In questi giorni stiamo lavorando sull’anatomia e la fisiologia del cuore. Solitamente, il mio percorso prevede la spiegazione dei concetti fondamentali in modalità flipped, l’analisi di un caso di studio per mettere in pratica quanto appreso dai video (Andare al cuore del problema), seguita dalla dissezione del cuore di maiale in laboratorio e da un laboratorio virtuale di cardiologia che assegno per compito.
Tengo particolarmente all’educazione alla salute che ritengo profondamente rilevante per la formazione dei ragazzi, che spero possano diventare adulti consapevoli di sé e del proprio corpo, in grado di capire quanto accade loro o alle persone a cui vogliono bene. Conoscenza è libertà, anche in questo caso.
Per questo motivo dedico particolare cura e attenzione al programma di anatomia e fisiologia umana. Certo, dovendo portare avanti tre discipline (oltre a biologia, anche chimica e scienze della Terra) non mi è possibile trattare tutti gli apparati con la stessa profondità ma credo che l’apparato cardiocircolatorio meriti particolare cura.
Per questo motivo, quest’anno ho aggiunto anche un’attività sull’interpretazione degli elettrocardiogrammi.
Certo non ho la presunzione di poter insegnare a riconoscere patologie cardiache attraverso l’elettrocardiogramma, ma posso insegnare loro come orientarsi e che significato hanno quelle strane curve tracciate sulla carta millimetrata. Volete sapere come?
Il sistema di conduzione del cuore
Il cuore dei vertebrati è dotato di contrazione involontaria e autoritmica. Questo significa che lo stimolo alla contrazione non proviene dal sistema nervoso, ma si origina nel cuore stesso, in un ammasso di fibre della parete dell’atrio destro chiamato nodo seno-atriale, che rappresenta il pacemaker primario del cuore. Da qui, lo stimolo di propaga inizialmente ai due atri, stimolandoli a contrarsi contemporaneamente e poi al nodo atrio-ventricolare, avviatore secondario, una zona particolare del tessuto muscolare che separa gli atri dai ventricoli. L’impulso si propaga quindi da questo nodo ai ventricoli mediante le due branche del fascio di His e le fibre di Purkinje, fibre muscolari specializzate, che li fa contrarre contemporaneamente.
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Gli impulsi elettrici generati nel cuore si possono rilevare, registrare e visualizzare graficamente in un tracciato chiamato elettrocardiogramma (ECG) mentre si spostano dagli atri ai ventricoli. Questi impulsi elettrici sono quelli che fanno contrarre il cuore facendogli pompare il sangue.
L’interpretazione di un elettrocardiogramma fornisce informazioni importanti sullo stato di salute del cuore come la frequenza cardiaca, l’eventuale presenza di una malattia cardiaca o di un disturbo del ritmo (aritmia).
Per effettuare un elettrocardiogramma, sulla pelle del paziente vengono applicati alcuni elettrodi collegati, attraverso fili elettrici, a un apparecchio chiamato elettrocardiografo. L’attività elettrica del cuore viene quindi rilevata e trasmessa all’elettrocardiografo che la elabora e la stampa su carta sotto forma di tracciato chiamato elettrocardiogramma.
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Analisi del sistema di riferimento della carta su cui viene stampato l’ECG
Per interpretare un ECG, per prima cosa si deve analizzare il sistema di riferimento della carta usata per stamparlo. I tracciati degli ECG vengono registrati dall’elettrocardiografo su carta millimetrata. Lungo l’asse verticale, l’ampiezza del tracciato indica la tensione elettrica dell’impulso (misurata in mV), mentre l’asse orizzontale indica il tempo. Solitamente, la velocità di scorrimento della carta è di 25 mm/sec. Questo comporta che un quadratino piccolo di 1 mm per lato sulla carta millimetrata rappresenta 0,04 secondi (40 ms) mentre un quadretto grande di 5 mm per lato, corrisponde a 0,2 secondi (0,04 secondi x5 = 0,2 secondi = 200 ms). Due quadretti grandi in altezza (10 mm) corrispondono, invece, a una tensione di 1mV.
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Il tracciato dell’ECG
L’elettrocardiogramma (ECG) registra gli eventi elettrici che si verificano nel muscolo cardiaco ed è un importante strumento diagnostico. Il tracciato normale presenta diversi tratti chiamati onde sia positive che negative che si ripetono ad ogni ciclo cardiaco (una sequenza completa di contrazione e rilassamento, in altre parole… ad ogni un battito). Infatti, ad ogni ciclo cardiaco le cellule miocardiche si depolarizzano (si eccitano) secondo un ordine preciso, creando delle deboli correnti elettriche che modificano, istante per istante, la loro direzione, il loro verso e l’intensità.
