Электрокардиограмма отражает электрическую активность

Основы электрокардиографии (ЭКГ)

Электрокардиограмма отражает электрическую активность

Автор — Галков Максим, магистр 1 года обучения кафедры физиологии человека и животных Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

*- рисунки, (полностью или в измененной форме) взятые из «Медицинской физиологии» (Гайтон А.К., Холл Дж. Э.,М.: Логосфера, 2008).

Физиологические основы электрокардиографии

Все возбудимые клетки обладают способностью генерировать потенциал действия (ПД), т.е. осуществлять кратковременную и обратимую перезарядку мембраны за счет изменения концентрации ионов по разные стороны от нее.

В состоянии физиологического покоя клеточная мембрана имеет отрицательный заряд внутри и положительный снаружи, при генерации ПД все изменяется: снаружи мембрана заряжается отрицательно, внутри – положительно.

Процесс изменения мембранного потенциала, предшествующий генерации ПД, называют деполяризацией, а возврат к исходному состоянию – реполяризацией (рис.1).

Рисунок 1. Изменение заряда относительно мембраны возбудимой клетки в состоянии физиологического покоя и при генерации ПД.

Вместе с тем генерация ПД в случае протяженных клеток (например, миоцитов) или аксонов не может произойти одновременно по всей клеточной мембране: ПД очень быстро «бежит» по клетке подобно огоньку по бикфордову шнуру.

В этом случае между деполяризованной и реполяризованной частями клетки ввиду их разноименных зарядов возникнет разность потенциалов, а значит, появятся ионные токи внутри и снаружи мембраны, направленные условно из области положительного заряда к области отрицательного (рис.2).

Рисунок 2. Образование ионных токов между деполяризованной и реполяризованной частями протяженной клетки во время распространения ПД.

Сердце же представляет собой совокупность возбудимых клеток – кардиомиоцитов, которые соединены между собой щелевыми контактами, позволяющими ПД переходить от одной клетки к другой.

Тогда сердце можно уподобить пучку бикфордовых шнуров, связанных между собой (узелки – щелевые контакты), которые регулярно «поджигаются» в области основного водителя ритма сердца – синоатриального узла (рис.3).

Последний представляет собой область в стенке правого предсердия, где особые кардиомиоциты постоянно генерируют ПД в необходимом ритме (ритм «задается» влиянием вегетативной нервной системы).

Рисунок 3. Направления распространения фронта ПД в сердце.

А можно ли как-то «визуализировать» электрические процессы, происходящие в сердце? Да, можно, именно это и является основной задачей электрокардиографии (ЭКГ). Данный метод предложил Виллем Эйнтховен, за что в 1924 г. ему была присуждена Нобелевская премия.

Итак, давайте опишем ионный ток, возникающий во внеклеточном пространстве при возбуждении каждого кардиомиоцита, элементарным вектором с началом в области отрицательного заряда и окончанием в зоне положительного, т.е. направленным от деполяризованной (возбужденной) к еще реполяризованной части клетки.

Длину такого вектора сделаем пропорциональной разности потенциалов, возникающей на кардиомиоците. Отсюда понятно, что полностью деполяризованные или реполяризованные клетки будут иметь нулевые элементарные векторы.

Зная все элементарные векторы в момент времени t, путем их сложения можно найти интегральный вектор, описывающий направление и силу токов сердца в целом (рис.4).

Рисунок 4. Поиск интегрального вектора трех кардиомиоцитов в момент времени t.

Теперь мы можем охарактеризовать электрическую активность сердца в каждый момент времени с помощью интегрального вектора.

Но этого недостаточно, необходимо ввести угловую систему координат, чтобы описывать изменения этого вектора с течением времени. Т.к.

у человека электрокардиограмму записывают с помощью электродов, размещаемых на поверхности кожи конечностей, то это и задает систему координат. Эйнтховен предложил размещать электроды парами (отведениями) следующим образом (рис.5):

-I отведение: отрицательный вход – правая рука, положительный – левая рука;

-II отведение: отрицательный вход – правая рука, положительный – левая нога;

-III отведение: отрицательный вход – левая рука, положительный – левая нога.

