Электрофизиология сердца http www bostonscientific com templatedata imports HTML CRM heart index html

Электрофизиология сердца http: //www. bostonscientific. com/templatedata/imports/HTML/CRM/heart/index. html

Основные свойства миокарда Возбудимость – способность кардиомиоцитов генерировать ПД в ответ на раздражение; Сократимость – способность кардиомиоцитов изменять длину иили напряжение при возбуждении; Проводимость – проведение возбуждения вдоль плазматической мембраны кардиомиоцитов; Автоматизм – способность пейсмекерных клеток самопроизвольно генерировать потенциал действия.

Проводящая система сердца

ПД в кардиомиоцитах +25 1 Overshoot +10 mv Corresponding ECG Overlay 0 2 3 -25 -50 0 Active Transport Na+ out K+ back in -75 Resting Potential - 90 mv -100 4 RRP ARP K+ Na+ Ca++ SNP

Биоэлектрические основы ЭКГ Мембранная теория возникновения биопотенциалов

Электрофизиологические свойства сократительного миокарда • Фаза деполяризации – повышение проницаемости мембраны кардиомицитов для ионов Nа+ и Ca++. • Инверсия исходного потенциала (овершут). Инактивация Nа+ каналов. Повышение проницаемости для К+. • Фаза реполяризации: – плато – медленная реполяризация. Увеличение проницаемости мембраны для Са 2+ по градиенту концентрации – быстрая реполяризация Снижение проницаемости мембраны для Са 2+. Выход К+ из клетки.

Автоматия

Временные взаимоотношения между силой и трансмембранным потенциалом Electrical event Mechanical event Time

Электрокардиограмма ЭКГ – метод регистрации потенциала электрического поля сердца на поверхности тела.

Динамика деполяризации и ЭКГ

Происхождение электрокардиограммы Кардиоцит – дипольный вектор; ЭДС; Сложение диполей – деполяризация одновременно охватывает параллельно расположенные мышечные волокна; Распространение возбуждения в противоположном направлении приводит к взаимоуничтожению элементарных дипольных векторов; Векторы, направленные под углом друг к другу, суммируются по правилу параллелограмма. Моментный вектор – дипольные векторы предсердий и желудочков определенного направления. Электрическая ось сердца (средний результирующий) – сумма моментных векторов, во время деполяризации и реполяризации П и Ж

Понятие о суммации и разложении векторов Диполь создает силовые линии от (+) к (-).

Векторная петля

Векторный анализ

Типы отведений электрокардиограммы

Диагностическая информативность ЭКГ отведений Отведения по Эйтховену • I отведение - потенциал переднебоковой стенки левого Ж; • II отведение – потенциал всего миокарда Ж; • III отведение – электрический статус задней стенки левого Ж. Отведения по Гольдбергу • отведение a. VL и a. VF- потенциал переднебоковой стенки левого Ж и – потенциал всего миокарда Ж; • отведение a. VR – неинформативно. Отведения (грудные) по Вильсону • V 1 и V 2 – потенциал межжелудочковой перегородки • V 3 и V 4 – потенциал передней верхушечной области • V 5 и V 6 – потенциал боковой стенки левого Ж

Векторный алгебраический анализ

Грудные отведения

Блокада сердца Атрио-вентрикулярная блокада (a) Полная блокада сердца. Ячейки в AV узле мертвы и активность не может перейти от предсердий к желудочкам. Предсердия и желудочки сокращаются самостоятельно, желудочки гонят по отношению к эктопическим пейсмейкерам. (B) АВ блокада (ревматические болезни сердца и вирусной инфекции сердца). Хотя каждая волна от предсердий достигает желудочков, задержка AV узла значительно увеличивается. Это первая степень блокады сердца. 60 to 70 bps 30 to 45 bps Когда одна из ветвей пучка Гиса прерывается, то QRS комплексы длительные частота сердечных сокращений в норме.

Аритмии Часть миокарда иногда становится "раздражительным" и разряды активности возникают спонтанно. В нормальной ЭКГ иногда встречаются эктопические сокращения Эктопическим пейсмейкером в желудочке или специализированной проводящей системы может формировать дополнительные сокращения или экстрасистолы, что прерывает нормальный ритм. Экстрасистолы возникают в результате преждевременного сокращения желудочков

(а)Пароксизмальная тахикардия. Эктопический фокус может повторятся в течении минуты, часа или дня. (б)Трепетание. Предсердия начинают совершать"хлопающие" движения, со скоростью от 200 до 300 уд / мин.

