Многие органы полностью или частично состоят из возбудимых клеток. Возбуждение этих клеток является причиной возникновения электрического поля в организме.
Понятие о диполе.
Распространение волны деполяризации и волны реполяризации одиноким мышечным волокном можно условно представить как перемещение двух зарядов расположенных на границе возбужденного (-) и невозбужденного (+) участка волокна. Эти заряды, равные по величине и противоположные по знаку, образуют диполи. Одинокое возбужденное волокно можно условно считать диполем. Положительный полюс диполя всегда находится со стороны невозбужденного, а отрицательный полюс - со стороны возбужденного участка миокардиальной клетки.
Диполь создает элементарную электродвижущую силу, обусловленную разностью потенциалов, которая характеризуется определенной величиной и направлением. Раз электродвижущая сила имеет направление, то она считается векторной величиной. Условно принято считать, что вектор любого диполя направлен от его отрицательного полюса к положительному и направление движения волны деполяризации одиноким мышечным волокном совпадает с направлением вектора диполя, а направление движения волны реполяризации противоположный ориентации вектора диполя .
Чтобы описать как будет выглядеть электрограмма при любых направлений движения волны де - и реполяризации надо помнить три правила:
1. Если вектор диполя направлен в сторону положительного электрода отведения, то на электрограмме мы получим положительный зубец.
2. Если вектор диполя направлен в сторону отрицательного электрода отведения, то на электрограмме получим отрицательный зубец.
3. Если вектор диполя расположен перпендикулярно оси отведения, то на электрограмме записывается изолиния.
Характеристика электрического поля миокардиального диполя.
Электродвижущую силу любого источника тока, в том числе одинокого мышечного волокна, можно зарегистрировать, размещая электроды не только на поверхности возбудимой ткани, но и в среде, являющуюся проводником и окружающую источник тока. Это возможно осуществить благодаря существованию вокруг источника тока электрического поля. Диполь создает в окружающей его среде силовые линии, идущие от положительного к отрицательному заряду диполя.
Размещая электроды в любой точке электрического поля, можно зарегистрировать разность потенциалов, что несет определенную информацию о электродвижущей силе источника тока.
Следует подчеркнуть, что основные закономерности формирования электрограммы одиночного мышечного волокна, остаются справедливыми и для формирования электрокардиограммы.
Виды суммации и разложения векторов.
В сердце одновременно происходит возбуждение многих участков миокарда, причем направление векторов деполяризации и реполяризации в этих участках может быть различным. Электрокардиограф записывает некоторую суммарную, результирующую электродвижущую силу сердца для данного момента возбуждения.
Теоретически можно представить себе три случая суммирования векторов и получения суммарного результирующего вектора:
1). Если два вектора источников тока направлены в одну сторону и параллельны друг другу, то результирующий вектор будет составлять сумму векторов и будет направление в ту же сторону.
2 ) Если два вектора источников тока направлены в противоположные стороны, то результирующий вектор равен их разности и ориентирован в сторону большего вектора.
3 ) Если два вектора источников тока направлены под углом друг к другу, то результирующий вектор равен по величине и направлению диагонали параллелограмма , сторонами которого являются два вектора.
Характеристика деполяризации предсердий.
В норме волна возбуждения распространяется предсердиями сверху вниз от синусно-предсердного узла к верхней границе атрио-вентрикулярного узла. Деполяризация предсердий регистрируется на ЭКГ в виде зубца Р. Восходящий отрезок зубца соответствует в основном возбуждению правого предсердия, нисходящий - левого.
Процесс реполяризации предсердий обычно не находит отражения на ЭКГ, поскольку он наслаивается по времени на процесс деполяризации желудочков.
Характеристика деполяризации желудочков.
Процесс деполяризации миокарда желудочков на ЭКГ регистрируется в виде комплекса QRS . Возбуждение желудочков начинается с деполяризации межжелудочковой перегородки в средней ее трети. Фронт возбуждения охватывает межжелудочковую перегородку, частично внутреннюю поверхность желудочков и верхушку сердца. Здесь возбуждение распространяется от эндокарда к эпикарду. На электрокардиограмме это отображается в виде зубца Q. Охват возбуждением стенок обоих желудочков отражает на ЭКГ зубец R.
