1. Scopul lucrării: lucrarea își propune următoarele obiective:  familiarizarea studenților cu modul în care se realizează înregistrarea activității… [611766]

PRINCIPIILE ELECTROCARDIOGRAFIEI
1. Scopul lucrării: lucrarea își propune următoarele obiective:
 familiarizarea studenților cu modul în care se realizează înregistrarea
activității electrice a inimii;
 înțelegerea sursei activității electrice a inimii;
 însușirea principalelor metode de măsură a activității electrice a inimii;
 corelarea evenimentelor electrice afișate într -o electrocardiogramă cu
evenimentele mecanice din timpul unui ciclu cardiac;
 observarea schimbărilor care apar în electrocradiogramă asociate cu
respirația, poziția corpulu i, exercițiu, greutatea corpului și vârstă;
 înregistrarea electrocardiogramei prin 3, respectiv 6 derivații atunci când subiectul este întins, așezat și atunci când realizează un ciclu respirator mai rar decât cel normal;
 implementarea în Matlab a unor funcții de preculcrare de semnal pentru a
extrage diverși parametri din semnlul ECG.

2. Introducere. Concepte fiziologice
Inima umană (Fig. 1) acționează ca o pompă biologică: ea primește sânge prin vene și
pompează sânge în arter e. După cum se poate observa din Fig.1 inima este formată din patru
camere:
– atriul drept și atriul stâng (camere de primire a sângelui);
– ventriculul drept și ventriculul stâng (camere de expulzare a sângelui în corp).
Funcția de pompă este determinată de țesutul dominant al inimii și anume de mușchiul
inimii numit miocard (myo= mușchi, cardia= inimă ). Contracția regulată, ritmică, alternantă a
miocardului atrial urmată de cea a miocardului ventricular se numește ciclu cardiac.
Contracția mușchiului inimii e ste generată de un impuls electric ce străbate întreaga
inimă. Spre deosebire de celelalte tipuri de mușchi din corp, cel cardiac are capacitatea de a- și
genera singur semnalul electric ce determină contracția. Deși inima este inervată de nervi motorii
care influențează ritmul cardiac, aceștia nu joacă nici un rol în generarea bătăii inimii. Dacă
nervii extrinseci (simpatici și parasimpatici) ar fi tăiați, sau chiar dacă inima ar fi scoasă din corp, aceasta va continua sa bată ritmic atâta timp cât este apr ovizionată cu oxigen si nutrienți, și
temperatura este menținută constantă. Astfel, inima posedă abilitatea unică de a iniția un ciclu
cardiac fără nici o stimulare din restul corpului . Această proprietate a miocardului este
numită ritmicitate inerentă .
Controlul și coordonarea ritmicității inerente a mușchiului cardiac este dependentă de un
sistem specializat format din țesuturi conductive aflate în interiorul inimii, Fig. 1. Acest sistem specializat, numit și sistem de conducție sau pacemaker conține c elule ce au proprietatea de
depolarizare spontană, celule pacemaker , care generează impulsuri electrice ce determină
contracția inimii. Sistemul de conducție este format din: nodul sinoatrial (SA), căi internodale și interatriale, nodul atrioventricular (A V), mănunchiul His, ramura stângă și dreaptă a
mănunchiului, și rețeaua de fibre Purkinje (Fig.1 )

Fig. 1. Secțiune prin inimă
Celulele pacemaker care au rata de depolarizare cea mai mare, între 60 si 100
depolarizări pe minut, se găsesc în nodul sinoatrial (SA). Acestea sunt cele care coordonează
contracțiile inimii. Celule pacemaker se găsesc și în alte regiuni ale inimii, dar acestea au o rată
de depolarizare mult mai mică și astfel sunt „resetate” practic de impulsul generat de celulele din SA: între 40 -50 depolarizari pe minut (nodul atrioventricular AV), între 20 -40 depolarizări pe
minut (mușchiul ventricular).
Nodul sinoatrial (SA) este localizat aproape de joncțiunea dintre atriul drept și vena cavă
superioară. Impul surile electrice care inițiază contracția inimii sunt produse în mod normal de
SA care, fără nici un fel de stimulare endocrină sau neurală, se depolarizează spontan cu o frecvență medie de 80 de ori pe minut (între 60 și 100 de ori pe minut). Deoarece nodul SA generează impulsuri la o frecvență mai mare decât orice altă parte a sistemului de conducție al inimii, acesta controlează activitatea electrică și mecanică a cordului.
O dată ce impulsul a fost inițiat de către nodul SA, este transmis prin căile internodale și
interatriale, stimulând mușchii atriilor să se contracte. Deoarece atriile sunt izolate din punct de vedere electric de ventricule, impulsul ajunge într- o regiune specializată a sistemului de
conducție, nodul atrioventricular (AV), care este o parte a țesutului de joncțiune dintre atriul
drept și ventricul. Nodul AV, controlat de frecvența de generare a impulsurilor a nodului SA, retransmite impulsul către ventricule cu o anumită întârziere ( acest lucru este pozitiv deoarece în
acest timp ventr iculele se umplu cu sânge, și atriile se contractă la maxim ).
Mai departe, impulsul ajunge în ventricul prin intermediul mănunchiului His, un
mănunchi format din fibre specializate, conductive, localizate în partea superioară a septului
Mănunchiul His
Ramura stângă a
mănunchiului His
Fibre Purkinje Ramura dreaptă a
mănunchiului His Nodul atrioventricular Nodul sinoatrial
Atriu drept
Ventricul
drept Atriu st âng
Fascicul st âng posterior
Fascicul stâng anterior Ventricul stâng

