Возникновение электрических потенциалов в сердечной мышце связано с движением ионов через клеточную мембрану. Основную роль при этом играют катионы натрия и калия. В покое наружная поверхность клетки миокарда заряжена положительно вследствие преобладания там катионов натрия, внутренняя поверхность клеточной мембраны имеет отрицательный заряд вследствие преобладания внутри клетки анионов. Под воздействием внешнего электрического импульса клеточная мембрана становится проницаемой для катионов натрия, которые устремляются внутрь клетки (вследствие разности внутри- и внеклеточной концентрации) и переносят туда свой положительный заряд. Наружная поверхность данного участка приобретает отрицательный заряд вследствие преобладания там анионов. При этом появляется разность потенциалов между положительным и отрицательным участками поверхности клетки, и регистрирующий прибор зафиксирует отклонение от изоэлектрической линии. Этот процесс носит название деполяризации и связан с потенциалом действия. Вскоре вся наружная поверхность клетки приобретает отрицательный заряд, а внутренняя — положительный, т. Е. Произойдет обратная поляризация.. Регистрируемая кривая при этом вернется к изоэлектрической линии.
В конце периода возбуждения клеточная мембрана становится менее проницаемой для катионов натрия, но более проницаемой для катионов калия; последние устремляются из клетки (вследствие разности вне- и внутриклеточной концентрации). Выход калия из клетки преобладает над поступлением натрия в клетку, поэтому наружная поверхность мембраны снова постепенно приобретает положительный заряд, а внутренняя — отрицательный. Этот процесс носит название реполяризации. Регистрирующий прибор вновь зафиксирует отклонение кривой, но в другую сторону (так как положительный и отрицательный полюсы клетки поменялись местами) и меньшей амплитуды (так как поток ионов калия движется медленнее). Описанные процессы происходят во время систолы. Когда вся наружная поверхность вновь приобретает положительный заряд, а внутренняя — отрицательный, снова будет зафиксирована изоэлектрическая линия, что соответствует диастоле. Во время диастолы происходит медленное обратное движение ионов калия и натрия, которое мало влияет на заряд клетки, поскольку ионы натрия выходят из клетки, а ионы калия входят в нее одновременно и эти процессы уравновешивают друг друга.
Описанные процессы относятся к возбуждению единичного волокна миокарда. Возникающий при деполяризации импульс вызывает возбуждение соседних участков миокарда, оно постепенно охватывает весь миокард, развиваясь по типу цепной реакции.
Возбуждение сердца начинается в синусовом узле, расположенном в правом предсердии в области устья верхней полой вены. Синусовый узел обладает автоматизмом и продуцирует определенное число импульсов в заданный промежуток времени. У взрослого человека в покое в синусовом узле генерируется 60-80 импульсов в минуту.
Основные функции сердца. Сердце обладает рядом функций, определяющих особенности его работы:
1) Функция автоматизма. Заключается в способности сердца вырабатывать электрические импульсы при отсутствии всяких внешних раздражений. Функцией автоматизма обладают клетки синоатриального узла (са-узла) и проводящей системы сердца: атриовентрикулярного соединения (ав-соединения), проводящей системы предсердий и желудочков. Они получили название клеток водителей ритма. Сократительный миокард лишен функции автоматизма. Са-узел является центром автоматизма первого порядка. В норме это единственный водитель ритма, который подавляет автоматическую активность остальных (эктопических) водителей ритма сердца. На функцию са-узла и других водителей ритма большое влияние оказывают симпатическая и парасимпатическая нервная система: активация симпатической системы ведет к увеличению автоматизма клеток са-узла и проводящей системы, а парасимпатической системы — к уменьшению. Са-узел вырабатывает электрические импульсы с частотой 60—80 в минуту.
Центры автоматизма второго порядка — некоторые участки в предсердиях и ав-соединение — зона перехода атриовентрикулярного узла в пучок гиса. Частота продуцируемых электрических импульсов — 40—60 в минуту.
