Связь различных фундаментальных механизмов с клиническими нарушениями ритма

 

Преждевременное возбуждение предсердий

 

Во многих учебниках утверждается, что преждевременное возбуждение предсердий может наблюдаться у людей любого возраста и в отсутствие заболевания сердца. Однако более высокая частота возникновения преждевременных возбуждений (как предсердных, так и желудочковых) может быть связана с такими факторами, как эмоциональный стресс, переутомление или злоупотребление алкоголем, табаком или кофе. Более того, появление преждевременных возбуждений «нормально» при ишемии миокарда и часто наблюдается после приема медикаментов, таких как сердечные гликозиды, хинидин и прокаинамид, что может указывать на развитие токсической реакции организма на эти препараты. Частота преждевременных возбуждений и других предсердных нарушений ритма возрастает при перерастяжении предсердий. Более того, преждевременные предсердные возбуждения, возникающие в состоянии покоя, нередко исчезают во время физической нагрузки. Все сказанное выше следует иметь в виду при рассмотрении возможных причинных факторов преждевременного возбуждения предсердий.

Вегетативная нервная система оказывает сильное влияние на нормальный процесс генерирования импульсов в синусовом узле. Парасимпатическая (как и симпатическая) система оказывает влияние на миокард предсердий и АВ-узел, однако не вполне ясно, всегда ли эти структуры поддаются влиянию в той же степени, что и синусовый узел. Поэтому частота автоматической активности одного из латентных водителей ритма может оказаться достаточно высокой для возникновения импульса, активирующего остальные области предсердия, особенно в том случае, когда синусовый узел испытывает влияние симпатической системы. Эта гипотеза согласуется с тем, что во время физической нагрузки (и, следовательно, при слабом влиянии парасимпатической нервной системы) часто наблюдается исчезновение преждевременных предсердных возбуждений. Второй возможный механизм аномального генерирования импульсов — возникновение ранней постдеполяризации — вряд ли может служить причиной преждевременной деполяризации предсердий, поскольку для этого требуются особые условия. При наличии таких условий можно ожидать появления скорее целого ряда импульсов, нежели единственного преждевременного возбуждения.

Преждевременные предсердные возбуждения могут быть также вызваны триггерным механизмом. В исследованиях Wit и Cranefield [4, 19] была продемонстрирована поддерживающаяся триггерная активность, но таким способом возможно вызвать однократное возбуждение и при соответствующей концентрации катехоламинов.

В большинстве учебников циркуляторный механизм рассматривается как основная причина преждевременных возбуждений предсердий. Если импульс, идущий от синусового узла, блокируется где-то в ткани предсердий (первая предпосылка циркуляции) и блокированная область достаточно велика, то она может активироваться ретроградно и возбудить затем предсердие, вызвав его преждевременное сокращение. Этот процесс облегчается, если возбуждение распространяется очень медленно; следовательно, если импульс на своем пути через АВ-узел блокируется где-то внутри него, но распространяется в остальной части узла, то вследствие медленного проведения в этой ткани он может ретроградно возбудить блокированную область и вернуться в предсердия. В литературе это явление часто называют «возвратной экстрасистолой» или «отраженным АВ-узловым возбуждением».

Появление одного экстравозбуждения может создать условия для возникновения второй циркуляции либо в ткани самого предсердия, либо в синусовом узле или АВ-узле. Следовательно, преждевременный импульс, идущий из предсердия, может проникнуть в какую-либо часть синусового узла, в то время как вход в другие части узла блокирован. Импульс может затем пройти по медленно проводящим тканям синусового узла и найти выход к предсердию, восстановившему тем временем свою возбудимость. Возникает циркуляторное возбуждение предсердия. Существование такого синусового эха было недавно продемонстрировано Allessie и Bonke [31]. То же возможно в АВ-узле, как показали в эксперименте Мое и соавт. [28], Mendez и Мое [41], а в клинических условиях — Schuilenburg и Durrer [42]. Механизм циркуляции возбуждения в целом хорошо согласуется с постоянством интервала сцепления между преждевременными возбуждениями предсердий.

