EKG. Zjawiska elektryczne w izolowanym włóknie m. sercowego

Transkrypt

1 Zjawiska elektryczne w izolowanym włóknie m. sercowego

2 Pomiędzy wnętrzem komórki a jej powierzchnią w stanie spoczynku utrzymuje się różnica potencjałów.

3 Spoczynkowy potencjał błonowy -90 mv > wnętrze komórki jest elektroujemne względem powierzchni

4 Utrzymanie równowagi elektrochemicznej, wyrażającej się stałą różnicą potencjałów między wnętrzem a powierzchnią komórki zapewnia złożony system biernego i czynnego transportu jonów poprzez błonę komórkową.

5 Podstawą systemu transportu jonów jest tzw. pompa sodowo potasowa. Jest to energochłonny mechanizm enzymatyczny.

6 Mechanizm Wydalanie z komórki jonów Na+ z wymianą ich + na jony K w stosunku 3:2. + Stężenie Na wewnątrz komórki jest 10 razy mniejsze niż w płynie pozakomórkowym. Stężenie K+ w płynie pozakomórkowym jest 40 razy mniejsze niż wewnątrz komórki.

7 Wnętrze komórki przewaga jonów ujemnych spowodowana jest głównie obecnością anionów pochodzenia organicznego, które nie przechodzą przez błonę komórkową.

8 Błona komórkowa : + - słaba przepuszczalność dla jonów Na, + - dobra przepuszczalność dla jonów K które drogą dyfuzji wydostają się na zewnątrz komórki.

9 Spoczynkowy potencjał błonowy (ujemny): - wykładnik równowagi pomiędzy siłą dyfuzji K+ oraz siłą jego elektrostatycznego przyciągania przez aniony wewnątrzkomórkowe.

10 Polaryzacja komórki : - stan, w którym wewnątrz komórki przeważają jony ujemne, a na zewnątrz jony dodatnie.

11 Potencjał czynnościowy Docierający do komórki bodziec elektryczny powoduje zmniejszenie ujemnego ładunku wnętrza komórki do wartości ok mv, co powoduje gwałtowny napływ jonów Na do komórki, co skutkuje w ciągu 1 2 ms depolaryzacją wnętrza komórki.

12 Repolaryzacja komórek m. sercowego ok. 300 ms. To restytucja ujemnego spoczynkowego potencjału błonowego.

13

14 Faza 0 - faza szybkiej depolaryzacji. Szybki dośrodkowy prąd sodowy (wywołany nagłym wzrostem przewodności błonowych kanałów sodowych). Otwarcie kanałów sodowych następuje w chwili, gdy wzrośnie potencjał spoczynkowy do 65 mv.

15 Potencjał progowy ( -65 mv) = wielkość potencjału błonowego aktywująca fazę szybkiej depolaryzacji.

16 W ciągu 1-2 ms potencjał błonowy osiąga +30 mv wówczas inaktywacji (zamknięciu) ulegają kanały sodowe. Reaktywacja kanałów sodowych ponowna zdolność otwarcia pod wpływem bodźca elektrycznego ma miejsce dopiero w czasie repolaryzacji, gdy potencjał błonowy osiąga wartość -60 mv.

17 Gdy następuje zmniejszenie potencjału błonowego do -40 mv, uczynnione zostają kanały, przez które zaczyna płynąć wolniejszy, dośrodkowy prąd jonów Ca. Napływ jonów Ca trwa długo: ms, czyli przez większą część plateau potencjału czynnościowego

18 Faza 1 faza wstępnej szybkiej depolaryzacji. - nagła inaktywacja prądu sodowego, - aktywacja przejściowego odśrodkowego prądu potasowego ( Ito ), przez kanały otwierające się w chwili osiągnięcia przez potencjał błonowy wartości -40 mv, - napływ chloru do wnętrza komórki.

19 Faza 2 faza powolnej repolaryzacji plateau potencjału czynnościowego. Przez ok. 100 ms potencjał błonowy pozostaje w stanie względnej stabilizacji.

