Pdf - Revista Colombiana de Física

REVISTA COLOMBIANA DE FÍSICA, VOL. 36, No. 2, 2004
UTILIZACIÓN DEL ELECTROCARDIOGRAFO PARA LA ENSEÑANZA DE LA
FÍSICA DEL CORAZÓN.
A.A. Venegas s, M. Flores
Grupo De Instrumentación Científica & Didáctica (GICD)♦ .
Universidad Distrital. Proyecto Curricular de lic en Física y Biología. Bogotá, Colombia
RESUMEN
El estudio de los problemas referidos a la enseñanza y aprendizaje de la física son de vital importancia, un área de gran relevancia es la relacionada con la física y la biología, en la cual se
analiza y estudia el comportamiento de las interacciones electromagnéticas, siendo imprescindible ya que busca entender el funcionamiento de los diversos órganos vitales. Por consiguie nte, en este trabajo se aborda la implementación y construcción de un electrocardiógrafo como
elemento de interpretación de diversos fenómenos físicos referidos al corazón, observando la
dependencia de los diversos voltajes en un ritmo cardíaco y el análisis de un electrocardiograma. Este trabajo sirve como ayuda metodológica y pedagógica para los estudiantes de ciencias
básicas y ciencias de la salud.
ABSTRACT
The study of the problems related to the teaching and learning of Physics is really important. A
relevant field is the one related with Physics and Biology, on which there is an analysis and a
study of the behavior of the electromagnetic interactions, because it tries to understand the way
some vital organs of the body work. Because of that, this article works with the implementation
and creation of an electrocardiograph as an element of interpretation of diverse physical phenomena related to the heart, taking into account the reliance of some voltages of a cardiac
rhythm and the analysis of an electrocardiogram. This text is also useful as a methodological
and pedagogical help for students of basic sciences and health sciences
ELECTROCARDIOGRAFIA
El corazón al generar corrientes eléctricas dentro del mismo crea un campo eléctrico, y por
consiguiente se puede medir una diferencia de potencial, este es el principio de la electrocardiografía, este método de investigación del corazón, tiene diversas limitaciones e imperfecciones al no medir con detalle todas las posibles fuerzas electromotrices que existen en el
mismo y algunos eventos del ciclo cardíaco que no son registrados, por tal motivo, se utilizan
diversas formas de conectar y utilizar los electrodos. La conducción resulta de la despolarización secuencial de áreas adyacentes a las membranas celulares con flujos iónicos de célula
a célula, dando la posibilidad a una baja resistencia eléctrica.
Esta reducción de la resistencia eléctrica entre las células constituyentes del corazón son
debidas a las uniones en sus regiones terminales longitudinales, que en ciertos momentos
sirven como canales iónicos, haciendo que la activación eléctrica en el corazón sea ordenada
y sincronizada. Por tal motivo, el electrocardiograma refleja la activación eléctrica del cora♦
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zón mostrando un orden y unos tiempos características de cada evento cardiaco, así cada
parte involucrada en la conducción eléctrica tiene una velocidad característica, para el miocardio auricular y ventricular (0,2-0,3m/s). La actividad eléctrica del nodo sino auricular
(sinusal) y nodo aurículo ventricular (AV) con una velocidad de conducción del impulso
cardiaco de 0,7 a 1m/s, el Haz de His y sus ramas (2-3 m/s) pero este no se registra en el
electrocardiograma de superficie, mediante el análisis de la secuencia de la propagación del
impulso se hace factible la deducción del comportamiento electrofisiológico de dicha estructura.
En el comportamiento eléctrico del corazón se hacen presentes diversos tipos de células. Las
células P, son las especializadas en la función de marcapasos, son abundantes en el centro del
nodo sinoauricular, se encuentran en menor medida en el nodo AV, ellas están en contacto
entre sí y con las células T (Transaccionales). Las Células T en el nodo sinusal proveen la
única vía funcional para la distribución del impulso con el resto del miocardio auricular, y se
encuentran en gran cantidad en el nodo AV. Las Células tipo Purkinje, son más largas que
las fibras del miocardio ventricular, tienen pocas micro fibras siendo las más abundantes en
el sistema His-purkinje, y poseen la velocidad de conducción del impulso eléctrico más rápido en el corazón, ellas proveen una vía funcional para la distribución del impulso. Las células del miocardio están adaptadas para la contracción, hay heterogeneidad en ellas y poseen
potenciales de acción rápida, donde se han aislado por lo menos tres ramas diferentes según
su localización en el endocardio, sabepicardio e intermedias como las células tipo M.
Estas células con sus diferentes potenciales de acción y velocidades caracterizan las estructuras relacionadas con el impulso cardíaco en este sistema de conducción especializado, primero encontramos el nodo sinusal es donde se origina el impulso eléctrico, activa el corazón por
lo cual es el marcapaso principal del mismo, posee una respuesta de acción lenta. En esta
estructura como en las demás que se hacen referencia en este trabajo hay un automatismo
para iniciar el potencial de acción espontáneamente, este grupo de células que inician un
impulso propagado se denomina marcapasos del corazón, y esta función se cumple en el
nodo sinusal, tienen una frecuencia de 1 a 1,25 Hz (60 a 100 veces por minuto). Véase figura
1.
