ЭКГ. История метода, электрофизиология сердца, основные понятия и технические аспекты ЭКГ. Характеристика зубцов на ЭКГ.

Содержание

Краткий экскурс в историю
Основы электрофизиологии сердца
Основные понятия метода ЭКГ
Образование зубцов и интервалов на ЭКГ
Технические аспекты записи ЭКГ

Краткий экскурс в историю

Первая электрокардиограмма человека была записана нидерландским врачом Уильямом Эйнтховеном 11 апреля 1892 года с помощью капиллярного электрометра. Четыре наблюдаемые отклонения от изолинии он сначала назвал буквами A, B, C, D, но позже стал применять буквы из середины алфавита: P, Q, R, S и T.
В 1902 году он сделал первую прямую запись ЭКГ человека, используя гальванометр, и этот год считается официальной датой изобретения ЭКГ. За семь лет до этого, в 1895 году, также произошло открытие рентгеновских лучей, и два эти новейшие метода в совокупности позволили совершить качественный прорыв в диагностике на тот момент.
В 1924 году Эйнтховен получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за свое открытие.
Willem Einthoven and the Birth of Clinical Electrocardiography a Hundred Years Ago', S.Serge Barold, Cardiac Electrophysiology Review, Springer Netherlands January 2003

Основы электрофизиологии сердца

Главные свойства сердца, определяющие его электрическую активность – это автоматизм, возбудимость и проводимость.
Автоматизм – это способность генерировать потенциал действия без действия раздражителя. Это свойство присуще пейсмейкерным атипичным кардиомиоцитам (Рисунок 1).
Возбудимость – способность генерировать потенциал действия в ответ на раздражитель.
Проводимость – способность проводить потенциал действия.
Эти два свойства присущи всем кардиомиоцитам.

Рисунок 1. Проводящая система сердца.
Для понимания ЭКГ необходимо знать несколько основополагающих моментов в электрофизиологии сердца. Одним из таких моментов является закон градиента автоматизма: в сердце степень автоматизма пейсмейкерных клеток тем выше, чем ближе пейсмейкер (водитель ритма) расположен к синусовому узлу (Таблица 1).

Таблица 1. Типы физиологических пейсмейкеров сердца.
Этот закон также означает, что задает ритм сердцу тот водитель ритма, частота импульсов которого наибольшая. Это объясняется тем, что первый сработавший пейсмейкер переводит в состояние рефрактерности остальные более медленные.
В обычных условиях работает пейсмейкер 1 порядка – синусовый узел. При его повреждении, например, при инфаркте миокарда, ритм начинает задавать пейсмейкер следующего порядка – АВ-узел. Такой ритм будет отличаться меньшей частотой. И наоборот, если мы установим пациенту временный трансвенозный электрокардиостимулятор (ЭКС) и станем навязывать частоту импульсов выше, чем синусовый узел, то основным ритмом станет артифициальный ритм ЭКС, в то время как синусовый узел не будет успевать выходить из состояния рефрактерности и перестанет выдавать собственные импульсы.
Второй важный для практики электрофизиологический факт – это существование атриовентрикулярной задержки проведения.

Рисунок 2. Сравнение скоростей проведения по разным отделам сердца.
АВ-узел является участком сердца с наименьшей скоростью проведения (Рисунок 2). Его функция во многом детерминирует частоту сердечных сокращений, поскольку у АВ-узла есть предел, выше которого он не может проводить импульсы. Та частота наджелудочковых (синусовых, предсердных) импульсов, при которой АВ-узел не успевает провести каждый наджелудочковый импульс на желудочки сердца и возникает АВ-блокада, называется точкой Венкебаха. Обычно точка Венкебаха составляет 140–150 импульсов в минуту. При симпатической/парасимпатической стимуляции она может смещаться соответственно выше/ниже стандартного значения.

