cardiac physiology and introduction to

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Cardiac Physiology and Introduction to ECG Essentials of Sleep Technology EKG Review Objectives 1. To become familiar with cardiac anatomy and physiology, and the cardiac electroconduction system. 2. To understand the representation of cardiac activity on an ECG 3. To begin to be able to recognize normal and abnormal cardiac rhythms that may be seen on a polysomnogram, and develop the ability to describe and document ECG rhythms Essentials of Sleep Technology

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Cardiac Physiology and Introduction to ECG

Essentials of Sleep Technology

EKG Review

Objectives

1. To become familiar with cardiac anatomy and physiology, and the cardiac electro‐conduction system.

2. To understand the representation of cardiac activity on an ECG

3. To begin to be able to recognize normal and abnormal cardiac rhythms that may be seen on a polysomnogram, and develop the ability to describe and document ECG rhythms

Essentials of Sleep Technology

The Heart

The heart consists of 4 chambers• Right Atrium• Left Atrium• Right Ventricle• Left Ventricle

The left and right chambers are eachseparated by a septum.  Valves allow blood flow between chambers.

LV

Essentials of Sleep Technology

The Cardiac Cycle

Definition

A  cardiac cycle is one complete heartbeat.

It consists of two phases: 

• contraction

• relaxation

Essentials of Sleep Technology

Blood’s major component:

• Hemoglobin‐ iron containing protein, found in the red blood cells of the blood, facilitates transportation of oxygen

• Hemoglobin transports oxygen from the lungs to the rest of the body.

Essentials of Sleep Technology

Blood Vessels

• 2 types: 

Arteries:  muscular/elastic (pulsate), carry oxygenated blood away from the heart.

Veins:  thinner/ not as muscular, carry blood back to the heart 

Essentials of Sleep Technology

Major Blood Vessels

• Aorta:   “Main” blood vessel that comes out of the heart delivering oxygenated blood to the body and heart

• Coronary arteries:  smaller blood vessels that supply the heart 

Essentials of Sleep Technology

Blood Pressure

• Refers to the force exerted by the circulating blood on the walls of the blood vessels.

• Blood moves through:  

• arteries, arterioles, capillaries and veins

• Normal blood pressure:   120/80 mmHg

Essentials of Sleep Technology

Electrical Conduction of the Heart Initiates contraction

• Sino‐Atrial Node (SA Node)  (60‐100 bpm)

• Atrio‐ventricular Node (AV Node) (0.04 sec)

• Bundle of  His (40‐60 bpm) 

• Purkinje Fibers (15‐40bpm)

Essentials of Sleep Technology

Essentials of Sleep Technology

Standard PSG leads

Lead  I or Lead II are the leads used in a PSG.

Lead I : Records electrical activity between the

right arm and the left arm.

Lead II : Records electrical activity between the

right arm and the left abdomen or left left leg. 

The deflection of the waveforms is determined by:

• The location of electrodes on the body. 

• The selection of a negative and positive electrode  

Essentials of Sleep Technology

Components of the EKG

Three basic waveforms make up the EKG

• P Wave

• QRS complex

• T wave

Essentials of Sleep Technology

Essentials of Sleep Technology

Components of the EKG

Electrical activity during

one cardiac cycle

• Sinus node impulse

• Atrial contraction

• Ventricular contraction

• Ventricular repolarization

Corresponding waveform on EKG

• Precedes P wave, not visible on EKG

• P  wave

• QRS complex

• T wave

Essentials of Sleep Technology

Normal Sinus Rhythm (NSR)

• Heart Rate ‐ Normal rate is 60‐100 bpm

• Rhythm ‐ Atrial and ventricular rhythms are 

regular

• P wave ‐ Identical and proceed each QRS

• QRS complex ‐ narrow, follows each P wave

Essentials of Sleep Technology

Sinus Arrhythmia

Essentials of Sleep Technology

Sinus Arrhythmia

Normal variation ‐ related to resp. rate.

• Heart Rate ‐ 60‐100 bpm.  May slow down to less than 60 and increase to more than 100.

• Rhythm ‐ slightly irregular

• P Wave ‐ identical and precede each QRS.

Essentials of Sleep Technology

Sinus Bradycardia

• Heart Rate ‐ less than 40 bpm ages 6‐adult

• Rhythm ‐ regular

• P waves ‐ normal, precede each QRS

• QRS ‐ usually normal, followed by T wave

Intervention ‐ none, unless symptomatic ‐( dizziness or chest pain ) ‐ Notify M.D.  

Essentials of Sleep Technology

Sinus Tachycardia

• Heart Rate ‐ greater than 90 bpm for adults

• Rhythm ‐ regular

• P waves ‐ usually normal, all followed by QRS, 

but may be buried in QRS.

• QRS ‐ normal

Significance: normal response by heart in demand for increase in blood flow.

Intervention/ notification: circumstance /lab protocol  

Essentials of Sleep Technology

Sinus Tachycardia

Essentials of Sleep Technology

Premature Atrial Contractions (PAC)

• Conduction ‐ atrial focus outside SA node

• Rhythm ‐ irregular when the PAC occurs

• P waves ‐ premature and abnormal

• R‐R interval ‐ unequal when PAC is present

Significance ‐ usually benign in patients without heart disease. May be related to caffeine use.

