Electrocardiograma.monitorizarea Frecventei Cardiace

Electrocardiograma

Electrocardiograma (EKG,ECG) este un test ce măsoara impulsurile electrice ale inimii.Inima este o pompă musculară formată din patru camere. Cele două camere de sus sunt denumite atrii, iar cele de jos, ventricule. Un sistem natural electric, face ca mușchiul inimii să se contracte și să pompeze sậngele către plămậni și restul corpului.

Activitatea electrică a inimii poate fi detectată de la nivelul pielii prin niste mici discuri metalice, denumite electrozi. În timpul electrocardiogramei electrozii sunt atașati de piele la nivelul toracelui, brațelor și picioarelor. Aceștia sunt conectați la un aparat ce transforma impulsurile electrice intr-o reprezentare grafică, pe care o înregistrează pe hậrtie. Aceasta reprezentare grafică, ce apare sub forma unei linii, este analizată de aparat și mai apoi de către medic

Activitatea electrică a inimii poate fi detectată de la nivelul pielii prin niște mici discuri metalice, denumite electrozi. În timpul electrocardiogramei electrozii sunt atașați de piele la nivelul toracelui, brațelor și picioarelor. Aceștia sunt conectați la un aparat ce transformă impulsurile electrice într-o reprezentare grafică, pe care o inregistrează pe hậrtie. Această reprezentare grafică, ce apare sub forma unei linii, este analizată de aparat și mai apoi de către medic.  

O electrocardiogramă poate să arate:

– dovezi ale măririi de volum a inimii
– semne ale unui flux sanguin insuficient la nivelul inimii
– semne ale unor leziuni noi sau vechi ale inimii (infarcte)
– probleme ale ritmului cardiac(aritmii)
– modificări ale activității electrice, determinate de un dezechilibru electrolitic
– semne de inflamație a sacului ce inconjoară inima (pericardite).

O electrocardiogramă nu prevede apariția unui infarct miocardic.

O electrocardiogramă este indicată pentru:

– evaluarea unei dureri de piept inexplicabile, în special cậnd se suspicioneaza un posibil infarct; alte cauze posibile ale durerii de piept ce pot fi diagnosticate printr-o electrocardiogramă sunt aritmiile, hipertrofia unei camere (pereții camerei sunt ingroșați), inflamația sacului ce inconjoară inima(pericardita), scăderea fluxului sanguin către inimă (ischemia)
– monitorizarea activității electrice ale inimii
– diagnosticarea hipertrofiei ventriculare

– monitorizarea eficienței și a efectelor secundare ale unor medicamente ce pot afecta activitatea electrică a inimii
– verificarea funcționării unor dispozitive mecanice (peace-makere sau defibrilatoare) implantate în inimă cu scopul de a menține regulat ritmul acesteia.

O electrocardiogramã poate fi folositã pentru a evalua simptomele unei afecțiuni cardiace (precum o durere inexplicabilă de piept, dispneea, amețeli, palpitații sau o stare de slăbiciune) sau funcția cardiacă, atunci cậnd există factori de risc pentru boli cardiace (precum diabetul zaharat, hipercolesterolemia, fumatul, hipertensiunea arterială, sau istoric familial de afecțiuni cardiace la vậrste tinere).

Medicul care efectuează electrocardiograma trebuie informat asupra medicatiei pe care pacientul o are prescrisă. Unele medicamente pot influența rezultatele electrocardiogramei.

  Electrocardiograma este efectuată de obicei de către un cadru medical, iar rezultatul este interpretat de către un medic, precum un internist, un medic de familie, cardiolog sau chirurg.Pacientul primește de obicei EKG-ul ca dovadă a examinării sale de către un medic. Electrocardiograful este portabil, astfel încật EKG-ul poate fi efectuat, practic, oriunde. În cazul spitalizării, pacientul poate fi monitorizat cardiac continuu printr-un electrocardiograf; acest proces este denumit telemetrie.Înainte de efectuarea EKG-ului, pacientul trebuie să-si îndepărteze toate bijuteriile si hainele de pe jumatatea superioară a corpului, de la nivelul mậinilor si a picioarelor.

În timpul electrocardiogramei pacientul va sta întins pe o masă sau pe un pat. Zonele de la nivelul pieptului, mậnilor și a picioarelor unde vor fi plasați electrozii, sunt curatate și eventual rase, pentru a furniza o suprafață curată si netedă. Intre piele și electrozi poate fi plasat un gel special sau niște mici tampoane imbibate cu alcool sanitar, pentru a imbunătați conducerea impulsurilor electrice. Pot fi folosiți și electrozi de unica folosințã ce nu necesită gel sau alcool.

În cazul aparatelor mai vechi, electrozii trebuie repoziționați în timpul testării. După terminarea investigației electrozii și gelul sunt îndepărtați. Pe durata efectuării testului, pacientul nu trebuie să se miste sau sa vorbească, deoarece activitatea musculară poate influența rezultatul. Pentru rezultate optime, pacientul trebuie să stea întins, nemișcat și sănnnnnn respire normal; uneori medicul poate ruga pacientul să-și țină respirația pentru cậteva secunde. O electrocardiogramă dureazã în medie 5 panã la 10 minute. În unele cazuri, această perioadă se poate prelungi, de exemplu, atunci cậnd se măsoară ritmul cardiac.

Sistemul circulator

Sângele

Sângele este un lichid de culoare roșie, cu gust puțin sărat. El este alcătuit dintr-un lichid numit plasmă și din globule albe și roșii.

Globulele roșii (hematii)

-au forma unui disc biconcav, cu diametrul de 7 µm. Un milimetru cub de sânge conține în mod obișnuit 4,5 milioane hematii

-nu au nucleu de aceea nu se divid. Ele sunt produse continuu de măduva roșie a oaselor spongioase, de unde sunt luate în sânge. Hematiile au viată scurtă cam de 100 de zile apoi sunt distruse în ficat și splină. În interiorul hematiilor se găsește o substanță numită hemoblobină, care conține fier. Datorită hemoglobinei hematiilor le revine rolul de a transporta oxigenul și dioxidul de carbon

îin plămâni oxigenul adus de aerul inspirat formează împreună cu hemoglobina o substanță instabilă numită oxihemoglobină dc598r7183dccu

-ajunsă la țesuturi oxihemoglobina se desface iar oxigenul este luat de celule, unde este utilizat la oxidarea nutrimentelor, cu eliberare de energie.

-in urma oxidării, rezultă bioxidul de carbon care formează împreună cu hemoglobina o substanță instabilă numită carbohemoglobină

-carbohemoglobina este transportată de la țesuturi la plămîni unde eliberează dioxidul de carbon care este expirat

-în acest mod hematiile își indeplinesc rolul de a transporta gazele respiratorii în organism.

Globulele albe (leucocitele)

-sunt mai puțin numeroase (7500/mm3 de sânge)

-ele sunt celule incolore cu 8-20 µm în diametru. Nucleul este ușor de observat și prezintă diferite forme. Rolul leucocitelor este de a apăra organismul. De îndată ce microbii găsesc o poartă de intrare pătrund în țesuturi unde având condiții prielnice se inmulțesc

-leucocitele сare se pot deplasa cu ajutorul pseudopodelor ca și amiba trec prin pereții vaselor sangvine pentru a ajunge la locul invadat de microbi și acest procedeu se numește DIAPEDEZĂ

-tot cu ajutorul pseudopodelor ele capturează microbii pe care ii digeră și acest fenomen este numit FAGOCITOZĂ

-alte leucocite numite limfocite produc anitcorpi (substanțe care distrug și ele

microbi)

-tot alte leucocite curață sângele de hematoane (vânătăi) și descompun hemoglobina din hematiile distruse. Așadar principalul lor rol îl constituie apărarea organismului împotriva unor factori străini de acesta. Creșterea numărului de leucocite reprezintă un semnal de alarmă deoarece acest fapt indică existența unui focar de infecție în organism. De aceea în cazul multor afecțiuni medicul recomandă să se facă analiza sângelui al carui rezultat consemnat pe buletinul de analiză il ajută să stabilească diagnosticul.

Pe langă celulele roșii și albe în sânge există și niște fragmente de citoplasmă desprinse din unele celule cu talie mare. Acestea se numesc plachete sangvine și sunt în număr de 200000- 400000/ mm pătrat și au dimensiuni foarte mici. Ele au rol în coagularea sângelui, intervenind imediat după ce se produc leziuni. Aici, plachetele sangvine se unesc în grămejoare si participă împreună cu alți factori din plasmă la formarea cheagului.

Plasma constituie partea lichidă a sângelui care are în compoziție substanțe anorganice cum ar fi: apa și sărurile minerale și substanțe organice cum ar fi: fibrinogenul( substanța cu rol în coagularea săngelui)

Fibrinogenul în contact cu aerul se transformă intr-o substantă filamentoasă și insolubilă numită fibră. Aceasta formează o rețea de fibre în ochiurile căreia se formează globule. În acest fel se formează cheagul care nu permite scurgerea sângelui.

Plachetele sangvine și fibrinogenl sunt factori ai coagulării sângelui.

În afară de intervenția la formarea cheagurilor plasma are și rol de transportor, ea transportă de la locul de formare la cel de acțiune următorii produși:

-substanțe nutritive

-hormoni produși de glandele endocrine

-anticorpi

-substanțe nefolositoare

Alături de sânge, circulația substanțelor în corpul omului se asigură de către lichidul interstitial și limfa.

Lichidul interstițial, aflat între celule, provenie din sânge, însă, spre deosebire de acesta, nu conține globule decât leucocite mici- și nici fibrinogen.

Lichidul interstitial pătrunde treptat în interiorul unor capilare, chiar la nivelul spatiilor dintre celule , formând limfa.

Limfa, care circulă prin vasele limfatice, se varsă în sânge și, astfel, impreună cu lichidul interstițial, contribuie la transportul substanțelor în organism. Comparând-o cu sângele, limfa conține mai multă apă și mai multe leucocite, dar nu conține hematii.

Numărul constant al globulelor, căt și compoziția plasmei, mereu aceeași la un om sănătos, arată că mediul intern al corpului are un echilibru stabil, la menținerea căruia participă organismul în totalitate.

Analiza sângelui din materiile fecale

  În mod normal în materiile fecale ale omului nu se găsește sânge. Numai în unele boli ale tubului digestiv care produc sângerări (hemoragii) cum sunt ulcerul gastric, ulcerul duodenal, enterita, colita, sângele apare în materiile fecale. 
Când hemoragia este mare și provine din partea superioară a tubului digestiv (stomac, intestin ) scaunul are un aspect negricios din cauza digerării sângelui respectiv. 
Dacă hemoragia provine din partea inferioară a intestinului (hemoroizi) atunci săngele nu este digerat și scaunul apare colorat în roșu. În cazurile în care hemoragia este mică (hemoragie ocultă), chiar dacă este permanentă, scaunul nu pare colorat și în această situație numai laboratorul poate preciza dacă este sânge în scaun. În vederea acestei analize persoana suspectă de hemoragie trebuie să urmeze întocmai, timp de 3 zile regimul alimentar prescris de medic, compus din lapte, brânză, făinoase și cartofi. Se vor scoate din alimentație carnea de orice fel, ouăle, legumele verzi și nu se va lua nici unmedicament. După acest timp se va recolta o cantitate de materii fecale cât o nucă, ce se va transporta la laborator într-un recipient  de material plastic. Materiile fecale nu trebuie să fie în contact cu vase sau recipiente din fier. Este bine ca persoanele care au hemoroizi ce sângerează, să informeze de acest lucru pe medic, pentru ca în acest caz rezultatul analizei nu are nici o valoare. De asemenea, persoanele cărora le sângerează gingiile vor evita să se spele pe dinți înainte deanaliză, căci sângele inghițit poate modifica rezultatul analizei.

Grupele sangvine și importanța lor:

Sângele oamenilor se împarte, după caracteristicile sale chimice în 4 grupe sangvine: gr. O(I), gr. B(III), gr. A (II), gr. AB (IV).

Aceste grupe au fost descoperite în anul 1900. În urma unor accidente se pierde mult sânge și în astfel de cazuri se ivește necesitatea unor transfuzii de sânge. Organismul căruia i se donează sângele se numește primitor, celălalt, care donează, donator. Până la descoperirea grupelor sangvine s-au întâmplat multe decese în urma transfuziilor, fără să se știe care era cauza. Explicația se vine: gr. O(I), gr. B(III), gr. A (II), gr. AB (IV).

Aceste grupe au fost descoperite în anul 1900. În urma unor accidente se pierde mult sânge și în astfel de cazuri se ivește necesitatea unor transfuzii de sânge. Organismul căruia i se donează sângele se numește primitor, celălalt, care donează, donator. Până la descoperirea grupelor sangvine s-au întâmplat multe decese în urma transfuziilor, fără să se știe care era cauza. Explicația se poate da în urma unui experiment foarte simplu. Pe o lamă de sticlă se amestecă 2 picături de sânge provenite de la 2 persoane diferite, în unele cazuri nu se observă nimic ( sânge normal); în alte cazuri, apar mici granulații, acest fenomen se numește aglutinare și se datorează faptului că hematiile se lipesc unele de altele. Atunci când, în urma transfuziei, se produce această aglutinare, hematiile aglutinate astupă vasele de sânge, întrerup circulația sangvină și provoacă moartea primitorului. Dacă nu are loc aglutinarea, cele 2 tipuri de sânge pot fi amestecate. Se spune că ele sunt compatibile. De aceea este obligatoriu ca grupele de sânge ale primitorului și donatorului să fie cunoscute. În cazul unui accident, la spital sau la policlinică se face testul de aglutinare. Se folosește o picătură din sângele sau serul uneia din cele 2 persoane, peste care se adaugă o picătură din sângele celeilalte. Dacă nu se aglutinează, cele 2 grame sunt compatibile, dacă are loc aglutinarea, transfuzia nu este posibilă între cele 2 grupe de sânge și se caută sânge de la alt donator.

Grupa 0 poate dona sânge tuturor celorlalte grupe, dar nu poate primi de la grupa sa, cel ce are această grupă sangvină se numește donator universal; grupa AB poate primi sânge de la toate celelalte grupe, dar nu poate dona decât grupei sale; este primitor universal.

Până în anul 1940 nu se știa de ce în timpul anumitor transfuzii, chiar dacă se respecta compatibilitatea, intervenea totuși moartea primitorului. Astăzi se știe că alt factor de compatibilitate intervine, alături de grupele sangvine, în identificarea caracteristicilor individuale ale sângelui. El se numește factorul Rh. Majoritatea oamenilor îl au în sângele lor. Ei sunt Rh+, alții nu îl au și sunt Rh-.

ATENȚIE! Se poate dona sânge dacă: vârsta donatorului este între 18-60 de ani; donarea sângelui este un act umanitar, pe care, și voi îl veți putea face după împlinirea majoratului. Nu veți dăuna cu nimic organismului vostru, dar sigur veți ajuta pe cineva aflat în impas.

ȘTIAȚI CĂ:

-ritmul cardiac diferă în funcție de:

-vârstă ( nou născut 130 bătăi pe minut; adult 70-75 bătăi pe minut; bătrân 80 de bătăi pe minut);

sex ( e mai mare la femeie);

efortul muscular ( munca fizică și sportul măresc ritmul cardiac(;

starea de sănătate ( la omul febril ritmul cardiac crește).

