Страница: 4/11
Рисунок 3. Проводящая система сердца
Наконец, центрами автоматизма третьего порядка, обладающими самой низкой способностью к автоматизму (25-45 импульсов в минуту), являются нижняя часть пучка Гиса, его ветви и волокна Пуркинье. Однако в норме возбуждение сердца происходит только в результате импульсов, возникающих в волокнах СА-узла, который является единственным нормальным водителем ритма. Дело в том, что в условиях сравнительно частой им-пульсации СА-узла подавляется автоматизм клеток АВ-соединения, пучка Гиса и волокон Пуркинье. Последние являются только потенциальными, или латентными, водителями ритма. При поражениях СА-узла функцию водителя ритма могут взять на себя нижележащие отделы проводящей системы сердца - центры автоматизма II и даже III порядка.
Все волокна проводящей сметены сердца (кроме средней части
АВ-узла) потенциально обладают функцией автоматизма.
В норме единственным водителем ритма является СА-узел,
который подавляет автоматическую активность остальных
(эктопических) водителей ритма сердца.
На функцию СА-узла и других водителей ритма большое влияние оказывает симпатическая и парасимпатическая нервная система: активизация симпатической системы ведет к увеличению автоматизма клеток СА-узла и проводящей системы, а парасимпатической системы - к уменьшению их автоматизма.
2) Функция проводимости
Функция проводимости - это способность к проведению возбужде-ния, возникшего в каком-либо участке сердца, к другим отделам сердечной мышцы.
Функцией проводимости обладают как волокна специализированной проводящей системы сердца, так и сократительный миокард; однако в последнем случае скорость проведения электрического импульса значительно меньше.
Следует хорошо усвоить последовательность и особенности распространения возбуждения по различным отделам проводящей системы сердца. В норме волна возбуждения, генерированного в клетках СА-узла, распространяется по короткому проводящему пути на правое предсердие, по трем межузловым трактам - Бахмана, Венкебаха и Тореля - к АВ-узлу и по межпредсердному пучку Бахмана - на левое предсердие. Возбуждение распространяется по этим проводящим трактам в 2-3 раза быстрее, чем по миокарду предсердий. Общее направление движения волны возбуждения - сверху вниз и несколько влево от области СА-узла к верхней части АВ-узла. Вначале возбуждается правое предсердие, затем присоединяется левое, в конце возбуждается только левое предсердие (рисунок 4). Скорость распространения возбуждения здесь невелика и составляет в среднем около 30 - 80 см-с"1. Время охвата волной возбуждения обоих предсердий не превышает 0,1 с.
1. Направление распространения волны возбуждения по предсердиям - сверху вниз и немного влево.
2. Вначале возбуждается правое, затем правое и левое предсердия, в конце - только левое предсердие.
3 Время охвата возбуждением предсердий не превышает в норме 0,1 с.
В АВ-узле и особенно в пограничных участках между АВ-узлом и пучком Гиса происходит значительная задержка волны возбуждения, скорость проведения не более2-5 см с". Задержка возбуждения в АВ-узле способствует тому, что желудочки начинают возбуждаться только после окончания полноценного сокращения предсердий и желудочков. Малая скорость проведения электрического импульса в АВ-узле обусловливает и другую особенность его функционирования: АВ-узел может «пропустить» из предсердий в желудочки не более 180 - 200 импульсов в минуту. Поэтому при учащении сердечного ритма более 180 - 200 ударов в минуту некоторые импульсы из предсердий не достигают желудочков, наступает так называемая атриовентрикулярная блокада проведения. В этом отношении АВ-узел является одним из самых уязвимых отделов проводящей системы сердца
1. В АВ - узле происходит физиологическая задержка волны возбуждения, определяющая нормальную временную последовательность возбуждения предсердий и желудочков.
