Электрическая активность сердца

Сердце как биологический насос обеспечивает непрерывное кровоснабжение тканей организма на протяжении всей жизни. Выполнение этой задачи достигается в результате автоматического, периодического сокращения мышцы сердца (миокарда). При этом наблюдается последовательное сокращение миокарда предсердий (объем их полостей начинает уменьшаться в первую очередь) и желудочков. Характер сокращения (автоматизм, периодичность, последовательность работы камер) зависит от особенностей строения сердца, свойств мышечных клеток и закономерностей распространения возбуждения по миокарду.

Сердце - мышечный полый орган, имеет форму, напоминающий овоид (от слова ovum - яйцо), и располагается в левой части грудной полости так, что его длинная ось составляет некоторый угол с вертикальной осью организма. Основание сердца, где находятся предсердия, располагается несколько выше, чем верхушка. В области правого предсердия локализован синусный узел 1(см. рис. 96) - совокупность клеток, способных к автоматическому, периодическому возбуждению. В основе этого процесса лежит спонтанное уменьшение величины мембранного потенциала. Когда это изменение достигает предельного значения (порога возбуждения),

Рис. 96 возникает потенциал действия, и происходит сокращение мышечной клетки (миокардиоцита). От синусного узла при помощи локальных токов волна возбуждения 5 распространяется сначала по миокарду правого, а затем и левого предсердия. В дальнейшем возбуждение переходит на мышцу желудочков. Для обеспечения сокращения желудочков в ходе эволюции сформировалась специальная проводящая система из модифицированных клеток миокарда. Проводящая система располагается в межжелудочковой перегородке, включает в себя атриовентрикулярный узел 2, пучок Гиса 3, ножки пучка Гиса 4 (см. рис. 96). Следует отметить, что клетки, входящие в состав, атривентрикулярного узла также способны автоматически возбуждаться, как и клетки синусного узла. Однако частота их спонтанного автоматического возбуждения (40-60 1/мин) меньше, чем в синусном узле. Именно поэтому в нормальных условиях частота сокращения сердца задается автоматией синусного узла. Особенностью клеток проводящей системы заключается в том, что скорость распространения возбуждения здесь существенно больше, чем по обычным клеткам миокарда. Так если по мышце сердца возбуждение распространяется в среднем со скоростью 0,2 - 1 м/с, то по проводящей системе со скоростью 3 - 4 м/с. Характер распространения возбуждения (от основания к верхушке) обеспечивает оптимальную координацию работы камер сердца - первоначально сокращаются предсердия, выталкивая кровь в желудочки, а затем сокращение миокарда желудочков обеспечивает поступление крови в большой и малый круги кровообращения.

Из сказанного можно сделать вывод, что в основе возникновения и распространения возбуждения в миокарде лежат механизмы электрогенеза - генерации потенциала действия миокардиоцитами. Именно поэтому регистрация и последующий анализ биопотенциалов сердца (электрокардиограммы) позволяет получить объективную информацию о развитии и сопряжении биологических процессов, обеспечивающих насосную функцию сердца.

Исходя из положений дипольной теории электричекого генератора, распространение возбуждения в миокарде можно описать с помощью вектора возбуждения. Поскольку возбуждение начинается с основания сердца и распространяется в сторону желудочков, вектор возбуждения практически совпадает с длинной осью сердца, указывая направление распространения возбуждения. Основываясь на положениях дипольной теории, Эйтховен предложил способ отведения электрической активности сердца с поверхности организма. Впоследствии этот способ регистрации

Рис. 97 (установки электродов регистрирующего прибора электрокардиографа) получил название стандартного (классического) отведения. По Эйнтховену выделяют три отведения - I (первое) - когда электроды устанавливают на правой и левой руке человека, II (второе) - электроды располагают на правой руке и левой ноге, III (третье) - электроды крепятся на левой ноге и левой руке (см. рис. 97). Если соединить точки установки электродов, образуется треугольник ABC Эйнтховена. Как следует из теории дипольного электрического генератора, разность тканевых биопотенциалов пропорциональна величине (модулю) вектора возбуждения и косинусу угла между его направлением и прямой, проходящей через точки установки электродов (или проекцией вектора возбуждения на эту прямую). Отсюда понятно, что величина биопотенциалов сердца в каждом стандартном отведении должна быть пропорциональна проекции вектора возбуждения на соответствующую сторону треугольника Эйнтховена. Особенность расположения сердца (вектора возбуждения) в этом треугольнике позволяет сделать вывод, что в нормальных условиях наибольшая разность потенциалов должна регистрироваться во II-м стандартном отведении, поскольку вектор возбуждения практически параллелен стороне треугольника, проходящего через точки установки электродов. Несколько меньшее по амплитуде напряжение регистрируется в первом и ми-

