Καταγραφή και επεξεργασία ΗΚΓ και καρδιακές βλάβες Δρ. Μαρία Χαρίτου, Εργαστήριο Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Αθήνα, Ιανουάριος 2012 Μετάδοση αγωγής διέγερσης 2 Δυναμικό δράσης καρδιακού μυ     Το δυναμικό δράσης διαρκεί στο μυοκάρδιο 10-30 φορές περισσότερο από όσο στους σκελετικούς μυς  Παράταση Συστολής Πριν τη διέγερση: -90mV δυναμικό ηρεμίας Φάση εκπόλωσης: γρήγορη > 450V/sec Αρχικά γρήγορη φάση επαναπόλωσης : οδηγεί σε μια διατηρούμενη επίπεδη περιοχή εκπόλωσης (~200-300msec) Τελική φάση επαναπόλωσης: το κύτταρο επιστρέφει στην κατάσταση που υπήρχε πριν τη διέγερση 3 Το φυσιολογικό ηλεκτροκαρδιογράφημα Κατά την επέκταση του κύματος της διέγερσης στα διάφορα τμήματα της καρδιάς, ηλεκτρικά ρεύματα διατρέχουν τους ιστούς του σώματος και προκαλούν την επαγωγή ηλεκτρικών δυναμικών στο δέρμα. Το ΗΚΓ είναι η καταγραφή αυτών των δυναμικών μεταξύ δύο σημείων που μπορεί να βρίσκονται σε διάφορες θέσεις στην επιφάνεια του σώματος. 4 Τι πληροφορία μας δίνει το ΗΚΓ; (Ι) Το ΗΚΓ αντανακλά τα ηλεκτρικά γεγονότα που σχετίζονται με την καρδιακή διέγερση και παρέχει πληροφορίες σχετικά με:      τον ανατομικό προσανατολισμό της καρδιάς, τα σχετικά μεγέθη των καρδιακών κοιλοτήτων, την καρδιακή συχνότητα, το ρυθμό, την παραγωγή και την αγωγή της διέγερσης, τις διαταραχές στα παραπάνω γεγονότα ανεξάρτητα από το αν οφείλονται σε ανατομικές, μηχανικές, μεταβολικές ή κυκλοφορικές ατέλειες. 5 Τι πληροφορία μας δίνει το ΗΚΓ; (ΙΙ) Το ΗΚΓ, όμως, δεν παρέχει άμεσες πληροφορίες σχετικά με τη συστολή και την αντλητική ικανότητα της καρδιάς. Αυτές οι ιδιότητες μπορούν να κριθούν με βάση την πίεση του αίματος, την καρδιακή παροχή (cardiac output), τους καρδιακούς ήχους κ.ά. 6 Τα χαρακτηριστικά του φυσιολογικού ΗΚΓ Το φυσιολογικό ΗΚΓ αποτελείται από ένα έπαρμα (κύμα) Ρ, ένα «σύμπλεγμα QRS» και ένα έπαρμα (κύμα) Τ. Το σύμπλεγμα QRS συνήθως αποτελείται από τρία διαφορετικά κύματα, τα Q, R και S, που παράγονται -και τα τρία- από τη διέλευση της καρδιακής διέγερσης μέσα από τις κοιλίες. 7 Χαρακτηριστικά του φυσιολογικού ECG Το κύμα Ρ προκαλείται από ηλεκτρικά ρεύματα τα οποία παράγονται κατά την εκπόλωση των κόλπων πριν από τη συστολή τους, ενώ το σύμπλεγμα QRS προκαλείται από ηλεκτρικά ρεύματα τα οποία παράγονται κατά την εκπόλωση των κοιλιών πριν από τη συστολή τους, δηλαδή, κατά την επέκταση της εκπόλωσης στο μυοκάρδιο των κοιλιών. Κατά συνέπεια, τόσο το κύμα Ρ, όσο και τα κύματα που αποτελούν το σύμπλεγμα QRS, είναι κύματα εκπόλωσης. Το κύμα Τ προκαλείται από ηλεκτρικά ρεύματα τα οποία παράγονται κατά την ανάνηψη των κοιλιών από την κατάσταση της εκπόλωσης. Η διεργασία αυτή επιτελείται στο μυοκάρδιο των κοιλιών 0,25 ως 0,35 sec μετά την εκπόλωση, αυτό δε το κύμα χαρακτηρίζεται ως κύμα επαναπόλωσης. 8 Εκπόλωση και επαναπόλωση 9 Η σχέση του μονοφασικού δυναμικού ενέργειας του μυοκαρδίου προς τα επάρματα QRS και T (1) Το μονοφασικό δυναμικό ενέργειας του μυοκαρδίου των κοιλιών διαρκεί φυσιολογικά από 0.25 ως 0.35 sec. Στο άνω μέρος του σχήματος απεικονίζεται μονοφασικό δυναμικό ενέργειας, το οποίο έχει καταγραφεί με μικροηλεκτρόδιο που έχει εισαχθεί μέσα σε μυϊκή ίνα του μυοκαρδίου των κοιλιών. Η σχεδόν κάθετη προς τα άνω γραμμή του δυναμικού ενέργειας προκαλείται από την εκπόλωση, η δε επάνοδος του δυναμικού στη βασική γραμμή προκαλείται από την επαναπόλωση. 10 Η σχέση του μονοφασικού δυναμικού ενέργειας του μυοκαρδίου προς τα επάρματα QRS και T (2) Σύγχρονη καταγραφή ΗΚΓ από την ίδια κοιλία:  το σύμπλεγμα QRS εμφανίζεται στην αρχή του μονοφασικού δυναμικού ενέργειας, το δε έπαρμα Τ προς το τέλος του.  στο ΗΚΓ δεν αναγράφεται καθόλου δυναμικό όταν το μυοκάρδιο των κοιλιών διατηρεί πλήρως την πόλωσή του ή βρίσκεται σε πλήρη εκπόλωση.  μόνο όταν το μυοκάρδιο είναι κατά ένα μέρος μόνο σε κατάσταση πόλωσης και κατά το άλλο μέρος σε κατάσταση εκπόλωσης, παρατηρείται ροή ηλεκτρικού ρεύματος από ένα μέρος των κοιλιών σε άλλο, και κατά συνέπεια παρατηρείται και ροή του στην επιφάνεια του σώματος, οπότε και προκαλείται η γένεση των κυμάτων του ΗΚΓ. 11 Η συσχέτιση της συστολής των κόλπων και κοιλιών προς τα επάρματα του ECG (1) Πριν να είναι δυνατή η συστολή του μυός, είναι απαραίτητη η επέκταση της εκπόλωσης στο μυοκάρδιο, για την έναρξη των χημικών διεργασιών της συστολής.  Το έπαρμα Ρ προκαλείται από την επέκταση της εκπόλωσης στους κόλπους  Το σύμπλεγμα QRS προκαλείται από την επέκταση της εκπόλωσης στις κοιλίες. Κατά συνέπεια, το έπαρμα Ρ εμφανίζεται αμέσως πριν από την έναρξη της συστολής των κόλπων, ενώ το σύμπλεγμα QRS αμέσως πριν από την έναρξη της συστολής των κοιλιών. 