Электрические явления в сердце кратко
Обновлено: 05.07.2024
Сердечная мышца обладает возбудимостью, проводимостью и сократимостью, - но эти свойства имеют свои особенности. Сердечная мышца сокращается медленно и работает в режиме одиночных сокращений. Если сердце раздражать частыми ударами электротока, то оно в отличие от скелетных мышц не приходит в состояние непрерывного сокращения: наблюдаются отдельные более или менее ритмичные сокращения. Это объясняется длительной рефлекторной фазой.
Рефрактерной фазой называется период не возбудимости, когда сердце утрачивает способность отвечать возбуждением и сокращением на новое раздражение. Эта фаза длится весь период систолы желудочков. Если в это время раздражать сердце, то никакого ответа не последует. На раздражение, нанесенное в период диастолы, сердце, не успев расслабиться, отвечает новым внеочередным сокращением - экстрасистолой, после которой следует длительная фаза, называемая компенсаторной.
Сердце обладает автоматизмом. Это значит, что импульсы к сокращению возникают в нем самом. Если перерезать все нервы, подходящие к сердцу, или даже отделить его от организма, оно будет длительно ритмически сокращаться.
Электрические явления в сердце
Электрические явления, наблюдаемые в тканях при возбуждении, называют токами действия. Они возникают и в работающем сердце. Зарегистрировать их можно с помощью электрокардиографа.
Наше тело является жидким проводником, поэтому биотоки сердца проводятся по всему телу и их можно зарегистрировать с поверхности кожи. Чтобы не мешали токи действия скелетных мышц, человека укладывают на кушетку, просят лежать спокойно и накладывают электроды.
Для регистрации трех стандартных биполярных отведений от конечностей электроды накладывают на кожу правой и левой руки - 1-е отведение, правой руки и левой ноги - 2-е отведение; левой руки и левой ноги - 3-е отведение
На рисунке: зубец Р отражает возбуждение обоих предсердий; QRST - возбуждение желудочков, от Р до Q - время прохождения возбуждения по предсердию; от Q до Т включительно - систола желудочков. Электрокардиография дает возможность детально исследовать изменения сердечного ритма, нарушение проведения возбуждения по проводящей системе сердца, возникновение дополнительного очага возбуждения при появлении экстрасистол, ишемию, инфаркт.
Иннервация сердца
Сердце иннервируется вегетативной нервной системой. Из продолговатого мозга к сердцу идут парасимпатические волокна блуждающего нерва, а из верхних пяти грудных сегментов спинного мозга - симпатические нервы. Нервы оказывают четыре вида влияний:
на частоту сокращений;
на силу сокращений;
на проведение возбуждения по сердцу;
на возбудимость сердечной мышцы.
Блуждающий нерв уменьшает частоту и силу сокращений сердца, понижает возбудимость и проводимость сердечной мышцы.
При раздражении симпатических нервов увеличиваются частота и сила сокращений, возбудимость и проводимость сердца.
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Нормальная электрокардиограмма. ЭКГ - механизмы формирования
Во время распространения возбуждения в миокарде сердце становится источником электрического тока, который проводится в окружающие ткани. Слабые токи проводятся также и на поверхность тела. Если поместить электроды на кожу в точках, расположенных по обе стороны от сердца, можно зарегистрировать разность потенциалов, связанную с проведением сердечного импульса, т.е. электрокардиограмму. Нормальная электрокардиограмма, соответствующая двум сердечным циклам.
Нормальная электрокардиограмма.
Нормальная электрокардиограмма состоит из зубца Р, комплекса QRS п зубца Т. Комплекс QRS, в свою очередь, состоит из отдельных зубцов Q, R и S.
Зубец Р возникает при деполяризации предсердий, предшествующей их сокращению. Комплекс QRS связан с распространением волны деполяризации в миокарде желудочков, происходящим перед их сокращением. Таким образом, и зубец Р, и зубцы комплекса QRS являются отражением процессов деполяризации в сердце.
Зубец Т возникает после деполяризации, т.е. во время восстановления потенциала покоя кардномиоцитов желудочков. Этот процесс продолжается от 0,25 до 0,35 сек после деполяризации. Таким образом, зубец Т является отражением процессов реполяризации в миокарде желудочков.
Следовательно, зубцы электрокардиограммы характеризуют как деполяризацию, так и реполярнзащпо, происходящую в сердце. Однако различия между этими явлениями настолько важны для понимания электрокардиографии, что необходимо дать некоторые пояснения.
Распространение волны деполяризации (А и Б) и волны реполяризации (В и Г) вдоль одиночно го миокардиального волокна.