Circulația sângelui

Sângele efectuează în organism un dublu circuit: de la inimă la diverse organe și,

Înapoi, de la acestea la inimă.

Mica circulație(circulația pulmonară).

Ventriculul drept împinge în artera pulmonară sânge venos(încărcat cu dioxid de carbon). La nivelul plămanului, sângele lasă dioxid de carbon, fixează oxigen în hemoglobină și devine roșu aprins datorită oxihemoglobinei. Venele pulmonare îl duc în atriul stâng, de unde, prin sistolă atrială, trece în ventriculul stâng. Durata acestui circuit este de 11 sec.

Venele sunt vase care se deschid la nivelul atriilor, aducând sângele la țesuturi. Peretele venelor conține foarte puține fibre elastice. De aceea, o venă secționată ramâne moale și închisă.Majoritatea venelor situate sub inimă reprezintă pe pereții lor valvule în formă de cuib, care înlesnesc urcarea sângelui spre cutia toracică.

Cele mai importante vene sunt vena cavă inferioară și cea superioară, care se deschid în atriul drept, și venele pulmonare, care conduc în atriul stâng sângele venit de la plămâni.

Sistemul venos al marii circulații este reprezentat de două vene mari: vena cavă superioară și vena cavă inferioară.

Vena cavă superioară. Strânge sângele venos de la creier, cap, gât, prin venele jugulare interne, de la membrele superioare, prin venele subclaviculare, și de la torace (spațiile intercostale, esofag, bronhii, pericard și diafragm), prin sistemul azygos.

De fiecare parte, prin unirea venei jugulare interne cu vena subclaviculară, iau naștere venele brahiocefalice stângă și dreaptă, iar prin fuzionarea acestora se formează vena cavă superioară.

Vena subclaviculară continuă vena axilară care strânge sângele venos de la nivelul membrelor superioare. Sângele venos al membrelor superioare este colectat de două sisteme venoase, unul profund și unul superficial.

Venele profunde poartă aceeași denumire cu arte-rele care le însoțesc.

Venele superficiale, subcutanate, se găsesc imediat sub piele și se pot vedea cu ochiul liber prin transparență, datorită colorației albastre. Ele nu însoțesc arterele și se varsă în venele profunde. La nivelul lor se fac injecții venoase.

Vena cava inferioară. Adună sângele venos de la membrele inferioare, de la pereții și viscerele din bazin, de la rinichi, suprarenale, testicule, respectiv ovare, de la peretele posterior al abdomenului (venele lombare), cât și de la ficat (venele hepatice). Vena cavă inferioară se formează prin unirea venei iliace comune stângi cu cea dreaptă. La rândul ei, fiecare venă iliacă comună este formată prin unirea venei iliace externe cu vena iliacă internă. Vena iliacă internă colectează sângele de la pereții și viscerele din bazin.

Vena iliacă externă continuă vena femurală care strânge sângele venos de la nivelul membrului inferior. Ca și la membrul superior, se disting vene superficiale și vene profunde (cu aceleași caracteristici).

Vena cavă inferioară urcă la dreapta coloanei vertebrale, străbate diafragma și se termină în atriul drept.

0 venă aparte a marii circulații este vena portă, care transportă spre ficat sânge încărcat cu substanțe nutritive rezultate în urma absorbției intestinale. Ea se formează din unirea a trei vene: mezenterică superioară, mezenterică inferioară și splenică.

Marea circulație.

Ventriculul stâng, prin sistola ventriculară, împinge sângele în artera aortă și ramificațiile acesteia. La nivelul organelor, prin intermediul capilarelor, sângele lasă oxigenul, cu care s-a încărcat în plămâni, și nutrimentele, cu care s-a inbogățit la nivelul intestinului subțire (prin absorbția intestinală).

Arterele sunt vase care pornesc din ventricule, ducând sângele către țesuturi. Ele se ramifică în vase, dein ce în ce mai mici (arteriole). Peretele arterelor este elastic, de aceea o artera sectionata ramane deschisa.Cele mai importante artere sunt: artera aortă, care pleacă din ventricului stâng, se curbează formând cârja aortică, după care coboară spre partea inferioară a corpului; din ea se desprind arterele care se ramifică în corp; artera pulmonară, care pleacă din ventriculul drept și conduce sângele la plamâni. Arteriorele se ramifică, la rândul lor, în vase foarte subțiri, numite capilare.

Este format din artera aortă și din ramurile ei, care irigă toate țesuturile și organele corpului omenesc.

Sistemul aortic începe din ventriculul stâng cu aorta ascendentă, din care se desprind cele două artere coronare. După ce urcă 5-6 cm, se curbează și formează arcul aortic, care se continuă cu aorta descendentă, subîmpărțită în toracală și abdominală. Terminal, aorta abdominală se bifurcă în arterele iliace comune, stângă și dreaptă. 

Ramurile arcului aortic

Dinspre dreapta spre stânga, din arc se desprind trunchiul brahiocefalic, artera carotidă comună stângă și artera subclaviculară stângă. Trunchiul brahiocefalic se împarte apoi în artera carotidă comună dreaptă și artera subclaviculară dreaptă. Ambele artere carotide comune, stângă și dreaptă, urcă la nivelul gâtului până în dreptul marginii superioare a cartilajului tiroid, unde se bifurcă în artera carotidă externă și internă. La acest nivel există o mică dilatație, sinusul carotic (carotidian), bogată în receptori.

Artera carotidă externă irigă gâtul, regiunile occipitală și temporală și viscerele feței. Artera carotidă internă pătrunde în craniu, irigând creierul și ochiul. Arterele subclaviculare ajung de la originea lor până în axilă, unde iau numele de artere axilare. Din arterele subclaviculare se desprind: artera vertebrală, care intră în craniu prin gaura occipitală, unde se unește cu opusa, participând la vascularizația encefalului, și artera toracică internă, din care iau naștere arterele intercostale anterioare.

Artera axilară vascularizează atât pereții axilei, cât și peretele anterolateral al toracelui și se continuă cu artera brahială care vascularizează brațul. La plica cotului, artera brahială dă naștere la arterele radială și ulnară, care vascularizează antebrațul. La mănă se formează arcadele palmare, din care se desprind arterele digitale. 

Ramurile aortei descendente

Aorta descendentă toracică dă ramuri parietale și viscerale. Ramurile viscerale sunt arterele bronșice, pericardice și esofagiene.

Aorta descendentă abdominală dă și ea ramuri parietale și viscerale. Ramurile viscerale sunt: trunchiul celiac, artera mezenterică superioară, arterele suprarenale — stângă și dreaptă —, arterele renale — stângă și dreaptă —, arterele testiculare, respectiv ovariene — stângă și dreaptă —, și artera mezenterică inferioară. Trunchiul celiac se împarte în trei ramuri — splenică, gastrică stângă și hepatică — și vascularizează stomacul, duodenul, pancreasul, ficatul și splina. Artera mezenterică superioară vascularizează jejuno-ileonul, cecul, colonul ascendent și partea dreaptă a colonului transvers. Artera mezenterică inferioară vascularizează partea stângă a colonului transvers, colonul descendent, sigmoidul și partea superioară a rectului.

Ramurile terminale ale aortei

Arterele iliace comune — stângă și dreaptă —, ajunse la articulația sacro-iliacă, se împart fiecare în artere iliace externă și internă.

Artera iliacă externă iese din bazin și ajunge pe fața anterioară a coapsei, devenind arteră femurală, care irigă coapsa. Se continuă cu artera poplitee, care se află în fosa poplitee (fața posterioară a genunchiu-lui). Ea se împarte în două artere tibiale: 1. artera tibială anterioară irigă fața anterioară a gambei și laba piciorului și se termină prin artera dorsală a piciorului, din care se desprind arterele digitale dorsale; 2. artera tibială posterioară irigă fața posterioară a gambei și, ajunsă în regiunea plantară, se împarte în cele două artere plantare, internă și externă, din care se desprind arterele digitale plantare.

Artera iliacă internă are ramuri parietale pentru pereții bazinului și ramuri viscerale pentru organele din bazin (vezică urinară, ultima porțiune a rectului) și organele genitale — uter, vagin, vulvă, prostată, penis.

Sângele capată o culoare închisă datorită dioxidului de carbon cu care se încarcă în tesuturi (carbohemoglobina). Venele cavă superioară și inferioară dirijează sângele venos spre atriul drept. Durata acestui circuit este de 22 sec. În cursul marii circulatii, sângele asigură eliminarea substanțelor nefolositoare, conducandu-le la rinichi.

Paralel cu sistemul circulator sangvin, în corp se găsește o retea de vase care constituie sistemul nervos limfatic. Circulația limfei în acest sistem este determinată tot de activitatea ritmică a inimii.

Sistemul limfatic este alcătuit din vase limfatice, pe traiectul cărora există ganglioni limfatici. În traiectul său, limfa străbate glanda endocrină timus, care joacă și rol de ganglion limfatic, precum și splina, organ care produce limfocite.

Circulația limfei se face de le periferie spre centru, deci, spre deosebire de sânge, limfa nu mai revine la locul de plecare.

Partea dreaptă

Venele cave superioara și inferioară colectează sângele din venele sistemice în atriul drept. De aici el trece in ventriculul drept și mai departe in arterele pulmonare. În teritoriul pulmonar are loc schimbul de gaze.

Partea stângă

Venele pulmonare transportă sângele oxigenat în atriul stâng. De aici el trece în ventriculul stâng și este pompat mai departe în aortă si din ea în arterele sistemice

Inima umană

Inima umană se află în cutia toracică, sub stern. Ea este un muschi care pompează sângele prin vasele sanguine și, în acest mod, în întregul corp. Astfel inima este responsabilă pentru asigurarea de oxigen și substanțe nutritive pentru organism.
Inima este împartită în patru camere. Cele superioare se numesc atrii (atriul stâng și atriul drept), iar cele inferioare se numesc ventricule (ventriculul stâng și ventriculul drept).

Inima umană se afla în cutia toracică, sub stern. Ea este un mușchi care pompează sângele prin vasele sanguine și, în acest mod, în întregul corp. Astfel inima este responsabilă pentru asigurarea de oxigen și substanțe nutritive pentru organism.
Partea stângă și cea drepată sunt separate de un perete numit sept. Sângele poate călători doar într-o singură directie, deoarece există niște valve între atrii și ventricule (valva tricuspidă și cea mitrală) și de asemenea, între ventricule și vasele sanguine care pleacă din acestea. La fiecare bătaie a inimii sângele este pompat mai întâi din atrii în ventricule. După aceea ventriculele se contractă și pompează sângele în artere. În acest fel sângele circulă din partea dreaptă a inimii în plămâni, de acolo în partea stangă a inimii și apoi către întregul organism. Inima bate de peste 100.000 de ori intr-o zi pentru a ne menține circulația sanguină.

Pentru ca activitatea inimii să fie uniforma și regulată este necesar un centru de comandă. Acesta este reprezentat de nodul sinusal. Acesta reprezintă stimulatorul natural al inimii și se găsește în atriul drept. El trimite în mod regulat mici impulsuri electrice. Acestea sunt transmise prin intermediul unei stații intermediare numite nodul AV la fibrele de transmisie ale musculaturii inimii. În acest fel fiecare fibră musculară a ventriculelor primeste comanda de a se contracta.
Astfel rezultă o bataie (contractie) cardiacă.

Inima sanătoasă bate foarte regulat, cu o frecvență de 50 – 80 de bătăi atunci când ne aflăm în repaus. Acest ritm poate creste foarte usor peste 100 de bătăi pe minut dacă este necesar, atunci când efectuăm o activitate fizică. Nodul sinusal este responsabil pentru această ajustare. El este stimulat la rândul lui de hormoni și de către sistemul nervos și, astfel, emite mai multe impulsuri.

Inima este un organ situat în mediastin, orientat cu vârful la stânga, în jos și înainte, și cu baza în sus, la dreapta și înapoi.Din punctele de vedere anatomic, fiziologic și patologic se deosebesc o inimă (cord) stânga și o inimă dreaptă.

Inima stânga este alcătuită din atriul și ventriculul stâng, separate prin orificiul atrioventricular.Atriul stâng primeste sânge arterial, care vine din plămân prin cele patru vene pulmonare.Orificiul atrioventricular stâng sau mitral este prevăzut cu două valve, care îl închid în timpul sistolei și îl lasă deschis în timpul diastolei.Ventriculul stâng primește în diastolă sângele care vine din atriul stâng, iar în sistolă îl evacuează în artera aortă prin orificiul aortic, prevăzut cu trei valve de aspect semilunar (valvula sigmoidă aortică).

Orificiul mitral și cel aortic constituie sediul de electie al cardiopațiilor reumatismale (stenoza mitrală și insuficiența aortică).

Inima dreaptă este alcatuită din atriul și ventriculul drept, separate prin orificiul atrioventricular drept.

Atriul drept primește sânge venos din marea circulație prin orificiile venei cave superioare și al venei cave inferioare.

Orificiul atrioventricular drept sau orificiul tricuspid este prevăzut cu trei valve, care închid orificiul în sistolă și îl deschid în diastolă.Ventriculul drept primește sângele din atriul drept în timpul diastolei și îl evacuează în timpul sistolei în artera pulmonară, prin orificiul pulmonar, prevăzut ca și orificiul aortic – cu trei valve de aspect semilunar.Inima dreaptă este motorul micii circulații.Există deci o mare circulație sau circulație sistematică și o mică circulație sau circulație pulmonară.Pereții atriilor și ai ventriculilor se contractă ritmic : mai întâi cele două atrii, apoi cei doi ventriculi, sincron, expulzând aceeași cantitate de sânge pe care o primesc.Atriul drept primește sângele venos din întreg organismul prin venele cave și îl împinge în ventricu-lul drept, de unde, prin arterele pulmonare, ajunge în plămâni, unde se oxigenează, pierzând CO2.Prin venele pulmonare ajunge în atriul stâng, de unde trece în ventriculul stâng și de aici – prin artera aortă – este distribuit în toate țesuturile și organele.Inima este alcatuită din trei tunici : endocardul, miocardul și pericardul.

– Endocardul sau tunica internă căptușește interiorul inimii, iar pliurile sale formează aparatele valvulare.

– Miocardul sau mușchiul cardiac este tunica mijlocie, fiind alcătuit din miocardul propriu-zis sau miocardul contractil și din țesutul specific sau excitoconductor.Miocardul contractil are o grosime diferită în cei doi ventriculi.Astfel, ventriculul stăng, cu rolul de a propulsa sângele în tot organismul, are un perete mult mai gros decat cel drept, care împinge sângele numai spre cei doi plămâni.Atriile au un perete mult mai subțire decât al ventriculilor.