12 Η συσχέτιση της συστολής των κόλπων και κοιλιών προς τα επάρματα του ECG (2) Το κύμα Τ είναι το κύμα επαναπόλωσης των κοιλιών. Ορισμένες μυϊκές ίνες του μυοκαρδίου των κοιλιών αρχίζουν να επαναπολούνται 0,2 sec περίπου μετά την έναρξη του κύματος εκπόλωσης, πολλές όμως άλλες ίνες αρχίζουν να επαναπολούνται βραδύτερα, μέχρι και 0,35 sec. Έτσι, η διεργασία της επαναπόλωσης επεκτείνεται μέσα σε σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα, περίπου 0,15 sec. Κατά συνέπεια, το κύμα Τ στο φυσιολογικό ΗΚΓ συχνά είναι παρατεταμένο, η ηλεκτρική του όμως τάση είναι σημαντικά μικρότερη από την τάση του συμπλέγματος QRS, αυτό δε μερικώς οφείλεται στη μεγάλη του διάρκεια. 13 Η συσχέτιση της συστολής των κόλπων και κοιλιών προς τα επάρματα του ECG (3) Οι κόλποι επαναπολούνται περίπου 0,15 ως 0,20 sec μετά το έπαρμα εκπόλωσης. Ο χρόνος όμως αυτός συμπίπτει με την εμφάνιση του συμπλέγματος QRS στο ηλεκτροκαρδιογράφημα. Κατά συνέπεια, το έπαρμα επαναπόλωσης των κόλπων, γνωστό ως Τ των κόλπων, συνήθως επικαλύπτεται από το πολύ μεγαλύτερο σύμπλεγμα QRS. Γι’ αυτό το λόγο, σπάνια μόνο είναι δυνατόν να παρατηρηθεί κολπικό έπαρμα Τ στο ηλεκτροκαρδιογράφημα. 14 Η συσχέτιση της συστολής των κόλπων και κοιλιών προς τα επάρματα του ECG (4) Οι περιοχές στις οποίες υπάρχει η διέγερση φαίνονται με κόκκινο (γκρι) χρώμα. Οι περιοχές με μαύρο είναι αυτές στις οποίες χάνεται η διέγερση. 15 Σχέση καρδιακού παλμού και ECG (1) Το έπαρμα P προκαλείται από την επέκταση της εκπόλωσης στο μυοκάρδιο των κόλπων, η οποία ακολουθείται από τη συστολή των κόλπων, με αποτέλεσμα την ελαφρά ανύψωση της καμπύλης της ενδοκολπικής πίεσης, αμέσως μετά το έπαρμα P. 16 Σχέση καρδιακού παλμού και ECG (2) Μετά από 0,16 sec περίπου από την έναρξη του επάρματος P, εμφανίζονται τα επάρματα QRS τα οποία οφείλονται στην εκπόλωση των κοιλιών, η οποία προκαλεί την έναρξη της συστολής των κοιλιών και την ανιούσα φορά της ενδοκοιλιακής πίεσης. Κατά συνέπεια, το σύμπλεγμα QRS αρχίζει ελάχιστο χρόνο πριν από τη συστολή των κοιλιών. 17 Σχέση καρδιακού παλμού και ECG (3) Τέλος, παρατηρείται στο ηλεκτροκαρδιογράφημα το κοιλιακό έπαρμα T. Αυτό αντιπροσωπεύει την περίοδο επαναπόλωσης των κοιλιών, κατά τη διάρκεια της οποίας οι μυϊκές ίνες του μυοκαρδίου των κοιλιών αρχίζουν να χαλαρώνουν. Γι’ αυτό και το έπαρμα Τ εμφανίζεται ελάχιστο χρονικό διάστημα πριν από το τέλος της συστολής των κοιλιών. 18 Βαθμονόμηση H καταγραφή ΗΚΓ γίνεται σε χαρτί με κατάλληλες γραμμώσεις:     10 υποδιαιρέσεις προς τα πάνω ή κάτω (2 τετράγωνα) αντιστοιχούν σε +1 mV ή 1mV αντίστοιχα Κάθε 2,5 cm στον οριζόντιο άξονα αντιστοιχεί σε χρόνο 1 sec . Υποδιαρείται σε 5 ίσα μέρη (τετράγωνα) διάρκειας 0,2 sec το καθένα Κάθε τετράγωνο χωρίζεται με λεπτότερες γραμμές σε άλλα 5 μέρη, διάρκειας 0,04 sec το καθένα 19 Οι φυσιολογικές ηλεκτρικές τάσεις στο ΗΚΓ Η ηλεκτρική τάση:     εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο τα ηλεκτρόδια τοποθετούνται στην επιφάνεια του σώματος. Όταν το ένα ηλεκτρόδιο τοποθετείται αμέσως πάνω από την καρδιά, και το δεύτερο σε κάποιο άλλο σημείο του σώματος, η ηλεκτρική τάση του συμπλέγματος QRS μπορεί να φτάνει τα 3 ή 4 mV (πολύ μικρή, σε σύγκριση με το μονοφασικό δυναμικό ενέργειας των 110 mV). Όταν το ΗΚΓ καταγράφεται με ηλεκτρόδια τοποθετημένα στα δυο άνω άκρα, είτε σε ένα άνω και σε ένα κάτω άκρο, η ηλεκτρική τάση του συμπλέγματος QRS είναι συνήθως 1 mV από την κορυφή του επάρματος R μέχρι το κάτω μέρος του επάρματος S. Η ηλεκτρική τάση του επάρματος Ρ είναι 0,1 ως 0,3 mV και του επάρματος Τ από 0,2 ως 0,3 mV. 20 Οι φυσιολογικές διάρκειες μεταξύ των επαρμάτων στο ΗΚΓ (1) Το διάστημα P-Q ή P-R. Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ του επάρματος Ρ και της αρχής του συμπλέγματος QRS είναι ο χρόνος που παρέρχεται από την έναρξη της συστολής των κόλπων, μέχρι την έναρξη της συστολής των κοιλιών. Το χρονικό αυτό διάστημα ονομάζεται διάστημα P-Q. Το φυσιολογικό διάστημα P-Q είναι περίπου 0,16 sec. Αυτό το διάστημα σε μερικές περιπτώσεις ονομάζεται διάστημα P-R γιατί το Q συχνά απουσιάζει. 21 Οι φυσιολογικές διάρκειες μεταξύ των επαρμάτων στο ΗΚΓ (2) Το διάστημα Q-T. Η συστολή των κοιλιών πρακτικά διαρκεί από την αρχή του επάρματος Q μέχρι το τέλος του επάρματος Τ. Το χρονικό αυτό διάστημα ονομάζεται διάστημα Q-T και η φυσιολογική του διάρκεια είναι 0,35 sec. 22 Η συχνότητα της καρδιακής λειτουργίας όπως καθορίζεται με το ΗΚΓ Η fcard καθορίζεται εύκολα:  το χρονικό διάστημα μεταξύ δυο διαδοχικών καρδιακών παλμών είναι το αντίστροφο της καρδιακής συχνότητας.  π.χ. αν το χρονικό διάστημα που παρεμβάλλεται μεταξύ δυο διαδοχικών καρδιακών παλμών, όπως καθορίζεται με τις γραμμές βαθμονόμησης, είναι 1 sec, η καρδιακή συχνότητα είναι 60 καρδιακοί παλμοί το λεπτό.  Το φυσιολογικό χρονικό διάστημα που παρεμβάλλεται μεταξύ δυο συμπλεγμάτων QRS είναι περίπου 0,83 sec. Αυτό σημαίνει ότι η καρδιακή συχνότητα σ’ αυτή την περίπτωση, είναι 72 καρδιακοί παλμοί το λεπτό. 