Cardiovascular adaptation Electrocardiographic variation in athletes D. Ravasi By : javad vakili Electrocardiography is a fundamental part of cardiovascular assessment t is an essential tool for investigating cardiac arrhythmias and is also useful in diagnosing cardiac disorders such as myocardial infarction The contraction and relaxation of cardiac muscle results from the depolarization and repolarization of myocardial cells. These electrical changes are recorded via electrodes placed on the limbs and chest wall and are transcribed on to graph paper to produce an electrocardiogram The electrocardiogram is recorded on to standard paper traveling at a rate of 25 mm/s. Throughout this article the duration of waveforms will be expressed as 0.04 s = 1 mm = 1 small square The ECG records (indirectly) the electrical activity of the heart. This activity reflects the action of the cardiac muscle as it depolarizes and repolarizes during the cardiac cycle هنگامی که قسمتی از عضله بطنی یا به طورکامل پوالریزه ویا بطورکامل دپوالریزه است هیچ پتانسیلی ثبت نمی شود فقط هنگامی که قسمتی از عضله پوالریزه و قسمتی از آن دپوالریزه است جریان الکتریکی از یک قسمت بطنها به قسمت دیگر جریان می یابد و مقدار از آن به سطح بدن انتشار می یابد تا الکتروکاردیوگرام را تولید کند موج رپوالریزاسیون دهلیزی که موج Tدهلیزی نامیده می شود توسط کمپلکس QRSمحو می شود. •The P wave represents atrial depolarization •the PR interval is the time from onset of atrial activation to onset of ventricular activation ( .15 - .20 S) Other reference 0.16s •The QRS complex represents ventricular depolarization •The S-T segment should be iso-electric, representing the ventricles before repolarization ( .25 - .35 S) Other reference 0.2s •The T-wave represents ventricular repolarisation •The QT interval is the duration of ventricular activation and recovery. (0.35s) انتشار جریانهای الکتریکی در قلب Heart beat originates in the SA node Impulse spreads to all parts of the atria via internodes pathways ATRIAL contraction occurs Impulse reaches the AV node where it is delayed by 0.1second Impulse is conducted rapidly down the Bundle of His and Purkinje Fibres VENTRICULAR contraction occurs The His-Purkinje conduction system در سیستم پورکینژ بدلیل جریان ایمپالسها از قسمت قاعده قلب به نوک قلب میانگین جریان الکتریکی با نگاتیویته به قاعده قلب و پوزیتویته به سوی نوک قلب می باشد .و بالفاصله قبل از تکمیل موج دپوالریزاسیون این جریان معکوس می شود و از نوک قلب به سوی قاعده قلب سیر می کند زیرا آخرین قسمت قلب که دپالریزه می شود دیواره های خارجی بطنها است که در نزدیکی قاعده قلب قرار دارد. Limb leads Chest Leads لیدهای دوقطبی اندامها 3 Bipolar Leads form (Einthovens Triangle) Lead I - measures electrical potential between right arm (-) and left arm (+) Lead II - measures electrical potential between right arm (-) and left leg (+) Lead III - measures electrical potential between left arm (-) and left leg (+) note that right foot is a ground lead قانون آینتوون هرگاه پتانسیلهای الکتریکی در دو عدد از سه لید دو قطبی استاندارد ECGدر هر لحظه معین معلوم باشند پتانسیل لید سوم را می توان به روش ریاضی بوسیله جمع جبری پتانسیل ان دو لید بدست آورد. مجموع پتانسیلها در لیدهای 1و 3برابر با پتانسیل در لید 2است منحنی های لیدهای دو قطبی اندامها با یکدیگر مشابهند لیدهای سینه ای 6 Unipolar leads Also known as precordial leads V1, V2, V3, V4, V5 and V6 - all positive The standard 12 Lead ECG 6 Limb Leads avR, avL, avF, I, II, III 6 Chest Leads (Precordial