Лабораторная работа №2. БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ.
1. Цель работы:изучить принцип работы электрокардиографа, принципы снятия электрокардиографических сигналов сердца; определить положение электрической оси сердца, угол альфа, оценить процессы реполяризации и деполяризации кардиомиоцитов.
2. Оборудование:электрокардиограф, физиологический раствор хлорида натрия 0,9%
Теоретическая часть.
Электрокардиография(ЭЛЕКТРО — электрические потенциалы; КАРДИО — сердце; ГРАММА — запись) — методика регистрации и исследования электрических полей, образующихся при работе сердца. Электрокардиография представляет собой относительно недорогой, но ценный метод электрофизиологической инструментальной диагностики в кардиологии.
Прямым результатом электрокардиографии является получение электрокардиограммы (ЭКГ) — графического представления разности потенциалов возникающих в результате работы сердца и проводящихся на поверхность тела. На ЭКГ отражается усреднение всех векторов потенциалов действия, возникающих в определённый момент работы сердца.
В 19 веке стало ясно, что сердце во время своей работы производит некоторое количество электричества. Первые электрокардиограммы были записаны Габриелем Липпманом с использованием ртутного электрометра. Опыты продолжил Виллем Эйнтховен, сконструировавший прибор (струнный гальванометр), позволявший регистрировать истинную ЭКГ. Он же придумал современное обозначение зубцов ЭКГ и описал некоторые нарушения в работе сердца. В 1924 году ему присудили Нобелевскую премию по медицине.
Колебания разности потенциалов, возникающие при возбуждении сердечной мышцы, воспринимается электродами, расположенными на теле обследуемого, и подается на вход электрокардиографа. Это чрезвычайно малое напряжение проходит через систему катодных ламп, благодаря чему его величина возрастает в 600-700 раз. Поскольку величина и направление ЭДС в течение сердечного цикла все время изменяются, стрелка гальванометра отражает колебания напряжения, а ее колебания в свою очередь регистрируются в виде кривой на движущей ленте.
Запись колебаний гальванометра осуществляется на движущейся ленте непосредственно в момент регистрации. Движение ленты для регистрации ЭКГ может происходить с различной скоростью (от 25 до 100 мм/с), но чаще всего она равна 50 мм/с. Зная скорость движения ленты, можно рассчитать продолжительность элементов ЭКГ (рис.1).
Так, если ЭКГ зарегистрирована при обычной скорости 50 мм/с, 1 мм кривой будет соответствовать 0,02 с., при скорости 25 мм/с - 1 мм=0,04сек.
Рис.1. Контрольная кривая на ЭКГ
Для удобства расчета в аппаратах с непосредственной записью ЭКГ регистрируется на бумаге с миллиметровыми делениями. Чувствительность гальванометра подбирается таким образом, чтобы напряжение в 1 мВ вызывало отклонение регистрирующего устройства на 1 см. Проверка чувствительности или степени усиления аппарата проводится перед регистрацией ЭКГ, она осуществляется с помощью стандартного напряжения в 1 мВ (контрольный милливольт), подача которого на гальванометр должна вызывать отклонение луча или пера на 1 см. Нормальная кривая милливольта напоминает букву П, высота ее вертикальных линий равна 1 см.
Электрокардиограмма (ЭКГ) – это запись электрических потенциалов сердца, образующихся в синусовом узле (собственный водитель ритма- синусовый импульс), который вырабатывает электрические импульсы и направляет их по проводящей системе сердца.
У здорового человека синусовый узел является водителем ритма т.е. вырабатывает электрические импульсы с частотой 60—90 в минуту, равномерно посылая их по проводящей системе сердца. Следуя по ней, эти импульсы охватывают возбуждением прилегающие к проводящим путям отделы миокарда и регистрируются графически на ленте как кривая линия ЭКГ.
Следовательно, электрокардиограмма — это графическое отображение (регистрация) прохождения электрического импульса по проводящей системе сердца.
Прохождение импульса по проводящей системе сердца графически регистрируется с помощью прибора - элетрокардиографа по вертикали в виде пиков — подъемов и спадов кривой линии. Эти пики принято называть зубцами электрокардиограммы и обозначать латинскими буквами P, Q, R, S и T.
Помимо регистрации зубцов, на электрокардиограмме по горизонтали записывается время, в течение которого импульс проходит по определенным отделам сердца. Отрезок на электрокардиограмме, измеренный по своей продолжительности во времени (в секундах), называют интервалом.
Зубец Р представляет собой суммарное отображение прохождения синусового импульса по проводящей системе предсердий и поочередное возбуждение сначала правого (восходящее колено зубца Р), а затем левого (нисходящее колено зубца Р) предсердий.
Одновременно с возбуждением предсердий импульс, выходящий из синусового узла, направляется к атриовентрикулярному (предсердножелудочковому) соединению. В нем происходит физиологическая задержка импульса (замедление скорости его проведения). Проходя по атриовентрикулярному соединению, электрический импульс не вызывает возбуждения прилежащих слоев, поэтому на электрокардиограмме пики возбуждения не записываются. Регистрирующий электрод вычерчивает при этом прямую линию, называемую изоэлектрической линией.
Оценить прохождение импульса по атриовентрикулярному соединению можно во времени (за сколько секунд импульс проходит это соединение). Таков генез интервала Р—Q
Продолжая свой путь по проводящей системе сердца, электрический импульс достигает проводящих путей желудочков, представленных пучком Гиса, волокнами Пуркинье, проходит по этому пучку, возбуждая при этом миокард желудочков.
