Обработка информации при снятии ЭКГ

В основе электрических явлений, возникающих в сердечной мышце, лежит перемещение через наружную мембрану миокардиальной клетки ионов калия, натрия, кальция, хлора и др. Клеточная мембрана в электрохимическом отношении представляет собой оболочку, имеющую избирательную проницаемость для различных ионов. Генез нормальной ЭКГ, происхождение и характер ее патологических изменений наиболее наглядно объясняет векторная теория сердечного диполя.

Электрические явления, связанные с деятельностью всего сердца, принято рассматривать на примере отдельного мышечного волокна. Это допустимо, поскольку электрические процессы, происходящие в миокардиальной клетке и в сердце, в целом имеют общие закономерности.

В состоянии покоя наружная поверхность клеточной мембраны мышечного волокна заряжена положительно (+). При возбуждении наружная поверхность деполяризованного участка изменяет заряд на отрицательный (-). Реполяризация мышечной клетки сопровождается восстановлением (+) зарядов на ее поверхности.

Процесс распространения по мышечному волокну волны деполяризации, как и волны реполяризации, схематически можно представить в виде перемещения двойного слоя зарядов, расположенных на границе возбужденных, заряженных (-) и невозбужденных, заряженных (+) участков волокна. Эти заряды равны по абсолютной величине, противоположны по знаку и находятся на бесконечно малом расстоянии друг от друга. Такая система, состоящая из двух равных по величине, но противоположных по знаку зарядов, называется диполем. Положительный полюс диполя всегда обращен в сторону невозбужденного, а отрицательный полюс — в сторону возбужденного участка мышечного волокна.

Диполь может послужить моделью электрической активности отдельного мышечного волокна, которое обозначают как элементарный диполь. Элементарный диполь характеризуется разностью потенциалов и является источником элементарной электродвижущей силы (ЭДС). ЭДС — величина векторная; ее характеризуют абсолютное значение и направление. В электрокардиографии принята положительная полярность вектора, т. е. направление от (-) к (+).

На поверхности невозбужденного мышечного волокна разность потенциалов отсутствует — регистрирующий прибор фиксирует изолинию. При появлении возбуждения на границе возбужденных и невозбужденных участков появляется диполь, который вместе с волной возбуждения на ее «гребне» перемещается по мышечному волокну. Между возбужденными и оставшимися на данный момент в состоянии покоя участками поверхности миокардиального волокна возникает разность потенциалов. Если электрод, соединенный с положительным полюсом регистрирующего прибора (активный, дифферентный), обращен к (+) полюсу диполя, т. е. вектор ЭДС направлен к этому электроду, то регистрируется отклонение кривой вверх или положительный зубец. В случае, когда активный электрод обращен к отрицательному заряду диполя, т. е. вектор ЭДС направлен от этого электрода, возникает отклонение кривой вниз или отрицательный зубец.

В каждый момент сердечного цикла в состоянии возбуждения оказывается множество мышечных волокон, которые представляют собой элементарные диполи. При одновременном существовании нескольких диполей их ЭДС взаимодействует по закону сложения векторов, образуя суммарную ЭДС. Таким образом, при определенных допущениях сердце можно рассматривать как один точечный источник тока — суммарный единый сердечный диполь, продуцирующий суммарную ЭДС.

При строго последовательном распространении возбуждения по миокарду, когда на разных этапах этого процесса вовлеченными в состояние возбуждения оказываются различные, но определенные по локализации участки сердца и разные по величине мышечные массы, суммарная ЭДС последовательно и закономерно изменяется по величине и направлению. Каждому отдельному моменту сердечного цикла соответствует своя суммарная моментная ЭДС.

Импульс к возбуждению сердца в норме генерируют Р-клетки синоатриального узла, обладающие наиболее высоким автоматизмом (способностью к спонтанной медленной диастолической деполяризации). Из синоатриального узла, расположенного в верхней части правого предсердия, возбуждение распространяется по сократительному миокарду предсердий (сначала правого, затем обоих и на заключительном этапе — левого), по межпредсердному пучку Бахмана и межузловым специализированным трактам (Бахмана, Венкебаха, Тореля) к атриовентрикулярному узлу. Основное направление движения волны деполяризации предсердий (суммарного вектора) — вниз и влево.