(a) Атриальная фиблиляция. Предсертия дают регулярные сокращения и начинают трепетать (b) Желудочковая фибрилляция. Механически желудочки сокращаются слабо, несогласованно, без перекачки крови.

Изменение формы потенциалов при ишемии

Положительный хронотропный эффект симпатическая регуляция САУ, НА, ускорение ритма Отрицательный хронотропный эффект симпатическая регуляция САУ, Ах, замедление ритма

Положительный инотропный эффект симпатическая регуляция П и Ж, НА, ускорение ритма Отрицательный инотропный эффект симпатическая регуляция САУ, Ах, замедление ритма

Положительный дромотропный эффект симпатическая регуляция АВУ, НА, увеличение крутизны нарастания пика Отрицательный дромотропный эффект симпатическая регуляция АВУ, Ах, удлинение АВ задержки

Функциональные пробы " деформирующие" ЭКГ пробы предъявляющие повышенные требования к системе кровообращения " "корригирующие" ЭКГ пробы направленные на улучшение кровообращения 1) Проба с физической нагрузкой существует (велоэргометр, тредмил) позволяет определить толерантность к нагрузке и выявить "ишемическую" реакцию ЭКГ в виде снижения сегмента SТ. 2) Проба с гипервентиляцией (глубокое форсированное дыхание) ведет к повышению р. O 2 и падению р. СО 2 в альвеолярном воздухе, возникает газовый алкалоз (снижение [K+] в плазме крови и к изменениям конечной части желудочкового комплекса ЭКГ. 3) Отростатическая проба 4) Фармакологические пробы А) Калиевая проба обусловливает реверсию отрицательных зубцов у больных. У здоровых лиц преходящая гиперкалиемия приводит к возрастанию амплитуды положительных зубров Т, которые суживаются у основания и становятся более высокими и остроконечными Б) Проба с b-адреноблокаторами вызывает уменьшение числа сердечных сокращений, умеренное снижение артериального давления, снижает потребность миокарда в кислороде. Влияние на электрогенез миокарда выражается в укорочении 2 -й фазы и всего потенциала действия в мышечных волокнах субэпикардиальных слоев и (или) удлинении потенциала действия в волокнах субэндокарда

Методы анализа ЭКГ

Vectorcardiogram • Вместо отображения скалярной амплитуды (кривой ЭКГ) электрическая активность измеряется и отображается в виде вектора Имеет амплитуду и направленность, • Диагноз ставится на основании кривой, точка этого вектора рисует в 2 или 3 -х измерениях • Информация, которая содержится в ВКГ аналогична 12 -канальной системе ЭКГ. Преимущество в отображении информации • Скалярная ЭКГ может быть сформирована из векторов, хотя (по практическим соображениям) преобразование может быть достаточно сложным

Статистический анализ RRNN – средняя длительность интервалов R-R и обратная величина этого показателя - средняя ЧСС. Показатель RRNN отражает конечный результат многочисленных регуляторных влияний на синусовый ритм сложившегося баланса между парасимпатическим и симпатическим отделами вегетативной нервной системы; SDNN (standart deviation of the NN interval) – стандартное отклонение величин нормальных RR-интервалов. SDNN является интегральным показателем, характеризующим вариабельность ритма сердца в целом, и зависит от влияния на синусовый узел симпатического и парасимпатического отделов ВНС. Увеличение или уменьшение этого показателя свидетельствует о смещении вегетативного баланса в сторону преобладания одного из отделов ВНС. CV = SDNN/RRNNx 100% – коэффициент вариации. По физиологическому смыслу этот показатель не отличается от SDNN, но при анализе ВРС позволяет учитывать влияние ЧСС. RMSSD – стандартное отклонение разностей RR-интервалов от их средней арифметической. NN 50 – число пар последовательных RR-интервалов, различающихся более чем на 50 мс. p. NN 50 – их процент от числа всех анализируемых кардиоинтервалов. Анализ гистограммы Мода (Мо) – это наиболее часто встречающееся значение RR. Она указывает на доминирующий уровень функционирования синусного узла. При симпатотонии мода минимальна, при ваготонии - максимальна. В норме значение моды колеблется от 0, 7 до 0, 9. Амплитуда моды (АМо) – отношение количества RR-интервалов со значениями, равными Мо к общему количеству RR-интервалов в процентах. Данный показатель отражает степень ригидности ритма. Его нормальные значения равны 30 -50%. Увеличение АМо будет свидетельствовать о преобладании симпатических влияний на синусный узел и значительной ригидности ритма. При ваготонии данный показатель имеет тенденцию к уменьшению. Вариационный размах (ВР) – вычисляется как разница между максимальным и минимальным значениями RR-интервалов (ширина основания гистограммы). ВР рассматривают как парасимпатический показатель. Чем он выше, тем сильнее выражено влияния вагуса на ритм сердца. Нормальные значения ВР – от 0, 15 до 0, 45. HRV-index – триангулярный индекс ВРС, вычисляется по гистограмме, построенной с интервалом в 8 мс, путём деления общего числа анализируемых RR-интервалов на частоту встречаемости RR, соответствующего моде.