Этот процесс отображается на электрокардиограмме формированием (записью) желудочкового комплекса QRS (Рис.2).
Рис.2 Сердечный цикл
Следует отметить, что желудочки сердца возбуждаются в определенной последовательности. Сначала, в течение 0,03 секунд возбуждается межжелудочковая перегородка. Процесс ее возбуждения приводит к формированию на кривой ЭКГ зубца Q.
Затем возбуждается верхушка сердца и прилегающие к ней области. Так на ЭКГ появляется зубец R. Время возбуждения верхушки в среднем равно 0,05 с.
И в последнюю очередь возбуждается основание сердца. Следствием этого процесса является регистрация на ЭКГ зубца S. Продолжительность возбуждения основания сердца составляет около 0,02 с. Вышеназванные зубцы Р; Q и S образуют единый желудочковый комплекс QRS продолжительностью 0,10 с.
Охватив возбуждением желудочки, импульс, начавший путь из синусового узла, угасает, потому что клетки миокарда не могут долго "оставаться возбужденными. В них начинаются процессы восстановления своего первоначального состояния до возбуждения.
Процессы угасания возбуждения и восстановление исходного состояния миокардиоцитов также регистрируются на ЭКГ (Рис.3).
Все сложные механизмы этого процесса объединяют обычно одним понятием — процессы реполяризации.
Для нас же самое главное то, что процессы реполяризации отображаются графически на ЭКГ отрезком S—Т и зубцом Т.
Для запоминания величины (высоты или глубины) основных зубцов необходимо знать: все аппараты, регистрирующие ЭКГ, настроены таким образом, что вычерчиваемая в начале записи контрольная кривая равна по высоте 10 мм, или 1 милливольту (mV).
Традиционно все измерения зубцов и интервалов принято производить во втором стандартном отведении, обозначаемом римской цифрой II. В этом отведении высота зубца R в норме должна быть равна 10 мм, или 1 mV.
Высота зубца Т и глубина зубца S должны соответствовать 1/2—1/3 высоты зубца R или 0,5—0,3 mV.
Высота зубца Р и глубина зубца Q будут равны 1/3—1/4 от высоты зубца R или 0,3—0,2 mV.
В электрокардиографии ширину зубцов (по горизонтали) принято измерять не в миллиметрах, а в секундах, например, ширина зубца Р равняется 0,10 с. Эта особенность возможна потому, что запись ЭКГ производят на постоянной скорости протяжки ленты. Напомню, что при скорости лентопротяжного механизма 50 мм/с, каждый миллиметр будет равен 0,02 с.
Для удобства характеристики продолжительности зубцов и интервалов запомните время, равное 0,10 ±0,02 с.При дальнейшем изучении ЭКГ мы будем часто обращаться к этому времени.
Какова ширина зубца Р (за какое время синусовый импульс охватит возбуждением оба предсердия)? Ответ: 0,10±0,02с.
Какова продолжительность интервала Р—Q (за какое время синусовый импульс пройдет атриовентрикулярное соединение)? Ответ: 0,10 ± 02 с.
Какова ширина желудочкового комплекса QRS (за какое время синусовый импульс охватит возбуждением желудочки)? Ответ: 0,10 ±0,02 с.
Сколько времени потребуется синусовому импульсу для возбуждения предсердий и желудочков (учитывая при этом, что в норме к желудочкам он может попасть только через атриовентрикулярное соединение)? Ответ: 0,30±0,02 с (0,10 —трижды).
Действительно, это время продолжительности возбуждения всех отделов сердца от одного синусового импульса.
Эмпирически определено, что время реполяризации и время возбуждения всех отделов сердца приблизительно равно. Следовательно, продолжительность фазы реполяризации равна приблизительно 0,30 ±0,02 с.
Рис.3 Процессы деполяризации и реполяризации сердечной мышцы
Резюме:
1. Импульс возбуждения образуется в синусовом узле.
2. Продвигаясь по проводящей системе предсердий, синусовый импульс поочередно возбуждает их. Поочередное возбуждение предсердий графически на ЭКГ отображается записью зубца Р.
3. Следуя по атриовентрикулярному соединению, синусовый импульс претерпевает физиологическую задержку своего проведения, возбуждения прилежащих слоев не производит. На ЭКГ регистрируется прямая линия, которая называется изоэлектрической линией (изолинией). Отрезок этой линии между зубцами Р и Q называется интервалом Р—Q.
Проходя по проводящей системе желудочков (пучок Гиса, правая и левая ножки пучка, волокна Пуркинье), синусовый импульс возбуждает межжелудочковую перегородку, оба желудочка. Процесс их возбуждения отображается на ЭКГ регистрацией желудочкового комплекса QRS.
5. Вслед за процессами возбуждения в миокарде начинаются процессы реполяризации (восстановления исходного состояния миокардиоцитов). Графическое отображение процессов реполяризации приводит к формированию на ЭКГ интервала S—Т и зубца Т.
6. Высоту зубцов на электрокардиографической ленте измеряют по вертикали и выражают в милливольтах.
7. Ширину зубцов и продолжительность интервалов измеряют на ленте по горизонтали и выражают в секундах.
Понятие о сегменте
Сегментом в электрокардиографии принято считать отрезок кривой ЭКГ по отношению его к изоэлектрической линии. Например, сегмент S—Т находится выше изоэлектрической линии или сегмент S—Т располагается ниже изолинии.