Дипольная теория

Теория диполя рассматривает ЭКГ как результат распрост­ранения по мышце сердца электрической системы (–, +), обладающей равным, но противоположным зарядом (диполь) и движущейся поло­жительным полюсом вперед от возбужденного участка миокарда к невозбужденному.

Рассмотрим процесс формирования разности потенциалов на поверхности одиночного мышечного волокна и генез электрограммы (ЭГ) волокна (рис. 5). К мышечному волокну присоединены два электрода. Неактивный электрод (–) расположен у эндокарда, а активный электрод (+) — у эпикарда, электроды соединены с гальванометром, который фиксирует разность потенциалов. Когда мышеч­ное волокно находится в состоянии покоя, то разность потенциалов равна нулю и на ЭГ записывается прямая или изоэлектрическая линия.

Процесс деполяризации начинается у эндокарда. В самом начале деполяризации эндокардиальные участки волокна заряжаются отрицательно (рис. 5, а), остальная часть волокна, находящаяся в покое, заряжена положительно, при этом образуется разность потенциалов, которая регистрируется гальванометром в виде положительного отклонения (наименьшего), т. к. сила заряда обратно пропорциональна квадрату расстояния до него. На ЭГ будет регистрироваться начало зубца R. Волна возбуждения постепенно продвигается от эндокарда к эпикарду. Положительный заряд приближается к активному электро­ду, и гальванометр зарегистрирует в этот момент подъем кривой над изолинией большей амплитуды. На ЭГ будет наибольшая амплитуда зубца R (рис. 5, б, 5, в). Как только все волокно будет охвачено возбуж­дением (рис. 5, г), разность потенциалов станет равна нулю и кривая, регистрируемая гальванометром, опустится к изолинии. Изолиния записывается до тех пор, пока не начнется процесс реполяризации.

Рис. 5. Формирование разности потенциалов на поверхности одиночного мышечного волокна: а — начало деполяризации; б, в — продвижение волны деполяризации от эндокарда к эпикарду; г — все волокно охвачено возбуждением; д — начало реполяризации; е, ж — продвижение реполяризации от эпикарда к эндокарду; з — конец реполяризации.

Угасание возбуждения протекает медленнее, чем деполяризация. Реполяризация в одиночном мышечном волокне начинается у эпикар­да (рис. 5, д), причем эпикардиальные участки заряжаются положитель­но, тогда как вся остальная часть мышечного волокна имеет отрица­тельный заряд. На активный электрод действует положительный заряд, находящийся в непосредственной близости к электроду. В связи с этим гальванометр зарегистрирует максимальный подъем кривой вверх от изолинии. Так как при реполяризации возникает меньшая ЭДС, амплитуда этой кривой будет меньше, чем при деполяризации. Волна реполяризации постепенно распространяется к эндокарду, и положительный заряд удаляется от активного электрода (рис. 5, ж). Это приводит к постепенному спуску кривой, регистрируемой гальва­нометром. В момент окончания процесса реполяризации мышечное волокно переходит в состояние поляризации (рис. 5, з). Разность потен­циалов равна нулю, и на ЭГ регистрируется изолиния.

Теперь, чтобы описать как будет выглядеть форма ЭГ при любых направлениях движения волны де- и реполяризации, необхо­димо запомнить три общих правила (рис. 6).

Рис. 6. Три варианта формы ЭГ одиночного мышечного волокна в зависимости от направления вектора сердечного диполя по отношению к положительному (активному) электроду отведения.

1. Если вектор диполя направлен в сторону положительного электрода отведения, то на ЭГ мы получим положительный зубец (рис. 6, а).

2. Если вектор диполя направлен в сторону отрицательного электрода, то на ЭГ мы получим отрицательный зубец (рис. 6, б).

3. Если вектор диполя перпендикулярен отведению, то на ЭГ мы получим изолинию (рис. 6, в).

Процессы деполяризации и реполяризации в целом миокарде протекают гораздо сложнее, чем в одиночном мышечном волокне. Сердце человека проявляет себя электрически как масса одиночных волокон, расположенных в основном параллельно одно другому. Каждое возбужденное волокно представляет собой элементарный диполь. В сердце одномоментно существует огромное количество диполей, которые перемещаются в различных направлениях в одно и то же время. Векторы возбуждения этих диполей нередко движутся в противоположных направлениях и имеют тенденцию нивелировать друг друга.

При этом векторы, имеющие одинаковое направление и направ­ленные в разные стороны, складываются по правилу сложения векторов (рис. 7).

Рис. 7. Различные варианты формирования суммарного результи­рующего моментного вектора (ЭДС).

Согласно дипольной теории ЭКГ, электрическое поле сердца в каждый данный момент определяется балансом различных электри­ческих сил, направленных в различные стороны. Сумма всех векторов в каждый момент сердечного цикла представляет собой суммарный диполь и может рассматриваться как единственный или суммарный вектор ЭДС сердца в данный момент (рис. 8). Суммарный вектор и обусловливает регистрацию ЭКГ в различных электрокардиографи­ческих отведениях.

Рис. 8. Суммарный вектор деполяризации желудочков.