ECG-Cardiac Cycle

ELEKTROKARDIYOGRAFI (ECG) Tıp Elektroniği Yrd. Doç. Dr. Mustafa Z. YILDIZ mustafayildiz@sakarya.edu.tr

Anatomy of the Heart

Kalp Kalp 3 tabaka: içeriden dışarı doğru 1. endokard- 2. myokard – 3. perikard. Kalp iki ayrı pompa: Akciğerlere kan pompalayan sağ kalp ve çevre organlara kan pompalayan sol kalp. Bunların her biri, bir atriyum (kulakçık) ve bir ventrikülden (karıncık) oluşan iki bölmeli bir atım pompasıdır. Atriyum: başlıca gör evi kanı ventrikül içine yöneltmektir. Ventrikül: kanı ya akciğer (pulmoner) ya da periferik dolaşıma iten ana kuvveti sağlar.

Kalp Kasının Fizyolojisi Üç tip kas: atriyum kası, ventrikül kası, özelleşmiş uyarıcı ve iletici kas lifleridir (purkinje lifleri). Kasılma süresi iskelet kasından daha uzun…. Özelleşmiş uyarı ve ileti lifleri ise, yalnızca belli belirsiz kasılırlar. Kalbin ritmik atışını kontrol eder.

Kalp kasının tipik miyofibrilleri, iskelet kasındakilerin hemen hemen aynı olan aktin ve miyozin filamentleri içerirler. Bu filamentler iç içe geçmiştir ve kasılma sırasında iskelet kasında olduğu gibi birbirleri üzerinde kayarlar.

Kalp kası lifleri, birbirine seri bağlanmış çok sayıda ayrı hücreden meydana gelir. Elektriksel direnç düşük, kalp kası lifinin dış zarının direncinin yalnızca 1/400'üdür. Hücre zarlarının kaynaşarak oluşturduğu, "haberleşen bağlantılar" (oluklu bağlantı, gap junction) geçirgendir, iyonların nisbeten serbest difüzyonuna izin verir.

Bir Sinsisyum Olarak Kalp Kası Kalp gerçekte iki sinsisyumdan (birleşmiş hücrelerden oluşan çok çekirdekli yapı) meydana gelir. Bunlar, iki atriyumun duvarlarını oluşturan atriyum sinsisyumu ve iki ventrikülün duvarlarını oluşturan ventrikül sinsisyumudur. Atriyumlarla ventriküller arasındaki kapak açıklıklarını çevreleyen fibröz doku, atriyumları ventriküllerden ayırır. Normalde aksiyon potansiyelleri, atriyum sinsisyumundan ventrikül sinsisyumuna yalnızca özelleşmiş bir ileti sistemi aracılığıyla çapları birkaç milimetr e olan ileti liflerinin oluşturduğu atriyoventriküler (A-V) demet ile) iletilebilir. Kalbin kas kitlesinin bu şekilde iki işlevsel sinsisyuma bölünmesi, atriyumların ventriküllerden kısa bir süre önce kasılmasına olanak verir. Bu da kalp pompasının etkinliği açısından önemlidir.

Kalp Döngüsü (Cardiac Cycle) Bir kalp atımının başlangıcından, bir sonraki kalp atımının başlangıcına kadar gerçekleşen kalp olaylarına kalp döngüsü (cardiac cycle) adı verilir. Her bir döngü, sinüs düğümünde (S-A) aksiyon potansiyelinin kendiliğinden oluşması ile başlar. Aksiyon potansiyeli hızla her iki atriyuma ve oradan da A-V demet ile ventriküllere yayılır. Atriyumlardan ventriküllere geçişi sağlayan ileti sisteminin özel düzeni sayesinde kalp uyarısı, atriyumlardan ventriküllere 1/10 saniyeden daha uzun süren bir gecikme ile geçer. Bu gecikme, atriyumların ventriküllerden önce kasılarak, kuvvetli ventrikül kasılmasından önce kanı ventriküllere pompalamasını sağlar. Bu şekilde, atriyumlar ventriküller için hazırlayıcı pompalar olarak görev yaparlar. Ventriküller ise kanı damar sisteminde iten ana güç kaynağını oluştururlar.