Основные понятия метода ЭКГ

ЭКГ представляет собой запись разности потенциалов, создаваемых электрическим полем сердца, между двумя точками на поверхности тела.
Совокупность из этих двух точек – отведение ЭКГ. Воображаемая прямая между двумя этими точками – ось отведения. Ось имеет полярность (отрицательный и положительный полюса) и направление (угол расположения в той или иной плоскости).
Разность потенциалов на ЭКГ отражается в записи амплитуды и направления интегрального вектора (Рисунок 3) в течение определенного времени.

Рисунок 3. Понятие об интегральном векторе. Формирование интегрального вектора.
Чтобы понимать, как электрическая активность сердца отражается на пленке ЭКГ нужно немного вспомнить геометрию. Проекция интегрального вектора на ось отведения в конкретный момент времени и представляет собой отклонения от изолинии на ЭКГ. Амплитуда отклонения отражает модуль исходного интегрального вектора и степень его параллельности с осью отведения. Отклонение вверх или вниз зависит от совпадения направления вектора с направлением оси отведения (Рисунок 4).

Рисунок 4. Формирование отклонений на ЭКГ на примере одного интегрального вектора и отведений I и aVF.
Средний результирующий вектор (СРВ) отражает среднюю величину и направление интегрального вектора в течение всего периода распространения волны возбуждения или реполяризации по соответствующим отделам сердца.
СРВ во фронтальной плоскости – это электрическая ось сердца.
Немного подробнее об отведениях
Основные отведения:
• Стандартные отведения от конечностей по Эйнтховену (3). Оси во фронтальной плоскости.
• Усиленные отведения от конечностей по Гольдбергеру (3). Оси во фронтальной плоскости.
• Грудные отведения по Вильсону (6). Оси в горизонтальной плоскости.

Стандартные и усиленные отведения от конечностей в совокупности образуют шестиосевую систему отведений по Бейли (Рисунок 5).

Рисунок 5. Шестиосевая система отведений по Бейли.
Грудные отведения в горизонтальной плоскости направлены к активному электроду.
Грудные отведения отражают:
• Поведение интегрального вектора в горизонтальной плоскости;
• Местную электрическую активность участков сердца, расположенных непосредственно под электродами.
Также существуют дополнительные отведения: задние (V7-V9) и правые (V3R-V6R) грудные и некоторые другие (по Нэбу и пр.).

Образование зубцов и интервалов на ЭКГ

Рисунок 6. Основные зубцы и интервалы на ЭКГ.

Зубец P
Зубец P отражает деполяризацию предсердий. Поскольку синусовый узел находится в правом предсердии, то первая половина зубца Р отражает возбуждение правого предсердия, а вторая половина – левого.

Таблица 2. Характеристика нормального зубца Р.

Сегмент PQ
Сегмент PQ – изоэлектрическая часть комплекса PQRST, находящаяся между зубцом P и комплексом QRS, которая отражает проведение электрического импульса по АВ-узлу. Совокупность зубца Р и сегмента PQ составляет интервал PQ. Его продолжительность в норме – 0,12–0,20 с.

Комплекс QRS
В составе комплекса QRS зубец Q отражает деполяризацию межжелудочковой перегородки, зубец R – возбуждение основной массы миокарда желудочков, зубец S – деполяризацию базальных отделов миокарда желудочков.
Зубец R – всегда положительный. Зубец Q – это отрицательный зубец, находящийся перед R, а зубец S – тоже отрицательный, но находящийся после R. Поскольку при перпендикулярности интегрального вектора в определенный момент времени оси отведения его проекция на ось равняется нулю, то не во всех отведениях одновременно присутствуют все компоненты комплекса QRS. Поэтому желудочковый комплекс может иметь форму qR, RS, QRS, rS, RsR' и пр. у одного и того же пациента в разных отведениях. Важно иметь представление о том, в каких отведениях какой типичный комплекс QRS будет наблюдаться в норме.
Стоит отметить, что при письменном обозначении большой по амплитуде зубец принято записывать большими буквами (Q, R, S), а маленькие зубцы – малыми буквами (q, r, s). Если в одном желудочковом комплексе присутствуют два зубца R, то второй будет иметь штрих при описании (R' или r').