Credits: Di OpenStax College – Anatomy & Physiology, Connexions Web site. http://cnx.org/content/col11496/1.6/, Jun 19, 2013., CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30148219
La prima onda è chiamata onda P e sul tracciato dell’ECG corrisponde ad un picco positivo. Quest’onda rappresenta la depolarizzazione, ossia l’eccitazione, degli atri, nel momento in cui lo stimolo si diffonde dal nodo seno-atriale a entrambi gli atri causandone la contrazione. Quindi una frazione di secondo dopo che l’onda P è cominciata, gli atri si contraggono.
Il complesso QRS segue l’onda P ed è formato invece dall’onda Q, breve e negativa, l’onda R alta e positiva e l’onda S piccola e negativa. Questo complesso rappresenta l’inizio della depolarizzazione ventricolare, quando cioè il potenziale d’azione cardiaco si propaga lungo il tessuto di conduzione e ai ventricoli (contrazione ventricolare).
L’onda T è un piccolo picco positivo a forma di cupola che indica la ripolarizzazione ventricolare, ossia il fatto che le parti del cuore eccitate riprendono il loro normale livello di polarizzazione, per poter ricominciare un nuovo ciclo cardiaco. Quest’onda viene registrata appena prima del rilassamento dei ventricoli (diastole ventricolare).
La ripolarizzazione delle cellule degli atri avviene simultaneamente alla depolarizzazione delle cellule dei ventricoli e non viene registrata nell’elettrocardiogramma sotto forma di onde particolari.
L’onda U, se presente, indica il recupero (ripolarizzazione) delle fibre di conduzione di Purkinje. Questo componente d’onda può, quindi, non essere osservata.
Quindi, l’attività elettrica che corrisponde a un battito cardiaco viene registrata in questo modo: un’onda P che corrisponde alla scarica atriale, il complesso QRS che corrisponde alla scarica ventricolare e un’ onda T che corrisponde alla ripolarizzazione ventricolare. Questo schema si ripete, accompagnando ogni battito cardiaco, circa ogni secondo.
Imparare a interpretare l’ECG
Per interpretare il tracciato ottenuto con l’elettrocardiografo, solitamente si identificano otto caratteristiche:
1. ritmo
2. frequenza
3. onda P
4. intervallo PR
5. intervallo QRS
6. onda T
7. intervallo QT
8. segmento ST
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1. Ritmo
Per valutare il ritmo ventricolare sul tracciato dell’ECG si esaminano gli intervalli tra due R (RR). Per determinarne la lunghezza su può utilizzare un calibro o strisce di carta su cui effettuare segni.
Osservando gli intervalli RR si valuta se questi sono regolari (nel senso che l’intervallo RR di ogni battito cardiaco è uguale). Piccole variazioni, fino al 10%, sono considerate normali. Nel caso che gli intervalli RR non siano regolari si cercano degli schemi nella irregolarità (si guarda se il ritmo è regolarmente irregolare o completamente irregolare).
Per valutare il ritmo atriale, invece, si osservano gli intervalli tra due P (PP) valutando se sono regolari (piccole variazioni possono essere causate dal ciclo respiratorio) o irregolari o se c’è uno schema, una regolarità nell’irregolarità.
2. Frequenza cardiaca
Esistono diversi metodi per determinare la frequenza cardiaca.
Un metodo consiste nel contare il numero di complessi QRS in un intervallo di 6 secondi e poi moltiplicare questo numero per 10. Questo metodo funziona bene per ritmi regolari e irregolari. Ad esempio, se si contano 7 complessi QRS, la frequenza cardiaca è 70.
Credits: https://www.practicalclinicalskills.com/ekg-lesson?coursecaseorder=5&courseid=301
Un secondo metodo consiste, invece, nel contare il numero di quadratini da 1 mm contenuti in un tipico intervallo RR, poi si divide 1500 per il numero ottenuto. Per esempio, se il numero di quadretti per l’intervallo RR è 21,5, la frequenza cardiaca è 1500/21,5, ovvero 69,8.
Credits: https://www.practicalclinicalskills.com/ekg-lesson?coursecaseorder=5&courseid=301
3. Onda P
L’onda P rappresenta la depolarizzazione atriale. In un elettrocardiogramma normale, l’onda P è un picco positivo che precede il complesso QRS. La sua ampiezza normalmente va da 0,05 a 0,25 mV (da 0,5 a 2,5 quadratini piccoli). La durata normale, invece, è di 0,06-0,11 secondi (da 1,5 a 2,75 quadratini piccoli). La forma dell’onda P generalmente è liscia e arrotondata.