2. При учащении сердечных импульсов, исходящих из СА-узла или предсердий, бол eel 80-220 в минуту, даже у здорового человека может наступить частичная (атриовентрикулярная) блокада проведения электрического импульса от предсердий к желудочкам. От АВ-узла волна возбуждения передается на хорошо развитую внутрижелудочковую проводящую систему, состоящую из предсердно-желудочкового пучка (пучка Гиса), основных ветвей (ножек) пучка Гиса и волокон Пуркинье.
Рисунок 4. Распространение возбуждения по предсердиям. а) - начальное возбуждение правого предсердия; б) - возбуждение правого и левого предсердий; в) конечное возбуждение левого предсердия. Красным цветом показаны возбужденные (заштрихованные) и возбуждающиеся в настоящий момент (сплошные) участки Р1 ,Р2, РЗ - моментные векторы деполяризации предсердий.
В норме скорость проведения по пучку Гиса и его ветвям составляет 100 -150 см-с ", а по волокнам Пуркинье -300 - 400 см-с "!. Большая скорость проведения электрического импульса по проводящей системе желудочков способствует почти одновременному охвату желудочков волной возбуждения и наиболее оптимальному и эффективному выбросу крови в аорту и легочную артерию. В норме общая продолжительность деполяризации желудочков колеблется от 0,06 до 0,10 с.
Для правильного понимания генеза различных зубцов ЭКГ
необходимо хорошо знать нормальную последовательность охвата
возбуждением (деполяризацией) миокарда желудочков. Поскольку
волокна Пуркинье преимущественно располагаются в субэндокардиаль-ных отделах
желудочков, именно эти отделы возбуждаются первыми, и отсюда волна деполяризации
распространяется к субэпикардиальным участкам сердечной мышцы (рисунок 5). Процесс
возбуждения желудочков начинается с деполяризации левой части межжелудочковой
перегородки в средней ее трети (рисунок 5а). Фронт возбуждения при этом движется
слева направо и быстро охватывает среднюю и нижнюю части межжелудочковой перегородки.
Почти одновременно происходит возбуждение апикальной (верхушечной) области,
передней, задней и боковой стенок правого, а затем и левого желудочка. Здесь
возбуждение распространяется от эндокарда к эпикарду, и волна деполяризации
преимущественно ориентирована сверху вниз и вначале направо, а затем начинает
отклоняться влево.
Через 0,04 - 0,05 с волна возбуждения уже охватывает большую часть миокарда левого желудочка, а именно его апикальную область, переднюю, заднюю и боковые стенки Волна деполяризации при этом ориентирована сверху вниз и справа налево (рисунок 5б)
Последними в период 0,06 - 0,08 с возбуждаются базальные отделы левого и правого желудочков, а также межжелудочковой перегородки. При этом фронт волны возбуждения направлен вверх и слегка направо, как это показано на рисунке 5в.
0,06 – 0,08 с
0,02 с
Рисунок 5. Распространение возбуждения по сократительному миокарду желудочков, а) - возбуждение (деполяризация) межжелудочковой перегородки (002 с); б) - деполяризация верхушек передней задней и боковой стенок желудочков (004—005 с); в) — деполяризация базальных отделов левого и правого желудочков и межжелудочковой перегородки (0,06 - 0,08 с) Цветовые обозначения те же что и на рисунке 4
3) Функция возбудимости и рефрактерность волокон миокарда
Возбудимость - это способность сердца возбуждаться под влиянием импульсов.
Функцией возбудимости обладают клетки, как проводящей системы сердца, так и сократительного миокарда. Возбуждение сердечной мышцы сопровождается возникновением ТМПД и, в конечном счете — электрического тока.