23 Ηλεκτροκαρδιογραφία Μέθοδοι καταγραφής του ηλεκτροκαρδιογραφήματος Δυναμικό και πολικότητα του μυοκαρδίου μεταβάλλονται συχνά σε διάστημα μικρότερο από 0,01 sec  απαιτούνται καταγραφικά που να ανταποκρίνονται ταχύτατα προς τς μεταβολές Συνηθέστεροι καταγραφείς:  με γραφίδα, καταγράφει το ΗΚΓ με πεννάκι πάνω σε κινούμενο χαρτί  ειδικό χαρτί που μαυρίζει με την έκθεση σε θερμότητα ή όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρέυμα από την ακίδα της γραφίδας 25 Ηλεκτροκαρδιογραφικές απαγωγές   Η τοποθέτηση των ηλεκτροδίων γίνεται σε διάφορες σταθερές (τυπικές) θέσεις  η πολικότητα της εγγραφής κατά τη διάρκεια του καρδιακού κύκλου (θετική ή αρνητική) καθορίζεται από τον προσανατολισμό των ηλεκτροδίων σε σχέση με την κατεύθυνση του ρεύματος στην καρδιά. Συμβατικοί συνδυασμοί τοποθέτησης ηλεκτροδίων: Ηλεκτροκαρδιογαρφικές απαγωγές 26 Οι τρεις βασικές απαγωγές των άκρων Ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ των άκρων και του ηλεκτροκαρδιογράφου για την καταγραφή ΗΚΓ με τις πρότυπες διπολικές (βασικές) απαγωγές των άκρων. Με τον όρο «διπολικές» εννοείται ότι το ΗΚΓ καταγράφεται από δύο ειδικά ηλεκτρόδια, τοποθετημένα στο σώμα, και σ’ αυτή την περίπτωση σε άκρα. Η «απαγωγή» δεν συνίσταται από ένα απλό καλώδιο, με το οποίο συνδέεται το σώμα με το καταγραφικό όργανο, αλλά από δύο καλώδια και από τα ηλεκτρόδιά τους, για να σχηματίζεται ένα πλήρες ηλεκτρικό κύκλωμα με τον ηλεκτροκαρδιογράφο. Αν και ο πραγματικός ηλεκτροκαρδιογράφος είναι ηλεκτρονικό όργανο καταγραφής υψηλής ταχύτητας, στο σχήμα παριστάνεται ως απλό μηχανικό όργανο καταγραφής. 27 Απαγωγή Ι Απαγωγή Ι: Το (-) του ΗΚΓφου τοποθετείται στο δεξιό άνω άκρο (RA) και το (+) του στο αριστερό άνω άκρο (LA).  Απαγωγή Ι = VLA-VRA □ όταν το σημείο στον θώρακα όπου το δεξιό άνω άκρο συνδέεται με το σώμα είναι ηλεκτραρνητικό σε σχέση με το σημείο στο οποίο το αριστερό άνω άκρο συνδέεται με τον θώρακα, ο ηλεκτροκαρδιογράφος καταγράφει θετικό έπαρμα. □ ‘Oταν η πολικότητα μεταβάλλεται, το καταγραφόμενο έπαρμα είναι αρνητικό, δηλαδή κάτω από την ισοηλεκτρική γραμμή. 28 Απαγωγές ΙΙ και ΙΙΙΙ Απαγωγή ΙΙ: Το (-) του ΗΚΓφου τοποθετείται στο δεξιό άνω άκρο (RA) και το (+) στο αριστερό κάτω άκρο (LL).  Απαγωγή ΙΙ = VLL-VRA  Κατά συνέπεια, όταν το δεξιό άνω άκρο είναι ηλεκτραρνητικό σε σχέση με το αριστερό κάτω άκρο, ο ΗΚΓφος καταγράφει θετικό έπαρμα. Απαγωγή ΙΙΙ: το (-) του ΗΚΓφου τοποθετείται στο αριστερό άνω άκρο (LA), και το (+) στο αριστερό κάτω άκρο (LL).  Απαγωγή ΙIΙ = VLL-VLA  Αυτό σημαίνει ότι ο ΗΚΓφος καταγράφει θετικό έπαρμα όταν το αριστερό άνω άκρο είναι ηλεκτραρνητικό σε σχέση με το αριστερό κάτω άκρο 29 Το τρίγωνο Einthoven Το ισόπλευρο τρίγωνο γύρω από την περιοχή της καρδιάς ονομάζεται τρίγωνο του Einthoven. □ Αποτελεί ένα σχεδιαγραμματικό τρόπο για να καταδειχθεί ότι τα δύο άνω άκρα και το αριστερό κάτω άκρο αποτελούν τις τρεις γωνίες τριγώνου που περιβάλει την καρδιά. □ Οι δύο γωνίες στο άνω άκρο του τριγώνου παριστάνουν τα σημεία στα οποία τα δύο άνω άκρα πραγματοποιούν ηλεκτρική σύνδεση με τα υγρά που περιβάλουν την καρδιά, η δε κάτω γωνία αποτελεί το σημείο στο οποίο το αριστερό κάτω άκρο συνδέεται με αυτά τα υγρά. 30 Ο νόμος του Einthoven (1) Κατά το νόμο του Einthoven: αν τα ηλεκτρικά δυναμικά δύο οποιωνδήποτε από τις τρεις ηλεκτροκαρδιογραφικές απαγωγές είναι γνωστά για δεδομένη χρονική στιγμή, το δυναμικό της τρίτης απαγωγής μπορεί να υπολογιστεί μαθηματικά, από τις δύο πρώτες, με την απλή άθροισή τους Απαγωγή Ι + Απαγωγή ΙΙΙ = Απαγωγή ΙΙ (* τα θετικά και τα αρνητικά σημεία των διαφόρων απαγωγών πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την εκτέλεση αυτής της άθροισης). 31 Παράδειγμα VRA = - 0,2mV VLA = + 0,3mV VLL = + 1,0mV Απαγωγή Ι = VLA-VRA = 0,3 – (-0,2) = 0,5 mV Απαγωγή ΙIΙ = VLL-VLA = 1,0 – (0,3) = 0,7 mV Απαγωγή Ι + Απαγωγή ΙΙΙ = Απαγωγή ΙΙ Απαγωγή ΙΙ = 0,7 +0,5 = 1,2 mV O νόμος του Einthoven, ισχύει για κάθε χρονική στιγμή, κατά τη διάρκεια της καταγραφής του ηλεκτροκαρδιογραφήματος. 32 ΗΚΓ με τις βασικές απαγωγές □ □ Στο σχήμα απεικονίζονται τρία ΗΚΓ, τα οποία λαμβάνονται συγχρόνως, με τις απαγωγές Ι, ΙΙ και ΙΙΙ. τα ΗΚΓ που λαμβάνονται με αυτές τις απαγωγές μοιάζουν πολύ μεταξύ τους, γιατί και στα τρία, τα επάρματα Ρ και Τ είναι θετικά, το δε μεγαλύτερο μέρος του συμπλέγματος QRS είναι επίσης θετικό σε όλες τις εγγραφές. με τη σχετική ανάλυση και των τριών ΗΚΓφων, μπορεί να δειχθεί, με προσεκτικές μετρήσεις, ότι για μια οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή, το άθροισμα των δυναμικών στις απαγωγές Ι και ΙΙΙ είναι ίσο με το δυναμικό στην απαγωγή ΙΙ, σύμφωνα με το νόμο του Einthoven. 