Intervention ‐monitor for frequency, differentiate from PVC. 

Essentials of Sleep Technology

Premature Atrial Contractions

Essentials of Sleep Technology

Atrial Flutter

• Rate ‐ Atrial: rapid (250‐350 bpm), 

Ventricular: irregular (60‐100)

• Rhythm ‐ usually regular

• P Wave ‐ saw‐toothed (F waves) 

• QRS ‐ normal

Intervention ‐ document, monitor for extremely rapid ventricular rate.   Treated with medication or cardioversion

Essentials of Sleep Technology

Atrial Flutter

Essentials of Sleep Technology

Atrial Fibrillation

Numerous unorganized ectopic atria foci dischargeAtria quivers vs contracting 

Irregularly irregular ventricular rhythm • QRS – normal• P waves – not consistent, vary in size, shape, and 

timing

Significance ‐ possible reduced cardiac outputIntervention ‐ document and monitor 

Essentials of Sleep Technology

Atrial Fibrillation

Essentials of Sleep Technology

Atrioventricular (AV) Blocks 

Definition ‐ A delay in conduction time at the    

AV node.1st Degree

• 2nd Degree

• Type 1 (Wenckeback)

• Type 2

• 3rd Degree

Essentials of Sleep Technology

Atrioventricular Block, (AV Block)1st degree 

Definition ‐ A steady delay in conduction time at the  AV node.

• Rate ‐ Atrial and Ventricular : (60‐100)BPM

• Rhythm ‐ Atrial and Ventricular : Regular 

• P Waves ‐ identical and precede QRS

• QRS ‐ usually normal

• P‐R Interval ‐ Prolonged, but constant

Significance and Intervention ‐ Usually none

Essentials of Sleep Technology

AV Block ‐ 1st degree 

Essentials of Sleep Technology

AV Block – 1st Degree

Essentials of Sleep Technology

AV Block ‐ Second DegreeType 1 or Wenckebach

Definition ‐ Conduction disturbance in AV node

in which each successive impulse is conducted later and later.

Eventually an impulse arrives during the absolute refractory period and cannot be conducted.

Essentials of Sleep Technology

2nd Degree AV Block Wenckebach

• Rate ‐ Atrial rate is greater than ventricular.

60‐100 bpm

• Rhythm ‐ Atrial: regular, Ventricular: irreg.

R‐R interval progressively shortens, until a P wave appears without  a QRS complex (dropped beat). Cycle then repeats.

• P Waves ‐ Normal

• P‐R Interval ‐ Gradually lengthens until a QRS is dropped

• QRS ‐ Normal, but dropped periodicallyEssentials of Sleep Technology

2nd Degree AV Block ‐Type 1

Significance and Intervention ‐

• No intervention is necessary

• Monitor for possible progression to higher              degree of block

Essentials of Sleep Technology

2nd Degree AV Block ‐Type 1

Essentials of Sleep Technology

2nd Degree AV Block‐ Type II

Definition ‐ A complete block of the conduction system at the AV node level in which dropped beats occur without warning.

• Rate ‐ Atrial: usually normal, Ventricular: may be WNL, but is slower than atrial.

• Rhythm ‐ Atrial: regular, P‐P intervals are constant.  Ventricular: regular or irregular.

• P Waves ‐ Normal, but some not followed by a QRS complex.

Essentials of Sleep Technology

2nd Degree AV Block‐ Type II

• QRS Complex : Normal or widened, depending on exact location of the block.

* Note that in Type II block the P‐R and R‐R intervals do not vary preceding a dropped beat.

Significance : More serious than Type I because the frequency and severity is unpredictable.

Intervention : Depends on patient’s symptoms.

Rule out artifact, document and notify M.D.

Essentials of Sleep Technology

2nd Degree AV Block‐ Type II

Essentials of Sleep Technology

Essentials of Sleep Technology

AV Block, Third‐Degree

Definition ‐ All atrial impulses are blocked at the AV junction, and the atria and ventricles beat independently.

• Rate ‐ Atrial is faster than ventricular. Ventricular rate is 40‐60 bpm.

• Rhythm ‐ Regular P‐P intervals and regular R‐R intervals, but no relationship between the atrial and ventricular rhythm.

• P Waves ‐ Normal 

Essentials of Sleep Technology

AV Block,  Third Degree

• QRS Complex ‐ Depends on where the ventricular beat originates.  Complex may be narrow, wide or wide and bizarre.

* Most distinguishing feature is that atria beat independently of the ventricles.

Significance and Intervention ‐ If the ventricular pacemaker fails, cardiac arrest can occur.  Document, monitor and notify M.D.

Essentials of Sleep Technology

AV Block,  Third Degree

Essentials of Sleep Technology

Ventricular Arrhythmia

Essentials of Sleep Technology

Premature Ventricular Contractions (PVCs)

Definition ‐ An ectopic beat originating in the ventriclesoccurs earlier than expected and 

often followed by compensatory pause. 

