Основы электрокардиографии

Электрокардиограмма (ЭКГ) – это графическая запись электрической активности сердца с поверхности тела, то есть регистрация чередования процессов возбуждения миокарда и покоя.

Аппарат, с помощью которого происходит графическая запись электрических процессов в сердце, называется электрокардиограф, а сама запись электрокардиограммой. Основой любого кардиографа служит гальванометр – прибор, с помощью которого можно замерить электрическое поле, которое всегда существует вокруг электрических зарядов. Если меняется электрический заряд, то меняется электрическое поле, что ведет к отклонению стрелки гальванометра и пера кардиографа, связанных воедино. Если при этом осуществлять запись отклонений пера на бумаге в течение определенного времени, то получится электрокардиограмма.

История электрокардиографии относится к 1786 году, когда Гальвани установил наличие электрических явлений и электрических сил, возникающих при мышечном движении.

1849 год - Дюбуа-Реймон установил, что в нервах и мышцах возбужденная часть электроотрицательна по отношению к находящейся в покое.

1854 год - Гельмгольц показал, что каждая точка мышцы в момент своего возбуждения перед началом сокращения становится электроотрицательной по отношению к участкам мышцы, находящимся в покое.

1887 год - Уоллер впервые зарегистрировал электродвижущую силу.

1903 год - Эйнтховен впервые записал электрокардиограмму, используя струйный гальванометр, который в последующем стал прообразом электрокардиографа.

1924 год - Эйнтховен за это открытие стал лауреатом Нобелевской премии.

По ЭКГ можно судить:

откуда выходит электрический импульс;

как он распространяется по отделам сердца;

в какой последовательностивозбуждаются камеры сердца.

По ЭКГ признакам можно выявить и определить:

очаги патологических источников возбуждения, вызывающие нарушения сердечного ритма:

участки блокад проведения;

очаги ишемии и некроза миокарда, гипертрофии, перегрузки и т.д.

Электрическая активность сердца характеризуется сменой состояния покоя и возбуждения. В состоянии покоя все клетки поляризованы: наружная мембрана имеет положительный заряд, а внутренняя отрицательный. Положительный заряд на внешней стороне мембраны обусловлен тем, что концентрация ионов натрия в 10 -20 раз больше чем внутри.

Калий же сосредоточен внутри клетки, здесь его в 30 раз больше чем снаружи. Отрицательный заряд на внутренней мембране объясняется тем, что калий связан с белковым комплексом, имеющим мощный отрицательный заряд.

В состоянии покоя открыты медленные калиевые каналы по которым калий медленно вытекает из клетки формируя на внешней стороне мембраны еще больший положительный заряд, а внутри клетки нарастает величина отрицательного заряда, так как отрицательно заряженный белок остается внутри клетки. При этом создается разность потенциала между наружной и внутренней мембраной, его называют потенциалом покоя. В разных клетках его величина варирует от – 40 до – 100 МВ.

По мере нарастания положительного заряда на внешней стороне мембраны а отрицательного на внутренней, при медленной утечке калия, разность потенциала увеличивается и при достижении некоторой критической величины натрий не может сдерживаться натриевыми каналами, они открываются и натрий устремляется внутрь клетки по концентрационному градиенту, из области с более высокой концентрацией натрия в область с более низкой, до выравнивания уровня концентрации натрия снаружи и внутри клетки. Возникает потенциал действия.

При этом определенное значение в движении натрия имеет электрический градиент по которому натрий отталкивается от одноименно заряженного калия и стремится к отрицательному заряду внутри клетки. В результате внутренняя мембрана приобретает положительный заряд (к калию добавился натрий) а наружная - отрицательный (анионы хлора, ОН). Этот процесс смены заряда характеризует первую фазу возбуждения и называется ДЕПОЛЯРИЗАЦИЕЙ.

Атипичные клетки (пейсмекеры) способны самовозбуждаться, то есть обладают способностью к спонтанной деполяризации, а типичные возбуждаются от соседних клеток или внешнего раздражителя. Минимальным критическим потенциалом, при котором начинается деполяризация обладают пейсмекерные клетки синусового узла, поэтому он в норме самовозбуждается первым и задает ритм работы сердца.

Вхождение натрия и изменение отрицательного внутриклеточного заряда на положительный приводит к открытию быстрых калиевых каналов, по которым калий выходит из клетки по электрическому (одноименные заряды калия и натрия отталкиваются) и концентрационному градиенту (калия внутри клетки больше чем снаружи) до их выравнивания. Вследствие чего наружная мембрана клетки вновь приобретает положительный заряд, а внутренняя - отрицательный. Этот процесс носит название РЕПОЛЯРИЗАЦИИ и является второй фазой возбуждения.

Кальций входит в клетки в период деполяризации и реполяризации делая возможным скольжение актиновых и миозиновых белковых нитей относительно друг друга и сокращение типичных кардиомиоцитов.

