Вы здесь

Изменение ЭКГ под влиянием различных физиологических факторов

ЭКГ у разных здоровых людей и даже у одного и того же здорового человека характеризуется большой вариабельностью. Это зависит прежде всего от индивидуальности анатомических вариаций в распределении проводниковой системы сердца, от различий в соотношении мышечных масс правого и левого желудочков, от электропроводности окружающих сердце тканей и в значительной степени от различной реактивности нервной системы разных людей, т. е. от особенности реакций нервной системы на воздействия внешних и внутренних факторов.

К физиологическим условиям, от которых зависят особенности ЭКГ, относятся:

  • 1) положение сердца в грудной клетке,
  • 2) положение тела,
  • 3) дыхание,
  • 4) возраст,
  • 5) действие физических раздражителей, прием пищи, действие лекарственных веществ,
  • 6) влияние условных раздражителей.

Положение сердца в грудной клетке может оказывать существенное влияние на характер ЭКГ. Это легко понять, если вспомнить, что направление электрической оси сердца (главного вектора) совпадает с анатомической осью сердца. Если угол а имеет величину в пределах от +40 до +70°, то такое положение электрической оси сердца считается нормальным, и ЭКГ будет иметь обычные соотношения зубцов в I, II и III стандартных отведениях (рис. 82).



Нормальное положение электрической оси сердца и соответствующие ему ЭКГ в трех стандартных отведениях

Если угол а будет близким к 0°, т. е. электрическая ось сердца оказывается параллельной линии первого отведения, то такое положение электрической оси сердца обозначается как горизонтальное и ЭКГ характеризуется высокими амплитудами зубцов в I отведении и низким R, но глубоким Q (или S) в III отведении (рис. 83).

Горизонтальное положение электрической оси сердца и соответствующая ему ЭКГ

Наконец, при угле а, близком к + 90°, положение сердца обозначается как вертикальное (рис. 84), и зубцы ЭКГ будут наименьшими в I отведении. В подавляющем большинстве случаев, как уже говорилось выше, положение анатомической и электрической осей сердца совпадает. Но в отдельных случаях может быть расхождение: рентгенограмма свидетельствует о нормальном положении сердца, а ЭКГ показывает отклонение электрической оси влево (к горизонтальному положению) или вправо (к вертикальному). В этом случае можно почти с уверенностью говорить об одностороннем поражении (гипертрофии) миокарда. Поэтому такие «расхождения» имеют важное диагностическое значение.

Вертикальное положение электрической оси сердца и соответствующая ему ЭКГ

Изменение положения тела всегда вызывает большие или меньшие изменения положения сердца в грудной клетке. При этом происходит и некоторое изменение электропроводности окружающих сердце сред. Поэтому если человек с вертикальным положением сердца лежит на левом боку, то сердце поворачивается вокруг своей сагиттальной оси. При переходе из лежачего положения в положение стоя увеличивается зубец Т, электрическая ось отклоняется вправо. Если ЭКГ не изменяет своей формы при перемене положения тела, то этот факт может иметь диагностическое значение, свидетельствуя о наличии так называемого медиастеноперикардита или обширных плевральных спаек, мешающих сердцу изменять свое положение.

Происхождение зубцов и интервалов ЭКГ. Характеристика ЭКГ в норме

Дыхание. Амплитуда и направление зубцов ЭКГ, особенно в III отведении, весьма чутко реагируют на любое отклонение электрической оси, меняясь при вдохе и выдохе. Зубец R при вдохе снижается в I отведении и увеличивается в III, а зубец SIII уменьшается. При глубоком вдохе зубец TI уменьшается, а ТIII увеличивается или извращается, т. е. вместо отрицательного становится положительным, или наоборот. Эти изменения связаны прежде всего с поворотом сердца (изменением его положения) при вдохе и выдохе.

Еще в 1918 г. А. Ф. Самойлов показал, что при вдохе (даже спокойном) электрическая ось сердца отклоняется примерно на 15°, при глубоком вдохе это отклонение может достигать 30°. Большую роль в изменении ЭКГ имеют и пульмо-кардиальные рефлексы, т. е. изменение частоты сердечных сокращений и их силы в зависимости от вдоха и выдоха. Эти изменения связывают с изменением тонуса блуждающего нерва.

