Биоэлектрические явления в сердечной мышце (dозбуждение сердца)

Сердечно-сосудистая система. Часть 4

В этой части речь идет о свойствах сердечной мышцы: возбудимости и возбуждении сердечной мышцы, об особенностях рефрактерного периода сердечной мышцы, об автоматии, о механизме автоматии, о скорости проведения возбуждения в сердце, о сократимости сердечной мышцы.

Свойства сердечной мышцы

Сердечная мышца обладает возбудимостью, способностью генерировать потенциал действия, проводить возбуждение, сокращаться и др. Одно из важнейших свойств сердечной мышцы – автоматия.

Возбудимость и возбуждение сердечной мышцы

Возбудимость сердечной мышцы меньше, чем скелетной: она обладает более высоким порогом раздражения, более длительным латентным и рефрактерным периодами и больше величиной хронаксии.

Величина мембранного потенциала значительно отличается в разных участках сердца. В мышечных волокнах предсердий она составляет 80-90 мв, в волокнах желудочков и пучка Гисса 90 мв, а в волокнах Пуркинье – 96 мв, т.е.

величина мембранного потенциала различных волокон сердечной мышцы больше величины мембранного потенциала скелетной мышцы.

При возбуждении возникает потенциал действия скелетной мышцы. В разных структурах сердца различны его величина и форма. В среднем амплитуда потенциала действия составляет 100-120 мв.

Форма потенциала действия мышечных волокон желудочков и предсердий имеет значительные отличия от потенциала действия скелетной мышцы или нерва.

В потенциале действия сердечной мышцы различают фазу быстрой деполяризации, во время которой после достижения нулевого уровня имеет место реверсия потенциала.

Фаза быстрой деполяризации сменяется фазой длительной реполяризации, в которой различают быструю реполяризацию, сменяющуюся длительно идущей фазой медленной реполяризации, или плато, переходящей в фазу конечной быстрой реполяризации.

Затем наступает завершающий момент – фаза диастолического расслабления. Последняя отделяет одно сокращение от другого.

Длительность потенциала действия мышечных волокон сердца значительно больше, чем волокон скелетной мышцы. В среднем она равна 0,3 сек при 70 сокращениях сердца в минуту и изменяется с изменением частоты сердечных сокращений. При уменьшении частоты сокращений сердца длительность потенциала действия увеличивается, а при увеличении частоты сокращений она уменьшается.

Иной характер потенциала действия в синоатриальном и атриовентрикулярном узлах проводящей системы сердца. Его величина невелика (50-65 мв), в нем отсутствуют плато и фаза диастолического расслабления.

При этом в синоатриальном узле проводящей системы сердца самопроизвольно наступает деполяризация, которая достигает критического уровня и приводит к возникновению одного потенциала действия за другим.

Возникновение потенциала действия сердечной мышцы связано с изменением проницаемости мембраны. Во время диастолы увеличивается проницаемость синоатриального узла к ионам натрия и уменьшается по отношению к ионам калия. При этом происходит деполяризация мембраны.

В фазу реполяризации увеличивается проницаемость мембраны по отношению к ионам калия, в результате чего восстанавливается заряд мембраны. В возникновении возбуждения в сердечной мышцы принимают участие ионы кальция.

Перемещение ионов натрия и калия происходит не только пассивно вследствие разности их концентраций, но и с участием активных механизмов (большое значение имеет фермент АТФаза).

Особенности рефрактерного периода сердечной мышцы

Сердечная мышца обладает длительным рефрактерным периодом. Абсолютный рефрактерный период длится почти весь период сокращения сердца, он соответствует систоле. При 70 сокращениях сердца в минуту длительность его равна 0,27 сек.

В связи с этим раздражение, нанесенное на сердце в момент систолы, остается без ответа. Сердечная мышца отвечает на раздражение только в момент окончания систолы или в период диастолы.

А поэтому она отвечает только на одиночное раздражение и в обычных условиях деятельности сердечная мышца не способна в ответ на ритмическое раздражение развивать длительное непрерывное сокращение, называемое тетанусом.