В последнюю очередь возбуждение распространяется на базальные отделы межжелудочковой перегородки, правого и левого желудочков. Охват возбуждением базальных отделов отражает на ЭКГ зубец S.
Характеристика реполяризации желудочков.
В период полного охвата возбуждением желудочков разность потенциалов отсутствует, а на ЭКГ регистрируется изоэлектрическая линия - сегмент S - Т.
Процесс реполяризации желудочков соответствует на ЭКГ зубцу Т. Распространение фронта реполяризации миокардом желудочков существенно отличается от движения волны реполяризации в одиночном мышечном волокне. Если в последнем случае направление перемещения волны реполяризации и деполяризации совпадают, то в целом сердце в норме они направлены в противоположные стороны: деполяризация происходит от эндокарда к эпикарду, а реполяризация - от эпикарда к эндокарду. Это обусловлено тем, что продолжительность трансмембранного потенциала действия в субэпикардиальных отделах желудочков меньше, чем в субэндокардиальных участках и процесс реполяризации раньше начнется именно в субэпикардиальном отделах. Поскольку во время реполяризации эти отделы приобретают положительный заряд, а субэндокардиальные отделы еще возбуждены, т.е. заряженные отрицательно, ориентирование векторов сердечного диполя (от отрицательного к положительному полюсу ) окажется таким же, как и в период деполяризации (от эндокарда к эпикарду) и будет регистрироваться положительный зубец Т
Электрокардиография
Каждая клетка сердечной мышцы создаёт электрическое поле, которое имеет характеристики, подобные в общих чертах характеристикам электрического поля других типов мышечных клеток. Но потенциал действия (ПД) сердечных клеток отличается от ПД клеток поперечнополосатых мышц своей формой и длительностью. Электрическое поле сердца в целом образуется наложением электрических полей отдельных клеток. Изменения электрического поля сердца происходят при деполяризации и реполяризации мембраны клеток сердца (Рис.1). Эти изменения достаточны, чтобы создать изменения разности потенциалов между различными точками поверхности тела и чтобы обнаружить указанные изменения на большом расстоянии от их источника.
Рис. 1. Потенциал действия сердечной клетки и соответствующие изменения электрического поля сердца
Графическая запись электрического потенциала, созданного возбуждением клеток сердца, называется электрокардиограммой (ЭКГ). Таким образом, ЭКГ характеризует возбуждение сердца, но не его сокращения. Впервые электрокардиограмма была записана голландским физиологом Эйнтховеном посредством сравнительно простого инструмента струнного гальванометра. В настоящее время для записи ЭКГ используют специальные электронные приборы, называемые электрокардиографами.
Форма нормальной электрокардиограммы
На рис. 2 показана нормальная электрокардиограмма, записанная в течение одного цикла возбуждения сердца. Видны несколько отклонений от нулевой линии, которые называются зубцами ЭКГ и обозначаются латинскими буквами P, Q, R, S, T. Зубцы могут быть положительными (направленными вверх) или отрицательными. Положительное
отклонение комплекса QRS называют R-зубцом. Отрицательные отклонения, предшествующее R-зубцу и следующее за ним, названы соответственно Q и S -зубцами. Отклонения P и T в норме положительны, но могут быть отрицательными при патологических состояниях. Расстояние между двумя отклонениями называется сегментом. Например, сегмент PQ-является расстоянием между концом P-зубца и началом Q-зубца.
Рис. 2. Форма нормальной электрокардиограммы
Нормальная электрокардиограмма
Причинами зубцов и сегментов ЭКГ является деполяризация и реполяризация сердечных клеток. Зубец Р отражает деполяризацию предсердий сердца. Их реполяризация совпадает с комплексом QRS и не видна на ЭКГ. Комплекс QRS - T-зубец представляет постепенное распространение деполяризации по желудочкам сердца и их реполяризацию. Сегмент S - T соответствует возбуждению левых и правых желудочков.