Osservando il tracciato si può valutare se:
• è presente
• si verifica regolarmente
• c’è un’onda P per ciascun complesso QRS
• le onde P sono lisce, arrotondate e verticali
• hanno tutte forma simile.
4. Intervallo PR
L’intervallo PR indica il tempo di conduzione atrio-ventricolare. Per determinarlo si deve misurare la lunghezza del tratto da dove inizia l’onda P fino all’inizio del complesso QRS. Normalmente questo intervallo va da 0,12 a 0,20 secondi (da 3 a 5 quadratini piccoli) negli adulti, mentre è più lungo negli anziani. Questo intervallo si accorcia con l’aumento della frequenza cardiaca. È importante valutare anche se gli intervalli PR sono costanti o variabili. Se variano, è bene determinare se si tratta di un progressivo allungamento costante fino al punto in cui non appare il QRS previsto.
Osservando il tracciato si può valutare se l’intervallo PR:
• rientra nella norma di 0,12-0,20 secondi
• è costante lungo il tracciato dell’ECG
5. Complesso QRS
Il complesso QRS indica la depolarizzazione ventricolare. La depolarizzazione innesca la contrazione dei ventricoli. A causa della maggiore massa tissutale, il complesso QRS è più grande dell’onda P. Il complesso QRS è costituito da tre componenti ma spesso una o due di queste componenti può mancare (ad esempio assenza di Q). Il complesso QRS si misura dalla fine dell’intervallo PR alla fine dell’onda S. Normalmente questo intervallo è compreso tra 0,08 e 0,12 secondi (0,10 nel bambino).
Osservando il tracciato si può valutare se il complesso QRS:
• rientra nell’intervallo compreso tra 0,08 e 0,12 secondi
• sono tutti simili nell’aspetto lungo il tracciato dell’ECG
6. Onda T e onda U
L’onda T indica la ripolarizzazione dei ventricoli. Ha una forma leggermente asimmetrica che segue (dopo una pausa), il complesso QRS. È bene prendere nota delle onde T che hanno una deflessione verso il basso (negativa) o delle onde T con picchi alti e appuntiti.
L’onda a U è un piccola onda verticale (incisura) arrotondata. Se osservato, segue l’onda T.
7. Intervallo QT
L’intervallo QT rappresenta la durata dell’attività ventricolare che comprende sia la depolarizzazione che la ripolarizzazione. Viene misurato dall’inizio del complesso QRS fino alla fine dell’onda T. Normalmente, l’intervallo QT è compreso tra 0,36 e 0,44 secondi (9-11 quadratini). L’intervallo QT varia in base al sesso, all’età e alla frequenza cardiaca del paziente.
8. Segmento ST
Il segmento ST rappresenta la parte iniziale della ripolarizzazione ventricolare. Il segmento ST è la linea che va dalla fine del complesso QRS all’inizio dell’onda T. Normalmente il segmento ST è piatto rispetto alla linea di base.
Come gestisco l’attività in classe?
A coppie, i ragazzi analizzano una scheda le caratteristiche da osservare sull’ECG che vi ho appena raccontato e devono rispondere ad alcune domande sul testo appena letto che li aiutano a prendere consapevolezza delle cose da fare. Poi mettono in pratica le informazioni identificando le otto caratteristiche negli elettrocardiogrammi di cinque pazienti determinando se queste caratteristiche dell’ECG sono normali o anomale.
Il compito non è per niente semplice, ma l’entusiasmo che mettono sempre quando assegno compiti del genere è tale da lasciare a bocca aperta! Insomma… bravissimi!
Che ne pensate? Fate anche voi qualche attività simile? Come la gestite?
Fatemi sapere!
A presto 🙂
Barbara
Per approfondire:
Grazie per tutto il materiale e gli spunti che ci offri. Volevo segnalarti il sito: https://sites.google.com/liceoandreamaffei.it/liceo-andrea-maffei
che contiene molto materiale che potrebbe essere utile in questo periodo di emergenza.
Buon lavoro a tutti
Grazie Renzo! 🙂
per calcolare la frequenza si può anche contare i quadratini da 1mm contenuti in un intervallo PP e poi dividere 1500 per il numero ottenuto, oppure è scorretto?
Credo si possa fare anche così!