По мере распространения возбуждения по миокарду клетки возбуждённой его части на своей поверхности имеют отрицательный заряд, а невозбуждённой – положительный. Граница между этими двумя частями называется фронтом возбуждения. Фронт возбуждения движется вслед за распространением возбуждения по проводящей системе сердца.
Рис. 1.4. Возбуждённая и невозбуждённая зоны на участке миокарда:
КВ – кардиомиоциты в состоянии возбуждения; КП – кардиомиоциты в состоянии покоя;
В– примеры векторов диполей, которые образуются между всеми возможными парами возбуждённых
иневозбуждённых клеток; СВ – суммарный вектор возбуждения представленного участка миокарда
Сердце человека включает множество мышечных волокон. Если рассмотреть попарно все клетки миокарда, находящиеся по разные стороны фронта возбуждения в какой-то момент времени, то каждая такая пара в принятом способе графического отражения потенциалов представляет собой электрический диполь (рис. 1.4.). Положительный полюс такого диполя принадлежит невозбуждённой клетке, а отрицательный – возбуждённой. Каждый диполь характеризуется вектором, который обозначается стрелкой. Величина стрелки соответствует величине разности потенциалов между его полюсами, а направление стрелки указывает направление от отрицательного заряда к положительному. В каждый момент систолы или диастолы (процессов деполяризации или реполяризации) электрическое состояние сердца может быть отражено суммарным вектором всех пар клеток сердца. Такой вектор во время сердечного цикла постоянно меняет свою величину и направление в пространстве. Его изменения могут быть записаны в виде скалярной величины – электрокардиограммы.
1.2. Распространение возбуждения в интактном сердце
Возбуждение, возникшее в одной из клеток синусового узла, прежде всего, охватывает другие его клетки и группу окружающих его клеток, образующих синоаурикулярное (СА) соединение (рис 1.5).
Его предназначение состоит в том, что возбуждение, возникшее в любой части синусового узла, трансформируется в значительный участок возбуждения, представленный этим соединением, откуда оно достаточно широким фронтом син-
10
.
хронно распространяется на правое предсердие и специфические проводящие пути к желудочкам и левому предсердию. По предсердиям возбуждение распространяется по всей их массе, в которую вкраплены различной протяжённости фрагменты проводящей системы.
Рис. 1.5. Проводящая система сердца
Проведение возбуждения от синусового узла на желудочки осуществляется по межузловым проводящим путям, через предсердно-желудочковый узел, по пучку Гиса с его ножками и по их ветвям (рис. 1.5).
Выделяют три специализированных проводящих тракта между синусовым и атриовентрикулярным узлом. Передний тракт исходит из переднего края синоаурикулярного соединения и носит название пучка Бахмана. Он огибает спереди верхнюю полую вену и делится на две части. Одна из них идет к левому предсердию, образуя так называемый межпредсердный путь, другая часть возвращается к межпредсердной перегородке и достигает гребня атриовентрикулярного соединения. Средний путь – пучок Венкебаха огибает сзади верхнюю полую вену и спускается по правой стороне межпредсердной перегородки. Задний путь называется пучком Тореля.
Наличие возбуждённой структуры синоаурикулярного соединения позволяет возбуждению одновременно начать распространение по трём проводящим путям. По пучку Бахмана возбуждение быстрее всего попадает в верхнее атриовентрикулярное (АВ) соединение. Туда же, но несколько позже, возбуждение приходит по пучку Венкебаха. Позднее всего возбуждение достигает верхнего АВсоединения по пучку Тореля. Обычно верхнее АВ-соединение возбуждается им-
11
.
пульсом пучка Бахмана. Импульсы, пришедшие по остальным двум пучкам, застают его уже в рефрактерном периоде. Если же возбуждение, пришедшее по первому пути, застаёт АВ-соединение ещё не вышедшим из рефрактерности, то оно дублируется активностью двух других пучков проведения.
По проводящей системе предсердий импульс доходит до верхнего АВсоединения за 0,02–0,05 с.
Независимо от того, по какому пути пришло возбуждение к верхнему АВсоединению, после возбуждения последнего импульс синхронно переходит на два проводящих пути АВ-узла. По одному пути (быстрый путь) возбуждение проводится быстрее, но рефрактерный период клеток этого пути более длительный. По другому пути (медленный путь) возбуждение проводится медленнее, но рефрактерный период его короткий. Поэтому оба пути одновременно готовы к проведению следующего импульса, по выходу из рефрактерности.
