I sistemi di derivazioni ECG evolvono da Einthoven alla copertura a 360 gradi

Immagina ogni battito cardiaco come una tempesta elettrica in miniatura e l'elettrocardiogramma (ECG) come il radar che cattura questa tempesta. Per oltre un secolo, gli scienziati medici hanno continuamente esplorato e perfezionato la tecnologia ECG, cercando interpretazioni più complete e precise dell'attività elettrica del cuore. Dai primi secchi di soluzione salina ai moderni dispositivi indossabili intelligenti, lo sviluppo dei sistemi di derivazioni ECG è un'epopea medica di innovazione e scoperte.

Un ECG è un metodo diagnostico non invasivo e rapido che registra l'attività elettrica del cuore durante ogni ciclo cardiaco attraverso elettrodi posizionati sulla superficie della pelle. Le differenze di potenziale registrate da questi elettrodi sono chiamate "derivazioni". Diversi sistemi di derivazioni impiegano diversi posizionamenti e combinazioni di elettrodi per osservare l'attività elettrica del cuore da molteplici prospettive.

Nel 1903, il fisiologo olandese Willem Einthoven registrò il primo ECG umano, guadagnandosi il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina nel 1924. In quell'epoca, senza elettrodi adesivi o sistemi di amplificazione del segnale, Einthoven doveva immergere gli arti dei soggetti in secchi di soluzione salina, usando l'acqua salata come conduttori collegati al suo galvanometro a filo. Selezionò tre posizioni—braccio destro, braccio sinistro e gamba sinistra—per registrare le differenze di potenziale tra braccio destro-braccio sinistro (Derivazione I), braccio destro-gamba sinistra (Derivazione II) e braccio sinistro-gamba sinistra (Derivazione III). Queste tre derivazioni formarono il triangolo di Einthoven, standardizzando la metodologia ECG.

Per affinare le osservazioni dell'attività elettrica verticale del cuore, Goldberger propose un sistema di derivazioni degli arti migliorato nel 1942. Utilizzando una rete di resistori, derivò tre nuove derivazioni: aVR, aVL e aVF, che rappresentano i potenziali del braccio destro, del braccio sinistro e della gamba sinistra rispetto al terminale centrale di Wilson. Combinate con le derivazioni di Einthoven, questi sei assi verticali migliorarono la capacità diagnostica dell'ECG per le aritmie e alcuni infarti miocardici.

Nel 1934, Wilson fece progredire ulteriormente l'ECG posizionando gli elettrodi direttamente sulla parete toracica, utilizzando un punto di riferimento virtuale (CT, terminale centrale) vicino al centro del cuore. Le sue sei derivazioni precordiali (V1-V6) fornirono viste orizzontali dell'attività elettrica cardiaca, dimostrandosi fondamentali per la diagnosi di ischemia miocardica e ipertrofia ventricolare. Insieme, i contributi di Einthoven, Goldberger e Wilson formarono il moderno sistema ECG a 12 derivazioni.

L'ECG a 12 derivazioni integra sei derivazioni degli arti (I, II, III, aVR, aVL, aVF) e sei derivazioni precordiali (V1-V6), offrendo approfondimenti multi-angolo sulla struttura e sulla funzione cardiaca. Come standard di riferimento clinico, diagnostica aritmie, ischemia, infarto, ipertrofia e squilibri elettrolitici.

Nel 1956, Frank modellò il cuore come un dipolo rotante nello spazio 3D, catturando la sua attività elettrica tramite gli assi X, Y e Z in un sistema cartesiano. L'ECG vettoriale rappresentava questa attività come anelli rotanti, offrendo vantaggi per gli infarti della parete posteriore. Tuttavia, la sua complessità ne limitò l'adozione diffusa.

Nel 1988, Dower introdusse il sistema EASI, utilizzando solo cinque elettrodi per derivare le derivazioni vettoriali X, Y, Z e approssimare gli ECG a 12 derivazioni. Questo approccio semplificato mantenne l'accuratezza diagnostica riducendo al contempo la complessità di configurazione.

Affrontando i punti ciechi dell'ECG a 12 derivazioni (ad esempio, infarti ventricolari destri/posteriori), CardioSecur ha sviluppato un sistema a 22 derivazioni basato su EASI. Calcolando derivazioni aggiuntive—incluse le viste della parete destra e posteriore—ha ottenuto una valutazione cardiaca completa senza riposizionamento degli elettrodi.

• ECG a singola derivazione: Limitato a un asse verticale; incapace di rilevare l'ischemia o localizzare con precisione le aritmie.
• ECG a 3 derivazioni: Tre assi verticali; ancora inadeguato per l'ischemia e la localizzazione delle aritmie.
• ECG a 12 derivazioni: Sei assi verticali e sei orizzontali; standard di riferimento ma manca delle viste posteriori/ventricolari destre.
• ECG vettoriale: Analisi del dipolo 3D; superiore per gli infarti posteriori ma complesso da interpretare.
• Sistema EASI: Equivalente all'ECG a 12 derivazioni con meno elettrodi; lievi deviazioni di ampiezza/asse.
• Sistema a 360°: 22 derivazioni che coprono tutte le pareti cardiache; massimizza il rilevamento dell'infarto e la localizzazione delle aritmie.

I sistemi di derivazioni ECG si sono evoluti dalla configurazione primitiva di Einthoven alla copertura a 360° di CardioSecur, ogni innovazione che affina la diagnostica cardiaca. Con l'integrazione di IA e big data, i sistemi futuri promettono ancora maggiore precisione e personalizzazione, consentendo ai medici di salvaguardare la salute del cuore come mai prima d'ora.