Електрокардіографія

Потенціал дії для типової клітини серцевого м'яза виникає завдяки іонним потокам натрію та калію крізь мембрану клітини, наявності високого градієнта концентрації на мембрані який забезпечує виведення іонів калію з клітини, та наявності «натрієвого насоса», який забезпечує виведення іонів натрію з клітини. Таким чином, завдяки деполяризації та реполяризації клітини утворюється потенціал дії.

К рива потенціалу дії для типової клітини серцевого м'яза, коли вона реагує на стимулюючу напругу, показана на рис. 4.6.

Клітина поляризована до моменту часу t₁,її внутрішній потенціал дорівнює -90 мВ. У момент часу t₂ діє коротка електрична стимуляція імпульсом прямокутної форми вище порогвоого значення. Розпочинається деполяризація в момент часу t₂ і закінчується в момент часу t₃. У період часу від t₃ до t₄ відбувається реполяризація (цей інтервал часу називають абсолютним рефракторним періодом, протягом якого клітина не піддається збудженню). Для серцевого м'яза рефракторний період триває 250 мс. Після абсолютного рефракторного періоду настає відносний рефракторний період (від t₄ до t₅), протягом якого може бути створений інший потенціал дії, але більш інтенсивним стимулом. Тривалість відносного рефракторного періоду становить 50 мс.

Після деполяризаціїї м'язові клітини скорочуються, після реполяризації — розслаблюються. Незалежно від того, як збуджується спокійна клітина або яка інтенсивність стимуляції, відгук і потенціал дії для будь-якої конкретної клітини завжди будуть однаковими. Це означає, що коли стимуляція достатня для генерації потенціалу дії, то для даної клітини він звичайно має однакове значення незалежно від інтенсивності стимуляції.

Деякі клітини серця здатні генерувати потенціали дії при невеликій зовнішній стимуляції або навіть зовсім без неї.

Ці клітини, які задають імпульс, немовби стимулюють кожне скорочення серця, періодично генеруючи потенціали дії, значною мірою визначені мембранними характеристиками клітин.

Процес передачі збудження від клітини до клітини називаєтьєся розповсюдженням збудження. В серцевому м'язі воно відбувається від одного волокна до іншого. Швидкість розповсюдження збудження в серцевому м'язі становить 0,2-0,4 м/с, хоча в спеціальних уповільнювальних волокнах між передсердями та шлуночками (ПШ-вузол) швидкість розповсюдження значно нижча — 0,03-0,05 м/с.

Електрокардіограма

Серцевий м'яз складається з кількох мільярдів волокон, кожне з яких у момент серцевого циклу генерує біоелектричні потенціали, які у сумі складають інтегральний (сумарний) вектор. Тканини організму людини проводять електричні потенціали, тому біоелектричне поле активності серця розповсюджується в будь-яку точку тіла.

Різниця потенціалів може бути зареєстрована при відведенні біопотенціалів з двох будь-яких точок не тільки біля серцевої ділянки, а й з віддалених від серця діляноки (наприклад, кінцівок).

Прилади, за допомогою яких забезпечується реєстрація біопотенціалів залежно від часу, називаються електрокардіограмфами. Графічне відображення залежності біопотенціалів (елекнтричної активності) серця від часу називається електрокардіограмою (ЕКГ).

Для з'ясування відповідності електрокардіограми з діяльністю серця розглянемо його анатомію та функціонування у загальній серцево-судинній системі.

Я к видно з рис. 4.7, чотири камери серця діють як два синхронізованих двоступеневих насоси.

Права частина серця подає кров у легені для насичення їх киснем, а ліва — до інших систем. Кров, що надійшла, заповнює праве передсердя, після чого воно скорочується і виштовхує кров крізь правий передсердно-шлуночковий клапан у правий шлуночок, який після цього скорочується й виштовхує кров у систему легеневої циркуляції. З легеневої системи насичена киснем кров надходить у ліве передсердя. Звідси кров крізь лівий передсердно-шлуночковий (мітральний) клапан надходить у лівий шлуночок. При скороченні м'язів лівого шлуночка кров надходить у коло системи циркуляції. Робота серця синхронізована таким чином, що обидва передсердя скорочуються водночас, після цього водночас скорочуються обидва шлуночки.

Збудження серця не здійснюється безпосередньо центральною нервовою системою, а забезпечується синусовим вузлом (водієм ритму), який складається зі спеціальної групи збуджувальних клітин. Стимулятор пульсу генерує з постійним ритмом потенціал дії. Однак на цей ритм впливають нерви, які збільшують або зменшують його.

Потенціал дії (ПД) від стимулятора пульсу розповсюджується вздовж поверхні обох передсердь в напрямку до місця сполучення передсердь і шлуночків, тобто до ПШ-вузла (атріовентрикулярного вузла). Подальше розповсюдження ПД уповільнюється спеціальними нервовими волокнами, забезпечуючи відповідну тимчасову затримку між скороченням передсердь шлуночків. Протягом цього часу передсердя завершують скорочувальну діяльність, виштовхуючи кров у шлуночки, тобто заповнюючи їх. У цю мить з атріовентрикулярного вузла по пучку волокон провідної системи (лівий і правий пучки Гіса, з’єднані з волокнами Пуркіньє у міокарді) розповсюджується ПД Пучок Гіса проходить по міжшлуночковій перегородці.