33 Το διαγνωστικό ΗΚΓ τριών απαγωγών Επειδή τα ΗΚΓ που λαμβάνονται με όλες τις διπολικές απαγωγές μοιάζουν πολύ μεταξύ τους, δεν έχει μεγάλη σημασία ποια απαγωγή χρησιμοποιείται όταν επιδιώκεται η διάγνωση των διάφορων αρρυθμιών της καρδιάς:  η διάγνωση των αρρυθμιών εξαρτάται, κατά κύριο λόγο, από τις χρονικές αλληλοσυσχετίσεις μεταξύ των διαφόρων κυμάτων του καρδιακού παλμού. ‘Οταν απαιτείται η διάγνωση βλάβης στο μυοκάρδιο των κοιλιών ή των κόλπων, είτε στο σύστημα αγωγής των διεγέρσεων, ενδιαφέρει πάρα πολύ η απαγωγή που χρησιμοποιείται:  οι ανωμαλίες που εμφανίζονται στο μυοκάρδιο μεταβάλλουν τη μορφή του ΗΚΓ κατά τρόπο σημαντικό σε ορισμένες απαγωγές, χωρίς να επηρεάζονται άλλες απαγωγές. 34 Θωρακικές απαγωγές (1) Συχνά, λαμβάνονται ΗΚΓ με το ένα ηλεκτρόδιο τοποθετημένο σε ένα από τα έξι ξεχωριστά σημεία του θώρακα στο σχήμα. Αυτό το ηλεκτρόδιο συνδέεται με το (+) του ΗΚΓφου, ενώ το (-), που ονομάζεται αδιάφορο ηλεκτρόδιο, συνδέεται συνήθως, με την παρεμβολή ηλεκτρικών αντιστάσεων, με το δεξιό και αριστερό άνω άκρο, καθώς και με το αριστερό κάτω άκρο, όπως απεικονίζεται στο σχήμα. Συνήθως λαμβάνονται έξι διαφορετικές πρότυπες απαγωγές από το πρόσθιο θωρακικό τοίχωμα, με τη διαδοχική τοποθέτηση του θωρακικού ηλεκτροδίου στα έξι σημεία που σημειώνονται στο διάγραμμα. Τα ΗΚΓ που λαμβάνονται με τη μέθοδο που απεικονίζεται στο σχήμα, φέρονται ως απαγωγές V1,V2,V3,V4,V5 και V6. 35 Θωρακικές απαγωγές (2) Στο σχήμα απεικονίζονται τα ΗΚΓ φυσιολογικής καρδιάς, όπως καταγράφονται από τις έξι αυτές πρότυπες θωρακικές απαγωγές. Επειδή οι διάφορες επιφάνειες της καρδιάς είναι πολύ κοντά στο θωρακικό τοίχωμα, με την κάθε μια θωρακική απαγωγή καταγράφεται, κατά κύριο λόγο, το ηλεκτρικό δυναμικό του μυοκαρδίου, που βρίσκεται αμέσως κάτω από το ηλεκτρόδιο. Γι’ αυτό το λόγο, σχετικά μικρές ανωμαλίες στις κοιλίες, και ιδιαίτερα στο πρόσθιο κοιλιακό τοίχωμα, συχνά προκαλούν αλλοιώσεις στα ΗΚΓ που λαμβάνονται με τις προκάρδιες (θωρακικές) απαγωγές. 36 Οι ενισχυμένες μονοπολικές απαγωγές άκρων Ένα άλλο σύστημα απαγωγών σε ευρεία χρήση είναι η «ενισχυμένη μονοπολική απαγωγή άκρου». Στην απαγωγή αυτού του τύπου, δύο άκρα συνδέονται, με την παρεμβολή ηλεκτρικών αντιστάσεων, με το (-) του ΗΚΓφου ενώ το τρίτο άκρο συνδέεται με το (+). Όταν το (+) συνδέεται με δεξιό άνω άκρο, η απαγωγή ονομάζεται aVR, όταν συνδέεται με το αριστερό άνω άκρο, ονομάζεται απαγωγή aVL και όταν συνδέεται με το αριστερό κάτω άκρο, ονομάζεται απαγωγή aVF. 37 Οι ενισχυμένες μονοπολικές απαγωγές άκρων Τα φυσιολογικά ΗΚΓ που λαμβάνονται με τις ενισχυμένες μονοπολικές απαγωγές των άκρων, απεικονίζονται στο σχήμα. Όλα είναι όμοια με εκείνα των κλασσικών διπολικών απαγωγών των άκρων, εκτός από την απαγωγή aVR, στην οποία το ΗΚΓ είναι αντεστραμμένο. 38 Βλάβες της Καρδιάς (i) Ισχαιμία του μυοκαρδίου: στένωση μιας μεγάλης στεφανιαίας αρτηρίας  ελάττωση στη ροή του αίματος  υπολειτουργία του μυοκαρδίου Συνήθως εκδηλώνεται με μεταβολές του ST ή του Τ: Αρνητικό κύμα Τ και συμμετρικό στις απαγωγές όπου φυσιολογικά είναι θετικό. 39 Βλάβες της Καρδιάς (ii) Έμφραγμα μυοκαρδίου: πλήρης απόφραξη μιας στεφανιαίας αρτηρίας  μια περιοχή της καρδιάς δεν αιματοδοτείται καθόλου Ηλεκτρικό κενό της αποφραγμένης περιοχής κατά τη λειτουργία της καρδιάς Ύπαρξη σημαντικού κύματος Q με εύρος 0,04 sec Ύπαρξη σημαντικού κύματος Q με ύψος ίσο με το 1/3 του QRS Ανύψωση του ST (της τάξεως των 4mm) 40 Βλάβες της Καρδιάς (iii) Στηθαγχική Κρίση: Οφείλεται σε παροδική ισχαιμία του μυοκαρδίου από μια διαταραχή του ισοζυγίου “προσφορά και ζήτηση” του μυοκαρδίου σε οξυγόνο Η διαταραχή αυτή συμβαίνει είτε 1. όταν αυξάνονται οι απαιτήσεις του μυοκαρδίου σε οξυγόνο π.χ. σε σωματική προσπάθεια ή συγκίνηση - σταθερή στηθάγχη, είτε 2. όταν υπό κανονική λειτουργία της καρδιάς προκληθεί ελάττωση της ροής αίματος στις στεφανιαίες αρτηρίες π.χ. σε σπασμό των στεφανιαίων αρτηριών - ασταθής στηθάγχη. 41 Βλάβες της Καρδιάς (iiia) Στηθαγχική Κρίση:  Όταν ο ασθενής δεν βρίσκεται σε στηθαγχική κρίση και εξετασθεί ιατρικά, τότε στο ΗΚΓ δεν παρατηρείται τίποτα το ανησυχητικό, γιατί η καρδιά λειτουργεί κανονικά.  Όταν όμως εξετασθεί κατά τη διάρκεια στηθαγχικής κρίσης έχουμε σημαντική κατάπτωση του ST γύρω στα 3 mm κάτω από την ισοηλεκτρική γραμμή που είναι κατιούσα και μεγάλης διάρκειας και η οποία εμφανίζεται στις απαγωγές V2-V6. 42 Καρδιακές αρρυθμίες (i) Ορισμένες από τις πιο βασανιστικές δυσλειτουργίες της καρδιάς οφείλονται σε παθολογικούς ρυθμούς της καρδιακής λειτουργίας: 1. 2. 3. Συχνότητα λειτουργίας > ή < από όσο απαιτείται για την άντληση του απαιτούμενου ποσού αίματος. Πολύ βραχύ χρονικό διάστημα μεταξύ διαδοχικών συστολών  δεν επαρκεί για την πλήρωση των κοιλιών. Πλήρης ασυγχρονισμός των κολπικών συστολών ως προς τις κοιλιακές συστολές  οι κόλποι δεν λειτουργούν ως εναυσματικές αντλίες για τις κοιλίες. 