Электрокардиография в педиатрии. Учебное пособие

Ðèñ. 1. Потенциалы действия кардиомиоцитов

(по Б. И. Ткаченко и соавт., 1998):

МП (мВ) — мембранный потенциал; П — пороговый потенциал (критический уровень деполяризации); МДП — максимальный диастолический потенциал; ПП (ТМПП) — потенциал покоя; ПД (ТМПД) — амплитуда потенциала действия; Р — реверсия (овершут) мембранного потенциала; t — время проведения возбуждения от СА-узла к желудочкам

Фаза быстрой деполяризации Р-клеток (фаза 0) обусловлена вхождением Са++ и, частично, Na+ внутрь клеток через потенциалзависимые «медленные» мембранные каналы. Движение ионов против электрохимического градиента (активный транспорт) осуществляют ионные насосы, которые сопряжены с мембранными ферментами (АТФ-азами). АТФ-азы ускоряют гидролиз АТФ, а выделяющаяся при этом энергия расходуется на перенос ионов. «Медленные» каналы открываются при величине трансмембранного потенциала около –40 мВ. Фаза реполяризации «медленных» клеток (фазы 2 и 3) связана с инактивацией кальциевых каналов и увеличением выхода из клеток К+ (ðèñ. 1, à).

11

1.1.2. Трансмембранный потенциал покоя (ТМПП)

Клетки рабочего миокарда и проводящей системы сердца в нормальных условиях не обладают свойством МСДД и в покое имеют стабильный ТМПП (около –90 мВ). Однако в условиях ишемии эти клетки могут «самовозбуждаться» и генерировать электрические импульсы.

ÒÌÏÏ (ðèñ. 1, á) возникает вследствие того, что клеточная мембрана в состоянии покоя проницаема для К+ (в основном) и Cl– (в меньшей степени). Во внутриклеточной среде концентрация К+ приблизительно в 30 раз выше (140–150 мМ), чем во внеклеточной среде (4–5 мМ); а в противоположность этому — Na+ â 20 ðàç íèæå, Cl– â 13 ðàç íèæå, Ñà++ в 25 раз ниже. Данное соотношение концентрации ионов поддерживается функционирующими ионными насосами. По направлению градиентов концентраций положительно заряженные ионы калия покидают клетку, а отрицательно заряженные ионы хлора поступают внутрь клетки. В результате этого наружная поверхность клеточ- ной мембраны заряжается положительно, а внутренняя — отрицательно (поляризация клеточной мембраны). Кроме того, в формировании диастолического потенциала кардиомиоцитов принимает участие и активный ток ионов, непосредственно создаваемый калиево-натриевым насосом. При работе этого насоса происходит неэквивалентный (электрогенный) обмен ионов: на каждые 2 К+, введенных в клетку, выводится 3 Na+. В результате возникает выходящий из клетки ток положительных зарядов — насосный ток, который увеличивает отрицательный внутриклеточный заряд.

1.1.3. Трансмембранный потенциал действия (ТМПД)

Под действием возбуждающего влияния Р-клеток в «быстрых» клетках (кардиомиоцитах) начинают функционировать «быстрые» натриевые каналы (полностью открываются при величине потенциала около –60 мВ), что приводит к лавинообразному входу Na+ в клетку. Входящий ток Na+ приводит к уменьшению трансмембранного потенциала (деполяризация). Когда потенциал мембраны понижается примерно до –40 мВ, открываются потенциалзависимые «медленные» мембранные каналы, идентичные таковым в «медленных» клетках (Р-клетках). Через эти каналы

12

осуществляется дополнительный «медленный» ток Са++ è Na+. «Быстрый» входящий ток натрия и «медленный» входящий ток кальция и натрия уменьшают трансмембранный потенциал до нуля и перезаряжают мембрану (овершут) до +30 мВ. При достижении этого значения трансмембранного потенциала «быстрые» натриевые каналы инактивируются, а «медленные» кальциевые и натриевые каналы продолжают функционировать, что обеспе- чивает в дальнейшем фазу «плато».

