Engenharia Clínica

Eletrocardiógrafo e monitor cardíaco

Elaborador por:

Profa. Dra. Vera Lúcia da Silveira Nantes Button

Introdução

Eletrocardiógrafos: detectam os sinais elétricos associados à atividade cardíaca e produz o eletrocardiograma, ECG, um registro gráfico de tensão elétrica em função do tempo.

A atividade elétrica do coração humano pode ser detectadas na superfície do corpo (amplitude em torno de alguns minivolts) e registrada no eletrocardiograma.

Eletrocardiograma: o ECG constitui um dos mais úteis métodos não-invasivos de diagnóstico médico. O ECG é usado para diagnosticar e acompanhar a evolução de arritmias cardíacas e diversas outras patologias do coração. Pode ser obtido no consultório médico, durante um exame de rotina (12 derivações), com o paciente em repouso, para diagnosticar problemas cardiovasculares.

Monitor eletrocardiográfico: usado principalmente no centro cirúrgico e UTI. O ECG pode ser obtido continuamente (são necessários pelo menos dois eletrodos de registro e um terceiro de referência) para monitorar a função cardíaca (freqüência de batimento) do paciente. Geralmente está associado à monitoração de outros parâmetros vitais, tais como taxa respiratória, pressão sanguínea, debito cardíaco, oxigenação do sangue, etc.

Histórico

1872: Gabriel Lippmann inventa o “eletrodo capilar” (capilar de vidro com Hg e H₂SO₄ cujo menisco de vidro era lido com microscópio);

1981: as três fases da atividade cardíaca, denominadas ondas P e T e complexo QRS, são descritas (Burdon – Sanderson e Paige, em animais; Waller em humanos);

1985: Willen Einthoven aperfeiçoa o eletrodo capilar e descreve as cinco deflexões;

1897: Clement Ader cria o galvanômetro de corda;

19901: Einthoven constrói o primeiro ECG com galvanômetro de corda;

1903: Einthoven vende o primeiro ECG comercial

1905: Einthoven transmite sinais de ECG do hospital para o laboratório por telefone;

1906: Einthoven publica o primeiro Atlas com ECGs normais e anormais diferenciados para ventrículos e átrios, do lado direito e do lado esquerdo;

1912: Einthoven descreve o triângulo eqüilátero formado pelas derivações I, II e II e introduz os eletrodos de imersão;

1917: utilização dos eletrodos de registro de metal com algodão embebido em solução salina;

1924: Einthoven ganha o premio Nobel por inventar o eletrocardiógrafo

1932: Charles Wolferth e Francis Wood descrevem o uso clinico de derivações no peito (V e V16);

1938: utilização das válvulas e TRC (tubo de raios catódicos) para amplificar e visualizar os sinais eletrocardiográficos;

1942: Emanuel Goldberg acrescenta as derivações aVR, aVL, e aVF completando as 12 derivações utilizadas até os dias atuais;

anos 40: surge o primeiro monitor por telemetria. Usava tubos de vácuo era muito pesado, sendo de utilidade em estudo de “stress”;

1950: primeiros eletrocardiógrafos transistorizados;

1961: N. J. Holter cria o primeiro ECG portátil;

1966: utilização de computadores IBM para reconhecimento de padrões para diagnóstico automático;

1969: Geddes usa eletrodos de Ag/AgCl e pastas eletrolíticas à base de Cl.

A partir dos anos 70: utilização de eletrodos descartáveis; a introdução de computadores teve grande impacto tecnológico dos eletrocardiógrafos e monitores cardíacos, levando ao desenvolvimento da aquisição automática de dados, análise, processamento e detecção automática (inclusive em rede) de arritmias.

FUNCIONAMENTO DO CORAÇÃO

Anatomia

O suprimento sanguíneo para as diversas partes do corpo é mantido no sistema circulatório de acordo com o aumento ou diminuição da resistência sistêmica ao fluxo de sangue.

Quando em repouso, o fluxo de sangue no ser humano adulto é de aproximadamente 5 l/min, o que equivale a 60-80 batimentos do coração por minuto.

Em exercício, o fluxo aumenta para 15 a 25 l/min e o número de batimentos do coração por minuto fica entre 120 a 160.

Na figura 1 é apresentado um corte do coração, com 4 câmaras, (átrios esquerdo e direito (AD e AE), ventrículos esquerdo e direito (VE e VD)), a veia cava superior e o sistema de condução elétrica do coração: nodos sino-atrial (AS) e átrio-ventricular (AV), redes de Purkinje e feixe de His.

Figura 1. Corte do coração apresentando as 4 câmaras e o sistema de condução elétrica

Coração como bomba

O coração consiste em uma bomba muscular pulsátil unidirecional dupla, que trabalha em dois tempos.