Sistol ve Diyastol Kalp döngüsü, kalbin kan ile dolduğu, diyastol adı verilen bir gevşeme döneminden ve bunu izleyen, sistol adı verilen bir kasılma döneminden meydana gelir. Atriyoventriküler kapaklar, A-V kapaklar (sağdaki - triküspid kapak ve soldaki – mitral kapak) sistol sırasında kanın ventriküllerden atriyumlara geri akmasını engeller. Semilunar kapaklar ise (aort ve pulmoner kapaklar) diyastol sırasında kanın aorta ve pulmoner arterlerden ventrikül içine geri akmasını engeller. Tüm kapaklar, tamamen pasif olarak kapanır ve açılırlar. Yani geriye doğru bir basınç farkı kanı geriye doğru itince kapanır, ileriye doğru bir basınç farkı kanı ileriye doğru itince açılırlar.

Kalbin Elektriksel Aktivitesi Conduction system Origin in the sinus node: pacemaker Atrial-ventricular conduction Complete ECG Disorders of pacemaker, conduction, ion channel abnormalities

Each time the heart beats, three characteristic waves occur Each time the heart beats, three characteristic waves occur. P, QRS and T waves. P wave: indicates that the atria are contracting to pump out blood, which means the depolarization of the atria. QRS complex : indicates that the ventricals are contracting to pump out blood, which means the depolarization of the ventricules.   The ST segment: indicates the amount of time from the end of the contraction of the ventricles to the beginning of the rest period before the ventricles begin to contract for the next beat. The T wave: indicates the resting period of the ventricles, which is the repolarization . P-R Interval : time it takes for the impulse sent from the SA node to travel to the ventricles

Elektriksel Dipol Modeli

Dipole Model Dipole represents electric activity of the heart Changes in the dipole magnitude and orientation cause detectable changes in the electric field

Vector Algebra Dot product of vectors, where va1 is a scalar voltage: When the vector is perpendicular to M, va1 is zero

Einthoven’s Triangle Three vectors used to fully identify the electrical activity Vector shown in frontal plane of the body Kirchhoff’s law is used for the three leads I – II + III = 0

ECG Elektrotları

1911-Willem Einthoven

ECG Derivasyonları Standart Bipolar Derivasyon: Ölçümler, kolay yapılabilmesi bakımından üçgenin köşe noktalarında değil, bu noktalara yakın olan kol ve bacaklar üzerinde yapılır.

Unipolar Derivasyon (Wilson bağlantı noktası) .. Eğer elektrodlardan üçü eşit dirençler üzerinden birbirlerine bağlanır ve bu nokta ile üçüncü elektrod arasında ölçüm yapılırsa, bu derivasyon unipolar derivasyon olarak isimlendirilir.

Kuvvetlendirilmiş Derivasyon: Three Augmented Limb Leads Bu modda elde edilen işaretlerin genlikleri, ünipolar moddaki genliğe göre %50 fazladır.

Transvers Düzlemde Yapılan EKG Ölçümleri Chest leads used to obtain the ECG in the transverse plane Obtains ECG from the posterior side of the heart