В момент достижения положительного пика трансмембранного потенциала открываются специфические мембранные каналы, через которые в клетку поступает Cl–, обеспечивая фазу на- чальной быстрой реполяризации. При этом положительный потенциал мембраны уменьшается, что приводит к активации потенциалзависимых калиевых каналов. Ê+ начинает выходить из клетки. Динамическое равновесие между «медленными» входящими токами кальция и натрия и выходящим током калия обеспечивает временную стабилизацию трансмембранного потенциала (фазу «плато»).

По мере преобладания выходящего калиевого тока отрицательный потенциал мембраны постепенно возрастает, и в дальнейшем (при трансмембранном потенциале около –40 мВ) «медленные» кальциевые и натриевые каналы закрываются, а преобладающим становится лишь выходящий калиевый ток, который и обеспечивает фазу конечной быстрой реполяризации кардиомиоцитов. Трансмембранный потенциал при этом вновь достигает величины около –90 мВ (рис. 1, á).

Ôàçû ÒÌÏÄ:

•ôàçà 0 — фаза быстрой деполяризации клеток (~10 ìñ);

•ôàçà 1 — фаза начальной быстрой реполяризации клеток;

•ôàçà 2 — фаза «плато» (~200 ìñ);

•ôàçà 3 — фаза конечной быстрой реполяризации клеток;

•ôàçà 4 — ôàçà ÒÌÏÏ (диастола).

13

1.2. Характеристика основных функций сердца

1.2.1. Функция автоматизма

Функция автоматизма — это способность кардиомиоцитов вырабатывать электрические импульсы при отсутствии внешних раздражителей.

Данной способностью обладают клетки-водители ритма (Р-клетки), основным свойством которых является МСДД (раздел 1.1.1).

В сердце существует несколько центров автоматизма.

Центр автоматизма первого порядка — Р-клетки ÑÀ-óçëà, вырабатывающие импульсы у взрослых с частотой 60–80 ìèí–1, у детей — до 140 ìèí–1 и более.

Центры автоматизма второго порядка — Р-клетки 1) верхней, срединно-боковой и нижней частей правого предсердия, 2) стенок коронарного синуса и клапанов, 3) верхней и нижнезадней стенок левого предсердия, 4) АВ-соединения (â NH-çîíå; кардиомиоциты ÀÂ-óçëà функцией автоматизма не обладают). Эти клетки вырабатывают импульсы у взрослых с частотой 40–60 ìèí–1, у детей — иногда с более высокой частотой.

Центры автоматизма третьего порядка — Р-клетки разветвлений системы пучка Гиса и волокон Пуркинье, вырабатывающие импульсы с частотой 20–40 ìèí–1.

Номотопным центром автоматизма (водителем ритма сердца, в обычных условиях) является СА-узел, расположенный в верхнезадней части правого предсердия между устьями полых вен (рис. 2). Степень автоматизма остальных (гетеротопных, латентных) центров автоматизма понижается по мере их удаления от СА-узла. В нормальных условиях автоматизм гетеротопных центров не проявляется, так как более частые синусовые импульсы, возбуждая все отделы сердца, разряжают зреющие в этих центрах импульсы.

Автоматизм латентных водителей ритма может проявиться:

•при понижении синусового автоматизма;

•при повышении автоматизма гетеротопного центра;

•при блокаде на пути распространения синусового импульса.

14

1.2.2. Функция возбудимости

Функция возбудимости — это способность кардиомиоцитов воз-

буждаться под влиянием импульсов, исходящих от клеток-водите- лей ритма.

Эта функция подробно рассмотрена в разделе 1.1.3 и тесно связана с функцией проводимости (раздел 1.2.4).

Нарушения функции возбудимости могут возникать:

•при нарушении функции клеточных мембран;

•при нарушении ионного баланса организма (калий, кальций, натрий, хлор и др.);

•при неадекватном использовании лекарственных препаратов.

1.2.3. Функция рефрактерности

Функция рефрактерности — это способность кардиомиоцитов временно не возбуждаться под влиянием импульсов, исходящих от

клеток-водителей ритма. Выделяют:

абсолютный (эффективный) рефрактерный период (фазы 0, 1, 2, начало фазы 3 ТМПД), когда кардиомиоцит не способен реагировать на импульс любой силы (раздел 1.1.3);

относительный рефрактерный период (вторая половина фазы 3 ТМПД), когда сильные и сверхсильные импульсы способны преждевременно вызвать повторный ТМПД.

