ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ

Функции миокарда

Функция сердца как органа, ответственного за перемещение крови в организме человека, включает в себя:

1)автоматизм – способность сердца к спонтанной диастолической деполяризации, т.е. способность вырабатывать импульсы, вызывающие возбуждение миокарда;

2)проводимость – проведение импульса к рабочему миокарду;

3)возбудимость – способность к возбуждению под влиянием импульсов;

4)рефрактерность – невозможность возбуждения при определенных обстоятельствах;

5)сократимость – способность сокращаться под воздействием импульсов, что обеспечивает продвижение крови в организме человека.

Электрокардиограмма позволяет оценить все указанные функции сердца, за исключением сократимости миокарда.

Потенциал действия сердечной клетки

В покое все клеточные мембраны поляризованы таким образом, что поверхность одиночных мышечных волокон и миокарда в целом заряжена положительно. Это обусловлено избирательной проницаемостью клеточной мембраны и постоянным действием ионных насосов. В состоянии покоя концентрация ионов калия (К+) внутри клетки в 30 раз выше их внеклеточной концентрации, внеклеточные концентрации ионов натрия (Na+) в 20 раз, анионов хлора (Cl-) в 13 раз, а кальция (Ca2+) в 25 раз выше их концентрации внутри клетки. Эти различия в концентрации ионов и их зарядов определяют поляризацию мембраны кардиомиоцита, формируя трансмембранный потенциал покоя(ТМПП) который составляет около -85mV.

Деполяризация, или активация клетки под влиянием электрического импульса, приводит к изменению заряда мембран: внешняя сторона возбужденного участка (клетки, волокна, всего миокарда) приобретает отрицательный заряд. Это объясняется тем, что при возбуждении изменяется проницаемость мембран по отношению к ионам разных типов, что влечет за собой перемещение ионов через ионные каналы мембраны, изменение их концентрации и, соответственно, трансмембранного потенциала (трансмембранный потенциал действия,

5

ТМПД). Появление и стремительное распространение ТМПД создает разность потенциалов между активированным и неактивированным миокардом и формирует электродвижущую силу (ЭДС). По завершении деполяризации разность потенциалов между соседними участками миокарда исчезает, так как вся поверхность миокарда становится электроположительной.

Сущность реполяризации заключается в активном перемещении ионов с помощью ионных насосов, восстановлении исходного ионного статуса и потенциала покоя, обеспечивая готовность к очередному возбуждению, т.е. в восстановлении положительного заряда внешней стороны клеточных мембран. Постепенное замещение им отрицательного заряда вновь создает ЭДС - на этот раз ток реполяризации.

Рисунок. Фазы потенциала действия одиночного кардиомиоцита фаза 0 – начальная фаза деполяризации; фаза 1 – фаза начальной быстрой реполяризации (небольшое

начальное снижение ТМПД от +20 mV до 0 или чуть ниже);

фаза 2 – фаза плато (величина ТМПД поддерживается на одном уровне);

фаза 3 – фаза конечной быстрой реполяризации (восстанавление исходной поляризации клеточной мембраны);

фаза 4 – фаза диастолы (величина ТМПД сократительной клетки сохраняется примерно на уровне -85 mV, происходит восстановление исходной концентрации К+, Na+, Ca2+и Cl-, благодаря работе «Na+-K+-

нacoca»).

6

В начале ТМПД (фазы 0, 1, 2) клетки полностью не возбудимы (абсолютный рефракторный период). Во время быстрой конечной реполяризации (фаза 3) возбудимость частично восстанавливается (относительный рефракторный период). Во время диастолы (фаза 4 ТМПД) рефрактерность отсутствует и кардиомиоцит полностью готов к новому возбуждению.

Система автоматизма сердца

Свойством генерировать самостоятельно электрический импульс возбуждения наделены специализированные, так называемые пейсмекерные клетки (ПК) проводящей системы сердца. Способность к автоматизму, принципиально отличает их от сократительных клеток миокарда. Так в норме сократительные кардиомиоциты сохраняют в диастолу постоянное значение ТМПП, равное -85 mV, а ПК характеризуются медленным спонтанным уменьшением мембранного потенциала, носящим название медленной спонтанной диастолической деполяризации, обусловленным медленным самопроизвольным поступлением внутрь клетки Na+. Как только ТМПП ПК достигнет порогового уровня (-60mV), ионные токи лавинообразно возрастают, что приводит к быстрой деполяризации мембраны, возбуждению клетки и влечѐт за собой возбуждение окружающих клеток сократительного миокарда, которые активизируются только под влиянием импульсов, исходящих из ПК.

Наивысший автоматизм с максимальной частотой генерации импульсов присущ синоатриальному (СА) узлу, который подавляет все другие источники импульсов с меньшей частотой и в норме выступает в качестве основного водителя ритма или центра автоматизма I порядка. Нижерасположенные ПК – в предсердиях, атриовентрикулярном (АВ) соединении и желудочках, являются центрами автоматизма II и III порядка и в обычных условиях работают в режиме пассивных проводников возбуждения.

Порядок возбуждения миокарда

Возникая в СА-узле, импульс возбуждения активирует сначала правое, затем левое предсердия и, после задержки в АВ-соединении (физиологическая задержка проведения в АВ-узле способствует тому, что желудочки начинают возбуждаться только после окончания полноценного сокращения предсердий) по системе Гиса передаѐтся на миокард желудочков. В желудочках возбуждение начинается с межжелудочковой перегородки (возбуждение охватывает перегородку слева направо). Далее импульс распространяется на стенки желудочков начиная с верхушки

7

сердца. Последними возбуждаются базальные отделы правого и левого желудочков.

Рисунок. Проводящая система сердца и последовательность возбуждения отделов сердца (А) в сопоставлении с ЭКГ (Б)

В миокарде ход возбуждения направлен с внутренней субэндокардиальной области, где ветвятся волокна Пуркинье, к эпикарду. Таким образом, возбуждение стенок желудочков происходит в направлении изнутри кнаружи.

Векторная теория

Де - и реполяризация клеточной мембраны могут рассматриваться в качестве диполя, который подразумевает сосуществование и перемещение двух равных по величине, но разных по знаку зарядов, находящихся на бесконечно малом расстоянии друг от друга. В процессе возбуждения миокарда в сердце начинает функционировать огромное количество микродиполей одиночных мышечных волокон – элементарных источников электродвижущей силы (ЭДС). Суммируясь, они образуют более крупные макродиполи отдельных участков миокарда, отделов сердца и в конечном итоге образуют единый сердечный диполь и ЭДС всего сердца, которые распространяется на поверхность человеческого тела и служит основой для регистрации ЭКГ. При этом следует учитывать, что ЭДС – векторная величина, которая характеризуется не только количественным значением потенциала, но и его направлением –

8