inginerie biomedicala - profesori...

92
INGINERIE BIOMEDICALA Curs 4

Upload: others

Post on 31-Aug-2019

9 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

INGINERIE BIOMEDICALA Curs 4

Page 2: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

INVESTIGAREA SI TERAPIA

SISTEMULUI CARDIOVASCULAR

1.1 Electrocardiografie

1.1.1 Vector cardiac, plane ECG, proiectii

1.1.2 Electrograful (EKG)

Page 3: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

1.1 ELECTROCARDIOGRAFIE

Electrocardiografia (ECG) este tehnica masurarii

si reprezentarii grafice a potentialelor electrice

generate de inima si transmise la suprafata

corpului.

Page 4: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROCARDIOGRAMA

1) Definiţie

2) Istoric

3) Principiu

4) Electrozi şi derivaţii

5) Analiza ECG

Page 5: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROCARDIOGRAMA

1) Definiţie

2) Istoric

3) Principiu

4) Electrozi şi derivaţii

5) Analiza ECG

Page 6: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DEFINIŢIE

Rezultatul modificărilor electrice care activează contracţia atriilor şi ventriculilor

Reprezintă înregistrarea la suprafaţa corpului a variaţiilor de potenţial ale câmpului electric cardiac, produse de depolarizarea şi repolarizarea celulelor miocardice

Page 7: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROCARDIOGRAMA

1. Definiţie

2. Istoric

3. Principiu

4. Electrozi şi derivaţii

5. Convenţii în electrocardiografie

6. Electrogeneza undelor ECG

7. Analiza ECG

Page 8: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ISTORIC

1791 Galvani a emis teoria ”electricităţii

animale”

1792 Volta – electricitatea se datorează conţinutului organismelor în metale şi diferenţa de concentraţie a acestora generează curentul electric

Entuziasm – folosirea curentului electric pentru reanimarea unor decedaţi (studii pe criminali spânzuraţi)

Page 9: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ISTORIC

1887 Fiziologul britanic Augustus D. Waller din Londra a publicat primele studii de electrocardiografie umană, realizate cu un electrometru capilar

1889 Fiziologul olandez Willem Einthoven l-a văzut pe Waller demonstrându-şi experimentul cu ocazia Primului Congres al Fiziologilor din Bale. – Jimmy

1890 GJ Burch din Oxford a imaginat un dispozitiv de corectare a oscilaţiilor electrometrului

1893 Willem Einthoven introduce termenul de “electrocardiogramă” la întrunirea Asociaţiei Medicale Olandeze

Page 10: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ISTORIC

1901 Einthoven inventează un nou dispozitiv pentru

înregistrarea EKG, din electrozi din argint

1924 Willem Einthoven câştigă premiul Nobel

pentru inventarea electrocardiografului

Page 11: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 12: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROCARDIOGRAMA

1) Definiţie

2) Istoric

3) Principiu

4) Electrozi şi derivaţii

5) Analiza ECG

Page 13: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

PRINCIPIU

Inima poate fi considerată o baterie, un

generator de curent electric inclus într-

un volum conductor (corp)

Inima generează un câmp electric ce

poate fi evidenţiat la suprafaţa corpului,

prin electrozi plasaţi pe tegument

Page 14: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

PRINCIPIU

Depolarizare şi Repolarizare

În repaus, cardiomiocitele sunt încărcate pozitiv pe versantul extern al membranei şi negativ la interior

În timpul depolarizării, potenţialul de membrană se inversează. Negativitatea de repaus a interiorului se reduce spre 0 şi apoi interiorul devine pozitiv ca urmare a influxului de Na+.

Page 15: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 16: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

POTENŢIALUL DE ACŢIUNE

Page 17: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

CONDUCEREA IMPULSULUI ELECTRIC

ÎN INIMĂ

Este realizată de către

ţesutul nodal al inimii

format din:

Nodul sino-atrial

Nodul atrio-ventricular

Fasciculul Hiss

Reţeaua Purkinje

Page 18: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

CONDUCEREA IMPULSULUI ELECTRIC ÎN

INIMĂ

Nodul sino-atrial este format dintr-un grup de celule specializate, cu proprietatea de a descărca automat impulsuri electrice (principalul pacemaker al inimii) aflat la nivelul atriului drept