Такие отведения в настоящее время называются «стандартными» и используются чаще других.

Назовем линию, соединяющую два соответствующих электрода и направленную от положительного электрода (положительная полуось) к отрицательному (отрицательная полуось), осью отведения.

Тогда ось отведения имеет и направление, и «полярность» (рис.5).

Рисунок 5. Оси стандартных отведений и связанная с ними система координат*.

Описание интегрального вектора в данном случае производится в угловых координатах. При этом вектору, расположенному строго горизонтально и оканчивающемуся в положительном направлении, соответствует угловая координата 0 градусов (пример – ось I отведения). Далее другим углам приписываются положительные значения при движении по часовой стрелке, и отрицательные – против часовой стрелки.

Сейчас у нас имеются интегральный вектор и угловая система координат, тогда каждый интегральный вектор в момент времени t можно представить в виде точки на электрокардиограмме.

Для этого необходимо опустить перпендикуляры от окончания интегрального вектора на соответствующие оси отведения и таким образом найти проекцию вектора на все три оси.

Далее отложить полученное значения проекции относительно нулевой линии кардиограммы (для каждого из отведений – своя нулевая линия) с учетом знака проекции: если проекция положительна, то точка располагается выше нулевой линии, если отрицательна – ниже (рис.6).

Рисунок 6. Соответствие проекций интегрального вектора точкам на электрокардиограмме в момент времени t*.

Очевидно, что при этом потенциал в точке, удаленной от источника (в нашем случае от сердца), зависит от величины интегрального вектора и угла между направлением этого вектора и осью отведения.

Тогда вектор будет иметь наибольшую проекцию в том случае, если он расположен параллельно оси отведения, и нулевую проекцию, если он перпендикулярен оси отведения.

Если же рассматривать не момент времени, а целый промежуток, то вместо точки мы получим несколько кривых, соответствующих каждому из отведении – электрокардиограмму, ход которой отражает изменение интегрального вектора сердца с течением времени.

Генез основных зубцов ЭКГ.

Зная физиологические основы ЭКГ, можно сопоставить тот или иной пик с соответствующим процессом возбуждения в сердце. Конечно, генерация ПД в миоцитах ведет к их сокращению, но надо всегда помнить, что ЭКГ отражает только электрическую активность сердца, т.е. описывает процессы распространения фронта ПД по миокарду, ничего «напрямую» не говоря о его механической активности.

Итак, распространяющийся по сердцу фронт ПД генерируется в синоатриальном узле, следовательно, в начале он охватывает предсердия (рис. 3). Во время всего процесса их деполяризации интегральный вектор сохраняет такое направление, которое обеспечивает появление положительного зубца на кардиограмме (зубца Р).

Далее в возбуждение вовлекаются желудочки. Разберем более подробно на их примере формирование зубцов ЭКГ. Первой деполяризуется межжелудочковая перегородка – интегральный вектор направлен вдоль нее от основания желудочков к верхушке сердца (рис.7а).

Далее область деполяризованного миокарда увеличивается и направление вектора меняется незначительно, но его длина вследствие увеличения разности потенциалов растет (рис.7б). По мере продолжения деполяризации миокарда направление вектора в целом не меняет, а его модуль убывает (рис.7в).

Перед окончанием охвата возбуждением всех желудочков возникает короткий ток небольшой интенсивности, направленный в левую сторону (рис.7г), что связано с увеличенной толщиной мышечной стенки левого желудочка и небольшой задержкой ее полной деполяризации.

Наконец, весь миокард желудочков деполяризован, и интегральный вектор принимает нулевое значение (рис.7д), а на кардиограмме формируется несколько зубцов.

Рисунок 7. Формирование зубцов на электрокардиограмме при возбуждении желудочков четырехкамерного сердца (красная стрелка – интегральный вектор)*.

Процесс реполяризациимиокарда желудочков (т.е.