leads) V1, V2, V3, V4, V5 and V6 Rhythm Strip The amplitude of the waveform recorded in any lead may be influenced by the: myocardial mass net vector of depolarization thickness and properties of the intervening tissues distance between the electrode and the myocardium In the presence of pericardial fluid, pulmonary emphysema, or obesity, there is increased resistance to current flow, and thus waveform amplitude is reduced. Einthoven's triangle and the net electrical heart vector Einthoven's triangle provides a way to understand the amplitude of the ECG waves ECG Waveforms Normal cardiac axis is downward and to the left the wave of depolarization travels from the right atria towards the left ventricle when an electrical impulse travels towards a positive electrode, there will be a positive deflection on the ECG if the impulse travels away from the positive electrode, a negative deflection will be seen Wave of depolarization. Shape of QRS complex in any lead depends on orientation of that lead to vector of depolarization The direction of the deflection on the electrocardiogram depends on whether the electrical impulse is traveling towards or away from a detecting electrode. By convention, an electrical impulse traveling directly towards the electrode produces an upright ("positive") deflection relative to the isoelectric baseline, whereas an impulse moving directly away from an electrode produces a downward ("negative") deflection relative to the baseline. When the wave of depolarization is at right angles to the lead, an equiphasic deflection is produced. It is important to recognize that some electrocardiograph changes are due to conditions other than cardiac disease so that appropriate treatment can be given and unnecessary cardiac investigation avoided individual myocardial cells rely on normal concentrations of biochemical parameters such as: electrolytes oxygen hydrogen glucose thyroid hormones normal body temperature Electrocardiographic features of hyperkalaemia when the potassium concentration rises above 5.5-6.5 mmol/l effects on the electrocardiogram: tall, peaked T waves reduced amplitude and eventually loss of the P wave marked widening of the QRS complex. Hypokalaemia : when serum concentrations of potassium are below 2.7 mmol/l The commonest changes are: decreased T wave amplitude ST segment depression presence of a U wave . Hypothermia : less than 35°C Tremor artefact from shivering Atrial fibrillation with slow ventricular rate J waves (Osborn waves) Bradycardias, especially junctional Prolongation of PR, QRS, and QT intervals Premature ventricular beats, ventricular tachycardia, or ventricular fibrillation Asystole Electrocardiographic findings according to level of fitness and sport activity The most marked findings with increasing fitness in endurance athletes: lower heart rate increased prevalence of bradycardia increased precordial ST segment elevation and increased T wave amplitudes slightly increased parameters of right and left ventricular hypertrophy The differences in ECG findings are relatively minor and do not distinguish type of sport activity. The term tachycardia is used to describe a heart rate greater than 100 beats/min. A Bradycardia is defined as a rate less than 60 beats/min (or <50 beats/min during sleep). Young, athletic people may display various other rhythms, particularly during sleep. Common electrocardiographic findings athletes