May be uniform(unifocal) or multi‐focal.

• Rhythm ‐ atrial and ventricular: irregular as a result of the PVCs.

• P Waves ‐may be present or absent, often buried 

in the PVC

• QRS ‐ early, wide and bizarre

Essentials of Sleep Technology

PVCs ‐ cont’d

• Significance ‐ can occur in healthy people 

without a cause.  Isolated PVCs are of no significance.  More serious in presence of heart disease.  Two consecutive PVCs are called coupling, three or more are VT.

• Intervention ‐ If isolated, document and monitor for increasing frequency or presence of multi‐focal PVCs

Essentials of Sleep Technology

PVC

Essentials of Sleep Technology

PVC Samples

Essentials of Sleep Technology

PVCs ‐ Dangerous Forms

PVCs which require special attention:

• Couplets ( 2 successive)

Essentials of Sleep Technology

Couplet

Essentials of Sleep Technology

Couplets

PVCs ‐ Dangerous Forms

PVCs which require special attention:

• Couplets ( 2 successive)

• Bigeminy (every other beat is a PVC)

Essentials of Sleep Technology

Bigeminy

Essentials of Sleep Technology

PVCs ‐ Dangerous Forms

PVCs which require special attention:

• Couplets ( 2 successive)

• Bigeminy (every other beat is a PVC)

• Trigeminy ( every third beat is a PVC)

Essentials of Sleep Technology

Trigeminy

Essentials of Sleep Technology

PVCs ‐ Dangerous Forms

PVCs which require special attention:

• Couplets ( 2 successive)

• Bigeminy (every other beat is a PVC)

• Trigeminy ( every third beat is a PVC)

• Multifocal PVCs ‐ PVCs without uniform appearance

Essentials of Sleep Technology

Multiform/ Multifocal PVCs

Essentials of Sleep Technology

PVCs ‐ Dangerous Forms

PVCs which require special attention:

• Couplets ( 2 successive)

• Bigeminy (every other beat is a PVC)

• Trigeminy ( every third beat is a PVC)

• Multifocal PVCs ‐ PVCs without uniform appearance

• Frequent (more than 6 per minute)

Essentials of Sleep Technology

Frequent PVCs

Essentials of Sleep Technology

PVC Combinations

Trigeminy

Bigeminy

Essentials of Sleep Technology

Assessing PVCs

• How often do they occur?  (6 or more = tx)

• What is their pattern?  Do they appear in clusters?   E.g.: couplets, runs, bigeminy, trigeminy.

• Do they look alike?  Are they uniform (unifocal) or multiform? ( multi‐focal) 

Essentials of Sleep Technology

Premature Junctional Beat

• Ectopic focus is close to AV node

• premature

• no P wave or inverted

• QRS is normal

Essentials of Sleep Technology

Premature AtrialBeat

Premature JunctionalBeat

Premature VentricularContraction

Essentials of Sleep Technology

Premature Junctional Contraction

Essentials of Sleep Technology

Ventricular Tachycardia (V‐tach)

Definition ‐More than 3 PVCs occur in succession at a rate of more than 100 bpm

Rhythm ‐ can be regular or irregular

P Waves ‐ usually not visible 

QRS ‐ wide and bizarre

Significance ‐ life‐threatening

Intervention ‐ determine patient responsiveness, and symptoms.  Initiate Code response

*bursts of V tach less than 100 bpm : document and monitor

Essentials of Sleep Technology

Ventricular Tachycardia (V‐tach)

Essentials of Sleep Technology

2 Types of Tachycardia

Described by width of the QRS complex

1) Narrow Complex Tachycardia:  min. of 3 consecutive beats, > 100 bpm, QRS duration < 120 msec.

2) Wide Complex Tachycardia:  min. of 3 consecutive beats, > 100 bpm, QRS duration > 120 msec.

Essentials of Sleep Technology

Ventricular Fibrillation(V‐Fib)

Definition ‐ unorganized electrical impulse,

no conduction or ventricular contraction.

• Rhythm ‐ rapid and chaotic.

• P Waves ‐ not discernible 

• QRS ‐ not discernible

Significance ‐ life‐threatening

Intervention ‐ quickly rule‐out artifact, determine patient responsiveness and symptoms.  Initiate Code response and CPR if absent pulse

Essentials of Sleep Technology

Ventricular Fibrillation(V‐Fib)

Essentials of Sleep Technology

Asystole

Definition ‐ A total absence of  electrical activity/cardiac pauses greater than 3 sec. (ages 6 – adult)

• Rhythm ‐ absent

• P Waves ‐may  be present or absent 

• QRS ‐ absent

Significance ‐ life‐threatening

Intervention ‐ quickly rule‐out artifact, determine patient responsiveness and symptoms.  Initiate Code response and CPR if absent pulse

Essentials of Sleep Technology

Asystole

OSAS‐Related Brady‐Tachy

Intervention ‐ Document and observe for prolonged sinus pause during bradycardia and associated arrhythmia. 

Anticipate ‐ Both apnea and arrhythmia may worsen in REM sleep.  

Essentials of Sleep Technology

PSG with Brady‐Tachy