20 Względna stabilizacja jest specyficzną cechą komórek m. sercowego. Jest wynikiem równowagi pomiędzy: - stałą pracą pompy sodowo potasowej, - słabnącym dośrodkowym prądem wapniowym, - kilkoma odśrodkowymi prądami potasowymi ( I, I etc.), - bierną wymianą wewnątrzkomórkowych jonów Ca2+ na zewnątrzkomórkowe jony Na+ w stosunku 1:3. to k

21 Faza 3 faza szybkiej repolaryzacji. - odśrodkowy silny prąd potasowy (I ) dominuje, - powolny dośrodkowy prąd wapniowy stopniowo wygasa. k Powoduje to powrót ujemnej polaryzacji wnętrza komórki względem otoczenia.

22 Faza 4 faza spoczynku. Mechanizm działania - vide spoczynkowy potencjał błonowy.

23 Odmienność wyspecjalizowanych włókien mięśniowych tzw. komórek rozrusznikowych, obecnych w mięśniu przedsionków i komór zdolność wytwarzania bodźców elektrycznych.

24 Istotą działania bodźcotwórczego jest spontaniczna (samoistna) powolna depolaryzacja tzw. spontaniczna depolaryzacja rozkurczowa, mająca miejsce w 4. fazie potencjału czynnościowego.

25

26 W warunkach fizjologicznych najszybszą depolaryzację rozkurczową ( = zdolność najszybszego wytwarzania bodźców ) posiadają komórki węzła zatokowego.

27 Komórki węzła zatokowego i przedsionkowo komorowego. Przyczyna odmienności pobudzenia elektrycznego inny mechanizm jonowy fazy 0. Depolaryzację wywołuje powolny prąd wapniowy ( nie szybki prąd sodowy, chociaż posiada pewne znaczenie).

28 Komórki Purkinjego Przyczyna spontanicznej depolaryzacji rozkurczowej specyficzny stopniowo narastający dośrodkowy prąd rozrusznikowy + If ( funny ), niesiony przez jony Na.

29 POWSTAWANIE I PRZEWODZENIE BODŹCÓW W M. SERCOWYM. Podstawowe pojęcia: - automatyzm, - pobudliwość, - przewodzenie.

30 Automatyzm czyli zdolność komórki do wytwarzania bodźców jest w warunkach fizjologicznych wynikiem spontanicznej depolaryzacji w 4. fazie potencjału czynnościowego.

31 Pobudliwość jest to zdolność komórki do pobudzenia pod wpływem docierającego bodźca. Pobudliwość jest ściśle związana z przebiegiem potencjału czynnościowego.

32 Przewodzenie jest to szeregowe wzbudzanie potencjału czynnościowego w kolejnych komórkach układu przewodzącego i we włóknach roboczych.

33 Czynnik pobudzający różnica potencjałów pomiędzy komórką pobudzoną a komórką znajdującą się w stanie spoczynku.

34 Fala pobudzenia rozprzestrzenia się z prędkością sięgającą 2 m/s, dzięki istnieniu łączy o niskiej oporności, zapewniających szybki przepływ jonów i małych cząsteczek w określonym przez lokalizację łączy kierunku. Węzeł p- k spowolnienie fizjologiczne przewodzenia. Przyczyna b. wolnego przewodzenia bodźców w obrębie węzła przedsionkowo komorowego dominacja prądu wapniowego.

35 Aktywacja sodowa wywołuje wysoki, szybko narastający potencjał czynnościowy. Aktywacja wapniowa powoduje niższy potencjał, o wolniej narastającym ramieniu wstępującym.

36 Szybkość przewodzenia w obrębie włókna m. sercowego zależy od: - amplitudy potencjału czynnościowego, - szybkości narastania ramienia wstępującego potencjału czynnościowego. => im niższa amplituda potencjału czynnościowego i im wolniej narasta faza 0, tym wolniejsze jest przewodzenie bodźca.

37 Przewodzenie z ubytkiem stopniowe zmniejszanie się amplitudy potencjału czynnościowego w miarę pobudzania kolejnych komórek. Sprzyja to dodatkowo łatwiejszemu wygaszaniu fali pobudzenia, zwłaszcza jeśli komórki węzła znajdują się w stanie refrakcji względnej lub jeśli do węzła dociera bodziec o małym napięciu. => węzeł p k jest śluzą zabezpieczającą komory przed zbyt częstym pobudzaniem.