В разные фазы ТМПД возбудимость мышечного волокна при поступлении нового импульса различна. В начале ТМПД (фаза 0, 1,2) клетки полностью невозбудимы, или рефрактерны, к дополнительному электрическому импульсу. Это так называемый абсолютный рефракторный период миокардиального волокна, когда клетка вообще неспособна отвечать новой активацией на какой-либо дополнительный электрический стимул. В конце ТМПД (фаза 3) имеет место относительный рефрактерный период, во время которого нанесение очень сильного дополнительного стимула может привести к возникновению нового повторного возбуждения клетки, тогда как слабый импульс остается без ответа. Во время диастолы (фаза 4 ТМПД) полностью восстанавливается возбудимость миокардиального волокна, а его рефрактерность отсутствует.
4) Функция сократимости
Сократимость - это способность сердечной мышцы сокращаться в ответ на возбуждение.
Этой функцией в основном обладает сократительный миокард. В результате последовательного сокращения различных отделов сердца и осуществляется основная - насосная функция сердца.
2.3 ФОРМИРОВАНИЕ НОРМАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММЫ
Формирование электрограммы одиночного мышечного волокна
Колебания величины ТМПД отражают динамику процессов де- и реполяризации в различных участках сердечной мышцы. Однако в клинической электрокардиографии электроды располагают на значительном удалении от миокардиальнои клетки, и поэтому измерение ТМПД невозможно. Электрические потенциалы регистрируются обычно с поверхности возбудимой ткани или проводящей среды, окружающей сердце (эпикардиальной поверхности сердца, поверхности тела, конечностей, пищевода и т.д.).
Электрокардиограмма - запись колебаний разности потенциалов, возникающих на поверхности возбудимой ткани или окружающей сердце проводящей среды при распространении волны возбуждения по сердцу.
Разность потенциалов, создаваемая источником тока, характеризует напряжение, или электродвижущую силу (ЭДС), источника тока.
Вначале рассмотрим процесс формирования разности потенциалов на поверхности одиночного мышечного волокна и генез электрограммы (ЭГ) волокна. Как известно, в состоянии покоя вся наружная поверхность клеточной мембраны заряжена положительно. Между любыми двумя точками этой поверхности разность потенциалов отсутствует. На ЭГ одиночного мышечного волокна, зарегистрированной с помощью двух электродов, расположенных на поверхности клетки, записывается горизонтальная нулевая (изоэлектрическая) линия.
д
Рисунок 7. Деполяризация в одиночном мышечном волокне
А — клетка миокарда или одиночное мышечное волокно в состоянии покоя, или статической поляризации. Каждому положительному заряду вдоль клеточной мембраны соответствует отрицательный заряд; Б — начало деполяризации в одиночном мышечном волокне у эндокарда: В — продвижение волны деполяризации от эндокарда к эпикарду; Г — большая часть мышечного волокна охвачена возбуждением; Д — все мышечное волокно охвачено возбуждением Разность потенциалов отсутствует. 1 —эндокард; 2 — эпикард; 3 — часть клетки в состоянии деполяризации (отрицательное электрическое поле) 4 — высокая проводимость клеточной мембраны 5 — направление распространения волны деполяризации (вектор возбуждения): 6 — часть клетки в состоянии покоя (положительное электрическое поле) 7 — высокая резистентность клеточной мембраны; 8 — фронт волны деполяризации (нулевая линия)
При возбуждении миокардиального волокна наружная поверхность деполяризованного участка заряжается отрицательно по отношению к поверхности участка, находящегося еще в состоянии покоя (поляризации), между ними появляется разность потенциалов, которая и может быть зарегистрирована на ЭГ в виде положительного отклонения, направленного вверх от изолинии, - зубца R ЭКГ. Зубец R примерно соответствует фазе 0 ТМПД.
Когда все волокно окажется в состоянии возбуждения и вся его поверхность будет заряжена отрицательно, разность потенциалов между электродами снова окажется равной нулю, и на ЭГ будет записываться изолиния. Быстрая деполяризация одиночного мышечного волокна на ЭГ, зарегистрированной с помощью поверхностных электродов, сопровождается быстрым положительным отклонением - зубцом R.