43 Καρδιακές αρρυθμίες (ii) Τα αίτια των διαφόρων αρρυθμιών της καρδιάς είναι συνήθως μία ή και συνδυασμός από τις ακόλουθες ανωμαλίες του συστήματος παραγωγής και αγωγής της καρδιακής διέγερσης: 1. Παθολογικός ρυθμός του βηματοδότη 2. Μετατόπιση του βηματοδότη από το φλεβόκομβο σε άλλα σημεία της καρδιάς 3. Αποκλεισμός, σε διάφορα σημεία, της μετάδοσης της διέγερσης μέσα από την καρδιά 4. Παθολογικές οδοί της μετάδοσης της διέγερσης μέσα από την καρδιά 5. Αυτόματη παραγωγή διεγέρσεων, σχεδόν από οποιοδήποτε σημείο της καρδιάς 44 Ταχυκαρδία (i) Ταχύς ρυθμός της καρδιάς, συχνότερος από 100 συστολές ανά λεπτό Απαγωγή ΙΙ - 140 συστολές / min 45 Ταχυκαρδία (ii) Αίτια ταχυκαρδίας: 1. Αυξημένη θερμοκρασία σώματος: +18 συστολές / min για κάθε βαθμό Κελσίου μέχρι 40,5 βαθμούς (για θερμοκρασία > 40,5 είναι δυνατή η ελάττωση της συχνότητας, λόγω εξασθένισης μυοκαρδίου από πυρετό). Αυξημένη θερμοκρασία  επιτάχυνση μεταβολισμού φλεβόκομβου  άμεση αύξηση διεγερσιμότητας και συχνότητας διέγερσής του. 2. Διέγερση της καρδιάς με τα συμπαθητικά νεύρα, π.χ.  Απώλεια αίματος ασθενούς  κατάσταση καταπληξίας ή ημικαταπληξίας  αντανακλαστική διέγερση της καρδιάς  αύξηση συχνότητας έως και 150 ή 180 συστολές / min.  Απλή εξασθένιση μυοκαρδίου  αύξηση συχνότητας γιατί η εξασθενημένη καρδιά δεν αντλεί επαρκές αίμα προς τις αρτηρίες  έκλυση αντανακλαστικών  αύξηση συχνότητας λειτουργίας καρδιάς 3. Τοξικές καταστάσεις της καρδιάς 46 Βραδυκαρδία (i) Ελαττωμένη συχνότητα καρδιακής λειτουργίας, μικρότερη από 60 συστολές ανά λεπτό Απαγωγή ΙΙΙ - ~ 40 συστολές / min 47 Βραδυκαρδία (ii) Βραδυκαρδία αθλητών: ισχυρότερη καρδιά  μεγαλύτερο ποσό εκτοξευόμενου αίματος  μεγαλύτερος όγκος παλμού 48 Φλεβοκοιλιακός - Κολποκοιλιακός Αποκλεισμός (i) Η διέγερση από το φλεβόκομβο αποκλείεται πριν εισέλθει στο μυοκάρδιο των κόλπων. Απαγωγή ΙΙΙ Αιφνίδια παύση κυμάτων P  αναστολή λειτουργίας κόλπων. Οι κοιλίες αναλαμβάνουν με καινούριο ρυθμό (συνήθως προέρχεται από τον κολποκοιλιακό κόμβο)  μη μεταβολή διαμόρφωσης συμπλέγματος QRS. 49 Φλεβοκοιλιακός - Κολποκοιλιακός Αποκλεισμός (ii) Απαγωγή ΙΙΙ Αποκλεισμός της μεταβίβασης της διέγερσης από τους κόλπους στις κοιλίες  Διαχωρισμός των κυμάτων P από τα συμπλέγματα QRS 50 Πτερυγισμός και Μαρμαρυγή Πολλές φορές είτε οι κόλποι είτε οι κοιλίες αρχίζουν να συστέλλονται εξαιρετικά γρήγορα και ακανόνιστα.  Πτερυγισμός: οι μικρότερης συχνότητας, περισσότερο συντονισμένες συστολές, σε αριθμό 200-300 ανά λεπτό.  Μαρμαρυγή: πολύ μεγάλης συχνότητας, ασυντόνιστες συστολές 51 Μαρμαρυγή των κοιλιών (i) Οφείλεται σε διεγέρσεις της καρδιάς, οι οποίες φέρονται «τρελά» προς διάφορες κατευθύνσεις.  Διεγείρουν πρώτα το ένα τμήμα, μετά το άλλο, κτλ. φτάνουν στο σημείο αφετηρίας τους, για να επαναλάβουν την ίδια διαδρομή χωρίς τέλος   Πολλά τμήματα του μυοκαρδίου των κοιλιών συστέλλονται συγχρόνως, άλλα βρίσκονται σε χάλαση   Δεν υπάρχει πλήρως συντονισμένη συστολή ολόκληρου του μυοκαρδίου των κοιλιών  Οι κοιλιακές κοιλότητες παραμένουν σε μία μέση κατάσταση μερικής συστολής  δεν αντλούν καθόλου, ή αντλούν αμελητέα ποσότητα αίματος. Σε 4-5 sec μετά την έναρξη της μαρμαρυγής  απώλεια συνείδησης ατόμου, λόγω αναστολής αιμάτωσης εγκεφάλου, νέκρωση ιστών σε διάφορα μέρη του σώματος. 52 Μαρμαρυγή των κοιλιών (ii) Πιθανά αίτια: 1. Αιφνίδια επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος στην καρδία 2. Ισχαιμία του μυοκαρδίου, του ειδικού συστήματος αγωγής ή και των δύο. «Τρωτή» περίοδος για πρόκληση μαρμαρυγής κοιλιών: ο χρόνος κατά τον οποίο η καρδιά αναλαμβάνει από τον προηγούμενο καρδιακό παλμό, στο τέλος της καρδιακής συστολής, όπου υπάρχουν συγχρόνως περιοχές που βρίσκονται σε ανερέθιστη περίοδο και άλλες που βρίσκονται σε διεγέρσιμη κατάσταση. Ένα απλό ηλεκτρικό ερέθισμα στη διάρκεια της «τρωτής» περιόδου μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση διεγέρσεων που να εκτείνονται μόνο προς μία κατεύθυνση γύρω από τις περιοχές του μυοκαρδίου που βρίσκονται σε ανερέθιστη περίοδο. 53 Μαρμαρυγή των κοιλιών (iii) Απαγωγή ΙΙ Δεν υπάρχει καμία τάση για κανονικό ρυθμό οποιουδήποτε τύπου. Στις αρχικές φάσεις: σχετικά μεγάλες μάζες μυοκαρδίου συστέλλονται συγχρόνως  ισχυρά αλλά μη κανονικά κύματα στο ΗΚΓ (~0,5mV). Σε λίγα μόνο δευτερόλεπτα: εξαφάνιση αδρών συστολών καρδιάς  εμφάνιση ακανόνιστων κυμάτων με χαμηλό δυναμικό (~0,2 - 0,3mV). Ροή ηλεκτρικών ρευμάτων προς διάφορες κατευθύνσεις χωρίς επανάληψη συγκεκριμένης διαδρομής  Συνεχής και σπασμωδική μεταβολή ηλεκτρικών δυναμικών. 