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Hola! Aquí comenzamos la serie de posts sobre el tema electrocardiografía (para ingenieros biomédicos).
Es importante tratar este tema porque la electrocardiografía comparte muchos elementos en común con otras técnicas de electrofisiología, como la electromiografía, la electroencefalografía, la electrorretinografía, entre otras. Estas técnicas comparten los mismos principios básicos, y por lo tanto, al entender la electrocardiografía, obtenemos una base de conocimiento aplicable a cada uno de estos dispositivos. Además, la electrocardiografía es ampliamente utilizada en diferentes áreas del hospital. Uno puede ver equipos de electrocardiografía en emergencias, cuidados intensivos, hospitalización e incluso en la sección de consultas externas. No solo se utiliza en el ámbito hospitalario, sino también en la vida cotidiana; muchos dispositivos de tipo “Internet de las Cosas” (IoT) incluyen sensores que, sincronizados con smartphones o wearables, pueden medir señales electrocardiográficas de forma básica para monitorizar la frecuencia cardíaca.
La electrocardiografía también nos ayuda a comprender el funcionamiento eléctrico del corazón, que es uno de los órganos más importantes y esenciales para la vida. Además de los electrocardiógrafos estándar, la electrocardiografía se integra en monitores, desfibriladores y muchos otros equipos médicos.
Vamos a abordar el tema desde varios ángulos, esenciales para nosotros como ingenieros, desde el punto de vista del equipo. Pero es absolutamente necesario conocer los diferentes puntos de vista que contribuyen al conocimiento sobre la electrocardiografía.
Por un lado, tenemos el punto de vista del paciente; el ángulo del paciente es crucial porque lo que el electrocardiograma mide es la actividad eléctrica del corazón. Esta actividad eléctrica comienza en el nodo sinusal y se extiende a través de todo el corazón, pasando por diferentes fases. Existe un retraso intencionado desde el momento en que se genera la señal en el nodo sinusal hasta que llega a los ventrículos. Este retraso, generado en el nodo atrioventricular, permite la sincronización entre la contracción de las aurículas y los ventrículos. Las células que generan estas contracciones son los miocitos cardíacos, que incluyen tanto a las células contráctiles como a las células marcapasos. Estas últimas se encuentran constantemente polarizándose y repolarizándose. Ellas son las que transmiten el impulso eléctrico a las demás células del corazón.
En esta gráfica, por ejemplo, vemos la comparación entre los potenciales de acción de las células ventriculares en comparación con las auriculares. Existe una notable diferencia entre estos potenciales. Estas son las células responsables de coordinar el flujo sanguíneo: la sangre entra por la aurícula derecha y pasa al ventrículo derecho, luego se dirige hacia los pulmones donde se oxigena, regresa a la aurícula izquierda y es expulsada por el ventrículo izquierdo hacia la aorta y el resto del cuerpo. Los ventrículos son más potentes que las aurículas, por lo que una falla ventricular es más grave que una auricular, ya que puede causar desincronizaciones y problemas en el flujo sanguíneo.
Lo que normalmente vemos en los electrocardiogramas (ECG) se puede visualizar en una pantalla, pero generalmente para un diagnóstico se utiliza papel milimetrado. En la figura observamos trazos milimetrados, donde cada cuadrito pequeño equivale a un milímetro y los cuadros más grandes contienen cinco cuadritos, equivaliendo a cinco milímetros. Dependiendo de cómo ajustemos la escala, podemos observar la señal de manera más amplia o más estrecha, lo cual nos permite ver con mayor detalle algunas características del ECG. Si queremos una visión más general de la actividad cardíaca, podemos ajustar la velocidad de desplazamiento a pocos milímetros por segundo. Así, cada marca representa un momento específico del funcionamiento del corazón. Las fases más importantes aquí serían: la onda P, que representa la despolarización auricular; el complejo QRS, que muestra la despolarización ventricular; y la onda T, que indica la repolarización ventricular.