Țesutul specific este constituit dintr-un mușchi cu aspect embrionar, foarte bogat în celule nervoase, și cuprinde :

– nodul sino-atrial Keith-Flack, situat în peretele atriului drept, aproape de orificiul de varsare al venei cave superioare ;

– sistemul de conducere atrio-ventricular, alcătuit din nodul atrio-ventricular Aschoff-Tawara, situat în partea postero-inferioară a septului interatrial, și fasciculul His, care ia naștere din nodul Aschoff-Tawara, coboară în peretele interventricular și se împarte în două ramuri (dreapta și stânga), care se termină prin rețeaua anastomotică Purkinje în miocardul ventricular.

– Pericardul este tunica externă a inimii – o seroasă care cuprinde, ca și pleura, doua foi : una viscerală, care acoperă miocardul, și alta parietală, care vine în contact cu organele de vecinatate.Între cele doua foi se află cavitatea pericardiacă.

În stare patologică, cele trei tunici pot fi afectate separat (miocardita, endocardita sau pericardita) sau simultan (pancardita).

Vascularizația inimii este realizată prin cele două artere coronare.Venele coronare urmează traiectul arterelor și se varsă în sinusul coronar, care se deschide în atriul drept.

Inervația inimii se face prin firișoare nervoase primite de la sistemul simpatic și parasimpatic.

Revoluția cardiacă : trecerea sângelui din atrii în ventriculi și apoi în arborele vascular, împreună cu fenomenele care determină și însoțesc aceasta deplasare de sânge, poartă numele de revoluție cardiacă. Revoluția cardiacă durează 0,8 secunde și cuprinde contracția atriilor sau sistola atrială, care durează 0,1 secunde ; contracția ventriculilor, sau sistola ventriculară, care durează 0,3 secunde, relaxarea (repausul) întregii inimi, sau diastola generală, care durează circa 0,4 secunde.

Inima este o pompă aspiratoare – respingătoare, circulația sângelui fiind posibilă datorită contracțiilor ei ritmice.Revoluția cardiacă începe cu umplerea atriilor în timpul diastolei atriale, sângele venos

Inima este, din punct de vedere anatomic, un organ musculos, cavitar care pompează ritmic sângele în corp. Inima, sângele și vasele de sânge alcătuiesc sistemul circulator, care este responsabil cu distribuirea oxigenului și a substanțelor hrănitoare și eliminarea dioxidului de carbon și a altor produse reziduale. Inima reprezintă motorul sistemului circulator. Ea trebuie să funcționeze neîncetat deoarece țesuturile corpului, în special creierul, depind de o aprovizionare continuă cu oxigen și substanțe hrănitoare transportate de sânge.

Inima umană are forma unei pere de mărimea unui pumn închis și este situată în partea stângă, la circa patru sau cinci centimetri față de linia mediană. Este alcătuită în principal din țesut muscular care se contractă ritmic împingând sângele către toate părțile corpului. Contracțiile încep în embrion la circa trei săptămâni de la concepere și continuă de-a lungul întregii vieți a individului. Mușchiul nu se odihnește decât pentru o fracțiune de secundă între bătăi. Într-o viață de 76 de ani inima va bate de aproape 2,8 miliarde de ori și va pompa 169 de milioane de litri de sânge.

Structura inimii

Inima umană are patru camere. Cele două camere superioare, atriul (auriculul) drept și stâng, sunt camerele de primire a sângelui. Acestea colectează sângele adus de vene. Camerele inferioare ale inimii, ventriculul stâng și drept, au rolul unor pompe puternice. Ele împing sângele prin artere, de la inimă către corp.

Inima este o pompă cu două camere, în care sângele circulă prin două sisteme închise separate. Sângele încărcat cu oxigen părăsește ventriculul stâng prin aortă. Circulă prin corp și se întoarce dezoxigenat în atriul drept prin venele cave superioară și inferioară. Ventriculul drept pompează sângele prin artera pulmonară către plămâni, unde acesta schimbă dioxidul de carbon cu oxigen. Sângele oxigenat se întoarce apoi, prin venele pulmonare, în atriul stâng, pregătit pentru o nouă circulație arterială.

Partea dreaptă și cea stângă a inimii sunt separate una de cealaltă printr-un perete de țesut (sept interventricular). Fiecare pompează sângele printr-un circuit separat de vase: dreapta împinge sângele sărac în oxigen către plămâni (circulația mică), în timp ce stânga îl distribuie pe cel bogat în oxigen în corp (circulația mare). Sângele care se întoarce din organism a cedat mare parte din oxigen și s-a încărcat cu dioxid de carbon din țesuturi. Acesta este colectat de două vene mari, vena cavă superioară și vena cavă inferioară, care se varsă în atriul drept al inimii. De aici sângele trece în ventriculul drept care îl va pompa prin artera pulmonară către plămâni, unde se va reîncărca cu oxigen și va elimina dioxidul de carbon. Sângele, bogat acum în oxigen, se întoarce la inimă prin arterele pulmonare care se varsă în atriul stâng. De aici trece în ventriculul stâng, unde va fi pompat prin aortă, cea mai mare arteră a corpului. Artere mai mici care se ramifică din aortă distribuie sângele către diferite părți ale organismului.

Patru valve interioare împiedică alunecarea inversă a sângelui. Ele se deschid ușor în direcția curgerii sângelui și se închid când acesta împinge în sens invers. Două dintre valve se află între atrii și ventricule, cunoscute ca valve atrioventriculare. Valva atrioventriculară dreaptă (tricuspidă) este formată din trei fâșii de țesut, în timp ce valva atrioventriculară stângă (bicuspidă sau mitrală) are numai două. Celelalte două valve sunt situate între ventricule și artere. Sunt numite valve semilunare, deoarece fiecare este formată din trei fâșii de țesut în formă de semilună. Valva semilunară dreaptă, dintre atriul drept și artera pulmonară, se mai numește și valvă pulmonară. Cea stângă, dintre ventriculul stâng și aortă, se mai numește și valvă aortică.

Țesutul muscular cunoscut ca miocard sau mușchi cardiac este susținut de un eșafodaj de țesut conjunctiv și formează pereții camerelor inimii. Atriile au pereți relativ subțiri în comparație cu ventriculele. Ventriculul stâng are pereții cei mai groși – mai mult de un centimetru la o persoană adultă – deoarece el trebuie să pompeze sângele până la cele mai depărtate celule ale corpului.

Un sac dur, cu pereți dubli, cunoscut ca pericard, înconjoară inima. Stratul interior al pericardului, epicardul, se află direct pe miocard. Stratul exterior al pericardului este lipit de osul pieptului și de alte structuri din cavitatea toracică și are rolul de a fixa inima. Între pereții pericardului se află un spațiu îngust umplut cu un lichid apos care împiedică frecarea acestora în timpul bătăilor inimii.

Suprafețele interioare ale camerelor inimii sunt căptușite cu o fâșie subțire de țesut lucios, alb – endocardul. Același tip de țesut – cunoscut și ca endoteliu – căptușește și vasele de sânge ale corpului, asigurând o curgere ușoară a sângelui și prevenind formarea de cheaguri în sistemul circulator.

Inima nu este hrănită de sângele ce trece prin camerele sale (acesta având o presiune mult prea mare) ci de o rețea specializată de vase, cunoscute ca artere coronare, care învăluie inima ca o coroană. Circa 5% din sângele pompat în corp pătrunde în arterele coronare, care se ramifică din aortă deasupra punctului de ieșire de ventriculul stâng. Trei artere coronare principale – dreaptă, stânga circumflexă și stânga anterioară descendentă – hrănesc diferite regiuni ale mușchiului cardiac. Din aceste trei artere se ramifică altele mai mici care pătrund prin pereții musculari și asigură o alimentare constantă cu oxigen și substanțe nutritive. Obstrucția unei coronare sau a ramurilor sale provoacă necroza teritoriului cardiac deservit (infarctul miocardic). Venele care părăsesc mușchiul cardiac converg pentru a forma un canal numit sinus coronarian, care aduce sângele în atriul drept.

Funcțiile inimii

Sarcinile inimii sunt mult mai complexe decât simpla pompare a sângelui de-a lungul vieții. Ea trebuie să fie de asemenea capabilă să răspundă schimbărilor în necesarul de oxigen al corpului. Inima lucrează altfel în timpul somnului decât în timpul unei curse de cinci kilometri. Mai mult, împreună cu sistemul circulator, poate răspunde aproape instantaneu schimbărilor rapide: când o persoană se ridică sau se culcă la pământ, sau când se află în fața unui pericol.

Ciclu cardiac

Deși cele două jumătăți ale inimii sunt complet separate, ele se contractă la unison, producând o singură bătaie. Evenimentele care au loc de la începutul unei bătăi până la producerea următoarei alcătuiesc ciclul cardiac (cu o durată de 0,8 s). Acesta are două faze: diastola (atrială-0,7 s; ventriculară-0,5 s; generală-0,4 s), când camerele inimii sunt relaxate, și sistola (atrială-0,1 s; ventriculară-0,3 s), când camerele se contractă pentru a pune în mișcare sângele. În timpul fazei sistolice atriile se contractă primele, urmate de ventricule. Această secvență asigură mișcarea eficientă a sângelui din atrii în ventricule și apoi în artere. Dacă atriile și ventriculele s-ar contracta simultan, inima nu ar fi capabilă să pună în mișcare aceeași cantitate de sânge la fiecare bătaie.

În timpul diastolei atât atriile cât și ventriculele sunt relaxate, iar valvele atrioventriculare sunt deschise. Sângele curge din vene în atrii și de acolo în ventricule. De fapt, mare parte din sângele care intră în ventricule năvălește pur și simplu în timpul diastolei. Începe apoi sistola pe măsură ce atriile se contractă pentru a termina umplerea ventriculelor. Apoi se contractă ventriculele care împing sângele prin valvele semilunare în artere, în timp ce valvele atrioventriculare se închid pentru a împiedica întoarcerea acestuia în atrii. Pe măsură ce presiunea din artere crește valvele semilunare se închid brusc spre a împiedica întoarcerea sângelui în ventricule. Apoi începe din nou diastola.

Un instrument cunoscut ca stetoscop este folosit pentru a detecta sunetele din interiorul corpului, inclusiv cele produse de inimă. Sunetele caracteristice ale inimii sunt produse de valve și nu de contracția mușchiului cardiac, mai exact de membranele valvelor care se lovesc la închidere. Închiderea valvelor atrioventriculare, înaintea contracției ventriculelor, produce primul sunet, mai lung și mai jos. Al doilea este produs la închiderea valvelor semilunare, mai scurt și ascuțit.

Presiunea sângelui, exercitată asupra pereților vaselor în timpul curgerii acestuia, variază de asemenea în timpul diferitelor faze ale ciclului cardiac. Presiunea în artere este mai mare în timpul sistolei, când ventriculele se contractă, și mai mică în timpul diastolei, când sângele pompat în timpul sistolei ajunge în capilarele corpului. O presiune normală de „120 cu 80” sau „12 cu 8” înseamnă că presiunea sistolică este de 120 de unități (milimetri de mercur), iar cea diastolică este de 80 de unități. Presiunea sângelui unei persoane poate crește pentru perioade scurte în momente de stres sau la simțirea unor emoții puternice. Prelungirea acestor perioade sau repetarea lor constantă (hipertensiunea), poate crește expunerea unei persoane la atacuri de cord, infarcturi, afecțiuni ale inimii și ale rinichilor sau alte probleme.

GENERAREA BĂTĂILOR INIMII

Spre deosebire de majoritatea mușchilor, a căror contracție este provocată de impulsuri nervoase, mușchiul cardiac se poate contracta independent. Anumite celule ale acestuia au abilitatea de a se contracta spontan și de a genera semnale electrice care se răspândesc în restul inimii și îi provoacă contracția. O bătaie începe într-un grup mic de celule musculare specializate aflate în partea dreaptă superioară a atriului drept. Această zonă este cunoscută ca nodulul sinoatrial. Celulele din nodulul sinoatrial generează semnale electrice mai frecvente decât celulele din alte părți ale inimii, astfel încât semnalele generate aici sincronizează impulsurile din întreaga inimă.

Impulsurile se răspândesc rapid pe suprafața atriului, astfel încât toate celulele sale musculare se contractă la unison. Impulsurile electrice nu pot trece prin partiționarea dintre atrii și ventricule, care este alcătuită în principal din țesut conjunctiv fibros. Impulsurile venite de la nodulul sinoatrial sunt conduse prin acest țesut de o punte mică de mușchi numită sistemul de conducere atrioventricular. Prima parte a acestui sistem este un grup de celule aflat la marginea inferioară a atriului drept – nodulul atrioventricular. Celulele din nodulul atrioventricular conduc impulsurile relativ încet, introducând o întârziere de circa două zecimi de secundă până la ajungerea impulsului la ventricule. Această întârziere permite sângelui din atrii să se golească în ventricule, înainte ca acestea să înceapă să se contracte.

După ce a trecut de nodulul atrioventricular un impuls parcurge un grup de fibre musculare numite fasciculul Hiss, care se întinde pe peretele de țesut conjunctiv care separă atriile de ventricule, intră în septul interventricular și, după un scurt traiect, se împarte în două ramuri (dreaptă și stângă) și se distribuie subendocardic celor două ventricule. Impulsul se răspândește în tot ventriculul cu ajutorul unei rețele de fibre de conducere rapidă numite fibrele Purkinje. Aceste fibre sunt necesare din cauza grosimii și robusteții pereților ventriculari. Dacă impulsul s-ar răspândi direct de la o celulă la alta, diferite părți ale ventriculelor nu s-ar contracta laolaltă și inima nu ar pompa sângele într-un mod eficient. Deși acest circuit complicat are mulți pași, un impuls electric se răspândește de la nodulul sinoatrial prin inimă în mai puțin de o secundă.

Controlul fregvenței cardiace

La un adult, frecvența cardiacă la repaus este de circa 70 de bătăi pe minut. Totuși, inima poate să bată și de trei ori mai repede – peste 200 de bătăi pe minut – când persoana depune un efort fizic mărit. Persoanele tinere au o frecvență cardiacă mai rapidă decât a adulților: de circa 120 de bătăi pe minut la sugari și 90 la copiii de 10 ani. Spre deosebire, mulți atleți au adesea frecvența cardiacă mai scăzută deoarece antrenamentul fizic face inima mai puternică și permite acesteia să pompeze aceeași cantitate de sânge cu mai puține contracții. La repaus frecvența cardiacă a unui atlet poate să scadă până la 40-60 de bătăi pe minut.

Deși nodulul sinoatrial generează bătaia inimii, nervii și unele substanțe chimice din sânge pot influența frecvența cardiacă. Impulsurile nervoase pot accelera sau încetini inima aproape instantaneu. Nervii care reglează frecvența cardiacă fac parte din sistemul nervos vegetativ care controlează activitățile corpului care nu se află sub control conștient. Sistemul nervos vegetativ este alcătuit din două tipuri de nervi: simpatici și parasimpatici. Aceste fibre transmit impulsuri nodulului sinoatrial și altor părți ale inimii. Sistemul nervos simpatic mărește frecvența cardiacă. El este activat în perioade de stres și are rol în așa numitul răspuns de „fugă sau luptă”. Emoțiile puternice pot de asemenea să activeze sistemul nervos simpatic și să ducă la mărirea frecvenței cardiace. Spre deosebire, sistemul nervos parasimpatic încetinește frecvența cardiacă. Inima primește impulsuri de la ambele sisteme. De fapt, în absența impulsurilor nervoase nodulul sinoatrial s-ar declanșa de aproximativ 100 de ori pe minut – sistemul parasimpatic încetinește inima la aproape 70 de bătăi pe minut.

