UE3.1 - Physique Fiche de Cours Electrophysiologie - ECG [PDF]

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2019-2020

UE3.1 - Physique Fiche de cours Electrophysiologie - ECG

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ELECTROPHYSIOLOGIE DES CELLULES CARDIAQUES ACTIVITE ELECTRIQUE DU CŒUR Historique

Mise en évidence de l’activité électrique animale par Galvani et Volta vers 1790.

Origine

Mouvements ioniques à travers la membrane des cellules cardiaques : • myocytes = cellules contractiles. • tissu nodal = cellules nerveuses qui permettent de conduire l’influx nerveux. Garantir le bon fonctionnement de la pompe cardiaque. • •

Rôle

Mesure : électrocardiogramme

Assuré par la contraction du muscle cardiaque = le myocarde. Pompe cardiaque = organe vital.

Mesure à distance et atraumatique. Diagnostic de nombreux troubles cardiaques. Suivi de l’évolution des troubles cardiaques. Evaluation de l’efficacité des traitements.

ELECTROPHYSIOLOGIE DES CELLULES CARDIAQUES POTENTIEL DE REPOS DES CELLULES CARDIAQUES Différences de concentrations des ions Na+ et K+ entre l’extérieur et l’intérieur de la cellule. Origine du potentiel de repos

Valeur du potentiel de repos

• Concentration intracellulaire en potassium K+ élevée. • Concentration extracellulaire en sodium Na+ très élevée. • Maintenues par la pompe Na-K : pompe électrogène Milieu intérieur chargé négativement et milieu extérieur chargé positivement. Membrane cellulaire polarisée = différence de polarisation de part et d’autre de la membrane. De l’ordre de –90 mV pour les cellules cardiaques.

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ELECTROPHYSIOLOGIE DES CELLULES CARDIAQUES POTENTIEL D’ACTION (PA) Origine du PA

Cellules cardiaques excitables : possibilité d’inverser la polarité membranaire. Effet de la stimulation des cellules cardiaques : dépolarisation de la membrane et changement de polarité.

Déclenchement du potentiel d’action

Seulement si le stimulus dépolarisant dépasse un certain seuil ≈ 15 mV.

Etapes du potentiel d’action

Dépolarisation jusqu’à + 20 mV. Phase en plateau. Repolarisation.

Conséquences de la dépolarisation due au PA

Contraction cellulaire pour les cellules contractiles = myocytes. Conduction de l’influx nerveux pour les cellules nodales.

Electrophysiologie des cellules cardiaques POTENTIEL D’ACTION : ECHANGES IONIQUES TRANSMEMBRANAIRES Phase 0 : dépolarisation

Afflux rapide et massif de Na+ dans la cellule. Inversion brutale du potentiel.

Phases 1 et 2 : plateau

Entrée de Na+ et Ca2+ dans la cellule. Autour de 0 mV.

Phase 3 : repolarisation

Sortie de K+ de la cellule. Retour de la cellule au potentiel de repos.

Phase 4 : retour au potentiel seuil

Sortie de Na+ et entrée de K+. Sous la dépendance d'échanges actifs par la pompe Na-K. Permet la prochaine dépolarisation.

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ELECTROPHYSIOLOGIE DES CELLULES CARDIAQUES ANATOMIE CARDIAQUE Cavités contractiles

Deux oreillettes : droite (OD) et gauche (OG). Deux ventricules : droit (VD) et gauche (VG). Arrivant au cœur :

Vaisseaux

• Veine cave supérieure (VCS). • Veine cave inférieure (VCI). Partant du cœur : • •

Aorte (Ao). Artère pulmonaire (AP).

ELECTROPHYSIOLOGIE DES CELLULES CARDIAQUES TISSU NODAL Rôle du tissu nodal : tissu nerveux

Responsable de l’élaboration de l’influx nerveux. Assure la conduction de l’influx nerveux à travers un réseau nerveux constitué de plusieurs nœuds. Situé sur la paroi de l’oreillette droite. Potentiel de repos instable :

Nœud sinusal

• •

Nœud auriculoventriculaire et faisceau de His

Branches G et D

Dépolarisation spontanée de façon régulière. Donne le rythme de la contraction cardiaque.