Однак хвильовий фронт у шлуночках розповсюджується не вздовж поверхні, а перпендикулярно до неї — від внутрішньої і зовнішньої частини стінок шлуночка — доки весь шлуночок не стане деполяризованим. Після цього шлуночки скорочуються, виштовхуючи кров у системи легеневої та системної циркуляції.

За хвилею деполяризації розповсюджується хвиля реполяризації (з інтервалом 0,2-0,4 с). На реполяризацію не впливаюті сусідні м'язові клітини — кожна клітина повертається до потенціалу спокою незалежно.

Н а рис. 4.8 представлена типова ЕКГ, записана з поверхні тіла. Для зручності вивчення цієї кривої її горизонтальна ділянка розглядається як ізопотенціальна (опорна) лінія.

Зубець Р характеризує електричну активність, пов'язану з деполяризацією передсердної мускулатури по мірі того, як потенціали дії розповсюджуються від синусового до ПШ-вузла.

На рис. 4.8, б хвиля деполяризації представлена вектором зі знімками полярності, які вказують основний напрямок її розповсюдження і результативну різницю потенціалів (за довжиною вектора), яка утворюється в мускулатурі серця. Таким чином, вектор зубця Р представляє хвилю деполяризації визначеної амплітуди, яка розповсюджується від синусового до ПШ-вузла. По мірі розповсюдження хвилі ділянка навколо ПШ-вузла стає електропозитивною, а ділянка поблизу синусового вузла (стимулятора) — електронегативною. Оскільки результативне електричне поле проявляється на поверхні тіла, то під час збудження передсердя нижня частина грудної клітки стає електропозитивною, а верхня — електронегативною.

У разі обрання правильного методу відведення результативний зубець Р має позитивний знак (вище опорної лінії, рис. 4.8, а).

Деполяризація передсердя відбувається в одному основному напрямку, а шлуночків — у трьох напрямках.

Безпосередньо після закінчення затримки імпульсу початкова десполяризація шлуночків розпочинається із сагітальної зони, яка леожить нижче ПШ-вузла (рис. 4.8, в). Оскільки стінки лівого шлуночка більш товсті, ніж стінки правого, хвиля деполяризації розповсюджується зліва направо, через що ліва частина серця стає негативною, а права — позитивною. Цей процес реєструється у вигляді зубця Q, який менше зубця Р, а на деяких ЕКГ взагалі відсутній, вектор зубця R показує деполяризацію більшої (але не всієї) частими інших шлуночкових м'язів. Оскільки шлуночкові м'язи містять більшу кількість волокон, ніж передсерцеві, то вектор зубця R>Р, але їх напрямки практично збігаються. На рис. 4.8, а видно, що вони розміщені вище опорної лінії. Зубець R є найбільш характерною рисою ЕКГ.

Пікова амплітуда зубця R досягає 1 мВ на поверхні тіла і близько 40 мВ — при вимірюванні всередині серця.

Вектор зубця 8 характеризує деполяризацію інших частин шлуночків (рис. 4.8, д). Оскільки для цього зубця нижня частина серця стає негативною, а зона ПШ-вузла позитивною, то зубець N нежить нижче опорної лінії. У загальному випадку амплітуда зубця S більша, ніж зубця Q, однак у деяких пацієнтів на ЕКГ зубець S відсутній.

QRS-комплекс відображає сумарний результат деполяризації Шлуночків за один цикл роботи серця.

Реполяризація передсердь на ЕКГ завжди відсутня, реполяризацію шлуночків відображає зубець Т. Зубець U, якщо він наявній на ЕКГ (рис. 4.8, а), описує залишкові потенціали шлуночкових м'язів (післяпотенціали). Найчастіше він спостерігається на ЕКГ дітей, рідше — у дорослих. Після реполяризації шлуночки розслаблюються.

З вищесказаного випливає, що амплітуда зубців Р, Q,R, S, Т відіграє важливу роль для визначення стану роботи серця.

Типові значення максимальних амплітуд ЕКГ, знятої з по верхні тіла людини такі: зубець Р — 0,2 мВ; Q — 0,1 мВ; R – 0,5-1,5 мВ; S —0,1-0,5 мВ.

Важливими параметрами ЕКГ є тривалість різних її інтервалів і сегментів (рис. 4.9).

Їх типові значення для здорової дорослої людини з частоти серцевих скорочень 60 уд/хв подані нижче:

І нтервали

Р-R — 0,12-0,20 с І

QRS — 0,06-0, Юс

S-Т —0,18-0,30 с 1

Q-Т — 0,35-0,40 с і

Сегменти

Р-R — 0,04-0,80 с

S-Т —0,12-0,16 с

Видно, що загальний час, необхідний для завершення одними повного циклу електричної активності серця, дорівнює 0,6-0,8 с.

Протягом інтервалу Q-Т шлуночки перебувають у рефракторному стані. Отже, від початку комплексу QRS до початку зубця Т шлуночки взагалі не відповідають на стимуляцію. Протягом зубця Т деякі клітини шлуночків відповідатимуть на нормальне стимулювання. Цей час називають періодом уразливості серця.

Частота серцевих скорочень визначається частотою імпульсів, які генеруються у синусовому вузлі. Але нерви симпатичної нервової системи та блукаючий нервової парасимпатичної нервової системи відповідно збільшують або зменшують частоту серцевих скорочень.

Форма і полярність кожної характеристики ЕКГ змінюються залежно від положення електродів на поверхні тіла людини, тобто способу відведення біопотенціалів серця.