 

Предсердная тахикардия

 

Если генерирование импульсов в доминирующем пейсмекере синусового узла усиливается, например, вследствие повышения симпатической активности, возникает синусовая тахикардия. Если же усиленное генерирование импульсов происходит за пределами синусового узла, то развивается предсердная или АВ-узловая тахикардия; это показано на рис. 7.3. При введении катехоламинов частота такой предсердной тахикардии возрастает, тогда как ацетилхолин или стимуляция вагуса (массаж каротидного синуса) может замедлить ее или даже полностью подавить.

Самоподдерживающаяся ритмическая активность может быть вызвана или запущена относительно частым синусовым или пред сердным ритмом, а также преждевременным возбуждением предсердий. Запуск возможен только в присутствии катехоламинов и, следовательно, зависит от баланса влияний вегетативной нервной системы. Более того, частота такой тахикардии может быть снижена или полностью подавлена при введении ацетилхолина, а также с помощью такого препарата, как верапамил. Кроме того, триггерная ритмическая активность может быть не только вызвана, но и остановлена одиночным преждевременным возбуждением.

С теоретической точки зрения третий из вероятных причинных факторов аномального генерирования импульсов, а именно возникновение ранней постдеполяризации, может обусловить появление предсердного фокуса, возбуждающегося с высокой частотой. Однако в нормальных условиях это весьма маловероятно. Теоретически тахикардия, развившаяся на основе данного механизма, может быть устранена ацетилхолином (или стимуляцией вагуса), так как при этом мембранная проницаемость для калия повышается и, следовательно, клетки реполяризуются. Таким образом, введение ацетилхолина не позволяет различить тот или иной тип тахикардии в клинических условиях.

Причиной наджелудочковой тахикардии может быть также циркуляция возбуждения. Однако, если замкнутый путь циркулирующего импульса целиком расположен в миокарде предсердий, длина такого пути должна составлять от 20 до 26 см, поскольку средняя скорость проведения импульса по предсердиям во время тахикардии составляет около 60 см/с (в норме при синусовом ритме она лежит в пределах 60—100 см/с), а частота тахикардии—от 140 до 180 уд/мин. Существование таких длинных замкнутых путей в предсердиях маловероятно. С другой стороны, если часть замкнутой цепи образована тканью с медленным проведением, путь импульса может быть значительно короче; в этом случае наличие циркуляции возбуждения как причины предсердной тахикардии гораздо более вероятно. Медленное проведение имеет место в такой цепи, если в ее состав входит синусовый узел или АВ-узел. В этом случае используются термины «циркуляторная тахикардия с вовлечением синусового узла» и «тахикардия с участием АВ-соединения». Тахикардию обоих типов часто удается ослабить или даже устранить, восстановив синусовый ритм с помощью массажа каротидного синуса. Это согласуется с тем фактом, что ацетилхолин замедляет или даже блокирует проведение по синусовому или атриовентрикулярному узлу.

Циркуляторная тахикардия может быть запущена или остановлена однократным преждевременным возбуждением. Поскольку то же справедливо и для «триггерной» самоподдерживающейся ритмической активности, данный подход не позволяет различить эти два механизма.

Следовательно, если у больного наблюдается пароксизмальная наджелудочковая тахикардия, в качестве возможных механизмов рассматриваются усиление автоматизма, триггерная активность и циркуляция возбуждения; их дифференциация в подобных случаях бывает довольно трудной.

 

Трепетание предсердий

 

В настоящее время трепетание предсердий не имеет удовлетворительного определения. Как подчеркивает Lewis [34], наиболее важной характеристикой трепетания предсердий является высокая степень регулярности интервалов между последовательными возбуждениями, а также конфигурации предсердных комплексов на электрокардиограмме. Учитывая то, что между тахикардией и трепетанием предсердий нет четкой границы и что ритмы при этих двух видах аритмии могут перекрываться, трепетание предсердий может определяться как регулярный предсердный ритм с частотой более 200 уд/мин. Это скорее общее определение, и целесообразно подразделение трепетания предсердий на различные типы. На основании полярности волн трепетания на ЭКГ Lewis [34] выделяет «обычную» форму трепетания, когда Р-волны инвертированы в отведениях II, III и aVF и направлены вверх в отведении aVF, и «необычную» форму с Р-волнами, направленными вверх в отведениях II, III и aVF и инвертированными в отведении аVR. Эти два типа трепетания не различаются между собой по частоте ритма [43]. Ввиду сходства Р-волн при необычным трепетании с Р-волнами при последующем синусовом ритме предполагается, что необычное трепетание возникает в верхней части правого предсердия. Однако во многих клинических случаях трепетания предсердий конфигурация Р-волн является скорее промежуточной между двумя крайними формами, характерными для обычного и необычного трепетания.