Nœud auriculo-ventriculaire situé dans le septum interventriculaire. Point de départ d’un faisceau nerveux appelé faisceau de His. Division du faisceau de His en deux branches appelées réseau de Purkinje : branche gauche (G) et branche droite (D).

Position du nœud sinusal (NS), du nœud auriculo-ventriculaire (NAV), du faisceau de His (His), des branches G (BG) et D (BD).

Branches qui vont dépolariser toute la paroi des ventricules. • •

Branches G : dépolarisation du ventricule gauche. Branches D : dépolarisation du ventricule droit.

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ELECTROPHYSIOLOGIE DES CELLULES CARDIAQUES TISSU MYOCARDIQUE CONTRACTILE

Constituants du tissu myocardique

Rôle du tissu myocardique

Tissu musculaire à l’origine de la contraction des cavités.

Epaisseur du tissu myocardique

Fin au niveau des oreillettes. Très épais pour le ventricule gauche. Plus fin pour le ventricule droit.

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ELECTROPHYSIOLOGIE DES CELLULES CARDIAQUES PROPAGATION DU POTENTIEL D’ACTION (PA) Transmission de l’influx nerveux

De proche en proche par le tissu nodal et le tissu myocardique. •

Tissus excitables.

Du tissu nodal vers le tissu myocardique : Orientation de la propagation du PA

• •

Propagation guidée par l’orientation des fibres. Propagation anisotrope : ne peut pas se faire dans toutes les directions : - Pas de transmission du PA aux cellules adjacentes.

Variation de la forme du PA tout au long du tissu de conduction. Forme constante à partir des branches gauche et droite. Amplitude et forme du PA constants pendant la propagation du tissu nodal vers le tissu myocardique. Amplitude et forme du PA

• Pas de résistance électrique. • Propagation non décrémentielle = pas de perte d’intensité. Rôle des « gap junctions » = jonctions intercellulaires : • •

Apport d’énergie à la cellule Permet de ne pas perdre d’intensité électrique

Propriété de certaines cellules du tissu nodal ayant un potentiel de repos instable. Dépolarisation spontanée

•

A l’origine de l’automatisme cardiaque : effet “pacemaker”. - Rythme régulier de contraction d’environ 1 Hz : 1 dépolarisation / seconde.

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ELECTROPHYSIOLOGIE DES CELLULES CARDIAQUES VITESSES DE PROPAGATION DU POTENTIEL D’ACTION (PA) Vitesses différentes selon les tissus

4 m.s-1 pour le tissu nodal. 0,4 m.s-1 pour le tissu myocardique. Anneau fibreux isolant entre oreillettes et ventricules. •

Rôle de l’anneau basal

Provoque un retard d’environ 0,15 s entre la contraction des ventricules ou systole et à celle des oreillettes ou diastole.

ELECTROCARDIOGRAPHIE (ECG) THEORIE DU DIPOLE D’EINTHOVEN Constitué de 2 charges opposées. Deux charges opposées sont proches l’une de l’autre : Définition du dipôle

• Apparition d’un moment dipolaire M . Pour un observateur placé au point P situé loin du dipôle : •

Structures assimilables à des dipôles

Mesure d’un potentiel VP =

1 Mcos θ 4πε0 r2

Membrane chargée avec une différence de potentiel entre l’intérieur et l’extérieur. Propagation de l’influx dans un groupe de fibres parallèles en cours de dépolarisation constituant un front de dépolarisation. Ensemble du cœur : si l’observateur est situé loin par rapport à la taille du cœur.

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ELECTROCARDIOGRAPHIE (ECG) Enregistrement continu au cours du temps de l’activité électrique du cœur. Électrodes placées à la surface du corps : milieu conducteur.