38 Wpływ na szybkość narastania fazy 0, a więc i na szybkość przewodzenia: - wartość potencjału błonowego w momencie pobudzenia, - rodzaj prądu jonowego, odpowiedzialnego za depolaryzację poszczególnych komórek serca.

39 Im potencjał błonowy jest bliższy zeru tym wolniej narasta i tym mniejszą amplitudę osiąga faza szybkiej depolaryzacji.

40 OŚRODKI AUTOMATYZMU / BUDOWA UKŁADU BODŹCOPRZEWODZĄCEGO.

41 Układ bodźcoprzewodzący składa się z wyspecjalizowanych włókien mięśniowych, które są pozbawione właściwości kurczliwych, ale posiadają zdolność szybkiego przewodzenia. Część z nich posiada także zdolność spontanicznego wytwarzania bodźców. Są to tzw. komórki bodźcotwórcze.

42 Komórki bodźcotwórcze: - komórki P węzła zatokowego, - grupy komórek rozsiane w obrębie m. roboczego przedsionków, w płatkach zastawek przedsionkowo-komorowych, - komórki pęczka Hisa i jego odnóg, - komórki włókien Purkinjego (= końcowa sieć komórek przewodzących mięśnia komór zlokalizowana w warstwie podwsierdziowej).

43 Częstotliwość wytwarzania bodźców: - największa węzeł zatokowy! Następnie: - komórki rozrusznikowe okolicy węzła p-k: 45 60/min, - komórki odnóg pęczka Hisa ok. 40/min, - komórki obwodowych włókien Purkinjego ok. 20/min.

44 Refrakcja bezwzględna Refrakcja względna Refrakcja efektywna Refrakcja czynnościowa Faza nadpobudliwości

45 Refrakcja bezwzględna Obejmuje: Fazę 0, 1, 2, część 3. W tym czasie kanały sodowe są zamknięte i niezdolne do otwarcia. Komórki w tym okresie nie reagują na żadne, nawet bardzo silne bodźce.

46 Refrakcja względna od czasu, gdy osiągnięty zostaje poziom potencjału progowego, tj. -55 do -60 mv. Komórka stopniowo odzyskuje zdolność reakcji na pobudzenie. Trwa do momentu odzyskania całkowitej pobudliwości.

47 Refrakcja efektywna suma refrakcji bezwzględnej i tej części okresu refrakcji względnej, w czasie której dochodzi jedynie do miejscowego wzrostu potencjału, niewystarczającego do pobudzenia okolicznych włókien.

48 Refrakcja czynnościowa pozostała część okresu refrakcji względnej wytworzone potencjały nie osiągają jeszcze prawidłowej amplitudy.

49 Faza nadpobudliwości po ustąpieniu refrakcji względnej, w końcu fazy 3, krótka faza nadpobudliwości, w czasie której bodźce o niewielkim napięciu mogą wyzwolić potencjał czynnościowy. Mechanizm nadpobudliwości pozostaje nieznany.

50 BUDOWA UKŁADU BODŹCOPRZEWODZĄCEGO

51

52 Węzeł zatokowo przedsionkowy Węzeł zatokowy Węzeł Keith Flacka (1907)

53 Węzeł zatokowy: Wymiary: 15 x 3 x 2 mm. Położenie: w obrębie prawego przedsionka, na przednio prawej krawędzi ujścia żyły głównej górnej. Skład: 2 rodzaje komórek: - komórki P, - komórki T.

54 Budowa komórek: - komórki P mała ilość miofibrylli, słabo barwiące się, nieduże, okrągłe. - komórki T (przejściowe) budowa pośrednia pomiędzy budową komórek P, a budową roboczych włókien mięśniowych przedsionka.

55 Komórki P uważa się za rzeczywiste komórki rozrusznikowe węzła zatokowego. Prawdopodobnie ok komórek obszar o powierzchni < 0,5 mm. 2

56 Komórki P łączą się z komórkami T i między sobą. Komórki T łączą się z komórkami P i włóknami mięśniowymi. Nie stwierdzono istnienia połączeń pomiędzy komórkami P a roboczymi włóknami przedsionka.