Substanțe chimice cunoscute ca hormoni, purtate de sânge, influențează de asemenea frecvența cardiacă. Hormonii își fac efectul în general mai încet decât impulsurile nervoase. Epinefrina (cunoscută și ca adrenalină) este un hormon care este eliminat în perioade de stres și mărește frecvența cardiacă la fel de mult ca și sistemul nervos simpatic. Hormonul tiroid, care reglează metabolismul general al corpului, are și el același efect. Frecvența mai poate fi afectată și de substanțele chimice care se găsesc în sânge – calciu, potasiu și sodiu.

Debitul cardiac

Debitul cardiac reprezintă cantitatea de sânge pompată de fiecare ventricul într-un minut. Debitul cardiac este egal cu frecvența cardiacă înmulțită cu debitul sistolic (cantitatea de sânge expulzat de ventricule la fiecare sistolă – 70-90 ml). Debitul sistolic depinde de mai mulți factori: ritmul cu care sângele se întoarce prin vene la inimă, cât de viguros se contractă inima și presiunea sângelui din artere. Debitul cardiac normal la un adult este de aproximativ 3 litri pe minut pe m2 de suprafață corporală, dar poate ajunge în timpul efortului muscular până la 18 litri.

O creștere fie a frecvenței cardiace, fie a volumului sistolic va determina mărirea debitului cardiac. În timpul efortului fizic sistemul nervos simpatic mărește fecvența cardiacă. În același timp crește volumul sistolic, în primul rând datorită sângelui venos care se întoarce în inimă mai repede și provoacă contracții mai puternice. Mulți dintre factorii care măresc frecvența cardiacă duc și la creșterea volumului sistolic. De exemplu, impulsurile nervoase simpatice produc contracția mai viguroasă a inimii cât și mărirea ritmului de funcționare. Creșterea simultană a frecvenței cardiace și a volumului sistolic permit o creștere corespunzătoare mai eficientă a debitului cardiac decât dacă, să zicem, s-ar mări numai frecvența cardiacă.

Îngrijirea inimii

Majoritatea părților corpului folosesc doar o treime din oxigenul adus de sânge; dar inima utilizează trei sferturi din oxigenul adus de arterele coronare. Acest fapt arată cât de intens lucrează inima, pompând în fiecare secundă a vieții noastre. De asemenea ne arată că în ceea ce privește inima nu există nici o marjă de siguranță.

De aceea e necesar să avem grijă de această pompă atât de valoroasă. Sănătatea inimii poate fi păstrată printr-o dietă rațională, prin exerciții fizice, prin renunțarea la fumat și la consumul moderat de alcool.

Monitorizarea fregvenței cardiace

Relația dintre fregvența cardiacă și nivelul minim de consum al oxigenului

În concordanță cu principiul fiziologului german Adolf Fick, consumul de oxigen poate fi obținut prin înmulțirea debitului cardiac cu extracția de O2. Extracția de O2 reprezintă diferența dintre conținutul de O2 al sângelui arterial și venos. debitul cardiac este dat de produsul dintre volumul sistolic ventricular și fragvența cardiacă. Prin urmare, monitorizarea fregvenței cardiace în timpul efortului poate furniza informații despre dinamica consumului de oxigen

Factorii care influențează consumul de oxigen în timpul efortului

Motivul pentru care au loc aceste schimbări în homeostază sistemul cardiovascular în timpul efortului fizic este acela că, undeva în organism „a apărut” o nouă zonă care are nevoie de O2 și energie. Acea zonă este reprezentată de grupele musculare angajate în efort. În stare de repaus, efectul constrictor exercitat de sistemul nervos vegetativ asupra vaselor de sănge prin intermediul catecolaminelor noradrenalina și mai puțin adrenalina, predomină.

În timpul efortului fizic însă, acest efect este diminuat de factorii locali a căror pondere în controlul circulației săngelui crește extrem de mult, diminuând aproape în întregime efectul vasoconstructor al catecolaminelor.

Fregvența cardiacă și volumul sistolic ventricular

Așadar, efortul fizic determină creșterea debitului cardiac. Este important de menționat că intensitatea și durata efortului precum și gradul de dezvoltare a capacității de efort a individului, determină ponderea modificărilor care au loc în componentele debitului cardiac. În eforturile intense și de scurtă durată, crește atât fregvența cardiacă cât și volumul sistolic ventricular.S-a putut estima că, în eforturi cu o intesitate egală cu consumul maxim de oxigen, nivelul circulației săngelui în mușchi a fost responsabil pentru 80 – 85 % din debitul cardiac. Dincolo de o intensitate a efortului de 60-70 % din consumul maxim de oxigen, volumul sistolic ventricular scade, atinge un platou, sau crește. Aceste variații în volumul sistolic ventricular însă, au fost observate în diferite condiții cum ar fi: subiecți în vârstă, eforturi submaximale și maximale, precum și subiecți care erau atleți de performanță, studiul lui Gledhill. Dacă evoluția volumul sistolic ventricular s-a văzut că poate varia în funcție de condițiile mai sus prezentate, fregvența cardiacă în timpul efortului fizic crește progresiv. O explicație plauzibilă în această situație ar fi creșterea circulației la nivelul pielii pentru favorizarea procesului de transpirație dar și de răcire a sângelui. Fritzsche, a constat în studiul lui că de fapt scăderea volumului de sânge, mai precis a plasmei din sânge, datorită transpirației, duce la reducerea volumului sistolic ventricular și prin urmare, în compensație, pentru a menține tensiunea arterială în limite constante, fregvența cardiacă crește. Ei nu au constatat nici o schimbare în circulația sângelui la nivelul pielii prin blocarea cresterii fregvenței cardiace datorită administrării în doze mici de atenolol, care blochează receptorul de andrenalină . Este totuși interesant de observat că în paralel circulația periferică, care odata cu începerea efortului fizic prezintă o tendință de creștere, scade apoi în intensitate, pentru a se devia astfel o cât mai mare cantitate de sânge către mușchii angrenați în activitate și respectiv către circulația centrală, reprezentată de inimă, artere și vene.

Metode de monitorizare a fregvenței cardiace

Pentru mult sute de ani fregvența cardiacă era ascultată, pentru că nu se putea pune problema unei adevărate monitorizări, doar prin ascultarea bătăilor inimii cu urechea asezată pe pieptul pacientului. Cu aproximativ 200 de ani în urmă prin inventarea stetoscopului de către Rene Laennec, omul a fost capabil să obțină mai multe informații despre activitatea inimii.

La începutul secolului al XX, fiziologul olandez Willem Einthoven, a perfecționat primul electrocardiograf (ECG). Sărind peste timp, în anii 80’ au aparut primele modele de monitoare de frecvență cardiacă capabile să măsoare fregvența cardiacă fară a necesita conectarea prin cabluri. În prezent, aceste dispozitive au fost perfecționate foarte mult având dimensiuni și caracteristici din cele mai variate. Vizând monitoarele moderne, metodele prin care se poate determina fregvența cardiacă sunt palparea directă a pulsului, metodă care este utilizată de către monitoarele care se aplică la nivelul incheieturii mâini, și inregistrarea activității electrice a inimii printr-un dispozitiv plasat pe pieptul sportivului (prin intermediul unei benzi elastice), care transmite astfel datele unui receptor care este de obicei un dispozitiv asemănător ceasului de mână normal. O variantă în determinarea fregvenței cardiace poate fi și palparea manulă a pulsului de către sportiv, fie la nivelul încheieturii mâinii, prin ușoara presare a arterei radiale, fie la nivelul gâtului, prin palparea arterei carotide.

Palparea pulsului la nivelul gâtului poate fi totuși inexactă. Aceasta datorită faptului că, receptorii de presiune, baroreceptorii situați la nivelul carotidei fiind foarte sensibili la schimbările de presiune, o usoară creștere a acesteia prin apăsarea exercitată asupra lor, îi poate face să semnalizeze această creștere zonei medulare de control a activitatii sistemul cardiovascular și în consecință fregvența cardiacă va fi redusă. Prin urmare folosirea monitoarelor moderne este cu atât mai mult binevenită.

Acuratețea monitoarelor

Acuratețea datelor pe care le oferă monitoarele de fregventă cardiacă a fost evaluată de-a lungul timpului prin compararea parametrilor fregvenței cardiace înregistrați atât prin folosirea monitoarelor de gregvență cardiacă cat si ECG În studiul lui Godsen, fregvența cardiacă înregistrată cu monitoarele de fregvență cardiacă a fost cu 6 bătăi mai scazută decât cea înregistrată cu ECG pe aceași unitate de timp. În studiul lui Goodie, fregvența cardiacă a fost monitorizată prin ambele metode la 30 de persoane care au efectuat atât un efort fizic, contracții izometrice în prinderea și menținerea unei prize strânse pe un obiect fix, cât și mental prin efectuarea de calcule matematice. Valorile fregventei cardiace obținute, au fost 80.7±10.4 în cazul folosirii ECG și 81.3±10.4 bat min-1 în cazul utilizării monitoarelor de fregvență cardiacă, cu o medie a coeficientului de corelație, r = 0.98 în condiții de eroare, P < 0.001. Aceste rezultate încurajează utilizarea monitoarelor de fregvență cardiacă în determinarea cu indici mari de acuratețe a fregvenței cardiace în timpul efortului.

Echocardiografia

Tehnica neinvazivă de examinare cu ultrasunete a cordului, furnizează informații cu privire la:

poziția, mărimea, mișcările structurilor cardiace;

viteza fluxului sanguin.

Ecourile undelor de înaltă frecventă permit localizarea și studierea mișcărilor/ dimensiunilor structurilor cardiace (valve, pereți ventriculari, sept).

Indicații

determinarea disfuncțiilor valvelor biologice sau artificiale;

evaluarea exsudatelor pericardice;

evaluarea velocității fluxului sanguin;

monitorizarea pacienților cardiaci.

Un mare avantaj al tehnicii îl constituie neinvazivitatea și posibilitatea realizării la patul bolnavului sau în laborator. Explorarea se poate realiza în trei moduri: unl dimensional, bidimensional și echo- Doppler, fiecare variantă furnizând parametri de diagnostic specifici.

Echocardiografia unidimensională se poate realiza în mod A, mod B sau mod M.În mod A și B se înregistrează amplitudinea semnalului sub forma de vîrfuri de intensitate variabilă. Modulul M masoară atât amplitudinea cât și deplasarea, permițând evaluarea mobilității structurilor cardiace.

În varianta bidimensională se utilizează un traductor care emite mai mult decât un fascicol de ultrasunete, permițând observarea structurilor cu orientarea lor spațială.

Echografia Doppler înregistrează viteza obiectelor în mișcare, incluzând și deplasarea sângelui prin inimă; oferă informații asupra dinamicii fluxului sanguin prin șunturi. Tehnicile moderne utilizează monitoare color pentru a crește valoarea informației.

De utilitate mai recentă menționăm echocardiografia în condiții de solicitare cardiacă (mecanică, electrică, farmacologică), care oferă informații referitoare la functionarea cordului în condiții necesar de ejecție crescută. Se obtin informații utile referitoare la adaptarea frecvenței și velocității contracției cardiace.

Scintigrafia cardiacă

Explorarea neinvazivă care implică injectarea in venă a unei substanțe radioactive care se fixează electiv în anumite țesuturi. Un contor de scintilație înregistrează radiația gamma a izotopilor îi descrie o imagine care oferă informații referitoare la mărimea, forma, poziția și activitatea functională. Există mai multe variante de scintigrafie cardiacă. Indicații:

stenoze coronariene;

evaluarea dimensiunilor și funcționalității cavităților cardiace;

angina pectorală, anevrism, infarct (dureri precordiale atipice);

cardiomiopatii de etiologii diverse;

evaluare pre și postchirurgicală.

a). Scintigrafia cu Technetiu- pirofosfat

Tehnica scintigrafică "caldă" utilă în identificarea precoce a localizării, mărimii și extinderii infarctului de miocard în primele 24- 96 de ore după producere (limite extreme 12 ore-6 zile); este posibilă și diferențierea zonelor vechi de infarct de cele noi.

Infarctul de miocard acut se asociază cu o zonă de fixare crescută pe imaginea scintigrafică. Utilitatea maximă a țestului este în cazul în care determinările enzimatice sau studiile electrofiziologice nu sânt concludente.

b). Marcarea cu anticorpi monoclonali

Această tehnică necesită administrarea intravenoasă anticorpilor anti-amiozinici marcați radioactiv, care permit identificarea sediului infarctului. Este o tehnică mai sensibila decât cea cu 99Tc, care este influențată de captarea osoasă a radiotrasorului.

c). Scintigrafia de efort cu Thalium- 201

Principiul metodei îl reprezintă analogia fiziologică a Ta- 201 cu K, extras și utilizat de celulele miocardice.

Tehnica se utilizează în diagnosticarea afectiunilor cardiace ischemice, în condiții de înregistrare simultană a unui traseu ECG in condiții de solicitare cardiacă (proba de efort). Injectarea radiotrasorului se face în momentul solicitării cardiace maximale.

Indicații ale scintigrafiei de efort:

diagnosticul diferențial ischemie / infarct (în caz de ischemie aspectul scintigrafic revine la normal după 4 ore de la încetarea efortului și rămâne anormal în caz de infarct);

evidențierea defectelor de mecanică parietală și de pompă cardiacă în condiții de cereri crescute de oxigen;

evaluarea trombozelor coronariene înainte de injectare de streptokinază.

Un aspect scintigrafic normal în condiții de solicitare cardiacă poate elimina necesitatea cateterismului cardiac în evaluarea durerilor precordiale și ale modificarilor ECG neconcludente. Utilizarea tehnicii SPECT permite localizarea mai precisă a zonelor ischemice

Monitorizarea ECG tip Holter

Este o metodă de înregistrare continuă pe banda magnetica a ECG pe durate mari de timp (24 sau 48 de ore). Clasic înregistrarea se realizează pe un casetofon miniatural, portabil cu viteză mică de derulare a benzii (1, 2 – 2 mm /sec). Sistemul de înregistrare dispune de un ceas (sincronizat cu sistemul magnetic de înregistrare) și de un canal de înregistrare / marcare a evenimentelor (durere, palpitații) percepute de pacient.

Se înregistrează simultan două trasee ECG. Pacientul are un carnet în care noteaza:

activitatea desfășurată;

simptome apărute în timpul monitorizării;

momentul apariției simptomelor (marcat prin apăsarea tastei "eveniment").

Analiza automată a traseului se face la viteze de 60, 120, 180 de ori mai mari decât cea de înregistrata.

Indicații:

analiza tulburărilor de ritm (mecanism de producere, corelarea cu simptomele clinice);

verificarea funcționării unui pace- maker;

verificarea eficienței și a lipsei de toxicitate a medicației antiaritmice

Hissiograma

Este un test invaziv utilizat pentru diagnosticul și tratamentul aritmiilor ventriculare. Hissiograma explorează sistemul conductor cardiac prin electrod-cateter inserat prin venă (datorită riscului mare al inserției arteriale) și avansat până în inima dreaptă sub control radiologic.

