, aVR, aVL, o aVF).
• Establir la correspondència entre la derivació i el diàmetre al sistema hexaxial.
• La derivació (diàmetre) perpendicular assenyalarà l'eix elèctric del cor.

Mètode alternatiu:

• Establir un sistema de coordenades utilitzant els diàmetres corresponents a les derivacions DI i AVF.
• Projectar sobre aquests “eixos” el valor del complex QRS de les derivacions corresponents, tenint en compte el seu signe elèctric.
• Fer una suma vectorial amb aquests dos vectors. El vector resultant correspondrà al vector de despolarització ventricular.

Mètode ràpid:

Mètode que es pot utilitzar sempre com a primer pas. Només mirant el QRS en dues derivacions, ubicaràs l'eix en un dels quatre quadrants del pla frontal en menys de 5 segons.
En un cor normal, la derivació I (DI) apunta exactament a 0° (horitzontal cap a l'esquerra) i la derivació aVF apunta exactament a +90° (vertical cap avall). Formen els eixos cartesians del pla frontal. Si el QRS és positiu en una derivació, l'eix apunta “cap” aquesta derivació; si és negatiu, apunta "en contra".

Desenvolupament

Estudi de l'activitat cardíaca a partir del registre i anàlisis de variacions d'ECG (repòs, exercici, respiració profunda).

Anàlisi de la freqüència cardíaca i del ritme cardíac per observació de les derivacions.

Càlcul del vector de despolarització usant el sistema hexaxial.
 

Material

Sistema BIOPAC Student Lab

El Sistema Biopac es un conjunt integrat de software (Student Lab) i hardware (Unitat MP) per a l'adquisició i anàlisi de dades fisiològiques.

https://www.youtube.com/watch?v=aXiDsdjqrh4

Mòdul d'adquisició BIOPAC MP 

Unitat que amplifica i digitalitza les senyals per l'ordinador. Permet registrar, amb el programa Student Lab instal·lat a l'ordinador, de forma no invasiva dades d'electrocardiogrames (EKG), freqüència cardíaca, electroencefalogrames (EEG), respiració i tensió muscular, entre d'altres.

Introducció al funcionament del BIOPAC

Conceptes bàsics de l'ús del software de BIOPAC Student Lab y Student Lab PRO

Cables i elèctrodes 

Conjunt de sensors i cables, amb els connectors als elèctrodes, per per capturar l'activitat fisiològica del cor i obtenir de registres d'EKG. 

Elèctrodes 

Elèctrodes adhesius d'un sol ús

Procediment

Preparació sistema anàlisi BIOPAC

Vídeo tutorial: Pràctica d'electrocardiografia mitjançant el sistema Biopac Student Lab (Servei de Formació Permanent i Innovació Educativa de la Universitat de València.

• Col·locar els elèctrodes d'un sol ús als braços i cames seguint l'esquema proporcionat més avall. Es pot netejar la zona de contacte amb alcohol per millorar l'adhesió.
• Engegar l'ordinador i connectar el sistema d'adquisició de dades BIOPAC a la corrent i a l'ordinador. La unitat d'adquisició ha d'estar inicialment apagada.
• Connectar els cables al BIOPAC al canal 2 (CH 2) de la unitat d'adquisició.
• Encendre la unitat d'adquisició BIOPAC.
• Iniciar el programa BIOPAC Student Lab a l'ordinador. Escollir la lliçó "Electrocardiografia (ECG)".
• Donar un nom a la sessió, per exemple, les inicials del subjecte, i acceptar amb OK.
• Calibrar l'aparell seguint les instruccions per obtenir el registre.
• Durant el procediment de calibració i registre l'individu ha d'estar estirat i relaxat.
• Clicar la casella “adquirir” i deixar que la unitat d'adquisició registri durant uns 30 segons. Si no s'observa un registre d'EKG a la pantalla s'haurà de repetir el calibratge.
• A l'acabar el temps de registre, clicar la casella “Listo”.
• Escollir “Si” i “Analitzar el fitxer actual”, que s'ha generat.

Es pot consultar el funcionament detallat del sistema a la pestanya de "Material"

Elèctrodes

L'ECG utilitza elèctrodes a la pell per detectar corrents elèctrics provinents de la despolarització i repolarització dins de les cèl·lules musculars cardíaques.