interventricular. M ănunchiul se desparte în două ramuri, stângă și dreaptă , ce conduc impulsul
electric către ventriculul stâng, respectiv, drept. Fiecare ramură a mănunchiului se subdivide în
numeroase fibre mici numite fibre Purkinje, ce retransmit impulsul electric direct către
mușchiul ventricular, stimulând ventriculele să se contracte.
De observat, așa cum a fost specificat mai sus, că orice celulă din sistemul de conducție
al inimii poate genera un impuls electric. În cazul în care apare o leziune la nodul SA , nodul A V
va avea rolul de pacemaker pentru ventricule, deși frecvența de generare a impulsurilor electrice este de doar 40 -60 pe minut.
De asemenea, mai trebuie reținut faptul că celulele miocardului au proprietatea unică de a
transmite potențialul de acțiune d e la o celulă la cele adiacente prin conducție directă. Până în
anul 1945 specialiștii considerau că miocardul este de fapt un sincițiu (structură ce conține citoplasmă cu mai mulți nuclei). Însă, cu ajutorul microscopului electronic s -a demonstrat că de
fapt miocardul este format din celule individuale, deci separate între ele printr -o membrană, care
sunt foarte „înghesuite” și conectate prin joncțiuni ce se numesc „discuri intercalate”; practic membranele celulelor fuzionează la nivelul acestor discuri, permițând astfel aproape difuzie totală a purtătorilor de sarcină electrică (ioni). Astfel, miocardul se comportă ca un sincițiu din punct de vedere electric; un impuls generat oriunde în miocard se va propaga în întreaga inimă, rezultând într- o contracție mecanică.

Fig. 2 Celule cardiace care se comportă ca un sincițiu
1
Biopotențialul generat de celulele pacemaker din nodul SA reprezintă o consecință a
diferenței (gradientului) concentrației ionice a diferiților electroliți (io ni Na+, K+, Cl- ) de la
nivelul membranei celulare. Gradientul de concentrație ionică este menținut prin permeabilitatea membranei celulare (canale pasive) și de transportul activ de ioni din interiorul celulei în afara ei („pompe” ionice). Astfel, membrana celulară este un strat (format din lipide) semipermeabil ce separă fluidele extracelulare de cele intracelulare. Aceasta, este străbătută de canale speciale pentru ioni (în sensul că doar un anumit tip de ion poate trece prin acest canal) și pompe active
de ioni. Prin intermediul controlului acestor structuri celula poate menține o diferență de potențial relativ constantă între interiorul și exteriorul acesteia . Astfel, în interiorul celulei există concentrație mare de ioni de K
+ și A-. Anionii A- sunt proteine mari sau aminoacizi care nu pot
trece prin membrana celulară. Ionii, aproape fără excepție, nu pot trece prin membrană decât prin
1 This Figure was published in Textbook of Medical Physiology, 11th Edition, Arthur C. Guyton, John E. Hall, Chapter 10
Rhythmical excitation of the heart, Page 104, Copyright Elsevier Inc., 2006.
Nucle e Discuri
intercalate

