История метода
1838Карло Маттеуччи, профессор физики из Университета Пизы в своих опытах на лягушках показал, что электрический ток сопровождает каждое биение сердца.
1856 Рудольф фон Коулликер и Генрих Мюллер подтверждают, что электрический ток сопровождает каждое биение сердца. С помощью электродов, расположенных непосредственно на поверхности сердца, определили наличие слабых токов, возникающих при сокращении миокарда.
Спустя 30 лет, в 1887 г. А.Д. Уоллер показал, что слабые электрические потенциалы, возникающие в сокращающемся миокарде, можно зарегистрировать в виде кривой от электродов, расположенных на поверхности тела животного. Для этого он использовал ртутный капиллярный электрометр, в котором столбик ртути реагировал на возникающие в миокарде токи. Тем не менее, используя даже такую несовершенную технологию, Уоллеру удалось сформулировать основные положения электрофизиологии сердца. Он установил, что сокращающееся сердце представляет собой диполь (равные по величине, но противоположные по знаку электрические заряды). Взаимодействие этих зарядов отражается на самописце в виде разнонаправленных зубцов (электрограмма А. Уоллера). Значительно позднее были вскрыты механизмы этого феномена, состоящие в перемещении ионов К+, Na+, Ca++, CI через мембрану мышечной клетки. А. Уоллеру также удалось определить электрическую ось сердца.
В 1887 году Огастусу Уоллесу впервые удалось записать кардиограмму человека на капиллярном электрометре.
Спустя 2 годаУоллес на первом международном конгрессе по физиологии в Базеле продемонстрировал технику записи ЭКГ и это настолько впечатлило голландского физиолога Виллема Эйнтховена, что тот решил в дальнейшем заниматься физиологией сердца.
С 1890 по 1895 годы Эйнтховен занимался устройством капиллярного электрометра, улучшая его функциональность и увеличивая разрешение, применяя физико-математический подход. Однако Эйнтховену не удалось усовершенствовать капиллярный электрометр настолько, чтобы он мог применяться в диагностических целях. Поэтому он начал работать с другим инструментом — струнным гальванометром. Благодаря использованию очень лёгкой и тонкой нити и возможности изменять её напряжение для регулирования чувствительности прибора струнный гальванометр позволил получить более точные выходные данные, чем капиллярный электрометр. Эйнтховен установил, что каждому циклу сердечного сокращения соответствовало пять зубцов, для которых Эйнтховен ввёл новую номенклатуру: P, Q, R, S, T и U. Кроме того, им была предложена локализация основных электродов на поверхности тела пациента. Электроды располагались по углам некоего треугольника (треугольник Эйнтховена): на плечевых поверхностях обеих рук и левой ноге.
В 1924 г. Виллем Эйнтховен получил Нобелевскую премию по медицине за вклад в открытие механизма электрокардиограммы.
К 1911 году была разработана «настольная модель» аппарата, владельцем одной из которых стал кардиолог Томас Льюис. Используя свой аппарат, Льюис изучил и классифицировал различные типы аритмии, ввёл новые термины: пейсмейкер, экстрасистола, мерцательная аритмия и опубликовал несколько статей и книг об электрофизиологии сердца.
Характеристика нормальной электрокардиограммы
Метод электрокардиографии основан на том, что в процессе распространения возбуждения по миокарду поверхность невозбуждённых (поляризованных) кардиомиоцитов несёт положительный заряд, а возбуждённых (деполяризованных) – отрицательный. При этом возникает электрическое поле, которое можно зарегистрировать с поверхности тела. Между различными тканями тела создаётся в этом случае разность потенциалов, изменяющаяся в соответствии с колебаниями величины и направления электрического поля сердца. Кривая изменения этой разности потенциалов, определяемая с помощью электрокардиографа и есть электрокардиограмма.
Изменение электрической активности сердца тесно связано с суммацией электрических процессов в отдельных сердечных миоцитах, происходящими в них процессами деполяризации и реполяризации.