Недавно Wells и соавт. [1] выделили два типа трепетания предсердий, основываясь прежде всего на различиях в частоте предсердного ритма. Они разделили 27 больных, у которых после операции на открытом сердце развилось трепетание предсердий, на две группы. В первой группе, состоявшей из 18 больных с классическим (обычным) трепетанием предсердий, частота предсердного ритма была в пределах от 240 до 338 уд/мин; во второй группе (9 больных) она находилась в диапазоне 340—433 уд/мин. Оба типа трепетания характеризовались строгим постоянством интервалов между возбуждениями, а также формы, полярности и амплитуды на предсердных ЭГ. Авторы разделяют предсердное трепетание на два типа ввиду того, что, согласно их наблюдениям, частая стимуляция верхней области правого предсердия всегда оказывает влияние на трепетание первого типа [2], но никогда не влияет на трепетание второго типа. Возможность перевода трепетания в синусовый ритм посредством частой стимуляции или перезапуска цикла трепетания с помощью однократного стимула, нанесенного в соответствующее время, четко указывает на существование цепи циркуляции с возбудимым участком [44—46]. Таким образом, трепетание с более низкой частотой (тип 1) обусловлено циркуляцией импульса по замкнутой цепи с достаточно большим возбудимым участком. С другой стороны, невозможность прервать трепетание типа 2 посредством усиленной стимуляции свидетельствует о том, что возбудимый участок либо очень мал, либо отсутствует, в результате чего замкнутый путь эффективно защищен от воздействия приходящей извне волны активации.

 

 

Рис. 7.16. Распространение возбуждения в предсердии собаки (по данным Lewis и соавт.) во время трепетания предсердий, вызванного электростимуляцией [47].

Время локальной активации выражено в долях секунды, пунктирные линии и стрелки указывают движение волны возбуждения. Обратите внимание: электрическая активность не была зарегистрирована слева от входа полых вен. Ст — точка приложения стимула для запуска трепетания; ВПВ — верхняя полая вена; HПB — нижняя полая вена; ЛВ — легочная вена.

 

 

Имеется большое количество экспериментальных данных в пользу того, что циркуляция волны возбуждения вокруг анатомического препятствия может вызывать трепетание предсердий. Эта концепция, принадлежащая Lewis и соавт. [47], основывается на результатах изучения регистрации активности в нескольких точках во время продолжительных периодов трепетания предсердий, вызванного стимуляцией предсердий индукционным разрядом. На рис. 7.16 показано распространение возбуждения во время такого периода трепетания предсердий. С помощью этого метода удается определить значительную часть пути, проходимого волной активации. В ходе одного цикла трепетания (интервал между возбуждениями 0,16 с) волна движется от нижней полой вены через пограничный гребень к ушку правого предсердия. Затем она огибает отверстие верхней полой вены и проходит по межпредсердному пучку в левое предсердие; немного позже за нижней полой веной появляется следующая волна и активация повторяется в той же последовательности. Однако, как отмечает Lewis, «остается выяснить, является ли эта новая волна продолжением старой; если это так, то существование циркуляции доказано».

К сожалению, прямые измерения прохождения волны слева от отверстий полых вен не были осуществлены, но на основании косвенных данных Lewis сделал вывод: «Остается мало сомнений в том, что мы имеем дело с волной, движущейся вокруг полых вен, причем это движение непрерывно и совершается ровно один раз в ходе каждого предсердного цикла».