Центры автоматизма третьего порядка, обладающие самой низкой способностью к автоматизму (25—45 импульсов в минуту), — нижняя часть пучка гиса, его ветви и волокна пуркинье. Центры автоматизма второго и третьего порядка являются только потенциальными, или латентными, водителями ритма, они берут на себя функцию водителя ритма при поражениях са-узла;
2) Функция проводимости - это способность к проведению возбуждения, возникшего в каком-либо участке сердца, к другим отделам сердечной мышцы. Волна возбуждения, генерированного в клетках са-узла, распространяется по внутрипредсердным проводящим путям — сверху вниз и немного влево, в начале возбуждается правое, затем правое и левое предсердие, в конце — только левое предсердие. В аv-узле происходит физиологическая задержка волны возбуждения, определяющая нормальную временную последовательность возбуждения предсердия и желудочков. От аv-узла волна возбуждения передается на хорошо развитую внутрижелудочковую проводящую систему, состоящую из предсердно-желудочкового пучка (пучка гиса), основных ветвей (ножек) пучка гиса и волокон пуркинье;
3) Функция возбудимости и рефрактерность волокон миокарда. Возбудимость — это способность сердца возбуждаться под влиянием импульсов. Функцией возбудимости обладают клетки как проводящей системы, так и сократительного миокарда. Возникновение возбуждения в мышечном волокне является результатом изменения физико-химических свойств мембраны клетки и ионного состава внутриклеточной и внеклеточной жидкости. В рефрактерный период клетки миокарда не возбудимы на электрический стимул (систола). Во время диастолы полностью восстанавливается возбудимость миокардиального волокна, а рефрактерность его отсутствует;
4) Функция сократимости. Сократимость — это способность сердечной мышцы сокращаться в ответ на возбуждение. Этой функцией в основном обладает сократительный миокард. В результате последовательного сокращения различных отделов сердца и осуществляется основная, насосная, функция сердца.
Нормальная электрокардиограмма: любая экг состоит из нескольких зубцов, сегментов и интервалов, отражающих сложный процесс распространения волны возбуждения по сердцу. В период диастолы сердца токи действия не возникают, и электрокардиограф регистрирует прямую линию, которая называется изоэлектрической. Появление токов действия сопровождается возникновением характерной кривой. На экг здоровых людей различают следующие элементы:
1) положительные зубцы р, r и т, отрицательные q и s; непостоянный положительный зубец u;
2) интервалы р—q, s—т, т—р и r—r;
3) комплексы qrs и qrst.
Каждый из этих элементов отражает время и последовательность возбуждения различных участков миокарда. В нормальных условиях сердечный цикл начинается возбуждением предсердий, что на экг отражается появлением зубца р. Восходящий отрезок р обусловлен в основном возбуждением правого предсердия, нисходящий — левого предсердия. Величина этого зубца невелика, а в норме его амплитуда не превышает 1—2,5 мм; продолжительность составляет 0,08—1,0 с. В норме в отведениях i, ii, avf, v2—v6 зубец р всегда положительный.
В отведениях iii, avl, v1 зубец р может быть положительным, двухфазным, а в отведениях iii и avl иногда даже отрицательным. В отведении avr зубец р всегда отрицательный.
