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 миокарди-альных 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 (рис. 1.14), 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.

 

Рис. 1.14. Электрическое поле единого сердечного диполя через 0,04 с после начала возбуждения желудочков

 

Как видно на рисунке 1.15, 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 вам 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.

Запомните! 1. Моментный вектор единого сердечного диполя — это алгеб­раическая сумма всех векторов элементарных сердечных диполей, существующих в тот или иной момент распространения возбужде­ния по сердцу. 2. Средний результирующий вектор интегрально отражает среднюю величину и ориентацию ЭДС сердца в течение всего пе­риода распространения волны возбуждения или реполяризации по соответствующим отделам сердца (AQRS, АР, AT).

В норме средний результирующий вектор деполяризации желудоч­ков ориентирован влево вниз под углом 30—70° к горизонтали, прове­денной через электрический центр сердечного диполя (см. рис. 1.14). 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 нижней части тела, а отри­цательные изопотенциальные линии — в правой верхней части тела. Линия нулевого потенциала ориентирована перпендикулярно на­правлению среднего результирующего вектора.

 

Рис. 1.15. Моментные векторы ЭДС единого сердечного диполя во время де­поляризации желудочков (а — г) и средний результирующий вектор возбужде­ния желудочков (д). Объяснение в тексте

 

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, зарегистрированной с помощью поверхностных электродов, применяемых в клинической электрокардиографии. Допустим, что на поверхности тела установле­ны электроды двух отведений (рис. 1.16). 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. Деполяризация предсердий регистрируется на ЭКГ в виде зубца Р.

Первый моментный вектор деполяризации правого предсердия (Р|) направлен вниз и слегка влево (рис. 1.16, а), а второй моментный вектор деполяризации преимуществен но левого предсердия (Р₂) — влево (рис. 1,16,б). В отведении I проекции Р, и Р₂ на ось этого отве­дения ориентированы в сторону положительного полюса отведения. Поэтому на ЭКГ получим положительное отклонение — положитель­ный зубец Р. В отведении III проекция P₁ ориентирована в сторону положительного электрода. В результате этого в отведении III фикси­руется небольшое начальное положительное отклонение — начальная положительная фаза зубца Р. Небольшая по величине проекция вто­рого моментного вектора на ось отведения III направлена в сторону отрицательного электрода, в связи с чем на ЭКГ может иногда регис­трироваться вторая небольшая отрицательная фаза зубца Р, обуслов­ленная конечным изолированным возбуждением левого предсердия.

Следует отметить, что процесс реполяризации предсердий обычно не находит отражения на ЭКГ, так как он наслаивается по времени на процесс деполяризации желудочков (комплекс QRS).

Из предсердий электрический импульс направляется в АВ-узел, где происходит медленное распространение волны возбуждения. За­тем возбуждается пучок Гиса, ножки и ветви пучка Гиса и волокна Пуркинье. Величина разности потенциалов, возникающая в этот пе­риод в сердце, очень мала, так как возбуждается только атриовент-рикулярная проводящая система. Поэтому на ЭКГ записывается изоэлектрический сегмент P—Q(R) (рис. 1.17).

Рис. 1,16. Формирование зубца Р ЭКГ при деполяризации предсердий.

Деполяризация желудочков. Процесс деполяризации миокарда же­лудочков на ЭКГ регистрируется в виде комплекса QRS. Для правиль­ного понимания генеза различных зубцов комплекса QRS необходимо хорошо помнить нормальную последовательность охвата возбужде­нием миокарда желудочков. Обычно выделяют три последовательные фазы распространения возбуждения по желудочкам, каждой из кото­рых соответствует свой суммарный моментный вектор.

Начальный моментный вектор соответствует 0,01—0,03 с QRS. Обозначим его как вектор 0,02 с (рис. 1.18, а).

 

Рис. 1.17. Формирование сегмента P—Q(R)

Рис. 1.18. Формирование комплекса QRS при деполяризации желудочков: а — возбуждение межжелудочковой перегородки; б - возбуждение правого и ле­вого желудочков с преобладанием ЭДС левого желудочка; в - возбуждение ба-зальных отделов желудочков и межжелудочковой перегородки. Красные стрелки обозначают моментные векторы деполяризации желудочков

Процесс возбуждения желудочков начинается, как вы помните, с деполяризации преимуще­ственно левой части межжелудочковой перегородки в средней ее трети, фронт возбуждения при этом движется направо и вперед. При этом положительный полюс единого сердечного диполя обращен к поло­жительному электроду III отведения. В отведении III будет фиксиро­ваться положительное отклонение — небольшой зубец r. Наоборот, этот вектор направлен к отрицательному электроду I отведения, и в отведении I мы получим отрицательное отклонение — небольшой зу­бец Q. Небольшая амплитуда зубцов r и q обусловлена тем, что раз­ность потенциалов, возникающая при возбуждении межжелудочко­вой перегородки, невелика.