Bomba muscular pulsátil: tem a função de manter ativamente o fluxo sanguíneo como principal mecanismo de transporte de substancias por todo o corpo. O fluxo é exercido no momento da contração dos ventrículos, que é seguida pelo relaxamento e portanto, não é contínuo e sim pulsátil.

Bomba dupla: o coração é formado por duas bombas distintas e análogas, que funcionam de forma síncrona: o coração direto (VD e AD) e o esquerdo (VE e AE). O primeiro é responsável pelo fluxo coração-pulmões e o segundo pela circulação em todo o corpo, inclusive no próprio coração.

Bomba unidirecional: cada câmara tem válvulas que impedem o refluxo do sangue garantindo sentido único na circulação. As válvulas para baixa pressão estão nas saídas do átrio direito (tricúspide), do ventrículo direito (pulmonar) e do ventrículo esquerdo (aórtica). A maior pressão é na saída do átrio esquerdo (válvula mitral): quando está fechada, suporta a contração do ventrículo esquerdo, impedindo o refluxo.

Bombas de dois tempos: os dois lados são formados por câmara superiores (átrio) e inferior (ventrículos) que funcionam alternadamente. A contração dos átrios leva ao enchimento dos ventrículos, que são responsáveis pela atividade bombeadora principal. A fase de repouso dos músculos das câmaras inferiores ou ventrículos é a diástole e a de contração é a sístole.

Propriedades cardíacas

A fibra cardíaca apresenta quatro propriedades: excitabilidade, contratilidade, ritmicidade e condutividade.

Excitabilidade: é a propriedade de responder a um estímulo. A resposta da fibra cardíaca é representada pela contração muscular.

Contratilidade: em condições fixas, a resposta do coração é máxima, qualquer que seja a intensidade do estímulo, desde que supralimiar.

Ritmicidade ou automatismo: a fibra cardíaca tem a propriedade de originar, dentro de si mesma, o impulso que determina sua contração. Nem todas as partes do coração têm o mesmo automatismo.

condutibilidade: os estímulos ativadores da musculadores cardíaca se originam numa região restrita. Graças à condutibilidade, o processo de ativação se propaga por toda a musculatura cardíaca. A condutibilidade é comum a todo tecido cardíaco, porém, encontra-se particularmente desenvolvida no feixe de His e seus ramos e na rede de Purkinje.

Potencial de ação das fibras cardíacas

As manifestações elétricas da atividade refletem a atividade mecânica, sendo úteis do ponto de vista da prática clínica, no diagnóstico de patologias cardíacas. A concentração do coração (átrios e ventrículos) é precedida por uma ativação elétrica, de padrão especifico e bem coordenado, das estruturas musculares. Cada parte da estrutura cardíaca é especializada para uma função. Distinguem-se os tecidos nodais (NSA e NAV), de His e de Purkinje (atrial e ventricular)

Tecido nodal sino-atrial (NSA): NSA tem a função de auto-ritmicidade. O nodo sino-atrial, também chamado de marca-passo primário, é formado por um agrupamento de células (1 a 2mm de comprimento e 2mm de largura). É onde ocorre o primeiro potencial de ação (PA), ou seja é onde tem inicio a atividade elétrica do coração

Feixe de His: a ativação elétrica iniciada no NSA é transmitida (velocidade 1m/s) ao tecido nodo-ventricular (NAV) através dos ramos internodais do feixe de his.

Tecido nodal átrio-ventricular (NAV): p NAV é o marca passo secundário. Quando a despolarização chega ao NAV, suas fibras retardam a condução (velocidade 0,05m/s) antes que ela continue pelo feixe de Hi9s e pela rede de Purkinje dos ventrículos, pra não haver contração simultânea de átrios e ventrículos.

Rede de Purkinje: as fibras de Purkinje apresentam velocidade de programação alta (1m/s), permitindo a contração dos ventrículos. Mais 50% da massa ventricular é estimulada em aproximadamente 10 ms.

Cada tipo de tecido cardíaco exibe um potencial de ação característico: diferentes células apresentam formas diferentes de atividade elétrica, mas em geral, a contração é sincronizada pela despolarização do nodo sino-atrial há cada (aproximadamente) 800 ms.

O sistema de condução especializado representa uma pequena porção da massa cardíaca, e assim, os átrios e os ventrículos são quem mais contribuem para o formato do potencial elétrico captado externamente ao coração.

Na figura 2 são apresentados os potenciais de ação de uma fibra ventricular e de uma fibra do NSA.

O potencial da fibra ventricular exibe fases de ativação (0), de recuperação inicial rápida (1) (principalmente devido à rede de Purkinje), platô de despolarização (2), repolarização (3) e potencial de repouso (4). As fases (1) e (2) correspondem (3) e potencial de repouso (4). As fases (1) e (2) correspondem à concentração ou sístole e as fases (3) e (4) à diástole. O músculo cardíaco só apresenta uma nova concentração depois de completada a relaxação da concentração anterior.