В период деполяризации и ранней реполяризации клетки не способны ответить возбуждением даже на сверхсильный раздражитель, это рефрактерный период.

Движение волны возбуждения по сердцу сопровождается сменой электрического заряда на поверхности сердца. На границе между возбужденной - деполяризованной тканью (имеющей отрицательный заряд) и невозбужденной тканью (имеющей положительный заряд) создается фронт волны, разность потенциалов. Эта разность потенциалов и есть источник электрического поля.

В области фронта волны возникают участки миокарда, обладающие дипольныммоментом – вектором, направленным перпендикулярно фронту волны от деполяризованной клетки к недеполяризованной (от – к +).

В каждый момент времени все дипольные моменты складываются по правилам сложения векторов, образуя результирующий или интегральныйвектор. Этот интегральный вектор и есть тот показатель электрического поля сердца, который регистрируется на ЭКГ с помощью регистрирующего устройства гальванометра, являющегося основой любого электрокардиографа.

При этом один электрод соединяют с положительным полюсом (положительный электрод), другой с отрицательным (отрицательный электрод). Если интегральный вектор направлен к положительному полюсу отведения, то формируется положительный зубец, если к отрицательному – отрицательный зубец

Процесс возбуждения миокарда заканчивается тем, что в атипичных клетках практически выравнивается концентрация ионов калия, натрия на внутренней и внешней стороне мембраны, а для того чтобы в следующий раз возник потенциал действия калия должно стать в 30 раз больше внутри клетки а натрий должен сконцентрироваться на внешней стороне мембраны в 10-20 раз больше.

В типичных кардиомиоцитах ионы кальция обеспечивают взаимодействие сократительных белков, актина и миозина, в результате чего миоциты сокращаются (систола), а для того чтобы они расслабились (диастола) кальций должен быть удален из внутриклеточного пространства.

Этот перенос ионов против градиента концентрации происходит активно, то есть с потреблением энергии: включатся специальные насосы, которые качают катионы по специальным каналам: калиевым, натриевым и кальциевым. Энергия при этом, в виде молекул АТФ, должна непрерывно образовываться внутри клеток, в митохондриях, ведь для переноса 4-х молекул натрия нужна 1 молекула АТФ, а в сутки в организме человека образуется до 34 кг АТФ.

Элементы нормальной электрокардиограммы.
P – отвечает за деполяризацию предсердий; QRS – соответствует возбуждению(деполяризации) желудочков – длительность 0,08-0,10 сек. PQ – 0,1-0,2 сек.
T – фаза реполяризации желудочков.

Таким образом, выделяют следующие фрагменты ЭКГ:

Зубцы: P, Q, R, S, T

Сегменты – расстояние между зубцами.

Интервалы - это участок ЭКГ, включающий в себя сегмент и зубец.

Отведения ЭКГ

Общепринятыми являются 12 отведений ЭКГ:

3 стандартных по Эйнтховену;

3 усиленных от конечностей по Гольдбергу;

6 грудных отведений по Вильсону.

Три стандартные отведения – двухполюсные, остальные однополюсные.

При снятии отведений от конечностей регистрирующие электроды накладываются на:

правую руку R – красного цвета;

левую руку L – желтого цвета;

левую ногу F – зеленого цвета;

правую ногу – заземляющий электрод черного цвета.

Для однополюсного отведения:

нулевой электрод (объединяющий электроды RLF) присоединен к отрицательному полюсу электрокардиографа;

активный V к положительному полюсу электрокардиографа.

Стандартные отведения обозначаются римскими цифрами I, II, III, усиленные aVL, аVR, аVF.

Для снятия грудных отведений активный электрод накладывают на грудную клетку в определенной точке:

V1 – IV межреберье справа от грудины.

V2 – IV межреберье слева от грудины.

V3 – между V2 и V4

V4 – 5 ое межреберье по средней ключичной линии.

V5 – 5ое межреберье по передней подмышечной линии.

V6 - 5ое межреберье по средней подмышечной линии.

Грудные отведения характеризуют состояние миокарда в горизонтальной плоскости, а стандартные и усиленные - во фронтальной.

Выбор усиления электрокардиографа

Синусовая тахикардия

а –ЭКГ здорового человека, зарегистрированная в покое (ЧСС 77 в минуту);

б – ЭКГ того же человека после физической нагрузки (синусовая тахикардия, ЧСС 150 в минуту).

Регуляция деятельности синусового узла осуществляется нейрогуморальными механизмами. Активация симпатической нервной системы, выброс в кровь адреналина, норадреналина, гормонов щитовидной железы ведут к учащению работы сердца.

В покое при доминировании парасимпатической нервной системы синусовый узел вырабатывает меньшее количество электрических импульсов и сердце «замедляет» свой ритм.