Page 19: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

CONDUCEREA IMPULSULUI ELECTRIC ÎN

INIMĂ

Mai multe căi

internodale fac

legătura între NSA

şi nodul atrio-

ventricular (NAV)

Page 20: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

CONDUCEREA IMPULSULUI ELECTRIC ÎN

INIMĂ

NAV se continuă cu fasciculul Hiss care se continuă mai departe în peretele septului interventricular: după un scurt traiect, el

se împarte în două ramuri – dreaptă şi stângă

la nivelul NAV are loc o întârziere a transmiterii impulsului electric, care permite atriilor să îşi definitiveze contracţia şi înainte de iniţierea contracţiei ventriculare

Page 21: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

CONDUCEREA IMPULSULUI ELECTRIC ÎN

INIMĂ

Aceste fibre se

continuă apoi spre

apex unde se

împart în mai

multe fibre

Purkinje mici care

se distribuie

celulelor

contractile

ventriculare

Page 22: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 23: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 24: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 25: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 26: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 27: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 28: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROCARDIOGRAMA

1) Definiţie

2) Istoric

3) Principiu

4) Electrozi şi derivaţii

5) Analiza ECG

Page 29: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROZI ŞI DERIVAŢII

O derivaţie este formată din doi electrozi care culeg variaţiile de potenţial electric produse în cursul ciclului cardiac

1. BIPOLARE Derivaţiile standard ale membrelor: DI, DII,

DIII

2. UNIPOLARE Derivaţiile unipolare ale membrelor: aVR,

aVL, aVF

Derivaţiile unipolare precordiale:V1-V6

Page 30: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

VECTOR CARDIAC, PLANE ECG,

PROIECTII

Ciclul cardiac este o succesiune de contractii (sistole) si relaxari (diastole) ale miocardului. Activarea unei parti a tesutului muscular al inimii provoaca o polarizare electronegativa a acestuia si o polarizare electropozitiva a zonei neactivate vecine, ceea ce produce un câmp electric. Potentialul maxim defineste polii electrici, care împreuna cu câmpul aferent formeaza un dipol electric caracterizat printr-un moment electric dipolar numit vectorul cardiac

Câmpul electric creat de dipolul

cardiac (a) si curbele descrise de

vârful vectorului cardiac în ciclul

cardiac (b)

Page 31: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

PLANELE ELECTROCARDIO-GRAFICE

ECG analizeaza variatiile în timp ale proiectiilor

vectorului cardiac în cele trei plane ortogonale:

frontal, transversal si sagital

Vectorcardiografia masoara si reprezinta curbele

închise în spatiu

Planele electrocardio-grafice: frontal (xy),

transversal (xz) si sagital (yz)

Page 32: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

MASURAREA VECTORULUI CARDIAC ÎN

PLAN FRONTAL

Proiectiile unui vector într-un plan pot fi

reconstituite daca se cunosc proiectiile pe doua

axe. În ECG se folosesc, pentru planul frontal,

masurari pe trei directii care formeaza un

triunghi echilateral numit triunghiul lui

Einthoven

Masurarile sunt:

bipolare

unipolare

Page 33: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

MASURARILE BIPOLARE

amplificatorul preia semnale pe ambele intrari de

la electrozi “calzi”

Derivatiile bipolare sunt notate cu I, II, III.

Culegerea I reda semnalul cules între mâna

dreapta (RA – Right Arm, electrodul fiind

conectat la borna ““ a amplificatorului) si mâna

stânga (LA – Left Arm, electrod conectat la borna

“+”).

Page 34: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

MASURARILE UNIPOLARE

sunt notate cu VR, VL si VF si reprezinta

variatiile în timp ale potentialelor mâinilor

dreapta, stânga si piciorului stâng fata de

potentialul de referinta (Figura). Masurarile

marite (aVR, aVL si aVF) au amplitudini cu 50%

mai mari decât cele normale si considera pentru

referinta media potentialelor celorlalte doua

extremitati.

Page 35: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

FORMA ECG

Forma ECG scalare, de exemplu pentru derivatia a II-

a, este redata în Figura. Unda P corespunde

contractiei atriale (depolarizare atriala), complexul

QRS corespunde contractiei (depolarizarii)

ventriculare iar unda T este aferenta repolarizarii

ventriculare. Uneori, între undele T si P apare unda

U, având origine incerta. Amplitudinea undei R este

între 0.1 si 1 mV iar banda de frecventa a semnalului

ECG este (0.05 … 100) Hz.