Абсолютный рефрактерный период сменяется относительным, соответствующим концу систолы, и длится 0,03 сек. Затем следует очень короткий период повышенной возбудимости – фаза экзальтации (или супернормальности), во время которой сердечная мышца может отвечать возбуждением и на подпороговое раздражение. После этого восстанавливается исходный уровень возбудимости сердечной мышцы.

Автоматия

Автоматией называют способность клетки, ткани, органа возбуждаться без участия внешнего стимула, под влиянием импульсов, возникающих в них самих.

Показателем автоматии сердечной мышцы может быть тот факт, что изолированное сердце лягушки, удаленное из организм и помещенное в физиологический раствор, может в течение длительного времени ритмически сокращаться.

Различные отделы сердца обладают разной способностью к автоматии. Самой высокой автоматией обладает синоатриальный узел. От его активности зависит частота сердечных сокращений, в связи с чем его называют ведущим узлом сердца или водителем ритма.

В опыте на лягушке с помощью лигатуры отделяется часть предсердия вместе с синоатриальным узлом от остальной части сердца. После этого все сердце перестает сокращаться, а отделенный участок предсердия продолжает сокращаться в том же ритме, что и до наложения лигатуры.

Это говорит о том, что синоатриальный узел является ведущим, от него зависит частота сердечных сокращений.

Через некоторое время (20-30 мин) после наложения лигатуры на сердце лягушки проявляется автоматия атриовентрикулярного узла: сердце начинает сокращаться, но в боле редком ритме, чем до наложения лигатуры, причем предсердия и желудочки сокращаются одновременно.

Если на сердце теплокровного животного создать блок между атриовентрикулярным узлом и пучком Гисса, то верхушка сердца будет сокращаться в еще более редком ритме, который зависит от автоматии пучка Гисса или волокон Пуркинье.

Из изложенного можно сделать вывод, что способность сердца к автоматии уменьшается от венозного конца сердца к артериальному. Эта особенность была отмечена Гаскеллом и названа им законом градиента сердца.

В нормальных условиях жизнедеятельности организма проявляется автоматия только синоатриального узла и ему подчинены все другие отделы сердца, из автоматия подавляется водителем ритма.

Механизм автоматии

Ритмической активностью в сердце обладают элементы атипической ткани и мышечные клетки. Способность к автоматии индивидуальна и закладывается в самые ранние периоды эмбрионального развития сердца.

Было показано, что отдельные мышечные волокна сердца могут сокращаться в разном ритме, но, как только они объединяются морфологически, наиболее быстро сокращающаяся клетка берет на себя функцию водителя ритма.

В основе спонтанной диастолической деполяризации лежат до конца еще не изученные ионные механизмы проницаемости мембраны клеток – водителей ритма по отношению к ионам натрия и калия.

Скорость проведения возбуждения в сердце

Сокращение мышечных волокон сердца вызывается импульсами, автоматически возникающими в синоатриальном узле. Возникший здесь потенциал действия распространяется на мышцы предсердий, затем к атриовентрикулярному узлу, от него – к пучку Гисса и далее по волокнам Пуркинье переходит на миокард правого и левого желудочков.

В различных участках сердца скорость проведения возбуждения неодинакова. Она зависит от количества десмосом, которые обладают малым сопротивлением (оно в 100 раз меньше, чем в сарколемме) и тем способствуют большой скорости проведения возбуждения.

Десмосом в синоатриальном узле мало, и поэтому скорость проведения возбуждения в нем невелика – 0,05 м/сек. От синоатриального узла потенциал действия распространяется по волокнам правого и левого предсердий к перегородке между ними. Скорость проведения возбуждения по мышцам предсердий 1 м/сек.

Оба предсердия оказываются охваченными возбуждением через 0,12 сек.

От предсердий возбуждение переходит к атриовентрикулярному узлу. Здесь оно возникает не сразу и происходит некоторая задержка в проведении возбуждения. Она имеет важное функциональное значение, так как способствует определенной последовательности сокращений различных отделов сердца. Желудочки сокращаются только после того, как закончилось сокращение предсердий.