Затем происходит возбуждение апикальной области правого и лево­го желудочков. Здесь возбуждение распространяется от эндокарда к эпикарду, и волна деполяризации постепенно направляется вниз на­право и затем вниз влево. В результате деполяризации верхушек право­го и левого желудочков и их передней, боковой и задней стенок возни­кает средний моментный вектор QRS (0,04-0,05 с). Обозначим его как вектор 0,04 с (рис. 1.18, б). Моментный вектор деполяризации желу­дочков 0,04 с является результирующим двух векторов: правожелудоч-кового, направленного слева направо, имеющего малую величину, и левожелудочкового, ориентированного справа налево, имеющего не­сравненно большую величину. Суммация этих двух векторов, согласно известному вам правилу, дает суммарный моментный вектор, направ­ленный справа налево и вниз. Он ориентирован в сторону положи­тельного электрода I отведения, вследствие чего в этом отведении по­является положительное отклонение высокой амплитуды — зубец R.

Наоборот, моментный вектор 0,04 с деполяризации желудочков обращен в сторону отрицательного полюса III отведения. Здесь в этот момент будет фиксироваться глубокое отрицательное отклоне­ние - зубец 5.

Конечный моментный вектор соответствует 0,06-0,08 с QRS. Обо­значим его как вектор 0,06 с (рис. 1.18, в). Последними в период 0,06-0,08 с возбуждаются базальные отделы межжелудочковой пере­городки, правого и левого желудочков. При этом фронт волны воз­буждения и соответственно моментный вектор 0,06 с деполяризации желудочков направлены вверх и слегка вправо, т.е. в сторону отрица­тельных электродов I и III отведений. Следовательно, на ЭКГ в I от­ведении в этот момент будет фиксироваться небольшое отрицатель­ное отклонение — зубец S_I. В отведении III ориентация моментного вектора 0,06 с также в сторону отрицательного полюса будет способствовать еще большему углублению зубца S_ııı.

Таким образом, генез зубцов комплекса QRSb I и III отведениях отра­жает различные этапы возбуждения желудочков: вначале — возбуждение межжелудочковой перегородки (зубцы q_I и r_III ), затем — деполяризацию верхушек и стенок желудочков, преимущественно левого желудочка (ре­гистрируется основной зубец комплекса QRS, например, зубец III ), и, на­конец, возбуждение базальных отделов желудочков (зубец S_I,III).

Реполяризация желудочков. В период полного охвата возбуждением желудочков разность потенциалов отсутствует, а на ЭКГ регистриру­ется изоэлектрическая линия — сегмент RS— Т(рис. 1.19).

Процесс быстрой конечной реполяризации желудочков соответству­ет на ЭКГ зубцу Т. Распространение фронта реполяризации по миокар­ду желудочков существенно отличается от движения волны реполяриза­ции в одиночном мышечном волокне. Если в последнем случае направ­ления перемещения волн реполяризации и деполяризации совпадают, то в целом сердце в норме они направлены в противоположные сторо­ны: деполяризация происходит от эндокарда к эпикарду (рис. 1.20, а), а реполяризация - от эпикарда к эндокарду (рис. 1.20, б). Это обусловле­но тем, что длительность ТМПД в субэпикардиальных отделах желудоч­ков на 0,03-0,04 с меньше, чем в субэндокардиальных участках, и про­цесс реполяризации раньше начнется именно в субэпикардиальных от­делах. Поскольку во время реполяризации эти отделы приобретают по­ложительный заряд, а субэндокардиальные отделы еще возбуждены, т.е. заряжены отрицательно, ориентация векторов единого сердечного ди­поля (от отрицательного к положительному полюсу) окажется такой же, как и в период деполяризации (от эндокарда к эпикарду), и электроды, установленные на поверхности, будут фиксировать преимущественно положительное отклонение - положительный зубец T (см. рис. 1.20, б).

 

Рис. 1.19. Формирование сегмента RS—Т в период полного охвата возбуждением желудочков

 

 

Хорошо зная последовательность охвата возбуждением желудочков, а также общие закономерности формирования желудочковых комплек­сов ЭКГ, можно определить конфигурацию ЭКГ при любом расположе­нии исследующих активных электродов. Наоборот, используя анализ известных ЭКГ в различных отведениях, можно описать величину и на­правление отдельных моментных векторов, среднего результирующего вектора - ЭДС сердца и, соответственно, ход возбуждения и реполяри-заиии миокарда. Это и есть так называемый векторный принцип анализа ЭКГ, которым мы вскоре воспользуемся. А пока проверим, как вы усво­или общий принцип построения ЭКГ в зависимости от направления и величины отдельных моментных векторов комплекса QRS по отноше­нию к исследующему активному электроду. На рисунке 1.21 показано расположение трех моментных векторов деполяризации желудочков —0,02, 0,04 и 0,06 с — по отношению к осям 5 электрокардиографических отведений, условно обозначенных I, III, aVL, aVF и aVR.