Далее в течение некоторого времени на ЭГ записывается горизонтальная, близкая к изоэлектрической, линия. Поскольку все участки миокардиального волокна находятся в фазе 2 ТМПД (фазе плато), поверхность волокна остается заряженной отрицательно, и разность потенциалов на поверхности мышечной клетки отсутствует или очень мала. Это сегмент RS – Т ЭГ.
В течение времени, соответствующего полному охвату возбуждением волокна миокарда, на ЭГ регистрируется сегмент RS - Т, в норме расположенный приблизительно на уровне изолинии.
Процесс быстрой конечной реполяризации одиночного мышечного волокна (фаза 3 ТМПД) начинается в том же участке, что и волна деполяризации. При этом поверхность ре-поляризованного участка заряжается положительно, и между двумя электродами, расположенными на поверхности волокна, вновь возникает разность потенциалов, которая на ЭГ проявляется новым отклонением от изолинии — зубцом Т ЭГ. Поскольку к электроду, соединенному с «+» электрокардиографа, теперь обращена поверхность с отрицательным, а не с положительным зарядом, как при распространении волны деполяризации, на ЭГ будет регистрироваться не положительный, а отрицательный зубец Т. Кроме того, в связи с тем, что скорость распространения процесса реполяризации значительно меньше скорости перемещения фронта деполяризации, продолжительность зубца Т ЭГ больше таковой зубца R, а амплитуда — меньше. Процесс быстрой конечной реполяризации одиночного волокна на ЭГ регистрируется в виде отрицательного зубца Т.
Следует отметить, что на форму зубцов ЭГ влияет не только электрическая активность самого мышечного волокна, но и место расположения положительного и отрицательного электродов отведения, с помощью которого регистрируется ЭГ. Об этом и пойдет речь в следующем разделе.
Дипольные свойства волны деполяризации и реполяризации на поверхности одиночного мышечного волокна. Понятие о векторе
В клинической электрокардиографии электрические явления, возникающие на поверхности возбудимой среды (волокна сердца), принято описывать с помощью, так называемой дипольной концепции распространения возбуждения в миокарде. Это значительно упрощает трактовку всех электрокардиографических изменений, поэтому необходимо более подробно рассмотреть некоторые свойства сердечного диполя.
Процесс распространения волны деполяризации и волны реполяризации по одиночному мышечному волокну можно условно представить как перемещение двойного слоя зарядов, расположенных на границе возбужденного (-) и невозбужденного (+) участков волокна.
Эти за ряды, равные по величине и противоположные по знаку, находятся на бесконечно малом расстоянии друг от друга и обозначаются как элементарные сердечные диполи. Положительный полюс диполя (+) всегда обращен в сторону невозбужденного, а отрицательный полюс (-) - в сторону возбужденного участка миокардиального волокна. Диполь создает элементарную ЭДС. ЭДС диполя - векторная величина, которая характеризуется не только количественным значением потенциала, но и направлением - пространственной ориентацией от (-) к (+).
Условно принято считать, что вектор любого диполя направлен от его отрицательного полюса к положительному.
Чтобы описать, как будет выглядеть форма ЭГ при любых направлениях движения волны де - и реполяризации, нам необходимо хорошо запомнить всего три общих правила.
Правило первое. Если в процессе распространения возбуждения вектор диполя направлен в сторону положительного электрода отведения, то на ЭГ мы получим отклонение вверх от изолинии - положительный зубец ЭГ.
Правило второе. Если вектор диполя направлен в сторону отрицательного электрода отведения, то на ЭГ мы зафиксируем отрицательное отклонение, вниз от изолинии, т.е. отрицательный зубец ЭГ.
Правило третье. Наконец, если вектор диполя расположен перпендикулярно к оси отведения, то на ЭГ записывается изолиния, т. е. отсутствуют положительные или отрицательные отклонения ЭГ.