На рисунке мы видим четыре стадии развития деполяризации и реполяризации в одиночном мпокардиальном волокне. Вследствие деполяризации и инверсии мембранного потенциала отрицательно заряженная внутренняя поверхность мембраны становится положительно заряженной, а наружная поверхность — отрицательно заряженной. Картина ЭКГ значительно меняется в течение дня. К примеру, проведение лазерной эпиляции может привести к столь значительным изменениям электрокардиограммы, что неопытному врачу может показаться наличие нестабильной стенокардии напряжения или даже инфаркта миокарда. Поэтому такие процедуры, как лазерная эпиляция должны проводится задолго до снятия электрокардиограммы или вовсе следует воздержаться от эпиляции до посещения кардиолога.
На рисунке деполяризация охватила все миокардиальное волокно. Кривая в правой части рисунка вернулась к исходному нулевому уровню, т.к. в это время оба электрода расположены в зоне одинаково отрицательного заряда. Таким образом, смещение кривой в положительную сторону от нулевого уровня представляет собой волну деполяризации и отражает скорость распространения деполяризации вдоль мембраны мышечного волокна.
На рисунке волна реполяризации (отрицательные заряды внутри и положительные заряды снаружи волокна обозначены черным цветом) распространяется слева направо. В это время левый электрод расположен в положительно заряженной зоне, а правый— в отрицательно заряженной зоне. Поскольку полярность электродов по сравнению с рисунке изменилась, мы наблюдаем смещение кривой в отрицательную сторону от нулевого уровня.
На рисунке волокно миокарда полностью реполяризовано. Оба электрода расположены в зоне положительного заряда, разность потенциалов между ними отсутствует, поэтому кривая в правой части рисунка вернулась к исходному нулевому уровню. Таким образом, смещение кривой в отрицательную сторону представляет собой волну реполяризации и отражает скорость распространения реполяризации вдоль мембраны мышечного волокна.
Верхняя кривая: монофазный потенциал действия кардиомиоцита желудочков. За быстрой деполяризацией следует сначала медленная реполяризация (плато), а затем быстрая реполяризация.
В нижней части рисунка показана электрокардиограмма, записанная одновременно с потенциалами действия в том же желудочке сердца. Обратите внимание, что комплекс QRS и монофазный потенциал действия начинаются одновременно, а зубец Т появляется в конце потенциала действия во время реполяризации. Особо отметьте, что изменений потенциала на электрокардиограмме нет и при отсутствии деполяризации миокарда, и при полностью деполяризованном миокарде желудочков. Только частичная поляризация или деполяризация миокарда становится причиной появления ионных токов, идущих от одного участка миокарда к другому. Именно это приводит к появлению электрических потенциалов на поверхности тела и формированию электрокардиограммы.
Видео методы исследования сердца (физиология ЭКГ, ФКГ) - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Деятельность сердца сопровождается электрическими явлениями. Все возбудимые ткани в покое имеют положительный электрический заряд; когда возникает возбуждение, заряд возбужденного участка меняется на отрицательный. Этой закономерности подчиняется и сердце. При возникновении возбуждения, т.е. при появлении электроотрицательности, между возбужденным и невозбужденным участком возникает разность потенциалов. По мере распространения возбуждения, т. е. по мере распространения волны электроотрицательности, все новые и новые участки становятся электроотрицательными, а следовательно, и в новых участках возникает разность потенциалов.
Рис. СТАНДАРТНЫЕ ОТВЕДЕНИЯ ПРИ ЗАПИСИ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММЫ, а — схема отведений. Концы стрелок указывают на участки тела, к которым прикладываются электроды при первом (вверху), втором (посередине), в третьем (внизу) отведении при записи электрокардиограммы, б — электрокардиограмма.
Если соединить специальные чувствительные приборы с работающим органом, можно обнаружить ток действия (так называется ток, который регистрируется при деятельности органа) и даже его записать.
Метод записи токов действия сердца человека получил название электрокардиографии. Большие заслуги в разработке теории электрокардиографии и внедрении этого метода в практику клиник нашей страны имеет крупный советский физиолог А. Ф. Самойлов.
Для записи токов действия сердца человека применяется особый прибор — электрокардиограф. Принцип построения этого прибора такой же, как струнного гальванометра и осциллографа, применяемых для записи биоэлектрических явлений в тканях.
Этот прибор соединяют с правой и левой руками (первое отведение), затем с правой рукой и левой ногой (второе отведение) и, наконец, с левой рукой и левой ногой (третье отведение) .
