Методы исследования сердечной деятельности

Для исследования сердечной деятельности используют методы исследования звуковых явлений, возникающих при работе сердца (аускультация тонов сердца, фонокардиография), методы исследования сократительной функции миокарда и методы регистрации электрической активности сердца.

Основные методы исследования сократительной функции миокарда:

Эхокардиография –метод регистрации отражённой ультразвуковой (2 – 5 МГц) волны, позволяющий наблюдать смещение стенок сердца во время его работы.

Баллистокардиография –регистрация продольного смещения тела человека и его центра тяжести при работе сердца. Пациент укладывается на стол, к которому прикреплены специальные датчики (могут крепиться также к нижним конечностям пациента). В момент выброса крови из желудочков в крупные сосуды происходит смещение сердца в противоположную сторону и центр тяжести смещается.

Динамокардиография – регистрация смещения центра тяжести грудной клетки в продольном и поперечном направлениях. Воспринимающее устройство располагается на платформе, проецируется на область грудной клетки.

Основные методы исследования электрической активности миокарда это электрокардиография (ЭКГ), векторкардиография и магнитокардиография.

При возбуждении на поверхности клеток рабочего миокарда появляется отрицательный заряд. Сердце становится мощным электрогенератором. Т.к. ткани тела обладают высокой проводимостью, электрические потенциалы, связанные с процессами распространения возбуждения в сердце, можно регистрировать на поверхности тела.

Первый электрокардиограф, позволивший зарегистрировать истинную ЭКГ со всеми её зубцами, был создан Эйнтховеном (Нобелевская премия 1924 г.).

Рис. 25. ЭКГ.

Зубцы ЭКГ возникают и развиваются, когда между участками возбудимой системы имеется разность потенциалов, т.е. какая-то часть системы охвачена возбуждением, а другая – нет. Изопотенциальная линия регистрируется в те моменты времени, когда в пределах возбудимой системы нет разности потенциалов, т.е. вся система не возбуждена или, наоборот, вся охвачена возбуждением.

Зубец P отражает возбуждение (деполяризацию) миокарда предсердий. Скорость распространения возбуждения по специализированным внутрипредсердным пучкам примерно равна скорости распространения по сократительному миокарду предсердия, поэтому зубец монофазный.

Сегмент PQ – возбуждение распространяется на предсердно-желудочковый (атриовентрикулярный) узел и движется по проводящей системе желудочков (пучку Гиса). Оба предсердия полностью возбуждены, оба желудочка ещё не возбуждены. Движение возбуждения по проводящей системе не улавливается. Это время между деполяризацией и реполяризацией предсердий, соответствует фазе плато потенциала действия кардиомиоцитов предсердий.

Комплекс QRS – возбуждение (деполяризация) желудочков. Осуществляется посредством передачи возбуждения с элементов проводящей системы на сократительный миокард. Зубец Q – возбуждение верхушки сердца, внутренней поверхности желудочков. Зубец R – возбуждение основания сердца и наружной поверхности желудочков. Зубец S – полный охват возбуждением миокарда желучочков.

Сегмент ST – оба желудочка возбуждены (фаза плато кардиомиоцитов желудочков).

Зубец Т – процесс реполяризации миокарда желудочков (восстановления нормального мембранного потенциала клеток миокарда). Этот процесс в различных клетках протекают не синхронно, появляется разность потенциалов между ещё деполяризованными участками миокарда и участками, восстановившими свой положительный заряд. Зубец Т – самая изменчивая часть ЭКГ.

Между зубцом Т и последующим зубцом Р – изопотенциальная линия (в это время в миокарде желудочков и в миокарде предсердий нет разности потенциалов).

На нормальной ЭКГ нет видимого отображения реполяризации предсердий, т.к. по времени совпадает с комплексом QRS и поглощается им. При поперечной блокаде сердца, когда не каждый зубец Р сопровождается комплексом QRS, наблюдается предсердный зубец Та (Т – атриум), отображающий реполяризацию предсердий.

Интервал QT - общая продолжительность электрической систолы сердца (длительность процесса возбуждения в желудочках во время систолы). Почти совпадает с длительностью механической систолы - механическая систола начинается несколько позже, чем электрическая.