Electrograma fascicolului Hiss este înregistrată simultan si trebuie raportată la ECG de suprafață . Deflexiunea atrială corespunde undei P, iar cea ventriculară corespunde complexului QRS. Deflexiunea hissiană este plasată între acestea (în intervalul P- Q) și nu apare pe ECG-ul de suprafață. Intervalul atriu-ventricol este împărțit de deflexiunea hissiană într-o porțiune suprahissiană și una0 infrahissiană. Intervalul atrial- hissial exprimă timpul de conducere atrio-nodală, iar hissial-ventricular pe cel din sistemul Hiss- Purkinje. Electrograma hissiană permite interpretarea unor aritmii care nu pot fi descoperite pe ECG-ul de suprafață.

Utilitate clinică:

intervale atrial- hissial prelungite indică afecțiuni ale nodului atrial-ventricular în condițiile eliminării oricăror influențe vegetative;

intervale hissial-ventricular prelungite indică afecțiuni ale sistemului Hiss – Purkinje;

timp de recuperare sinusală prelungit este disfuncția nodului sinusal (sick sinus sindrome);

conducere sino-atrială prelungită semnifică bloc sinusal (de iesire);

complex Hiss desfășurat semnifică o leziune a fascicolului Hiss;

inducerea unei tahicardii ventriculare susținute prin utilizarea unui stimul prematur confirmă diagnosticul de tahicardie ventriculară recurentă

SFIGMOGRAFIA.

Reprezintă înscrierea grafică a variațiilor de volum ale unei artere în timpul ejecției ventriculare stângi. Sfigmograma centrală (carotidograma) se diferentiază de cea periferică atât ca formă cât și ca moment de apariție. Graficul înregistrat central (carotidograma) traduce fidel variațiile presionale; cu cât ne apropiem de periferie, unda va avea vârful mai rotunjit, amplitudinea mai mică, iar unda dicrotă va fi mai întârziată și mai ștearsă.

Utilitate clinică:

Calcularea timpilor sistolici

Perioada de preejecție (PPE) de la unda q (ECG) pina în punctul "e" (carotidograma), din care se scade timpul de propagare a undei pulsațile (TTI= 0,02 s). PPE este formată din timpul necesar cuplării excitației cu contracția și perioada de contracție izovolumetrică.

Perioada de ejecție a ventriculului stâng (PEVS):situată între punctele "e" și "i"(carotidograma).

Aprecierea cronologiei zgomotelor și a suflurilor:

zgomotul de închidere a valvelor aortice (A2) se înscrie fonocardiografie înainte de închizura "i" la 0, 02 s ;

clicul sistolic aortic se înscrie puțin înaintea piciorului "e", sau concomitent cu el;

suflul sistolic de regurgitare stâng începe înainte de "e" și se termină după "i".

Aprecierea gradului stenozei aortice , insuficienței aortice și cardiopatiei hipertrofice obstructive, în funcție de morfologie.

Determinarea vitezei de propagare a undei pulsațiile. Se înscrie simultan pulsul unei artere principale și a unei ramuri periferice (carotida – radială ; humerală – radială) prin utilizarea a două traductoare. Se stabilește diferența de timp între momentele apariției vîrfurilor la aceeasi revoluție cardiacă (T) și se masoară distanța dintre cele două puncte de explorare .

Unda pulsatilă prezintă o viteză de propagare de 7- 9 m/s diferită de viteza de propagare a undei sanguine de aproximativ 0, 5 m/s.

CAROTIDOGRAMA

Carotidograma sau pulsul carotidian reprezintă înregistrarea grafică a variațiilor de volum ale arterei carotide în timpul ejecției ventriculului stâng.

Tehnica de înregistrare este prin pletismografie fotoelectrică sau folosind transductori mecanici plasați în dreptul arterei carotide, la nivelul marginii interne a mușchiului sternocleidomastoidian.

Analiza morfologică distinge două faze (fig.de mai jos):

faza sistolică începe cu punctul E ce corespunde deschiderii sigmoidelor aortice la debutul ejecției ventricolului stâng. Cuprinde unda anacrotă sau de percuție, cu o ascensiune rapidă la un vârf notat B, o undă în platou sau ușor descendentă, terminată printr-un umăr notat C și o undă rapid descendentă, întreruptă de o incizură notată cu I (incizura dicrotă).

faza diastolică cuprinde unda dicrotă, de reascensiune, care apare prin ciocnirea undei sanguine de valvele sigmoide atunci când ele se închid; urmează de o pantă descendentă lentă, până la o nouă contracție.

Analiza cronologică a pulsului carotidian permite calcularea următoarelor perioade:

timpul de semiascensiune, reprezintă timpul necesar pulsului carotidian pentru a ajunge la jumătate din amplitudinea maximă. Este folosit în aprecierea contrac-tilitatii ventricolului stâng deoarece se corelează bine cu gradientul de presiune transaortic creat de ejecția ventricolului stâng.

Normal: 0.04-0.06 secunde

timpii sistolici (vezi evaluarea mecanografică a performanței cardiace).

PFONOCARDIOGRAMA

Fonocardiograma (FCG) reprezintă înregistrarea grafică a fenomenelor acustice care iau naștere în timpul activității cordului.

Zgomotele cardiace sunt datorate vibrațiilor miocardului, vaselor și coloanei de sânge, în timpul fazelor ciclului cardiac. Recent, este reactualizată teoria valvulară, care acordă importanță mișcării valvelor cardiace.

Schema Tehnică de înregistrare a fonocardiogramei este folosind microfoane piezoelectrice, cu filtre de selectare a componentelor sonore având frecvențele cuprinse între anumite limite (benzi sau game de frecvență).

Microfoanele se plasează în focarele clasice de ascultație ale cordului (fig.de mai jos).

Focarele de ascultație ale cordului. Focarul aortei: spațiul intercostal II, parasternal drept; focarul pulmonarei spațiul intercostal II parasternal stâng; focarul mitralei spațiul intercostal V, pe linia medioclaviculară; focarul pulmonarei: la nivelul apendicelui xifoid

Analiza morfologică a fonocardiogramei studiază localizarea zgomotului în cadrul ciclului cardiac, durata, intensitatea și frecvența (fig.de mai jos).

Zgomotul I (Z1): frecventă 30-40 Hz, durată 0.12-0.15". Se înscrie ca un grup de vibrații cu 3 componente (a, b, c). Debutează după unda Q pe ECG, fiind datorat vibratiilor pereților ventriculari, valvelor cardiace și coloanei de sânge din timpul sistolei ventriculare.

Zgomotul II (Z2): frecventa 50-70 Hz, durată 0.08-0.10". Se înscrie ca un grup de vibrații care apare la sfârșitul undei T pe ECG; este determinat de vibrațiile produse la închiderea valvelor sigmoide aortice și pulmonare.

Zgomotul III (Z3): apare ca un grup de vibratii de joasă frecventa, în diastolă, la 0.12" de Z2, determinate de umplerea ventriculară rapidă.

Zgomotul IV (Z4): apare ca un grup de vibratii de frecventa joasă și amplitudine redusă, care precede Z1, determinat de sistola atrială.

Modificările patologice ale fonocardiogramei sunt reprezentate de:

dedublarea zgomotelor interesează mai ales Z2, prin îndepărtarea componentelor sale aortică și pulmonară. Apare fiziologic în inspir, patologic în hipertensiunea pulmonară.

apariția de zgomote cardiace suplimentare sub forma unor vibrații de frecventă mijlocie sau
în M și durată foarte scurtă, numite clacmente sau clicuri.

apariția de sufluri cardiace, vibrații de frecvență variabilă și durată peste 0,15". Se produc datorită circulației turbulente, prin micșorarea diametrului orificiilor valvu-lare sau creșterea vitezei de circulație a sângelui. După localizarea în cadrul ciclului cardiac, se clasifică în:

sufluri sistolice între Z1 și Z2. După mecanismul de producere pot fi de ejecție (anterograde) sau de regurgitare (retrograde).

sufluri diastolice între Z2 și Z1.După mecanismul de producere pot fi de obstrucie (anterograde) sau de regurgitare (retrograde).

Analiza cronologică a fonocardiogramei permite calcularea timpilor sistolici prin înregistrarea simultană cu alte mecanograme

ECOGRAFIA DOPPLER

Bazele fizice ale ecografiei Doppler

Ecografia Doppler reprezintă o modalitate de explorare a aparatului cardiovascular cu ajutorul ultrasunetelor, bazată pe efectul Doppler.

Efectul Doppler a fost descris în anul 1842 de Christian Doppler; el constă în modificarea frecventei semnalului recepționat, atunci când sursa de emisie și/sau receptorul se deplasează unul față de celălalt.

În cazul aparatului cardiovascular, sursa este fixă, studiindu-se modificarea frecvenței ultrasunetelor reflectate de hematiile în mișcare, față de frecvența inițială

unde: f o= frecvența de emisie a fasciculului de ultrasunete (2 – 10 MHz)

v = viteza de deplasare a țintei (hematiile)

c = viteza de propagare a ultrasunetelor(pentru mediul apos al organismului 1540 m/s)

cos α = cosinusul unghiului dintre direcția de deplasare a țintei și direcția de propagare a ultrasunetelor)

Tehnicile de examinare

Ecografia Doppler în sistem pulsatil (PWD=Pulsed Wave Doppler) utilizează un singur cristal piezoelectric, care funcționează atât ca emitator cât și ca receptor; acesta emite un semnal de scurtă durată, așteptând apoi să recepționeze semnalul reflectat.

În funcție de parametrii semnalului emis se apreciază caracteristicile circulației sângelui la o distanță stabilită de examinator, reprezentând eșantionul de volum; evaluarea vitezelor este însă mai pufin exactă.

Tehnica este folosită la studiul cordului, când este necesară localizarea exactă a locului de producere a diverselor fenomene. Stabilirea eșantionului de volum se face prin înregistrarea simultană a ecocardiogramei în modul B.

Ecografia Doppler în sistem continuu (CWD=Continuu Wave Doppler) utilizează un cristal piezoelectric pentru emisia ultrasunetelor și un altul pentru recepționarea lor continuă. În acest mod pot fi apreciate cu exactitate vitezele de circulaie ale sângelui, de-a lungul fasciculului de ultrasunete, fără însă a mai putea localiza eșantionul de volum.

Tehnica este folosită atât la studierea cordului cât și la studierea circulației în vasele sanguine.

Analiza semnaluiul Doppler

Analiza semnalului Doppler se poate realiza în două moduri:

Ascultarea semnalului este posibilă întrucât el este cuprins în domeniul frecvențelor audibile (400-5000 Hz). Are doar o valoare orientativă, depinzând de experiența examinatorului.

Permite localizarea unor fenomene și aprecierea tipului de curgere; curgerea laminară produce tonalități de tip muzical, de mică intensitate, în timp ce curgerea turbulentă produce un zgomot aspru, rugos, de intensitate mai mare.

Înregistarea grafică a semnalului se poate face pe hârtie sau pe un ecran special; pe baza acesteia se poate evalua cu exactitate viteza de circulație.

Reprezentare schematică a principiului ecografiei Doppler în sistem continuu (A) și

pulsatil (B).

Examenul Doppler al vaselor de sânge

Se face în sistemul Doppler continuu (Continuu Wave Doppler). Aspectul normal al semnalului Doppler înregistrat la nivel vascular depinde de:

ejecția ventriculului stâng, care determină creșterea vitezei sângelui (unda a);

elasticitatea și tonusul muscular activ al peretelui vascular, care permite înmagazinarea în sistolă a unei cantități de energie,restituită sub forma unei ușoare accelerări diastolice -unda c

repartiția vitezelor hematiilor în cadrul coloanei de sânge, semnalul Doppler reprezentând o medie a acestora.

Aspectul semnalului Doppler înregistrat în mod normal la nivelul vaselor de sânge. Unda b este determinat de ejecția ventricolului stâng; unda b marchează sfârșitul fazei de ejecție, când existd o ușoară tendință de reflux a sângelui în spre ventricolul stâng; unda c este determinată de elasticitatea arterială care determină o accelerare diastolică a coloanei de sânge

Patologia circulației la nivelul vaselor de sânge cuprinde două entități: stenoza și obstrucția.

stenoza reprezintă îngustarea calibrului vascular. Consecințele hemodinamice se pot localiza la locul stenozei sau distal de aceasta.

local se produce creșterea vitezei de circulație, care atunci când depășește numărul lui Reynolds produce turbulență; turbulența poate fi produsă și de neregularități ale peretelui vascular.

distal de stenoză se produce scăderea amplitudinii semnalului Doppler și accentuarea undei negative protodiastolice

obstrucția reprezintă întreruperea circulației într-un anumit teritoriu vascular. La nivelul obstrucției, semnalul Doppler este absent, iar distal de acesta el poate apare cu o amplitudine scăzută datorită existenței circulației colaterale.

Aspectul semnalului Doppler înregistrat proximal și distal de o stenoză vasculară. Se remarcă scăderea amplitudinii semnalului și accentuarea undei negative protodiastolice (b).

Examenul Doppler al cordului

Se face în sistem Doppler pulsatil (Continuu Wave Doppler), concomitent cu examinarea 2D-ECO; sistemul Doppler continuu este folosit atunci când este necesară măsurarea unor viteze mari, cum sunt cele care apar în cazul stenozelor valvulare.

Aspectul normal al semnalului Doppler obținut depinde de sediul eșantionului de volum

Pe baza vitezelor măsurate se pot calcula, luând în considerare legile termodinamicii, o serie de parametrii ai circulației sângelui în cavitățile inimii. Modelele matematice folosite în acest scop sunt într-o continuă perfecționare, permițând aprecierea presiunilor din cavitățile inimii și vasele mari, a gradientelor presionale transvalvulare, a ariei orificiilor valvulare, precum și a unor indicii de performanță cardiacă (volum bătaie, fracție de ejectie, debit cardiac). De asemenea, în situații patologie, poate fi apreciată cantitativ severitatea regurgitarilor în insuficiențele valvulare și valoarea șunturilor între inima stângă și dreaptă în cazul unor malformații cardiace

Compararea rezultatelor obținute prin această tehnică cu cele obținute în mod direct, prin cateterismul cardiac au arătat o bună corelație.

Aspectul semnalului Doppler pentru diverse poziții ale eșantionului de volum. 1.VS-camera de intrare; 2.AS; 3.VS-camera de ejecție; 4.Aorta ascendentă. Viteza maximă normală este de 90 cm/sec pentru poziția 1, 60 cm/sec pentru poziția 2 și de 130 cm/sec pentru pozitiile 3 și 4

Ecografia Doppler color

Progresele rapide realizate în tehnologia aparatelor de explorare cu ultrasunete, au făcut posibil ca, prin prelucrarea semnalelor cu ajutorul microprocesoarelor, să se realizeze imagini color ale curgerii sângelui.

Afișarea semnalului se face în timp real și este codificată în două culori primare: ro§u, pentru fluxul sanguin care vine spre transductor și albastru, pentru fluxul sanguin care se depărtează de transductor. Se utilizează o scară semicantitativă cu 16-32 de trepte; dacă viteza crește, culoarea roșie sau albastră devine mai strălucitoare, iar dacă scade, culoarea devine tot mai închisă.

