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Bases físicas del ECG
ESFUNO
Escuelas
UTI: Cardiovascular - Respiratorio
Depto. Biofísica
Facultad de Medicina
Electrocardiograma (ECG)
• Es el registro de la actividad eléctrica cardíaca en función
del tiempo, desde la superficie corporal y por tanto es un
método de estudio no invasivo.
Explorar: - función normal
- diagnosticar trastornos del ritmo y conducción cardíaca
• La distancia de los electrodos al corazón permite utilizar la
aproximación física del dipolo para interpretar el mecanismo de
generación del ECG (sobre todo en el plano frontal).
• Este dipolo equivalente rota y cambia de magnitud durante los eventos
que tienen lugar en el ciclo cardíaco. Las proyecciones del mismo sobre
las derivaciones eléctricas de registro permiten deducir el ECG.
I. Registro Intracelular y Extracelular de una Fibra Cardíaca
-flujo de corriente en medio extracelular
-modifica potencial eléctrico del medio
-Torso medio conductor
Registros intracelulares:
• Muestran potencial de reposo negativo (-80 mV).
• Depolarización durante el Potencial de Acción (hasta +20
mV)
Registros extracelulares:
• VE = 0, tanto para la fibra sin activar como para la fibra
totalmente despolarizada.
• VE > 0, cuando ve acercarse frente de despolarización
(carga > 0 extracelular).
• VE < 0, cuando ve alejarse frente de despolarización
(carga < 0 extracelular).
Potenciales de acción en distintos sectores del corazón:
automatismo
¿En qué células se originan?
2
Fase 0 – Fase de despolarización rápida – canales Na+
Fase 1 – Fase de repolarización rápida – inactivación canales
Na+, canales de K+ (Ito), canales Cl-.
Fase 2 – Fase de meseta o “plateau” – canales de Ca2+ L y
canales de K+
Fase 3 – Fase de repolarización – canales K+
Fase 4 – Potencial de reposo – canal de K+ (IK1)
El Electrocardiograma (ECG)
0.2 seg
El electrocardiograma (ECG)
Onda P:
Despolarización
auricular
0.2 seg
Complejo QRS:
Despolarización
ventricular
Onda T:
Repolarización
ventricular
ECG: NOMENCLATURA
R
Segmento PR
Segmento ST
(Retardo nodal)
(Ventrículos tot. depol.)
T
P
Q
Intervalo PR
(Ventrículos tot. repol.)
S
0.2 sec
P
Segmento
Isoeléctrico
(Ventrículos tot. repol.)
Potencial de Acción Ventricular & ECG
QRS
T
0.2 seg
Correlación entre registro extracelular e intracelular.
Esbozo de un modelo
Asumir simplificaciones: 1) todos los PA en la despol superan 0 mV,
invierten su polaridad
Ambas cargas
DIPOLO
Bases físicas del ECG
Modelo del DIPOLO
¿Cuál/les es/son:
-Las cargas eléctricas que generan el dipolo, el eje del dipolo, y los semiejes
positivo y negativo?
- El centro del dipolo?
- ¿Cuál es la línea isopotencial representada?, ¿cuánto vale el voltaje en ella?
- ¿Cuáles son los hemicampos en este campo eléctrico, y qué signo presenta
el voltaje en cada uno de ellos?
Definición del El dipolo es una entidad física constituida por
un par de cargas eléctricas (polos) de igual
Dipolo
valor absoluto y signo contrario situadas a
una distancia finita (d).
Momento dipolar
El momento dipolar ( m ) es una magnitud vectorial.
Por lo tanto para definirla hay que dar:
• dirección
• sentido
La del eje del dipolo
El del semieje positivo
• valor absoluto (módulo)
El módulo es igual al producto
de la carga por la distancia
m = q .d
0
+
Para un punto P arbitrario ubicado en dicho campo a una distancia r del centro del
dipolo, ¿con respecto a qué semieje (positivo o negativo) se define el ángulo
comprendido entre r y dicho semieje?
El semieje
positivo es el
origen de los
ángulos
Vp es el potencial
en el punto P.
-
P
+
El valor de Vp dependerá del dipolo (es decir del momento dipolar) y
de la posición del punto con respecto al dipolo.
Por lo tanto la función:
Vp = f (µ, r, j)
• Define la dependencia del potencial eléctrico del punto
P con las variables en juego.
Dependencia del potencial con la distancia
Vp = f (r) , (µ,j = ctes.)
El pot. es una función
decreciente, no
uniforme de la
distancia.
