Электрическая активность сердца.
Электрокардиография – метод регистрации электрической активности миокарда в ходе сердечного сокращения.
Регистрируется некоторый суммарный эффект активности клеток. На уровне отдельной клетки, при ее переходе в возбужденное состояние, на мембране происходит изменение электрического потенциала: на смену отрицательному потенциалу покоя приходит положительный потенциал действия. Этот процесс сопряжен с переносом ионов различного вида через мембрану. Клеточная мембрана в спокойном состоянии клетки поляризована таким образом: внутри клетки – минус, снаружи – плюс. При переходе клетки в возбужденное состояние ситуация на мембране меняется на противоположную: внутри клетки – плюс (преобладают положительные ионы), снаружи – минус. Эти изменения на клеточной мембране называются деполяризацией.
После того, как возбужденная клетка выполнила свою природную функцию, она возвращается в спокойное состояние; восстанавливаются и начальные концентрации ионов по обе стороны мембраны. Этот процесс называется реполяризацией.
Переходы клеток в возбужденное состояние и последующий их возврат в спокойное состояние носит массовый характер, и в различных участках миокарда начинается, происходит и заканчивается не одновременно. Поэтому можно говорить о волнах деполяризации и реполяризации, распространяющихся по сердцу в целом или по отдельным его частям - предсердиям, желудочкам, перегородкам.
Представлениям о сердце как органе, по которому распространяются волны деполяризации и реполяризации, хорошо соответствует модель, согласно которой сердце – это электрический диполь, электрическое поле которого ощутимо (благодаря проводящим тканям) далеко за пределами сердца, и может регистрироваться с помощью системы электродов, помещенных на поверхности тела.
|
|
Электрический диполь как модель.
Электрический диполь нас будет интересовать не как техническое устройство, а как электрическая модель сложных процессов. Можно говорить о различных электрических моделях; рассмотрим две из них: электростатический и токовый диполи, с тем, чтобы выбор модели для сердца представлялся обоснованным.
Электростатический диполь – это система из двух равных по величине зарядов +q и – q, разделенных промежутком L. Дипольный момент – это вектор 
, модуль которого р = qL, а направление – по прямой, соединяющей заряды – полюса, «от минуса к плюсу». Эта система зарядов, как целое, электрически нейтральна: +q – q = 0. Но чем больше величина дипольного момента, тем ощутимее электрическое поле вблизи диполя.
Электростатический диполь оказался весьма продуктивным модельным представлением при изучении и описании свойств диэлектрических сред (таковы, например, жировые и костные ткани). Молекулу, у которой центры положительных и отрицательных зарядов не совпадают в силу сложности их строения, можно рассматривать как диполь и аттестовать величиной дипольного момента. Тогда дипольный момент некоторого количества вещества – это векторная сумма дипольных моментов отдельных молекул. Подобные представления весьма продуктивны при рассмотрении поведения диэлектрических тканей во внешнем электрическом поле, создаваемом, например, аппаратами УВЧ или СВЧ.
|
|
Клеточные мембраны поляризованы как в спокойном, так и в возбужденном состоянии, и можно говорить о величине электростатического дипольного момента отдельных частей мембран. Но что касается векторной суммы дипольных моментов по всей клетке, и по сердцу в целом, то по-видимому такая сумма равна нулю. Подтверждение тому – то обстоятельство, что электрокардиограф ничего не регистрирует в промежутки времени между сердечными сокращениями.
Сердце проявляет внешнюю электрическую активность только на стадии сокращений, с опережением мышечного сокращения на 0,02 – 0,04 с, и для описания этой активности продуктивной оказалась модель токового диполя.
Токовый диполь имеет дипольный момент 
, где L – расстояние между полюсами (опять полюсами!) каковыми являются возбужденные и не возбужденные участки миокарда; I – сила ионного тока в межклеточной среде на таких промежутках. Направление вектора - от отрицательного полюса (возбужденный участок органа) к положительному (невозбужденный участок).
С точки зрения электрокардиографии в ее сложившемся состоянии, интегральный электрический вектор сердца (ИЭВС) – это векторная сумма дипольных моментов токовых диполей, с суммированием по всему объему сердца. В ходе сердечного сокращения ИЭВС меняется как по величине, так и по направлению в пространстве.
Отведением в электрокардиографии называется система из двух электродов, установленных на поверхности тела пациента и подключенных к электрокардиографу. Регистрируемая в любом отведении разность потенциалов является проекцией ИЭВС на линию, соединяющую электроды этого отведения.
|
|
Меняется вектор – меняются его проекции. Регистрируемые электрокардиографом изменения электрического потенциала соответствуют некоторым изменениям ИЭВС как по модулю, так и по направлению, в ходе сердечного сокращения.
В ситуации «вектор – его проекции» можно говорить о прямой и обратной задачах. Прямую задачу – переход от ИЭВС живого сердца к его меняющимся во времени проекциям в отведениях выполняет электрокардиограф.
Обратную задачу – воссоздание вектора ИЭВС по двум его проекциям для определенной стадии сердечного сокращения, Вам предстоит решить графически в ходе выполнения данной работы.
Опытный кардиолог имеет навыки суждений об ИЭВС и об отклонениях в его изменениях от нормы, анализируя лишь его проекции – записи ЭКГ в отведениях, и не прибегая к графическим построениям. Но возможность наблюдать этот вектор в ходе обследования, да еще в режиме реального времени – идея заманчивая.
Задача о непрерывном воссоздании вектора ИЭВС по двум его меняющимся проекциям – значениям потенциала в двух отведениях, - имеет техническое решение с помощью векторэлектрокардиографов.
Еще раз подчеркнем распространенное заблуждение. Многие считают, что регистрируемые на ЭКГ изменения электрической активности сердца – следствие изменений его формы в ходе сократительной деятельности. Между тем, измерения показали, что его электрическая активность начинает проявляться несколько раньше, чем появляются первые стадии сокращения, и в ходе сократительного цикла электрическая активность опережает механику сокращений. Так что изменения электрического статуса клеток – первичны, сокращения миокарда – вторичны, а изменения ИЭВС – следствие и того, и другого.