1) Амплитуда T зубца 2) R R интервал. R-R интервал промежуток времени между соседними зубцами R ЭКГ, равный продолжительности сердечного цикла. Показатели R R интервала: 1) Симпатотоники (тревочность) 2) Парасимпатотоники 3) Нормотоники Индекс напряжения по Баевскому Ритмограмма Скатерограмма RR-интервалов – двумерное Отображает зависимость длительности RR – отображение ритма сердца, позволяющее интервала от номера цикла измерения. По получить характерные «мнемокартины» , оси абсцисс - номер цикла измерения, по свойственные основным вариантам оси ординат-время, с. нарушения сердечного ритма. По оси абсцисс откладывается величина RRi интервала в секундах, по оси ординат величина RRi+1 интервала в секундах.

Вариабельность сердечного ритма • Индекс вегетативного равновесия ИВР=АМо/ Х указывает на соотношение между активностью симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. • Показатель адекватности процессов регуляции ПАПР=АМо/Мо отражает соответствие между активностью парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и ведущим уровнем функционирования синусового узла. • Вегетативный показатель ритма ВПР=1/Мо* Х позволяет судить о вегетативном балансе с точки зрения оценки активности автономного контура регуляции. Чем выше эта активность, т. е. чем меньше величина ВПР, тем в большей мере вегетативный баланс смещен в сторону преобладания парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. • Индекс напряжения регуляторных систем отражает степень централизации управления сердечным ритмом ИН=АМо/2* Х*Мо

Спектральный анализ ЭКГ Спектральный анализ основывается на физическом преобразовании колебаний кардиоритма в простые гармонические колебания (быстрое преобразование Фурье, реже ауторегрессионный анализ) с различной частотой. Последовательность сердечных сокращений преобразуется в спектр мощности колебаний длительности интервалов RR, представляющих собой последовательность частот (в Гц), характеризующих динамику ритмов сердца, каждой из которых соответствует определенная плотность (амплитуда) колебаний. В качестве критерия оценки используется площадь, ограниченная кривой спектральной мощности, соответствующая некоторому определенному диапазону частот. 1) Спектрограмма (VLF, HF, LF/HF). 2) Автокоррелограмма

Спектральный анализ Высокие частоты (HF – High Frequency): 0. 15 – 0. 40 Гц. Отводится преимущественная роль парасимпатического отдела вегетативной нервной системы в формировании колебаний в данном диапазоне частот. Низкие частоты (Low Frequency – LF): 0. 04 – 0. 15 Гц. Считается, что на мощность в этом диапазоне частот влияют как изменение тонуса парасимпатического, так и симпатического отделов нервной системы. Очень низкие частоты (Very Low Frequency – VLF): 0, 003 – 0, 04 Гц и сверхнизкие частоты (Ultra Low Frequency – ULF) – менее 0, 003 Гц. Физиологическое значение данных диапазонов частот не выяснено. Однако существует мнение, что мощность данных диапазонов значительно возрастает при истощении регуляторных систем организма. Полный спектр частот (Total) – менее 0. 40 Гц. Данный показатель является интегральным и отражает воздействие и симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы. При этом усиление симпатических воздействии приводит к уменьшению общей мощности спектра, а активация вагуса приводит к обратному воздействию. Данный показатель эквивалентен среднеквадратичному отклонению и вариационному размаху.