В заключительной стадии каждого цикла возбуждения сердца отмечают интервал времени, когда возникает период неоднородной рефрактерности кардиомиоцитов (у разных клеток различ- ная скорость восстановления проводимости) — уязвимый период (период нестабильности миокарда).

Нарушения функции рефрактерности могут возникать при тех же обстоятельствах, что и нарушения функции возбудимости.

1.2.4. Функция проводимости

Функция проводимости — это способность кардиомиоцитов проводить возбуждение к различным отделам сердечной мышцы.

Этой способностью обладают не только волокна проводящей системы сердца, но и сократительный миокард (где скорость проведения импульса значительно меньше). В проводящей сис-

15

теме сердца скорость прохождения возбуждения достаточно высока: в предсердиях —1 м/с, в АВ-узле — 0,2 м/с, в пучке Гиса — 1 м/с, в ножках и разветвлениях пучка Гиса, в волокнах Пуркинье — 3–4 м/с (рис. 2).

Ðèñ. 2. Проводящая система сердца (по Б. И. Ткаченко и соавт., 1998).

ВПВ — верхняя полая вена; НПВ — нижняя полая вена; СА — СА-узел; АВ — АВ-узел.

Основные проводящие пути:

1 — передний межузловой тракт; 1à — межпредсердный пучок Бахмана; 2 — средний межузловой тракт Венкебаха; 3 — задний межузловой тракт Тореля;

4 — общий ствол предсердно-желудочкового пучка (пучка Ãèñà); 5 — правая ножка пучка Ãèñà; 6 — левая ножка пучка Ãèñà;

6à — передневерхняя ветвь левой ножки пучка Ãèñà; 6á — задненижняя ветвь левой ножки пучка Ãèñà; 7 — субэндокардиальные волокна Пуркинье.

Дополнительные (аномальные) проводящие пути:

8 — пучок Джеймса; 9 — пучки Кента (правый и левый)

16

Последовательность распространения возбуждения в сердце:

•ÑÀ-óçåë правое предсердие правое + левое предсердие левое предсердие (~0,1 с);

•ÀÂ-óçåë — задержка импульса (способен пропустить не более 180–220 имп./мин);

•пучок Гиса и волокна Пуркинье возбуждение средней

èнижней части межжелудочковой перегородки (слева направо) возбуждение апикальной области сердца — передней, задней

èбоковой стенок правого, а затем и левого желудочков

(от эндокарда к эпикарду) возбуждение левого желудочка возбуждение базальных отделов левого и правого желудочков и межжелудочковой перегородки (~0,1 с).

Нарушения функции проводимости возникают при наличии разнообразных блокад, причины которых различны.

1.2.5. Функция сократимости

Функция сократимости — это способность кардиомиоцитов сокращаться в ответ на возбуждение.

Когда трансмембранный потенциал клетки рабочего миокарда достигает определенного значения (выше –40 мВ), активируются потенциалзависимые «медленные» мембранные каналы, че- рез которые Са++ поступает в цитоплазму кардиомиоцитов. При достижении определенного уровня концентрации кальция в цитоплазме происходит активация сократительных белков (актина è миозина) и стимуляция освобождения значительного количества кальция из саркоплазматического ретикулума, необходимого для процесса сокращения.

Функцию сократимости по данным ЭКГ не оценивают.

1.3. «Дипольная» концепция распространения возбуждения в миокарде

 1927 ã. W. Graib доказал, что при возбуждении мышечной пластины, помещенной в солевой раствор, образуется симметрич- ное поле диполя. Если поместить возбужденное мышечное волокно (элементарный диполь) в проводящую среду, то изменения разности потенциалов можно зарегистрировать не только в непосредственной близости от волокна, но и вдали от него.

17

Элементарный диполь (мышечное волокно) является источ- ником ЭДС (вектор ЭДС диполя), направленной от возбужденного участка (отрицательный заряд на наружной поверхности мембраны) к невозбужденному (положительный заряд на наружной поверхности мембраны). Сердце упрощенно можно рассматривать как «макродиполь» (алгебраическая сумма векторов ЭДС всех мышечных волокон).

Правила диполя

•Если вектор диполя направлен в сторону положительного электрода, то на электрограмме будет зафиксирован

положительный зубец (направлен вверх).