برادی کاردی سینوسی آریتمی سینوسی بلوک دهلیزی -بطنی درجه اول بلوک دهلیزی -بطنی ونک بک درجه دوم بلوک دسته راست ناقص موجهای Pدندانه دار هایپر تروفی بطن راست توسط شاخصهای ولتاژ هایپر تروفی بطن چپ توسط شاخصهای ولتاژ اختالالت رپوالریزاسیون شامل تغییر محل دادن قطعه ST فاصله های تصحیح شده QTدر محدوده باالیی طبیعی موج Tمعکوس و بلند و نوک تیز ورزشکاران ممکن است بواسطه غیر طبیعی بودن ECGهمچون هایپر تروفی قلبی ،غیر طبیعی بودن موج رپالریزاسیون یا برادی کاردیا تحت تشخیص پزشکی قرار گیرند و از ورزش منع شوند. برادی کاردیا در ورزشکاران بدلیل کاهش تون سمپاتیک و افزایش تون واگی همراه با امادگی بدنی ضربان قلب کمتر از 60ضربه در دقیقه %91ورزشکاران در زمان استراحت دارای برادی کاردیا سینوسی هستند در ورزشکاران استقامتی ضربان استراحت پایین تر است در ورزشکاران فاصله بین دو ضربان 2.55ثانیه در حالت بیداری و 2.8ثانیه در حالت خواب گزارش شده است. بلوک سینوسی – دهلیزی ایمپالس صادره از گره سینوسی قبل از ورود به عضله دهلیزی بلوک می شود و فقدان انقباض دهلیزها موج Pدهلیزی را حذف می کند در این وضعیت بطن ها با ریتم جدیدی شروع به ضربان می کنند و ایمپالس معموال از گره – دهلیزی بطنی شروع می شود و لذا کمپلکس QRS-Tبطنی آهسته می شود اما تغییری نمی کند. ناهنجاریهای هدایتی تاخیر هدایت ایمپالس از دهلیزها به بطن ها با بلوک دهلیزی -بطنی درجه اول فاصله P-Rاز 0.20ثانیه بیشتر باشد ( .ریتم ثابت است) در حالت عادی فاصله 16/0 P-Rثانیه است. که در 10تا %33ورزشکاران گزارش شده است. در ورزشکاران بلوک دهلیزی -بطنی درجه اول همچون برادی کاردی ،به افزایش تون واگی نسبت داده می شود. در ورزشکاران معموال با تزریق اتروفین یا تمرین زمانی که تون واگی حذف می شود ECG طبیعی می شود. بلوک درجه دوم یا mobitz type Iیا بلوک :Wenckebach- type هنگامی که هدایت از محل اتصال دهلیزی – بطنی آهسته می شود تا این که فاصله P-Rبه 25/0تا 45/0می رسد پتانسیلهای عملی که در گره دهلیزی – بطنی سیر می کنند گاهی آن قدر قوی هستند که می توانند ازگره دهلیزی – بطنی رد شوند و در سایر اوقات به اندازه کافی قوی نیستند در این مورد گفته می شود که ضربانات حذف شده بطنها وجود دارد این حالت موسوم به بلوک ناقص درجه دوم قلبی است ( .ریتم دهلیزها ثابت است ولی ریتم بطنها یکسان نیست) در %40ورزشکاران با بلوک درجه اول ،بلوک درجه دو نیز وجود دارد .که با فعالیت یا از دست دادن شرایط امادگی این نوع بلوک ناپدید می گردد. Mobitz I second-degree AV block Characterized by a progressive prolongation of the PR interval, which results in a progressive shortening of the R-R interval. Ultimately, the atrial impulse fails to conduct, a QRS complex is not generated, and there is no ventricular contraction. Mobitz II second-degree AV block Characterized by an unexpected nonconducted atrial impulse. Thus, the PR and R-R intervals between conducted beats are constant.)(ریتم دهلیزها و بطن ها ثابت است می تواند بعنوان شاخصی از بیماری قلبی ارزیابی شود2 موبیتز نوع بلوک دهلیزی – بطنی کامل یا بلوک درجه سوم : در این حالت بلوک کامل ایمپالس از دهلیزها به بطن ها ایجاد می شودو امواج Pکامال از کمپلکسهای QRS-Tمجزا میشوند تعداد ضربان قلب در دهلیزها تقریبا 100بار در دقیقه و تعداد ضربان بطنها کمتر از 40بار در دقیقه است.بعالوه هیچ رابطه ای بین ریتم امواج Pو کمپلکسهای QRS-Tوجود ندارد و بطنها از زیر کنترل دهلیزها خارج می شوند. بلوک کامل در ورزشکاران بسیار نادر است در این وضعیت بایستی که فعالیت ورزشی محدود شود .و نیاز به یک پیس میکر در انها می باشد(. .