Если возбуждение по быстрому пути застаёт нижнее АВ-соединение не вышедшим из рефрактерности, то импульс возбуждения дублируется медленным проводящим путём. После возбуждения нижнего АВ-соединения любым из проводящих путей АВ-узла начинается синхронное распространение возбуждения по общему стволу пучка Гиса. От начала АВ-узла до начала пучка Гиса в интактном сердце возбуждение проходит за 0,05–0,12 с.
В общем стволе происходит дифференцировка проводящих волокон на ножки и ветви, проводящие возбуждение в миокард желудочков. К левому желудочку возбуждение приходит как минимум по двум ветвям – по передней ветви (к миокарду передней и верхней областей) и по задней ветви (к миокарду задней и нижней областей). Далее в миокарде эти ветви делятся на более мелкие. Однако такое деление может начаться ещё до попадания крупных ветвей в миокард и тогда количество ветвей левой ножки пучка Гиса может быть гораздо более двух (описано до 15). Скорость распространения возбуждения в предсердно-желудочковом пучке и в диффузно расположенных сердечных проводящих миоцитах достигает 4,5–5 м/с, что в 5 раз больше скорости распространения возбуждения по рабочему миокарду. Благодаря этому клетки миокарда желудочков вовлекаются в сокращение почти одновременно, т. е. синхронно. Синхронность сокращения клеток повышает мощность миокарда и эффективность нагнетательной функции желудочков. Если бы возбуждение проводилось не через предсердно-желудочковый пучок, а по клеткам рабочего миокарда, т.е. диффузно, то период асинхронного сокращения продолжался бы значительно дольше, клетки миокарда вовлекались в сокращение не одновременно, а постепенно и желудочки потеряли бы до 50% своей мощности.
Скорость распространения волны возбуждения в предсердиях равна 1 м/сек., в проводящей системе желудочков 4 м/сек., атриовентрикулярном узле 0,15 м/сек. Атриовентрикулярная задержка проведения дает возможность сократиться предсердиям раньше желудочков.
Таким образом, наличие проводящей системы обеспечивает ряд важных физиологических особенностей сердца: 1) ритмическую генерацию импульсов (потенциалов действия); 2) необходимую последовательность (координацию) сокращений предсердий и желудочков; 3) синхронное вовлечение в процесс сокращения клеток миокарда желудочков (что увеличивает эффективность систолы).
Конечные разветвления ножек пучка Гиса связаны с обширной сетью клеток Пуркинье, по которым возбуждение достигает каждой сократительной клетки
12
.
миокарда желудочков. Путь возбуждения по системе Гиса–Пуркинье до миокарда желудочков длится 0,04–0,06 с. Весь путь от синоаурикулярного соединения до желудочков возбуждение обычно проходит за 0,12–0,20 с. По волокнам Пуркинье возбуждение в желудочках распространяется в направлении от эндокарда к эпикарду по всей толще миокарда.
1.3. Метод стандартной электрокардиографии (ЭКГ-12)
В каждый момент времени распространения возбуждения по миокарду, вследствие неоднородности электрического сопротивления по разным от сердца направлениям тела человека, на разных участках его поверхности по-разному отражаются потенциалы различных отделов сердца. Поэтому между любыми точками на поверхности тела во время электрических систолы и диастолы сердца существует разность потенциалов, изменяющаяся синхронно с электрическими процессами в сердце.
Ткани тела, обладая сравнительно высокой электропроводностью, позволяют регистрировать электрические потенциалы сердца с поверхности тела. Такая методика исследования электрической активности сердца, введенная в практику В. Эйнтховеном, А.Ф. Самойловым, Т. Льюисом, В.Ф. Зелениным и др., получила название электрокардиографии, а регистрируемая с ее помощью кривая называется электрокардиограммой (ЭКГ).