нимальное в третьем стандартном отведениях, т.е. UII > UI > UIII.

Нарушение соотношения амплитуд биопотенциалов в классических отведениях свидетельствует об изменении положения в пространстве (в треугольнике Эйнтховена) вектора возбуждения. К примеру, если выполняется соотношение UI > UII > UIII, то вектор возбуждения составляет минимальный угол со стороной треугольника, проходящей через точки установки электродов в первом стандартном отведении.

Среди причин, обеспечивающих изменение положения вектора возбуждения, практический интерес представляет механическое изменение положения сердца в грудной полости и нарушение характера распространения возбуждения по миокарду.

При фиксированном положении треугольника Эйнтховена по отношению к организму изменение расположения сердца в грудной полости способствует соответствующему смещению вектора возбуждения. Диагностическая ценность подобного заключения (механическое изменение положения сердца) по электрокардиограмме невелика, поскольку для этого существуют более надежные методы исследования, например, рентгенодиагностика.

Нарушение соотношения амплитуд напряжений в трех стандартных отведениях имеет особую диагностическую ценность в том случае, когда сердце сохраняет свое геометрическое расположение. В данном случае, как следует из теории дипольного электрического генератора, наблюдаемые факты могут быть объяснены лишь нарушением процесса распространения возбуждения по миокарду. Как известно, вектор возбуждения представляет собой векторную сумму электрических моментов, перпендикулярных к элементам поверхности, разделяющей возбужденные и невозбужденные области мышцы. Если в результате патологического процесса изменяется скорость проведения возбуждения, то происходит деформация поверхности волны возбуждения, изменение положения соответствующих электрических моментов и суммарного вектора возбуждения. Поэтому оценка положения вектора возбуждения в треугольнике Эйнтховена в данном случае позволяет диагносцировать нарушение процесса распространения возбуждения в сердце.

Возбуждение миокарду сопровождается изменением не только направления но и величины вектора возбуждения. Именно поэтому электрическая активность сердца, как и у других тканей, представляет собой совокупность электрических импульсов различной полярности. График, иллюстрирующий электрокардиограмму приведен на рисунке 98. Электрические импульсы - зубцы электрокардиограммы, получили буквенные обозначения: Р, Q, R, S, T. Доказано, что зубец Р характеризует процесс сокращения предсердий;

Рис. 98 комплекс зубцов QRS (желудоч-ковый комплекс) - сокращение желудочков; зубец Т - их расслабление. Анализ электрокардиограммы заключается в измерении и оценке амплитудных значений электрических импульсов, их формы и временных интервалов. Очевидно, временной интервал То между соответствующими импульсами (например, между зубцами R) - период сердечных сокращений, характеризует частоту сокращения f: f = 1/To. Длительность комплекса QRS описывает распространение возбуждения по миокарду желудочков. Сопоставление выявленных показателей электрокардиограммы у конкретных пациентов с теми, которые приняты за норму, позволяет сделать диагностическое заключение о нарушении автоматии, периодичности сокращения сердца, распространении возбуждения по миокарду и восстановлении исходного состояния органа. Детальные сведения о методах выявления конкретных патологических состояниях сердца по данным электрокардиографического исследования приводятся в специальных частных курсах.

Электрокардиография

Электрокардиография (ЭКГ) - является неинвазивным тестом, проведение которого позволяет получать ценную информацию о состоянии сердца. Суть данного метода состоит в регистрации электрических потенциалов, возникающих во время работы сердца и в их графическом отображении на дисплее или бумаге.