ریتم دهلیزها و بطن ها ثابت است) ST Segment Depression Can be characterised as: Downsloping Upsloping Horizontal تاخیر در هدایت درون بطنی بلوک ناقص سیستم پورکینژ شایع ترین شکل طوالنی شدن هدایت درون بطنی است که در 51%ورزشکاران المپیکی ثبت شده است بطوریکه ایمپالس در جریان بعضی از دوره های قلبی به بخشی از قلب منتقل نمیشود. مبانی فیزیولوژیکی بلوک سیستم پورکینژ در ورزشکاران ناشناخته است (علل ایجاد این عارضه در بیماران شامل ایسکمی میوکاردیت و مسمومیت با دیژیتال می باشد) می تواند بیشتر بیانگر بار اضافی بر بطن راست باشد تا هدایت تاخیری از طریق سیستم پورکینژ طوالنی شدن بیش از 12/0ثانیه هدایت QRSوابسته به بلوک شاخه راست یا چپ خیلی نادر است موج P در تحقیقات متعددی دامنه موج Pدر ورزشکاران در مقایسه با غیر ورزشکاران بیشتر گزارش شده است احتماال به هایپر تروفی دهلیزها بستگی داشته باشد در یک تحقیق ولتاژ موج Pدر %25دوندگان نخبه بین 5/2و 3میلی متر گزارش شده است. بعالوه در توالی زیاد موجهای Pفرو رفته در ورزشکاران گزارش شده است. هایپر تروفی بطنی هایپرتروفی بطن راست :داده های کمتری در زمینه هایپرتروفی بطن راست با ECG وجوددارد هایپر تروفی بطن چپ بصورت گسترده ای در ورزشکاران مطالعه شده که با اندازه گیری اکو کاردیو گرافی دیواره بطن همبستگی داشته است در %76ورزشکاران هایپرتروفی بطن چپ گزارش شده است ورزشکاران استقامتی در مقایسه با ورزشکاران سرعتی از میزان هایپرتروفی بیشتری ( %44دربرابر )%32برخوردار بودند هر دو گروه اتساع حفره بطنی یکسانی داشتند با وجود این ضخامت دیواره بطن در استقامتی کارها بیشتر است تغییرات رپالریزاسیون در ورزشکاران تغییر الگوهای رپالریزاسیون در ورزشکاران درمقایسه با غیر ورزشکاران شایع است. شامل باالرفتن نقطه ، J-باالرفتن قطعه ، STو تغییر موج Tاست. باالرفتن نقطه J-بکرات در لیدهای تحتانی و قلبی مشاهده شده است باال رفتن نقطه J-الکتوکاردیوگرافی در %95از فوتبالیستها ی حرفه ای گزارش شده است دامنه این تغییرات بطور متوسط بین 1تا 3میلی متر بود در دوندگان استقامتی %70باال رفتن نقطه Jرا داشتند افت بخش STدر ورزشکاران معمول نیست و تنها %3دوچرخه سواران 1/0میلیمتر افت را در نقطه Jو قطعه STنشان دادند. تغییرات موج : Tمعکوس شدن در لیدهای قلبی یا لیدهای اندامها در %30ورزشکاران استقامتی این موج همچنین ممکن است بلند و قله دار و biphasic or isoelectricباشد. آریتمی فوق بطنی انقباضات زودرس دهلیزی در درصد باالیی از ورزشکاران استقامتی گزارش شده است تاکیکاردی فوق بطنی مداوم به پدیده ورود مجدد گره AVبستگی دارد .که ممکن است در نتیجه استرسهای جسمانی یا عاطفی ،مصرف کافئین ،یا الکل ایجاد می شود. اندازه ،شکل یا جهت موج Pمعموال قایم است و ممکن است معکوس گردد .موج Pممکن است در روی موج Tقبلی بیافتد. انقباضات زودرس انقباض زودرس یک انقباض قبل از زمانی است که انقباض طبیعی قلب بایستی انجام شود .این حالت اکستراسیستول یا ضربان اکتوپیک نامیده می شود. انقباض زودرس دهلیزی :موج Pدر این ضربان زودتر از موعد طبیعی در دوره قلبی بوجود آمده و فاصله P- Rکوتاه شده که منشا اکتوپیک ضربان در نزدیکی گره دهلیزی -بطنی است فاصله بین انقباض زودرس و انقباض بعدی نیز مختصری طوالنی شده است که توقف جبران کننده نامیده می شود. انقباضات زودرس دهلیزی بکرات در اشخاص سالم ایجاد می شود و در واقع غالبا در ورزشکاران سالم نیز یافت می شوند. انقباض زودرس گره دهلیزی – بطنی :انقباض بطنی زودرس در ورزشکاران شایع است موج Pدر منحنی دیده نمی شودو روی کمپلکس QRS-Tمی افتد زیرا ایمپالس در همان زمانی که در جهت رو به جلو به داخل بطنها سیر می کند در جهت رو به عقب به داخل دهلیزها می رود و شکل کمپلکس QRSرا تغییر می دهد. کملکس QRSمعموال بطور قابل مالحظه ای طوالنی می شود دلیل این موضوع آن است که ایمپالس بجای سیستم پورکینز از طریق عضله که دارای هدایت آهسته می شود 12/0(.ثانیه یا بیشتر) کمپلکس QRSدارای ولتاژ زیادی است متعاقب تقریبا تمام انقباضات زودرس بطنی موج Tدارای پوالریته پتانسیل الکتریکی مخالف پوالریته پتانسیل الکتریکی کمپلکس QRSاست زیرا هدایت آهسته ایمپالس در عضله قلبی به گونه ای است که فیبرهای عضالنی که اول از همه دپوالریزه شده اند اول از همه نیز رپالریزه می گردند. تاکیکاردی پاروگزیسمال یا حمله ای افزایش تعداد ضربان قلب بصورت حمله ای سریع تاکیکاردی حمله ای دهلیزی :افزایش ناگهانی تعداد ضربان قلب از حدود 95بار در دقیقه به حدود 150بار در دقیقه .