Токи действия сердца можно записать с грудной клетки. В этом случае одни из элект родов прикладывают последовательно к шести точкам грудной клетки, как это показано на рис. Второй электрод прикрепляется к правой руке или им служат соединенные вместе три электрода, прикрепленные к левой ноге и обеим рукам.
В современной функциональной диагностике применяются различные методы исследования. В клинической практике широко используется метод электрокардиографии (ЭКГ). Метод ЭКГ отражает процессы возбуждения в сердечной мышце – возникновение и распространение возбуждения.
Для измерения и графической регистрации биоэлектрических потенциалов сердца при диагностике состояния сердечно-сосудистой системы человека применяются различные электрокардиографы. Электрокардиографы бывают стационарные и портативные.
Цель работы – изучить физические основы электрокардиографии.
Работа посвящена решению следующих задач:
1. Изучить литературу по теме работы.
2. Изучить способы отведения электрической активности сердца.
Обзор литературы. Автором изучены основные источники литературы по проблеме, проведен обзор учебной литературы [1 – 3].
Существуют различные способы отведения электрической активности сердца, которые отличаются друг от друга расположением электродов на поверхности тела.
Клетки сердца, приходя в состояние возбуждения, становятся источником тока и вызывают возникновение поля в окружающей сердце среде [3].
Электрокардиограмма представляет собой периодически повторяющуюся кривую биопотенциалов сердца. Она отражает протекание процесса возбуждения сердца, возникшего в синусно-предсердном узле и распространяющегося по всему сердцу, регистрируемая с помощью электрокардиографа.
Отдельные ее элементы – зубцы и интервалы – получили специальные наименования: зубцы Р, Q, R, S, Т интервалы Р, PQ, QRS, QT, RR; сегменты PQ, ST, TP, характеризующие возникновение и распространение возбуждения по предсердиям (Р), межжелудочковой перегородке (Q), постепенное возбуждение желудочков (R), максимальное возбуждения желудочков (S), реполяризацию желудочков (S) сердца.
Форма и размер зубцов электрокардиограммы зависит от положения электродов на поверхности тела. Существует биполярное и униполярное отведения.
Физиолог Виллем Эйнтховен предложил использовать стандартные биполярные отведения: отведение I – между правой и левой руками; отведение II – между правой рукой и левой ногой; отведение III – между левой рукой и левой ногой.
При записи ЭКГ в стандартных отведениях конечности рассматриваются как проводники электрического тока. Следовательно, можно сказать, что потенциалы записываются в точках прикрепления конечностей.
Электрическое поле сердца является результатом наложения электрических полей множества сердечных клеток. Мембранный потенциал покоящейся клетки не вызывает появления потенциала в любой точке тела.
Клетка, несущая импульс, может быть поделена на две части: покоящуюся и активную. Покоящаяся часть имеет неизменный мембранный потенциал. Активная часть имеет потенциал, равный величине потенциала действия. Переход между двумя частями происходит в какой-либо точке.
Каждая из возбужденных сердечных клеток представляет собой диполь, который имеет элементарный дипольный момент определенной величины и направления. В любой момент возбуждения, дипольные моменты отдельных клеток суммируются, формируя суммарный дипольный момент всего сердца. Суммарный дипольный момент сердца является результатом наложения дипольных моментов клеток. Поэтому сердце можно рассматривать как дипольный электрический генератор.
Направление суммарного дипольного момента сердца называют электрической осью сердца. Этот дипольный момент определяет величину разности электрических потенциалов, записанную на поверхности тела. Электрический потенциал, измеренный в любой точке, отдалённой от источника, зависит главным образом от величины суммарного дипольного момента сердца и угла между его направлением и осью отведения ЭКГ (рис. 1).
Рис. 1. ЭКГ, записанная в соответствующих отведениях
Анализ ЭКГ основан на оценке наличия зубцов, их последовательности, направления, формы, амплитуды, измерении длительности зубцов и интервалов, положении относительно изолинии и расчете других показателей. По результатам этой оценки делают заключение о частоте сердечных сокращений, источнике и правильности ритма, наличии или отсутствии признаков ишемии миокарда, наличии или отсутствии признаков гипертрофии миокарда, направлении электрической оси сердца и других показателях функции сердца.
Для правильного измерения и трактовки показателей ЭКГ важно, чтобы она была качественно записана в стандартных условиях: отсутствие шумов и смещения уровня записи от горизонтального, соблюдение требования стандартизации.