Отведения электрокардиограммы
Форма и размер зубцов электрокардиограммы зависит от положения электродов на поверхности тела. Существует биполярное и униполярное отведения. Эйнтховен предложил использовать стандартные биполярные отведения: отведение 1 - между правой и левой руками; отведение II - между правой рукой и левой ногой; отведение III - между левой рукой и левой ногой. При записи ЭКГ в стандартных отведениях конечности рассматриваются как проводники электрического тока. Следовательно, можно сказать, что потенциалы записываются в точках прикрепления конечностей. Эти точки формируют вершины равностороннего треугольника (треугольник Эйнтховена), стороны которого являются осями соответствующих отведений (рис.3).
Рис. 3. Биполярные отведения ЭКГ, по Эйнтховену.
Для того чтобы получить униполярные отведения, 1 активный электрод устанавливается в некоторой точке поверхности тела. Есть несколько систем униполярных отведений, которые изучаются в деталях в ходе физиологии.
Дополнительные отведения
Однополюсные грудные отведения
Усиленные отведения по Гольденбергу
Дипольная теория электрокардиограммы
Чтобы понять происхождение электрокардиограммы нужно принять во внимание, что электрическое поле сердца является результатом наложения электрических полей множества сердечных клеток. На рис. 4 показана диаграмма осевого сечения клетки с волной деполяризации около центра (A). Электрический потенциал в любой внешней точке такой, какой мог бы быть получен, если бы заряды мембраны располагались в поперечном сечении (Б). Таким образом, каждая из возбужденных сердечных клеток представляет собой диполь, который имеет элементарный дипольный момент определенной величины и направления.
Рис. 4. Треугольник Эйнтховена и ЭКГ, записанные в соответствующих отведениях
Рис. 5. Диаграмма возбужденной сердечной клетки.
В любой момент возбуждения, дипольные моменты отдельных клеток суммируются, формируя суммарный дипольный момент всего сердца. Суммарный дипольный момент сердца является результатом наложения дипольных моментов клеток. Вот почему сердце можно рассматривать как дипольный электрический генератор.
Направление суммарного дипольного момента сердца часто называют электрической осью сердца. Этот дипольный момент определяет величину разности электрических потенциалов, записанную на поверхности тела. (Рис. 5).
Одной из значимых проблем в электрокардиографии является определение направления электрической оси сердца. Его определяют, измеряя амплитуду (напряжение) отклонений ЭКГ в стандартных отведениях Эйнтховена. Стандартные отведения дают возможность изучать проекции электрической оси сердца на фронтальную плоскость.
Амплитуда (напряжение) каждого отклонения ЭКГ равна суммарному дипольному моменту сердца, умноженному на косинус угла между электрической осью сердца и осью соответствующего отведения (3). Эти амплитуды можно также определить как проекции суммарного дипольного момента сердца на соответствующие оси отведений, которые являются сторонами треугольника Эйнтховена.
Рис. 6. Электрическая ось сердца
Направление электрической оси сердца не является постоянным, но изменяется в каждый момент времени. Его удобно определять для комплекса QRS. Для этого необходимо измерить амплитуду отклонений Q, R и S в I и III стандартных отведениях и вычислить алгебраическую сумму величин положительного и отрицательного отклонений. Полученные разности отложить в произвольном масштабе на соответствующих сторонах треугольника Эйтховена, начиная от центра (в положительном или отрицательном направлении, в зависимости от того, положительна или отрицательна разность). Из полученных таким образом точек на осях отведений опустить перпендикуляры. Точка их пересечения укажет конец вектора электрической оси сердца (начало - в центре треугольника).
Чтобы
определить направление электрической
оси, необходимо измерить угол между
полученным вектором и горизонтальной
линией. В норме он составляет от 0 до +90
градусов.
Существуют такие варианты направления электрической оси сердца:
1.- нормограмма (от 00 до +900): горизонтальное положение (от 00 до 300), нормальное (от 300 до 700), вертикальное (от 700 до 900);
2.-правограмма (от 900 до 1800),
3.-левограмма (от 00 до - 900).