Спектрограммы

Автокоррелограммы

При длительном выполнении однообразной работы в режиме слежения или ожидания поступающей информации, в ситуациях с пониженным эмоциональным тонусом, как правило, имеет место снижение частоты пульса состояние монотонии наблюдается повышение активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. В состоянии напряжения уменьшается дисперсия кардиоинтервалов, гистограмма приобретает характерный вид с малым вариационным размахом и большой амплитудой моды, автокорреляционная функция затухает медленно. Эти изменения соответствуют высокому уровню активности симпато адреналовой системы, повышенной синхронизации различных звеньев регуляции. Состояние перенапряжения характеризуется одновременным усилением активности симпатических и пара симпатических систем, при этом наблюдается расширение гистограммы, увеличение дисперсии кардиоинтервалов с одновременным урежением ритма сердца или увеличением медленных и дыхательных колебаний. Состояние истощения регуляторных механизмов отличается снижением активности симпато адреналовой системы и заметным рассогласованием различных ее звеньев.

С ростом тренированности независимо от пола и возраста увеличиваются: -средняя величина вариационного размаха -мода в распределении R-R интервалов, -средняя величина амплитуды моды, -Снижается индекс напряжения. У женщин, независимо от возраста, наряду с этим закономерно уменьшаются: -средние величины асимметрии и эксцесса. При снижении тренированности возрастает амплитуда медленных волн сердечного ритма и снижается амплитуда дыхательных волн. Последнее является наиболее существенным признаком состояния перенапряжения систем регуляции. Увеличение синусовой аритмии, характерной для спортсменов, может быть обусловлено не активацией автономного контура управления, а усилением медленных волн. Такое соотношение при продолжении тренировок нередко ведет к поражению миокарда, а затем - к развитию кардиосклероза. Перенапряжение проявляется также в значительном увеличении времени восстановления ритма сердца после нагрузки.

Умственные нагрузки в период оптимальной работоспособности формируют специфические паттерны реакций ССС: в ситуациях приема сигналов из внешней среды, ЧСС снижается. когда внимание, уделяемое внешним событиям, может интерферировать с целенаправленным поведением, ЧСС увеличивается. При значительном нервно-эмоциональном напряжении, развитии утомления, как правило, происходит учащение пульса. Признаками умственного утомления являются: уменьшение амплитуды моды в гистограммах распределения R R интервалов, увеличение вариационного размаха, уменьшение индекса напряжения увеличение амплитуды медленных волн сердечного ритма с периодом 30 70 с. Физическая нагрузка, как правило, вызывает следующие изменения параметров ЭКГ: увеличение амплитуды зубца Р; укорочение интервалов P Q и Q T; увеличение амплитуды зубца R; смещение интервала S T относительно изолинии; увеличение амплитуды зубца Т (при предельной нагрузке, напротив, ее снижение).

Sinus rhythm

Sinus bradycardia (lead III). Figure 13 2. Copyright 2000, WB Saunders Company, All Rights

Prolonged P-R interval caused by first degree heart block (lead II) Figure 13 5.

Mobitz type II AV block

Complete AV block

Sinus tachycardia (lead I) Figure 13 1. Copyright 2000, WB Saunders Company, All Rights

Atrial tachycardia with 2: 1 conduction

Ventricular preexcitation (WPW)

Tachycardia circuits in Wolff-Parkinson -White syndrome

Мембранный потенциал покоя The Nernst Equation: EK= -61. 5 log (Ki/Ko) [K+]i=135 m. Eq/L ---- + +

Мгновенный потенциал, развитый на поверхности сердечной мышечной массы.

Развитие деполяризации

ECG and Mechanics

Формирование электрограммы одиночного мышечного волокна Перемещение двойного слоя зарядов, расположенных на границе возбужденного (-) и невозбужденного (+) участков кардиомиоцита. Диполь создает элементарную ЭДС – разность потенциалов.

Деполяризация и реполяризация Zero voltage - Isoelectric point Resting stage - Polarized

Суммарное отведений от конечностей

ECG Electrode Placement Exercise Configuration The right & left arm electrodes are transferred to the upper torso while the leg electrodes are transferred to the lower torso Standard Configuration Right Arm (white) Left Arm (black) Standard Configuration Right Leg (green - ground) Left Leg (red) Precordial Leads V 1 red V 2 yellow V 3 green V 4 blue V 5 orange V 6 violet

Current Flow Patterns Синоатриальный узел Атрио-вентрикулярный узел

Модуляция медленных ответов(узловая) Потенциал действия

Распространение волны возбуждения по сердцу

Curre nt Синоатриальный узел. Потенциал действия Depolarization Threshold - 40 mv Ca++ K+ Na+ Time = inward ion movement (going into the cell) = outward ion movement (exiting the cell)