В результате последующих исследований было сделано аналогичное заключение [48—51]. Работа Kimura и соавт. [49] дала дополнительную информацию о распространении возбуждения с левой стороны от полых вен, где Lewis не удалось осуществить ЭГ-регистрацию. На рис. 7.17 представлена карта всего пути распространения возбуждения во время трепетания. Полученные данные подтверждают выводы Lewis. Участие искусственных или патологических препятствий в развитии трепетания предсердий подчеркивалось Rosenblueth и Garcia Ramos [48], а позднее и Kimura и соавт. [49]. Эти авторы отмечают, что разрушение проводящего участка между двумя полыми венами, превращающее их отверстия в единое препятствие, существенно облегчает индукцию трепетания при частой стимуляции. Дальнейшее увеличение размеров препятствия снижает частоту трепетания. Когда повреждение распространяется на предсердно-желудочковую борозду (т. е. когда препятствие уже не полностью окружено проводящей тканью), трепетание внезапно прекращается и его уже нельзя вызвать повторно. Однако в предсердиях существуют и другие анатомически выделенные замкнутые пути. Перечень возможных анатомических замкнутых путей в предсердиях человека и их приблизительная длина приведены ниже [52].

 

 

 

Рис. 7.17. Регистрация электрической активности во время трепетания, вызванного быстрой стимуляцией ушка левого предсердия.

Для облегчения развития трепетания был разрушен участок проводящего пути между двумя полыми венами. В этом эксперименте активность зарегистрирована также слева от полых вен. Видно, что импульс циркулирует вокруг верхней полой и правой легочной вен. Время обращения — 0,13 с. Внизу показано время активации в различных точках, зарегистрированное в течение одного цикла трепетания [49]. ВПВ — верхняя полая вена, НПВ — нижняя полая вена, СУ — синусовый узел.

 

 

1. Замкнутый путь вокруг отверстий всех предсердных вен (верхняя полая вена — ВПВ, нижняя полая вена — НПВ; левые и правые легочные вены)...................... 26 см

2. Вокруг ВПВ, НПВ и правых легочных вен....... 23 см

3. Вокруг НПВ и правых легочных вен........... 20 см

4. Вокруг ВПВ и правых легочных вен........... 18 см

5. Вокруг ВПВ и НПВ.................... 18 см

6. Вокруг левых и правых легочных вен.......... 17 см

7. Вокруг ВПВ и верхней правой легочной вены...... 16 см

8. Вокруг НПВ и нижней правой легочной вены...... 16 см

9. Вокруг правых легочных вен............... 12 см

10. Вокруг левых легочных вен................ 12 см

11. Вокруг отверстия трехстворчатого клапана....... 12 см

12. Вокруг отверстия митрального клапана......... 12 см

13. Вокруг ВПВ........................ 9 см

14. Вокруг НПВ........................ 9 см

15. Вокруг одной из легочных вен............. 3—6 см

 

 

Рис. 7.18. Отношение частоты циркуляции импульса к длине замкнутого пути при различных скоростях проведения.

 

 

В приведенном выше списке замкнутые пути проходят вокруг различных комбинаций вен. Такие длинные петли не существуют в нормальном сердце, так как интактные мышечные пучки между отверстиями вен укорачивают эти петли.

Однако при заболевании предсердий, например при ишемической болезни сердца или стенозе митрального клапана, когда отдельные участки предсердного миокарда теряют способность к проведению возбуждения, замкнутые пути большой длины могут образовываться либо в результате потери возбудимости мышечными пучками между двумя или более венами, либо вследствие возникновения гипопластических или фиброзных участков, располагающихся в виде островка в миокарде или тесно примыкающих к естественным отверстиям в предсердиях.

На рис. 7.18 представлен график зависимости частоты циркуляторного ритма от длины соответствующего замкнутого пути при различных скоростях проведения. Как показывает график, при нормальной скорости проведения по предсердию (70 м/с) для развития тахиаритмии, которая классифицируется как трепетание, длина замкнутого пути должна составлять 12—20 см. В нормальном сердце нет замкнутых путей подобной длины. С другой стороны, если скорость проведения импульса по предсердному миокарду снижается, например, до 40 см/с, для возникновения циркуляции возбуждения с частотой 300 уд/мин иногда достаточно препятствия с периметром лишь 9 см.

Недавно была составлена карта медикаментозной (ацетилхолин) активации изолированного сердца собаки при быстром трепетании предсердий [53]; рис. 7.19 взят из этой работы. Во всех случаях в основе трепетания предсердий лежит непрерывная циркуляция импульса в предсердном миокарде. Однако локализация и размеры замкнутого пути в каждом случае различны. В большинстве случаев крупные анатомические препятствия не принимают участия в развитии трепетания предсердий этого типа.