Интервал RR -длительность сердечного цикла.

ЭКГ позволяет оценить характер проведения возбуждения в сердце. По величине интервала P-Q (от начала P до начала Q) можно судить о скорости проведения возбуждения от предсердий к желудочкам (в норме 0,12 – 0,2 с). Общая продолжительность комплекса QRS отражает скорость охвата возбуждением сократительного миокарда желудочков (0.06 – 0,1 с).

ЭКГ позволяет детально анализировать изменения сердечного ритма. В норме ЧСС 60–80 ударов/минуту. Брадикардия – 40-50 ударов/минуту. Тахикардия – более 90-100 ударов/минуту, доходит до 150 и более в минуту. Брадикардия часто регистрируется у спортсменов в состоянии покоя, а тахикардия – при интенсивной мышечной работе и эмоциональном возбуждении. Дыхательная аритмия – изменение ритма сердечных сокращений в связи с дыханием (наблюдается у молодых людей). В конце каждого выдоха ЧСС урежается.

При некоторых патологических состояниях правильный ритм может эпизодически или регулярно нарушаться внеочередным сокращением – экстрасистолой.

Экстрасистолы могут появляться при наличии очагов раздражения в самом миокарде, в области предсердного или желудочкового водителей ритма. Экстрасистолии могут способствовать влияния, поступающие из ЦНС.

Синусовая экстрасистола – внеочередное возбуждение возникает в синусно-предсердном узле, в тот момент, когда рефрактерный период закончился, но очередной автоматический импульс (соответствующий нормальному ритму) ещё не должен появиться. Пауза, следующая за такой экстрасистолой, длится такое же время, как и обычная.

Желудочковая экстрасистола – внеочередное возбуждение возникает в миокарде желудочков. Оно не отражается на автоматии синусно-предсердного узла. Синусно-предсердный узел своевременно посылает очередной импульс, который достигает желудочков в тот момент, когда они ещё находятся в рефрактерном состоянии после экстрасистолы. По окончании рефрактерного периода желудочки могут снова ответить на раздражение, но проходит некоторое время, пока из синусно-предсердного узла придёт следующий импульс. Т.е. желудочковая экстрасистола приводит к компенсаторной паузе желудочков при неизменном ритме работы предсердий.

При различных воздействиях (гипоксия, закупорка коронарной артерии, чрезмерное растяжение и охлаждение, передозировка наркотических средств, электротравма) в отделах сердца могут возникать чрезвычайно частые и асинхронные сокращения мышечных волокон: трепетание (до 400 Гц) и фибрилляция или мерцание (до 600 Гц). Главный признак этих патологических явлений – неодновременность сокращений отдельных мышечных волокон данного отдела сердца, в миокарде циркулируют замкнутые волны возбуждения.

При трепетании предсердий на ЭКГ вместо зубца Р регистрируются волны трепетания, имеющие пилообразную конфигурацию. Это состояние сопровождается неполной атриовентрикулярной блокадой. Желудочковая проводящая система, обладающая длительным рефрактерным периодом, не пропускает такие частые импульсы. Поэтому на ЭКГ через одинаковые промежутки времени появляется комплекс QRS.

При фибрилляции предсердий активность этих отделов сердца регистрируется в виде высокочастотных нерегулярных колебаний, интервалы между комплексами QRS при этом различны (аритмия). Однако конфигурация комплекса QRS не изменена. Как правило, гемодинамика при фибрилляции предсердий страдает незначительно.

Трепетание и фибрилляция желудочков чреваты более серьёзными последствиями, т.к. страдают наполнение и выброс крови из желудочков. Это приводит к остановке кровообращения и потере сознания. Если в течение нескольких минут движение крови не восстановить, наступает смерть (деятельность головного мозга восстанавливается не позже 8 – 10 минут после прекращения работы сердца).

При трепетании желудочков на ЭКГ регистрируются высокочастотные крупные волны, а при фибрилляции – колебания различной формы и частоты.