La ora actuală, examenul Doppler color este utilizat pentru aprecierea calitativă și cantitativă, cu deosebită accuratețe, a regurgitărilor valvulare, a șunturilor intracardiace, a curgerii sângelui în vasele mari, etc.

.

ELECTROCARDIOGRAMA

Electrocardiograma reprezintă înregistrarea grafică a variațiilor de potențial electric, care iau naștere la suprafața corpului, datorită activității cardiace.

Geneza electrocardiogramei

La nivelul țesutului miocardic, excitația este inițiată într-un punct și se propagă cu rapiditate de la o celulă la alta. Limita dintre porțiunea activată (devenită electronegativă) și cea negativată (rămasă electropozitivă), are în spațiu forma unei suprafețe, constituind suprafața limitantă. Aceasta se deplasează prin inimă în sensul undei de excitație, mărimea și orientarea ei fiind într-o permanentă schimbare. De-o parte și de alta a suprafeței limitante, există un câmp electric pozitiv și unul negativ, luând deci naștere un dipol. El poate fi reprezentat printr-un vector, orientat dinspre zona electronegativă înspre zona electropozitivă și având o mărime determinată de diferența de potențial între cei doi poli ai dipolului.Există vectori cardiaci care corespund dipolului unei fibre miocardice, numiți vectori elementari; vectorii instantanei reprezintă grafic situația sumării unor vectori elementari într-un anumit moment, în cursul activității cardiace. Toți acești vectori, se supun legilor matematice putând fi sumați, deplasati și măsurați, prin proiecțiile lor ortogonale pe anumite axe, numite derivatii sau conduceri. Dacă se imaginează că în fiecare moment al activitatii cardiace, există un alt vector instantaneu, cu o altă orientare în spațiu și cu o altă mărime, ei pot fi aduși printr-o translate într-un punct comun, în care în mod convențional îsi au originea toți vectorii cardiaci, numit centrul electric al inimii(0).

În această situație, în timpul unui ciclu cardiac, vârfurile vectorilor instantanei se deplasează pe o curbă închisă, în formă de evantai, care începe și se termină în punctul 0, numită Vectocardiogramă (VCG).

Proiecția desfasurată a acestei curbe în funcție de timp, pe o dreaptă din corpul omenesc, corespunzătoare unei derivații, reprezintă Electrocardiograma (ECG) înregistrată în acea derivație.

.

În timpul activării ventriculare, vectorii instantanei translatați în centrul electric al inimii descriu o buclă care constituie Vectrocardiograma. Proiecția desfasurată în funcție de timp a acesteia pe oaxă reprezintă Electrocardiograma

Derivațiile electrocardiografice

Electrozii pentru culegerea potențialelor generate de activitatea inimii sunt plasați în diverse puncte pe suprafața corpului. Un anumit raport între punctele de plasare a electrozilor definește o derivație.

Grafic, fiecărei derivații îi corespunde un ax, căruia i se atribuie convențional un sens. Pe acest ax se face proiecția vectorilor cardiaci; proiecțiile orientate în sensul axului se înregistrează pozitive, iar cele orientate în sens invers se înregistrează negative. Deoarece corpul omenesc este un mediu conductor neomogen, este necesară standardizarea unor derivații grupate în sisteme de derivații. În practică se folosesc în mod curent 3 sisteme de derivații: derivațiile standard, derivațiile unipolare ale membrelor și derivațiile toracice.

Derivațiile standard (DS). Sunt derivații bipolare ale membrelor, imaginate de W.Einthoven, care explorează activitatea inimii în planul frontal. Utilizează 3 puncte de plasare a electrozilor:

membrul superior drep (R = right)

membrul superior stâng (L = left)

membrul inferior stâng (F = foot)

Notând cu VR, VL și VF potențialele punctelor respective, deviațiile standard măsoară diferentele de potențial care iau naștere între câte două din aceste puncte, în modul următor fig de mai jos

Devițtiile ECG standard și locurile de aplicare a electrozilor pentru obținerea lor

În reprezentare grafică, axele electrice ale celor trei deviații standard sunt reprezentate de cele trei laturi ale unui triunghi echilateral, numit triunghiul lui Einthoven; inima, ca sursă electromotoare este plasată în centrul acestui triunghi figura de mai jos.

Aplicând circuitul electric astfel format teorema a doua a lui Kirchhoff se poate de-monstra legea fundamentală a deviațiilor standard:

D2 = D1 + D3

Triunghiul lui Einthoven si cele trei deviații standard ca laturi ale acestui triunghi, cu zone pozitive si negative

Derivațiile unipolare ale membrelor (DUM) au electrozii plasați în aceleași poziții ca pentru obținerea deviațiilor standard (R, L și F). Sunt derivații unipolare, deoarece printr-un ortificiu unul din electrozi, considerat indiferent, înregistrează tot timpul un potențial electric nul; aparatul măsoară astfel potențialul cules de celălalt electrod (electrodul explorator).

Electrodul indiferent se obține prin metoda propusă de Goldberger, unind într-un punct electrozii celor două membre, diferite de electrodul explorator. Derivațiile obținute se notează aVR, aVL și aVF figura de mai jos. Indicele “a” (de la augmented = amplificat) se adaugă, deoarece potențialele obținute prin această metodă sunt mult mai mari decât cele obținute prin alte tehnici.

Din teoremele lui Kirchhoff se poate deduce legea fundamentală a deviațiilor unipolare ale membrelor:

VR+VL+VF=0

Axele derivațiilor unipolare ale membrelor sunt perpendiculare pe cele ale deviațiilor standard, trecând prin punctele de plasare ale electrozilor exploratori. În acest mod, în triunghiul lui Einthoven se mai introduce un sistem de trei axe, permițând analiza vectorului electric în planul frontal într-un sistem hexaaxial.

Modul de realizare al derivațiilor unipolare ale membrelor prin metoda

Goldberger (aVR, aVL, aVF).

Derivațiile toracice (DT), numite și derivații precordial, explorează activitatea inimii într-un plan orizontalfiind derivații unipolare.

Electrodul indiferent se obține prin metoda propusă de Wilson, scurtcircuitând într-un singur punct, numit bornă centrală terminală (BCT) electrozii de la cele trei membre, R, L și F.

Electrodul explorator se plasează în anumite puncte convenționale de pe peretele toracic

anterior, notate de la V 1 la V 6 figura de mai jos.

V1 – spațiul intercostal IV parasternal drept

V2 – spațiul intercostal IV, parasternal stâng

V3 – la mijlocul distanței dintre V2 și V4

V4 – spațiul intercostal V, pe linia medioclaviculară

V5 – spațiul intercostal V, pe linia axilară anterioară

V6 – spațiul intercostal V, pe linia axilară mijlocie

Modul de realizare a deviațiilor toracice unipolare si locul de plasare a electrozilor explorator pe fata anterioara a toracelui

Înregistrarea electrocardiogramei

Electrocardiograful este aparatul folosit pentru înregistrare, fiind format din următoarele componente:

sistemul de preluare a semnalului, cuprinzând electrozii, cablurile de conectare la pacient și un bloc de intrare ce conține rezistențele necesare pentru construcția diverselor derivații unipolare. Electrozii sunt plăcuțe metalice, învelite într-un material textil, umezit cu ser fiziologic. Culorile cablurilor pentru electrozii membrelor sunt standardize astfel:

galben – pentru mâna stângă

roșu – pentru mâna dreapă

verde – pentru piciorul stâng

negru – pentru piciorul drept

sistemul de amplificare a semnalului;

sistemul de afișare a semnalului, pe hârtie milimetrică sau pe osciloscop catodic. Înregistrarea se poate face pe unul sau mai multe canale simultan, în funcție de tipul aparatului.

Tehnica de înregistrare este următoarea:

pacientul este așezat în decubit dorsal, relaxat, într-o cameră cu temperatură de confort (18-22ºC), pentru a evita contracțiile musculare anormale, care parazitează traseul cu EMG;

se fixează electrozii stabil, cu o bandă elastică în punctele menționate;

se înregistrează curba de etalonare a voltajului. În mod uzual 1mV=10 mm. De pe această curbă se apreciază amortizarea aparatului;

se înregistrează electrocardiograma pe rând în fiecare derivație. Viteza de derulare a hârtiei este în mod obișnuit de 25 mm/s (deci 1mm=0.04 sec).

Interpretarea electrocardiogramei

Interpretarea unui traseu ECG cuprinde două aspecte: cel al analizei ritmului cardiac și cel al analizei morfologiei traseului.

Analiza ritmului cardiac

Se referă la analiza caracteristicilor frecvenței și modificarilor ritmului bătăilor cardiace. Din acest punct de vedere este necesar să se precizeze trei elemente:

Originea ritmului cardiac este în mod normal în nodul sinusal (NS), de unde impulsul se propagă prin atrii de sus în jos, apoi prin nodul atrio-ventricular (NAV) și fasciculul His la ventriculi.

Criteriile de recunoaștere a ritmului sinusal sunt următoarele: .

unda P prezentă în fața fiecărui complex QRS;

morfologia undei P'se menține constantă pentru toate revoluțiile cardiace din aceași derivație;

distanța dintre undele P se menține constantă; sunt acceptate totuși mici diferențe între aceste distanțe, legate de fazele mișcărilor respiratorii (aritmie respiratorie)

undele P sunt pozitive în D2 și aVF, semnificând conducerea de sus în jos a excitației în atrii;

Patologic, ritmurile diferite de cel sinusal, se includ în categoria aritmiilor. După originea lor acestea pot fi atriale (cu altă origine decât nodul sinusal), joncționale sau ventriculare.

Regularitatea ritmului cardiac se apreciază pe baza distanței dintre undele R succesive. Dacă distanța se menține constantă, ritmul este regulat, iar dacă se modifică de la un ciclu cardiac la altul, ritmul este considerat neregulat. Neregularitatea ritmului cardiac poate fi periodică, atunci când pe un ritm regulat se suprapun bătăi suplimentare (de exemplu extrasistole atriale sau ventriculare) sau absolută (de exemplu fibrilație atrială sau ventriculară).

Frecvența cardiacă – este dată de numărul revoluțiilor cardiace dintr-un minut. Atunci când viteza de derulare a hârtiei este de 25 mm/s, se aplică formula:

unde: Fc = frecvența cardiacd (bătăi pe minut)

R-R = distanța între două unde R succesive exprimată în mm.

Analiza morfologică

Urmărește descrierea caracteristicilor elementelor corespunzătoare unei revoluții cardiace, considerate în mod izolat. Din acest punct de vedere, pe traseul ECG se disting unde, segmente și intervale.

Elementele morfologice ale unei electrocardiograme

UNDA P

Reprezintă depolarizarea atriilor, inițiată în atriul drept (AD) la nivelul nodului sinusal și propagată apoi în atrii de sus în jos și de la dreapta spre stânga

Amplitudinea nu depasește în mod normal 0.25-0.30 mV (2.5-3 mm) în derivația unde unda P se înscrie cea mai amplă.

Orientarea vectorială este între +30 și +600. Se poate determina în același mod ca și pentru complexul QRS, dar practic se consideră normală dacă unda P se înscrie pozitivă în DII, aVF și negativă în aVR.

Forma este în mod normal rotunjită, înscriindu-se pe traseu cu o linie ceva mai groasă (undă lentă). Uneori poate fi discret bifidă, ca expresie a asincronismului de depolarizare a celor două atrii.

În derivația V1, al cărei electrod explorator este plasat în dreptul atriilor, unda P se poate înscrie în mod normal bifazică, prima parte pozitivă reprezentând depolarizarea atriului drept, a doua parte, negativă, reprezentând depolarizarea atriului stâng. Amplitudinea oricăreia din cele două faze nu depasește în mod normal 1.5 mm.

Patologic: Unda P poate fi înlocuită de unde f, mici, neregulate, în fibrilația atrială sau de unde F, mici, regulate, "în dinți de fierăstrău".

Unde P cu durată crescută și net bifide, apar în supraîncărcarile atriale stângi. Concomitent, forta terminală negativă a undei P în derivația V1 este crescută. Unde P înalte și ascuțite apar în supraîncărcarile atriale drepte.Concomitent, faza inițială, pozitivă, a undei P în derivația V1 este mai amplă.

SEGMENTUL PQ

Reprezintă întârzierea stimulului electric la nivelul joncțiunii atrioventriculare.

Durata normală este cuprinsă între 0.02-0.12 sec (în medie 0.07 sec), poziția sa fiind izoelectrică.

INTERVALUL PQ

Reprezintă timpul necesar conducerii impulsului electric de la nodul sinusal la ventriculi.

Durata este în mod normal cuprinsă între 0.12-0.21 sec. Variază fiziologic în funcție de vârstă (mai scăzută la tineri) și frecvența cardiacă (scade în tahicardie).

Patologic: Intervalul PQ cu durata sub 0.12 sec se întâlnește în sindroamele de preexcitație ventriculară, în care impulsul electric trece de la atrii la ventriculi pe căi care ocolesc nodul atrio-ventricular. Intervalul PQ cu durata peste 0.21 sec se întâlnește în blocurile atrioventriculare.

COMPLEXUL QRS

Reprezintă depolarizarea ventriculară, care începe cu portiunea stângă a septului interventricular și apoi se propagă în ventriculi de la vârfuri spre baze și de la endo-card spre epicard

Durata se măsoară la nivelul liniei izoelectrice, fiind normală sub 0.12 sec.

Amplitudinea se consideră normală dacă în DS și DUM este cuprinsă între 0.5 și 1.6 mV (5-16 mm). În DT amplitudinea complexului QRS este mult mai mare, fiind corelată cu masa de miocard ventricular aflată în dreptul electrodului explorator. Pentru a cuantifica amplitudinea complexului QRS în DT s-au introdus o serie de indici, dintre care cel mai răspândit este indicele Sokolov-Lyon:

Forma complexului QRS este în mod normal cu vârfuri ascuțite, fiind format din mai multe unde, pozitive sau negative marcate prin literele Q,R,S.

Se folosesc litere mari (Q,R,S) pentru deflexiunile de peste 3 mm și litere mici (q,r,s) pentru cele inferioare acestei dimensiuni.

Prima undă pozitivă este marcată cu litera R; următoarele unde pozitive sunt denumite R, R". Daca deflexiunea negativă dintre cele două vârfuri R nu depasește linia izoelectrică, nu se consideră două unde R, ci un R bifid.

Unda negativă care precede prima undă R poartă numele de undă Q. Undele negative care urmează primei unde pozitive sunt denumite S, S'.

Daca nu se înscrie nici o undă pozitivă, complexul fiind în totalitate negativ, el este denumit QS. Această undă QS poate prezenta o crestătură pe panta ascendentă sau descendentă; numai când aceasta depășește linia izolelectrică este interpretată drept undăR

Denumirea undelor complexului QRS

PSEGMENTUL ST

Reprezintă prima fază a repolarizării ventriculare (repolarizarea lentă).