Els elèctrodes són pegats físics que es col·loquen a la pell del pit i les extremitats per capturar l'activitat elèctrica des de diferents angles. S'han de de disposar els elèctrodes d'un sol ús i els cables tal com es mostra a la figura, respectant el codi de colors indicat. 

És important recordar que cada derivació té un extrem positiu i un de negatiu, per la qual cosa en formar el sistema hexaxial de Bailey en un cercle de 360°, cada extrem de les derivacions correspondrà a un valor establert en graus.

Derivacions

Les derivacions són les vistes elèctriques del cor generades pels elèctrodes. La col·locació adequada de les derivacions és crucial per a un ECG precís. Cadascun dels connectors dels elèctrodes necessita ser col·locat a l'elèctrode específic. Els connectors dels elèctrodes són tots de diferent color. S'ha de seguir el codi de colors per assegurar que s'ha connectat l'elèctrode apropiat. 

Un EKG estàndard de 12 derivacions utilitza deu elèctrodes: quatre elèctrodes d'extremitats (sis derivacions) i sis elèctrodes precordials al pit. Per realitzar la pràctica només usarem els 6 elèctrodes de les extremitats.

Col·locació elèctrodes extremitats

Els quatre elèctrodes de les extremitats minimitzen la interferència del moviment muscular.

• Braç dret (RA): cara interna del canell o part superior del braç dret
• Braç esquerre (LA): cara interna del canell o part superior del braç esquerre
• Cama dreta (RL): turmell o part inferior de la cama dreta
• Cama esquerra (LL): turmell o part inferior de la cama esquerra

Aquests elèctrodes formen sis derivacions:

A. Derivacions dipolars d'extremitats (dos elèctrodes actius)

• Derivació I: connecta l'elèctrode negatiu (blanc) al braç dret i l'elèctrode positiu (negre) al braç esquerra
• Derivació II: connecta l'elèctrode negatiu (blanc) al braç dret i l'elèctrode positiu (vermell) al turmell esquerra
• Derivació III: connecta l'elèctrode negatiu (negre) al braç esquerra i  l'elèctrode positiu (vermell) al turmell esquerra

B. Derivacions unipolars de pit (voltatge augmentat, un sol elèctrode actiu)

• aVR: l'elèctrode positiu (blanc) al braç dret 
• aVL: l'elèctrode positiu (negre) al braç esquerra
• aVF: l'elèctrode positiu (vermell) al turmell esquerra

Nota: per l'òptima adhesió dels elèctrodes d'un sol ús, aquests s'han de col·locar a la pell 5 minuts abans d'iniciar el procediment de calibratge.

Disposició elèctrodes segons Triángle d'Einthoven
 

Sistema hexaxial de Bailey

Obtenció de l'EKG

Realitzar els passos següents per a cada una de les dues parts en què s'ha dividit el registre: fase R i fase P.

• Amb l'eina de zoom (lupa) seleccionar un cicle de la zona central del gràfic de la primera part. Per ajustar l'escala vertical es pot anar al menú “Veure” i escollir “Autoescala”.
• Amb l'eina del cursor (I) seleccionar la longitud entre dues ones R. Anotar els valors de temps (T) i els batecs per minut (BPM). Repetir aquesta operació amb 3 cicles diferents.
• T és la durada en temps real de cada segment seleccionat.
• BPM és la freqüència cardíaca.
• Anotar els resultats a la taula de resultats.
• Repetir l'operació anterior escollint tres cicles diferents i recollir els valors dels canals de mesura T (durada) i Max (amplitud).

Anàlisi de l'electrocardiograma

El electrocardiograma estàndard ha d’interpretar-se seguint una seqüència ordenada de passos. Els elements bàsics a analitzar son: 

• Freqüència: nombre de batecs per minut (BPM). Normalment aquesta freqüència depèn del nòdul auricular, encara que hi ha altres regions del cor amb capacitat d'actuar com a marcapassos (focus ectòpics) quan l'habitual no funciona correctament.
• Ritme: sinusal o no sinusal. Ritme normal s'entén com una seqüència regular de batecs cardíacs sense pauses perllongades. Els focus ectòpics emeten, de vegades, impulsos elèctrics en situacions patològiques (per exemple: marcapassos migratoris o extrasístoles auriculars.
• Eix: en graus. S'entén per eix la direcció de despolarització que recorre el cor i estimula les fibres. Per obtenir-lo cal dibuixar el vector de despolarització resultant de la suma dels vectors de cada derivació. Aquest vector s'obté de la mesura del complex QRS (despolarització ventricular) a cada derivació i es representa en una circumferència graduada (sistema hexaxial) .
• Segments, ones i intervals: analitzar cada un.
• Anormalitats: observar les possibles anormalitats de cada element.

