ANÁLISE DO ELETROCARDIOGRAMA (ECG) NORMAL ASPECTOS ELÉTRICOS E FISIOLÓGICOS EM UMA ABORDAGEM INTERDISCIPLINAR

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1 ANÁLISE DO ELETROCARDIOGRAMA (ECG) NORMAL ASPECTOS ELÉTRICOS E FISIOLÓGICOS EM UMA ABORDAGEM INTERDISCIPLINAR Laíse Oliveira Resende¹, Márcia Artiaga Colantoni², Rodrigo Penha Almeida³, João Batista Destro Filho 4. ¹laiseresende@yahoo.com.br, ²marcinhamelv@yahoo.com.br, ³rodrigopenhaalmeida@yahoo.com.br, 4 jbdestrof@yahoo.com. UFU, Faculdade de Medicina, FAMED/ Faculdade de Engenharia Elétrica, FEELT / Hospital de Clínicas de Uberlândia/ Laboratório de Engenharia Biomédica. BIOLAB, Uberlândia - MG. Resumo O objetivo deste artigo é promover uma abordagem interdisciplinar em eletrocardiografia, a fim de facilitar a compreensão dos graduandos em medicina, enfermagem e engenharia biomédica, proporcionando para os estudantes um material didático, o que facilita o entendimento da análise do ECG, correlacionando-o à fisiologia cardíaca. Palavras-Chave canais iônicos, derivações cardíacas, eletrocardiograma, fisiologia cardíaca, interdisciplinaridade. NORMAL ELECTROCARDIOGRAPHIC ANALYSIS ELECTRICAL AND PHYSIOLOGICAL CONCEPTS BASED ON AN INTERDISCIPLINARY APPROACH Abstract The goal of this article is to promote an electrocardiographic interdisciplinary approach, in order to facilitate medicine, nursing and biomedical engineering undergraduate education, providing to the students a didactic material that advances efficient learning of basic concepts in electrocardiogram analysis. In consequence, our proposal enables to tie ECG and cardiac physiology. Keywords cardiac leads, cardiac physiology, electrocardiogram, heart anatomy, interdisciplinary, ionic channels. AA AD AE AP EIC NAV NSA VCI VCS VD VE VP NOMENCLATURA Artéria aorta Átrio direito Átrio esquerdo Artéria pulmonar Espaço intercostal Nódulo atrioventricular Nódulo sinoatrial Veia cava inferior Veia cava superior Ventrículo direito Ventrículo esquerdo Veias pulmonares I. INTRODUÇÃO O eletrocardiograma (ECG) é o registro dos fenômenos elétricos que se originam durante a atividade cardíaca por meio de um aparelho denominado eletrocardiógrafo, que é um galvanômetro, o qual mede pequenas intensidades de corrente que recolhe a partir de dois eletrodos dispostos em determinados pontos do corpo humano. Ele serve como um auxiliar valioso no diagnóstico de grande número de cardiopatias. [1] O ECG estabeleceu-se como um dos exames complementares de maior capacidade informativa, utilizado no diagnóstico, na avaliação de gravidade e no planejamento terapêutico de praticamente todas as doenças cardiovasculares. O fato de ser um método não invasivo, o baixo custo, a facilidade de transporte e de manuseio (que permite a realização de exames à beira do leito, no centro cirúrgico ou ambulatorialmente, por exemplo) muito contribuíram para que o ECG constituísse um método de rotina nas clínicas e consultórios. Juntamente com o exame clínico é extremamente útil para detectar problemas cardíacos. É método soberano tanto nas arritmias, quanto nos distúrbios de formação, como aqueles de condução do estímulo. Na maioria dos casos de infarto do miocárdio, ainda que a clínica e os exames de laboratório sejam suficientes para suspeitar ou fazer um diagnóstico, este é confirmado pelo ECG que, além disso, fornece valiosas informações sobre a localização e evolução do processo, esclarecendo as dúvidas nos casos menos típicos, levando a um sinalizador do acidente coronário. [2] [3] Percebe-se assim a suma importância do conhecimento aprofundado sobre o ECG normal, incluindo as informações pertinentes a este, como duração, amplitude e forma das ondas e segmentos, anatomia do coração e os locais de ativação relacionados às ondas