در این حالت یک موج Pمعکوس قبل از هر یک از کمپلکسهای QRS-Tوجود دارد و این موج تا حدودی روی موج Tطبیعی ضربان قبلی افتاده است تاکیکاردی حمله ای گره دهلیزی – بطنی :این تاکیکاردی غالبا از یک ریتم سرگردان ناشی می شود که گره دهلیزی-بطنی را در بر می گیرد این حالت معموال کمپلکسهای QRS-Tتقریبا طبیعی همراه با فقدان کامل امواج Pتولید می کند. دارای ریتم منظم، با تعداد 250-140ضربان فاصله PRغیر قابل اندازه گیری QRSعریضتر از 12/0ثانیه یا بیشتر تاکیکاردی بطنی :دارای ظاهر یک سری ضربانهای زودرس بطنی یکی بعد از دیگری است بدون این که ضربانهای طبیعی بین آنها وجود داشته باشد .به دو دلیل این نوع تاکیکاردی خطرناک است -1 :زمانی ایجاد می شود که آسیب ایسکیمیک قابل مالحظهای در بطنها وجود داشته باشد -2به علت تحریک تکراری سریع عضله بطنی بکرات موجب بروز حالت کشنده فیبریالسیون بطنی می شود. فیبریالسیون بطنی :وخیمترین تمام آریتمی های قلبی است که اگر ظرف 3-2دقیقه متوقف نشود تقریبا کشنده است. فیبریالسیون بطنی از ایمپالسهای قلبی ناشی می شود که عنان اختیار خود را در توده عضالنی بطنها از دست می دهند و ابتدا یک قسمت از عضله بطنی را تحریک می کنند و سپس بخش دیگر و به دنبال آن باز هم بخش دیگری را تحریک می کنند و سرانجام روی خود فیدبک کرده و همان عضله را بارها و بارها مجددا تحریک می کنند.و هیچ گاه متوقف نمی شوند.لذا هیچ گاه یک انقباض همگام تمامی عضله قلبی را بطور همزمان ایجاد نمی شود. علل ایجاد فیبریالسیون -1 :شوک الکتریکی ناگهانی قلب -2ایسکمی عضله قلبی -3ایسکمی سیتم تخصص عمل یافته هدایتی ان و یا هر دو. حرکات چرخشی به عنوان پایه فیبریالسیون بطنی هنگامی که ایمپالسهای طبیعی قلبی در قلب طبیعی در تمامی وسعت قلب سیر کرد جای دیگری برای رفتن ندارد زیرا تمام عضله بطنی در ان زمان تحریک ناپذیر می ماند تا یک پتانسیل عمل جدید در گره سینوسی شروع شود. حرکات چرخشی زمانی رخ می دهد که: طول مسیر سیر ایمپالس طوالنی باشد که در قلبهای گشاد رخ می دهد طول مسیر ثابت باشد اما سرعت هدایت به اندازه کافی کاهش داده شود در نتیجه بلوک شدن سیستم پورکینژ ،ایسکمی عضله قلبی و غلظت زیاد پتاسیم رخ میدهد. مرحله تحریک ناپذیری قلبی فوق العاده کوتاه باشد که موقع مصرف داروها یا متعاقب تحریک الکتریکی تکراری ایجاد می شود. مرحله آسیب پذیری فیبریالسیون قلبی زمانی رخ می دهد که قلب در حال خروج از دوره قلبی قبلی خود است یعنی درست در پایان انقباض قلبی فیبریالسیون دهلیزی فیبریالسیون دهلیزی در ورزشکاران درمقایسه با همساالن غیر ورزشکار شایع تر است این حالت میتواند کوتاه مدت یا طوالنی مدت (بیش از 2هفته) باشد ورزشکاران ممکن است در نتیجه تمرین مستعد فیبریالسیون دهلیزی ناشی از تون واگی باال قرار گیرند. علت شایع فیبریالسیون دهلیزی بزرگ شدن دهلیزی ناشی از ضایعات دریچه های قلبی است که مانع از این می شوند که دهلیزها به مقدار کافی خون را به داخل بطنها تخلیه کند.یا ناشی از نارسایی بطنی همراه با تجمع بیش از حد خون در دهلیزها است. در فیبریالسیون دهلیزی دهلیزها بعنوان پمپ چاشنی برای بطنها بی فایده خواهند بود ولی خون بصورت پاسیو به بطنها جریان یافته ولی کارایی پمپ فقط 20تا 30درصد کاهش می یابد لذا در فیبریالسیون دهلیزی امواج ضعیف هستند و یا موج Pدیده نمی شود و یا منحنی با فرکانس زیاد و ولتاژ بسیار پایین مشاهده می شود برعکس ،کمپلکس QRS-Tطبیعی است فیبریالسیون دهلیزی فلوتر دهلیزی حالت دیگری است که توسط یک حرکت چرخشی در دهلیزها ایجاد می شود .و در ورزشکاران شایع تر است .فلوتر دهلیزی از این نظر با فیبریالسیون دهلیزی تفاوت دارد که سیگنال الکتریکی بصورت یک موج بزرگ واحد همیشه در یک جهت بطور مرتب توده عضالنی را دور می زند فلوتر دهلیزی یک ریتم سریع انقباض معموال بین 200و 300ضربان در دقیقه در دهلیزها ایجاد می کند .دراین حالت برای هر ضربان بطنی 3-2ضربان دهلیزی وجود دارد. پایان