их переход в состояние физиологического покоя) начинается с его наружных слоев в области верхушки сердца и продолжается по направлению к его основанию, последней реполяризуется межжелудочковая перегородка.

Тогда пик, соответствующий реполяризации желудочков, на кардиограмме будет направлен в положительную область (рис.8).

Рисунок 8. Процесс реполяризации миокарда желудочков и формирование соответствующего пика на кардиограмме (черная стрелка – интегральный вектор)*.

Таким образом, деполяризация предсердий, следующая за ней деполяризация желудочков (в это же время реполяризуются предсердия), и, наконец, их реполяризация соответствуют различным зубцам на электрокардиограмме. «Межпиковая» нулевая линия отражает два состояния сердечной мышцы: или ее «отдых», или полную деполяризацию миокарда (в этих случаях отсутствует разность потенциалов).

Обратимся к буквенным обозначениям. Как уже было замечено, зубец Р соответствует деполяризации предсердий. Комплекс зубцов QRS соответствует деполяризации желудочков, зубец Т – их реполяризации. Зубец Т, соответствующий реполяризации предсердий, не виден на ЭКГ, т.к.

маскируется более мощным QRS-комплексом. Промежуток S-T представлен нулевой линией, т.к. весь желудочковый миокард деполяризован, следовательно, в норме выраженные токи здесь отсутствуют.

Также нулевой линией представлен и промежуток Т-Р, что связано с отсутствием разности потенциалов в реполяризованном («отдыхающем») миокарде (рис.9).

Рисунок 9. Общий вид электрокардиограммы человека*.

Тогда очевидно, что можно выделить и другие промежутки:

P-Q – промежуток от начала возбуждения предсердий до начала возбуждения желудочков, т.е. атриовентрикулярная задержка (норма у человека – 0,16 с);

Q-T – промежуток от начала возбуждения желудочков до их реполяризации (0,35 с);

T-Р – время «отдыха» сердечной мышцы (0,3-0,4 с);

R-R – время полного сердечного цикла (длительность промежутка в норме – около 0,83 с, тогда нормальная частота сердечных сокращений (ЧСС) – 72 уд/мин).

Амплитуда пиков (вольтаж) и их частота являются важнейшими характеристиками ЭКГ. Вольтаж определяется мышечной массой сердца, синхронностью деполяризации его миоцитов и некоторыми другими факторами.

Частота сердечных сокращений (ЧСС) чрезвычайно легко рассчитывается на основе данных ЭКГ. Для этого необходимо знать лишь скорость развертки (т.е. скорость продвижения ленты для записи кардиограммы по самописцу) и расстояние между двумя соседними зубцами одинаково типа.

Зачастую ЧСС рассчитывают по RR-интервалу, поскольку именно эти зубцы наиболее высокоамплитудные. Например, скорость развертки составляет 25 мм/сек, расстояние между зубцами R равно 20 мм.

Следовательно, между появлением двух соседних зубцов промежуток времени составил 20/25=0,8 сек, тогда ЧСС (принято выражать в «ударах в минуту») равна 75 уд/мин, что является физиологической нормой для человека в состоянии покоя.

Некоторые нарушения в работе сердца, определяемые с помощью ЭКГ.

Изменение нормальной ЧСС наиболее легко выявить при использовании ЭКГ. Патологическое снижение данного показателя (брадикардия, ЧСС ниже 60 уд/мин) или, наоборот, его повышение (тахикардия, ЧСС более 100 уд/мин) чаще всего связаны с изменением нормальной работы синоатриального узла (рис.10).

Рисунок 10. Электрокардиограмма человека, страдающего А – тахикардией, Б – брадикардией*.

Увеличение амплитуды зубцов на ЭКГ связано с гипертрофией желудочков. В данном случае большая мышечная масса генерирует более сильные токи, определяющие формирование более длинных интегральных векторов.

В пределах нормы такие изменения могут быть у спортсменов, чье сердце обладает большей массой для адаптации к физическим нагрузкам.