eletrocardiográficas, eletrofisiologia cardíaca, com enfoque aos canais iônicos; além das 12 derivações cardíacas (periféricas e precordiais). Este conhecimento é fundamental para que a análise clínica seja eficaz, obtendo uma interpretação satisfatória e um diagnóstico preciso, identificando prováveis patologias ou a ausência destas. Deve-se destacar ainda a importância do processamento computacional que associa os sinais do ECG com patologias e morfologias cardíacas, permitindo uma avaliação mais precisa do quadro clinico do paciente. Esta idéia fundamenta os sistemas atuais de telemedicina, inclusive o cálculo automático computacional de escores para o diagnóstico de infarto [4] e de outras patologias. Por exemplo, Aldrich et al [5] propõem métodos para estimar o tamanho da área infartada no coração e assim,

2 auxiliar no tratamento de reperfusão. As estimativas podem ser realizadas para acompanhar o tamanho da área necrosada, e assim conhecer o avanço do infarto. O sistema de Escore de Selvester [4] [6] estima a área atingida pelo infarto do miocárdio e deve ser tomado pelo menos 72 horas após o infarto para atingir especificidade máxima. Anderson- Wilkins et al [7] desenvolveram um método para medir o quão agudo é o quadro isquêmico, associando-o a mudanças seqüenciais na onda T. Esta medida pode ser usada para orientar a administração de tratamento trombolítico. Analisando-se a bibliografia básica normalmente utilizada nos cursos de graduação [1] [2] [8], ocorre uma dispersão das informações acerca do ECG normal, o que dificulta estabelecer conexões entre a fisiologia e a localização espacial dos diversos eventos cardíacos. Este artigo apresenta tabelas construídas através de uma revisão bibliográfica, a fim de proporcionar aos estudantes uma visão mais aprofundada sobre análise eletrocardiográfica, relacionando a parte elétrica à fisiologia e anatomia cardíaca. Detalhes de valores de amplitude, duração das ondas e segmentos são fornecidos. II. ELETROFISIOLOGIA A célula miocárdica em repouso (polarizada) tem elevada concentração de potássio, e apresenta-se negativa em relação ao meio externo, com elevada concentração de sódio. À medida que se propaga a ativação celular, ocorrem trocas iônicas e há uma tendência progressiva da célula a se tornar positiva, enquanto que o meio extracelular ficará gradativamente negativo. A célula totalmente despolarizada apresenta polaridade invertida. A repolarização fará com que a célula volte às condições basais. Uma onda progressiva de despolarização pode ser considerada como onda móvel de cargas positivas. Assim, quando a onda positiva de despolarização move-se em direção a um eletrodo da pele (positivo) registra-se no ECG uma deflexão positiva (para cima). Por outro lado, quando a onda apresenta sentido contrário, ou seja, quando a onda de despolarização vai se afastando do eletrodo, tem-se uma deflexão negativa no ECG. Quando não ocorre nenhuma atividade elétrica, a linha se torna isoelétrica, ou seja, nem positiva nem negativa. [8] O nódulo sinusal localizado no AD é a origem do estímulo de despolarização cardíaca. Quando o impulso elétrico se difunde em ambos os átrios, de forma concêntrica, em todas as direções, produz a onda P no ECG. Assim, a onda P representa a atividade elétrica, sendo captada pelos eletrodos exploradores sensitivos cutâneos e, à medida que essa onda de despolarização passa através dos átrios, produz uma onda de contração atrial. [9] A seguir, a onda de despolarização dirige-se ao NAV, onde ocorre uma pausa de 1/10 de segundo, antes do impulso estimular verdadeiramente o nódulo, permitindo a entrada de sangue nos ventrículos. Este intervalo é representado pelo intervalo P-R. (Tabela I) Após essa pausa, o impulso alcança o NAV, que é um retransmissor do