CONDUZIONE DEL PA (DROMOTROPISMO) e ATTIVAZIONE ELETTRICA DEL CUORE

L’attivazione elettrica del cuore non avviene casualmente ma secondo una sequenza temporale e spaziale precisa, stabilita da caratteristiche anatomo-funzionali delle diverse zone del cuore e dalle leggi che determinano la modalità di conduzione del PA. Ciò consente un’attivazione elettrica e una contrazione ordinata ed efficace delle diverse parti del cuore. Come dimostrato dal tracciato ECG, la sequenza di eventi che portano all’attivazione elettrica del cuore si ripete regolarmente ad ogni ciclo cardiaco.

Meccanismo di conduzione del PA cardiaco

Meccanismo di conduzione del PA cardiaco La velocità di conduzione delle diverse zone del cuore dipende: -dalle caratteristiche del PA (sorgente delle correnti elettrotoniche [ΔEm, dEm/dt]) -dalle proprietà di cavo del tessuto (geometria cell., numero e conduttanza nexus in parallelo)

Differenze (1) di ampiezza e velocità della fase 0 del PA e (2) di geometria cellulare e di numero e conduttanza dei nexus in parallelo spiegano: le differenze di velocità di conduzione nelle diverse regioni del cuore che determinano la sequenza temporale di attivazione elettrica del cuore

Velocità di conduzione del PA nelle diverse regioni del cuore

Differenze (1) di ampiezza e velocità della fase 0 del PA e (2) di geometria cellulare e di numero e conduttanza dei nexus in parallelo spiegano: le differenze di velocità di conduzione nelle diverse regioni del cuore che determinano la sequenza temporale di attivazione elettrica del cuore la possibilità che meccanismi fisiologici e farmaci modulino la velocità di conduzione in alcune regioni del cuore (fattori dromotropi), gran parte delle modificazioni patologiche della conduzione potenzialmente responsabili di aritmie

L’inattivazione Em-dipendente dei canali di INa è responsabile della riduzione di ampiezza, velocità di depolarizzazione e velocità di conduzione del potenziale d’azione cardiaco (condizioni pro-aritmogeniche) causata da riduzioni del potenziale di riposo presenti in varie condizioni patologiche. Effetto dell’aumento della [K+]e sul potenziale d’azione cardiaco: riduzione ampiezza, riduzione velocità depolarizzazione, riduzione velocità di conduzione

Attivazione elettrica del cuore La sequenza spaziale e temporale dell’attivazione elettrica del cuore è determinata da proprietà elettrofisiologiche (differenze nella velocità di conduzione del PA nei diversi tipi cellulari del cuore) e morfologiche (distribuzione del sistema di conduzione; presenza dello scheletro fibroso; orientamento dei fasci miocardici). QRS QRS P T P P P

Sistema di Conduzione Cardiaco Attivazione elettrica degli atri e tratti internodali Sistema di Conduzione Cardiaco Fascio di Bachman Fascio di Wenckebach Fascio di Thorel

Attivazione elettrica degli atri Superfici isocrone

CONDUZIONE A-V 1- Nodo AV e tronco comune del fascio di His sono l’unica via che consente la propagazione del PA tra atri e ventricoli. 2- Il nodo AV presenta una bassa velocità di conduzione che causa un ritardo tra attivazione elettrica degli atri e dei ventricoli (ritardo nodale nel tracciato ECG) e conseguente separazione temporale tra sistole atriale e ventricolare. 3- Il nodo AV presenta una lunga durata della refrattarietà elettrica che gli consente di funzionare da filtro delle alte frequenze per i ventricoli. 4- Nel nodo AV la conduzione ortodromica è più agevole della conduzione antidromica. 5- Le cellule del nodo AV e del fascio di His possiedono attività pace-maker latente.

Sistema di Conduzione Cardiaco Sist. di conduz. ventr. e Attivazione elettrica dei ventricoli Sistema di Conduzione Cardiaco Fascio di Bachman Fascio di Wenckebach Fascio di Thorel

Attivazione elettrica dei ventricoli Post. Ant. Dx. Dx. Post. Ant. Superfici isocrone

Registrazioni intracellulari contemporanee da diverse zone del cuore confermano la successione degli eventi dell’ attivazione elettrica cardiaca

ECG Registrazione, effettuata solitamente sulla superficie corporea, delle variazioni di potenziale create nel tempo dall’attività elettrica del cuore. (In alcuni momenti della sua attività elettrica il cuore è un generatore di corrente e di potenziale immerso in un conduttore a volume). Strumento semplice non invasivo di grande utilità diagnostica. Dà informazioni: - sull’andamento temporale degli eventi elettrici del ciclo cardiaco (diagnosi di aritmie o, più in generale, di difetti di eccitabilità, ritmicità, conduzione del PA); sulle dimensioni delle camere cardiache e sull’orientamento anatomico del cuore; su entità, localizzazione e decorso di danni ischemici. Non dà informazioni dirette: -sulla prestazione meccanica del cuore