54 Ηλεκτρική «απινίδωση» των κοιλιών (i) Ένα πολύ ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα που εφαρμόζεται στις κοιλίες για βραχύ χρονικό διάστημα είναι δυνατόν να σταματήσει τη μαρμαρυγή, με την πρόκληση ανερέθιστης περιόδου συγχρόνως σε ολόκληρο το μυοκάρδιο. Επιτυγχάνεται με διοχέτευση ισχυρού ρεύματος μέσα από ηλεκτρόδια που τοποθετούνται εκατέρωθεν της καρδιάς  Σύγχρονη εγκατάσταση ανερέθιστης περιόδου  Αναστολή όλων των διεγέρσεων  η καρδιά σε κατάσταση ηρεμίας για 3-5 sec, μετά αρχίζει να συστέλλεται με βηματοδότη το φλεβόκομβο (ή άλλο σημείο της καρδιάς). 55 Ηλεκτρική «απινίδωση» των κοιλιών (ii) 1. Άμεση τοποθέτηση ηλεκτροδίων στις πλευρές της καρδιάς  αναστολή μαρμαρυγής με εφαρμογή:  εναλλασσόμενου ρεύματος, 50 Hz και τάση 220 volts για χρονικό διάστημα 0,1sec  συνεχούς ρεύματος με τάση 1000 volts για χρονικό διάστημα μερικών msecs. 2. Εφαρμογή ηλεκτρικού ρεύματος με την παρεμβολή του θωρακικού τοιχώματος:  φόρτιση ενός μεγάλου ηλεκτρικού πυκνωτή με ηλεκτρική τάση πολλών χιλιάδων volts και εκφόρτιση αυτού μέσα σε χρόνο λίγων msecs μέσα από τα ηλεκτρόδια. 56 Μάλαξη Καρδιάς Καρδιοπνευμονική Αναβίωση Αποτελεί βοήθεια για την απινίδωση.  Προωθούνται στην αορτή μικρές ποσότητες αίματος και έτσι ανανεώνεται η παροχή αίματος από τα στεφανιαία αγγεία.  Καρδιές που παρουσίαζαν μαρμαρυγή υποβλήθηκαν σε μάλαξη πριν από την απινίδωση για διάστημα μέχρι και 90 λεπτών. Καρδιοπνευμονική Αναβίωση: Τεχνική καρδιακής μάλαξης με εφαρμογή, κατά διαστήματα, πολύ ισχυρής πίεσης, χωρίς διάνοιξη θωρακικού τοιχώματος. Απουσία αιματικής ροής στον εγκέφαλο για περισσότερο από 5-10 λεπτά  μόνιμη βλάβη ή ακόμη και καθολική καταστροφή εγκεφάλου. 57 Μαρμαρυγή των κόλπων (i) Κολπικός πτερυγισμός Κολπική μαρμαρυγή Μηχανισμός μαρμαρυγής κόλπων: ακριβώς ίδιος με των κοιλιών, με τη διαφορά ότι η διεργασία συμβαίνει στη μάζα του κολπικού μυοκαρδίου αντί του κοιλιακού. Συχνή αιτία η αύξηση του μεγέθους των κόλπων λόγω:  βλάβης βαλβίδων καρδιάς  παρακώλυση φυσιολογικής εκκένωσης κόλπων προς κοιλίες  ανεπάρκεια κοιλιών  υπέρμετρη στάση αίματος μέσα στους κόλπους Παράγοντες που προδιαθέτουν σε ανάπτυξη μαρμαρυγής κόλπων: 1. Επιμήκυνση της οδού αγωγής της διέγερσης 2. Επιβράδυνση αγωγής 58 Μαρμαρυγή των κόλπων (ii) Χαρακτηριστικά άντλησης αίματος από τους κόλπους κατά τη μαρμαρυγή των κόλπων:  Οι κόλποι δεν αντλούν αίμα  καθίστανται εντελώς άχρηστοι ως εναυσματικές αντλίες για τις κοιλίες.  Το αίμα εξακολουθεί να ρέει παθητικά μέσα από τους κόλπους προς τις κοιλίες.  Η αντλητική απόδοση των κοιλιών ελαττώνεται μόνο κατά 20 ως 30%  το άτομο μπορεί να επιβιώσει ακόμη και για χρόνια, αν και με ελαττωμένη αντλητική απόδοση της καρδιάς. 59 Μαρμαρυγή των κόλπων (iii) Απαγωγή Ι Πολλά μικρά κύματα εκπόλωσης επεκτείνονται σε όλες τις κατευθύνσεις μέσα στο μυοκάρδιο των κόλπων. Τα κύματα είναι ασθενή και με αντίθετη πολικότητα  συνήθως αλληλοεξουδετερώνονται σχεδόν πλήρως   Δεν παρατηρούνται κύματα P  Παρατηρείται κυματοειδής εγγραφή χαμηλού δυναμικού υψηλής συχνότητας  Τα συμπλέγματα QRS-Τ είναι απόλυτα φυσιολογικά, η συχνότητά τους όμως εμφανίζει μεγάλες ανωμαλίες.  Συνεχής και σπασμωδική μεταβολή ηλεκτρικών δυναμικών. 60 Μαρμαρυγή των κόλπων (iv) Ανωμαλίες ρυθμού κοιλιών κατά τη διάρκεια μαρμαρυγής των κόλπων:  Άφιξη διεγέρσεων στον κολποκοιλιακό κόμβο με μεγάλη συχνότητα ΑΛΛΑ και αρρυθμία.  Τουλάχιστον 0,35sec μεσολαβούν μεταξύ μιας συστολής των κοιλιών και της επόμενης  0 ως 0,6sec παρεμβάλλονται ως τη στιγμή που μια από τις άρρυθμες διεγέρσεις της μαρμαρυγής τυχαίνει να φτάσει στον κολποκοιλιακό κόμβο.  Το χρονικό διάστημα που παρεμβάλλεται μεταξύ δύο διαδοχικών συστολών των κοιλιών ποικίλει από minimum 0,35sec ως ~maximum 0,95sec  πολύ μεγάλη αρρυθμία καρδιακής λειτουργίας. Κλινικό εύρημα που χρησιμοποιείται για τη διάγνωση της μαρμαρυγής των κόλπων: εξαιρετικά μεγάλη ανισότητα διαστημάτων μεταξύ των συστολών της καρδίας στο ΗΚΓ. 61 Μαρμαρυγή των κόλπων (v) Θεραπεία μαρμαρυγής των κόλπων με ηλεκτροπληξία:   Διοχέτευση μόνο ενός ισχυρού ηλεκτρικού παλμού μέσα από τους κόλπους, με αποτέλεσμα να προκαλείται ανερέθιστη περίοδος λίγων δευτερολέπτων για ολόκληρη την καρδιά. Μετά από αυτό συνήθως ακολουθεί φυσιολογικός καρδιακός παλμός (εφόσον η καρδιά έχει αυτή τη δυνατότητα). 62 Πτερυγισμός των κόλπων (i) Προκαλείται από κυκλική κίνηση διέγερσης στους κόλπους. Διαφέρει από τη μαρμαρυγή των κόλπων κατά το ότι το ηλεκτρικό σήμα φέρεται σαν ένα μεγάλο μέτωπο κύματος πάντα προς μία μόνο κατεύθυνση, γύρω από τη μάζα του μυοκαρδίου των κόλπων. Το μέτωπο του κύματος ακολουθεί συνήθως διαδρομή από πάνω προς τα κάτω. Ο πτερυγισμός των κόλπων προκαλεί ταχύ ρυθμό συστολής των κόλπων, συνήθως 200-350 συστολές / min. Η μια πλευρά των κόλπων συστέλλεται, ενώ η άλλη βρίσκεται σε χάλαση  το ποσό αίματος που αντλείται από τους κόλπους είναι μικρό. Οι διεγέρσεις φτάνουν στον κολποκοιλιακό κόμβο με συχνότητα πολύ μεγαλύτερη από εκείνη που θα επέτρεπε τη δίοδο όλων τους προς τις κοιλίες  επιτελούνται δύο ή τρεις συστολές των κόλπων προς μία μόνο συστολή των κοιλιών. 