История электрокардиографии

Наличие электрических явлений в сокращающейся сердечной мышце впервые обнаружили два немецких ученых: Р. Келликер и И. Мюллер в 1856 году. Они провели исследования на различных животных, работая на открытом сердце. Однако возможность изучения электрических импульсов сердца отсутствовала до 1873 г., когда был сконструирован электрометр, прибор позволивший регистрировать электрические потенциалы. В результате совершенствования этого устройства появилась возможность записывать сигналы с поверхности тела, что позволило английскому физиологу А. Уоллеру впервые получить запись электрической активности миокарда человека. Он же впервые сформулировал основные положения электрофизиологических понятий ЭКГ, предположив, что сердце представляет собой диполь, т. е. совокупность двух электрических зарядов, равных по величине, но противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Уоллеру принадлежит и такое понятие, как электрическая ось сердца, о которой будет сказано ниже.

Первым, кто вывел ЭКГ из стен лабораторий в широкую врачебную практику, был голландский физиолог, профессор Утрехтского университета Виллем Эйнтховен. После семи лет упорных трудов, на основе изобретенного Д. Швейггером струнного гальванометра, Эйнтховен создал первый электрокардиограф. В этом приборе электрический ток от электродов, расположенных на поверхности тела, проходил через кварцевую нить. Нить была расположена в поле электромагнита и вибрировала, когда проходящий по ней ток взаимодействовал с электромагнитным полем. Оптическая система фокусировала тень от нити на светочувствительный экран, на котором фиксировались ее отклонения. Первый электрокардиограф был весьма громоздким сооружением и весил около 270 кг. Его обслуживанием были заняты пять сотрудников. Тем не менее, результаты, полученные Эйтховеном, были революционными. Впервые в руках врача оказался прибор столь много говорящий о состоянии сердца. Эйтховен предложил располагать электроды на руках и ногах, что используется и по сегодняшний день. Он ввел понятие отведения, предложив три так называемых стандартных отведения от конечностей, т. е. измерение разницы потенциалов между левой и правой рукой I отведение), между правой рукой и левой ногой II отведение) и между левой рукой и левой ногой III отведение). Заслуги Эйнтховена были оценены по достоинству и в 1924 г. ему была присуждена Нобелевская премия.

В двадцатых годах прошедшего века, Гольдбергер предложил еще три отведения, назвав их усиленными. При регистрации этих отведений одним из электродов служит одна из конечностей, а другим – объединенный электрод от двух других (индифферентный электрод). Разница потенциалов, измеренная между правой рукой и объединенными левой рукой и левой ногой, называется отведением aVR, между левой рукой объединенными правой рукой и левой ногой – отведением aVL и между левой ногой и объединенными руками – отведением aVF.

В дальнейшем, Вильсоном были предложены грудные отведения ЭКГ, в которых одним из электродов является точка на поверхности грудной клетки, а другим – объединенный электрод от всех конечностей. Электрод отведения V 1 располагается в IV межреберье по правому краю грудины, V2 – во IV межреберье по левому краю грудины, V 3 – на уровне IV ребра по левой окологрудинной (парастернальной) линии, V4 – в V межреберье по левой среднеключичной линии, V5 – в V межреберье по левой передней подмышечной линии и V6 – в V межреберье по левой средней подмышечной линии.

Таким образом, сформировалась привычная для нас система электрокардиографических отведений. Однако иногда используются и дополнительные отведения, когда общепринятые отведения оказываются недостаточными. Необходимость в этом возникает, например, при аномальном расположении сердца, при регистрации некоторых нарушений сердечного ритма и т. п. В этом случае используются правые грудные отведения (симметричные по отношению к левым), высокие грудные отведения (расположенные на одно межреберье выше стандартных) и отведения V7-9, являющиеся как бы продолжением основных отведений. Для оценки электрической активности предсердий используют пищеводное отведение, когда один из электродов располагают в пищеводе. Кроме общепринятой системы отведений, используются также отведения по Небу, обозначаемые буквами D (dorsalis – спинальное), А (anterior – переднее) и (I inferior – нижнее). Другие системы отведений (Лиана, Франка) в современной клинической практике практически не используются.

 

в начало страницы

Как проводится ЭКГ

ЭКГ является очень информативным недорогим и доступным тестом, позволяющим получить много информации о сердечной деятельности.