impulso elétrico para os ventrículos, através do feixe de His, com seus ramos direito e esquerdo, e das fibras de Purkinge, tendo como conseqüência a contração dos ventrículos. Essa despolarização ventricular forma várias ondas, denominadas complexo QRS. (Tabela II) Existe uma pausa após o complexo QRS, representado pelo segmento ST e, após essa pausa, ocorre a repolarização do ventrículo e, consequentemente, relaxamento ventricular, formando a onda T. (Tabela I) A repolarização atrial não tem expressão eletrocardiográfica, pois está mascarada sob a despolarização ventricular que, eletricamente, tem uma voltagem maior em relação à outra. [8] [9] TABELA I Segmentos e Intervalos do ECG Intervalo P-R Descrição - Intervalo entre o início da onda P e início do complexo QRS. Duração - 0,12 a 0,20 segundos Segmento S-T - Intervalo entre o fim do complexo QRS (ponto J) e o início da onda T. Intervalo Q-T - Intervalo entre o início do complexo QRS e o fim da onda T. - 0,12 segundos - 0,30 a 0,46 segundos III. DERIVAÇÕES ELETROCARDIOGRÁFICAS (ECG PADRÃO) Cada derivação é representada por um par de eletrodos (um positivo e um negativo), registra uma visão diferente da mesma atividade cardíaca, observando o coração em diferentes ângulos. As derivações podem ser definidas de acordo com a posição dos eletrodos exploradores no plano frontal, formando as derivações periféricas (Tabela III) bipolares ou unipolares; e no plano horizontal, formando as derivações precordiais (Tabela IV), unipolares. [10] A. Derivações periféricas (plano frontal): medem a diferença de potencial entre os membros (bipolares) ou entre certas partes do corpo e o coração (unipolares). Coloca-se um eletrodo em cada braço (direito e esquerdo) e um na perna esquerda, formando o triângulo de Einthoven. Na perna direita coloca-se o fio terra, para estabilizar o traçado. 1) Derivações bipolares: DI (registra a diferença de potencial entre o braço esquerdo e braço direito, é obtida colocando-se o eletrodo explorador (+) no braço esquerdo e o eletrodo indiferente (-) no braço direito), DII (registra a diferença de potencial entre a perna esquerda e o ombro direito, o eletrodo (+) é colocado na perna esquerda e o (-) no braço direito) e DIII (registra a diferença de potencial entre a perna esquerda e o ombro esquerdo, o eletrodo (+) é conectado à perna esquerda e o (-) ao braço esquerdo). 1) 2) Derivações unipolares (dos membros): derivações avr, avl e avf, os eletrodos negativos se dirigem para um fio terra comum (referência), localizado no pé direito; avr (braço direito positivo), avl (braço esquerdo positivo) e avf (pé esquerdo positivo). B. Derivações precordiais ou torácicas (plano horizontal): são as derivações V1, V2, V3, V4, V5 e V6. V1 (4º EIC a

3 Ondas: TABELA II ECG Normal Anatomia: Aspectos Gerais: Duração: 0,10s. Amplitude: não deve exceder 2,5mm (0,25mV) Forma: arredondada, geralmente monofásica. Duração: 0,06 a 0,12s. Amplitude: 5mm, 8mm (0,5; 0,8mV) Forma: a onda Q, quando presente, ocorre no início do complexo QRS e é a primeira deflexão para baixo do complexo. A onda R, que se dirige para cima, é seguida de uma onda S, dirigida para baixo. Duração: não é medida, e sim incluída na medida do QT. Amplitude: não há critérios bem definidos, geralmente menor que o QRS. Forma: assimétrica com seu ramo ascendente lento e o seu ramo descendente rápido. Ativação: Contração atrial (sístole), despolarização. Ativação AD (1ª porção da onda P) Ativação AE (2ª porção da onda P) A primeira região que despolariza é o nódulo sinusal, a onda de ativação progride pela junção sinoatrial, propagando-se à parede dos átrios. É ativado o AD, o septo interatrial e o estímulo alcança o AE. Nódulo sinusal: marcapasso fisiológico do coração. Responsável pelo controle da