01Hastq_1_2010 (Медицинская техника (лекции)), страница 12

Ф
ронт деполяризации от эндокарда к эпикарду распространяется со скоростью 0.5 м/с в виде сплошной поверхности двойного зарядового слоя ДЗС (Иногда говорят "токового слоя"). Область отрицательных зарядов находится внутри желудочков. Поперечное распространение фронта может быть обьяснено деполяризацией нитей под воздействием повышенной концентрации КCl высвобождаемых из внутриклеточной среды деполяризованных клеток [4].

Более подробное рассмотрение показывает, что самое раннее возбуждение получает межжелудочковая перегородка со стороны левого желудочка (далее с запаздыванием 3-5мс – правого). Фронты с левой и правой сторон межжелудочковой перегородки движутся навстречу, в результате чего смыкаются на 16- 20 мс. В остальных зонах фронт деполяризации достигает эпикарда. Стенки правого желудочка тоньше стенок левого и выход фронта деполяризации на эпикард происходит на 25-30 мс от начала общего процесса. Далее ЭКГ наблюдает потенциалы ДЗС стенки левого желудочка. Обширная деполяризация нижних областей завершается на 40-й мс. В последнюю очередь деполяризация захватывает базальные области миокарда (в области фиброзного клапанного кольца) и полностью завершается на 60 мс.

Вслед за процессом деполяризации начинается процесс реполяризации. Он проявляется на электрокардиограмме в виде интервала ST и импульса T. Некоторое представление соотношений времен деполяризации - реполяризации дает типовой график деполяризации одиночной клетки миокарда рис 5.2.6. Можно считать, что импульс Т отображает неравновесную концентрацию ионов Na+ и K+ во время механической систолы по массе миокарда. Реполяризация желудочков завершается в течении 200мс (конец импульса Т) и далее идет ожидание нового цикла возбуждения синусного узла.

Форма фронта возбуждения желудочков и предсердий имеет вид мешкообразной поверхности двойного зарядового слоя (ДЗС) (рис 5.2.8). Электроды воспринимают сигналы ДЗС не реагируя на форму "мешка". Следовательно регистрируемая электрокардиограмма (ЭКГ) отображает не состояние текущего фронта зарядового слоя, а значение пространственного угла, под которым виден контур L ДЗС из точки электрода А. Первоначально форма контура L определялась областью раннего возбуждения межжелудочковой перег
ородки. Этим формируется импульс Q (рис 5.2.9). Далее замыкающий контур ДЗС уже определен общим "мешком".На 30-той мс фронт ДЗС правого желудочка (толщина стенки которого около 0.6 см.) достигает эпикарда и пропадает. Раскрывается боковой диск L₂ ДЗС, имеющий большую величину. Около 60 мс ДЗС распадается на отдельные зоны поздней деполяризации отображаемые импульсом S на ЭКГ.

Тот факт, что амплитуда ЭКГ определяется величиной площади замыкающего контура L «мешка» ДЗС скрывает многие особенности процессов в самой массе миокарда и серьезно затрудняют анализ ЭКГ (например, максимальное значение R пика отображает лишь максимальное значение площади опорного диска фронта ДЗС деполяризации).

5.2.4. Электродные отведения. Одновекторная модель электрического сигнала сердца

Сигналы отдельных зон миокарда формируют суммарный сигнал. Этот общий сигнал называется электрическим вектором сердца. Параметры этого вектора (модуль, направляющие углы, координаты центра) постоянно изменяются в процессе деполяризации. Принято пренебрегать изменением координат центра вектора и измерять только амплитуды проекций этого вектора на оси электродных отведений. Регистрация проводится в координатах "амплитуда - время". Для электродов близко расположенных к сердцу (грудные отведения ЭКГ) векторная модель не верна. Близко расположенные электроды воспринимают сигнал сердца как потенциал двойного зарядового слоя (ДЗС).

Исторически первой является система "конечностных, стандартных" отведений (Эйтховен, 1903г. Обозначаются I = L -R, II = F- R, III = F- L). Расположение электродов показано на рис 5.2.10. Электроды и потенциалы обозначаются:
R,L,F (Rite, Left, Foot). Отведения формируются вычитанием потенциалов этих электродов. Спустя 30 лет введены грудные электроды С1-С6 и синтезированные конечностные отведения VR, VL, VF. (Вильсон, 1934г, он так же окончательно утвердил понятие электрического вектора сердца и синтезированной "нейтрали" (R+L+F)/3, относительно которой снимались все потенциалы отведений V). Получилось девять новых отведений: грудные (V1-V6) и конечностные VR,VL,VF:

Vi = Ci - (R+L+F)/3, VR=R-(R+L+F)/3 и т.д. Еще три отведения Эйтховена (I, II, III.). Всего 12.

Т
аким образом сформировалась система 12 отведений: конечностные Эйтховена (I,II,III), конечностные Вильсона (отведения VR, VL, VF) и грудные Вильсона Vi. Все сигналы считались проекциями общего вектора сердца на вектора соответствующих отведений см рис 5.2.11. Однако предложенная система имела недостаток: амплитуда сигналов в отведениях VR,VL,VF была существенно меньше, чем в стандартных. Действительно, например, I стандартное отведение форми­руется из потенциалов двух электродов R,L, а амплитуда конечностного VR только из потенциала электрода R (ибо потенциал нейтрали Вильсона (R+L+F)/3 примерно равен нулю). Сигнал VR получается в два раза меньше, чем R-L. Спустя 10 лет этот недостаток устранил Гольдбергер (1942г): он предложил для отведений VR,VL,VF вместо нейтрали Вильсона использовать синтезированную полусумму противостоящих электродов. Отведения стали иметь вид: aVL=L-(R+F)/2 и т.д. (см таблицу 1). Векторность этого нового сигнала не изменилась (см рис 211), а амплитуда увеличилась вдвое, т.к. вычитающая часть уже привносит свой потенциал. Индекс "а" обозначает "усиленные". Последняя совокупность и используется в настоящее время во всем мире под названием "12 общепринятых отведений" (ОП отведения). ОП отведения снимаются 10 электродным кабелем, (9 электродов сигнальных: R,L,F, С1-С6 и один электрод индиферентный, нейтральный - N). Из 9 электродных потенциалов формируются все 12 отведений по формулам:

Потенциалы, соответствующие электродам, обозначаются буквой этого электрода, например R,L,F,Ci-электроды и их потенциалы.