Возрастные изменения ЭКГ. У новорожденных в первую неделю зубец Т часто отсутствует или имеет очень низкую амплитуду; регистрируется глубокий Q во II и III отведениях. Отмечается синусовая тахикардия и иногда синусовая аритмия.

У детей дошкольного возраста часто наблюдаются высокие заостренные зубцы Р в I и II отведениях, отрицательные Т и Р в III отведении. Сегмент ST иногда амещен в III отведении. Часто имеет место отклонение электрической оси вправо или влево.

У пожилых людей ЭКГ часто имеет признаки коронарной недостаточности. Кроме того, возможно (в связи с ожирением) горизонтальное положение электрической оси сердца. Зубец Т у здоровых стариков часто снижен или сглажен, но отрицательный зубец Т в I отведении принимается за абсолютный патологический признак.

Физическая нагрузка всегда вызывает существенные изменения в ЭКГ. У здоровых людей эти изменения состоят главным образом в учащении ритма сокращений (укорочении интервалов RR и TP). Другие физиологические изменения выражаются в некотором повышении амплитуды зубца РII и РIII (но не выше 0,3 мВ) и снижении PI, укорочении интервала PQ на 0,01—0,02 с, укорочении и снижении RI, увеличении SIII, исчезании дыхательной аритмии, отклонении вектора QRS вправо.

При функциональных пробах с физической нагрузкой могут иметь место и такие изменения, которые явно указывают на патологические изменения в сердце: увеличение свыше 0,3 мВ зубца Р и его уширение, появление двугорбого Р, удлинение интервала PQ. появление зазубренности или расщепленности в комплексе QRS, смещение интервала ST, появление выраженной тахикардии, экстрасистолии, мерцательной аритмии, блокады и т. п.

Примеры патологических ЭКГ. ЭКГ позволяет отметить нарушения практически всех основных физиологических свойств сердца. Разберем несколько характерных примеров.

Одним из основных физиологических свойств сердца является автоматия (или автоматизм). Как известно, функция автоматизма связана с синусным узлом сердца, который является ведущим (пейсмекером сердца). В нем зарождаются импульсы, обеспечивающие ритмическую работу сердца. Если на ЭКГ имеет место такое ритмическое повторение комплексов ЭКГ, говорят о синусовом ритме. Если ритм сердечных сокращений учащен по сравнению с нормой (но он регулярный), говорят о синусовой тахикардии, если урежен, то о синусовой брадикардии. Иногда у человека (а у собак как правило) ритм сердечных сокращений при вдохе повышается, а при выдохе замедляется. Такую аритмию называют синусовой дыхательной аритмией, потому что она возникает в результате изменения тонуса блуждающего нерва в связи с фазами дыхания.
Нарушения ритма выражаются также в появлении так называемого узлового ритма, при котором ведущим узлом -сердца становится атриовентрикулярный узел.

Желудочковые экстрасистолы; ЭКГ сняты в первом стандартном отведении

На ЭКГ легко выявляются различные формы нарушения возбудимости сердца. Эти нарушения выражаются появлением так называемых экстрасистол, свидетельствующих о возникновении в сердце дополнительных очагов возбуждения или о появлении внеочередных (преждевременных) импульсов в различных частях проводящей системы сердца: в синусном узле, в предсердиях, в атриовентрикулярном узле, в левом или правом желудочках. При желудочковых экстрасистолах отсутствует зубец Р, а после них всегда регистрируется компенсаторная пауза (рис. 85). Нарушение возбудимости может выражаться также в так называемой пароксизмальной тахикардии, т. е. в повышенной возбудимости проводниковых центров второго и третьего порядка с очень частым ритмом, подавляющим нормальный синусовый ритм. При этом частота пульса может достигать 160—200 ударов в минуту. Пароксизмальной тахикардией такая форма нарушения возбудимости называется потому, что она возникает приступами (пароксизмами). К сходным формам нарушения ритма можно отнести и фибрилляцию сердца (трепетания, мерцания).