Однако зачастую такие амплитудные изменения связаны с патологиями: гипертрофией левого (вследствие гипертензии или недостаточности аортальных клапанов) или правого (из-за врожденного стеноза клапанов легочной артерии) желудочка.

Снижение амплитуды зубцов на электрокардиограмме может быть вызвано несколькими причинами. Наиболее вероятная – это уменьшение мышечной массы сердца в результате множественных инфарктов миокарда.

Кроме того, такие вольтажные изменения могут свидетельствовать и о скоплении жидкости в перикарде, вследствие чего ионные токи закорачиваются и ослабевают, и об эмфиземе легких.

В последнем случае наблюдается патологическое расширение пространств легких, вызывающее «воздушную» изоляцию сердца, что препятствует распространению токов.

В случае блокады синоатриального узла он «замолкает», и начинают работать второстепенные водители ритма, генерирующие ПД с меньшей частотой и обеспечивающие деполяризацию желудочков, но не предсердий. Тогда характерные черты кардиограммы при синоартериальной блокаде – это снижении ЧСС и исчезновение Р-зубца (рис.11)

Рисунок 11. Электрокардиограмма человека, страдающего синоатриальной блокадой (С-А блокадой)*.

Помимо этого, распространенной патологией является атриовентрикулярная блокада, при которой из-за нарушения проводящей системы сердца волна деполяризации, охватывающая предсердия, не всегда может перейти на желудочки, что проявляется в виде «выпадений» QRS-Т-комплекса (рис.12)

Рисунок 12. Электрокардиограмма человека с легкой формой атриовентрикулярной блокады (отсутствуют единичные QRS-Т-комплексы)*.

Фибрилляция сердца – чрезвычайно серьезное нарушение его работы. В ее основе лежат импульсы, возникающие повсеместно в мышечной массе и вызывающие возбуждение миокарда в различных местах.

При этом желудочки не увеличиваются и не уменьшаются в объеме, пребывая в состоянии «частичного сокращения»: все кардиомиоциты начинают деполяризоваться и сокращаться «вразнобой», не обеспечивая нормальную насосную функцию сердца.

В этом случае за счет отсутствия синхронной и направленной деполяризации миокарда никаких выраженных и регулярных зубцов на кардиограмме не будет (рис.13)

Рисунок 13. Электрокардиограмма человека при фибрилляции сердца*.

Источник: https://vk.com/@olymp_bio-osnovy-elektrokardiografii-ekg

Электрическая активность органов. Электрокардиограмма (ЭКГ)

Электрокардиограмма отражает электрическую активность

ЭКГотражает процессы возбуждения в сердечной мышце – зарождение возбуждения и его распространение. Охват возбуждением огромного количества клеток рабочего миокарда вызывает появление отрицательного заряда на поверхности этих клеток. Сердце становится электрогенератором.

Ткани сердца обладают сравнительно высокой электропроводностью, что позволяет регистрировать электрические потенциалы сердца с поверхности тела. Исследование электрической активности сердца называется электрокардиографией, а регистрируемая с ее помощью кривая называется электрокардиограммой (ЭКГ).

Электрокардиограмма – это запись колебаний потенциалов, возникающих на поверхности возбудимой ткани или в окружающей среде при распространении волны возбуждения по сердцу. Метод исследования электрокардиограммы называется электрокардиографией.

Типичная ЭКГ позвоночных животных и человека состоит из пяти положительных и отрицательных колебаний – зубцов, соответствующих циклу сердечной деятельности. Их обозначают латинскими буквами от Р до Т. Промежутки между зубцами называют сегментами, совокупность зубца и сегмента – интервалом. Зубцы, направленные вверх называются положительными – Р, R и Т.

Зубцы, направленные вниз, называются отрицательными – Q и S. Последние в нормальной ЭКГ могут отсутствовать. Зубец Р – отражает возбуждение предсердий, которое возникает в СА- узле. Его продолжительность или ширина в норме не превышает 0,06-0,09 секунд, а высота колеблется в пределах 1-2 мм.