•Если вектор диполя направлен в сторону отрицательного электрода, то на электрограмме будет зафиксирован

отрицательный зубец (направлен вниз).

•Если вектор диполя направлен перпендикулярно условной линии, соединяющей электроды (ось отведения), то на электрограмме будет зафиксирована изолиния.

Суммарный моментный вектор сердца — алгебраическая сумма всех векторов, его составляющих в данный момент времени.

Средний результирующий вектор сердца интегрально отражает среднюю величину и ориентацию ЭДС сердца в течение всего периода возбуждения или реполяризации в соответствующих отделах сердца:

возбуждение в предсердиях — А Ð;

возбуждение в желудочках — А QRS;

реполяризация желудочков — А Ò.

1.4. Электрокардиографические отведения

Электрокардиограмма есть проекция вектора ЭДС сердца на ось электрокардиографического отведения, представленная линейной графической формой и выражающая скалярные показатели величины зубцов и длительность фаз сердечного цикла [Кубергер М. Б., 1983].

При работе сердца возникает разность потенциалов, которую можно зарегистрировать на поверхности тела. Для того чтобы записать электрокардиограмму, необходимо наложить электроды на участки тела, имеющие разные потенциалы, и подать эту разность потенциалов на вход усилителя электрокардиографа. Место

18

наложения электродов и полученную электрокардиографиче- скую кривую называют «электрокардиографическим отведением». Условные линии, соединяющие пару электродов на поверхности тела, получили название «ось отведения». Положительный электрод (со знаком «+») обозначают как «активный электрод».

1.4.1. Стандартные отведения

Стандартные отведения регистрируют разность потенциалов между конечностями.

W.Einthoven предложил три отведения:

•I отведение — левая рука (+) и правая рука (–);

•II отведение — левая нога (+) и правая рука (–);

•III отведение — левая нога (+) и левая рука (–).

Ïðè ýòîì:

правая рука — красный электрод;

левая рука — желтый электрод;

левая нога — зеленый электрод;

правая нога (заземление) — черный электрод.

W. Einthoven впервые выдвинул концепцию «равностороннего треугольника» и рассматривал данные отведения как систему координат для описания результирующего (сердечного) вектора.

В настоящее время стандартные отведения рассматривают как

«трехосевую» систему координат во фронтальной плоскости (ðèñ. 3, à).

Ðèñ. 3. Оси стандартных и усиленных отведений от конечностей

в треугольнике Эйнтховена (à) и в шестиосевой системе Бейли (á)

(по Б. И. Ткаченко и соавт., 1998)

19

1.4.2. Усиленные отведения от конечностей

Усиленные отведения от конечностей регистрируют разность по-

тенциалов между одной из конечностей, на которой установлен активный электрод, и средним потенциалом двух других конечностей (ðèñ. 3, à).

E.Goldberger предложил использовать отведения:

•aVR — от правой руки (от англ. right — правый);

•aVL — от левой руки (от англ. left — левый);

•aVF — от левой ноги (от англ. foot — нога);

«а» (от англ. augmented — усиленный), «V» (физический символ напряжения).

 1943 ã. R. Bayley предложил использовать «шестиосевую» систему координат фронтальной плоскости, объединив системы координат Эйнтховена и Гольдбергера (рис. 3, á).

1.4.3. Грудные отведения

Грудные отведения регистрируют разность потенциалов между активным электродом, установленным на поверхности грудной клетки, и объединенным электродом от трех конечностей (правой руки, левой руки, левой ноги), объединенный потенциал которых близок к нулю (~0,2 ìÂ).

Грудные отведения являются системой координат в горизонтальной плоскости и позволяют уточнить расположение вектора сердца в пространстве (рис. 4, à).

Грудные отведения, предложенные F. Wilson:

•V1 — правый край грудины в четвертом межреберье (красный электрод);

•V2 — левый край грудины в четвертом межреберье (желтый электрод);

•V3 — левая парастернальная линия между V2 è V4 (зеленый электрод);

•V4 — левая срединно-ключичная линия в пятом межреберье (коричневый электрод);

•V5 — левая передняя подмышечная линия в пятом межреберье (черный электрод);

•V6 — левая средняя подмышечная линия в пятом межреберье (синий электрод).

20