Кубанский государственный медицинский университет
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ОЧАГА ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В СИНОАТРИАЛЬНОМ УЗЛЕ СЕРДЦА КОШКИ
Сомов Иван Михайлович
Краснодар, Россия
В статье приведена визуализация очага первоначального возбуждения в синоатриальном узле сердца кошки
Ключевые слова: ОЧАГ ВОЗБУЖДЕНИЯ, ОЧАГ СВЕЧЕНИЯ, СИНОАТРИАЛЬНЫЙ УЗЕЛ
Одним из электрофизиологических методов, позволяющих исследовать внутрисердечный пейсмекерный механизм является компьютерное картирование очага первоначального возбуждения в области синоатриального узла. Однако метод компьютерного картирования обладает существенным недостатком: размеры электродов матрицы несоизмеримы с размерами пейсмекерных клеток узла.
Этот недостаток устраняет метод оптического потенциала (И.Р. Ефремов с соавт., 2002[1,2]; В.С. Кузьмин, Л.В. Розенштраух, 2012[3]). Последний обладает огромной разрешающей способностью, но может использоваться только на изолированном препарате.
Таким образом, существующие в настоящее время методы изучения очага первоначального возбуждения либо недостаточно информативны, либо их использование затруднено.
В этом плане представляет интерес метод визуализации в высокочастотном поле очага свечения в синоатриальном узле, являющегося маркером очага первоначального возбуждения. Метод визуализации очага первоначального возбуждения в виде маркера - очага свечения в венозном синусе сердца лягушки был впервые использован М.Ю. Перовой с соавторами (2008). Был выявлен очаг свечения в толще венозного синуса сердца лягушки (М.Ю. Перова с соавт., 2008[4]).
Однако, никем ранее такое исследование не проводилось на теплокровном животном. Это исследование необходимо для экстраполяции полученных фактов на формирование ритма сердца у человека, поскольку данные, полученные в опытах на лягушках, мало приемлемы для этого.
Цель работы: визуализация очага первоначального возбуждения в сино-атриальном узле сердца кошки.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Острые опыты были поставлены на 14 беспородных кошках весом 3,5±0,4 килограммов. Все эксперименты выполнялись в соответствии с Международными рекомендациями по проведению биомедицинских исследований с использованием животных, принятыми Международным советом научных обществ (CIOMS) в 1985 г., со статьей XI Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964 г.) и правилами лабораторной практики в РФ (приказ МЗ РФ от 19. 06.2003 № 267).
Животных наркотизировали внутрибрюшинным введением 40 миллиграмм на килограмм веса тиопентала натрия.
После фиксации наркотизированной кошки в положении «на спине» делали кожный разрез по средней линии шеи на 6 - 8 сантиметров вниз от щитовидного хряща. Расслаивали фасции шеи. Раздвигали медиальные края продольных мышц шеи. Под открывшуюся трахею подводили лигатуру. Скальпелем разрезали один из верхних промежутков между хрящевыми кольцами и продолжали разрез в каудальном направлении на протяжении двух колец. Расширив разрез крючками, вводили в него трахеотомическую трубку и герметически укрепляли подведенной лигатурой. Под наружный конец трубки подкладывали марлевую салфетку. Трахеотомическую трубку подсоединяли к аппарату искусственной вентиляции лёгких, устанавливали параметры вентиляции и включали аппарат.
Производили разрез от среднеключичной до околопозвоночной линии по ходу ребра в IV межреберье, чтобы не резецировать ни одно из рёбер.
Далее пересекали спереди пучки большой и малой грудных мышц, на боковой поверхности - нижний край передней зубчатой мышцы, в заднем отделе - широкую мышцу спины. Сзади разрез заканчивался у края глубоких мышц спины и края трапециевидной мышцы
Вскрывали париетальную плевру. Вводили ранорасширитель и раздвигали края разреза. Прошивали перикард нитями-держалками и вскрывали его. Нити-держалки фиксировались к ранорасширителю. На область синоатриального узла, ориентирами которого являлись: устье краниальной (верхней) полой вены, пограничная борозда правого предсердия, начало ушка правого предсердия, подводили камеру визуализации возбуждения в высокочастотном электрическом поле.
