“Nothing happens until something moves.”
“Nada acontece até que algo se mova.”
— Albert Einstein
o eletrocardiograma é um dos exames mais pedidos nos hospitais e o terror de nós estudantes. Parte dessa dificuldade surge da falta de associação entre os conceitos de física aprendidos anteriormente, especialmente no ensino médio ou pré-vestibular, e sua aplicação na fisiologia cardíaca. Neste texto serão apresentados alguns conceitos físicos fundamentais para um entendimento mais completo do funcionamento do eletrocardiograma.
Cargas elétricas
Começando pelo conceito mais básico, as cargas elétricas são fundamentais para compreender os princípios físicos envolvidos no eletrocardiograma. A carga elétrica é uma propriedade física fundamental da matéria, responsável pelas interações eletromagnéticas que levam à atração ou repulsão entre corpos. Essa propriedade está presente em partículas subatômicas como o próton, que possui carga positiva, e o elétron, que possui carga negativa.
Campo elétrico
Com o conceito de carga definido, é importante entendermos o conceito de Campo elétrico. Ele é uma propriedade da carga, ou seja, se temos carga temos campo elétrico. O campo se encontra envolvendo a carga (carga A), de forma a preencher todo o espaço que a circunda. Quase como uma “aura” em volta da carga elétrica. Quando uma outra carga (carga B) é colocada no campo elétrico da carga A, o campo elétrico da carga A exerce uma força sobre a carga B, sendo o sentido dessa força dependente dos sinais das cargas.
resumindo: O campo elétrico é a região do espaço ao redor de uma carga elétrica onde outras cargas sofrem forças elétricas (repulsão/atração).
Energia potencial elétrica
Energia potencial elétrica é o conceito chave para entendermos a forma que o eletrocardiograma funciona. Quando temos uma carga (propriedade física das partículas que permite interação eletromagnética) no espaço ela produz um campo elétrico, sendo capaz de produzir forças de atração e/ou repulsão sobre outras cargas elétricas. Essa interação entre as cargas dentro de um campo elétrico, faz com que de acordo com sua posição exista uma “energia armazenada” (capacidade de realizar trabalho ou realizar mudanças no estado de um sistema) potencial.
Potencial elétrico
Com os conceitos de carga e campo bem definidos fica bem mais fácil explicar o conceito de potencial elétrico, sendo este a energia potencial elétrica por unidade de carga em um determinado ponto de um campo elétrico. Esse conceito permite descrever a quantidade de energia associada a uma carga elétrica quando ela se encontra em uma determinada posição dentro de um campo elétrico
Diferença de potencial elétrico
Esse é o conceito mais importante pro bom entendimento do ECG, é o princípio base pro funcionamento do exame e é o que o exame mede em si. A diferença de potencial elétrico corresponde à diferença de energia potencial elétrica por unidade de carga entre dois pontos de um campo elétrico. Essa diferença de potencial, no contexto das células cardíacas, está relacionada à distribuição desigual de íons entre o meio intra e extracelular.
Trazendo esse conceito para o nosso organismo, em células do coração existem dois líquidos muito importantes que lembraremos aqui: o líquido extracelular (LEC) e o líquido intracelular (LIC). Cada líquido tem suas propriedades e componentes próprios, mas uma coisa em comum que usaremos agora são os íons que os compõem. No líquido extracelular há uma grande quantidade de íons positivos, principalmente sódio, enquanto no LIC há uma grande quantidade de íons positivos de potássio (ambos possuem os dois íons, mas em diferentes quantidades). Essa distribuição desigual de íons gera uma diferença de cargas elétricas entre o interior e o exterior da célula fazendo com que o meio extracelular seja relativamente mais positivo e o meio intracelular relativamente mais negativo. Se assumirmos que o LEC será o nosso padrão de comparação (dando a ele o valor de 0), o líquido intracelular teria o valor de 90 milivolts negativos (-90).
Assim, dizemos que há uma diferença de potencial elétrico de -90 mV entre o líquido intracelular e o extracelular. Essa diferença de potencial é fundamental para a geração do potencial de ação cardíaco, cuja propagação pelo tecido cardíaco gera variações elétricas detectadas pelos eletrodos do eletrocardiograma.
No fim das contas, o objetivo deste texto foi mostrar que muitos dos fenômenos que vemos na fisiologia cardíaca não surgem “do nada”, mas podem ser entendidos a partir de conceitos básicos de física que aprendemos anos antes. Relembramos ideias como cargas elétricas, campo elétrico, energia potencial elétrica, potencial elétrico e diferença de potencial e vimos como elas ajudam a explicar o funcionamento elétrico das células do coração e o que o eletrocardiograma realmente está registrando. A ideia aqui não é substituir o estudo tradicional do ECG mas complementá-lo, trazendo uma outra forma de olhar para o exame, conectando diferentes áreas do conhecimento. Se essa revisão ajudou a tornar o ECG um pouco menos misterioso (ou pelo menos um pouco mais interessante), então ela já cumpriu seu papel.
Referências
INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA. Conceitos de eletricidade. Santa Catarina: IFSC, s.d.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ. Carga elétrica e matéria. Curitiba: UFPR, Engenharia Elétrica, s.d.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS. Energia potencial elétrica e potencial elétrico. Pelotas: UFPel, s.d.
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Força e campo elétrico. São Paulo: USP, s.d.
GUYTON, Arthur C.; HALL, John E. Tratado de fisiologia médica. 14. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2021.
CARDIOPAPERS. Manual de eletrocardiografia. 2. ed. Belo Horizonte: CardioPapers, 2020.