intermediul canalelor specifice. Lichidul extracelular conține o concentrație mare de ioni de Na+
și Cl-. Diferența de potențial relativ constantă la nivelul membranei se numește potențial de
repaus și este de ordinul milivolților ( -70 mV pentru celulele din SA). De regulă, celula poate
menține această valoare a potențialului atâta timp cât nu apare nici un stimul electri c extern
(valabil pentru celulele musculare sau o mare parte din celulele nervoase) sau nu apar alte
fenomene ce determină creșterea lentă a potențialului de repaus. În cazul celulelor cardiace, valoarea potențialului de repaus nu este destul de negativă astfel încât să țină închise total canalele de sodiu și calciu. De aceea, apare următorul ciclu: i) ioni de Na+ și Ca2+ încep să intre în celulă lent; ii) acest lucru face ca potențialul la nivelul membranei să devină mai pozitiv, ceea ce determină creșterea permeabilității membranei; iii) astfel, mai mulți ioni de Na+ și Ca2+ ajung în interiorul celulei; iv) potențialul crește, permeabilitatea crește și mai mult. În momentul în care potențialul la nivelul membranei celulare atinge o valoare de prag, toate canalele de Na+ se deschid brusc, iar canalele de Ca2+ încep să se deschidă dar mult mai lent; membrana devenind foarte permeabilă pentru sodiu. Acest lucru duce la creșterea foarte rapidă a potențialului, determinând depolarizarea celulei, membrana fiind î n acest moment pozitivă in
interior și negativă în exterior. Astfel un potențial de acțiune este generat. După aproximativ
1/10000 s, când potențialul ajunge la o a doua valoare de prag (+40 mV), canalele de Na+ se închid, iar canalele de Ca2+ și K+ încep să se deschidă. Ca2+ începe să intre în interiorul celulei și K+ să iasă. Acest fenomen duce la apariția unui platou ce durează aproximativ 0.2 s, Fig. 3.
După acest timp, canalele de potasiu se deschid rapid și are loc o difuzie rapidă a ionilor de K+ în exteriorul celulei ceea ce aduce din nou potențialul la nivelul membranei la valoarea de
repaus. Astfel, are loc procesul de repolarizare a celulei . Potențialul de acțiune generat de o
celulă cardiacă se transmite și la celulele vecine determinând depolari zarea acestora.

Fig. 3 Potențialul de acțiune al celulei cardiace
În concluzie, contracția mușchiului cardiac este asociată unui impuls electric inițiat de
nodul SA, care este transmis în sistemul de conducție al inimii și gen erează activitatea mecanică
a cordului.
O proiecție a curentului electric asociat unui ciclu cardiac poate fi detectată pe suprafața
corpului, amplificată și înregistrată. Dispozitivul care înregistrează activitatea electrică a fiecărui
ciclu cardiac est e numit electrocardiograf. Studiul aplicațiilor electrocardiografului și
Etapa de platou
Etapa de repaus Etapa de
repolarizare +40 mV
-70 mV Etapa de
depolarizare

interpretarea electrocardiogramei (înregistrările realizate de electrocardiograf) se numește
electrocardiografie.
3. Electrocardiografia
Prin plasarea unui electrod, conectat fie la int rarea pozitivă fie la cea negativă a unui
amplificator, pe anumite regiuni ale corpului se poate detecta curentul electric asociat fiecărui
ciclu cardiac. Aranjarea particulară a 3 electrozi (unul pozitiv, unul negativ și unul ce reprezintă masa), se numește derivație . Există 12 derivații: 3 derivații standard bipolare la nivelul
membrelor (I, II, III, triunghiul lui Einthoven, Fig. 4), 6 derivații la nivelul pieptului ( 𝑉𝑉
1−𝑉𝑉6), 3
derivații amplificate unipolare la nivelul membrelor ( 𝑎𝑎
𝑉𝑉𝐿𝐿, 𝑎𝑎𝑉𝑉𝐹𝐹, 𝑎𝑎𝑉𝑉𝑅𝑅).
P
rimul cercetător care a reușit să înregistreze activitatea electrică a inimii a fost Augustus
Desiré Waller cu ajutorul electrometrului capilar inventat de Lippmann. Dar cel care a primit premiul Nobel în medicină și care a introdus noțiunea de electrocardiogramă pentru prima dată, a fost Willem Einthoven . În 1908 a publicat descrierea importanței clinice a primului sistem de
măsurare ECG, care se numește triunghiul lui Einthoven (cele 3 derivații bipolare standard), Fig. 3:
Configurația prezentată în Fig. 3 este una bipolară în care doi din cei trei electrozi
reprezintă polaritatea pozitivă respectiv negativă pentru una din cele 3 derivații. Masa este plasată pe piciorul drept.
Derivația I reprezintă măsurarea și redarea grafică a diferențelor de potențial generate de
activitatea electrică cardiacă între electrozii de suprafață plasați pe mâna dreaptă (conectat la intrarea negativă) respectiv mâna stângă (conectat la intrarea pozitivă). Electrodul referință (masa) este pe piciorul drept ( le fel ca și în celelalte două derivații).