ELETTROCARDIOGRAFO Convenzioni ECG Derivazioni ECG

Tracciato normale (II o D2: VF-VR) Il tracciato normale è costituito da una serie di tratti isoelettrici e onde, designate da Einthoven con le lettere P, Q, R, S, T, (U), che si ripetono uguali ad ogni ciclo cardiaco. Onda P = depolarizzazione atriale Complesso QRS = depolarizzazione ventricolare Onda T = Ripolarizzazione ventricolare Intervallo PQ (PR) = tempo di conduzione A-V Intervallo QT = sistole elettrica ventricolare (stima della durata del PA ventricolare) Intervallo RR = durata ciclo cardiaco

Corrispondenza delle diverse parti del tracciato ECG con l’attività elettrica delle cellule cardiache appartenenti alle diverse regioni del cuore

Basi teoriche dell’ECG Corpo = Conduttore a volume Cuore = Generatore di potenziale

Basi teoriche dell’ECG: Il corpo è un conduttore a volume disomogeneo e di geometria complessa Assunzioni semplificative (Einthoven): - Il torace è un conduttore a volume omogeneo, di geometria semplice (sfera, con il generatore di potenziale al centro) gli arti sono fili conduttori elettrodi piazzati in VR, VL e VF sono ai vertici di un triangolo equilatero (in ogni istante la somma dei potenziali misurati ai vertici di un triangolo equilatero inscritto nel conduttore a volume sferico è pari a zero)

Basi teoriche dell’ECG: Il Cuore è un generatore di potenziale solo in alcuni momenti della sua attività elettrica

Basi teoriche dell’ECG Corpo = Conduttore a volume Cuore = Generatore di potenziale analogo a dipolo elettrico, immerso al centro del conduttore a volume, che nel tempo cambia le sue caratteristiche

Un dipolo elettrico (due cariche elettriche, separate da distanza infinitesima) genera correnti e potenziali elettrici in un conduttore a volume 3D secondo leggi particolari +2 -2 +4 -4 +8 -8 Distribuzione delle correnti (linee continue) e del potenziale (linee tratteggiate, linee/superfici isopotenziali). In un conduttore a volume omogeneo le superfici isopotenziali sono sferiche

Il cuore può essere sempre rappresentato da milioni di piccoli dipoli la cui risultante (dipolo equivalente o vettore cardiaco istantaneo) non è nulla solo quando esistono masse significative di cellule miocardiche depolarizzate che confinano con zone di tessuto a riposo

Per ricostruire il tracciato ECG dobbiamo conoscere: Intensità, direzione e verso del Vettore Cardiaco Istantaneo (Dipolo Equivalente) nei diversi momenti dell’attività cardiaca; Posizione e arrangiamento degli elettrodi di registrazione (che cambiano nelle diverse derivazioni)

Ricostruzione tracciato in II derivazione e aVR Ogni derivazione ‘vede’ la componente del Vettore cardiaco istantaneo proiettata sul proprio asse

Tratto isoelettrico T-P Onda P: Depolarizzazione Atriale

Vettore cardiaco nella depolarizzazione atriale

Tratto PQ (PR): il vettore cardiaco non lascia tracce sulla superficie corporea

Attivazione elettrica del cuore La sequenza spaziale e temporale dell’attivazione elettrica del cuore è determinata da proprietà elettrofisiologiche (differenze nella velocità di conduzione del PA nei diversi tipi cellulari del cuore) e morfologiche (distribuzione del sistema di conduzione; presenza dello scheletro fibroso; orientamento dei fasci miocardici). QRS QRS P T P P P

Complesso QRS: Vettore cardiaco nella Depolarizzazione Ventricolare

Ricostruzione del complesso QRS in II derivazione

Ricostruzione del complesso QRS in I derivazione e in aVF

Tratto ST: il vettore cardiaco è nullo

Registrazioni intracellulari contemporanee da diverse zone del cuore confermano la successione degli eventi dell’ attivazione elettrica cardiaca

Onda T: Ripolarizzazione Ventricolare

Il ‘segno’ del vettore ripolarizzazione dovrebbe essere opposto a quello della depolarizzazione

Ito Transient Outward Currents La variabilità della sua espressione contribuisce alla eterogeneità della morfologia del potenziale d’azione nel miocardio di lavoro

Registrazioni intracellulari contemporanee da diverse zone del cuore confermano la successione degli eventi dell’ attivazione elettrica cardiaca

Derivazioni bipolari agli arti (Einthoven); assi delle derivazioni e asse elettrico cardiaco medio

Asse elettrico medio della depolarizzazione ventricolare

Assi delle Derivazioni unipolari agli arti aumentate (Goldberger)

Derivazioni unipolari precordiali (Wilson) Gli assi giacciono sul piano orizzontale

12 Derivazioni ECG standard

Utilità di un numero elevato di derivazioni Corrispondenza del tracciato con gli eventi meccanici del ciclo cardiaco Considerazioni su alcuni esempi di tracciato

Bradicardia e Tachicardia sinusale

Fibrillazione/Flutter atriale II

Extrasistole ventricolare

Blocco A-V di secondo grado

Blocco A-V completo (terzo grado)

Bradicardia sinusale con arresto sinusale da iperstimolazione vagale e ‘vagal escape’ Arresto sinusale da iperstimolazione vagale e sfuggita vagale (vagal escape) grazie all’entrata in funzione di un pace-maker latente ventricolare. R R 1 s R T T P T P S S S