(EKG) ÖLÇÜM DÜZENİ

a) Elektrodlan Kalbin elektriksel aktivitesi sonucu oluşan iyon akımını elektrik akımına çeviren dönüştürücülerdir. b) Koruma, yalıtım ve anza sezme ünitesi: Bu üç işlem tek bir ünitede gerçekleştirilebildiği gibi birden fazla ünitede de gerçekleştirilebilir. Koruma ve yalıtım devresinin yalıtım kısmı, EKG cihazında oluşabilecek ve hasta için tehlikeli olabilecek akımlardan hastayıkorur. Kısaca, elektrodlarla cihaz ve enerji kablolarıarasında izolasyon sağlar. Koruma kısmı, hasta üzerinde oluşabilecek yüksek gerilimin EKG cihazına zarar vermemesini sağlar. Anza sezme kısmı ise elektrodların bağlantıkablolarında oluşacak bir kopmayı veya elektrodların uygulandığı noktalardan kaymalarını sezerek alarm verir. c) Bağlantıseçici ünitesi: Hasta üzerine uygulanmıştüm elektrodlar bu ünitenin girişine uygulanmıştır. Bu ünite yardımıyla, istenilen elektrodlar EKG cihazına uygulanır. Yani istenilen derivasyonun seçilmesi sağlanır. d) Ayar devresi: 1 mV'luk darbe şeklinde bir işaret, bu devre yardımıyla, gerekli ayarların yapılabilmesini sağlamak amacıyla cihazın girişine uygulanır. e) Ön kuvvetlendirici: Bu ünite, EKG işaretlerini kuvvetlendirir. Giriş empedansının çok büyük, ortak moddaki işareti reddetme oranının (CMMR) yüksek olmasıgerekir. Enstrümantasyon kuvvetlendiricisi tipindeki bir kuvvetlendirici bu amaç için kullanılabilir. f) Sürücü kuvvetlendirici ünitesi: Bu ünite, EKG işaretlerini, gösterge ve kayıt düzenlerinin bulunduğu üniteyi sürecek seviyeyekadar kuvvetlendirir, ön kuvvetlendiricinin çıkışındaki DC kaymasının etkili olmamasıiçin giriş, genelde AC kuplajlıolarak gerçekleştirilir. Cihaz için gerekli frekans band genişliği, bu kat tarafından belirlenir. Kayıt düzenindeki kalemin pozisyonunu ayarlamak amacıyla, bir sıfır kayma ("zero-offset") kontrol ayan vardır. Bu kontrol yardımıyla, ünitenin çıkışındaki DC seviye ayarlanır. g) Gösterge ve kayıt düzenleri ünitesi: Bu ünitede EKG işaretleri bir kağıt şeride kayıt edilir ve varsa bir monitör yardımıyla izlenebilir. İstenirse özel düzenler yardımıyla bir manyetik bant üzerine de kayıt yapılabilir. Koroner yoğun bakım merkezlerinde EKG işaretleri, monitörler yardımıyla izlenir. Hasta başında bulunan monitöre ilaveten her hastaya ait monitörler, merkezi hasta izleme konsolunda bulunmaktadır. Bu konsol üzerinde aynca kağıt kayıt düzeni, kaset teyp, video kaset kaydedicisi ve bilgisayarlıkayıt düzeni bulunmaktadır. h) Hasta yalıtımı: Modern EKG cihazlarında yalıtma İzolasyon Kuvvetlendiricileriyle yapılmaktadır. i) İzolasyon kuvvetlendiricileri: Modern EKG cihazlarında, mikro şoklarıönlemek için, hasta ile direkt temas halindeki bölümlerde izolasyon kuvvetlendirici kullanılmaktadır. Böylece hasta ile şebeke arasında 1012 ohm'a varan yalıtım sağlanabilir.

j) Koruma ünitesi: Bazıdurumlarda hasta üzerinde oluşabilecek gerilim, EKG cihazıve/veya hastaya bağlıdiğer cihazlar için tehlikeli olabilir. Örneğin ameliyat esnasında elektrocerrahi cihazıkullanılır. Bu cihazın toprak bağlantısıhatalıise, hasta üzerinde transient şeklinde oldukça yüksek değerde gerilimler oluşarak, hastaya bağlı cihazlar üzerinde hasar oluşabilir. Bu sakıncayıortadan kaldırmak için cihazın girişine, cihazıaşın gerilimlerden koruyan devreler koymak gereklidir. Şekil (5.15)'de, gösterilen koruyucu devre, cihazın girişuçlanndaki gerilimin belli bir değerine kadar açık ve bu değerin üzerindeki değerlerde ise kısa devre etkisi göstermelidir. Pratikte bu amacısağlamak için çeşitli elemanlar kullanılabilir. Örneğin birbirlerine ters olarak paralel bağlıiki silisyum diyod yardımıyla +-600 mV'un üzerindeki gerilimler için girişkısa devre edilebilir. 3 V ile 20 V arası ve üzerindeki gerilimlerdeki sınırlamalar için birbirine ters olacak şekilde seri bağlı iki zener diyodu kullanılır. 50 V ile 80 V arasıve üzerindeki gerilimler için ise gazlı deşarj tüpleri kullanılır.

Ön kuvvetlendirici: EKG ölçüm düzenlerinde EKG işaretleri, ön kuvvetlendiricide kuvvetlendirilir. Bu katın giriş empedansı çok yüksek ve ortak moddaki işareti reddetme oranı(CMMR) çok büyük olmalıdır. Pratikte bu amaçla genellikle üç işlemsel kuvvetlendiriciden oluşan ve Enstrümantasyon kuvvetlendiricisi olarak adlandırılan bir diferansiyel (farksal) kuvvetlendirici kullanılır.

Abnormal Rhythms of the Heart Normal sinus rhythm Conduction abnormalities Atrial arrhythmias Role of diagnostic/ therapeutic devices Pacemakers, external vs. implanted Pacemakers: stimulate, correct conduction abnormalities

Abnormal Rhythms of the Heart PVCs are premonitory Ventricular Ventricular arrhythmias are more lethal Role of diagnostic monitoring in CCU Role of therapeutic devices (implantable cardioverter)

Abnormal Rhythms of the Heart Ventricular Fibrillation is life threathening Role of defibrillator: external and implanted Ischemic heart dieases Role of monitoring heart disease