A PA da fibra do NSA praticamente não exibe platô: despolariza e repolariza rapidamente e não tem período refratário absoluto.

- POTENCIAL DE AÇÃO DE UMA FIBRA CARDÍACA TÍPICA:

fase 0: ativação

fase 1: recuperação inicial

fase 2: platô de despolarização

fase 3: repolarização

fase 4: potencial de repouso

- período refratário absoluto: fases 1 e 2

- período refratário relativo: fase 3

- POTENCIAL DE AÇÃO E DE FIBRA DO NODO ÁTRIO-SINUSAL

- não tem período refratário absoluto

Figura 2. potenciais de ação de uma fibra ventricular (a) e de uma fibra NSA (b)

O ELETROCARDIOGRAMA (ECG)

Características de sinal eletrocardiógrafo

o ECG é o registro da atividade elétrica do coração por meio de eletrodos colocados sobre a superfície corporal. Representa a somatória de todas as atividades elétricas que ocorrem a cada instante do ciclo cardíaco. A seqüência de eventos elétricos que resultam no ciclo sístole/diástole (figura 3) propaga-se através do volume condutor do tórax e pode ser medida na superfície do corpo através de eletrodos. Na figura 3 são mostrados os principais componentes que interessam num ECG típico.

Figura 3. ECG típico, mostrando as ondas P, T e o complexo QRS. A duração e a amplitude dessas formas têm significado clinico porque correspondem diretamente ao percurso de condução elétrica do coração

Despolarização

a cada instante da atividade ventricular, a atividade elétrica do coração pose ser representada por um vetor, com origem no centro elétrico do coração. A cada instante, este vetor representa a contribuição total de todas as áreas ativas do coração.

A amplitude deste valor é proporcional à quantidade de massa muscular ativada (contraída) e o sentido deste vetor (resultante) acompanha o espalhamento da frente de despolarização.

Derivações

O ECG pode ser medido sobre qualquer ponto do corpo humano. A corrente iônica gerada pela frente de despolarização encontra um caminho se baixa resistência através do corpo até os eletrodos de registro. O coração é o gerador elétrico e o tórax, considerando um volume condutor linear, pode ser representado como uma carga resistiva; o potencial elétrico medido sofre atenuação com a distancia do gerador (sobre o tórax, a amplitude típica é de 5mV).

Em 1912 Einthoven descreveu o triângulo eqüilátero formado pelas derivações I, II e III (figura 4). Para facilidade de padronização entre indivíduos, os eletrodos correspondentes ao triangula eqüilátero de Einthoven são colocados, geralmente, sobre os pulso (RS e LA) e no tornozelo esquerdo (LL).

Figura 4. Triângulo de Einthoven

A morfologia do ECG depende dos seguintes fatores: estado do gerador, sinal elétrico, meio condutor, e distribuição e localização dos eletrodos de registro sobre a superfície do corpo, denominada derivação.

Na prática atual em eletroencefalografia, existem 12 pontos padronizados para colocação dos eletrodos: às derivações I, II e III de Einthoven somaram-se as seis derivações introduzidas em 1932 por Charles Wolferth e Francis Wood, V! a V¨. as 12 derivações clássicas são obtidas de diversos sinais captados através de nove eletrodos: dois nos braços, um na perna esquerda e 6 sobre o peito (figura 5). Um eletrodo adicional, tipicamente colocado na perna direita, é usado para reduzir a interferência externa.

Figura 5. colocação dos nove eletrodos utilizados para se obter as 12 derivações

O sistema padrão de 12 derivações inclui três colocações diferentes de eletrodos: derivação bipolar (figura 6), aumentada (figura 7) e precordial (figura 8), como mostrado na tabela e figuras seguintes

Tabela I. derivações clássicas em eletroencefalografia

Tipo de derivação	Eletrodos usados	Definição
Bipolar ou derivação de membros	LA, RA, LL, RL	I= LA –RA II = LL – RA III = LL - LA
Aumentada ou derivação unipolar de extremidade (Goldberg)	LA, RA, LL, RL	aVR = RA – ½(LA + LL) aVL = LA – ½ (LL + RA) aVF= LL – ½(La + RA)
Unipolares precordiais (Wilson)	V1, V2, V3, V4, V5 e V6 (mais um em cada braço, um em cada perna, sendo a direita aterrada; eletrodo explorador = vi, i entre 1 a 6 uma das posições pré-cordiais)	V1 = v1 – (RA + LA + LL)/3 V2 = v 2 - (RA + LA + LL)/3 V3 = v 3 - (RA + LA + LL)/3 V4 = v 4 - (RA + LA + LL)/3 V5 = v 5 - (RA + LA + LL)/3 V6 = v 6 - (RA + LA + LL)/3