Page 36: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

PROIECTIILE ÎN PLAN

TRANSVERSAL/SAGITAL

În planul transversal sunt standardizate culegerile monopolare V1, …, V6 (Figura). Potentialul de referinta este cel mediu al mâinilor dreapta, stânga si al piciorului stâng (potentialul Wilson cu electrod central). Electrozii V se plaseaza direct pe pielea toracelui.

Proiectiile în planul sagital se folosesc în

cazuri speciale si nestandardizat. Ele

sunt monopolare si implica introducerea

electrodului cald prin cateterism în

esofag, ceea ce constituie o metoda

invaziva si neplacuta.

Page 37: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE STANDARD ALE

MEMBRELOR

DI

electrodul + e plasat

pe membrul

superior stâng

electrodul – e plasat

pe membrul

superior drept

Page 38: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE STANDARD ALE

MEMBRELOR

DII

electrodul – e plasat

pe membrul

superior drept

electrodul + e plasat

pe membrul

inferior stâng

Page 39: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE STANDARD ALE

MEMBRELOR

DIII electrodul – e plasat pe

membrul superior stâng

electrodul + e plasat pe

membrul inferior stâng

Page 40: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

TRIUNGHIUL LUI EINTHOVEN

Page 41: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE UNIPOLARE ALE

MEMBRELOR

aVR, aVL şi aVF explorează planul frontal al inimii electrodul explorator (pozitiv) se plasează pe R, L sau F,

iar ceilalţi doi electrozi se leagă împreună, reprezentând electrodul de referinţă (negativ)

Page 42: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE UNIPOLARE ALE

MEMBRELOR

aVR

perpendiculară pe

DIII

culege diferenţa de

potenţial dintre R

(electrodul pozitiv)

şi L şi F legaţi

împreună

(electrodul negativ)

Page 43: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE UNIPOLARE ALE

MEMBRELOR

aVL

perpendiculară pe

DII

culege diferenţa de

potenţial dintre L

(electrodul pozitiv)

şi R şi F legaţi

împreună

(electrodul negativ)

Page 44: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE UNIPOLARE ALE

MEMBRELOR

aVF

perpendiculară pe

DI

culege diferenţa de

potenţial dintre F

(electrodul pozitiv)

şi R şi L legaţi

împreună

(electrodul negativ)

Page 45: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE UNIPOLARE

PRECORDIALE

Page 46: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE UNIPOLARE

PRECORDIALE

V1, V2, V3, V4, V5, V6

electrodul explorator (pozitiv) este plasat succesiv pe torace în diferite zone precordiale, iar electrodul de referinţă (negativ, electrodul central Wilson) se realizează prin unirea electrozilor R, L şi F

explorează planul orizontal al inimii

electrodul explorator este plasat pentru: V1, în spaţiul 4 intercostal, pe marginea dreaptă a

sternului

V2, în spaţiul 4 intercostal, pe marginea stângă a sternului

V3, între V2 şi V4

V4, în spaţiul 5 intercostal, pe linia medioclaviculară

V5, în spaţiul 5 intercostal, pe linia axilară anterioară

V6, în spaţiul 5 intercostal, pe linia medioaxilară

Page 47: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE UNIPOLARE

PRECORDIALE

Pot fi aplicate şi derivaţii suplimentare stângi:

V7, în spaţiul 5 intercostal, pe linia axilară posterioară stângă

V8, tot în spaţiul 5 intercostal, pe linia scapulară medie stângă

V9, pe linia paravertebrală stângă, la jumătatea distanţei dintre V8 şi coloana vertebrală.