ЭКГ является записью электрической активности сердца. Запись производится с поверхности тела пациента (верхние и нижние конечности и грудная клетка).

Наклеиваются электроды (10 штук) или используются специальные присоски и манжеты. Снятие ЭКГ занимает 5-10 минут.

ЭКГ регистрируют на различной скорости. Обычно скорость движения бумаги составляет 25 мм/сек. При этом 1 мм кривой равен 0, 04 сек. Иногда для более детальной записи используют скорость 50 и даже 100 мм/сек. При длительной регистрации ЭКГ для экономии бумаги используют меньшую скорость – от 2,5 до 10 мм/сек.

 

в начало страницы

Как интерпретируется ЭКГ

Каждая клетка миокарда представляет собой маленький электрический генератор, который разряжается и заряжается при прохождении волны возбуждения. ЭКГ является отражением суммарной работы этих генераторов и показывает процессы распространения электрического импульса в сердце.

В норме электрические импульсы автоматически генерируются в небольшой группе клеток, расположенных в предсердиях и называемых синоатриальным узлом. Поэтому нормальный ритм сердца называется синусовым.

Когда электрический импульс, возникая в синусовом узле, проходит по предсердиям на электрокардиограмме появляется зубец P.

Дальше импульс через атриовентрикулярный (АВ) узел распространяется на желудочки по пучку Гиса. Клетки АВ-узла обладают более медленной скоростью проведения и поэтому между зубцом P и комплексом, отражающим возбуждение желудочков, имеется промежуток. Расстояние от начала зубца Р до начала зубца Q называется интервал PQ. Он отражает проведение между предсердиями и желудочками и в норме составляет 0,12-0,20 сек.

Потом электрический импульс распространяется по проводящей системе сердца, состоящей из правой и левой ножек пучка Гиса и волокон Пуркинье, на ткани правого и левого желудочка. На ЭКГ это отражается несколькими отрицательными и положительными зубцами, которые называются комплексом QRS. В норме длительность его составляет до 0, 09 сек. Далее кривая вновь становится ровной, или как говорят врачи, находится на изолинии.

Затем в сердце происходит процесс восстановления исходной электрической активности, называемый реполяризацией, что находит отражение на ЭКГ в виде зубца T и иногда следующего за ним небольшого зубца U. Расстояние от начала зубца Q до конца зубца Т называется интервалом QT. Он отражает так называемую электрическую систолу желудочков. По нему врач может судить о продолжительности фазы возбуждения, сокращения и реполяризации желудочков.

 

в начало страницы

Диагностические возможности

ЭКГ является ценным диагностическим инструментом. По ней можно оценить источник (так называемый водитель) ритма, регулярность сердечных сокращений, их частоту. Все это имеет большое значение для диагностики различных аритмий. По продолжительности различных интервалов и зубцов ЭКГ можно судить об изменениях сердечной проводимости. Изменения конечной части желудочкового комплекса (интервал ST и зубец Т) позволяют врачу определить наличие или отсутствие ишемических изменений в сердце (нарушение кровоснабжения).

Важным показателем ЭКГ является амплитуда зубцов. Увеличение ее говорит о гипертрофии соответствующих отделов сердца, которая наблюдается при некоторых заболеваниях сердца и при гипертонической болезни.

ЭКГ, вне всякого сомнения, весьма мощный и доступный диагностический инструмент, однако стоит помнить о том, что и у этого метода есть слабые места. Одним из них является кратковременность записи – около 20 секунд. Даже если человек страдает, например, аритмией, в момент записи она может отсутствовать, кроме того запись, обычно производится в покое, а не во время привычной деятельности. Для того чтобы расширить диагностические возможности ЭКГ прибегают к длительной ее записи, так называемому мониторированию ЭКГ по Холтеру в течение 24-48 часов.

Иногда бывает необходимо оценить, возникают ли на ЭКГ у пациента изменения, характерные для ишемической болезни сердца. Для этого проводят ЭКГ-тест с физической нагрузкой. Для оценки переносимости (толерантности) и соответственно, функционального состояния сердца нагрузку осуществляют дозировано, с помощью велоэргометра или бегущей дорожки.