Относительно механизмов атриовентрикулярной задержки существует ряд мнений, основанных на морфологических и функциональных особенностях этого отдела сердца. С помощью микроэлектродной техники установлено, что в области атриовентрикулярного узла имеется синапс, в котором самостоятельно развивается возбуждение.

Как любой синапс, синапс в атриовентрикулярном узле обладает более низкой возбудимостью, односторонним и замедленным проведением возбуждения. Вследствие небольшой возбудимости синапса импульс, приходящий к нему от предсердий, оказывается подпороговым. Необходима суммация подпороговых импульсов, для того, чтобы возникло распространяющееся возбуждение.

Время суммации возбуждения (суммация подпороговой деполяризации) составляет время атриовентрикулярной задержки.

По структурам атриовентрикулярного узла возбуждение проводится со скоростью 0,08 м/сек, пучка Гисса 0 1,5 м/сек. Наибольшей скоростью проведения возбуждения обладают волокна Пуркинье – 4-5 м/сек, так как в них содержится большое количество десмосом. В мышцах желудочков скорость проведения снова уменьшается, она составляет 0,5-0,8 м/сек.

Сократимость сердечной мышцы

Сократимостью обладают мышечные волокна сердца – миофибриллы. Сигналом к их сократительной деятельности является возникновение в них возбуждения.

Возбуждение, возникнув в сарколемме мышечного волокна, распространяется по системе саркоплазматического ретикулюма внутрь волокна и вызывает его сокращение.

В основе сокращения мышечных волокон сердца лежит тот же механизм, что и в основе сокращения скелетных мышц, – скольжение нитей актина и миозина.

Величина сокращения сердечной мышцы зависит от первоначальной длины ее волокон. Эта зависимость выражается “законом сердца” Старлинга: сила сокращения тем больше, чем больше первоначальное растяжение мышечных волокон сердца.

При увеличении притока крови к сердцу увеличивается растяжение его волокон и увеличивается сила сердечных – сердце больше выбрасывает крови за одно сокращение.

Данное свойство имеет большое значение в приспособлении сердца к различным условиям деятельности при выполнении физической или спортивной нагрузки, изменении положения тела и т.д.

Источник: //www.psyworld.ru/for-students/lectures/anatomy-and-physiology-of-a-childrens-organism/809-2009-10-26-17-05-29.html

Биоэлектрические явления в сердечной мышце

     Возникновение электрических потенциалов в сердечной мышце связано с движением ионов через клеточную мембрану. Основную роль при этом играют катионы натрия и калия. Внутри клетки калия значительно больше, чем во внеклеточной жидкости, концентрация внутриклеточного натрия, наоборот, намного меньше, чем вне клетки.

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 (Cl —, HCO3— и др.).

В этих условиях клетка поляризована, при регистрации электрических процессов с помощью наружных электродов разности потенциалов не будет. Однако если в этот период ввести микроэлектрод внутрь клетки, то зарегистрируется так называемый потенциал покоя, достигающий 90 мВ.

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.

     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.

Регистрация электрокардиограммы

     Электрокардиограмма (ЭКГ) представляет собой запись суммарного электрического потенциала, возникающего при возбуждении множества миокардиальных клеток.

     ЭКГ записывают с помощью электрокардиографа. Его основными частями являются гальванометр, система усиления, переключатель отведений и регистрирующее устройство.

Электрические потенциалы, возникающие в сердце, воспринимаются электродами, усиливаются и приводят в действие гальванометр.

Изменения магнитного поля передаются на регистрирующее устройство и фиксируются на электрокардиографическую ленту, которая движется со скоростью 10-100 мм/с (чаще 25 или 50 мм/с).

     Во избежание технических ошибок и помех при записи ЭКГ необходимо обратить внимание на правильность наложения электродов и их контакт с кожей, заземление аппарата, амплитуду контрольного милливольта и другие факторы, способные вызвать искажение кривой.