De asemenea pot fi utile pentru diagnosticul unui infarct miocardic de ventricul drept şi precordialele drepte: V3R, V4R, V5R şi V6R, cu localizare simetrică cu cea a precordialelor stângi

Page 48: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

SISTEMUL HEXAXIAL

Prin suprapunerea

derivaţiilor

unipolare şi

bipolare ale

membrelor într-un

singur punct,

rezultă sistemul

hexaxial

Page 49: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

SISTEMUL HEXAXIAL

După cum se observă din sistemul hexaxial:

derivaţiile DII, DIII şi aVF sunt derivaţiile inferioare (electrodul pozitiv la F)

derivaţiile DI şi aVL (electrodul pozitiv la L) (dar şi V5, V6) sunt derivaţiile laterale

aVR este de sens opus faţă de celelalte derivaţii, ceea ce explică aspectul său ECG; explorează interiorul cavităţii ventriculare

Page 50: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

SISTEMUL HEXAXIAL

în plus: V1 şi V2 explorează

ventriculul drept, fiind denumite precordiale drepte

V3 şi V4 explorează septul interventricular, fiind denumite derivaţii intermediare, septale sau tranziţionale

Derivaţiile V4, V5 investighează peretele anterior al ventriculului stâng

V5 şi V6 explorează ventriculul stâng, fiind denumite precordiale stângi

Page 51: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DERIVAŢIILE PE SCURT

Derivaţiile

membrelor

Derivaţiile

precordiale

Bipolare I, II, III (derivaţiile standard ale

membrelor)

-

Unipolare aVR, aVL, aVF V1-V6

Page 52: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROGRAFUL (EKG)

Electrocardiograful este aparatul folosit pentru

masurarea si redarea grafica a vectorului cardiac. În

cazul redarii scopice el se numeste electrocardioscop

(monitor cardiac). EKG masoara diferentele de

potential dintre doua puncte ale câmpului electric

cardiac. Daca diferenta este zero pe afisaj apare o

dreapta orizontala - linia izoelectrica.

Marimea potentialului înregistrat depinde de:

(i) apropierea electrozilor de inima;

(ii) unghiul vectorului cardiac cu axul derivatiei curente;

(iii) neomogenitatea mediului conductor al corpului;

(iv) plasarea excentrica a dipolului cardiac în mediul

conductor uman

Page 53: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

SCHEMA BLOC DE PRINCIPIU A UNUI EKG

PENTRU UN SINGUR CANAL

selectorul de derivatii standard (1),

preamplificatorul flotant (2),

amplificatorul ce comanda inscriptorul (3),

înregistratorul grafic (4)

blocul de etalonare (5) care genereaza un semnal de test de 1 mV ce produce o anumita deviatie a penitei inscriptorului (10 mm de exemplu).

Page 54: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

SCHEMA BLOC A UNUI EKG PORTABIL

bloc repetor (R)

selector de derivatii (SD)

preamplificator PAD1

modulator-demodulator sincron

amplificator de curent alternativ A2

FS este un filtru de semnal parazitar electromiografic

A3 este un amplificator cu reglaj in trepte

CRT este un circuit de revenire a traseului

preamplificator PAD2

limitatorul L

amplificatorul final de putere (AF)

unitatea de scriere (US)

generatorul G

reglajul încalzirii penitei (RIP)

servomotorul de c.c. (M) tahogeneratorul (TG)

blocul de temporizare (BT)

Page 55: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROCARDIOGRAMA

Page 56: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROCARDIOGRAMA

1) Definiţie

2) Istoric

3) Principiu

4) Electrozi şi derivaţii

5) Analiza ECG

Page 57: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

STANDARDIZAREA ECG

implică: pe verticală:

1mm = 0,1mV, permiţând aprecierea

amplitudinii undelor

pe orizontală:

1mm = 0,04 secunde (la viteza de 25 mm/sec), permiţând aprecierea

duratei undelor şi intervalelor

Page 58: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

UNDA P

reprezintă depolarizarea atrială şi este: rotunjită, simetrică,

pozitivă în DII, DIII şi aVF şi negativă în aVR cu durata: 0,08-0,12 sec

amplitudinea maximă în DII (0,25 mV)

defineşte RITMUL SINUSAL

Page 59: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

INTERVALUL PR (PQ)

cuprinde depolarizarea atrială şi conducerea

intraatrială şi atrioventriculară

are durata normală: 0,12-0,20 sec

se scurtează cu creşterea frecvenţei cardiace (FC)

durata sa creşte odată cu tonusul vagal

Page 60: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

COMPLEXUL QRS

semnifică depolarizarea ventriculară şi este format din:

unda Q, prima undă negativă, reprezintă depolarizarea septului interventricular

unda R, prima undă pozitivă, reprezintă depolarizarea simultană a ventriculului drept şi a regiunii apicale şi centrale a ventriculului stâng

unda S, a doua undă negativă, este dată de depolarizarea regiunii posterobazale a ventriculului stâng