 

в начало страницы

Показания к проведению ЭКГ

1. Подозрение на заболевание сердца и высокий риск в отношении этих заболеваний. Основными факторами риска являются:

· Гипертоническая болезнь

· Для мужчин – возраст после 40 лет

· Курение

· Гиперхолестеринемия

· Перенесенные инфекции

· Беременность

2. Ухудшение состояния больных с заболеваниями сердца, появление болей в области сердца, развитие или усиление одышки, возникновение аритмии.

3. Перед любыми оперативными вмешательствами.

4. Заболевания внутренних органов, эндокринных желез, нервной системы, болезней уха, горла, носа, кожные заболевания и т.д. при подозрении на вовлечение сердца в патологический процесс.

5. Экспертная оценка шоферов, пилотов, моряков и т.д.

6. Наличие профессионального риска.

По рекомендации терапевта (кардиолога) для дифференциальной диагностики органических и функциональных изменений сердца проводится электрокардиография с лекарственными пробами (с нитроглицерином, с обзиданом, с калием), а также ЭКГ с гипервентиляцией и ортостатической нагрузкой.

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ

ЭЭГ - метод регистрации электрической активности (биопотенциалов) головного мозга через неповрежденные покровы головы, позволяющий судить о его физиологической зрелости, функциональном состоянии, наличии очаговых поражений, общемозговых расстройств и их характере. Регистрация биопотенциалов непосредственно с обнаженного мозга называется электрокортикографией и обычно проводится во время нейрохирургических операций.

 

ЭЭГ является первым и часто единственным неврологическим амбулатораторным исследованием, которое проводится при эпилептических приступах.
Электроэнцефалограмма представляет собой запись суммарной электрической активности клеток полушарий мозга.
Спонтанные колебания биопотенциалов различаются по частоте:

	дельта-волны 0.5-3,5 колебания/с
	тета-волны 4-7,5 колебания/с
	альфа-волны 8- 13 колебаний/с
	бета-волны 13,5-30 колебаний/с

Могут меняться также их амплитуда и форма. У детей первых 2-3 мес жизни уже различаются волны с частотой 1-3 колебания/с, 4-7 колебаний/с и 8-12 колебаний/с. Однако доминирует все еще ритм 0,5-3 колебания/с. При этом на медленные волны иногда наслаиваются быстрые колебания (13-15-19 колебаний/с). В возрасте 4-6 мес возрастает количество тета-волн. Активность 6-7 колебаний/с, предшествующая альфа-ритму, отмечается на ЭЭГ постоянно к 4-му году жизни ребенка. Выраженный альфа-ритм появляется в теменно-затылочной области в возрасте 4-5 лет и становится устойчивым в более позднем возрасте (7-8 лет).
Большое значение в диагностике поражений мозга имеют функциональные пробы: реакция активации, прерывистое световое раздражение (фотостимуляция), усиленное глубокое дыхание в течение 2-3 мин (гипервентиляция), звуковое раздражение и др.

 

Данные ЭЭГ весьма показательны в диагностике эпилепсии. При повышении готовности к судорогам на ЭЭГ появляются острые волны и "пики", которые возникают на фоне дизритмии и могут сопровождаться гиперсинхронизацией основного ритма. При эпилепсии большой приступ вызывает ускорение ритмов ЭЭГ, психомоторный - замедление электрической активности, а малый приступ (абсанс) - чередование быстрых и медленных колебаний (комплексы пик-волна с частотой 3 в секунду). Все электрические потенциалы мозга приобретают необычно высокие амплитуды (до 1000 и более мкВ).

 

Важным ЭЭГ-признаком эпилепсии является наличие так называемых пиков (спайков) и острых волн, эпизодических или устойчивых. Часто пики сопровождаются медленными волнами, образуют комплекс пик - волна. Их появление бывает генерализованным или же они регистрируются в виде локальных разрядов, свидетельствуя об эпилептическом очаге.

Регистрация на ЭЭГ пароксизмальной активности, пиков, острых волн и комплексов спайк - волна (острая - медленная волна) отражает состояние головного мозга, обозначаемое как "эпилептический тип активности". Совокупность всех этих признаков почти всегда говорит о наличии эпилепсии.