Figura 6. Derivação bipolar.(a) Derivação I; (b) Derivação II; (c) Derivação III. (d) Técnica para desviar o vetor cardíaco (no centro de triângulo) a partir as projeções geométricas dos vetores de membros

Figura 7. (a) Central Wilson.(b) a (d):

Derivações aumentadas aVR, aVL e aVF, respectivamente. (e) Relação entre os vetores das derivações de membros e as derivações aumentadas no plano frontal

Figura 8. Derivações precordiais. O eletrodo ligado à entrada não-inversora do amplificador é o eletrodo explorador, que é colocado, a cada vez, numa das posições precordiais

Aplicações clínicas

A análise interpretativa do registro eletrocardiógrafo inclui:

Determinação da freqüência cardíaca da duração de cada elemento (P, QRS, T, P-R, S-T e do ritmo ou seqüências e intervalos);

Determinação da freqüência respiratória, que modula a freqüência cardíaca: (aumenta na inspiração e diminui na expiração);

Análise morfológica de cada elemento;

Determinação do eixo elétrico do coração: determinado a partir do vetor QRS médio de duas derivações frontais. Indica se há mudança na posição do coração no tórax, variação de espessura da parede ventricular, distúrbios na seqüência da condução elétrica. O vetor gerado pela atividade elétrica do coração é afetado pela massa muscular despolarizada. É afetado por hipertrofia, infarte do miocárdio (uma parte do músculo é substituída por tecido fibros, inerte eletricamente).

As disfunções cardíacas mais freqüentes são decorrentes da atividade elétrica anormal. As patologias relacionadas com ritmicidade e, ou condutividade, são conhecidas como arritmias cardíacas. As mais comuns incluem:

ritmo anormal do marca- passo natural (sino-atrial);

deslocamento do marca-passo sino-atrial para outras regiões (extra-sístoles);

bloqueio (em diversos pontos) da transmissão do sinal elétrico;

vias anormais para condução da onda de despolarização;

geração espontânea de disparo (extra-sístoles);

silêncio sinusal, condição causada por lesão irreversível do NSA.

A seguir são apresentadas algumas das patologias mais comuns:

Taquicardia: freqüência cardíaca maior que 100 bpm

- condição fisiológica: pode representar uma tentativa de adaptação do coração a um aumento da demanda, como no caso de susto, exercício, emoção, medo, stress, etc.

- condição patológica: é um componente do quadro de insuficiência cardíaca

Fibrilação: descoordenação entre as fibras por estímulos espontâneos

- no caso atrial, não ocorre contração atrial; só ocorre complexo QRS e o rendimento cai;

- no caso ventricular, determina a imediata cessação mecânica levando à morte em minutos;

Bradicardia: caracterizada por freqüência menor que 60 bpm

- condição que pode ser encontrada em indivíduos normais em repouso ou em atletas;

- pode ser causada por depressão do NSA

Infarte: causado por morte do tecido muscular (anóxia); não conduz nem gera potenciais, desordenando a contração;

Hipertrofia: aumento da massa cardíaca (atrial ou ventricular, esquerda ou direita), das distancias e, portanto, dos intervalos entre ondas (desloca o vetor resultante);

Bloqueios: demora anormal na condução elétrica no NAV ou no feixe de His, ocasionando ritmo diferente entre átrios e ventrículos (2:1, 3:1, etc);

- 1° grau: apenas retardo;

- 2° grau: dissociação de freqüências

pré-excitação: isolamento elétrico insuficiente entre átrios e ventrículos, ocasionando despolarização prematura dos ventrículos, sem prévio enchimento adequado dos mesmos.

Eletrocardiógrafo e monitor cardíaco

Função

Eletrocardiógrafo – usado por cardiologistas ou técnicos treinados para, através das 12 derivações, realizar em “check up” de rotina; interpretação especifica de doenças cardíacas (por exemplo, infarto do miocárdio e doenças condução elétrica); supervisão de implante de marca-passo cardíaco; pré-operatório; “follow up” (acompanhamento) de procedimentos cirúrgicos; etc. o grau de complexidade de suas funções varia muito, podendo fornecer o traçado acompanhado de um “laudo” interpretativo. Existem eletrocardiógrafos de um canal e de múltiplos canais, que armazenam, processam e transmitem a informação.

Monitor cardíaco – para monitoração contínua do ECG (uma derivação); usado em centros cirúrgicos e UTI, juntamente com a monitoração de temperatura, respiração, pressão sanguínea, etc. além da forma de ondas do ECG, pode indicar a freqüência cardíaca e o “status” das conexões dos eletrodos.