Сегмент ST
Сегмент ST – это участок ЭКГ от конца комплекса QRS (точка J) до начала зубца Т. Он отражает период полного охвата возбуждением обоих желудочков, когда разность потенциалов между различными участками сердечной мышцы отсутствует или мала.
Отклонение сегмента ST ниже изолинии называется депрессией сегмента ST, а выше изолинии – элевацией сегмента ST. В норме сегмент ST близок к изоэлектричному, хотя может иметь свои нормальные колебания. В частности, во всех отведениях допускаются депрессии сегмента ST менее 0,5 мм, практически во всех отведениях допустимы элевации сегмента ST менее 1 мм. Измерение амплитуды отклонения сегмента ST происходит в точке J.

Зубец Т
Зубец Т отражает реполяризацию желудочков. Имеет такое же (конкордантное) направление, что и вектор деполяризации желудочков (QRS).

Таблица 3. Характеристика нормального зубца Т.

Совокупность сегмента ST и зубца Т составляет интервал ST-T.

Зубец U
Зубец U – это маленький зубец, иногда следующий после зубца Т. Существуют различные теории о его происхождении, но самая популярная заключается в том, что он отражает реполяризацию волокон Пуркинье. Часто он бывает скрыт за зубцом Т и проявляется только при брадикардии (ЧСС <65 в мин). В норме он конкордантен зубцу Т по направлению, а по амплитуде составляет не более четверти от него (1–2 мм).

Интервал QT
Интервал QT находится от начала комплекса QRS до конца зубца Т. Он отражает суммарно всю электрическую активность желудочков. Нормальная его продолжительность составляет 0,35–0,45 с (если точнее, то верхний порог равен 0,44 у мужчин и 0,46 у женщин). И удлинение, и укорочение интервала QT угрожает развитием фатальных аритмий.

Технические аспекты записи ЭКГ

Электрокардиограмма представляет собой график, где по оси Х находится время в секундах, а по оси Y – электрическое напряжение в милливольтах (Рисунок 7).

Рисунок 7. Технические аспекты записи ЭКГ.
Вид этого графика может изменяться в настройках аппарата ЭКГ путем коррекции амплитуды и скорости записи.
При выборе стандартной амплитуды 10 мм будут равны 1 милливольту. Однако, например, при записи ЭКГ у пациента с выраженной гипертрофией левого желудочка, когда амплитуда комплекса QRS может быть зашкаливающей, на аппарате ЭКГ вручную или автоматически масштаб амплитуды может поменяться на 5 мм/мВ. Чтобы не допустить ошибки в интерпретации ЭКГ при самовольном решении прибора, нужно обращать внимание на контрольный милливольт в начале каждой пленки ЭКГ, он соответствует реальному масштабу.
Существует две стандартные скорости записи: 25 мм/с и 50 мм/с. Скорость записи 25 мм/с означает, что за 25 мм (5 больших клеток на ЭКГ) проходит 1 секунда. При скорости 25 мм/с 1 маленькая клетка на ЭКГ соответствует 0,04 с, а при 50 мм/с – 0,02 с.
Из этих данных путем несложных математических вычислений были выведены две формулы ленивого кардиолога (рисунок 8). Которые позволяют очень просто, при быстром взгляде на пленку, определить ЧСС пациента.
где КБК – количество больших клеток между соседними зубцами R.

В соответствии с этой формулой нормальная ЧСС при скорости записи 25 мм/с будет укладываться в 3–5 больших клеток между зубцами R на пленке.

Рисунок 8. Формула «ленивого кардиолога».
Однако на практике в такой точности нет необходимости и формулы «ленивого кардиолога» вполне достаточно для дифференциальной диагностики.