100
100
80
80
60
Vp
60
40
40
20
Vp= a/r2
20
0
0
0
2
4
6
r8
Dependencia del potencial con la
orientación
Vp = g (j) , (µ, r = ctes.)
Supongamos un dipolo y un
punto P que se desplaza con una
trayectoria circular.
Vp= b cos j
Vp
-
+
P
-180
-90
0
90
180
j
Dependencia del potencial con el
momento dipolar
Representamos dos dipolos cuyo
tamaño está en relación con su
momento dipolar µ.
Es fácil comprender que si j y r
no varían, Vp es mayor cuanto
mayor sea m.
Vp= c m
-
+
-
+
Resumen
Se pueden reunir las tres expresiones anteriores en una
única fórmula que nos da el valor del potencial de acuerdo
al ángulo j, la distancia r y el momento dipolar m.
Vp  k m
cosj
r2
La constante k involucra la naturaleza del medio en el que
se encuentra el dipolo y el sistema de unidades.
Modelo del Dipolo como herramienta de análisis de registro extracelular
Supongamos que el punto P viaja en dicho campo eléctrico
Asociar los recorridos 1 y 2 (señalados
mediante flechas), de un punto P que
recorre el campo eléctrico generado el
dipolo representado, con los registros A y
B.
Debido a que dicho punto P recorre infinitos puntos en el campo eléctrico, también
se obtendrán infinitos valores de voltaje. Por esta razón, un registro de este tipo
tendrá forma de “onda” y no consistirá meramente en un punto correspondiente al
voltaje en un instante dado.
¿cambiará de signo el voltaje medido?
¿tendrá en algún momento un valor de
voltaje nulo?
Supongamos punto P fijo y lo que se mueve es el dipolo
Proceso eléctrico que viaja en dirección no lineal
Tener presente en qué hemicampo queda comprendido el punto P en los
sucesivos instantes t1, t2, t3, t4 y t5. Esto facilita deducir el signo del voltaje
medido en dicho punto.
Cada fibra
- frente plano
- dipolo elemental, momento dipolar mj
Masa miocárdica (muchas fibras)
- frente curvo
- dipolo equivalente, momento dipolar Mi
centro es centro eléctrico cardíaco
+ + + t1
Este dipolo equivalente de momento
dipolar Mi resulta de la suma vectorial de
los dipolos elementales.
n
uj  Mi
+
j 1
- +
- +
+ t2 Constituye una imagen representativa de la
+ +
actividad eléctrica cardíaca de la masa
miocárdica para cada instante de tiempo ti.
Es un vector cardíaco instantáneo:
Mi = f (t)

DERIVACIONES FRONTALES
HIPOTESIS DE EINTHOVEN
•
•
•
•
Derivaciones se definen en triángulo equilátero
Centro del triángulo es centro eléctrico.
Proyecciones de eje eléctrico instantáneo e en las derivaciones,
permiten calcular V de la derivación (Vx). e es un vector directamente
proporcional a M.
Electrodos alejados del corazón.
Derivaciones Bipolares
(Brazo Derecho)
R -
(Brazo Izquierdo)
+ L
VI
-
-
+
F
+
(Pierna Izquierda)
DI + DIII = DII
DI = VL - VR
DII = VF - VR
DIII = VF - VL
Derivaciones Unipolares
R
L
VW
F
• En este caso hay un solo
electrodo activo en VL, VR y VF.
• El electrodo de referencia
corresponde a la terminal de
Wilson que resulta de unir los
3 electrodos con una misma
resistencia a un punto central.
Su potencial es VW = 0.
Las rectas de derivación sobre las cuales proyectar el
vector, corresponden a las bisectrices de cada ángulo del
triángulo.
Resumen de las derivaciones del plano frontal
Vectocardiograma
• El VCG es el registro de la trayectoria extrema del eje
eléctrico instantáneo.
• Existe un VCG para cada plano dado que el eje eléctrico
instantáneo es espacial.
• De VCG frontal pueden obtenerse derivaciones frontales y
viceversa.
• En este caso se usan frecuentemente DI y aVF porque son
perpendiculares (simplifica).
• No para precordiales.
Eje eléctrico medio
Es un vector que corresponde al modulo, dirección y sentido
promedios de la activación auricular, activación ventricular
y repolarización ventricular.
e = i 0
n
ei
n
Generalmente el eje eléctrico medio divide al VCG en 2
partes iguales.
-90 grados
0 grado
90 grados
• Habitualmente su posición esta entre 30 y
70 grados (líneas rojas).
• Su posición puede variar en condiciones:
i. fisiológicas (biotipo, embarazo, edad)
ii. patológicas (hipertrofia ventricular,
bloqueos)