Diagrama em blocos

Na figura 9 é apresentado e um diafragma em blocos de um eletrocardiógrafo genérico, com capacidade de gerar traçados para diagnostico e para ser usado como monitor.

Figura 9. Diafragma em blocos de um eletrocardiógrafo genérico

Eletrocardiógrafo

Figura 10. Diafragma em blocos de um ECG diagnóstico

O diafragma em blocos acima representa um sistema de 12 derivações para ECG diagnostico. O sistema típico de 12 derivações utiliza 1 eletrodo em cada braço, 1 na perna esquerda, 6 nas posições precordiais. O circuito de perna direita é usado para.reduzir interferência elétrica.

Os eletrodos LL, LA e RA são conectados à rede de resistores conhecida como central de Wilson, a partir da qual obtém-se as derivações de membros I, II e II e as aumentadas aVL, aVR e aVF.

A função primária de um sistema de aquisição de ECG é amplificar o sinal elétrico do coração e rejeitar artefatos e ruídos biológicos e ambientais, utilizando-se normalmente amplificadores diferenciais,

Num estágio posterior de amplificação, ajusta-se a resposta em freqüência e a seguir o sinal registrado pode ser visualizado, digitalizado, processado, transmitido, etc.

A isolação elétrica deve fornecer proteção ao paciente contra riscos de choque elétrico.

Na tabela II são indicadas algumas das características típicas de um eletrocardiógrafo comercial. Algumas especificações importantes incluem proteção e risco de choque elétrico, configuração de eletrodos e características dos amplificadores.

Tabela II Especificações de um eletrocardiógrafo comercial típico.

Parâmetro	Especificação
Eletrodos disponíveis	RA, LA, LL, RL, V1 a V6
Derivações	I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1 a V6
Impedância de entrada	> 2,5 MW a 10 Hz
Ganho total	20,10 e 5 mm/Mv
Faixa de passagem	0,01 – 50 Hz (diagnóstico) 0,5 – 40 Hz (monitoramento)
Ruído	< 40 mV pico - pico
Rejeição de modo comum	120 dB
Linearidade	Melhor que 5%
Proteção (sobretensão)	5 kV (desfibrilador)
Corrente de fuga	< 10 mA

As características indicadas na tabela I, somem-se as capacidades obtidas da utilização de microcomputadores , como a digitalização, armazenamento e interpretação dos traçados captados e a possibilidade de funcionar alimentado à bateria por diversas horas.

Monitor cardíaco

Na monitoração do ECG, a morfologia do sinal registrado não é prioridade e sim a detecção do complexo QRS.

Enquanto para o ECG diagnóstico a faixa de freqüência está compreendida entre 0,05 Hz e 100Hz, para o monitor cardíaco, a faixa é menor, vai de 0,5 Hz a 40 Hz. O monitor deve ser sensível principalmente ao complexo QRS, que tem conteúdo em freqüência principalmente na faixa média.

A própria faixa de passagem do monitor já resulta em atenuação dos artefatos de movimento de baixa freqüência e dos ruídos de freqüências maiores, devidas ao EMG.

O cardiotacômetro, que fornece apenas a taxa de batimento cardíaco trabalha com uma faixa ainda mais estreita:8-24Hz ou ainda 12-21Hz.

Existem monitores cardíacos portáteis e alimentados a bateria, monitores usados em centros cirúrgicos e UTIS e monitores que usam telemetria, além de sistemas mais complexos, como monitores de arritmias cardíaca e cardioversores cujos projetos incluem monitores cardíacos. O uso mais comum de monitores cardíacos é em UTI de hospitais.

A seguir serão comentados alguns componentes e circuitos comuns aos eletrocardiógrafos (diagnóstico) a ao monitores cardíacos.

Eletrodos

Os eletrodos de ECG são feitos normalmente de prata clorada, sendo o contato elétrico com a pele aumentado com o uso de gel eletrolítico a base de cloro. Tipos mais comuns: (a) sucção, usado em ECG diagnóstico, para contato no peito; (b) placa, usado em ECG diagnóstico, para contato nas extremidades; (c) descartável (adesivo), usado em ECG diagnóstico de esforço, em situações de emergência e monitoração de longa duração (UTI, Holter), para contato no peito.

Antes da aplicação do gel condutor e fixação do eletrodo, apele deve ser limpa, retirando-se vestígios de suor e gordura e eventualmente de pelos. Os eletrodos de placas são mantidos no lugar com tiras elásticas.

Na figura 12 são representados os tipos mais comuns de eletrodos e a seguir são mostrados detalhes de eletrodos de sucção e conectores de cabos de eletrodos:

Seletor se derivação

A seleção de derivação pode ser feita mecanicamente (através de chaves) ou por “software” (algoritmos de controles, via computador). Normalmente o seletor inclui a central de Wilson (já mostrada na figura 7), formada por resistores que permitem obter sinais das extremidades igualmente balanceados; a partir dos quatros eletrodos de extremidades, obtêm-se as derivações aumentadas a partir dos eletrodos precordiais, as demais derivações.