Technique de l’ECG

Potentiel créé par le cœur peut être assimilé à celui créé par un dipôle unique dans un milieu conducteur homogène.

Hypothèses biophysiques pour l’ECG

•

Vrai si et seulement si l’observation se fait à longue distance. - Placement des électrodes au bout des mains et des pieds.

•

Valable pour le cœur en voie de dépolarisation ou de repolarisation.

Origine du vecteur moment M peut être considérée comme fixe = centre électrique du cœur : • Différent du centre de gravité. • Vrai si et seulement si l’observateur est loin. Points de recueil du signal électrique = les électrodes, assimilés aux 3 sommets d’un triangle équilatéral. •

Centre de gravité du triangle = centre électrique du cœur.

Points permettant de mesurer l’évolution de M et donc l’activité électrique du cœur. Points situés aux 3 sommets du triangle

3 Points de mesure R, L et F

équilatéral dont le centre est l’origine de M :

1. Ordre de 2. positionnement 3. des électrodes 4.

• Point R (right): bras droit. • Point L (left): bras gauche. • Point F (foot): pied droit. Jaune = point L. Vert = point F. Noir = masse : située au pied gauche. Rouge = point R.

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ELECTROCARDIOGRAPHIE (ECG) VECTOCARDIOGRAMME Enregistrement de la variation du vecteur moment dipolaire M au cours du cycle cardiaque.

Définition

•

Module du vecteur M = somme vectorielle.

A chaque étape : rotation de M dans le sens inverse des aiguilles d’une montre autour du centre électrique du cœur. Variation du module, de la direction et du sens du vecteur moment dipolaire M selon une séquence précise. Dépolarisation auriculaire. Evolution du vecteur M pendant le cycle cardiaque

Dépolarisation ventriculaire en même temps que la repolarisation auriculaire. •

Repolarisation auriculaire masquée par la dépolarisation ventriculaire.

Repolarisation ventriculaire.

Mesure par les électrodes

A chaque étape : génération d’une différence de potentiel au niveau des électrodes. •

Observation des 3 rotations par les électrodes.

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ELECTROCARDIOGRAPHIE (ECG) DERIVATIONS ECG DANS LE PLAN FRONTAL

Déroulé des mesures

Positionnement de 3 électrodes et 1 masse. Mesure par les électrodes des modules des vecteurs des moments dipolaires

M dans le plan frontal. • •

Patient debout de face. Mesure du potentiel en 3 points R, L et F : VR, VL et VF.

Différence de potentiel entre 2 électrodes : 3 dérivations bipolaires

• • •

DI (L – R) : entre main gauche et droite. DII (F – R) : entre main droite et pied. DIII (F – L) : entre main gauche et pied.

Différence de potentiel entre 1 électrode et la masse. 3 dérivations unipolaires

• • •

aVR : vers le bras droit. aVL : vers le bras gauche. aVF : vers le pied.

Cercle trigonométrique permettant de visualiser l’orientation et l’intensité des dépolarisations. • •

Triaxe de Bayley

Construit à partir des 6 dérivations frontales. Permet de vérifier si la contraction électrique du cœur est normale ou s’il y a une déviation de l’axe électrique du cœur.

DI : angle de 0° DII : angle de +60° DIII : angle de +120°. •

Angles de 60° entre DI et DII et entre DII et DIII. aVR : angle de -150° aVL : angle de -30° aVF: angle de 90° •

Angles de 120° entre aVR, aVL et aVF.

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ELECTROCARDIOGRAPHIE (ECG) DERIVATIONS ECG DANS LE PLAN HORIZONTAL 6 électrodes précordiales

Placées le long du thorax en entourant le cœur.

Mesures de 6 dérivations précordiales

V1 : 4ème espace intercostal droit. V2 : 4ème espace intercostal gauche. V3 : mi-distance V2-V4. V4 : 5ème espace intercostal gauche, ligne médioclaviculaire. V5 : 5ème espace intercostal gauche, position axillaire antérieure. V6 : 5ème espace intercostal gauche, position axillaire moyenne.