Page 61: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

COMPLEXUL QRS

în cazul prezenţei mai multor unde pozitive, prima

dintre ele se notează R, iar următoarele unde pozitive:

R΄, R΄΄ etc.

dacă complexul depolarizării ventriculare este format

doar dintr-o deflexiune negativă, se numeşte QS

durata: 0,08-0,10 sec

Page 62: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

COMPLEXUL QRS

amplitudinea: minimum 5 mm in derivaţiile standard şi

minimum 10 mm în precordiale. Sub aceste valori se

consideră microvoltaj şi peste aceste valori

macrovoltaj. Deflexiunile de peste 3 mm sunt notate cu

litere mari (Q; R; S), iar cele sub 3 mm cu litere mici (q,

r, s)

Page 63: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

SEGMENTUL ST

reprezintă porţiunea iniţială, lentă a

repolarizării ventriculare începe la punctul J (“junction”), situat la limita dintre unda

S şi segmentul ST, trebuie să fie situat pe linia izoelectrică

sau la 1mm deasupra sau dedesubt de aceasta

este orizontal şi izoelectric

Page 64: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

UNDA T

reprezintă porţiunea terminală, rapidă a repolarizării ventriculare

este rotunjită, asimetrică, cu panta ascendentă mai lentă şi cea descendentă mai rapidă

concordantă ca sens cu complexul QRS

amplitudinea de aproximativ 1/3 din cea a complexului QRS

Page 65: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

INTERVALUL QT

defineşte durata totală a depolarizării şi repolarizării ventriculare

variază invers proporţional cu frecvenţa cardiacă

valorile sale se pot corecta în funcţie de frecvenţa cardiacă (QTc), conform formulei Bazett: QTc = QT/√RR, unde RR este intervalul RR în ms

limita superioară a intervalului QTc este de 0,45 sec

Page 66: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 67: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DETERMINAREA AXULUI ELECTRIC AL

INIMII

Axul electric reprezintă direcţia procesului de activare cardiacă

proiectat în derivaţiile membrelor

rezultă din sumarea în plan frontal a vectorilor electrici generaţi în cursul depolarizării şi repolarizării atriilor şi ventriculilor şi se reprezintă sub forma unui vector în sistemul de referinţă hexaxial

De obicei, se determină axul depolarizării ventriculare (AQRS) care poate fi:

normal: între –30 şi +110 grade

deviat patologic la stânga: între –30 şi –90 grade deviat patologic la dreapta: între +110 şi +180 grade

Page 68: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 69: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 70: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 71: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DETERMINAREA AXULUI ELECTRIC AL

INIMII

Pentru a calcula AQRS: se determină suma algebrică a deflexiunii maxime

pozitive cu deflexiunea maximă negativă, în două din derivaţiile planului frontal care sunt perpendiculare

valoarea obţinută se reprezintă ca vector în sistemul hexaxial, ţinând seama de polaritate

se trasează perpendiculare din vârful vectorilor reprezentaţi

se uneşte centrul sistemului hexaxial cu punctual de intersecţie a celor două perpendiculare, rezultând AQRS

Page 72: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

Ax electric la aprox

+60o

Page 73: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DETERMINAREA AXULUI ELECTRIC AL

INIMII

Metode rapide pentru stabilirea axului

electric al inimii:

se observă în care derivaţie a planului frontal,

amplitudinea QRS este maximă; derivaţia

respectivă corespunde poziţiei axului electric

Exemple:

S maxim în aVF → AQRS la -90 grade

R maxim în aVL → AQRS la -30 grade

Page 74: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DETERMINAREA AXULUI ELECTRIC AL

INIMII

Metode rapide pentru stabilirea axului

electric al inimii:

aspectul complexului QRS din derivaţiile DI sau

DIII:

aspect RI RIII → AQRS normal

aspect RI SIII → AQRS deviat patologic la

stânga

aspect SI RIII → AQRS deviat patologic la

dreapta.