Circuitos de proteção

Não só o paciente deve receber atenção quanto à exposição a tensões ou correntes elevadas: os amplificadores e demais circuitos eletrônicos sensíveis precisam ser protegidos.

Situações de maior risco:

- uso de desfibrilador no paciente;

- paciente tocar alguma área energizada (110v ou 220v).

os circuitos deste bloco devem proteger o equipamento de tensões até 5 Kv.

A lâmpada néon (ou um GTD, tubo de descarga a gás) após sua ionização, oferece um caminho de baixa resitência ao terra para transientes altos e os capacitores, para transientes mais baixos.

Os resistores limitam a corrente e atenuam a tensão elétrica.

Os diodos limitam a tensão em +/-10V na entrada dos amplificadores operacionais A1 e A2. os diodos zener, limitam a tensão na saída de A3 (do circuito da perna direita), evitando que transientes altos de tensão conduzidos através do corpo, cheguem ao amplificador.

O centrelhador, na presença de transientes elevados, como o de uma descarga de desfibrilador, coloca momentaneamente em curto os terras isolados, para evitar que correntes de fugas altas atravessem o transformador isolador e alcancem os circuitos eletrônicos.

Pré – amplificador

É constituído por amplificador de instrumentação (a), que alia alta impedância de entrada (dois buffers na entrada) com alta rejeição de modo comum “CMRR” (amplificador diferencial). O ganho é limitado para prevenir saturações pelos níveis DC na entrada:

O segundo estágio é um amplificador com filtro passa-faixa (b) que estabelece o ganho final e a resposta em freqüência do equipamento:

- passa-altas (PA): definido pelos valores do resistor R6 e do capacitor C1

- passa-baixas (PB): definido pelos valores dos resistores e capacitores R8- C2- R4-C3

A faixa de freqüência deve eliminar os ruídos ambientais e biológicos sem distorcer o sinal

de ECG. Valores típicos para essa faixa são:

- 0,5 a 40 Hz para monitoração;

- 0,01 a 150 Hz para ECG diagnostico.

A utilização de filtros ocasiona algumas modificações no sinal, que podem comprometer o diagnóstico. Nas figuras 15 e 16 a seguir, são mostrados o espectro de freqüências componentes do ECG e o efeito de filtração incorreta (filtros PA e PB mal ajustados ou defeituosos) no traçado, respectivamente.

Circuitos de isolação elétrica

A melhor proteção contra corrente de fuga é a isolação elétrica. A isolação elétrica é uma consideração muito importante nos equipamentos eletromédicos. As formas são muito restritivas em relação à passagem de corrente elétrica pelo paciente:

- corrente máxima tolerada antes de por o paciente em risco – 10 μA. (60Hz)

- a sensibilidade do corpo diminui com a freqüência: corrente máxima tolerada sobe para 1mA se a freqüência for maior que 100 kHz.

- São utilizadas diversas técnicas para assegurar o isolamento elétrico do paciente em relação à rede, dentre elas a de isolação óptica, indicada na figura 17

- técnica simples, barata, mas não linear – a compensação da não-linearidade é obtida através de D₁, que deve ser idêntico a D₃:

se D_{1 =}D₃ = I_3.como i₁= V₁/R₁, e i_{3 =}V₀/R₁, então V₀ = (R₁/R₁)V₁

- o circuito de isolação elétrica pode ser obtido também com transformador de isolamento, que constitui uma técnica mais linear, mas depende de eletrônica mais complexa moduladores do sinal com portadora de alta freqüência, demoduladores, conversores CA/CC e CC/CA para transmissão de potência).

Características mais importantes de um sistema de isolação (óptica ou por transformador):

Suportar tensão do desfibrilador (≈ 5kV);

Fuga de corrente capacitiva menor possível pela barreira de isolação;

Mínima distorção do sinal e imunidade a ruídos.

Detector de falha de derivação

Uma ocorrência bastante comum na prática é o deslocamento do eletrodo, o escape do fio condutor ou do conector do eletrodo, gel condutivo insuficiente ou seco. Em cada um destes casos haverá falha na derivação, aumentando a impedância entre os eletrodos.

O método mais freqüente de detectar esta falha é a medida da impedância entre os eletrodos, através da resposta do sistema quando um sinal de baixa tensão e alta freqüência (100 kHz) é injetado no eletrodo. A impedância normal sob bom contato é de ordem de 10²Ω a 100 kHz.

A freqüência de trabalho (100kHz) é completamente eliminada pelos filtros do ECG, não interferindo nas medidas nem oferecendo risco para o paciente.