Obtenció de l'eix

La despolarització ventricular la podem assenyalar per un conjunt de vectors que afecten petites porcions del múscul, de manera que la suma ofereix un vector resultant, que es coneix com a vector QRS mitjà, ja que el complex QRS indica la despolarització ventricular.

L'orientació exacta del vector QRS es dona en graus en una circumferència dibuixada sobre el tòrax. L'origen del vector sempre és el node AV. Els vectors de les diferents derivacions es representaran tenint presents les orientacions positiva-negativa de cada derivació. Per exemple, a la derivació I la meitat de l'esfera situada a l'esquerra és positiva i la meitat dreta és negativa, de manera que si el complex QRS és positiu, el vector corresponent QRS es dirigeix ​​cap a algun punt de la meitat esquerra.

Un cop representats els vectors QRS per a les sis derivacions es procedeix a la suma vectorial per obtenir el vector QRS resultant o mitjà.

Un mètode ràpid per determinar si el eix està en el quadrant normal: mirant el QRS en les derivacions DI i aVF es podrà ubicar el eix en un dels quatre quadrants del pla frontal. En el sistema hexaxial la derivació DI apunta exactament a 0° (horitzontal cap a l'esquerra) i aVF apunta exactament a +90° (vertical cap avall). Formen els eixos cartesians del pla frontal. Si el QRS és positiu en una derivació, l'eix apunta “cap” aquesta derivació; si és negatiu, apunta "en contra".

Passos per a la interpretació sistemàtica

• Calibratge: Verificar que el paper estigui a 25 mm/s i 10 mm/mV.
• Ritme: Determinar si és sinusal (ona P abans de cada QRS).
• Freqüència cardíaca: Mesurar els batecs per minut (comptar els complexos QRS en 6 segons i multiplicar per 10).
• Eix cardíac: Avaluar la direcció de la despolarització ventricular, (generalment entre -30º i +90º).
• Anàlisi d'ones i intervals: revisar la durada i l'amplitud de les ones P, QRS i T.
• Segments: Buscar desviacions a l'ST.

Valors de referència

Les proves d'esforç poden ser beneficioses per avaluar la resposta del cor a l'exercici físic. Aquesta prova ajuda a identificar si les artèries coronàries poden satisfer l'augment de la necessitat d'oxigen del cor durant una activitat extenuant. L'electrocardiografia ambulatòria contínua, en què una persona fa servir un monitor Holter durant 24 hores per registrar dades contínues d'ECG, s'utilitza per detectar problemes cardíacs breus o impredictibles.

Registre electrocardiograma normal i desviacions

Valors i signes d’alerta

• Taquicàrdia: Freqüència cardíaca >100 bpm.
• Bradicàrdia: Freqüència cardíaca <60 bpm.
• Bloqueig AV de primer grau: Interval P-R perllongat (>0.20 segons).
• Infart/Isquèmia: Elevació o depressió del segment ST >1 mm

Alteració de les ones i les seves desviacions patològiques

És essencial conèixer la morfologia i la resta de característiques de les ones, espais i segments que configuren cada cicle cardíac (P-QRS-T) i per què s'altera cadascuna d'aquests elements:

• L'ona P s'altera per problemes a l'aurícula. Pot estar crescuda (augment de voltatge i/o durada) o “boja” per fibril·lació auricular, l'arrítmia més freqüent i la que té més tendència a fer-se crònica.
• El complex QRS s'altera per problemes als ventricles. Augmenta de voltatge a la hipertròfia (creixement), de durada als bloquejos de branca i de morfologia a l'infart de miocardi. La seva alteració és reflectida en alteració de l'ona T.
• L'ona T, sempre positiva excepte a aVR. S'altera sempre que està alterat el complex QRS (hipertròfia ventricular, bloqueig de branca), a la isquèmia coronària, i en els trastorns del potassi.
• Les alteracions del segment ST indiquen en general isquèmia coronària si són localitzades o patologia pericàrdica si són extenses.

Desviacions de l'eix

Ritmes d'EKG anòmals

Fibril·lació auricular

Fibril·lació ventricular