В период диастолы мембранный потенциал покоя клеток миокарда стабилен, и его величина выше (80—90 мВ), чем в клетках водителей ритма. Потенциал действия в этих клетках возникает под влиянием возбуждения клеток водителей ритма, которое достигает кардиомиоцитов, вызывая деполяризацию их мембран. Потенциал действия клеток рабочего миокарда состоит из фазы быстрой деполяризации, начальной быстрой реполяризации, переходящей в фазу медленной реполяризации (фаза плато), и фазы быстрой конечной реполяризации.
Фаза быстрой деполяризации создается резким повышением проницаемости мембраны для ионов натрия (за счёт наличия в мембране кардиомиоцитов быстрых натриевых каналов), что приводит к возникновению быстрого входящего натриевого тока. Последний, однако, при достижении мембранного потенциала 30—40 мВ инактивируется и в последующем, вплоть до инверсии потенциала (около +30 мВ) и в фазу «плато», ведущее значение имеют кальциевые ионные токи. Деполяризация мембраны вызывает активацию кальциевых каналов, в результате чего возникает дополнительный деполяризирующий входящий кальциевый ток.
Конечная реполяризация в клетках миокарда обусловлена постепенным уменьшением проницаемости мембраны для кальция и повышением проницаемости для калия. В результате входящий ток кальция уменьшается, а выходящий ток калия возрастает, что обеспечивает быстрое восстановление мембранного потенциала покоя. Длительность потенциала действия кардиомиоцитов составляет 300—400 мс, что соответствует длительности сокращения миокарда.
Электрическая активность, регистрируемая на поверхности тела с помощью электродов, представляет собой по амплитуде и направлению сумму (вектор) процессов деполяризации и реполяризации мноroчисленных сердечных миоцитов. Охват возбуждением, т. е. процессом деполяризации, отделов миокарда происходит последовательно, с помощью так называемой проводящей системы сердца. Существует как бы фронт волны возбуждения, который распространяется постепенно на все отделы миокарда. По одну сторону этого фронта поверхность клеток заряжена отрицательно, по другую — положительно. При этом изменения потенциала на поверхности тела в различных точках зависят от тoгo, каким об разом этот фронт возбуждения распространяется по миокарду и какая часть сердечной мышцы в большей степени проецируется на соответствующий участок тела.
Этот процесс распространения возбуждения, при котором в тканях существуют положительно и отрицательно заряженные участки, может быть представлен как единый диполь, состоящий из двух электрических полей: одно с положительным зарядом, дpyгoe — с отрицательным. Если к электроду на поверхности тела обращен отрицательный заряд диполя, кривая электрокардиогpаммы идет вниз. Koгдa вектор электрических сил меняет свое нaправление и к соответствующему электроду на поверхности тела обращен eгo положительный заряд, кривая электрокардиограммы идет в противоположном направлении. Направление и величина этого вектора электрических сил в миокарде зависят в первую очередь от состояния мышечной массы сердца, а также точек, с которых она регистрируется на поверхности тела. Наибольшее значение имеет сумма электрических сил, возникающих в процессе возбуждения, в результате чего образуется так называемый комплекс QRS. Именно по этим зубцам ЭКГ можно оценить нaправление электрической оси сердца, что имеет и клиническое значение. Понятно, что в более мощных отделах миокарда, например в левом желудочке, волна возбуждения распространяется более продолжительное время, чем в правом желудочке, и это влияет на величину основного зубца R в соответствующем участке тела, на который проецируется этот отдел миокарда. При формировании в миокарде электрически неактивных участков, coстоящих из соединительной ткани или некротизированного миокарда, фронт волны возбуждения огибает эти участки, и при этом к соответствующему участку поверхности тела он может быть обращен то своим положительным, то отрицательным зарядом. Это влечет за собой быстрое появление разнонаправленных зубцов на ЭКГ с соответствующего участка тела. При нарушении проведения возбуждения по проводящей системе сердца, например по правой ножке пучка Гиса, возбуждение на правый желудочек pacпространяется с левого желудочка. Таким образом, фронт волны возбуждения, охватывающий правый желудочек, «наступает» в ином направлении по сравнению с обычным eго ходом (т. е. когда волна возбуждения начинается с правой ножки пучка Гиса).