Электрокардиограмма при полной атриовентрикулярной блокаде

Нарушения функции проводимости в сердце обозначаются термином «блокады сердца». Эти блокады могут возникать в разных частях проводящей системы, причем ритмическая деятельность сердца в этих случаях не нарушается, изменяется лишь соотношение отдельных компонентов ЭКГ. Так, при полной атриовентрикулярной блокаде предсердия и желудочки сокращаются независимо друг от друга, причем вследствие градиента автоматии в сердце предсердия будут сокращаться значительно чаще, чем желудочки (рис. 86). При блокаде одной из ножек пучка Гиса возникает ЭКГ либо правожелудочкового типа (напоминающая экстрасистолу правого желудочка), либо левожелудочкового; ЭКГ может отражать также функциональное состояние сердечной мышцы (например, альтернирующий пульс), особенно при инфаркте миокарда.

ЭКГ при инфаркте миокарда



При инфаркте миокарда ЭКГ позволяет не только установить сам инфаркт, но даже и его локализацию. На рис. 87 приведено схематическое изображение тех изменений в ЭКГ, которые имеют место при инфаркте передней и задней стенок левого желудочка. Как видно на этом рисунке, в первую фазу развития инфаркта передней стенки изменения в ЭКГ прямо противоположны тем, которые имеют место при инфаркте задней стенки, особенно в I и III отведениях. По мере восстановления сердечной деятельности происходит и нормализация ЭКГ.

ЭКГ не может прямо отражать состояние клапанного аппарата сердца, так как эндокард является электрически неактивным слоем желудочков и предсердий. Однако при пороках клапанов неизбежно возникают нарушения в состоянии сердечной мышцы, которые хорошо отражаются в ЭКГ (например, гипертрофии разных отделов сердца), поэтому и при диагностике пороков ЭКГ имеет практическое значение.

Несмотря на безусловно огромное значение электрокардиографии Для клинической медицины, общепризнано в настоящее время, что совершенно неправильным было бы только но ЭКГ устанавливать диагноз заболевания сердца или сердечно-сосудистой системы, потому что изменения в ЭКГ могут быть совершенно одинаковыми при самых различных заболеваниях. Поэтому при анализе ЭКГ никогда и не пишется диагноз заболевания, а лишь отмечаются нарушения функций автоматики, возбудимости, проводимости, положения электрической оси сердца, длительности электрической систолы и т. п. Диагноз ставится лишь после комплексного исследования состояния сердечно-сосудистой системы.

Микроэлектродные исследования сердца. В последние годы для понимания многих физиологических особенностей сердечной мышцы и проводящей системы сердца начала широко применяться микроэлектродная техника. Пожалуй, первые, наиболее значительные исследования в этом направлении были выполнены

Гоффманом и Крейнфилдом. Результаты данных исследований приведены в книге «Электрофизиология сердца» (1962).

Потенциал действия мышечного волокна желудочка сердца

Применяя микроэлектроды, эти авторы прежде всего показали, что клетки разных элементов сердца, подобно всем другим живым клеткам, имеют трансмембранный потенциал, величина которого составляет примерно 90 мВ. Однако, как показано в исследованиях Гоффмана и Крейнфилда, в клетках водителя ритма (синусный узел) трансмембранная разность потенциалов оказывается обычно несколько меньшей, составляя величину около 60 мВ. При возбуждении клетки регистрируется потенциал действия, который имеет разную форму для разных элементов Сердца. Потенциал действия клеток миокарда желудочков характеризуется фазой быстрого подъема 0 (рис. 88), во время которой происходит реверсия потенциала, затем фазой ранней быстрой реполяризации 1, фазой медленной реполяризации 2 (плато) и конечной фазой быстрой реполяризации 3, после которой начинается диастола 4. В мышце предсердий потенциал действия имеет те же фазы, но медленная фаза реполяризации (плато) выражена слабее (или ее совсем нет, рис. 89).

Потенциал действия мышечного волокна предсердия

Наиболее характерные отличия имеет потенциал действия клеток водителя ритма (синусного узла): он характеризуется наличием (во время фазы 4) медленной деполяризации, которая постепенно достигает порогового значения. Тогда возникает возбуждение и регистрируется новый потенциал действия (рис. 90). В таких волокнах скорость нарастания потенциала в фазу 0 обычно довольно низка. Плато отсутствует, как и фаза быстрой реполяризации, но (это надо подчеркнуть) отсутствует и период стойкой поляризации в фазу диастолы, а сразу как только потенциал достигает (при реполяризации) исходной величины трансмембранного потенциала, так сразу же начинается новая волна медленной деполяризации. Особенности возбуждения различных элементов сердца и прежде всего водителя ритма дали возможность создать теорию, объясняющую градиент автоматии различных отделов сердца и механизм влияния различных факторов на ритм сердечных сокращений.