freqüência cardíaca e pela geração dos impulsos elétricos que ocasionam toda a excitabilidade do coração; Situado na parede lateral na parte superior do AD. Contração ventricular (sístole), despolarização. His-Purkinje: A onda de ativação elétrica passa pelo Feixe de His, localizado no septo interventricular, e se espalha pelos seus dois ramos principais (D e E). A seqüência de ativação ventricular pode ser didaticamente dividida em 3 partes: - ativação septal: onda Q - ativação das paredes: onda R - ativação das porções basais: onda S Relaxamento ventricular (diástole), repolarização. A onda T é causada por correntes geradas enquanto os ventrículos se recuperam do estado de despolarização. É comum algumas fibras ventriculares começarem a se repolarizar cerca de 0,15s após o início da onda de despolarização, mas em muitas outras fibras a repolarização não ocorre senão 0,30s após o início da despolarização. Assim, o processo de repolarização estende-se por um período razoavelmente longo (0,15s). Por essa razão, a onda T no ECG é prolongada, mas sua voltagem é menor que aquela do complexo QRS, em parte devido a sua duração prolongada. Canais Iônicos: Principais patologias associadas: Despolarização Atrial: entrada de Na+ na célula (AD e AE). Membrana altamente permeável aos íons sódio (fluxo intenso de íons positivos elevando o potencial na direção da positividade). - Fibrilação Atrial - Sobrecarga AD e AE Despolarização Ventricular: entrada de Na+ na célula (VD e VE). Membrana altamente permeável aos íons sódio (fluxo intenso de íons positivos elevando o potencial na direção da positividade). - Hipercalemia - Áreas de fibrose (Infarto antigo) - Síndromes Isquêmicas Repolarização ventricular: - início: diminuição da permeabilidade ao Na+; - retorno ao potencial da membrana; - saída de K+. - Hipercalemia - Hpocalemia

4 TABELA III Derivações Periféricas (formas de onda do ECG extraídas de [11]) DI Derivação Área do coração Duração das Ondas Amplitude das Ondas Parede lateral esquerda alta do coração - Onda T: 0,3s - Intervalo QT: 0,35s - Onda R: 1mV DII Parede inferior do coração - Onda P : 0,09s - Onda T: 0,4s - Intervalo QT: 0,36s - Onda R: 1,7mV DIII Parede inferior do coração - Onda P : 0,09s - Onda T: 0,4s - Intervalo QT: 0,36s - Onda R: 0,8mV avr Átrio direito - Onda T: 0,4s - Intervalo QT: 0,4s - Onda P: -0,1mV - Onda R: -0,8mV - Onda S: inexistente - Onda T : -0,3mV avf Parede inferior do coração - Onda T: 0,12s - Intervalo QT: 0,4s - Onda R: 1,3mV - Onda T : 0,2mV avl Parede lateral esquerda alta do coração - Onda P : imperceptível - Onda T: 0,2s - Segmento ST: 0,4s - Onda P: imperceptível - Onda Q: 0,025 mv - Onda R: 0,2mV - Onda S: 0,2mV

5 V1 TABELA IV Derivações Precordiais (formas de onda do ECG extraídas de [11]) Derivação Área do coração Duração das Ondas Amplitude das Ondas Ventrículo direito - Onda T: 0,14s - Intervalo QT: 0,4s - Onda P: 0,15mV - Onda R: 0,4mV - Onda S: 1mV V2 Ventrículo direito - Onda P : 0,08s - Complexo QRS: 0,12s - Onda T: 0,2s - Intervalo QT: 0,48s - Segmento ST: 0,4s - Onda P: 0,15mV - Onda R: 0,8mV - Onda S: 1,2mV V3 V4 V5 V6 Baixo Septo parede inferior do ventrículo esquerdo Baixo Septo parede inferior do ventrículo esquerdo Apical (parede anterior e lateral do ventrículo esquerdo) Apical (parede anterior e lateral do ventrículo esquerdo) - Complexo QRS: 0,1s - Onda T: 0,24s - Onda P : 0,08s - Onda T: 0,2s - Onda P : 0,08s - Complexo QRS: 0,1s - Onda T: 0,16s - Onda P : 0,12s - Onda T: 0,16s - Onda P: 0,05mV - Onda R: 0,9mV - Onda S: 1,1mV - Onda P: 0,2mV - Onda R: 1,5mV - Onda S: 0,2mV - Onda P: 0,2mV - Onda Q: 0,1mV - Onda R: 1,9mV - Onda T : 0,5mV - Onda P: 0,05mV - Onda Q: 0,1mV - Onda R: 1,8mV