Page 75: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

Normal Axis = -30 to +120

RAD =+120 to +180

LAD = -30 to -90

No Man’s Land Axis

= -90 to +- 180

DETERMINAREA AXULUI ELECTRIC AL INIMII

LAD Anterior Hemiblock

Inferior MI

WPW – right pathway

Emphysema

RAD Children, thin adults

RVH

Chronic Lung Disease

WPW – left pathway

Pulmonary emboli

Posterior Hemiblock

No Man’s Land Emphysema

Hyperkalemia

Lead Transposition

V-Tach

Page 76: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DETERMINAREA FRECVENŢEI

CARDIACE

Frecvenţa cardiacă (FC) normală de repaus

este de: 60-100/minut

Se ţine seama de următoarele principii: viteza standard de derulare a hârtiei este de 25

mm/sec

FC se exprimă în cicluri/minut

se verifică dacă frecvenţa atrială este egală cu cea

ventriculară

Page 77: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DETERMINAREA FRECVENŢEI

CARDIACE

FC poate fi determinată cu ajutorul

ecuaţiei:

1 secundă................25mm

60 secunde..............x

(1 minut)

x = 60x25 = 1500mm/minut.

FC = 1500/intervalul R-R în mm

Page 78: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DETERMINAREA RAPIDĂ A FRECVENŢEI

CARDIACE

Se poate face pe baza următoarelor

principii:

hârtia ECG este marcată prin linii subţiri în pătrate

mici cu latura de 1mm şi linii groase în pătrate mari

cu latura de 5 mm

la viteza de 25 mm/sec, la 1 minut (60 secunde)

corespund 1500 mm

Page 79: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DETERMINAREA RAPIDĂ A FRECVENŢEI

CARDIACE

se caută pe ECG o undă R suprapusă peste o

linie groasă şi se numără liniile groase după

care apare următoarea undă R pentru a

aprecia FC astfel: 300, 150, 100, 75, 60, 50

http://www.youtube.com/watch?v=xS7LCUOWd5s

Page 80: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

VARIANTE MODERNE

EKG moderne au un convertor analog-digital si o interfata pentru trimiterea datelor numerice catre un sistem de calcul.

De asemenea, aparatul numit holter (EKG portabil) permite memorarea ECG pe o anumita durata, redarea de 30-60 ori mai rapida a semnalului înregistrat, alarmare în caz de ECG anormala (cu un tahometru audibil) si teletransmiterea datelor pe linie telefonica sau unde radio (facilitate utila telemedicinei).

Page 81: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

DE CE SE FACE MONITORIZAREA HOLTER ECG ?

Exista multe motive pentru care medicul poate solicita acest test :

pentru a ajuta la detectarea batailor neregulate ale inimii (aritmii cardiace)

pentru a ajuta la evaluarea durerii toracice

pentru a ajuta la verificarea activitatii inimii dupa un atac de cord

pentru a ajuta la verificarea activitatii inimii dupa ce a fost introdus un stimulator cardiac

pentru a ajuta la verificarea efectului folosirii unor anumite medicamente

pentru a ajuta la descoperirea cauzelor anumitor simptome, cum ar fi dificultati de respiratie, ameteli, stare de confuzie sau lesin

Page 82: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ELECTROCARDIOSCOPUL CU MEMORIE

Electrocardioscopul (ECS) sau monitorul cardiac

preia semnalul ECG, îl amplifica si îl afiseaza pe

un tub catodic. În plus, ECS calculeaza si

afiseaza ritmul cardiac (inclusiv alarmarea în caz

de iesire din gama permisa) iar ECS moderne

permit prelucrari (semi)automate ale ECG.

Page 83: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

VECTORCARDIOGRAFIE (VCG)

Vectorcardiografia este reprezentarea variatiei vârfului vectorului cardiac în spatiu în timpul ciclului cardiac sau a proiectiilor sale în cele trei plane electrocardiografice, în timp real sau nu. VCG suplineste dezavantajele principale ale ECG scalare: (a) nu reprezinta pozitia vectorului cardiac si (b) precizia de masurare este diferita, datorita nesimetriei atenuarii pe cele trei axe a potentialelor generate de inima.

Aparatul numit vectorcardiograf este de fapt un vectorvoltmetru. Electrozii se plaseaza pe piele, pe directia celor trei axe. Electrozii auxiliari compenseaza atenuarile diferite pe axe.

Page 84: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 85: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

FONOCARDIOGRAFIE

Fonocardiografia (FCG) este tehnica de masurare si redare a zgomotelor cardiace produse de curgerea sângelui prin inima, de activitatea mecanica de contractie si relaxare a cordului si de închiderea si deschiderea valvulelor.