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ELECTROCARDIOGRAPHIE (ECG) TRACE ECG NORMAL Les électrodes regardent le cœur selon 12 directions : les dérivations. Electrode parallèle au moment : Analyse du signal ECG : signe des ondes mesurées

• •

Moment dipolaire s’approche de l’électrode : onde positive. Moment dipolaire s’éloigne de l’électrode : onde négative.

Electrode perpendiculaire au moment : onde diphasique avec la même amplitude négative et positive. DII : dérivation la plus proche de l’axe électrique du cœur. Enregistrement au cours d’un cycle cardiaque = 1 fois par seconde. •

Durée du tracé : 1 s.

Enregistrement de la dérivation DII

Ligne isoélectrique : ligne de base. Onde P : correspond à la dépolarisation des oreillettes : onde positive. Complexe QRS : correspond à la dépolarisation ventriculaire et la repolarisation auriculaire.

Description du tracé

• Trois phases : négative, positive puis négative. Onde T : correspond à la repolarisation ventriculaire. •

Correspondance entre potentiel d’action et ECG

Onde positive plus ample que l’onde P.

Correspondance parfaite entre les tracés du potentiel d’action et celui de l’ECG. Echelle d'amplitude : • •

100 mV pour le PA. 2 mV pour l’ECG.

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BASES DE L’INTERPRETATION D’UN ECG CRITERES DE NORMALITE Présence d’une onde P

Positive en DI et DII. Négative en aVR. Amplitude d’environ 0,25 mV.

Intervalle PR

Compris entre 0,12 s et 0,20 s. Traduit la conduction entre oreillette et ventricule. Polyphasique : Q négatif, R positif et S négatif. Compris entre 0,06 s et 0,10 s. Axe électrique frontal compris entre 0 et +90°. Evolution de son aspect quand passage de V1 à V6 :

Complexe QRS

• •

En V1 : QRS de type rS = petit en R et grand en S. En V6 : QRS de type Rs = grand en R et petit en S.

Isoélectrique.

Segment ST

Généralement positive. • Sauf en aVR. Asymétrique.

Onde T

BASES DE L’INTERPRETATION D’UN ECG ETAPES SYSTEMATIQUES DE LA SEQUENCE D’INTERPRETATION Rythme

Sinusal = présence d’une onde P. Trouble de conduction : •

Fréquence

Retard = espace PR plus long.

fc(min-1 )=

60.V d

V : vitesse du défilement papier. d : distance entre 2 QRS. Valeur normale : dépend de l’âge, du sexe, de l’effort. • •

Nouveau-né : 90-180 /min, adulte : 50-80 /min.

Axe

Axe électrique normal compris entre 0 et +90°. Calcul par la somme vectorielle DI+DII+DIII.

Hypertrophie

Epaississement musculaire. Ondes amples : QRS d’amplitude plus grande.

Ischémie

Défaut d’irrigation : angor. Infarctus : nécrose. Médisup Sciences 16 Rue de la Cerisaie 75004 Paris – Tél : 01 48 04 90 50 13

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BASES DE L’INTERPRETATION D’UN ECG CALCUL DE L’AXE QRS DU PLAN FRONTAL Mesure de l’amplitude du complexe QRS pour DI, DII, et DIII sur le tracé en mm. Somme algébrique des différents segments pour DI, DII, et DIII.

Etapes du calcul

Somme vectorielle DI+DII+DIII.

Si QRS isodiphasique selon une dérivation : axe QRS perpendiculaire à cette dérivation . Axe normal : entre 0° et + 90°. Axes pathologiques : Interprétation de l’axe QRS

• • •

Entre +90° et -120° : axe droit. Entre -120° et -90° : axe hyperdroit ou hypergauche. Entre -90° et 0° : axe gauche.

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