Электрокардиограф является усилителем биопотенциалов и для установки на нем стандартного коэффициента усиления подбирают такой его уровень, когда подача на вход прибора калибровочного сигнала в 1 мВ, приводит к отклонению записи от нулевой или изоэлектрической линии на 10 мм. Соблюдение стандарта усиления позволяет сравнивать ЭКГ, записанные на любых типах приборов, и выражать амплитуду зубцов ЭКГ в миллиметрах или милливольтах. Для правильного измерения длительности зубцов и интервалов ЭКГ запись должна производиться при стандартной скорости движения диаграммной бумаги, пишущего устройства или скорости развертки на экране монитора. Большинство современных электрокардиографов даст возможность регистрировать ЭКГ при трех стандартных скоростях: 25, 50 и 100 мм/с.
По электрокардиограмме можно судить о месте возникновения возбуждения в сердце, последовательности охвата отделов сердца возбуждением, скорости проведения возбуждения. Следовательно, можно судить о возбудимости и проводимости сердца, но не о сократимости.
Прибор регистрирует электрокардиограммы на термочувствительной диаграммной ленте при помощи теплового пера и имеет автоматический и ручной режимы работы измерения и регистрации кардиографических отведений.
Прибор состоит из следующих частей: усилительно-регистрирующего блока со встроенной аккумуляторной батареей; сетевого блока питания; кабеля пациента с 10 электродами.
Биоэлектрические потенциалы сердца, снятые с помощью электродов, через кабель пациента поступают на входы изолированного усилителя биопотенциалов.
Аналоговые сигналы подаются на формирователь электрокардиосигнала и усиливаются до величины, обеспечивающей работу регистрирующего узла – гальванометра-преобразователя, который представляет собой поляризованный электромагнитный преобразователь электрического сигнала во вращательное движение оси ротора, на котором закреплено тепловое пишущее перо.
Переключение режимов работы прибора производится с помощью клавиатуры и контролируется при помощи светодиодных индикаторов. Электропривод лентопротяжного механизма содержит электродвигатель постоянного тока и датчик скорости. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока и от встроенной аккумуляторной батареи. Сетевой блок обеспечивает гальваническую развязку прибора от сети и понижение напряжения питания до сверхнизкого безопасного уровня при помощи сетевого трансформатора. Сетевой блок одновременно служит зарядным устройством для встроенной аккумуляторной батареи.
К достоинствам прибора относятся: возможность применения в медицинских учреждениях и при оказании медицинской помощи на дому, простое и понятное управление, ручной и автоматический режимы регистрации ЭКГ, фильтр полезного сигнала, световая индикация аварийных ситуаций, универсальное питание, относительно низкая цена.
К недостаткам прибора относятся: отсутствие цифрового дисплея, отсутствие памяти для сохранения данных кардиограмм.
Данный прибор регистрирует электрокардиограммы на термореактивной бумажной ленте при помощи термопечатающего механизма и имеет автоматический и ручной режимы работы. В автоматическом режиме производится синхронная регистрация 12 кардиографических отведений. Прибор состоит из следующих частей: усилительно-регистрирующего блока со встроенной аккумуляторной батареей; сетевого блока питания; кабеля пациента с 10 электродами.
Переключение режимов работы прибора производится с помощью клавиатуры и контролируется на жидкокристаллическом индикаторе.
В приборе имеется звуковая сигнализация сердечного ритма и аварийных ситуаций.
Питание прибора осуществляется от сети переменного тока и от встроенной аккумуляторной батареи. Сетевой блок обеспечивает гальваническую развязку прибора от сети и понижение напряжения питания до сверхнизкого безопасного уровня при помощи сетевого трансформатора. Сетевой блок одновременного служит зарядным устройством для встроенной аккумуляторной батареи.
К достоинствам прибора относятся: возможность применения в медицинских учреждениях и при оказании медицинской помощи на дому, цифровая индикация частоты сердечных сокращений пациента и параметров регистрации ЭКГ на дисплее, уменьшенные габариты и вес по сравнению с предшественниками, цифровой фильтр, ручной и автоматический режимы регистрации ЭКГ, звуковая сигнализация сердечного ритма и аварийных ситуаций, универсальное питание, современный дизайн, относительно низкая цена.
К недостаткам прибора относится отсутствие памяти для сохранения данных кардиограмм.
Выводы
Принцип работы электрокардиографа основан на регистрации электрической активности сердца. Колебания разности потенциалов, которые возникают при возбуждении сердечной мышцы, фиксируются наложенными на тело пациента электродами и передаются на вход прибора. Сигнал проходит через усилители, которые пропорционально увеличивают его до 700 раз. Постоянно меняющиеся величины и направления получаемого сигнала отображаются на бумаге или экране электрокардиографа в виде кривой линии – графической электрокардиограмме. С помощью регистрации этих биопотенциалов прибор визуализирует работу сердца.
Читайте также: