Eletrocardiograma (ECG – EKG)

O eletrocardiograma (ECG) é um exame no qual é feito o registro da variação dos potenciais elétricos gerados pela atividade elétrica do coração.

O coração apresenta atividade eléctrica por variação na quantidade relativa de ions (espécie química eletricamente carregada, geralmente um átomo ou molécula que perdeu ou ganhou um ou mais elétrons) de sódio presentes dentro e fora das células do miocárdio. Esta variação cíclica gera diferença de concentração dos referidos íons na periferia do corpo. Eletrodos sensíveis colocados em pontos específicos do corpo registam esta diferença eléctrica.

Princípios Fisiológicos

O aparelho registra as alterações de potencial elétrico entre dois pontos do corpo. Estes potenciais são gerados a partir da despolarização e repolarização das células cardíacas. Normalmente, a atividade elétrica cardíaca se inicia no nodo sinusal (células auto-rítmicas) que induz a despolarização dos átrios e dos ventrículos.
Esse registro mostra a variação do potencial elétrico no tempo, que gera uma imagem linear, em ondas. Estas ondas seguem um padrão rítmico, tendo denominação particular.

EKG_complex

Algumas ondas e períodos no ECG. Fonte: Wikipedia

SinusRhythmLabels_small

Representação esquemática de um ECG normal. Fonte: ehealth CookingHacks

Eventos do eletrocardiograma (entendendo o desenho acima)

Onda P: Corresponde à despolarização atrial.
Complexo QRS:Corresponde a despolarização ventricular. É maior que a onda P pois a massa muscular dos ventrículos é maior que a dos átrios.
Onda T: Corresponde a repolarização ventricular.
Onda U: A repolarização atrial não costuma ser registrada, pois é encoberta pela despolarização ventricular, evento elétrico concomitante e mais potente. A onda U é oposta à onda P.
Intervalo PR: É o intervalo entre o início da onda P e início do complexo QRS. É um indicativo da velocidade de condução entre os átrios e os ventrículos e corresponde ao tempo de condução do impulso elétrico desde o nódo atrio-ventricular até aos ventrículos.
Período PP: É o intervalo entre o início de duas ondas P. Corresponde a freqüência de despolarização atrial, ou simplesmente freqüência atrial.
Período RR: É o intervalo entre duas ondas R. Corresponde a freqüência de despolarização ventricular, ou simplesmente freqüência ventricular.

Princípios para a medição

As ondas de despolarização e repolarização que se propagam ao longo das fibras cardíacas podem ser consideradas dipolos em movimento como momentos dipolares variáveis. Estes dipolos determinam campos elétricos variáveis que podem ser detectados pela medida da diferença de potencial através de eletrodos colocados na superfície cutânea.

Desta forma, os potenciais gerados pelo coração durante o ciclo sístole-diástole (contração/relaxamento) podem ser registrados aplicando-se eletrodos em diferentes posições do corpo. Na prática, existem locais padronizados onde os eletrodos de registro são colocados, de acordo com orientações pré-estabelecidas. Na realidade, o que se mede é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos no campo elétrico gerado pelo dipolo elétrico cardíaco ao longo do ciclo cardíaco. Os pontos de medida são escolhidos e padronizados, originando as várias derivações.

sistole_diastole

O ECG standard (padrão) se compõe de 12 derivações separadas:

DI, DII, DIII (derivações perifericas bipolares)
aVR, aVL e aVF (derivações perifericas unipolares)
V1, V2, V3, V4, V5, V6 (derivações precordiais)

Para obtenção das derivações dos membros (periféricas), colocam-se os eletródios sobre os braços direito e esquerdo e sobre a perna esquerda, o que vai formar um triângulo (de Einthoven).

ecg_outline12

Registram a diferença de potencial entre dois membros e foram introduzidas por Einthoven que imaginou o coração no centro de um triangulo eqüilátero cujos vértices estariam representados pelo braço direito (R), braço esquerdo (L), e perna esquerda (F). A figura ao lado mostra esquematicamente os três eletrodos e as derivações bipolares no triangulo de Einthoven. Essa orientação foi baseada na Segunda Lei de Kirchoff que diz que num circuito fechado, a soma das diferenças de potencial é igual a zero.