Пройдя атриовентрикулярное соединение, где происходит резкое снижение скорости распространения возбуждения (атриовентрикулярная задержка проведения импульса), электрический импульс быстро распространяется по внутрижелудочковой проводящей системе. Она состоит из пучка Гиса (предсердно-желудочкового пучка), ножек (ветвей) пучка Гиса и волокон Пуркинье. Пучок Гиса делится на правую и левую ножки. Левая ножка вблизи от основного ствола пучка Гиса разделяется на два разветвления: передне-верхнее и задненижнее. В ряде случаев имеется третья, срединная ветвь. Конечные разветвления внутрижелудочковой проводящей системы представлены волокнами Пуркинье. Они располагаются преимущественно субэндокардиально и непосредственно связаны с сократительным миокардом. Поэтому распространение возбуждения по свободным стенкам желудочков идет из множества очагов в субэндокардиальных слоях к субэпикардиальным.

Возбуждение сократительного миокарда желудочков начинается с левой половины межжелудочковой перегородки, куда раньше проходит электрический импульс по более короткой левой ножке. Волна возбуждения движется вправо. В норме охват возбуждением всей межжелудочковой перегородки происходит за 0,02−0,03с. Через 0,005−0,01с. от начала возбуждения перегородки процесс деполяризации распространяется на субэндокардиальные слои миокарда верхушки, передней и боковой стенок правого желудочка. Волна возбуждения перемещается к эпикарду, поэтому суммарный вектор деполяризации правого желудочка направлен вправо и вперед, как и вектор межжелудочковой перегородки. Вместе они на протяжении первых 0,02−0,03 с. определяют направление ранних суммарных векторов сердца вправо и вперед.

После вступления в процесс возбуждения левого желудочка, что происходит на 0,03−0,04 с, суммарный вектор сердца начинает отклоняться вниз и влево, а затем по мере охвата все большей массы миокарда левого желудочка он отклоняется все больше влево. Самыми длинными будут векторы 0,04−0,05 с, т.к. они отражают момент, когда возбуждается одновременно максимальное число мышечных волокон миокарда. В дальнейшем (0,06−0,07 с), суммарные векторы также направлены влево, но имеют меньшую величину.

Векторы 0,08−0,09−0,10 с. (конечные) обусловлены возбуждением оснований межжелудочковой перегородки и желудочков. Они ориентированы вверх и слегка вправо, имеют наибольшую величину.

Реполяризация желудочков, начинаясь с субэпикардиальных слоев миокарда, распространяется к эндокарду. Поэтому, суммарный вектор реполяризации имеет то же направление, что и вектор деполяризации желудочков. Из вышесказанного следует, что в процессе сердечного цикла суммарный вектор, постоянно изменяясь по величине и ориентации, большую часть времени направляет сверху и справа вниз и влево.

Представляя собой источник ЭДС, сердце создает в теле человека, как в окружающем проводнике, и на его поверхности электрическое поле. Динамика суммарной ЭДС сердца на протяжении сердечного цикла, преобладающая ориентация суммарного вектора таковы, что большую часть сердечного цикла положительные потенциалы электрического поля сосредоточены в левой и нижней частях тела, а отрицательные — в правой и верхней.

Наличие на поверхности тела человека точек, отличающихся величиной и знаком потенциала, позволяет зарегистрировать между ними разность потенциалов. В электрокардиографии с этой целью используются строго определенные точки, что позволяет унифицировать метод и добиться наибольшей его информативности. Регистрация разности потенциалов между двумя определенными точками электрического поля сердца, в которые установлены электроды, называются электрокардиографическим отведением. Гипотетическая линия, соединяющая эти точки, представляет собой ось отведения. В электрокардиографическом отведении различают полярность. Положительным считают полюс, имеющий больший потенциал; он подключается к аноду электрокардиографа (обращен к положительному электроду). Отрицательный полюс соответственно соединяется с катодом (обращен к отрицательному электроду). [15, c. 128−133].