Durata segmentului ST este lipsită de importanță practică, iar poziția sa este în mod normal izoelectrică. Deviațiile de până la 2 mm în V1, V2 și până la 2 mm în celelalte derivatii se consideră ca fiind normale.

Patologia segmentului ST cuprinde deviațiile acestuia, ele fiind în general expresia unor tulburari severe ale circulației coronariene (noțiunea electrocardiografică de "leziune").

UNDA T

Reprezintă faza finală a repolarizarii ventriculare (repolarizarea rapidă).

Durata este de 0.12-0.30 sec (fără importanță practică).

Amplitudinea se exprimă comparativ cu a complexului QRS, cea mai amplă undă T din deviațiile standard fiind aproximativ 1/3 din cea mai amplă undă R.

Orientarea vectorială este între +30 și +600, calculându-se însă de obicei raportată la cea a complexului QRS, sub forma gradientului ventricular.

Forma este rotunjită și asimetrică, având partea descendentă mai rapidă. În mod normal unda T este pozitivă în toate derivațiile, cu excepția aVR.

Patologia undei T este caracteristică tulburarilor de circulație coronariană, modificările fiind desemnate cu termenul electrocardiogarfic de "ischemie". Ele cuprind fie creșterea în amplitudine (peste 1/2 din R), fie dimpotrivă, scăderea amplitudinii sau chiar negativarea undei T, ea devenind în mod caracteristic simetrică.

INTERVALUL QT

Reprezintă sistola electrică ventriculară care se măsoară de la începutul undei Q până la sfârșitul undei T. Durata normală depinde de frecvența cardiacă, fiind calculată pe baza unor formule sau tabele; uzual este considerată normală dacă nu depasește 50% din durata R-R.

Patologic, intervalul QT este prelungit în hipercalcemie, hiperpotasemie și mai scurt în hipocalcemie; anumite medicamente antiaritmice modifică durata intervalului QT.

UNDA U

Reprezintă o mică deflexiune care urmează undei T, care este generată de post potențiale dezvoltate în anumite regiuni ale miocardului ventricular.

Durata normală este între 0.15 și 0.25 sec, iar amplitudinea este sub 2 mm.

Forma undei U este rotundă, având același sens cu unda T din derivația respectivă.

Patologic, unda U poate deveni foarte amplă în hipopotasemie sau în unele cazuri de hipertrofie ventriculară, sau se poate negativa, mai ales în urma efortului în tulburarile de circulație coronariană.

Electrozi și traductoare

0 schemă tipică pentru măsurări electrofiziologice este data in figura de mai jos. Sursa de semnal bioelectric este cuplată direct la electrozii de culegere. Electrodul rezintă un conductor electric împreună cu electrolitul cu care este pus tn contact. Bioptențialul cules de electrozi este amplificat în condiții de adaptare optimă la caracteristicile sursei de semnal și ale electrozilor, semnalul amplificat este prelucrat in vederea obținerii infornațiilor necesare despre sursa de semnal, după care urmează inregistrarea sau afișarea mărimilor dorite.

Prelucrarea semnalelor culese de electrozi se face corespunzător cu caracteristicile fenomenelor studiate, dar și pentru evidențierea unor mărimi care pot fi înecate în semnalele perturbatoare. În aceste cazuri se folosesc mijloace semiautomate sau automate (cu microprocesoare sau calculatoare).

Pentru determinarea sau analizarea informațiiior medicale de interes este necesară conversia fenomenului fiziologic în semnal electric. Acest lucru se realizează cu electrozi de suprafață sau ac, punți tensometrice, termistori. microfoane, etc.

Potențial de electrod

Contactul electric dintre cei doi electrozi se realizează prin electrolit; dacă dectrozii ar fi legați (in exterior) printr-un conductor, acesta ar fi parcurs de curent. la suprafața de contact dintre cei doi electrozi și electrolitul din jurul lor cu care formează un electrod se stabilește o diferență de potențial, numită potential de electrod. Forța electromotoare a sistemului doi electrozi-electrolit este egală cu diferența potențialelor celor doi electrozi.

Deoarece conducția electrică în țesuturi (electrolit) este realizată de ioni, iar electrozii metalici de către electroni, la suprafața de contact electrod-electrolit există tendința de difuzie a electronilor spre electrolit și a ionilor spre metal, deci de transformare a conducției electronice în conducție ionică și invers, până la stabilirea unui echilibru chimic

La interfața electrod-electrolit au loc reacții de oxido-reducere (definite ca reacții de pierdere, respectiv de câștig de electroni). In urma acestor reacții, la interfața electrod-țesut ia naștere un strat dublu electric de sarcini.

Reacțiile chimice implicate în procesele biologice depind în bună măsură de concentrația ionilor de hidrogen. Dacă definim pH-ul ca logaritmul activității ionului de hidrogen, luat cu semn schimbat:

pH = -lg[H']

atunci punctul neutru sau izoelectric pentru electrolitul complex al organismului uman este la pH=6,75 (T=37°C) La pH=7 o soluție apoasă este neutră. Sub această valoare ea este acidă, iar pentru pH>7 soluția este bazică. Sângele, de exemplu, are pH=7,36 , deci este ușor bazic.

Din punctul de vedere al metalului din care este confecționat electrodul ușurința cu care acesta cedează electroni spre electrolit este funcție de pH-ul electrolitului cu care electrolitul vine în contact și de ionii metalici aflați în electrolit, în raport cu metalul electrodului.

Dacă în electrolit există ioni ai metalului din care este confecționat electrodul se poate măsura o tensiune electromotoare, considerând un al doilea electrod de referință introdus în soluțe:

E = VM|M+-Vr

Metalele cu potențiale standard negative tind sa lase ioni în soluție, deci să se dizolve (sau sa fie corodate) și sunt considerate mai puțin nobile față de cele cu potențiale standard pozitive care atașează ionii din soluție.

Dacă introducem doi electrozi din metale diferite intr-un electrolit oarecare și îl cuplăm la un galvanometru, vom obține o tensiune destul de bine aproximată diferența între potențialele de electrod din seria electrochimică.

Potențialul de decalaj electrochimic la culegerea cu electrozi din metale diferite

Analiza detaliată arată că eroarea este în limitele ±0,1V, ceea ce dă o idee despre influența naturii și concentrației electronilor. Dacă introducem doua metale identice într-un electrolit oarecare, un galvanometru suficient de sensibil va arata, încă o tensiune reziduală care poate fi atribuită micilor diferențe în puritatea electrozilor sau altor asimetrii de interfață; pentru culegerile bioelectrice structura este avantajoasă față de cele precedente, deoarece o tensiune reziduală mică poate avea numai fluctuații mici, care vor contamina mai putin semnalul bioelectric căruia i se suprapun.

Electrozii de speța a doua sunt metale căptușite cu o sare greu solubilă având un ion comun cu elcctrolitul. Pentru astfel de configurații măsuratorile au arătat potențiale de electrod mai mici decat cele ale electrozilor de prima speță. Utilizat cu electrolitul biologic, electrodul de speța a doua Ag , AgCl (argint clorurat) asigură rezistențe de contact mici și stabile și este un "traductor" privilegiat în culegerea biopotențialelor.

Concluziile ar fi deci următoarele:

dintre metale sunt de preferat cele cu potențiale standard mici;

culegerile trebuie realizate cu elcctrozi din același metal;

fața de metale pure sunt de preferat structurile de speța a doua.

Polarizarea electrozilor

Polarizarea electrodului constă în apariția unei forte contra-electromotoare (ce se opune tensiunii aplicate pe electrod) între electrodul metalic și electrolit. Datorită acestui fenomen, masurarea biopotențialelor continue sau alternative de joasă frccvență, precutn și masurarea impedanței sau a altor parametri electrici ai țesuturilor, sunt insoțite de erori.

Polaritatea și stabilitatea electrozilor, precum și efectele clectrozilor asupra tesuturilor și invers, sunt de asemenea importante la realizarea stimulatoarelor cardiace (pacemakers), unde clectrozii de stimulare rămân implantați în organism ani de zile. Din cauza polarizării, o importantă parte din energia de stimulare se consumă în impedanța de polarizare a electrozilor. În plus, asupra electrozilor se produc efecte de coroziune. Din punct de vederc al polarizării și stabilității, cele mai bune rezultate se obțin cu clectrozii din metale nobile și cei din platină-iridiu.

În general, există trei tipuri de efecte de polarizare: chimică, de concentrație și de activare.

Polarizarea chimică reprezintă căderea de tensiune pe rezistența totală a celulei electrolitice, formată din rezistența electrozilor (practic constantă), rezistența soluției electrolitice (depinde de natura și concentrația ionilor și de distanța dintre electrozi) și rezistența de la interfața electrod-soluție. Ultima rezistență menționată este cea mai importantă, întrucât poate varia foarte mult. Căderile de tensiune, datorate acestui tip de polarizare sunt foarte mari în comparație cu alte tipuri de polarizare, putând atinge valori de sute de mV sau chiar V.

Polarizarea de concentrație apare când, pe electrod, viteza reacțiilor de oxidare sau de reducerc a ionilor, sau curentul aplicat este suficient de mare.

În primul moment, cand cei doi electrozi sunt conectați pe electrolit pentru măsurare, forța electromotoare este egală cu suma algebrică a potențialelor celor doi electrozi, activitatea electrolitului și temperatura. Aceasta forță electromotoare scade în timp la electrozii ireversibili, deoarece electrozii metalici împreună cu clectrolitul și produșii de reacție din vecinătatea unui electrod generează o forță .lectromotoare opusă celei inițiale, micșorand-o pe aceasta sau chiar anihilând-o.

Impedanța si zgomotul electrozilor

Impedanța pe care o prezintă un electrod în circuitul de măsurare a fenomenului bioelectric depinde de natura stratului dublu electric format la interfața cu țesutul, de aceea este numită impedanță de polarizare.Pprin impedanța celor doi electrozi, impedanța țesutului și impedanța de intrare în preamplificator, va trece un curent determinat de fenomenele bioelectrice din țesut. Deoarece impedanța de intrare în preamplificator este mare, curentul prin circuitul de măsurare este mic, iar căderea de tensiune pe impedanța electrozilor este de obicei neglijabilă. Este necesar totuși să avem în vedere impedanțele care intervin pentru a alege corect caractcristicile amplificatorului. Circuitul electric echivalent al interfaței electrod de suprafața-țesut

. Circuital echivalent al interfeței electrod de suprafață-țesut

Sursa E corespunde potențialului de electrod, C apare datorită stratului dublu electric, Rf este o rezistență de interfața. Datorită capacității, impedanța unei perechi de electrozi depinde de frecvența semnalului bioelectric și anume scade la creșterea frecvenței.

Potențialul de electrod este o sursă de semnale perturbatoare chiar și în cazul utilizării unor electrozi identici, există o tensiune continuă egală cu diferența potențialelor celor doi electrozi, aceasta realizează greu contacte perfect identice la ambele interfețe și stabile în timp.

S-a găsit de asemenea ca imersarea in developator fotografic are efectul optim, dacă timpul de menținere este în jur de 3 min. De fapt, impedanța minimă în funcție de condițiile de realizare este strâns dependentă și de grosimea stratului de AgCl. Pentru o depozitare mai groasă de AgCl (3 min. la o densitate de curcnt de 5mA/cm) se obține impedanța cea mai scăzută (≈20Ω), după menținerea în developator timp de 3 min.

La interfața metal-electrolit, unde se face trecerea de la conducția electronică la conducția ionică, datorită polarizării în afară de zgomotul de agitație termică apar unele perturbații:

zgomotul de origine termică prezintă importanța în cazul nicroelectrozilor cu impedanță mare, pentru macroelectrozi valoarea lui fiind neglijabilă. Dacă presupunem că microelectrodul prezintă o impedanță pură, atunci zgomotul lui termic va fi un zgomot "alb", al cărei valoare este dată de expresia:

Ve = 4kTRmB [V]

unde: k -este constanta lui Boltzman (k= 1,3 74 • 10" J/k)

T – temperatura absolută în °K

Rm – rezistența microelectrodului în Ω

B – banda de frecvență în care se consideră zgomotul, în Hz.

Astfel, un microelectrod de 100MΩ va da o tensiune eficace de zgomot termic de aproximativ 130µV la o temperatura de 300°K și o bandă de frecvență de 10kHz.

zgomotul electrochimic apare la introducerea unui electrod metalic într-un electrolit și se datorează fenomenelor de polarizare și în special polarizării de activare. Valoarea lui atinge zeci sau chiar sute de mV și apare sub forma unor fluctuații întâmplătoare în banda de frecvențe foarte joase. Spectrul de frecvență al zgomotului electrochimic este cuprins tocmai în banda de frecvență a majoritații biopotențialelor de țesut: de aceea el nu poate fi eliminat prin filtrare.

zgomotul de origine electromecanică este determinat de fluctuațiile potențialului de polarizare la variația suprafeței de contact dintre electrod și electrolit, odată cu miscarea clectrodului sau curgerea electrolitului,

S-au facut o serie de studii asupra relației dintre impedanța de intrare a inregistratorului și impedanța elcctrozilor.

Pentru a pune în evidență natura distorsiunii, în serie cu electrozii s-a aplicat un impuls dreptunghiular. Figura de mai jos (a) prezintă semnalul de control ECG și impulsurile dreptunghiulare înregistrate cu un amplificator având impedanța de intrare de 4,4MΩ

Figura de mai jos (b-c) ilustrează modificările produse prin plasarea unor rezistoare de valori din ce în ce mai mici în paralel cu intrarea amplificatorului, fară a se modifica poziția electrozilor. In figura de mai jos (e) sensibilitatea înregistratorului a fost dublată, pentru o comparație mai buna cu semnalele de control.

Așa cum se observă cu ușurință, modificarea față de semnalul martor din figura de mai jos (a) este majoră pentru cazurile din figurile de mai jos (d și e). A scăzut mult amplitudinea undelor P și T și a crescut exagerat amplitudinea undei S.

Distorsionarea semnalului ECG datorită modificării impedanței de intrare

Tipuri de electrozi

Electrozi de suparafață

În măsurările la suprafața organismului(electrozii plasați pe piele), circuitul echivalent oferit de electrozii si sursa de semnal bioelectric la intrarea preanplificatorului este prezentata in schema de mai jos:

Circuitul echivalent al sursei de semnal împreună cu electrozii de culegcre de suprafață

Cu: Cțesut si Rțesut s-au notat capacitatea respective rezistența țesutului între electrozi

E- sursa de semnal bioelectric

Rpiele- rezistența pielii de sub electrod

E1 E2- potențiale de electrod

C1 C2 –capacitatea interfeței de electrod

R1 R2 – rezistența interfeței de electrod

Între electrod și piele, pentru a stabiliza potențialul de electrod, mai ales la mișcările pacientului, se introduce o pastă electroconductivă, care este realizată special pentru aceste scopuri și livrată odată cu aparatele de măsurări.

Pastele electroconductive conțin solutie de clorura de sodiu sau potasiu, glicerină, apă, piatră ponce; unele au și săpun sau praf de cuarț. S-a constatat că introducerea unui abraziv reduce mult impedanța interfeței electrod-țesut. De asemenea, un efect favorabil are degresarea cu alcool și curățarea cu glaspapier fin a pielii înainte de aplicarea pastei.

