Генез электрокардиограммы

Классическая мембранная теория возбуждения является достаточной для понимания генеза электрокардиограммы. Согласно этой теории каждая живая клетка, а следовательно, также мышечная клетка сердца, окружена мембраной, которая в состоянии покоя клетки является проницаемой для положительных ионов, по не для отрицательных ионов, размеры которых больше, чем положительных ионов. Следовательно, проходить через мембрану из мышечной клетки наружу могут только положительные ионы, в то время как отрицательные остаются внутри клетки. Этот процесс в неактивной мышечной клетке сердца происходит согласно законам распределении электролитов до тех пор, пока мышечная клетка сердца внутри становится настолько электроотрицательной, а на поверхности настолько электроположительной, что с обеих сторон мембраны наступает электростатическое равновесие между отрицательными ионами с внутренней стороны и положительными ионами с внешней стороны мембраны. Если вся клеточная мембрана окружена, таким образом, нарами зарядов или же диполей с отрицательными зарядами на внутренней, и положительными зарядами с внешней стороны, то в таком случае говорят о поляризации клетки. Если полностью поляризованная клетка окружена проводящей средой, например раствором поваренной соли, и в эту проводящую среду вложить два электрода, соединенных с гальванометром, то не будет зарегистрировано никакого электрического тока, так как между обоими электродами не отмечается никакого градиента потенциалов, потому что оба электрода обладают одинаковым положительным потенциалом.

При возбуждении мышечной клетки сердца клеточная мембрана в месте возбуждения становится проницаемой для отрицательных ионов. Поступление волны возбуждения, следовательно, извращает электростатическое равновесие на клеточной мембране, и в местах возбуждения клеточная поверхность становится электроотрицательной, в то время как внутри клетка становится электроположительной — состояние активации или же деполяризации, точнее говоря инверсионной поляризации мышечной клетки, вызывающей мышечное сокращение. Такой процесс деполяризации автоматически распространяется в результате распространения волны возбуждения без дальнейшего дополнительного возбуждения вплоть до деполяризации всей клетки. Это состояние удерживается до тех пор, пока на клетку не распространяется волна восстановления или же реполяризации, которая восстанавливает начальное электростатическое равновесие на клеточной мембране и приводит мышечную клетку в состояние покоя.

При экспериментальных измерениях при помощи микроэлектрода, введенного в мышечную клетку сердца и соединенного с микро электродом, находящимся на поверхности клетки, было установлено, что разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями мышечной клетки сердца составляет приблизительно 80 милливольт в состоянии покоя (потенциал покоя) и приблизительно 100 милливольт во время активации (потенциал действия). Все указанные явления ионого происхождения. Основную роль играют ионы натрия и калия.

Деполяризация и реполяризация отдельных мышечных волокон сердца при записи ЭКГ

Процесс деполяризации, описанный для отдельной клетки, происходит также в мышечном волокне сердца. С поступлением волны возбуждения начинается в месте R процесс деполяризации, который распространяется слева направо пока, наконец, не деполяризуется все мышечное волокно. Волна возбуждения по мере продвижения деполяризации мускулатуры сердца, распространяется из возбужденных мест мускулатуры к местам, находящимся еще в состоянии покоя, таким образом, что лобную часть (фронт) волны деполяризации образуют диполи, т. е. пары положительных и отрицательных зарядов, причем, положительный заряд направлен к до сих пор невозбужденным местам в то время, над отрицательные заряды обращены уже к активированным местам, мембрана которых уже деполяризовалась, Если электрод, приставленный к месту Plf вложен в проводящую среду, окружающую мышечные волокна сердца, и соединен с одним полюсом гальванометра, второй полюс которого соединен с отдаленным пунктом, то гальванометр регистрирует отрицательную электродвижущую силу, так как фронт волны возбуждения удаляется от электрода, расположенного у точки Р₁, который таким образом получает отрицательный заряд. Регистрирующий гальванометр обычно наставлен таким образом, чтобы положительное напряжение регистрировалось на кривой в виде отклонения по направлению вверх, а отрицательное напряжение в виде отклонения по направлению вниз. Путем применения электрода, располагающегося в пункте Р₂, в проводящей среде регистрируется сперва положительное отклонение, поскольку к электроду приближается волна деполяризации. После того как волна прошла через пункт Р₂ регистрируется отрицательное отклонение. При помощи электрода, расположенного у точки Р₃, регистрируется только положительное отклонение, так как к ней постоянно приближается волна деполяризации.

Процесс деполяризации в той или иной мышечной области продолжается определенное время. Общая продолжительность, необходимая для распространения процесса деполяризации по всей мышечной поверхности, представляет собой продолжительность процесса деполяризаций. Если деполяризация закончена, мышечное волокно остается в течение различного времени в состоянии деполяризации. В течение этого времени, уже не имеется никакой значительной разности потенциалов и таким образом не возникает никакого тока. Сердечная мышца, следовательно, в это время находится в состоянии Электрического покоя несмотря на то, что меняется напряжение и длина мышечных волокон.

После завершения деполяризации; определённый физико-химический процесс приводит в действие процесс восстановления или же реполяризации мускулатуры сердца, фронт продвигающейся волны реполяризации снова образует пары зарядов (диполи), расположенных в обратном порядке, чем у волны деполяризации, т. е. отрицательные заряды спереди обращены к еще деполяризованной зоне, а положительные заряды сзади повернуты и уже реполяризованным зонам. Таким образом деполяризованное мышечного волокно сердца постепенно снова поляризуется, положительные заряды снова находятся на внешней, а отрицательные заряды на внутренней стороне клеточной мембраны. Во время распространения волны реполяризации па поверхности мышечных волокон сердца снова возникает разность потенциалов и электрический ток проходит проводящей средой до тех пор, пока продолжается эта разность. После окончания реполяризации на мышечных волокнах сердца снова устанавливается потенциал покоя (состояние поляризации).

Ткани, окружающие сердце, и вообще все ткани организма являются проводниками тока и представляют собой обширную проводящую среду, ограниченную кожей. Разность потенциалов, возникающая в течение деполяризаций и реполяризации мускулатуры сердца, образует в такой проводящей среде электродвижущие силы и электрическое ноле, проявление которого можно уловить в любом пункте проводящей среды, причем даже на большом расстоянии от сердца на поверхности тела, но, конечно, слабее, чем в непосредственном соседстве с местом возникновения электродвижущей силы. Следовательно, в данном случае имеется бесчисленное количество путей в тканях, окружающих сердце, по которым проходит ток. Иначе говоря, в электрокардиографии речь идет (за исключением внешней цепи, проходящей к регистрирующему прибору) об электрических токах, проходящих по объемному проводнику. Необходимо считаться с этим основным фактом и, если обсуждается вопрос о распространении токов, возникающих в сердце, необходимо применять законы, согласно которым происходит распределение тока в трехмерных проводниках.

Бесспорно, что разность потенциалов и электродвижущие силы возникают только в течение деполяризации мускулатуры сердца. Если к двум неповрежденным местам поверхности сердца приложить электроды, то в течение сердечного цикла на электрокардиограмме зарегистрируются два ответа предсердий и желудочков на вышеуказанные процессы: более высокий и более быстрый начальный зубец, и менее и более медленный конечный зубец с интервалом между обоими зубцами. Таким же образом на электрокардиограмме возникает предсердная инициальная волна (Р) и терминальная (Та) и желудочковый начальный комплекс (QRS) и конечный (Т) с изоэлектрическим отрезком S—Т между обоими желудочковыми комплексами.