 

 

Рис. 1.20. Распространение волны реполяризации по миокарду желудочков и формирование зубца Т(б). Для сравнения показано движение волны деполя­ризации по желудочкам (а)

 

Попытайтесь самостоятельно определить конфигурацию желудоч­кового комплекса QRS в этих отведениях, воспользовавшись следую­щим алгоритмом решения задания:

1) определите величину и направление проекции каждого моментного вектора на ось электрокардиографического отведения. Для этого из концов векторов 0,02, 0,04 и 0,06 с проведите к оси отведения пер­пендикуляр;

2) воспользовавшись правилом, изложенным на с. 25, определите, какое (положительное или отрицательное) отклонение на ЭКГ вызо­вет каждый моментный вектор;

3) сопоставляя величину и направление проекции моментных век­торов 0,02, 0,04 и 0,06 с, схематично зарисуйте конфигурацию ком­плекса QRS в данном отведении.

Те же операции следует проделать и для остальных 4 отведений. Толь­ко после этого проверьте правильность вашего решения, взглянув на рисунок 1.22. Например, в отведении Iжелудочковый комплекс имеет вид Rs: 1) моментный вектор 0,02 с перпендикулярен оси отведения I, и его проекция на эту ось равна нулю, в связи с чем зубец Q не выражен; 2) моментный вектор 0,04 с направлен в сторону положительного элек­трода I отведения, поэтому на ЭКГ фиксируется максимальный поло­жительный зубец R_I, 3) проекция конечного моментного вектора 0,06 с небольшая и направлена в сторону отрицательного электрода I отведе­ния, что обусловливает появление на ЭКГ небольшого зубцам.

В отведении aVF желудочковый комплекс имеет вид rs с небольши­ми зубцами rи s: 1) небольшой начальный моментный вектор 0,02 с на­правлен в сторону положительного электрода отведения aVF, и на ЭКГ регистрируется небольшое положительное отклонение — зубец г; 2) средний моментный вектор 0,04 с перпендикулярен оси отведения aVF, и его проекция на ось этого отведения равна нулю; 3) небольшая проекция конечного моментного вектора 0,06 с ориентирована в сто­рону отрицательного электрода отведения aVF, что ведет к появлению на ЭКГ зубца 5, равного по амлитуде зубцу r.

 

Рис. 1.21. Задание 2. Определите форму комплекса QRS в 5 электрокардиогра­фических отведениях при известном (приведенном на рисунке) расположении трех моментных векторов деполяризации желудочков: 0,02 с, 0,04 с, 0,06 с

 

 

Рис. 1.22. Форма комплекса QRS при расположении моментных векторов QRS, изображенном на рисунке 1.21 (эталоны правильных ответов)

 

В отведении aVR желудочковый комплекс имеет вид Qr.

I) проекции моментных векторов 0,02 с и 0,04 с направлены в сторону отрицательного электрода отведения aVR, поэтому в этот период (вплоть до 0,04 с) на ЭКГ регистрируется довольно широкий и глубокий зубец Q; 2) проекция конечного моментного вектора 0,06 с ориентирована к положительному электроду отведения aVR, поэтому на ЭКГ появляется в конце желудочкового комплекса не­большой зубец r.

Аналогичным образом объясняется конфигурация желудочкового комплекса QRS b остальных отведениях.

Прежде чем переходить к изучению следующей главы, предлагаем вам ответить еще на несколько контрольных вопросов, которые помогут самостоятельно оценить уровень усвоения знаний. После каждого кон­трольного вопроса в скобках указан номер раздела, в котором вы найде­те правильные ответы на эти вопросы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как заряжена наружная поверхность клеточной мембраны: а) не­возбужденной мышечной клетки? б) клетки, находящейся в состоя­нии деполяризации? в) клетки, находящейся в состоянии реполяри-зации?(1.1)

2. Какой отдел проводящей системы сердца в норме является води­телем ритма? (1.2.1)

3. Каковы последовательность и время охвата возбуждением пра­вого и левого предсердий в норме? (1.2.2)

4. Какое максимальное число импульсов в минуту из предсердий к желудочкам может в норме пропустить АВ-узел без развития атрио-вентрикулярной блокады проведения? (1.2.2)

5. Как распространяется волна деполяризации в толще миокарда желудочков: от эпикарда к эндокарду или от эндокарда к эпикарду? (1.2.2)

6. Что такое (ЭКГ) электрокардиограмма? (1.3.1)

7. Каким фазам распространения возбуждения по одиночному мы­шечному волокну соответствуют следующие зубцы и сегменты ЭГ:

а) зубец Я; б) сегмент RS-T; в) зубец 7? (1.3.1)

8. Каково направление вектора сердечного диполя по отношению к положительному и отрицательному зарядам диполя? (1.3.2)

9. Чем определяются амплитуда и форма электрокардиографичес­ких комплексов при различной локализации электродов в электриче­ском поле? (1.3.3)

10. Что такое «моментный» и «средний результирующий» вектор единого сердечного диполя? (1.3.4)

 

Глава 2