 

Мерцание предсердий

 

Наиболее вероятным причинным фактором мерцания предсердий является наличие многочисленных циркулирующих возбуждений по типу «ведущего цикла». Согласно этой теории, при «грубом» мерцании в миокарде немного замкнутых путей, а их размеры относительно велики, тогда как при «тонком» мерцании может существовать множество небольших замкнутых путей. Любые условия, облегчающие развитие мерцания предсердий, такие как стимуляция вагуса, стимуляция с высокой частотой, перерастяжение предсердий, ишемия и нарушения проводимости тканей, обусловливают сокращение рефрактерного периода и (или) снижение скорости проведения, уменьшая тем самым размеры ведущего замкнутого пути. При наличии циркуляции только в одной цепи уменьшение минимальных размеров последней (например, при стимуляции вагуса) создает условия для появления более одного замкнутого пути. Как только образуется вторая или третья цепь циркуляции волны, трепетание переходит в мерцание. Как только устраняются условия, благоприятствующие возникновению множества небольших замкнутых путей, последние могут исчезнуть один за другим и мерцание может снова перейти в трепетание, если сохранится хотя бы одна циркулирующая волна, а в случае ее отсутствия мерцание прекратится совсем и восстановится синусовый ритм. Ввиду сложности описанной выше ситуации пока никому не удалось проанализировать последовательность активации предсердий во время мерцания. Однако при компьютерном моделировании Мое и соавт. [54—56] смогли воспроизвести мерцание в «математической» двухмерной области или замкнутой поверхности без отверстий. На этой модели было продемонстрировано наличие множества циркулирующих волн, возникающих во время мерцания: «циркуляция осуществляется по многочисленным петлям различных размеров и расположения, разметанным по возбудимой поверхности, подобно вихрям в турбулентном потоке».

 

 

 

Рис. 7.19. Карты активации предсердий в шести различных случаях частого трепетания.

Во всех случаях трепетание явилось следствием внутрипредсердной циркуляции импульсов. Отмечаются вариации как частоты трепетания, так и локализации замкнутой цепи, ответственной за аритмию. На верхнем фрагменте слева замкнутый путь (продолжительность цикла = 145 мс) находится в нижнелатеральной стенке левого предсердия. На верхнем фрагменте справа импульс циркулирует вокруг ушка левого предсердия с периодом обращения 115 мс. На среднем фрагменте слева крайне быстрое трепетание (длительность цикла == 65 мс) обусловлено локализацией замкнутого пути в задней стенке левого предсердия. В трех остальных случаях эпизоды трепетания были обусловлены внутрипредсердной локализацией замкнутой цепи, проходящей вокруг ушка правого предсердия (средний фрагмент справа) в свободной стенке левого предсердия (нижний фрагмент слева) и в задней части правого предсердия (нижний фрагмент справа). Длина замкнутого пути составляла от 5 до 10 см. Серый цвет на каждом фрагменте представляет 10-миллисекундные изохроны. (По Allessie M. А. и соавт., в печати.)

 

 

Если мерцание вызвано наличием множества циркулирующих волн, то ее существование определяется законами статистической вероятности. Циркуляция без вовлечения анатомического препятствия — не слишком стабильное явление; как правило, она спонтанно прекращается через некоторое время [32]. Однако, если существует множество замкнутых путей, вряд ли все они прекратят свое существование одновременно. Критическим фактором возникновения и прекращения мерцания являются относительные размеры сердца и наименьшего.из возможных замкнутых путей в миокарде. Если размеры сердца велики или размеры функционально детерминированных замкнутых путей малы, то в сердце может одновременно существовать множество таких путей и статистическая вероятность спонтанного прекращения фибрилляции низка. И наоборот, если сердце невелико или «ведущий замкнутый путь» имеет большие размеры, то в сердце может поместиться лишь ограниченное количество замкнутых путей и, следовательно, вероятность перехода фибрилляции в синусовый ритм в этой ситуации велика. Согласно этой концепции, воздействия, которые либо уменьшают размеры сердца (уменьшение перерастяжения предсердий), либо увеличивают размеры функционально детерминированного замкнутого пути [препараты, увеличивающие длительность рефрактерного периода и (или) скорость проведения], снижают вероятность возникновения мерцания и повышают вероятность ее спонтанного прекращения.