Генез зубцов, интервалов, сегментов ЭКГ • Зубец Р – распространение возбуждения по миокарду предсердий (0, 1 с; 0, 25 м. В). Восходящая фаза –возникновение возбуждения в СА-узле и распространение по правому П и межпредсердной перегородке. Нисходящая фаза – по левому П. Соответствует деполяризации ПД кардиомиоцитов предсердий. • Интервал P-Q (0, 12 -0, 32 с) – распространение возбуждения от СА- узла до межжелудочковой перегородки, т. е. время проведения возбуждения по АВ-узлу (АВ-задержка). • Сегмент P-Q – находится на изоэлектрической линии, отсутствие продольной разности потенциалов, вся поверхность электроотрицательна. Соответствует фазе плато ПД на ЭКГ.

Желудочковый комплекс - QRST • Зубец Q (0, 03 с)- деполяризация верхней части межжелудочковой перегородки (слева). Распространение возбуждения по задней ветви левой ножки Гиса, деполяризация межжелудочковой перегородки слева направо и сверху вниз. • Зубец R (0. 04 c; 3 м. В) – распространение возбуждения по миокарду желудочков. Деполяризация в направлении сверху вниз и справа налево последовательно охватывая всю межжелудочковую перегородку и верхушку сердца. Возбуждение по желудочкам распространяется трансмурально от эндокарда к эпикарду. • Зубец S (0, 03 с; 2 м. В) – деполяризация базальных отделов желудочков. Вектор распространения возбуждения ориентирован вверх и вправо.

• Сегмент S-T – деполяризация обоих желудочков. Продольная разность потенциалов наружной мембраны кардиомиоцитов отсутствует (фаза плато ПД). • Зубец Т (0, 16 -0, 24 с; 0, 5 -1, 5 м. В) – быстрая реполяризация миокарда. Наружная поверхность кардиомиоцитов электроотрицательна по отношению к поверхности оснований желудочков, все еще остающихся возбужденными. Результирующий вектор направлен сверху вниз и справа налево. • Комплекс QRST отражает процессы деполяризации и реполяризации миокарда желудочков. • Интервал Т-Р – отсутствие продольной разности потенциалов на поверхности сердца. Предсердия и желудочки в состоянии электрического покоя – вся поверхность сердечной мышцы электроположительна. В кардиомиоцитах регистрируется потенциал покоя.

Поток тока в груди вокруг частично деполяризованной желудочков

Особенности ЭКГ у детей • симпатотония • маленькие размеры сердца • равные правые и левые отделы сердца • высокая чсс • короткие сегменты и интервалы ПР: РQ «новорожденные» 0, 08 -0, 14 с « 1 -12 мс» 0, 08 -0, 16 с « 8 -14» 0, 100, 18 с «взрослые» 0, 12 -0, 20 с • синусовая аритмия, синусовая дыхательная аритмия • отклонение ЭОС вправо ПР: ЭОС «новорожденные» до 150° « 3 -12 мс» 90° « 8 -14» 60 -30° «взрослые» 6030° • неполная блокада правой ножки пучка Гиса • «синдром замедленного возбуждения правого наджелудочкового гребешка» возрастные изменения ЭКГ у детей: • уменьшение чсс • увеличение сегментов и интервалов • «стабилизация» ритма (становится правильным) • «горизонтализация» положения ЭОС • снижение амплитуды Р • увеличение амплитуды R, но снижение R V 1 -2 • увеличение амплитуды и положительная направленность Т особенности патологии ЭКГ у детей: • нарушения ритма чаще нарушений проводимости • предсердные экстрасистолы чаще желудочковых • предсердные экстрасистолы чаще функциональные • желудочковые экстрасистолы чаще органические • нарушения проводимости чаще врожденные • гипертрофия миокарда чаще при врожденных пороках сердца

Насосная функция сердца и волокна сократительного миокарда • Деполяризация сарколеммы (запуск) • Распространение ПД по сарколеме вдоль и по Т-системе вглубь мышечного волокна • Изменение заряда мембраны приводит к мобилизации ионов Са 2+ из цистерн продольных трубочек миофибрилл • Запуск структурных и функциональных изменений регуляторных и сократительных белков, приводящих к сокращению. Электромеханическое сопряжение (связь ПД и сокращением) осуществляют ионы Са 2+. Сердечная мышца не способна тетанически сокращаться.