Los Fascículo internodales, se encuentra uno anterior que se divide en dos, una rama hacia la
aurícula derecha (haz de Bachman), la cual lleva el impulso eléctrico para polarizar la aurícula izquierda y la otra rama se dirige hacia abajo hasta encontrar el nodo AV. El fascículo
internodal medio (Wenchbach) que después de originarse en el nodo Sinusal se dirige detrás
de la vena cava superior y sé incurva hacia adelante descendiendo por el septum ínter auricular hasta alcanzar el nodo AV. El fascículo internodal posterior (Thorel) desciende por detrás
de la fosa ovale antes de terminar el nodo AV.
Actualmente se acepta la existencia de vías de conducción internodal de tipo preferencial
condicionadas en parte por espacios sin tejido muscular (desembocadura de las venas cavas,
venas pulmonares y fosa ovale). Esta conducción preferencial podría deberse a la orientación
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geométrica de grupos celulares con una conexión fibra a fibra que facilita una despolarización auricular secuencial y ordenada que orienta el impulso eléctrico hacia el nodo AV.
Figura 1. Representación de las estructuras del corazón
El nodo AV, esta compuesto por células T en su mayoría y en menor cantidad por células P
como también por células tipo Purkinje, se considera como el marcapasos subsidiario más
importante del corazón cuando falla en su función el nodo sinusal. Tiene una frecuencia entre
0,67 a 1 Hz.
El haz de His tiene potenciales de acción de respuesta rápida. Se compone de dos ramas la
izquierda y la derecha, la primera se sitúa en el subendocardio al lado izquierdo del septum
interventricular y se divide en tres pequeñas ramas que van a originar tres fascículos: anterosuperior, posterior inferior y septal. Tiene una frecuencia de 0,34 a 0,67, y tiene la propiedad
del automatismo.
Este impulso para que sea transmitido desde las aurículas a los ventrículos en condiciones
normales tiene que pasar a través del nodo AV, esto es debido a la evolución del corazón, la
continuidad del miocardio AV involuciona siendo reemplazado por el tejido fibroso que
forma el surco AV, el cual desde el punto de vista electrofisiológico es inerte, ello conlleva a
una separación entre las aurículas y ventrículos, este tipo de organización explica él por que
este impulso eléctrico es confinado al haz de His y sus ramas.
Este sistema de conducción se basa en la activación en primera medida del Nodo Sinusal, la
cual en la representación gráfica no encuentra una deflexión en un electrocardiograma de
superficie. Después el impulso pasa a las aurículas, onda P, esta es la expresión de la activación auricular, y tiene un tiempo de duración de 60 ms a 110 ms, la activación se hace en
forma longitudinal de tal forma que el impulso se extiende a través de las aurículas en forma
tanto radial como a lo largo de las vías preferenciales, el proceso de despolarización auricular
se orienta de derecha a izquierda y de arriba hacia abajo, con una velocidad promedio de 1
m/s. Debido a la localización del nodo sinusal, inicialmente se activa la aurícula derecha en
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dirección anterior y derecha seguido por la activación de la aurícula izquierda en una dirección izquierda y posterior, lo anterior conlleva a una superposición de ondas en las cuales
encontramos que la activación de la aurícula derecha que se expresa desde el inicio de la
onda P, dando la activación del septum auricular durante el crecimiento de esta onda, en este
momento la onda dominante es debida a activación de la aurícula derecha y el decaimiento se
debe a la activación de la aurícula izquierda, debido al grosor del músculo auricular la diferencia de potencial es inferior a 0.2 mV. Véase figura 2.
Siguiente se da la activación del Nodo AV, el sistema de His-Purkinje donde no se encuentra
ninguna deflexión, después se encuentra el complejo QRS donde se halla la activación del
miocardio Ventricular, luego se produce la activación ventricular completa y por último la
repolarización ventricular, conocido como el segmento ST-T.
Figura 2. Electrocardiograma.
CONCLUSION
Con estos conceptos básicos de potenciales de acción, tipos de velocidades con respecto a los
canales iónicos y las diversas partes del corazón involucradas en este proceso, el estudiante
puede conceptualizar como diversos gradientes de iones generan flujos hacia afuera y adentro de las membranas celulares, que producen diversas corrientes eléctricas y con base en ello
él puede explorar como las diversas células presentes en dichas estructuras tan especializadas
son de vital importancia cuando se habla de un impulso de tipo cardiaco, y la relación directa
que hay entre ellas y sus funciones desde el tipo de vista electrofisiológico.
REFERENCIAS
[1] HERNADO MATIZ CAMACHO. ELECTROCARDIOGRAFIA BASICA. Universidad del Bosque. Volumen 30. 1999.
[2] Surawicz B. Nervous Control. In Electrophysiology Basis of ECG and cardiac Arrhythmias. Williams and Wilkins. Baltimore. 1995.
[3] Schamroth L. The Genesis of the normal and Abnormal Electrocardiogram. In At Introduction to
Electrocardiography. Seventh Edition. Blackwell Scientific Publications. Oxford, London. 1990.
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