В третьем стандартном отведении зубец Р часто бывает низким, а иногда и отрицательным. Легкое расщепление зубца без его уширения нередко имеет место и в норме (чаще во 2 и 3 отведениях).

Зубец Q – отражает время проведения возбуждения на перегородках желудочков, амплитуда Q не велика, продолжительность этого зубца не превышает 0,03 секунды.

Зубец R – отражает проведение возбуждения до верхушки желудочков в состоянии нормы. Этот зубец наиболее высокий во втором стандартном отведении.

Зубец S – отражает проведение возбуждения до основания сердца.

Зубец Т – сигнализирует об окончании процесса возбуждения, когда сердечная мышца сокращается и переходит в состояние покоя.

Иногда на ЭКГ регистрируется небольшой положительный зубец U, происхождение которого до сих пор неизвестно.

Интервал Р-Q соответствует проведению возбуждения через предсердно-желудочковый узел. Интервал Р-Q от 0,12 до 0,18 секунд. У детей интервал Р-Q короче и колеблется в пределах 0,10-0,16 секунд. В норме длина Р-Q тем меньше, чем чаще ритм.

Комплекс QRS – образуется при прохождении волны возбуждения через желудочки. Продолжительность этого комплекса в норме не превышает 0,06-0,1 секунду. У взрослых людей в стандартных отведениях высота комплекса QRS в норме не должна превышать 20 мм, но и быть не ниже 5 мм.

Комплекс QRS появляется во время рабочего возбуждения мышцы желудочков. Хотя и нет определенного нижнего предела продолжительности комплекса QRS, практически он не бывает короче 0,06 секунд.

Ширина интервала QRS с возрастом постепенно увеличивается, достигая к 15 годам ширины, обычной для взрослых.

Отрезок QRST (Q-T) отражает длину систолы желудочков. Его длительность изменяется в зависимости от сердечного ритма.

Поэтому можно определять не только абсолютную величину Q-T, но и соотношение между длительностью систолы и продолжительностью сердечного цикла. Интервал QRST колеблется от 0,32 до 0,36 секунд.

По Базетту эта величина равна у мужчин – 0,37 секунд, у женщин – 0,40 секунд, а для обоих полов – 0,39 секунд.

Интервал S-T отражает сокращение желудочков и равен 0,2 секунды.

Интервал R-R – это сердечный цикл, включающий сокращение и расслабление желудочков. Он колеблется в пределах 0,8 секунд.

Регистрация ЭКГ.

Вследствие положения сердца в грудной клетке под углом 40 градусов и своеобразной формы тела человека, электрические силовые линии, возникающие между возбужденными и невозбужденными участками сердца, распределяются по поверхности сердца не равномерно (рис. 72 А). По этой причине в зависимости от места приложения электродов форма ЭКГ и вольтаж ее зубцов будут различны. Для регистрации ЭКГ производят отведения от конечностей и поверхности грудной клетки.

Специальное расположение электродов называется отведением.

Регистрация электрокардиограммы производится в стандартных и грудных отведениях, а также в специальных (усиленных) отведениях от конечностей.

При биполярных отведениях по Эйнтховену точки, от которых отводят потенциалы, совпадают с вершинами равностороннего треугольника, стороны которого и представляют собой электродвижущую силу сердца, а значит, и высоту зубцов ЭКГ. Высота зубца R во втором стандартном отведении в нормограмме выше, чем в первом и, особенно в третьем отведении.

Для снятиястандартных отведений (по Эйнтховену) электроды накладываются на дистальные отделы конечностей. Стандартные отведения от конечностей регистрируют при следующем попарном подключении электродов:

1 отведение – левая рука (+) и правая рука (-);

2 отведение – левая нога (+) и правая рука (-);

3 отведение – левая нога (+) и левая рука (-). На правую ногу устанавливают заземленный электрод.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/20_14771_elektricheskaya-aktivnost-organov-elektrokardiogramma-ekg.html

ЛечениеСосудов
Добавить комментарий