На синоатриальную область сердца кошки помещали сканер (камеру) (рис.1) визуализации возбуждения в высокочастотном электрическом поле.
Рис. 1 Блок-схема установки. 1 - кошка. 2 - камера для визуализации очага свечения в высокочастотном электрическом поле. 3 - блок управления высокочастотным электрическим полем. 4 - компьютер для получения изображения очага свечения в высокочастотном электрическом поле и регистрации электрокардиограммы. 5 - штативы. 6 - провода от электрокардиографических электродов. 7 - аппарат искусственной вентиляции легких «Вита»
При создании высокочастотного электрического поля (частота 1024 Гц) в течение 64 секунд осуществляли регистрацию очага свечения в синоатриальной области. Свечение регистрировалось высокочувствительной и высокоскоростной телекамерой установки (до 1000 кадров в секунду). Специальные программы строили гистограммы яркости свечения и гистограммы длины волн свечения.
В качестве параметров использовали площадь очага свечения в квадратных миллиметрах на сканограмме (рис.2.), площадь очага
Рис. 2 Площадь очага свечения на поверхности синоатриальной области кошки на сканограмме
интенсивного свечения в квадратных миллиметрах (рис. 3), количество томографических срезов по интенсивности свечения (рис. 4), площадь томографических срезов очага свечения (рис. 5), толщину томографических срезов (рис. 6),
Рис. 3 Площадь очага интенсивного свечения на поверхности синоатриальной области кошки на сканограмме
Рис. 4 Количество срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки в высокочастотном электрическом поле. Цифрами написаны номера срезов
Рис. 5 Площадь срезов очага свечения (S) в мм2 на сканограмме
Рис. 6 Толщина (n) срезов очага свечения
расстояние между томографическими срезами светящегося очага в миллиметрах (рис. 7), гистограмму яркости свечения очага в пикселях, гистограмму длин волн очага свечения в нанометрах.
Рис. 7 Расстояние (h) между срезами очага свечения
Статистический анализ результатов исследования был проведен с использованием программ: «STATISTIKA 6,0 for Windows». Вначале определяли нормальность распределения вариант. Это позволяло использовать параметрические методы обработки. Вычисляли М - среднюю арифметическую, m - стандартную ошибку средней арифметической, P - показатель достоверности различий. За достоверные различия в сравнении средних величин в парных сравнениях брали t-критерий Стьюдента при р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
У 14 наркотизированных кошек, находящихся на искусственной вентиляции легких, со вскрытой грудной клеткой и перикардом, частота сердечных сокращений была 125,7±2,2 в минуту (рис.8).
Рис. 8 Электрокардиограмма кошки в исходном состоянии
В синоатриальной области возникал очаг свечения. На компьютерном снимке центр светящегося очага располагался на расстоянии 20,6±0,4 миллиметров по диагонали от устья краниальной полой вены. Время между появлением очага свечения и зубцом Р на электрокардиограмме было постоянным и составляло 0,07 ± 0,01секунды.
Площадь очага свечения на компьютерном снимке составляла 191,7±7,3 мм2. Внутри него выделялся очаг наибольшей яркости свечения, площадью 13,2±0,8 мм2 (рис 9). Согласно ранее полученным данным, сопоставления светящегося очага наибольшей яркости и очага первоначального возбуждения, выявляемого методом электродного картирования в венозном синусе сердца лягушек (М.Ю. Перова с соавт., 2008) [4], очаг наибольшей яркости свечения соответствует по размеру и локализации очагу первоначального возбуждения. Таким образом, наблюдаемый
Рис. 9 Светящийся очаг в синоатриальной области сердца кошки и его томографические срезы по интенсивности свечения. А - наибольшая по интенсивности область свечения очага. Цифрами обозначены срезы
светящийся очаг включает в себя очаг первоначального возбуждения и зону распространения возбуждения.
Компьютерная программа по интенсивности свечения сделала 7 томографических срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки. Как видно из рисунка 9, возбуждение в синоатриальной области распространяется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Причем, в вертикальном направлении распространение возбуждения идет быстрее, чем в горизонтальном. Поэтому томографические срезы имеют вид усечённого конуса и расстояния между срезами (h) превышают толщину срезов (n) (таблица 1).