57 Szlaki przewodzenia pobudzenia na odcinku węzeł zatokowy węzeł przedsionkowo komorowy.

58 Szlak międzywęzłowy przedni - przebiega do przodu od żyły głównej górnej, - dociera do górnej części węzła p k, - oddziela się od niego wiązka Bachmanna (=szlak międzyprzedsionkowy), na przedniej ścianie prawego przedsionka i dociera do włókien mięśniowych lewego przedsionka.

59 Szlak środkowy - omija żyłę główną górną od tyłu, - biegnie wzdłuż prawej strony przegrody międzyprzedsionkowej, - dociera do górnej części węzła p - k.

60 Szlak tylny - biegnie wzdłuż tylnej ściany prawego przedsionka, - dociera do węzła p k od tyłu i dołu, - czasem omija węzeł p k niemal całkowicie, wówczas część jego włókien bezpośrednio do pęczka Hisa (nazywana wówczas włóknami Jamesa).

61 Węzeł przedsionkowo komorowy Aschoff Tawary (1906)

62 Wymiary: 6 x 4 x 1 mm. Położenie: bezpośrednio pod wsierdziem prawego przedsionka, przy środkowym płatku zastawki trójdzielnej, do przodu od ujścia zatoki wieńcowej.

63 Węzeł przedsionkowo - komorowy czarna skrzynka - pozostaje najbardziej tajemniczą strukturą serca jego czynność daje się określić tylko pośrednio: na wejściu czyli w obrębie przedsionka i na wyjściu, czyli w pęczku Hisa.

64 Potencjał czynnościowy komórek węzła p -k jest wytwarzany przez powolny prąd wapniowy, co powoduje: - niezwykle wolne przewodzenie w obrębie węzła p -k => 2 3 cm/s, - męczenie się węzła w trakcie szybkiej stymulacji.

65 W dolno przedniej części węzła jego krawędź zwęża się, tworząc pęczek przedsionkowo komorowy, czyli pęczek Hisa Pęczek Palladino - Hisa

66 Pęczek Hisa przenika włóknistą przegrodę międzykomorową, docierając do górnego brzegu przegrody mięśniowej, tu rozgałęzia się, tworząc: - odnogę lewą szeroką, - odnogę prawą - wąską.

67 Odnoga lewa p. Hisa dzieli się na 3 wiązki: - przednią, - przegrodową, - tylną.

68 Odnogi i wiązki na prawie całej długości pokryte są otoczką łącznotkankową, która uniemożliwia przedostawanie się fali pobudzenia na otaczający mięsień roboczy.

69 Rozgałęzienia odnóg pęczka Hisa wewnątrz m. sercowego to włókna Purkinjego - ich końcowa sieć, rozprzestrzeniająca się pod wsierdziem, stanowi ostatni element układu bodźcoprzewodzącego, przenoszący falę pobudzenia bezpośrednio na roboczy mięsień komór.

70 ZWIĄZEK POMIĘDZY KRZYWĄ A ZJAWISKAMI ELEKTRYCZNYMI ZACHODZĄCYMI W SERCU

71 Ogólna zasada: Fala pobudzenia idąca w kierunku elektrody wywołuje wychylenie dodanie, od elektrody wychylenie ujemne.

72 Przedsionki - depolaryzacja m. roboczego przedsionków jest widoczna jako załamek P, - repolaryzacja rozpoczyna się w czasie trwania załamka P, kończy się w obrębie początkowej części odcinka ST (przeważnie nie ma swojego odpowiednika w zapisie ekg).

73 Węzeł p k - pobudzenie do węzła p k dociera jeszcze w czasie trwania załamka P (czyli w czasie depolaryzacji przedsionków). W czasie trwania odcinka PQ pobudzenie przechodzi przez węzeł p-k, pęczek Hisa, odnogi pęczka Hisa do końcowych włókien Purkinjego włącznie.