Fig. 3 Triunghiul lui Einthoven [ Bioelectromagnetism ],
http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/ ]
Derivația I
Derivația II Derivația III

Derivația II – electrozii de suprafață sunt plasați pe mâna dreaptă (conectat la intrarea
negativă) respectiv piciorul stâng (conectat la intrarea pozitivă).
Derivația III electrozii de suprafață sunt plasați pe mâna stângă (conectat la intrarea
negativă) respectiv piciorul stâng (conectat la intrarea pozitivă).
Tensiunile care apar pe fiecare derivație în parte sunt definite mai jos:
𝐷𝐷1=𝛷𝛷𝐿𝐿−𝛷𝛷𝑅𝑅
𝐷𝐷2=𝛷𝛷𝐹𝐹−𝛷𝛷𝑅𝑅 (1)
𝐷𝐷3=𝛷𝛷 −𝛷𝛷 𝐿𝐿
unde
𝐷𝐷1 reprezintă tensiunea derivației I, 𝐷𝐷2 tensiunea derivației II, 𝐷𝐷3 tensiunea derivației III,
𝛷𝛷𝐿𝐿 potențialul electric al mâinii stângi, 𝛷𝛷𝑅𝑅 potențialul electric al mâinii drepte, 𝛷𝛷𝐹𝐹 potențialul
electric al picioru lui stâng.
Conform legii a doua a lui Kirchhoff există următoarea relație între tensiunile celor trei
derivații:
𝐷𝐷1+𝐷𝐷3=𝐷𝐷2 (2)
Frank Norman Wilson (1890- 1952) este cel care a introdus conceptul de înregistrări
unipolare și propune ca referință așa numitul “terminal central” (CT). Ideea de înregistrare
unipolară presupune ca intrarile negative ale amplificatoarelor sunt conectate împreună, cu alte
cuvinte există aceeași referință pentru toți electrozii ce înregistrează ECG. Trebuie avut în vedere
că referința mai este numită și potențialul la infinit, care într- un mediu infinit ar trebui să aibă
valoarea zero. Pentru corpul uman nu este foarte ușor de aproximat potențialul la infinit din
cauza configurației complicate a corpului și a numărului finit de electrozi. Aproximația introdusă de Willson este că potențialul la infinit reprezintă media potențialelor celo r două mâini și a
piciorului stâng. Astfel, prin conectarea unei rezistențe de 5kΩ pe fiecare terminal de la cele trei membre, care ulterior sunt conectate într -un punct comun, se obține terminalul central (CT) , Fig.
4.
Demonstrația se realizează cu ajuto rul primei teoreme a lui Kirchhoff:
𝐼𝐼𝑅𝑅+𝐼𝐼𝐿𝐿+𝐼𝐼𝐹𝐹=𝛷𝛷𝐶𝐶𝐶𝐶−𝛷𝛷𝑅𝑅
5000+𝛷𝛷𝐶𝐶𝐶𝐶−𝛷𝛷𝐿𝐿
5000+𝛷𝛷𝐶𝐶𝐶𝐶−𝛷𝛷𝐹𝐹
5000 ⇒𝛷𝛷𝐶𝐶𝐶𝐶
=𝛷𝛷𝑅𝑅+𝛷𝛷𝐿𝐿+𝛷𝛷𝐹𝐹
3 (3)

Fig. 4 a) Terminalul central (CT); [Bioelectromagnetism,
http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/ ]
Astfel, potențialul unipolar măsurat la nivelul piciorului drept este:
𝑉𝑉𝐹𝐹=𝛷𝛷𝐹𝐹−𝛷𝛷𝐶𝐶𝐶𝐶=𝛷𝛷𝑅𝑅+𝛷𝛷𝐿𝐿+ 2𝛷𝛷𝐹𝐹
3 (4)
Însă, printr- o modificare a terminalului central Wilson ( 𝜙𝜙𝐶𝐶𝐶𝐶𝑇𝑇 𝑇𝑇 ) se pot obține potențiale
unipolare cu o amplitudine cu 50% mai mare, rezultând astfel derivațiile augmentate.
Modificarea constă în eliminarea rezistenței conectată la electrodul care măsoară, iar potențialele unipolare sunt:
𝑎𝑎𝑉𝑉𝐹𝐹=𝜙𝜙𝐹𝐹−𝜙𝜙𝐶𝐶𝐶𝐶𝑇𝑇𝑇𝑇 =𝜙𝜙𝐹𝐹−𝜙𝜙𝑅𝑅+𝜙𝜙𝐿𝐿
2= 𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼+𝐼𝐼𝐼𝐼
2 (5)
𝑎𝑎𝑉𝑉𝑅𝑅=𝜙𝜙𝑅𝑅−𝜙𝜙𝐶𝐶𝐶𝐶𝑇𝑇𝑇𝑇 =𝜙𝜙𝑅𝑅−𝜙𝜙𝐹𝐹+𝜙𝜙𝐿𝐿
2= −𝐼𝐼+𝐼𝐼𝐼𝐼
2 (6)
𝑎𝑎𝑉𝑉𝐿𝐿=𝜙𝜙𝐿𝐿−𝜙𝜙𝐶𝐶𝐶𝐶𝑇𝑇𝑇𝑇 =𝜙𝜙𝐿𝐿−𝜙𝜙𝑅𝑅+𝜙𝜙𝐹𝐹
2= 𝐼𝐼−𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼
2 (7)
Derivațiile amplificate (𝑎𝑎 𝑉𝑉𝐿𝐿, 𝑎𝑎𝑉𝑉𝐹𝐹, 𝑎𝑎𝑉𝑉𝑅𝑅) unipolare reprezintă o altă modalitate de
înregistrare a electrocardiogramei în plan frontal care derivă din cele trei derivații standard bipolare. Au fost introduse de E. Goldberger în 1942 care a observat că potențialele obținute cu
metoda lui Willson pot fi amplificate prin eliminarea rezistenței ce este conectată la electrodul care măsoară (electrodul pozitiv). Astfel electrodul negativ pentru aceste derivații este o modificare a terminalului central descris de Wilson; este format prin conectarea celor trei derivații standard (I, II, III) împreună la borna negativă a electrocardiografului (Fig. 5).
•
𝑎𝑎
𝑉𝑉𝐿𝐿 – electrodul pozitiv pe mâna stângă. Elect rodul negativ este o combinație a
electrodului plasat pe mâna dreaptă și cel de pe piciorul stâng, ce amplifică puterea semnalului din electrodul pozitiv de pe mâna stângă;