Таблица 1
Значения томографических срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки (M±m)
|
Пара-метры |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Толщина слоя (n) в мм |
Очаг наиболее интенсив ного свечения |
1,4±0,1 |
1,4±0,1 P1>0,05 |
1,8±0,1 P2<0,001 P3<0,001 |
2,8±0,1 P4<0,001 P5<0,001 P6<0,001 |
3,1±0,1 P7<0,001 P8<0,001 P9<0,001 P10<0,001 |
3,2±0,1 P11<0,001 P12<0,001 P13<0,001 P14<0,001 P15>0.05 |
|
|
Рассто-яние между слоями (h) в мм |
Очаг наиболее интенсив ного свечения |
8,1±0,1 |
8,1±0,1 P1>0,05 |
7,7±0,1 P2<0,001 P3<0,001 |
7,2±0,1 P4<0,001 P5<0,001 P6<0,001 |
7,0±0,1 P7<0,001 P8<0,001 P9<0,001 P10>0.05 |
6,8±0,1 P11<0,001 P12<0,001 P13<0,001 P14<0,001 P15>0.05 |
|
|
Площадь срезов (S) в мм2 |
13,2±,08 |
21,8±1,0 P1<0,001 |
29,6±1,0 P2<0,001 P3<0,001 |
46,1±1,3 P4<0,001 P5<0,001 P6<0,001 |
74,3±1,8 P7<0,001 P8<0,001 P9<0,001 P10<0,001 |
135,5±3,2 P11<0,001 P12<0,001 P13<0,001 P14<0,001 P15<0.001 |
191,7±7,3 P16<0,001 P17<0,001 P18<0,001 P19<0,001 P20<0.001 P21<0.001 |
Примечание: P - достоверность между столбцами
Причем, в более поверхностных срезах возбуждение распространяется быстрее, чем в более глубоких, о чём свидетельствуют более широкие поверхностные срезы и большая их площадь (таблица 1).
Поскольку компьютерная программа первый срез делала без толщины, а остальные срезы имели толщину, то за сто процентов принималась толщина второго среза. Толщина третьего среза светящегося очага в синоатриальной области сердца кошки достоверно не отличалась от толщины второго среза.
Толщина четвёртого среза увеличивалась на 28,6%, пятого среза - на 100,0%, шестого среза - на 121,4% и седьмого среза - на 128,5%. (рис.10).
Рис. 10 Цифрами обозначены номера срезов. Толщина томографических срезов очага свечения в процентах. За 100% принята толщина второго томографического среза
Расстояние между первым и вторым срезами светящегося очага в синоатриальной области сердца кошки достоверно не отличалась от расстояния между вторым и третьим срезами. Расстояние между третьим и четвёртым срезами уменьшалось на 5,0%, расстояние между четвёртым и пятым срезами уменьшалось на 6,5%, расстояние между пятым и шестым срезами достоверно не изменялось, расстояние между шестым и седьмым срезами достоверно не изменялось (рис.11).
Рис. 11 Расстояния между томографическими срезами очага свечения 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5, 5 и 6, 6 и 7 в процентах. За 100% принято расстояние между первым и вторым срезами очага
Площадь второго среза превышала площадь первого среза светящегося очага на 65,2%. Площадь третьего среза увеличивалась на 124,2%, четвёртого среза - на 248,5%, пятого среза - на 462,8% шестого среза - на 926,7%, седьмого среза - на 1352,3%. (рис.12).
Рис. 12 Площадь томографических срезов (обозначены цифрами) очага свечения. Площадь томографических срезов дана в процентах. За 100% принята площадь очага наибольшего по интенсивности свечения
Гистограмма яркости очага свечения и длины волн представлены на рисунках 13, 14.
Рис. 13 Кошка. Исходная гистограмма яркостей. По оси абсцисс - значения яркости свечения в пикселях
Рис. 14 Кошка. Исходная гистограмма длин волн. По оси абсцисс значения длин волн в нм
Яркость очага свечения в синоатриальной области сердца у кошек в исходном состоянии составляла 248,0±3,8 пикселей, а диапазон длин волн 460,7±1,3 - 570,7±2,6 нм.
Заключение
синотриальный сердце кошка очаг
В высокочастотном электрическом поле в синоатриальной области сердца кошки возникал очаг свечения. Он располагался в устье верхней полой вены.