Потенциал действия волокна синоаурикулярного узла

Известно, что распространяющееся возбуждение возникает тогда, когда в результате спонтанной деполяризации, возникающей в фазу 4, мембранный потенциал достигает порогового («критического») уровня. Ясно, что этот интервал времени будет зависеть от скорости деполяризации и от величины порогового уровня деполяризации. Рис. 91 показывает, как при изменении скорости деполяризации (при сохранении одного и того же порогового уровня деполяризации) будет изменяться частота возбуждения: для волокна А частота возникновения импульсов будет большей, чем для Б. Но при некоторых воздействиях может изменяться и пороговый уровень деполяризации, необходимый для возникновения распространяющегося возбуждения. Волокна А и Б на рис. 92 обладают разным пороговым уровнем деполяризации, поэтому волокно А будет сокращаться в более частом ритме, чем волокно Б. Волокна Б и В имеют одинаковый пороговый уровень деполяризации, но время деполяризации (скорость достижения этого порога) для волокна В больше, чем для волокна Б, поэтому волокно В будет приходить в состояние возбуждения медленнее, чем волокно Б.

Понижение частоты возбуждений волокна водителя ритма сердца, вызванное уменьшением крутизны нарастания деполяризации до порогового уровня, обозначенного пунктирной линией

Установлено, что блуждающий нерв, замедляющий ритм сердечных сокращений, действует таким образом, что он уменьшает крутизну нарастания медленной деполяризации ткани синусного узла во время фазы 4. Остановка сердца происходит вследствие гипер-поляризации волокон водителя ритма, достигающей 20—30 мВ. Уровень пороговой деполяризации при этом остается неизменным. Примерно такое же влияние оказывает ацетилхолин. Раздражение симпатического нерва, а также действие адреналина (сердце атропинизировано) повышает крутизну кривой деполяризации в фазу 4, а также в фазу 0 и увеличивает величину реверсии.

Возможные механизмы изменения частоты возбуждений волокна водителя ритма сердца

Аналогично раздражению парасимпатических и симпатических нервов действуют охлаждение и согревание водителей ритма.

В настоящее время изучено также действие на эти показатели (крутизну нарастания деполяризации я пороговую величину деполяризации) ионов натрия, калия и др.



По-видимому, различием уровня трансмембранного потенциала, а также различной крутизной деполяризации и неодинаковым пороговым уровнем этой деполяризации следует объяснять различную степень автоматии проводящих узлов сердца.

Схема соотношения составных элементов потенциала действия и возбудимости мышечного волокна желудочка

Таким образом отводимые внутриклеточные потенциалы возбуждения сердечных волокон представляют собой однофазные волны характерной формы. Каждая из этих волн включает в себя несколько типичных фаз. В настоящее время установлена связь этих фаз с циклом колебаний возбудимости (рис. 93). Так, абсолютный рефрактерный период длится в течение 0,1,2 и той части 3 фазы, которая соответствует реполяризации до уровня 50—60 мВ. Относительный рефрактерный период занимает большую часть остающегося времени фазы 3 (II), а период повышенной возбудимости (III) соответствует полному завершению реполяризации.

Особенностью потенциалов возбуждения сердечных волокон является длительность периода деполяризации и реверсии: он продолжается в течение почти всего времени систолы. Медленно протекают и реполяризационные процессы.

ЭКГ скорпиона и пчелы  в каудокраниальном отведении

ЭКГ у большинства беспозвоночных животных, имеющих сердце в виде пульсирующего спинного сосуда, характеризуется относительно простой формой, напоминающей типичный двухфазный потенциал действия (рис. 94).

Что лее касается позвоночных, то ЭКГ разных животных, несмотря на различное строение сердца (2-, 3- и 4-камерное) имеет много общего и состоит из комплекса предсердных и желудочковых зубцов.