En cuanto a las derivaciones, tenemos varias: las derivaciones bipolares y unipolares aumentadas en el plano frontal, y las derivaciones precordiales en el plano horizontal. Las derivaciones son proyecciones del vector eléctrico cardíaco, que está cambiando constantemente de dirección y magnitud en tres dimensiones. Por lo tanto, las proyecciones en cada uno de los instantes de estas tres dimensiones del vector sobre diferentes ejes nos brindan los valores que observamos en el ECG, con el tiempo sobre el eje horizontal y la magnitud de la señal sobre el eje vertical. Al utilizar estas proyecciones, podemos reconstruir el vector eléctrico cardíaco en tres dimensiones. En la figura vemos lo que llamamos el triángulo de Einthoven, que representa las tres derivaciones básicas para la medición de electrocardiogramas (ECG) en el plano frontal: derivaciones I, II, y III. La derivación I mide la diferencia de potencial eléctrico entre el brazo derecho y el izquierdo; la derivación II mide entre el brazo derecho y la pierna izquierda; y la derivación III mide entre el brazo izquierdo y la pierna izquierda. Para la derivación I, el polo positivo está en el brazo izquierdo y el negativo en el brazo derecho; para la II, el positivo está en la pierna izquierda y negativo en la mano derecha; y para la III, nuevamente el positivo está en la pierna izquierda pero con el polo negativo en la mano izquierda.
Ahora, en lo que respecta a lo que el médico está observando en el electrocardiograma, principalmente se busca detectar arritmias. Los ejemplos mostrados en la figura son simplificaciones, pero ilustran diferentes tipos de arritmias. La más común es la taquicardia, que experimentamos todos los días cuando hacemos ejercicio o estamos ansiosos. La taquicardia se refiere a un ritmo cardíaco acelerado, mientras que la bradicardia es un ritmo cardíaco lento. Estos ritmos pueden variar con normalidad dependiendo del nivel de estrés o actividad. Sin embargo, hay arritmias que indican problemas más serios, como la fibrilación auricular, que implica un ritmo cardíaco desordenado donde los latidos no siguen un patrón regular y las ondas en el ECG pueden aparecer desorganizadas. Esto es más grave y requiere atención médica. También se mencionan las contracciones auriculares y ventriculares prematuras, que son relativamente normales y pueden ocurrir varias veces al día, como cuando sentimos que el corazón “se salta” un latido. Aunque es palpable, no necesariamente es grave si no ocurre con frecuencia. La fibrilación ventricular, por otro lado, es la arritmia más grave. Implica un desorden completo en la activación de los ventrículos, lo que resulta en una falta de sincronización en la actividad ventricular. Esto impide que el corazón bombee la sangre eficazmente, reduciendo el oxígeno que llega a todo el cuerpo. En estos casos, se procede a realizar una desfibrilación para intentar restaurar un ritmo cardíaco normal y ayudar a la persona. Si esto no se hace rápidamente, el corazón deja de funcionar completamente, pasando al estado de asistolia, y el paciente muere.
Además del uso tradicional del ECG en el diagnóstico cardiovascular, existen aplicaciones específicas como el monitoreo Holter, que registra la actividad eléctrica del corazón durante 24 horas o más. Un ECG estándar se compara con tomar una “foto” instantánea del corazón, que puede no capturar irregularidades que ocurren en otros momentos. El Holter, en cambio, permite ver dichas irregularidades al tener un periodo de observación mucho más amplio. La prueba de esfuerzo es otro ejemplo, diseñada para detectar anomalías que pueden manifestarse bajo esfuerzo físico. Durante esta prueba, el paciente realiza ejercicio en una cinta o bicicleta estacionaria, o se simula el esfuerzo mediante medicación, para observar cómo responde el corazón bajo condiciones de estrés.
Con esto damos final a esta primera parte. En la siguiente nos adentraremos en el funcionamiento de un equipo de electrocardiografía. Si quieres conocer más del tema, también puedes ver el video correspondiente en Youtube.
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