74 Kierunek rozprzestrzeniania się pobudzenia w obrębie wolnej ściany mięśniowej: => od wierdzia do nasierdzia.

75 Obszar pobudzenia rozszerza się ze środkowej części przegrody na prawo i ku dołowi; następnie obejmuje koniuszek serca; kolejno wędruje wzdłuż wolnych ścian komór w kierunku podstawy serca.

76 Kierunek wychylenia krzywej zależy od położenia elektrody względem kierunku rozprzestrzeniania się fali pobudzenia.

77

78 Odcinek ST odpowiada okresowi powolnej repolaryzacji mięśnia komór. Napięcia w tym okresie są zbyt małe, by odchylić mogły krzywą od linii izoelektrycznej.

79 Załamek T (dodatni!) => repolaryzacja nie jest procesem analogicznym /odwrotnym/ do procesu depolaryzacji, ponieważ nie przebiega zgodnie z kierunkiem depolaryzacji.

80 Odwrotny kierunek repolaryzacji jest najprawdopodobniej wynikiem różnic: - szybkości, - nasilenia Procesów metabolicznych w poszczególnych warstwach serca.

81 W warstwach zewnętrznych: jest mniejsze ciśnienie, większy przepływ krwi, wyższa temperatura, niż w warstwach wewnętrznych.

82 Dodatkowy czynnik wpływający na zmianę przebiegu repolaryzacji to szerzenie się jej przez ciągłość, podczas gdy kierunek depolaryzacji wyznaczany jest przez zorganizowany system szlaków układu przewodzącego.

83 FIZYCZNE PODSTAWY ELEKTROKARDIOGRAFII

84 August Waller angielski fizjolog pierwszy zapis czynności elektrycznej z powierzchni ciała u człowieka (1887). Wprowadził termin elektrokardiogram, pierwszy sporządził mapę dwubiegunowych izopotencjałów sił elektromagnetycznych serca na powierzchni klatki piersiowej.

85 Willem Einthoven holenderski lekarz - wprowadził galwanometr strunowy (umożliwiający rozpowszechnienie techniki rejestracji elektrokardiogramów), - opracował założenia układu odprowadzeń kończynowych (aktualne do dzisiaj), - opracował obowiązującą terminologię załamków ekg.

86 Podstawą oceny pola elektrycznego wytwarzanego przez serce jest koncepcja sformułowana przez Einthovena w 1913r. Obejmuje trzy założenia.

87 1. koncepcja dipola funkcję elektryczną serca można wyrazić w postaci pojedynczej pary biegunów: - dodatniego, - ujemnego, umieszczonych blisko siebie ( dipol najprostszy generator prądu).

88 2. dipol znajduje się w geometrycznym środku tkanek o jednorodnych warunkach przewodzenia prądu.

89 3. trzy punkty odpowiadające połączeniu obu kończyn górnych i lewej kończyny dolnej z tułowiem leżą w równych odległościach od siebie tym samym układ odprowadzeń rejestrujący różnice potencjałów między wymienionymi kończynami można przedstawić w formie trójkąta równobocznego ( znanego też jako trójkąt Einthovena ).

90

91 Powstały liczne bardziej skomplikowane technicznie próby oceny pola elektrycznego serca, opierające się na wprowadzeniu gęstych sieci elektrod na klatce piersiowej. Najbardziej znane: - 72-elektrodowy układ Rijlanta, - 30-elektrodowa sieć diamentowa Kowarzyków

92 UKŁADY ODPROWADZEŃ STANDARTOWYCH

93 3 dwubiegunowe odprowadzenia kończynowe

94

95 Odprowadzenie I rejestruje różnicę potencjałów pomiędzy lewą i prawą ręką. Odprowadzenie II rejestruje różnicę potencjałów pomiędzy prawą ręką a lewą nogą. Odprowadzenie III rejestruje różnicę potencjałów pomiędzy lewą ręką a lewą nogą.

96 Aby ułatwić oznaczanie wektora serca wykorzystujemy trójkąt Einthovena przekształcony w trójosiowy układ wspłrzędnych.

97

98 Układ jednobiegunowych odprowadzeń kończynowych Wprowadzenie osi trzech odprowadzeń jednobiegunowych do układu dwubiegunowych odprowadzeń kończynowych tworzy sześcioosiowy układ współrzędnych.