Электрическое поле источника тока. Понятие о суммации и разложении векторов
Электродвижущую силу (ЭДС) любого источника тока (одиночного мышечного волокна или целого сердца) можно зарегистрировать, устанавливая электроды не только на поверхности возбудимой ткани, но и в проводящей среде, окружающей источник. Это возможно благодаря существованию вокруг каждого источника тока электрического поля. Диполь создает в окружающей его среде силовые линии, идущие от положительного к отрицательному заряду диполя. По нормали к ним располагаются изопотенциальные линии с одинаковым положительным или отрицательным потенциалом. На границе между положительной и отрицательной половинами электрического поля располагается линия нулевого потенциала.
Помещая электроды в любые точки электрического поля, можно
зарегистрировать разность потенциалов, несущую определенную
информацию об ЭДС источника тока. Следует подчеркнуть, что основные
закономерности формирования ЭГ, присущие одиночному мышечному
волокну, остаются справедливыми и для электрического поля источника
тока в целом и для формирования ЭКГ. Это означает, что конфигурация
ЭКГ прежде всего будет зависеть от направления вектора диполя по
отношению к электродам отведения, точнее по отношению к
направлению оси электрокардиографического отведения. В рассматри-ваемых нами
случаях осью однополюсного электрокардиографического отведения можно назвать
гипотетическую линию, соединяющую положительный электрод, расположенный в выбранной
точке электрического поля, с электродом, расположенным в центре источника тока
(в центре диполя), - отрицательный полюс отведения.
Однако оси электрокардиографических отведений могут располагаться в электрическом поле не только параллельно и перпендикулярно направлению диполя. Чтобы в этих случаях определить величину и конфигурацию электрокардиографических комплексов, не обходимо воспользоваться хорошо известным правилом разложения векторов.
Амплитуда и форма электрокардиографических комплексов при любой локализации электродов в электрическом поле определяются величиной и направлением проекции ЭДС источника тока (вектора диполя) на ось данного электрокардиографического отверстия.
В сердце одновременно (в каждый момент систолы) происходит возбуждение многих участков миокарда, причем направление векторов деполяризации и реполяризации в каждом из этих участков может быть различным и даже прямо противоположным. При этом электрокардиограф записывает некоторую суммарную, или результирующую, ЭДС сердца для данного момента возбуждения.
Суммарный моментный вектор сердца определяется как алгебраическая сумма всех векторов, его составляющих.
Теоретически можно представить себе три случая суммирования векторов и получения суммарного результирующего вектора:
если два вектора источника тока направлены в одну сторону и
параллельны друг другу, то результирующий вектор представляет собой
сумму векторов и направлен в ту же сторону;
если два вектора источников тока направлены в противоположные стороны, то результирующий вектор равен их разности и ориентирован в сторону большего вектора;
3) если два вектора источников тока направлены под углом друг к
другу, то результирующий вектор (ЭДС) равен по величине и
направлению диагонали параллелограмма, сторонами которого являются
два вектора. При этом допускается, что оба вектора исходят из одной точки.
В заключение следует отметить, что существенное влияние на амплитуду электрокардиографических зубцов оказывает также расстояние от исследующего электрода до источника тока. Величина зубцов ЭКГ обратно пропорциональна квадрату расстояния от электрода до источника тока. Это означает, что чем дальше расположен электрод от источника тока, тем меньше амплитуда зубцов комплексов электрокардиограммы. Однако при удалении электродов более чем на 12 см от сердца дальнейшее изменение амплитуды зубцов оказывается ничтожным.