• 𝑎𝑎𝑉𝑉𝑅𝑅 – electrodul pozitiv pe mâna dre aptă. Electrodul negativ este o combinație a
electrodului plasat pe mâna stângă și cel de pe piciorul stâng, ce amplifică puterea
semnalului din electrodul pozitiv de pe mâna dreaptă;

Fig. 5 Sistemul de înregistrare ECG folosind derivațiile amplificate [ Bioelectromagnetism,
http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/ ]
• 𝑎𝑎𝑉𝑉𝐹𝐹 – electrodul pozitiv pe piciorul stâng. Electrodul negativ este o combinație a
electrodului plasat pe mâna stângă și cel de pe mâna dreaptă, ce amplifică puterea
semnalului din electrodul pozitiv de pe piciorul stâng;
P
entru a obține mai multă informație despre activitatea electrică a inimii și deci pentru a
stabili diagnostice cât mai precise se folosește înregistrarea electrocardiogramei prin 6 derivații
(𝑉𝑉1−𝑉𝑉6). Astf el, se plasează șase electrozi (conectați la intrarea pozitivă a amplificatoarelor),
𝑉𝑉1−𝑉𝑉6, pe suprafața pieptului acoperind diferite regiuni ale inimii, cu scopul de a înregistra
activitatea electrică în plan perpendicular (orizontal) pe planul fr ontal (Fig. 6a).
După cum se poate observa din Fig. 6b fiecare electrod înregistrează o activitate electrică
diferită a inimii, de aceea forma undei diferă de cea înregistrată bipolar cu trei electrozi. Pentru a
înțelege mai bine cum curenții electrici ca rdiaci generează electrocardiograma și de ce electrozii
înregistrează activitatea electrică diferit, este necesar să se cunoască următoarele reguli derivate din modelul dipolului cardiac:
a. o undă de depolarizare care se propagă spre un electrod pozitiv gene rează o deflecție
pozitivă;
b. o undă de depolarizare care se propagă astfel încât se îndepărtează de un electrod pozitiv generează o deflecție negativă;
c. o undă de repolarizare care se propagă spre un electrod pozitiv generează o deflecție negativă;
d. o undă de repolarizare care se propagă astfel încât se îndepărtează de un electrod pozitiv
generează o deflecție pozitivă;

e. o undă de depolarizare sau repolarizare care se propagă perpendicular pe axa unui
electrod generează o deflecție bifazică de tensiune negativă și pozitivă egală;
f. amplitudinea instantanee a potențialelor măsurate depinde de orientarea electrodului pozitiv față de vectorul electric mediu (rezultanta tuturor vectorilor la un moment dat generați de procesul de depolarizare);
g. amplitudinea tensiunii e ste în relație directă cu masa țesutului în care se realizează
polarizarea sau depolarizarea.

a) b)
Fig. 6. a) plasarea electrozilor în cazul înregistrării unipolare cu șase electrozi; b) morfologia
ECG înregistrată de fiecare electrod în parte [ Bioelectromagnetism,
http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/ ]
Cel mai folosit sistem pentru înregistrarea ECG este cel cu 12 derivații: I, II, III,
𝑎𝑎
𝑉𝑉𝐿𝐿, 𝑎𝑎𝑉𝑉𝐹𝐹, 𝑎𝑎𝑉𝑉𝑅𝑅, 𝑉𝑉1,𝑉𝑉2,𝑉𝑉3 ,𝑉𝑉4,𝑉𝑉5,𝑉𝑉6. Din cele 12 derivații primele șase sunt măsurate în aceleași
trei puncte. De aceea oricare două din cele șase derivații conțin exact aceeași informație ca restul de patru.
C
aracteristici ale electrocardiogramei (ECG)
În Fig.7a) este prezent ată schematic o electrocardiogramă normală, iar în Fig. 7b) sunt
ilustrate forme de undă ale potențialului de acțiune pentru celule pacemaker din diferite regiuni ale inimii și contribuția lor în formarea electrocardiogramei (undele PQRST).