99 Układ jednobiegunowych odprowadzeń przedsercowych umożliwiający określenie rzutu wektora serca na płaszczyznę poziomą.

100

101 ODPROWADZENIA ELEKTROKARDIOGRAFICZNE

102 Rutynowe badanie ekg obejmuje 12 odprowadzeń: - trzy kończynowe dwubiegunowe (tzw. klasyczne), - trzy kończynowe jednobiegunowe, - sześć jednobiegunowych przedsercowych.

103 Odprowadzenia klasyczne - teoretycznie elektrody badające mogą być umieszczone w dowolnym punkcie kończyn od poziomu barków w obrębie kończyn górnych, do poziomu fałdu pachwinowego i pośladkowego w obrębie kończyn dolnych. Praktycznie dystalne części przedramion i lewe podudzie.

104 Einthoven arbitralnie zmienił kierunek przepływu prądu w II odprowadzeniu w celu uzyskania dodatnich wychyleń załamka P i T oraz zespołu QRS we wszystkich trzech odprowadzeniach dwubiegunowych kończynowych.

105 Napięcia rejestrowane w odprowadzeniu II są sumą napięć w odprowadzeniu I i III.

106 Tzw. odprowadzenia jednobiegunowe polegają na rejestracji różnicy potencjałów pomiędzy elektrodą badającą (czynną), umieszczoną w odpowiednim punkcie powierzchni ciała, a specjalnie skonstruowaną elektrodą obojętną, czyli centralną końcówką Wilsona, którą stanowi połączenie trzech elektrod kończynowych z dołączonymi oporami.

107

108 Oznaczenie odprowadzeń jednobiegunowych litera V (ang. - voltage). VR (right) VL (left) VF (foot) W tych odprowadzeniach charakterystyczną cechą jest mała amplituda załamków.

109 Modyfikacja Goldbergera

110

111 Goldberger zmodyfikował centralną końcówkę dla jednobiegunowych odprowadzeń kończynowych, odłączając od wspólnego obojętnego gniazdka przewód z tej kończyny, której potencjał jest rejestrowany.

112 Spowodowało to wzrost amplitudy rejestrowanych wychyleń o 1/3 dlatego oznaczenie tych odprowadzeń poprzedzamy symbolem a (augmented nasilony). avr avl avf

113 Jednobiegunowe odprowadzenia przedsercowe. Rejestrujemy potencjały 6 punktów oznaczone literami C (ang. chest) C1 C6. Używając elektrody Wilsona odprowadzenia wymienionych punktów oznaczamy jako V1 - V6.

114 C1 w IV międzyżebrzu przy prawym brzegu mostka, C2 w IV międzyżebrzu lewym brzegu mostka, C3 w połowie odległości między punktami C2 i C4, C4 w V międzyżebrzu w linii środkowoobojczykowej lewej, C5 w przedniej linii pachowej lewej, w miejscu jej przecięcia przez prostopadłą do niej linię poprowadzoną z punktu C4, C6 w środkowej linii pachowej lewej, w miejscu jej przecięcia przez prostopadłą do niej linię poprowadzoną z puntku C4.

115 Odprowadzenia dodatkowe

116 Dodatkowe odprowadzenia piersiowe: C7 C9. Oznaczenie V7 V9.

117 C7 w linii pachowej tylnej na tym samym poziomie co punkty C4 C6. C8 w linii łopatkowej na tym samym poiomie. C9 na lewym brzegu kręgosłupa na tym samym poziomie.

118 Odprowadzenia z prawej strony klatki piersiowej

119

120 Odprowadzenie z rzutu koniuszka serca VAp (apex)

121 Odprowadzenia z okolicy wyrostka mieczykowatego VE1 VE3 (ensiformis)

122 Odprowadzenie z okolicy pępka Vo (omphalus)

123 Odprowadzenia przełykowe Voe Z określeniem odległości od linii zębów

124 Odprowadzenia wewnątrzsercowe. Służą do tzw. krwawej elektrofizjologii zaawansowanej oceny układu bodźcoprzewodzącego.