Sistolei ventriculare îi este asociat un zgomot având durata de (0.06 – 0.15) sec. si spectru în banda 30 – 130 Hz, numit zgomotul I

Sfârsitul sistolei ventriculare este marcat de zgomotul II, de durata 0.06 – 0.12 sec., banda de 100 – 150 Hz si amplitudini mai mari ca zgomotul I. Aceste doua zgomote sunt audibile normal.

Pe lânga ele mai exista zgomotul III (sau protodiastolic, durata 0.05 – 0.1 sec., banda 20-30 Hz) si zgomotul IV (sau presistolic, durata 0.05 – 0.1 sec., banda sub 20 Hz).

Page 86: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 87: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite
Page 88: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

PRELUCRARI AUTOMATE ALE ECG

În multe cazuri clinice analiza vizuala a unei

ECG nu poate stabili exact diagnosticul

pacientului, datorita numarului mare de

parametri (cca. 20 pentru o singura derivatie)

care trebuie analizati si corelati între ei. În plus,

diagnosticarea precisa implica informatii corelate

de la toate cele 12 derivatii.

Page 89: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ECG DE ÎNALTA REZOLUTIE

ECG de înalta rezolutie (ECG-IR) a devenit un

standard pentru sistemele ECG digitale.

Utilitatea metodei consta în capacitatea ei de a

detecta si înregistra "potentialele tardive" care

pot aparea dupa complexul QRS. Având

amplitudini foarte mici (cca. 1 V), aceste

semnale nu apar pe ECG standard si indica

existenta unor regiuni anormale ale ventriculelor

responsabile pentru tahicardia ventriculara.

Page 90: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

ALTE METODE DE ANALIZA AVANSATA A

ECG

Tehnicile de filtrare adaptiva bazate pe algoritmul LMS (Least Mean Square) sau pe filtre recurente duc la cresterea raportului semnal / zgomot al biosemnalelor

Semnalul achizitionat este format din semnalul pur (“dorit”, s) si din zgomotul n1 cunoscut si necorelat cu semnalul util. Acelasi zgomot se aplica sursei de referinta.

Alte metode moderne de filtrare a semnalului ECG folosesc filtrarea multibanda, tehnici “wavelet” (ce permit analiza în domeniul timp-frecventa), operatori morfologici (eroziune, expandare, închidere, deschidere).

Metodele dinamicii neliniare si teoria haosului permit descrierea si analiza semnalelor biomedicale. De exemplu, metoda Takens a întârzierilor determina un atractor al sistemului dinamic în spatiul starilor K-dimensional, pornind doar de la reprezentarea în domeniul timp a semnalului

Page 91: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

TERAPIE SI MONITORIZARE CARDIACA

Defibrilatorul cardiac

Stimulatoare de ritm cardiac

Hemodializa

Defibrilarea este o tehnica de restabilire a ritmului cardiac normal prin aplicarea unui impuls de înalta tensiune si timp scurt miocardului. Defibrilatorul foloseste curentul de descarcare a unui condensator între doi electrozi aplicati pe toracele pacientului (Figura 1.51). Când este necesara corectarea unor aritmii, socul electric este sincronizat cu unda R, tehnica numindu-se cardioversie

Stimulatoarele de ritm cardiac (SRC) reprezinta o proteza a centrului autonom de conducere nervoasa a inimii (pacemaker).

Hemodializa este procesul cu ajutorul caruia sunt eliminate substante toxice din sânge, prin trecerea sa prin tuburi cu membrane semipermeabile (Figura 1.54). Solutia de dializa contine dextroza si saruri de Ca, Mg, K si Na. Prin echilibrarea presiunilor osmotice toxinele din sânge (acidul uric, ureea, creatinina) trec în lichidul de dializa, nu si celulele sanguine. Cantitatea de solutie transferata în baia de dializa se calculeaza dupa legile transferului de mase prin membrane semipermeabile. Sensul schimbului este determinat de concentratiile solutiilor si de presiunile pe cele doua parti ale membranei.

Page 92: Inginerie biomedicala - Profesori UVABcadredidactice.ub.ro/crinelraveica/files/2011/11/inginerie-biomedicala-4.pdf · generează curentul electric ... succesiv pe torace în diferite

VĂ MULŢUMESC !