Fig. 7. a) ECG normal [ Bioelectromagnetism, http://butler.cc.tut.fi/~malmivuo/bem/bembook/ ] ;
b) Forme de undă ale potențialelor de acțiune pentru diferite celule cardiace din sistemul de
conducție el ectric al inimii [2].

Tabelul 1
Caracteristici ECG Descriere

Unda P
• corespunde depolarizării atriale; depolarizarea
celor două atrii nu se face simultan și astfel
debutul undei P aparține atriului drept, iar sfârșitul ei activității electrice a atriulu i stâng;
• precedă complexul QRS;
• este ritmică cu variații mici și fără uniformitate;
• durata – < 0.12 s ;
• amplitudine < 0.25 mV;
• aceeași frecvență ca cea a complexului QRS;
• o crestătură pronunțată cu un interval vârf la vârf
de peste 0,04s sugerează mărirea atriului stâng;
• devine înaltă și ascuțită în cazul hipertrofierii
atriului drept iar în cazul hipertrofierii atriului
stâng unda își păstrează amplitudinea normală
dar este mai largă și prezintă o crestătură;

Complexul QRS • toate cele trei unde prezintă de flecții abrupte ale
liniei isoelectrice;
• corespunde depolarizării ventriculare;
• durata < 0.12s;
• amplitudine < 1mV (0.6mV – 1mV);

• unda Q are durata < 0.03s ; amplitudinea ¼ din
unda R;
• unda S are durata < 0.04s și amplitudinea în jur
de
2/5 din unda R;

Unda T • reprezintă partea terminală, rapidă a repolarizării
ventriculare (epicard → endocard). În acest timp
se
înscriu diferențe mari de potențial între zonele
repolarizate și cele încă depolarizate;
• formă rotunjită, asimetrică, cu panta ascendentă
mai înclinată decât cea descendentă, care este
mai abruptă. Această diferență de oblicitate este interpretată ca fiind rezultatul unei viteze mai mari de refacere în finalul procesului de repolarizare.
• durata <
0.2s;
• amplitudine < 0.4mV (0.2mV – 0.4mV);

Unda U • deflecție mică optuză (probabil inexistentă) a
liniei isoelectrice;
• este localizată la sfârșitul undei T;
• atribuită existenței unor diferențe de potențial la sfârșitul sistolei electrice;
• devine mai pronunțată, uneori chiar de mărimea
undei T, în cazul unei deficiențe de potasiu;

Interval PR (PQ) • reprezintă durata activității atriale și a conducerii atrio-ventriculare și este măsurat de la începutul
unde
i P până la începutul complexului QRS;
• durata < 0.12s – 0.22s;

Intervalul QT • reprezintă stadiul depolar izat ventricular și
repolarizarea ventriculară, măsurată de la
înc
eputul complexului QRS până la sfârșitul
undei T;
• durata ≈ ½ din intervalul RR;
• dependent de frecvența pulsului (frecvența pulsului rapidă, durată mică);

Segmentul ST • reprezintă întârziere a pe care o suferă stimulul în
propagarea sa la nivelul joncțiunii atrio –
ven
triculare și se măsoară de la sfârșitul
complexului QRS până la inceputul undei T;
• izoelectric cu divergență de ± 0.1mV;
• durata < 0.08s;

Intervalul RR • reprezintă durata unei revoluții cardiace;
• este dependent de puls (puls ridicat, durată
mică);
• durata ≈ 0.86s cu un ritm cardiac de 70 de bătăi
pe minut;

Interval PP • aproximativ egal cu intervalul RR;

Segmentul TP • depinde de frecvența pulsului;
• durata < 0.4s cu un ritm cardiac de 70 de bătăi
pe minut.
Spectrul semnalului ECG este între 0.05Hz -150Hz.