63 Πτερυγισμός των κόλπων (ii) Απαγωγή ΙΙ Υψηλά κύματα P, εξαιτίας συστολής ημισυντονισμένων μαζών από το μυοκάρδιο των κόλπων, Ένα σύμπλεγμα QRS-T ακολουθεί ένα κύμα P μια φορά για κάθε δύο ή τρεις συστολές των κόλπων, δηλ. ο ρυθμός είναι 2:1 και 3:1. 64 Καρδιακή Στάση (Ανακοπή) Όταν ο μεταβολισμός της καρδιάς διαταραχτεί πολύ εξαιτίας οποιασδήποτε από τις πολλές πιθανές καταστάσεις, μερικές φορές οι ρυθμικές της συστολές σταματούν. Ένα από τα συχνότερα αίτια: Υποξία καρδιάς, επειδή σε βαριά πάσχοντες εμποδίζεται η διατήρηση των φυσιολογικών ιοντικών διαφορών από τις δύο πλευρές των μυϊκών ινών. Άρρωστοι με σοβαρές παθήσεις του μυοκαρδίου παρουσιάζουν καρδιακή ανακοπή.  Μπορεί να οδηγήσει σε θάνατο  Η καρδιοπνευμονική αναβίωση δεν επαρκεί σε περιπτώσεις βαριάς μυοκαρδιοπάθειας  Συχνά γίνεται εμφύτευση στην καρδιά ηλεκτρονικού «βηματοδότη» για την εφαρμογή ρυθμικών ερεθισμάτων. 65 Παθολογικά ΗΚΓ 66 Ηλεκτρονικός βηματοδότης 67 Ηλεκτρονικός εξοπλισμός & βασικές αρχές για την καταγραφή και επεξεργασία ΗΚΓ (i) Ηλεκτροκαρδιογράφος (ΗΚΓράφος): το ηλεκτρονικό μηχάνημα που χρησιμοποιείται για την καταγραφή του ΗΚΓ. Κατηγορίες ΗΚΓράφων ανάλογα με τον αριθμό των καναλιών που δίνουν ως έξοδο: 1) Μονοκαναλικοί: ΗΚΓράφος με ένα κανάλι. Παράδειγμα: His-Purkinje καρδιογράφος (απευθείας καταγραφή ηλεκτρικού δυναμικού). Πολύ μικρό εύρος σήματος 1-10μV. 2) 12-καναλικοί: πιο διαδεδομένη κατηγορία. Καταγράφεται το normal ECG. 3) Πολυκαναλικοί: ΗΚΓράφοι με 32 ως 256 κανάλια. Η μέτρηση γίνεται με ηλεκτρόδια που βρίσκονται σε όλη την επιφάνεια του ανθρώπινου σώματος. Χρησιμοποιούνται κυρίως για πειραματικούς σκοπούς. Ο αριθμός των ηλεκτροδίων που χρησιμοποιούνται για την απόκτηση του ΗΚΓ αποτελεί μεγάλο δείκτη πολυπλοκότητας. 68 Ηλεκτρονικός εξοπλισμός & βασικές αρχές για την καταγραφή και επεξεργασία ΗΚΓ (ii) Ηλεκτρόδια και η τοποθέτησή τους πάνω στο σώμα: Ηλεκτρόδια είναι οι αισθητήρες που τοποθετούνται στο ανθρώπινο σώμα για να καταγράψουν την ηλεκτρική δραστηριότητα στην περιοχή της καρδιάς. Ο αριθμός τους και το σημείο τοποθέτησής τους ορίζεται με ακρίβεια μόνο για τους 12-καναλικούς καρδιογράφους. Στον μονοκαναλικό καρδιογράφο: το ηλεκτρόδιο είναι αισθητήρας ηλεκτρικής τάσης που τοποθετείται στον ασθενή με καθετηριασμό. Στους πολυκαναλικούς καρδιογράφους: μεταβλητός αριθμός ηλεκτροδίων η τοποθέτησή τους γίνεται ανάλογα με την προς καταγραφή καρδιακή δραστηριότητα. 69 Ηλεκτρονικός εξοπλισμός & βασικές αρχές για την καταγραφή και επεξεργασία ΗΚΓ (iii) Ηλεκτρόδια 12-καναλικών καρδιογράφων: 4 στα άκρα 6 στο θώρακα  12 σήματα 6 απαγωγές άκρων 6 απαγωγές στήθους 70 Περιγραφή Λειτουργίας ΗΚΓράφου (i) Ηλεκτροκαρδιογράφος (ΗΚΓράφος): ένας ενισχυτής ακολουθούμενος από ένα καταγραφέα. Θεμελιώδης λειτουργία του είναι να παραλάβει το αδύναμο ηλεκτρικό σήμα της καρδιάς, όπως φτάνει στην επιφάνεια του σώματος και να ενισχύσει το πλάτος του έτσι ώστε να είναι δυνατή η παραπέρα επεξεργασία, καταγραφή ή αποθήκευσή του. 71 Περιγραφή Λειτουργίας ΗΚΓράφου (ii) Ηλεκτρόδια Κύκλωμα Προστασίας Βαθμονόμηση Επιλογέας Απαγωγής Προ ενισχυτής Καταγραφέας Κύκλωμα Απομόνωσης Οδηγός ενισχυτής Κύκλωμα προστασίας: κύκλωμα προστασίας και απομόνωσης για την ασφάλεια του ασθενή. Επιλογέας Απαγωγής: επιλογικός διακόπτης για την επιλογή της επιθυμητής προς καταγραφή απαγωγής. Προενισχυτής: έχει πολύ υψηλό λόγο απόρριψης κοινού σήματος (CMRR) και υλοποιείται συχνά με τελεστικούς ενισχυτές. Κύκλωμα απομόνωσης: ζωνοδιαβατό φίλτρο στα 50Hz για την προστασία από την τάση δικτύου. Οδηγός-ενισχυτής και Καταγραφέας: βασικά τμήματα του ΗΚΓράφου (γείωση, κύρια ενισχυτική βαθμίδα, καταγραφή) Βαθμονόμηση: εξασφαλίζει την αρχικοποίηση από τυχόν αποκλίσεις. 72 Περιγραφή Λειτουργίας ΗΚΓράφου (iii) Βαθμίδες ενίσχυσης: Το ΗΚΓ έχει χαμηλές τυπικές τιμές  χρειάζεται ενίσχυση. Το προς εξέταση σήμα μετριέται σαν η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο θέσεων λήψης (ηλεκτροδίων) - διαφορική τάση (differential voltage). Τα προς απόρριψη σήματα έχουν εν γένει σταθερό δυναμικό σε όλα τα σημεία του σώματος άρα και στις θέσεις λήψης (common-mode voltage). Χρησιμοποιούνται διαφορικοί ενισχυτές (differential amplifiers) με υψηλό λόγο απόρριψης κοινού σήματος (CMRR - Common Mode Rejection Ratio). Απαιτείται επίσης  υψηλό κέρδος ενίσχυσης  κατάλληλο εύρος φάσματος (ανάλογα με το είδος του ΗΚΓ) ~0,05 - 100Hz. 73 Παραμόρφωση συχνότητας a. κανονικό ΗΚΓ με όργανο με σωστή απόκριση συχνότητας (0,05 - 100Hz). b. αρχικό ΗΚΓ όταν καταγραφεί με συσκευή που έχει απόκριση συχνότητας από 0,02-25Hz  παραμόρφωση υψηλής συχνότητας, μείωση πλάτους QRS κύματος. c. αρχικό ΗΚΓ όταν καταγραφεί με συσκευή που έχει απόκριση συχνότητας από 1-150Hz  παραμόρφωση χαμηλής συχνότητας. 