Restaurador de linha de base

- a linha de base do eletrocardiograma pode ser deslocada por um sinal CC (transitório) que satura os amplificadores.

- Esta saturação é em decorrência das elevadas constantes de tempo dos filtros (> 3 s), em resposta ao chaveamento para troca de derivações ou mau contato (mesmo passageiro) nos eletrodos.

- É desejável um circuito que providencie o RESET automático em caso de saturação, restaurando a linha de base dentro da janela de operações normal de ECG.

Rejeição de marca passo

- o sinal do marca-passo é muito breve (5 ms) e com subida muito abrupta ≈ 1 V/μs.

- No cálculo da freqüência cardíaca feita num monitor cardíaco, o sinal de ECG é filtrado para extrair o complexo QRS e então é feita uma contagem do tempo médio entre estes eventos.

- Em pacientes portadores de marca-passo implantado, a saída do marca-passo pode ser confundida com um batimento cardíaco e falsear as medidas do monitor, além de poder saturar os amplificadores.

Outros recursos

- calibração: um sinal de 1mV pode ser momentaneamente introduzido através do acionamento de um botão pelo operador. Esta marca no traçado de ECG permite uma avaliação quantitativa da amplitude dos sinais no momento da interpretação e diagnóstica pelo médico.

- Marcador de eventos: semelhante ao anterior, possibilita ao operador adicionar uma marca no traçado, para caracterizar algum evento de interesse ocorrido durante o exame, 999através de outro botão.

- Registrador gráfico: dispositivo que registra o sinal em papel. Pode utilizar diversas tecnologias, sendo mais comum à impressão em papel térmico e o uso de penas com tinta (alguns modelos têm um suporte para canetas comuns).

- Papel é milimetrado, podendo ser uma fita de 6 cm de largura, até usar folhas formato A4 (montadas sobre tambor rotativo). A velocidade pode ser ajustada pelo operador em 25 mm/s ou 50 mm/s.

- Microcomputador: cada vez mais presente em ECG’S, o microcomputador pode controlar toda a operação do equipamento (software proporciona ao operador opções de derivações, ajusta ganho, registra dados de paciente, médico, etc., algoritmos para interpretação do ECG e pré-diagnostico, com reconhecimento de arritmias).

- Teclado e display alfanumérico facilitam comunicação com o operador.

- Alarmes: luminosos e sonoros, têm significado particularmente importante nos monitores cardíacos. Devem indicar principalmente se a freqüência cardíaca está abaixo (bradicardia, parada cardíaca) ou acima do valor normal (taquicardia), os monitores de arritmia devem ser capazes, através de diversos tipos de arritmia e a fibrilação ventricular (situação que pode levar a óbito)

Interferência no sinal de ECG

Toda captação de biopotenciais é sujeita a interferências de outros sinais ambientes e do próprio paciente. Estas interferências são de diversas naturezas, como está indicado na figura 18 e descrito no texto a seguir

Fontes biológicas e artefatos

- potenciais de pele: a interface pele - gel – eletrodo pode acumular potenciais de 25 mV. Podem ser reduzidos pela raspagem ou punção da pele, que elimina a camada superficial de pele morta e no caso da punção ultrapassa a barreira das outras camadas da pele, aumentando o contato elétrico. Os potenciais CC também são eliminados por filtros passa-altas.

- Artefatos de movimento: são sinais produzidos pelo movimento relativo entre pele e eletrodo, com modificação da linha de base ou presença de ruído no traçado, dificultando a sua interpretação.

- Ruído muscular: os potenciais de ação da musculatura esquelética (EMG) têm a mesma faixa de amplitude do ECG, mas com faixas de freqüência maior . podem ser eliminados com filtros passa-baixas, através da colocação adequada dos eletrodos e do repouso do paciente.

Interferências ambientais

- rede de 60 Hz: interferência por acoplamento capacitivo e indução eletromagnética. É reduzida pela blindagem aterrada dos cabos das derivações e pela redução do laço de captação eletromagnética

aspectos de segurança

A norma IEC 601-2-25 regulamenta os aspectos de segurança e funcionais dos eletrocardiógrafos e a norma IEC 601-2-27 (de julho de 1997) faz o mesmo para monitores cardíacos. Estabelecem também os testes de conformidade destes equipamentos (por exemplo, ensaios de medida de corrente de fuga pelo paciente , d3e proteção contra efeitos de desfibrilação e de recuperação após os efeitos de uma descarga de desfibrilador).

Ambas as normas estão sob as exigências da norma geral IEC 601-1, que regulamenta os aspectos de segurança em equipamentos médico-hospitalares.

Aspectos de manutenção

Os eletrocardiógrafos e monitores cardíacos possuem normas de segurança bastante rígidas que geralmente são seguidas pelos fabricantes. Por isto, os problemas elétricos são relativamente poucos e estão relacionados à presença de artefatos e ruídos, manutenção preventiva mal feita, bem como pelo mau uso do equipamento pelos operadores.