Plasarea electrozilor se realizează ca în Fig. 8

Fig. 8 Plasarea electrozilor pentru măsurarea celor 3 derivații bipolare ECG

Electrozi

Aplicații
Lucrare practică: înregistrarea și analiza semnalului ECG
În această secțiune se descrie modul de înregistrare a semnalului ECG folosind sistemu l
de achiziție oferit de Biopac. Se achiziționează 6 derivații: cele 3 bipolare și respectiv cele 3
unipolare augmentate.
Desfășurarea lucrării
Activitate Descriere
Identificarea
componentelor
hardware necesare – unitatea de achiziție MP150;
– modulul UIM100C;
– două amplificatoare ECG100C;
– patru cabluri 110;
– electrozi de unică folosință, Ag- AgCl;
– gel pentru electrozi.
Conectarea
electrozilor – se curăță pielea cu ajutorul unui tifon și alcool medicinal
pentru a îndepărta pielea moartă și astfel pentru a reduce impedanța dintre electrod și suprafața pielii;
– se aplică o picătură de gel pe fiecare electrod pentru a îmbunătăți performanțele electrozilor (doar dacă este
nevoie; dacă electrozii sunt uscați) ;
– se plasează conform Fig. 8;
– se atașează cablurile 110 la electrozi
Conectarea
componentelor
hardware – se conect ează modulele UIM100C, ECG100C la unitatea
de achiziție MP150;
– se selectează adresele canalelor pentru fiecare amplificator ECG100C 1, respectiv 2;
– se setează amplificatoarele ECG100C astfel:
Gain:5000, Mode: Norm, 35Hz LP: ON, HP: 0.5Hz;
– se conectează cablu rile 110 la amplificatoarele ECG100C
și la electrozi;
Setări software – din meniu MP150, se alege Set up C hannels, se

selectează canalele A1, A2 (conform plasării selectorului
de canale de pe modulele ECG100C) și se etichetează cu
Derivația I, respectiv Derivația II;
– tot din fereastra Set up Channels se selectează Calc și se
setează canalul de calcul C1 astfel: se alege opțiunea Expression și se etichetează cu Derivația III. Se introduce
ecuație pentru calculul III, (2);
– se selectează alte trei canale de cal cul C2,C3, C4 pentru
derivațiile amplificate și se etichetează cu aVL , aVF și
aVR. În opțiunea Expression se introduc ecuațiile (5), (6),
(7);
– se setează frecvența de eșantionare la 1kHz din meniul
MP150->Set up Acquisition.
Achiziționarea datelor
Aplica ția 1 – subiectul este așezat relaxat pe un scaun;
– se apasă butonul Start, după ce subiectul se află în poziția
corespunzătoare, și se achiziționează ECG timp de aproximativ 20 s;
Aplicația 2 – subiectul este așezat relaxat pe un scaun respirând adânc și rar. Subiect ul trebuie să respire adânc de 6 ori. Ciclul celor
6 inspirații trebuie să fie mai adânc și mai încet decât
respirația normală.
– se apasă butonul Start, după ce subiectul se află în poziția
corespunzătoare, și se achiziționează ECG timp de
aproximat iv 20 de secunde. În acest timp, un student din
echipă va trebui să introducă markeri la fiecare început de inspirație respectiv expirație prin apăsarea tastei ESC.
Aplicația 3 – se deconectează cablurile legate la electrozi și subiectul va efectua o serie de exerciții fizice ușoare pentru a mări rapid
pulsul;
– imediat după exercițiu l fizic, subiectul se va așeza pe
scaun și se vor conecta din nou cablurile la electrozi. Se apasă butonul Start și se achiziționează timp de 60 de secunde.
Analiza datelor
Aplicația1 – se folosește lupa pentru a mări 3 bătăi succesive din segmentul corespunzător aplicației 1;

– se setează căsuțele de măsurători astfel:
Canal Măsurătoare
Derivația II Delta T
Derivația II BPM
Derivația II P-P
– se folosește cursorul de selecție pentru a selecta porțiunea
dintre două vârfuri R, pentr u 3 cicluri cardiace și
măsurătorile se trec în Tabelul 1; În coloana Medie se trece
valoare medie a duratei intervalele or R-R și a frecvenț ei
cardiace obținute pentru cele trei cicluri cardiace. În
coloana Domeniu se trece domeniul de timp unde au fost alese cele 3 cicluri cardiace consecutive.
– Ritmul cardiac normal pentru un subiect relaxat, variază între 60 și 100 bătăi pe minut. Un puls ce ia valori mai
mari decât 100 bătăi pe minut indică tahicardie în timp ce
un ritm cardiac mai mic de 60 de pulsații pe minut indică bradicardie. Analizați segmentul de date corespunzător
aplicației 1 și identificați ce neregularități apar în complexele P -QRS-T. Examinați undele P, sunt vizibile
sau nu? Undele P normale sunt mai mici, pozitive în toate cele trei derivații standard; ele indică generarea impulsului electric de către nodul sinoatrial. Undele P care sunt ascuțite, zimțate, inversate sau în alte forme decât cea normală pot indica faptul că alte zone, în afară de nodul
SA, generează impulsul electric. Variații ale formei undei P apar și în câteva tipuri de aritmii (ritmuri cardiace neregulate). De asemenea, examinați segmentul de date și observați dacă fiecare undă P este urmată de un complex QRS. În une le tipuri de aritmii undele P nu sunt urmate de
complexul QRS pentru fiecare ciclu cardiac. Dacă nodul atrioventricular (AV) prezintă leziuni sau este afectat în vreun mod, ventriculul nu va răspunde fiecărei depolarizări a nodului sinoatrial SA, rezultând într-un blocaj al inimii.
Într-un blocaj complet al inimii contracțiile ventriculare nu
mai sunt deloc corelate cu contracțiile atriale. În blocaje incomplete, ventriculul răspunde la fiecare a doua sau a treia contracție arterială (adică blocaj de 2:1 sa u 3:1 ).
– Folosiți cursorul de selecție pentru a selecta fiecare undă în parte pentru cele 3 bătăi succesive. Valorile măsurătorilor se trec în Tabel 2 respectiv Tabel 3. Pentru amplitudine
veți folosi funcția P -P.
Aplicația 2 – se vizualizează segmentul de date corespunzător aplicației