Neste triângulo, Einthoven inverteu a polaridade de DII a fim de obter registro positivo da onda R nas três derivações.

As ligações feitas são:
· DI=VL-VR (braço esquerdo – braço direito)
· DII=VF-VR (perna esquerda – braço direito)
· DIII=VF-VL (perna esquerda – braço esquerdo)

Com base nessas relações são feitos cálculos trigonométricos para detectar as variações do ciclo cardíaco (ver explicações detalhadas aqui e aqui).

ecg 2

Esta ilustração nos permite ter uma noção temporal dos processos que ocorrem durante a despolarização e repolarização do coração. Fonte: UNIFESP online

O que é medido ou pode ser detectado no ECG (electrocardiograma)?

A orientação do coração (como está colocado) na cavidade torácica.
Evidência de espessura aumentada (hipertrofia) do músculo do coração.
Evidência de danos para as diversas partes do músculo cardíaco.
Evidência de fluxo sanguíneo comprometido de forma aguda para o músculo cardíaco.
Padrões de atividade elétrica anormal que pode indicar predisposição do paciente a distúrbios e um ritmo cardíaco anormal.
A taxa e o mecanismo do ritmo cardíaco.

Este video ajuda bastante a compreender o processo:
Anatomy & Physiology Online – Cardiac conduction system and its relationship with ECG

Mais informações:
Wikipedia
Curso virtual sobre Eletrocardiograma pela UNIFESP – Universidade Federal de São Paulo
Misodor – curso preparatório para medicina

Outros projetos super interessantes
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Simple DIY ECG + Pulse Oximeter (versão 2 do proj acima)
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Montagem do sensor e código

Conecte os três cabos (positivo, negativo e neutro) no shield e-health.

ECG

ECG_shield

Conecte os cabos aos eletrodos e retire o plástico protetor.

quitando_pegatinas_parches

Coloque os eletrodos como mostrado na figura abaixo. Essa localização é importante para que a mensura elétrica de posição triangular entre os períodos de diástole e sístole possa ser melhor captada.

ECG_men

ECG_muñeco

Entendendo a captação de dados e código (em inglês)

Library functions
Getting data:

This ECG returns an analogic value in volts (0 – 5) to represent the ECG wave form.

Example

{
float ECGvolt = eHealth.getECG();
}

Código (mesmo do exemplo imbutido na biblioteca arduino)

/*
* eHealth sensor platform for Arduino and Raspberry from Cooking-hacks.
*
* Description: “The e-Health Sensor Shield allows Arduino and Raspberry Pi
* users to perform biometric and medical applications by using 9 different
* sensors: Pulse and Oxygen in Blood Sensor (SPO2), Airflow Sensor (Breathing),
* Body Temperature, Electrocardiogram Sensor (ECG), Glucometer, Galvanic Skin
* Response Sensor (GSR – Sweating), Blood Pressure (Sphygmomanometer) and
* Patient Position (Accelerometer).”
*
* In this example we read the values in volts of ECG sensor and show
* these values in the serial monitor.
*
* Copyright (C) 2012 Libelium Comunicaciones Distribuidas S.L.
* http://www.libelium.com
*
* This program is free software: you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License as published by
* the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
* (at your option) any later version.
*
* This program is distributed in the hope that it will be useful,
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
* GNU General Public License for more details.
*
* You should have received a copy of the GNU General Public License
* along with this program. If not, see .
*
* Version 0.1
* Author: Luis Martin & Ahmad Saad
*/

#include < eHealth.h >

// The setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
Serial.begin(115200);
}

// The loop routine runs over and over again forever:
void loop() {

float ECG = eHealth.getECG();

Serial.print(“ECG value : “);
Serial.print(ECG, 2);
Serial.print(” V”);
Serial.println(“”);

delay(1); // wait for a millisecond
}

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