Формирование электрокардиограммы при распространении волны возбуждения по сердцу
Распространение волны деполяризации и реполяризации по сердцу является несравненно более сложным процессом, чем движение фронта возбуждения по одиночному мышечному волокну. Это объясняется тем, что в сердце одновременно функционирует большое число элементарных источников тока - сердечных диполей, каждый из которых обусловлен возбуждением отдельных миокардиальных волокон и отличается от других таких же диполей как по величине, так и по направлению. Однако, согласно дипольной концепции электрокардиографии, при определенных допущениях сердце можно условно рассматривать как один точечный источник тока — единый сердечный диполь, создающий в окружающем его объемном проводнике (теле) электрическое поле, которое и может быть зарегистрировано с помощью электродов, расположенных на поверхности тела. Вектор единого сердечного диполя представляет собой не что иное, как суммарный моментный вектор всех элементарных источников тока, существующих в данный момент.
Как видно в процессе возбуждения сердечной мышцы вектор единого сердечного диполя постоянно меняет свою величину и ориентацию, причем любому моменту распространения возбуждения по сердцу соответствует свой суммарный моментный вектор (1,2,..,8). Соединив стрелки последовательных моментных векторов, получим так называемую векторную петлю, очень наглядно графически отображающую ход возбуждения в сердечной мышце. Если теперь, согласно известному правилу, суммировать все отдельные моментные векторы, получим один средний результирующий вектор ЭДС сердца, отражающий среднее направление и величину ЭДС сердца в течение всего периода деполяризации желудочков. Эти понятия — моментный вектор и средний результирующий вектор ЭДС сердца — имеют большое практическое значение при описании различных изменений ЭКГ, в чем Вы сами вскоре сможете убедиться. Средний результирующий вектор деполяризации желудочков обозначается AQRs,. деполяризации предсердий - АР, а реполяризации желудочков - AT.
Моментный вектор единого сердечного диполя - это алгебраическая сумма всех векторов элементарных сердечных диполей, существующих в тот или иной момент распространения возбуждения по сердцу.
Рисунок 7. Электрическое поле единого сердечного диполя через 0,04 с после начала возбуждения желудочков.
2. Средний результирующий вектор отражает среднюю величину и ориентацию ЭДС сердца в течение всего периода распространения волны возбуждения или реполяризации по соответствующим отделам сердца (А QRS,AP,AT).
В норме средний результирующий вектор деполяризации желудочков ориентирован влево вниз под углом 30-70° к горизонтали, проведенной через электрический центр сердечного диполя. Это примерно соответствует ориентации анатомической оси сердца, поэтому пространственное расположение двух полюсов единого сердечного диполя во время возбуждения желудочков таково, что положительный полюс диполя обращен к верхушке, а отрицательный - к основанию сердца. Вследствие этого изопотенциальные линии с положительным потенциалом на протяжении почти всего периода возбуждения располагаются в основном в левой и нижней части тела, а отрицательные изопотенциальные линии - в правой и верхней части тела. Линия нулевого потенциала ориентирована перпендикулярно направлению среднего результирующего вектора.
Рисунок 8. Моментальные векторы ЭДС единого сердечного диполя во время деполяризации желудочков и средний результирующий вектор возбуждения желудочков .
Устанавливая электроды на поверхности тела, мы сможем зарегистрировать на ЭКГ изменения электрического поля сердца во время деполяризации и реполяризации миокарда, обусловленные изменениями величины и ориентации сердечного диполя на протяжении всего возбуждения сердца.
Рассмотрим процесс формирования ЭКГ, зарегистрированный с помощью поверхностных электродов, применяемых в клинической электрокардиографии. Допустим, что на поверхности тела установлены электроды двух отведений (рисунок 9). Ось одного отведения расположена горизонтально (обозначим его I), ось другого отведения идет под углом к горизонтали, как это видно на рисунке (обозначим это отведение III).
Деполяризация предсердий. В норме волна возбуждения распространяется по предсердиям сверху вниз от области СА-узла к верхней границе АВ-узла. Вначале возбуждается правое предсердие. Деполяризация предсердий регистрируется на ЭКГ в виде зубца Р
Реферат опубликован: 15/04/2005 (50495 прочтено)