Pentru diverse aplicații electrofiziologice se utilizează electrozi de dimensiuni și forme diferite.

În electrocardiografie se foloscsc electrozi rectangulari (3 5 x 50mm), circulari (047,5mm), cu suctiune (pentru culegerile de pe pielea toracelui, numiți electrozi precordiali) –fig de mai jos a, b, c.

. Electrozi de suprafață mare

a)dreplunghiulari b)circulari c)cu secțiune

Cu paste electroconductive, valorile tipice ale rezistoarelor R1 și R2: sunt

1…10KΩ; impedanța echivalentă a interfeței electrod- țesut la frecvențe în banda

semnalului electrocardiografic este practic constantă și egală cu rezistența

menționată.

În măsurările electrocadiografice se mai utilizează electrozi cu bandă

adezivă, care sunt confectionaț dintr-o plasă metalică pe o bandă adezivă, plasă

îmbibată cu pastă electroconductivă.

Experimental s-a stabilit că electrozii de mare suprafață realizați din diferite

metale și aliaje se comportă la fel, motiv pentru care acești electrozi sunt

confecționați atât din aliaje pretențioase (aur, platină, platina-rodiu, etc.)cât și din

aliaje ieftine (oțel, inox, nichel-argint, etc.).

Traductoare

În instrumentația medicală o problemă majoră o constituie găsirea mijloacelor și a tehnologiei neccsare detecției și măsurării cantitative a proceselor. Acest lucru este posibil numai cu ajutorul traductoarelor. Deși termenul traductor este utilizat aici în sensul conversiei eveniment fiziologic-semnal electric, trebuie precizat că are o semnificație mai largă și anume conversia unei forme de energie în alta.

Datorită convertirii mărimii fiziologice în semnal electric există posibilitatea obținerii unei cantități maxime de informație, utilizând o prelucrare și mijloace de afișare corespunzătoare. Dacă mărimea disponibilă este un semnal electric, este mult mai ușoară obținerea avantajelor legate de echipamentul modern de calcul și afișare pentru prezentarea informației dorite în forma cea mai utilă.

Existența mărimii clectrice analogice evenimentului fiziologic face posibilă înmagazinarea informației pe un suport magnetic și examinarea ei în alt moment. Reluarea și reproducerea cu diferite viteze permite analizarea datelor în modul dorit.

Traductorul este de fapt elementul de sesizare a sistemului electronic de prelucrare. Indiferent de mărimea ce trebuie măsurată, traductorul trebuie să se supună primei reguli a lui Kelvin, care spune că aparatul de măsură nu trebuie să modifice ( sau să influenteze) mărimea ce se măsoară. În domeniul aparaturii medicale, această condiție nu este intotdeauna realizabilă, iar gradul de alterare trebuie avut permanent în vedere. Adesea se folosesc metode indirecte sau se izolează parțial traductorul de mărimea de măsurat. Din acest motiv este esențial ca traductorul să dispună de un grad înalt de selectivitate a fenomenului ce trebuie măsurat, astfel încât să aibă loc și o rejectare adecvată a altor mărimi considerate perturbatoare

Traductoare rezistive

Traductoarele tensometrice rezistive se bazează pe proprietatea de variație a rezistenței electrice datorită modificărilor dimensionale ale unui element rezistiv la o deplasare mecanică mică sub acțiunea unei forțe. Factorul de conversie al unei mărci tensometrice este definit ca raportul între variația relativă a rezistenței și variația relativă a dimensiunii ce a provocat modificarea rezistenței (deformare relativă):

De exemplu o sârmă care își schimbă rezistența de la 100 la 102Ω când este întinsă de la 100 la 101 cm (o întindere de 1%) are un factor de conversie de 2%/l%=2.

Acest factor de conversie depinde de materialul din care sunt confecționate atât marca, cât și membrana flexibilă pe care este fixată, deoarece Δl/l=σ/E=ε, unde aσ este efortul unitar, iar E este modulul lui Young,

Pentru mărcile metalice, factorul de conversie este mic, iar pentru cele semiconductoare mult mai mare. Pentru siliciu, de exemplu, el poate fi mai mare sau mai mic decât valoarea de120, depinzând de metoda de preparare.

Mărcile tensometrice sunt cementate pe membrana (cele mai utilizate, deși se folosesc și mărcile libere, cementate numai la capătul de sudură al conexiunilor, astfel că materialul membranei determină proprietățile mecanice.

Traductoare tensometrice: a) cu fir rezistiv distanțat de membrană, b) cu fir

cemental pe membrană, c) traductor pentru măsurarea forței muschiului cardiac

Traductorul rezistiv poate răspunde cu o variație relativ mică în jurul mediei ΔR/R<5% sau, mai rar, cu una considerabilă,ΔR/R>5%, la variația vârf la vârf a mărimii biofizice de convertit. Circuitele care prelucrează fiecare din aceste semnale sunt destul de diferite. Adesea, simpla menționare a tipului de traductor nu este suficientă pentru a preciza circuitul de prelucrare, fiind necesare amănunte despre domeniul de utilizare

Traductoare inductive.

Aproape orice proprietate electrică care poate fi făcută să varieze într-un mod previzibil sub influența unui stimul de natură fizică poate fi folosită pentru conversia stimulului. Inductanța, de exemplu, poate varia usor prin mișcarea unui miez magnetic în interiorul unei bobine. Prin urmare bobinele pot fi utilizate în construcția traductoarelor.

Inductanța unei bobine depinde de geometria sa, de numarul de spire si permeabilitatea magnetică a mediului în care se află. Pentru o bobină fara miez de fier, într-un singur strat, inductivitatea poate fi calculată cu urmatoarea formulă aproximativă stabilită de Wheeler (1928):

Unde: r si 1 sunt raza și lungimea în cm,

n este numarul de spire

Această expresie este relativ exactă dacă lungimea bobinei este mult mai mare decât diametrul (abaterea este sub 1% dacă l≥l,8r). Dacă în bobină este așezat un material ce are permeabilitate magnetică mai mare decât a aerului, inductanța crește considerabil.

Există de fapt trei tipuri de traductoare inductive: cu o singură bobina, în punte Wheatstone și traductor transformator diferențial liniar (TTDL).

Primul tip este destul de puțin folosit în echipamentele moderne. Acesta este construit asemănător microfonului dinamic în care o diafragmă afectează fie poziția unui miez de fier sau ferita din interiorul bobinei, fie câmpul unui miez creat de un magnet permanent. 0 forta aplicată asupra diafragmei creează un curent în infășurare în cel de-al doilea caz sau modifică inductivitatea în primul caz.

Două bobine în serie, de inductanțe L1, respectiv L2, pot varia într-un circuit inductanța echivalentă serie L= L1+ L2±2M prin variația cuplării lor, fie dată de un miez magnetic, fie de una din bobine. Unul din cele mai utilizate tipuri de traductoare pentru presiune sanguină este realizat din două bobine depuse prin tehnologia straturilor subțiri pe o parte, respectiv pe cealaltă a membranei din material magnetic. Cele două bobine reprezintă doua din elementele unei punți inductive; răspunsul foarte bun în frecvență (peste 1000Hz), dimensiunile miniaturale (microtraductor inductiv introdus in cateter) sunt calități care impun accst tip de traductor în măsurările de precizie urmate de prelucrare automată.

Dacă numai una din bobine este alimentată cu tensiune de excitație, în cealaltă bobină se induce corespunzator 0 tensiune dependentă de cuplarea celor două bobine(traductor transformator), M putând fi variat, ca mai înainte, fie prin modificarea poziței unui miez magnetic, fie a uneia din bobine față de cealaltă.

Puntea Wheatstone este alcătuită din reactanțele inductive ale bobinelor L1 și L2 și rezistoarele de 200Ω, Evident, alimentarea punții trebuie facută în c.a., deoarece bobinele constituie scurtcircuit în c.c. Modelul prezentat în figura 3.20 utilizează în mod obișnuit semnal de excitație de 5V și 2400Hz (alte modele: 10V și frecvențe între 400Hz și 5000Hz). Traductorul prezentat este utilizat pentru măsurarea presiunilor sanguine arteriale și venoase

Conversia apare datorită modificării poziției miezului din inductor. Dacă diafragma traductorului este accesibilă presiunii atmosferice (deci presiune zero în punte) diafragma nu este deformată în nici o direcție și deci armătura este egal plasată în interiorul bobinelor L1 și L2. În acest caz reactanțele celor doua bobine sunt egale și puntea este echilibrată. Nu există semnal de ieșire. Dacă se aplică o presiune mai mare (sau mai mică) decât presiunea atmosferică, diafragma se va deforma într-o direcție ceea ce va duce la deplasarea armăturii în interiorul bobinelor. Reactanțele care rezultă în acest caz nu mai sunt egale, deci puntea va fi dezechilibrată și apare un semnal de ieșire. Amplitudinea semnalului de ieșire este proporțională cu mărimea presiunii aplicate, iar faza se indicădacă presiunea este pozitivă(corespunzator compresiei) sau negativă(o vidare)

Traductoare capacitive

La acest tip de traductoare capacitatea variază în funcție de stimulul aplicat.
În majoritatea cazurilor, traductorul capacitiv este realizat dintr-o placă fixă sau
placi atașate carcasei traductorului și o placă mobilă care-și modifică poziția sub
influența stimulului.

Varianta cea mai simplă de traductor capacitiv constă dintr-un disc metalic
solid dispus paralel cu o membrană metalică flexibilă; cele două elemente sunt
separate de aer (eventual vid). Această construcție este foarte asemănătoare cu cea a microfonului-condensator, care este de fapt un traductor pentru unde sonore. Dacă se aplică o forță membranei, aceasta se va apropia sau depărta de discul fix, Aceasta duce la mărirea sau micșorarea capacități.

Traductor capacitiv simplu Traductor capacitiv cu armatură fluture

Amplificatoare biomedicale

Semnale perturbatoare

La culegerea cu electrozi a activităților electrice ale țesuturilor sau celulelor, pe lângă semnalul util apar semnale perturbatoare provocate de:

variațiile în timp ale impedanțelor de contact ale electrozilor și ale potențialelor de electrod;

cuplajele magnetice și electrice ale cablurilor de electrozi și ale țesuturilor cu surse de semnal exterioare, în special rețeaua de alimentare;

variațiile potențiator de masă, atunci când sursa de semnal util și amplificatorul au puncte de conectare la masă diferite, la numai câtiva zeci de centimetri departare.

În figura de mai jos sunt prezentate schematic sursele de semnal perturbatoare care modifică sau chiar distrug sursa de semnal bioelectric.

Se utilizează preamplificatoare cu intrare simetrică, care realizează pe lângă amplificare și rejecția unor semnale nedorite, induse în circuitul de măsurare. Perturbațiile care însoțesc semnalul util, pe lângă faptul că pot periclita funcționarea organelor sau chiar viața pacientului, periclitează măsurarea, prin distorsionarea semnalului. De aceea, se iau măsuri în proiectare și construcție în vederea reducerii pe cât posibil a interferențelor externe și a influențelor acestora asupra măsurării.

În medicină, orice perturbație care însoțește semnalul util într-o măsurare se numește artefact.

Semnalele electrofiziologice generate de alte organe decât organul ce se studiază și care apar în măsurare, reprezintă de asemenca artefacte. Semnalele nedorite pot fi reduse la minim prin următoarele metode:

poziționarea electrozilor de culegere astfel încat biopotențialele altor organe să apară în faza față de electrozii calzi sau să fie mai depărtați de organele perturbatoare;

limitarea benzii de frecvență a lanțului de amplificare, astfel încât semnalele electrofiziologice culese de la alte organe, dar cu componente de frecvențe diferite de cele ale organului studiat, să nu fie amplificate;

utilizarea unor metode de prelucrare, care pe baza proprieăților cunoscute ale semnalului electrofiziologic util și ale semnalelor altor organe, să poată estima semnalul dorit.

Surse de perturbații in măsurări electrofiziologice: a)cuplarea preamplificatorului la sursa de semnal; b)circuit echivalcnt dc masurarc cu surscle de semnale perturbatoare; c)tensiuriile si impedanjelc cchivalcnte ale gcncratorului de semnal util fa{a dc celc ale semnalclor perturbatoare;

e,z -tensiunea și impedanța generatorului de semnal;

E1,E2 – potențial de electrod;

Z1,Z2 -impedanțele electrozilor și a interfețelor cu țesutul;

e me , Zme -tensiunea și impedanța de mod comun față de sursa de semnal;

Z , Z -impedanțele de cuplare ale cablului de eleclrozi cu fenomene externe;

C1, C2, C12 -capacități parazite ale cablului de electrozi;

em , Zm -tensiunea și impedanța circuilului de masă

Alt artefact îl reprezintă zgomotul generat de contactul electrozilor, care poate fi redus prin:

alegerea corespunzătoare a curentului de intrare în preamplificator.

limitarea benzii de frecvență a amplificatorului la banda semnalului util.

adaptarea impedanței de intrare în preamplificator la impedanța electrozilor; trebuie aleși electrozi cu zgomot cât mai mic (impedanță mică) și cât mai stabili în timp.

Surse de interferență

Interferența zgomotului de 50 Hz cu semnalul util creează dificultăți în înregistrarea și prelucrarca biopotențialelor. Sursa acestei interferențe este tensiunea din rețeaua de alimentare care este inevitabil prezentă în orce situație clinică.

Câmpurile electrice de curent alternativ care pot cauza interferența cu semnalele utile sunt de natură electrică și magnetică. Modificarea câmpului magnetic poate induce o tensiune electromotoare într-o buclă conductoare. O modificare a câmpului electric, poate produce o interferență prin curenții care se scurg prin sistem spre pamânt. Acești curenți circulă prin țesut și prin impedanțele electrozilor producând căderi de tensiune alternative și sunt numiți curenți de deplasare.

In figura de mai jos se arată schematic căile de scurgere a curentului datorat capacităților parazite, curenții care fac ca peste semnalul recoltat de traductoare să se suprapună un semnal parazit.

Influența rețelei de alimentare la măsurarea biopotențialelor:

B -inducția magnetică de 50Hz;

S -suprafața închisă de conductoarele A și B;

E -intensitatea câmpului electric de 50Hz;

b -curenții de deplasare produși de câmpul electric;

Z1 ,Z2 -impedanța celor doi electrozi utilizați pentru culegerea biopotențialelor;

ZG -impedanța electrodului conectat la masa preamplificatorului;

Zi -impedanța internă a corpului:

ZD -impedanța de intrare diferențială a amplificatorului;

ZIN -impedanța de intrare față de masă a amplificatorului;

C1, C2, CB -capacitățile parazite ale cablurilor și a corpului

Pentru început considerăm că amplificatorul este ideal și se acceptă o interferență de 1% din semnalul util. Dacă ne referirm la înregistrarea activității electrice a inimii (ECG), atunci să reținem că potențialul electric al inimii, în mod obișnuit, este în jur de 1mV (pe suprafața corpului). Rezultă că semnalul de interferență maxim admisibil este de 10µV (valoare verificată experimental) . Această valoare este impusă pentru un semnal diferențial (tensiunea la bornele A și B ale amplificatorului)