За зубцом р следует отрезок прямой линии до зубца q, а если он не выражен, то до зубца r. Это интервал p—q (r). Он измеряется от начала зубца р до начала зубца q и соответствует времени от начала возбуждения предсердий до начала возбуждения желудочков. Нормальная продолжительность интервала р—q от 0,12 до 0,20 с и у здорового человека зависит в основном от частоты сердечных сокращений: чем выше частота сокращений сердца, тем короче интервал p—q. Желудочковый комплекс qrst отражает сложный процесс распространения (комплекс qas) и угасания (сегмент rs—t и зубец т) возбуждения по миокарду желудочков. Продолжительность qrs, измеряемая от начала зубца q до конца зубца s, составляет 0,06—0,1 с. Если амплитуда зубцов комплекса qrs достаточно велика и превышает 5 мм, их обозначают заглавными буквами латинского алфавита q, r, s, если мала (менее 5 мм) — строчными буквами q, r, s. Отрицательный зубец комплекса qrs, непосредственно предшествующий зубцу r, обозначают буквой q (q), а отрицательный зубец, следующий сразу за зубцом r, — буквой s (s). Если на экг регистрируется только отрицательное отклонение, а зубец r отсутствует совсем, желудочковый комплекс обозначают qs. Первый зубец комплекса — отрицательный зубец q — соответствует возбуждению межжелудочковой перегородки. В норме зубец q может быть зарегистрирован во всех стандартных и усиленных отведениях от конечностей и в грудных отведениях v4—v6. Амплитуда нормального зубца q во всех отведениях, кроме avr, не превышает высоты зубца r, а его продолжительность — 0,03 с. В отведении avr у здорового человека может быть зафиксирован глубокий и широкий зубец q или даже комплекс qs. Зубец r соответствует почти полному охвату возбуждением обоих желудочков. Он является самым высоким зубцом желудочкового комплекса, его амплитуда колеблется в пределах 5—15 мм.В норме зубец r может регистрироваться во всех стандартных и усиленных отведениях от конечностей. В отведении avr зубец r нередко плохо выражен или отсутствует вообще. В грудных отведениях амплитуда зубца r постепенно увеличивается от v1 к v4, а затем несколько уменьшается в v5 и v6. Зубец rv1, v2 отражает распространение возбуждения по межжелудочковой перегородке, а зубец rv4, v5, v6 — по мышце левого и правого желудочков. Интервал внутреннего отклонения в отведении v1 не превышает 0,03 с, а в отведении v6 — 0,05 с. Зубец s записывается при полном охвате желудочков возбуждением.
Амплитуда зубца s колеблется в больших пределах, не превышая 20 мм. В грудных отведениях зубец s постепенно уменьшается от v1, v2 до v4, а в отведениях v5, v6 имеет малую амплитуду или отсутствует совсем. Продолжительность желудочкового комплекса — 0,07—0,1 с.
В момент полной деполяризации миокарда разность потенциалов отсутствует, поэтому на экг записывается, как правило, прямая линия:
1) интервал s—t;
2) сегмент rs—t — отрезок от конца комплекса qrs до начала зубца т;
сегмент rs—t у здорового человека в отведениях от конечностей расположен на изолинии (+ 0,5 мм). В норме в грудных отведениях v1—v3 может наблюдаться небольшое смещение сегмента (не более 2 мм), а в отведениях v4, 5, 6 — вниз (не более 0,5 мм).
Зубец т соответствует фазе восстановления (реполяризация) миокарда желудочков.
В норме зубец т всегда положительный в отведениях i, ii, avf1, v2—v6, причем т1 > тiii, а тv5 > tv1. В отведениях iii, avl и v зубец т может быть положительным, двухфазным или отрицательным. В отведениях avr зубец т в норме всегда отрицательный. Амплитуда зубца т в отведениях от конечностей у здорового человека не превышает 5—6 мм, а в грудных отведениях — 15—17 мм. Продолжительность зубца колеблется от 0,16 до 0,24 с. Интервал q—t отражает время возбуждения и восстановления миокарда желудочков — электрическая система желудочков. Он изменяется от начала зубца q (или r) до конца зубца т. Его продолжительность зависит от частоты сердечного ритма: при учащении интервал q—t укорачивается. У женщин продолжительность интервала q—t при одинаковой частоте сердечного ритма длиннее, чем у мужчин. Анализ следует начать с проверки правильности техники ее регистрации (наличие помех), амплитуды контрольного милливольта, оценок скорости движения бумаги.