     Электроды для записи ЭКГ накладывают на различные участки тела. Система расположения электродов называется электрокардиографическими отведениями.

Электрокардиографические отведения

     В клинической практике наиболее распространены отведения от различных участков поверхности тела. Эти отведения называются поверхностными. При регистрации ЭКГ обычно используют 12 общепринятых: 6 от конечностей и 6 грудных. Первые 3 стандартных отведения были предложены еще Эйнтговеном. Электроды при этом накладываются следующим образом:

1. отведение: левая рука (+) и правая рука (-);
2. отведение: левая нога (+) и правая рука (-);
3. отведение: левая нога (+) и левая рука (-).

     Оси этих отведений образуют во фронтальной плоскости грудной клетки так называемый треугольник Эйнтговена.

     Регистрируют также усиленные отведения от конечностей:

• aVR — от правой руки;
• aVL — от левой руки;
• aVF — от левой ноги.

     К положительному полюсу аппарата присоединяют проводник электрода от соответствующей конечности, а к отрицательному полюсу — объединенный проводник электродов от двух других конечностей.

Усиленные отведения от конечностей находятся в определенном соотношении со стандартными.

Так, отведение aVL в норме имеет сходство с I отведением, aVR — с зеркально перевернутым II отведением, aVF сходно со II и III отведениями.

     V1 — в четвертом межреберье у правого края грудины;

     V2 — в четвертом межреберье у левого края грудины;

     V3 — посередине между точками V2 и V4;

     V4 — в пятом межреберье по левой срединно-ключичной линии;

     V5 — на уровне отведения V4 по левой передней аксиллярной линии;

     V6 — на том же уровне по левой средней аксиллярной линии.

Анализ электрокардиограммы

     При анализе ЭКГ прежде всего необходимо проверить техническую правильность ее регистрации, в частности амплитуду контрольного милливольта (соответствует ли она 1 см).

Неправильная калибровка аппарата может существенно изменить амплитуду зубцов и привести к диагностическим ошибкам.

Значительные затруднения для анализа ЭКГ могут представлять помехи, вызванные плохим контактом электродов с кожей, некачественным заземлением аппарата, мышечным тремором, наводными токами и т. д. При указанных дефектах записи ЭКГ следует переснять.

Помехи при регистрации электрокардиограммы и методы их устранения

     Усилительная система в электрокардиографе способствует резкому усилению не только полезных сигналов, но и тех незначительных помех, которые не всегда устранимы. Некоторые морфологические изменения зубцов неизбежны, но не имеют диагностического значения. Однако очень часто эти изменения ошибочно считают признаками поражения миокарда.

     Причиной помех могут быть электрическая активность тканей, через которые проводится импульс (например, скелетные мышцы), сопротивление тканей, особенно кожи, а также сопротивление на входе усилителя..

Примером помех такого рода является электрическая активность скелетных мышц, поэтому при регистрации электрокардиограммы необходимо рекомендовать пациенту максимально расслабить мышцы.

Мышечные токи накладываются на электрокардиограмму у больных с дрожательным параличом, хореей, тетанией, паркинсонизмом, тиреотоксикозом. Колебания, вызываемые мышечными токами, иногда трудно отличить от трепетания предсердий.

Артефакты, возникающие на кривой при случайном толчке аппарата или кушетки могут имитировать желудочковые экстрасистолы. Однако, при внимательном рассмотрении артефакты легко распознаются. Неравномерная работа отметчика времени или лентопротяжного механизма может симулировать аритмию.

     При сопоставлении динамических изменений нельзя придавать диагностическое значение изменениям амплитуды зубцов, если серийные электрокардиограммы у одного и того же пациента зарегистрированы при разной чувствительности электрокардиографа.

     Большое значение имеет постоянство нулевой (или основной) линии, от которой производится отсчет амплитуды зубцов. Стабильность нулевой линии зависит от наличия достаточно высокого входного сопротивления усилительной системы и минимального кожного сопротивления.