Causas de ruídos elétricos incluem cabos de eletrodos quebrados (por causa de quedas, por exemplo), limpeza e preparação da aplicação de eletrodos mal feita, movimentação do paciente, proximidade dos equipamentos elétricos defeituosos e linhas de energia, interferência de marca-passo e outros equipamentos eletromédicos. A maioria dos ECG diagnóstico e monitores possuem recursos tecnológicos para eliminar ou reduzir tais interferências.

A preparação mal feita da colocação dos eletrodos (limpeza da pele, dos eletrodos, utilização de eletrodos novos) bem como a conexão dos fios dos eletrodos no equipamento é comumente relatada. Os eletrodos novos devem permanecer em suas embalagens fechadas até o momento do uso, para não resseca-los.

A colocação errada dos eletrodos leva à obtenção de traçados não-confiáveis, podendo deixar de detectar anormalidades do ECG.

Riscos de choques elétricos, inclusive conectando o paciente diretamente à rede ocorrem quando o paciente é desconectado temporariamente do monitor e os conectores dos cabos de eletrodos ficam soltos. Há relatos da ligação destes conectores a áreas energizadas, provocando choque nos pacientes. O ECRI recomenda que unidades assistenciais de saúde que possuem equipamentos com cabos de conectores que possam ser ligados em tomadas energizadas (de monitores de apnéia, por exemplo), os descartem e substituam rapidamente.

Cabos rompidos e, ou mal conectados estão relacionados a incidentes com choque e queimadura de pacientes sob monitoração cardíaca.

Procedimentos de manutenção preventiva e de verificação freqüente são indicados pelos fabricantes e adaptados de acordo com a política de manutenção de cada instituição de saúde.

O FDA (Food and Drug Administration, do EUA), possui um “desfibrillator Working Group”, que em 1992 estabeleceu um “check list” para monitores e desfibriladores cardíacos. Um resumo deste “check list” será apresentado adiante como exemplo de um procedimento de verificação freqüente.

O “check list” tem por objetivo ajudar o usuário estabelecer rapidamente o estado do equipamento. É organizado de modo que o usuário faça a verificação visual (passos 1 a 7) a cada utilização ou troca de ambiente do equipamento, para certificar-se de que o mesmo está pronto para o próximo uso e numa freqüência menor, o teste operacional (passos 8 e 9), sem pular nenhum passo de importância critica.

“Check list” para desfibriladores/ monitores cardíacos

Passo 1: estado do chassi/carcaça – deve ser limpo, livre de sujeiras, de pó, de gotas e de

quaisquer objetos

Passo 2: acessórios –checar a presença, a armazenagem correta e a validade de eletrodos de

monitoração e gel ou outro meio condutivo.

Passo 3: pás- verificar se estão limpas e se podem ser removidas facilmente, inclusive

adaptadores para uso pediátrico (no caso de desfibriladores)

Passo 4: cabos e conectores – inspecioná-los a procura de rachaduras ou rompimentos.

Verificar se os conectores estão conectados seguramente.

Passo 5: fonte de alimentação – verificar se o equipamento está ligado na rede e se o indicador

de bateria esta ok. Certificar-se de que a bateria de reserva está em ordem.

Passo 6: indicadores de ECG – ligar o monitor e realizar a “autochecagem” e verificar se o

display do monitor está funcionado.

Passo 7: registrador de ECG – verificar se a unidade tem papel e tinta suficientes.

Conferir a data indicada no registrador

Passo 8: se houver, inspecionar o marca-passo (seguir especificações do fabricante).

Passo 9: procedimento de verificação dos ciclos de carga e descarga (somente para o

desfibrilador).

Passo 10: reconectar à rede de energia.

Os passos do “check list” correspondem a testes qualitativos. Par os monitores cardíacos e eletrocardiógrafos, devem ser feitos ainda testes quantitativos, que incluem a verificação dos alarmes (+/- 5 bpm ou batimentos por minuto, a 40 e 120 bpm) e calibração da medida de taxa (+/- 5 bpm ou batimentos por minuto, a 40 e 120 bpm) (feitas com simulador de ECG), além das medições de impedância de terra (menor ou igual a 0,5Ω) e de corrente de fuga (menor ou igual a 300 μA).Á manutenção preventiva cabe limpeza exterior, ajuste d erodas, lubrificação do “drive” de papel (se for o caso) e a substituição de baterias e filtros.

Os equipamentos de testes necessários são; um simulador de ECG, um medidor de corrente de fuga ou analisador de segurança, um ohmímetro para medir a resistÊncia de aterramento, gerador de sinais e osciloscópio.

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