Одиночный надпороговый электрический стимул может вызвать трепетание или фибрилляцию желудочков, если он попадает в так называемый уязвимый период – во время фазы реполяризации (приближённо совпадает с восходящим коленом зубца Т на ЭКГ). В этот период одни клетки находятся ещё в состоянии абсолютной рефрактерности, другие в состоянии относительной рефрактерности. Экстрасистолы, возникшие в уязвимый период, могут, подобно электрическому разряду, привести к фибрилляции желудочков.

Электрическую дефибрилляцию желудочков осуществляют с помощью короткого одиночного импульса тока в несколько ампер (напряжение в импульсе несколько киловольт). Этот ток одновременно возбуждает множество участков миокарда, не пребывающих в состоянии рефрактерности. В результате циркулирующая волна возбуждения застаёт эти участки в фазе рефрактерности и её дальнейшее проведение блокируется. После этого восстанавливается синхронность сокращений. Чтобы дефибрилляция была эффективной необходимо предотвратить повреждения органов, вызываемые остановкой кровообращения. Для этого проводят закрытый массаж сердца и искусственное дыхание.

Электрическая ось сердца.

Электрическая ось сердца – это вектор, отражающий среднюю величину и направление электродвижущей силы (э.д.с.), действующей во время электрической систолы сердца. Указывает, в каком направлении действует максимальная э.д.с. в течение наибольшего времени.

Стандартные отведения Эйнтховена накладываются на конечности таким образом, что образуется примерно равносторонний треугольник, в центре которого расположено сердце. Алгебраическая сумма всех э.д.с. в замкнутой цепи равна 0 (закон Кирхгофа). Сумма э.д.с. I-го и III-го отведений, направленных к левой ноге (ЛН), равна э.д.с. II-го отведения, также направленной к ЛН. О величине э.д.с. можно судить по, пропорциональной ей, высоте зубцов (зубец R) в соответствующем отведении.

Рис. 26. Электрическая ось сердца.   Стандартные отведения: I - э.д.с. направлена от ПР (- полюс) к ЛР (+ полюс); III - э.д.с. направлена от ЛР (- полюс) к ЛН (+ полюс); II – э.д.с. направлена от ПР (- полюс) к ЛН (+ полюс). Соотношение э.д.с. отведений: I + III = II ПР – правая рука; ЛР – левая рука; ЛН – левая нога.

В норме направление электрической оси сердца колеблется от 0 до 90°. Если направление оси находится в интервале от 0 до -90°, говорят об отклонении оси влево, что, как правило, свидетельствует о смещении влево анатомической оси сердца (часто бывает у тучных людей). Отклонение вправо – это направление оси в промежутке от +90° до +180°, более подозрительно в смысле патологии сердца.

Векторкардиография (ВКГ) -регистрация изменения на плоскости положения электрической оси сердца во время сердечного цикла. На экране осциллографа наблюдаются петли - p, QRS, T, отражающие пробег волны возбуждения. Сопоставление ВКГ, записанных в трех и более взаимно непараллельных плоскостях, позволяет представить динамику суммарных векторов предсердий и желудочков сердца по времени в трехмерном пространстве. Анализируют ВКГ по максимальной длине и ширине петель, их форме, углам отклонения максимальных векторов от координатных осей плоскости регистрации. Они существенно и определенным образом изменяются при гипертрофии предсердий и желудочков, блокадах сердца, нарушениях ритма и инфаркте миокарда. Применяется ВКГ для уточнения диагностики и в научных исследованиях.

Магнитокардиография (МКГ) – бесконтактный метод регистрации магнитной составляющей электромагнитного поля сердца. Датчик (чаще всего тороидальная катушка с большим числом витков) размещается как можно ближе к грудной клетке. Максимальная амплитуда основных зубцов регистрируется при записи с подложечной области. Для успешной регистрации МКГ необходимы: изоляция от магнитного поля земли, отсутствие металлических предметов на теле пациента. МКГ напоминает ЭКГ; при ее описании применяют обозначения, принятые для ЭКГ. МКГ позволяет более четко регистрировать магнитные сигналы от близко расположенных участков сердца и патологическая динамика биоэлектрических процессов в этих зонах отражается на МКГ полнее, чем на ЭКГ. Из-за сложности технических условий регистрации, МКГ применяется в основном в научных исследованиях.