Известны другие типы отведений, из них удобный для скорой помощи "треугольник Неба" (электроды R,L,F,N.). В последнее время ОП отведения вытесняются "ортогональными" отведениями. Наиболее известные из них отведения Франка (1956г, электроды A, C, Е, I, M, F, H и нейтральный N, всего 8, см рис 2.10).

Таким образом при обследовании по методике 12 ОП отведений регистрируется кадр из 12 графиков (длительностью по 10 секунд), а по методике Neb`a и Frank`а - кадры только из трех графиков. Для обнаружения нарушений ритма сердца допол­нительно к этим кадрам снимается продолжительный график II или III отведения (в течение не менее 24 секунд, в норме за это время допускается не более одного нарушения ритма).

5.2.5. Векторность системы отведений

Структура конечностных отведений во взаимодействии с дипольным источником обладает векторными свойствами. Для каждой пары электродов линия, соединяющая электроды, называется базой отведения. Вектор отведения совпадает с линией базы и имеет направление от отрицательного электрода к положительному. Отведение воспринимает дипольный источник сигнала как проекцию вектора диполя на вектор отведения. Векторы I, II, III отведений составляют треугольник Эйтховена, Сердце геометрически расположено примерно в центре этого треугольника. Углы между векторами принято считать равными 60⁰. "Треугольник Эйтховена" дополняется треугольником "Усиленных" отведений Гольдбергера: aVR, aVL, aVF. Он повернут на 30⁰ относительно треугольника Эйтховена. Два треугольника создают шестиосную систему координат, позволяющую подробно рассматривать 6 проекций вектора сердца. (Для ортогональных отведений вектора отведений развернуты не на 60, а на 90 градусов и мы имеем всего 3 проекции).

Дополнительные отведения

Электроды 12 ОП отведений дают ослабленный сигнал от задненижних областей миокарда. В настоящее время грудные ОП отведения расширены рядом правых точек (установкой электродов С3r, C4r, C5r, С6r, r-rite, правый), и рядом левых, продолженных на спину: электроды С7, С8, С9. (Вместе с грудными С1-С6 образуется один изогнутый ряд).

Ортогональные отведения

Ортогональные отведения имеют привычную систему прямоугольных координат (В эпоху ЭВМ трансформации сигналов к любой желаемой системе координат не вызывают затруднений). Предложено несколько ортогональных систем отведений. Наиболее известна система отведений Франка. В этой системе приняты специальные меры для устранения искривлений поля чувствительности в области сердца. Отведения Франка содержат 7 сигнальных электродов (восьмой нейтральный N). Сигналы трех ортогональных составляющих X,Y,Z рассчитываются по формулам:

Х = 0.610А + 0.171С - 0.781I

У = 0.345M + 0.655F - 1.000H

Z = 0.133A + 0.736M - 0.264I - 0.374E - 0.231C,

где A, C, Е, I, M, F, H - сигналы соответствующих электродов. ОП отведения и отведения Франка обслуживают одновекторную модель сигнала сердца. Направление векторов - осей показано на рис 5.2.10.

Многоэлектродные отведения

Желание более подробно наблюдать ЭКГ постоянно приводило к стремлению увеличивать число электродов. Были предложены системы с 35, 64, 128 и более электродами. Создавались сложные конструкции "электродных поясов". (рис 5.2.12) Каждый электрод в системе формирует свое "униполярное" отведение, в целом все они используются для построения карт электрического поля сердца. Сегодня становится ясно, что отображение графиков ЭКГ многоэлектродных отведений практически не улучшается по сравнению ОП отведениями или Франка. Однако возникает возможность реконструировать поле деполяризации внутри миокарда и определять геометрическое положение нарушений.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные инструментальные методы обследования сердца.

2. Проверьте знание основных структур сердца:

а) Аортально венозные стволы сосудов переходящие в систему большого и малого кругов кровообращения, базальная фиброзная основа сердца с клапанной системой, миокард предсердий, миокард желудочков (левые и правые). Бассейны коронарных сосудов кровоснабжения миокарда (левый и правый). Внешняя сумка - эпикард и внутренний слой - эндокард.

б) Система проведения возбуждения: Синусный узел, миокард предсердий, АV-узел, ножки пучков Гисса, внутренний слой клеток Пуркинье, миокард желудочков.

3. Какие основные параметры деятельности сердца? Электрической и механической систолы? Как перемещаются фронты электрического возбуждения миокарда?

5. В чем заключается векторность электродных отведений? Какие ограничения накладываются на применимость векторной модели электрической деятельности сердца?

6. Какие особенности наблюдения электрического потенциала ДЗС возбуждения миокарда?

7. Как накладываются электроды при методике обследования 12 ОП отведений и при методике Франка?

5.2.6. Типовые методики ЭКГ обследования

1. Информативные параметры ЭКГ