6 direita do esterno), V2 (4ª EIC a esquerda do esterno), V3 (entre V2 e V4), V4 (5º EIC, linha hemiclavicular), V5 (5º EIC, linha axilar anterior), V6 (5º EIC, linha axilar média). Medem a diferença de potencial entre o tórax e o centro elétrico do coração (NAV). Considera-se positivo o eletrodo explorador colocado nas seis posições diferentes sobre o tórax, sendo o pólo negativo situado no dorso do indivíduo. IV. RESULTADOS A tabela I descreve os segmentos e intervalos obtidos em um ECG normal. A duração desses segmentos e intervalos auxilia no diagnóstico de diversas patologias, principalmente a observação de infra ou supradesnivelamento do segmento ST, que é um aspecto importante na interpretação eletrocardiográfica para determinar presença de infarto; e análise do intervalo PR, que determina se há bloqueio átrioventricular. O intervalo Q-T, se for anormalmente prolongado e com alterações morfológicas na onda T, indica possibilidade de síncope arritmogênica ou morte súbita. Através da tabela II, pode-se observar as características elétricas do ECG normal relacionadas à fisiologia cardíaca, permitindo maior compreensão do estado fisiológico do coração através dos sinais elétricos obtidos na eletrocardiografia. A tabela demonstra aspectos tais como, anatomia do coração, duração, amplitude e forma das ondas, principais patologias relacionadas a alterações da onda no traçado eletrocardiográfico, mecanismo de ativação atrial ou ventricular de acordo com cada porção das ondas, e a progressão da onda de ativação, com a trajetória do impulso elétrico, demonstrando as áreas do coração que são despolarizadas ou repolarizadas. Além de informações sobre canais iônicos, entrada e saída de íons da célula e potencial de ação. O intuito do estudo do ECG normal é diferenciá-lo dos ECG s patológicos. Devido às diferenças morfológicas cardíacas de cada paciente, as variações de ECG s considerados normais são muito extensas, e espera-se com um estudo aprofundado padronizar-se um ECG normal com o mínimo de variações possíveis. A tabela III apresenta as seis derivações periféricas obtidas por eletrodos distribuídos nos membros do paciente. Esses eletrodos captam sinais denominados de ondas P, Q, R, S e T, que possuem amplitudes máximas e durações diferentes em cada derivação. As derivações são denominadas: DI, DII, DIII, avr, avl e avf. Os valores observados na tabela foram obtidos por meio da análise de um ECG normal, no intuito de se padronizar as formas das ondas nas doze derivações padrão em um ECG normal. As outras seis derivações são apresentadas na tabela IV, as Derivações Precordiais, obtidas através de eletrodos fixados no tórax do paciente. Estes também captam sinais com as ondas P, Q, R, S e T, que também variam em sua máxima amplitude e duração de acordo com a derivação. As Derivações Precordiais são denominadas: V1, V2, V3, V4, V5 e V6. V. CONCLUSÃO A partir das tabelas torna-se possível relacionar dados elétricos e fisiológicos do ECG normal, além da localização anatômica dos diversos fenômenos. Destaca-se ainda a síntese de informações quantitativas sobre amplitude e duração, necessárias como padrão de comparação a ser usado por técnicas de processamento de sinais. As perspectivas do presente estudo incluem aprofundar a pesquisa bibliográfica, com intuito de padronizar as informações pertinentes ao ECG normal, visto que não há relato bibliográfico que relacione tais aspectos, a fim de obter precisão diagnóstica e proporcionando uma abordagem didática interdisciplinar, para melhor compreensão dos estudantes de engenharia elétrica, engenharia biomédica, enfermagem e medicina. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] DUBIN, M.D. Interpretação Rápida do ECG. Ed. de Publicações Científicas, 3ª ed. Rio de Janeiro, [2] BRAUNWALD, Eugene. 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