В межприступный период на ЭЭГ больных эпилепсией независимо от типа приступов может регистрироваться пароксизмальная активность: высоковольтные потенциалы тельта-, дельта- и альфа-диапазона, иногда ритмы с частотой 14-16 колебаний/с, но чаще - 3-4 колебания/с.
Появление на ЭЭГ высокоамплитудной низкочастотной бета-активности и замедление основного ритма может указывать на медикаментозную интоксикацию.

 

Гипсаритмия - изменения ЭЭГ, наблюдаемые при инфантильных спазмах. Они характеризуются высокими острыми единичными или множественными спайками, которые отмечаются нерегулярно во всех отведениях, перемежаясь со многими высоковольтными медленными волнами; обычно встречаются при бодрствовании, но наиболее выражены и продолжительны в стадии неглубокого сна.

При опухолях полушарий большого мозга (височная, затылочная, теменная локализация) в 70-80 % случаев на ЭЭГ выражена межполушарная асимметрия с наличием фокуса патологической активности в виде полиморфных дельта-волн соответственно области поражения.

При черепно-мозговой травме легкой степени отмечаются кратковременное угнетение альфа-активности и наличие дельта-волн. Эти изменения быстро проходят. При черепно-мозговой травме тяжелой степени доминируют тета- и дельта-волны. На этом фоне могут появляться высокоамплитудные медленные волны в форме вспышек. Очаговые изменения ЭЭГ в зоне очага контузии в большинстве случаев нарастают в течение 5-10 дней после травмы. Нередко обнаруживаются изменения стволовой биоэлектрической активности, при которой периоды угнетения тета-волн сменяются их высокоамплитудными вспышками.

 

ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЭЭГ совершенно безвредно и безболезненно. Пациент во время обследования сидит в удобном кресле, расслабленный с закрытыми глазами (состояние пассивного бодрствования). Для проведения ЭЭГ на голове прикрепляются с помощью специального шлема маленькие электроды, которые соединяются проводами с электроэнцефалографом. Электроэнцефалограф усиливает биопотенциалы, полученные с датчиков, в сотни тысяч раз и записывает их на бумагу или в память компьютера.
Если исследование проводится ребенку, то ему необходимо объяснить что его ждет во время исследования и убедить в его безболезненности. Пациент перед исследованием не должен испытывать чувство голода, так как это может вызывать изменения на ЭЭГ. Голова перед ЭЭГ должна быть чисто вымыта - это позволит добиться лучшего контакта электродов с кожей головы и получения более достоверных результатов исследования. С детьми дошкольного возраста необходимо потренироваться в надевании "шлема" и пребывании в неподвижном состоянии с закрытыми глазами (игра в космонавта, танкиста и т.п.), а также научить глубоко и часто дышать.
Если во время ЭЭГ у пациента случится приступ, то результативность исследования намного возрастает, так как можно будет более точно выявить место нарушения электрической активности мозга. Однако, учитывая интересы безопасности пациента, не следует специально провоцировать судорожные приступы. Иногда перед ЭЭГ больные не принимают лекарства. Этого не следует делать. Резкое прекращение приема препаратов провоцирует приступы и даже может вызвать эпистатус.
Желательно чтобы ЭЭГ проводил квалифицированный специалист. Обычно это специально обученный невропатолог, иногда его называют электроэнцефалографистом или нейрофизиологом. Он должен уметь расшифровывать ЭЭГ пациентов той или иной возрастной группы. Следует учитывать, что ЭЭГ детей и подростков значительно отличаются от ЭЭГ взрослых. При этом нейрофизиолог не только описывает результаты исследования, но и ставит свой клинико-электроэнцефалографический диагноз. Однако поставить окончательный диагноз без более полных клинических данных электроэнцефалографист не может. Многие изменения ЭЭГ могут являться неспецифическими, т.е. их точная интерпретация возможна только с учетом клинической картины болезни и иногда после дополнительного обследования.
Результаты ЭЭГ зависят от возраста больного, лекарств, которые он принимает, времени последнего приступа, наличия тремора (дрожания) головы и конечностей, нарушений зрения, дефектов черепа. Все перечисленные факторы могут влиять на правильное толкование и использование данных ЭЭГ.