Вследствие определенного положения сердца в грудной клетке и своеобразной формы тела человека электрические силовые линии, возникающие между возбужденными (-) и невозбужденными (+) участками сердца, распределяются по поверхности тела неравномерно. По этой причине в зависимости от места приложения электродов форма ЭКГ и вольтаж ее зубцов будут различны. Для регистрации ЭКГ производят отведение потенциалов от конечностей и поверхности грудной клетки. Принятые унифицированные способы наложения электродов на тело и подсоединения их к электрокардиографу называются электрокардиографическими отведениями. Обычно в повседневной практике используется 12 отведений, называемых стандартными.
Отведения ЭКГ:
Классические отведения ЭКГ являются биполярными (производится регистрация изменения потенциалов под двумя электродами, наложенными на две точки тела). Они обозначаются римскими цифрами: I, II, III (рис. 1.6).
I отведение – регистрирующие электроды накладываются на обе руки, обычно на запястье. Электрод с левой руки (отмечается жёлтым цветом) подключается к положительному входному полюсу электрокардиографа, а с правой (красного цвета) – к отрицательному.
II отведение – один электрод с правой руки подключается к отрицательному входному полюсу прибора, а второй с левой ноги (зелёного цвета) – к положительному.
III отведение – электрод с левой руки подключается к отрицательному полюсу, а с левой ноги – к положительному.
На правую ногу накладывается электрод, отмеченный чёрным цветом, ко-
торый заземляется с целью уменьшить количество помех от окружающих всех нас электромагнитных полей, возникающих и распространяющихся от всевозможных
13
.
электропроводок. Для этого необходим металлический контур заземления, начало
которого по определённым правилам закопано в землю. |
|
|
||
|
Электропроводность |
верхних и нижних |
||
|
конечностей примерно одинакова. Поэтому их |
|||
|
можно |
рассматривать |
как |
продолжение |
|
проводов, соединяющих тело с электрокардиог- |
|||
|
рафом, а местами отведения потенциалов от |
|||
|
поверхности тела можно считать углы |
|||
|
указанного на рис. 1.6 треугольника. В центре |
|||
|
треугольника находится точка 0, в которой |
|||
|
начинается проекция на фронтальную плоскость |
|||
|
суммарного вектора возбуждения сердца в |
|||
|
каждый момент времени сердечного цикла. |
|||
|
Использование такого представления суммарно- |
|||
|
го вектора возбуждения сердца, исходящего из |
|||
|
центра равнобедренного треугольника, с рядом |
|||
|
упрощений было предложено Эйнтховеном. Сам |
|||
|
треугольник получил название |
треугольника |
||
|
Энтховена. |
|
|
|
|
При создании этой системы были сделаны |
|||
|
следующие допущения (см. рис. 1.6): |
|||
|
• Местаминаложенияэлектродовсчитаются |
|||
|
области плечевых и тазобедренного суставов. Сами |
|||
|
конечности, на которые накладываются электроды, |
|||
|
в электрическом значении, как уже было сказано, |
|||
|
являются как бы продолжением проводов, соеди- |
|||
|
няющих точки поверхности тела, считающиеся |
|||
Рис. 1.6. I, II и III электрокардио- |
местами |
наложения электродов с |
электрокардио- |
|
графические отведения |
графом. |
|
|
|
(пояснения в тексте) |
• Линии, соединяющие эти точки, называ- |
|||
|
||||
ются, соответственно, осями I, II, и III отведения.
•Эти линии образуют равносторонний треугольник и являются координатными осями.
•Местом расположения сердца является как бы центр этого треугольника, куда и помещается начало его электрического вектора (точка 0).
Исходя из указанных представлений, отклонение линии записи электрокардиограммы в каждый момент времени в каждом из трёх отведений соответствует величине проекции вектора сердца на ось этого отведения. На рис. 1.7 изображены суммарный вектор сердца на плоскости треугольника Эйнтховена, исходящий в какой-то момент времени сердечного цикла из точки 0 и его проекции на оси трёх отведений, начинающихся в точках 0(I), 0(II), 0(III) и заканчивающихся в точках А(I), A(II), A(III) соответственно. В I и II отведениях эти проекции направлены в положительную сторону оси. На ЭКГ это отражается отклонением линии записи в положительном направлении (вверх) на высоту величины потенциала проекции суммарного вектора на соответствующую ось отведения – 0(I) ÷ A(I) и 0(II) ÷ A(II).
ВIII отведении проекция вектора сердца направлена в отрицательную сторону оси отведения, что отражается на ЭКГ отклонением линии записи в отрицательном на-
14
.