74 Παραμόρφωση κόρου ή αποκοπής a. κανονικό ΗΚΓ. b. ΗΚΓ ψαλιδισμένο στην κορυφή λόγω θετικού κορεσμού του ενισχυτή. c. ΗΚΓ ψαλιδισμένο στις χαμηλότερες τάσεις λόγω αρνητικού κορεσμού του ενισχυτή. 75 Επεξεργασία ΗΚΓ (i) Η επεξεργασία του ΗΚΓ γίνεται με σκοπό την παρουσίαση της καρδιακής δραστηριότητας με όσο το δυνατό λεπτομερέστερο σήμα. Το αντίστροφο πρόβλημα στην καρδιολογία ορίζεται ως η μέγιστη δυνατότητα εντοπισμού της ηλεκτρικής δραστηριότητας του φαινομένου που λαμβάνει χώρα τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Αν και κάτι τέτοιο είναι πολύ δύσκολο λόγω της υπερβολικής πολυπλοκότητας που παρουσιάζει το νευρικό δένδρο αγωγής της καρδιάς, μέχρι σήμερα έχουν αναπτυχθεί και εφαρμοστεί με επιτυχία αρκετά είδη καρδιογράφων που εξασφαλίζουν ικανοποιητικά την παραπάνω συνθήκη. 76 Επεξεργασία ΗΚΓ (ii) Το μεγαλύτερο μέρος των ηλεκτροκαρδιογράφων πραγματοποιεί ηλεκτρικές μετρήσεις στην επιφάνεια του ανθρώπινου σώματος. Ένα απλό ΗΚΓ αποτελείται από το PQRST σύμπλεγμα με εύρος μόλις λίγων millivolts. Συνήθως το εύρος ζώνης ενός τέτοιου σήματος κυμαίνεται στην περιοχή 0,05-100Hz, όπου περιέχεται σχεδόν όλη η ενέργειά του. Γι’ αυτόν το λόγο η ψηφιοποίηση (βάσει του θεωρήματος του Shannon) σήματος ΗΚΓ απαιτεί συχνότητα δειγματοληψίας τουλάχιστον 200 δείγματα / sec. 77 Eπεξεργασία ΗΚΓ (iii) Το πρώτο βήμα στην επεξεργασία του ΗΚΓ είναι η αναγνώριση του R κύματος. Η αναγνώριση αυτή πραγματοποιείται με διάφορες μεθόδους συγχρονισμού συνεχόμενων R-R παλμών. Η ανάλυση του διαστήματος είναι μια πολύ χρήσιμη διαδικασία που χρησιμοποιείται πρωτίστως στην εξάλειψη του θορύβου από το σήμα. Μεγάλη προσπάθεια έχει γίνει στην ανάπτυξη αλγορίθμων αυτόματης επεξεργασίας του ΗΚΓ, τη συμπίεσή του και την κατάταξή του σε διακριτές τάξεις. 78 Είδη ηλεκτροκαρδιογραφήματος (1) 1. Ηλεκτροκαρδιογράφημα υψηλής συχνότητας (high frequency ECG) Έχει διαπιστωθεί ότι η υψηλή περιοχή συχνοτήτων 100-1000 Hz περιέχει επιπρόσθετη πληροφορία της ηλεκτρικής δραστηριότητας της καρδιάς. Κυματομορφές που καλούνται notch και slurs έχουν καταγραφεί υπερτιθέμενες στο γνωστό QRS σύμπλεγμα. 79 Είδη ηλεκτροκαρδιογραφήματος (2) 2. Fetal ECG (FECG) Το είδος αυτό αφορά στα διαφορετικά ηλεκτρόδια που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή του (ηλεκτρόδια με όχι λεία επιφάνεια). Το βασικότερο πρόβλημα σε αυτό το ΗΚΓ είναι οι μεγάλες παρεμβολές που υπερτίθενται στο σήμα από την ηλεκτρική δραστηριότητα μυώνων που βρίσκονται κοντά στην περιοχή της καρδιάς. Προσαρμοζόμενα φίλτρα (adaptive filters) έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για την αύξηση του λόγου σήματος προς θόρυβο, στο συγκεκριμένο είδος ηλεκτροκαρδιογραφήματος. 80 Είδη ηλεκτροκαρδιογραφήματος (3) 3) His Bundle ECG (HBE). Αυτό το ΗΚΓ γίνεται με καθετηριασμό και αφορά την απευθείας καταγραφή του ηλεκτρικού δυναμικού του His Purkinje νευρικού δένδρου. Το σήμα που καταγράφεται έχει εύρος 1 έως 10 μV. Σήματα με τόσο μικρό εύρος απαιτούν συγχρονισμένες τεχνικές averaging για την περαιτέρω επεξεργασία τους. 81 Είδη ηλεκτροκαρδιογραφήματος (4) 4) Διανυσματικά ΗΚΓ (vector ECG, VCG) Αντί να καταγράφονται ηλεκτρικά δυναμικά από τα ηλεκτρόδια στην επιφάνεια του σώματος σε συνάρτηση με το χρόνο, είναι δυνατό να καταγράφεται και να παρουσιάζεται η ηλεκτρική δραστηριότητα του ενός ηλεκτροδίου σε σχέση με την ηλεκτρική δραστηριότητα κάποιου άλλου ή κάποιου συνδυασμού άλλων ηλεκτροδίων. Έτσι, υιοθετώντας μια συγκεκριμένη τοπολογία πάνω στην επιφάνεια του σώματος για την τοποθέτηση των ηλεκτροδίων, μπορεί να μετρηθεί η προβολή του διπόλου της καρδιάς (μοντελοποίηση) στα επίπεδα (x,y), (y,z) και (x,z). Ορισμένοι γνωστοί συνδυασμοί ηλεκτροδίων είναι το Frank σύστημα συντεταγμένων, το τετράεδρο και το κυβικό διανυσματικό ηλεκτροκαρδιογράφημα. 82 Φωνοκαρδιογράφημα (i) Καταγραφή ήχων που δημιουργούνται από την καρδιά και τις μεγαλύτερες αρτηρίες της. Εφαρμόζεται με επεμβατικές μεθόδους -μικρόφωνο τοποθετείται στην καρδιά και γειτονικές αρτηρίες- ή με μη επεμβατικές μεθόδους -μικρόφωνο τοποθετείται στην επιφάνεια της καρδιάς. Οι ήχοι που καταγράφονται εξαρτώνται από το σημείο που βρίσκεται το μικρόφωνο, την ευαισθησία και τις ακουστικές εκπομπές των γειτονικών με την καρδιά ιστών. Εύρος ζώνης: 20-1000Hz. 83 Φωνοκαρδιογράφημα (ii) Πρώτος καρδιακός ήχος: Προέρχεται από συστολή κοιλιών και μιτροειδούς βαλβίδας (100-120 msec) Δεύτερος καρδιακός ήχος: Προέρχεται από την τριγλώχινα βαλβίδα. Τρίτος καρδιακός ήχος: Άγνωστη πηγή. Σήμα χαμηλής συχνότητας (20-70 Hz, διάρκεια 40-50 msec κατά τη διάρκεια των κοιλιακών συστολών) Τέταρτος καρδιακός ήχος: Παράγεται κατά τη διάρκεια κολπικών συσπάσεων. Ίδιος με τον τρίτο σε διάρκεια και εύρος ζώνης. 84