Распространение возбуждения на правый желудочек происходит при этом в более поздние сроки. Это выражается в соответствующих изменениях зубца R в отведениях, на которые в большей степени проецируется электрическая активность правого желудочка.
Электрический импульс возбуждения возникает в синусно -предсердном узле, находящемся в стенке правого предсердия. Импульс распространяется на предсердия, вызывая их возбуждение и сокращение, и достигает предсердно-желудочковоrо узла. После некоторой задержки у этоrо узла импульс распространяется по пучку Гиса и eгo ветвям к миокарду желудочков. Электрическая активность миокарда и ее динамика, связанная с распространением возбуждения и eгo прекращением, может быть представлена в виде вектора, который по амплитуде и направлению изменяется во время всего сердечного цикла. Причем происходит более раннее возбуждение субэндокардиальных слоев миокарда желудочков с последующим распространением волны возбуждения в направлении к эпикарду.
Электрокардиоrрамма отpaжaeт последовательный охват возбуждением отделов. Ее максимальная амплитуда не превышает 1 мВ (10 мм 1 мВ). При регистрации ЭКГ по гoризонтали 5 мм соответствуют 0,20 с, 1 мм == 0,04 с. Таким образом, при определенной скорости движения ленты кардиоrрафа по интервалам между отдельными комплексами можно оценивать частоту сердечного ритма, а по интервалам между зубцами продолжительность отдельных фаз —
Сердечной деятельности. По вольтажу, т. е. амплитуде отдельных зубцов ЭКГ, зарегистрированной на определенных участках тела, можно судить об электрической активности определенных отделов сердца и прежде вceгo о величине их мышечной массы.
На ЭКГ первая волна небольшой амплитуды называется зубцом Р и отражает деполяризацию и возбуждение предсердий. Следующий высокоаплитудный комплекс QRS отражает деполяризацию и возбуждение желудочков. Первый отрицательный зубец комплекса именуется зубцом Q. Следующий за ним, направленный вверх зубец R и следующий далее отрицательный зубец S.
Если за зубцом S следует вновь зубец, направленный вверх, eгo именуют зубец R. Форма этого комплекса и величина отдельных eгo зубцов при регистрации с разных участков тела у одного и
того же человека будет значительно отличаться. Однако следует помнить, что всегда зубец, направленный вверх, это зубец R, если ему предшествует отрицательный зубец, то это зубец Q, и
следующий за ним отрицательный зубец это зубец S. Если имеется лишь один зубец, направленный вниз, eгo следует именовать зубцом QS. Чтобы отразить сравнительную величину отдельных
зубцов, используют большие и малые буквы rRsS.
За комплексом QRS спустя небольшой отрезок времени следует зубец Т, который может быть направлен вверх, т. е. быть положительным (чаще вcero), но может быть и отрицательным.
Появление этоrо зубца отражает реполяризацию желудочков, т. е. переход их из состояния возбуждения в невозбужденное. Taким образом, комплекс QRST (Q-Т) отражает электрическую
систолу желудочков. Он зависит от частоты сердечных сокращений и в норме составляет 0,35-0,45 с. Eгo нормальная величина для соответствующей частоты определяется по специальной таблице.
Значительно большее значение имеет измерение двух друrих отрезков на ЭКГ. Первый от начала зубца Р до начала комплекса QRS, т. е. желудочкового комплекса. Этот отрезок соответствует
времени предсердно-желудочкового проведения возбуждения и составляет в норме 0,12-0,20 с. При eгo увеличении констатируют нарушение предсердно-желудочковой проводимости. Второй отpeзок продолжительность комплекса QRS, который соответствует времени распространения возбуждения по желудочкам и составляет в норме менее 0,10 с. При увеличении продолжительности этоro комплекса roворят о нарушении внутрижелудочковой проводимости. Иноrда после зубца Т отмечают положительную волну и, происхождение которой связывают с реполяризацией проводящей системы.