Подобную электрокардиограмму не следует считать патологической, так как причиной могут быть нарушения режима питания аппарата, форсированное дыхание пациента, кашель, икота, чиханье, перистальтика кишечника. В грудных отведениях подобные изменения нередко проявляются при трении электрода о выступающие ребра.

     Низкий вольтаж зубцов иногда обусловливается плохим контактом электродов с кожей.

     Значительные помехи вызывают наводные токи («фон»), распознаваемые по правильности колебаний 50 Гц (от осветительной сети). Подобные помехи могут появиться при плохом контакте электродов с кожей, особенно при ее волосатости. Нетрудно распознать локализацию возникновения помех.

Например, если «наводка» вида во II и III отведении, а в I отведении ее нет, то провод от левой ноги имеет плохой контакт с электродом, или последний неплотно прилегает к коже. Если «наводка» видна в I и II отведении, то плохой контакт на правой руке.

Если контакты достаточные, а «наводка» наблюдается во всех отведениях, то рекомендуется заземлить правую ногу, присоединив ее специальным кабелем к отопительным и водопроводным трубам.

Иногда полезно изменить положение койки пациента, поскольку тело человека иногда можно уподобить антенне, которая в одних положениях подвержена влиянию атмосферных токов, а в других — свободна от них. Кроме того, нельзя укладывать пациента так, чтобы осветительная сеть была параллельна оси отведения.

Для устранения «наводки» часто прибегают к различным фильтрам. Такого способа устранения помех следует избегать, так как при этом наряду с освобождением кривой от наводных токов нередко выбрасываются и частоты сигнала сердца. Наилучший способ, помогающий освобождению от помех, заключаются в использовании клетки Фарадея.

1. НАЗНАЧЕНИЕ

     Электрокардиограф ЭК1Т-03М является модернизированной моделью электрокардиографа ЭК1Т-03.

     ЭК1Т-03М – это одноканальный электрокардиограф, 3-го класса точности, с перьевой записью на термочувствительной бумаге.

     Электрокардиограф ЭК1Т-03М предназначен для определения контактным методом зависимости разности потенциалов электрического поля сердца от времени в лечебно-профилактических медицинских учреждениях. 

Электрокардиограф и принадлежности к нему:

1. электрокардиограф;
2. электроды для конечностей;
3. электрод грудной;
4. резиновые ленты для крепления электродов к конечностям;
5. кабель сетевой;
6. кабель отведений;
7. техническая документация.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

• Отведения регистрируемые электрокардиографом: I; II; III; aVR; aVL; aVF; V.
• Диапазон измерения напряжения U от 0,03 до 4 мВ.
• Диапазон измерения интервалов времени t от 0,01 до 2,00 с. Погрешность измерения напряжения сигналов со спектром в диапазоне частот от 0,5 до 60 Гц DU = ± (0,6/x + 0,15U) мВ.
• Чувствительность: x – 5, 10, 20 мм / мВ.
• Погрешность измерения интервалов времени: Dt = ± (0,5/v + 0,1t) с.
• Скорость движения носителя записи: v – 25 и 50 мм / с.
• Эффективная ширина записи канала 40 мм.
• Полоса пропускания от 0,2 до 60 Гц.
• Неравномерность амплитудно-частотной характеристики ± 15%.
• Верхняя граничная частота от 60 до 70 Гц.
• Входное сопротивление не менее 5 Мом.
• Эквивалентное сопротивление синфазных помех не более 100 Ом.
• Уровень внутренних шумов, приведенных ко входу, не более 30 мкВ.
• Время установления рабочего режима не более 1 мин.
• Время непрерывной работы 8 час.
• Питание от сети переменного тока частотой 50 или 60 Гц напряжением 127±12,7В или 220±22В.
• Потребляемая мощность от сети переменного тока – не более 25 Вт.
• Габариты в мм – 270 х 200 х 100.
• Масса с сетевым блоком питания не более 3,9 кг.

Источник: //stud24.ru/medicine/biojelektricheskie-yavleniya-v-serdechnoj-myshce/27840-84257-page1.html