2;
– se setează căsuțele de măsurători astfel:
– Canal Măsurătoare
Derivația II Delta T
Derivația II BPM
– se măsoară ritmul cardiac și intervalul R -R la începutul,
mijlocul și sfârșitul segmentului de date înregistrat. Se fac
măsurători în timpul inspirației și expirației și se trec în Tabelul 4;
Aplicația 3 – se vizualizează segmentul de date corespunzător aplicației 3;
– se măsoară la începutul, mijlocul și sfârșitul segmentului de date înregistrat următoarele:
• intervalul Q -T (aproximează perioada sistolei
ventriculare);
• sfârșitul undei T și începutul undei R din următorul ciclu cardiac (aproximează
perioada diastolei
ventriculare).
– se completează Tabelul 5.

Fișă de evaluare
I. Aplicația 1:
Tabel 1
Măsurători Canal Ciclul
cardiac
1 Ciclul
cardiac
2 Ciclul
cardiac
3 Medie Domeniu
(secunde)
Delta R -R
(secunde)
BPM

Tabel 2
Componentă
ECG Durată (sec) Amplitudine (mV)
Ciclul
cardiac
1 Ciclul
cardiac
2 Ciclul
cardiac
3 Medie Ciclul
cardiac
1 Ciclul
cardiac
2 Ciclul
cardiac
3 Medie
Unda P
Interval P -R
Complex
QRS
Interval Q -T
Segment S -T
Unda T

Tabel 3
Măsurători ventriculare (secunde) Ciclulul
cardiac 1 Ciclul
cardiac 2 Ciclul
cardiac 3 Medie
Interval Q -T (corespunde sistolei
ventriculare)
Sfârșitul undei T și începutul undei R
din următorul ciclu cardiac
(corespunde diastolei ventriculare)

B. Aplicația 2
Tabel 4
Ritm Canal Ciclul
cardiac 1 Ciclul
cardiac 2 Ciclul
cardiac 3 Medie
Inspirație
Delta T
BPM
Expirație
Delta T
BPM
C. Aplicația 3
Tabel 5
Măsurători ventriculare (secunde) Ciclul
cardiac
1 Ciclul
cardiac
2 Ciclul
cardiac
3 Medie
Interval Q -T (corespunde sistolei ventriculare)
Sfârșitul undei T și începutu l undei R din următorul
ciclu cardiac
(corespunde diastolei ventriculare)

I. Întrebări și exerciții

1. Ce componente ale unui singur complex ECG se schimbă între stările de relaxare și de
exercițiu? De exemplu amplitudinea crește sau scade? Intervalele de vin mai lungi sau mai
scurte? Etc.
2. Cum se schimbă raportul dintre durata sistolei și a diastolei ventriculare atunci când
subiectul este relaxat față de starea de după exercițiul fizic?
3. Ce schimbări în înregistrările realizate v -ați astepta să apară în urm ătoarele condiții:
a) blocaj al inimii de 2:1;
b) contracții ventriculare premature;
c) creștere a întârzierii de la nivelul nodului AV;
d) bradicardie;
e) probleme la nivelul fibrelor Purkinje;
f) întârziere anormală a impulsului electric între nodul SA și nodul AV.
4. Proiec tați un filtru notch folosind Matlab pentru a elimina interferențele de la rețeaua de
energie electrică și aplicați -l pe semnalele înregistrate în laborator.
5. Realizați o funcție Matlab care să calculeze automat frecvența cardiacă. Aplicați funcția
pe semnalele pe care le -ați înregistrat în laborator.

19