6 курс / Кардиология / ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЯ В ПЕДИАТРИИ

СЕРЕДА Ю.В. «ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЯ В ПЕДИАТРИИ»

2005

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АВ - атриовентрикулярный

АВ-блокада - атриовентрикулярная блокада АВД - атриовентрикулярная диссоциация АД - артериальное давление

AN-зона - атрионодулярная зона АВ-соединения ВА-блокада - вентрикулоатриальная блокада ВНС - вегетативная нервная система ВОД - вегетативное обеспечение деятельности ВП-блокада - внутрипредсердная блокада ВР - вегетативная реактивность

ДАД - диастолическое артериальное давление ИВЛ - искусственная вентиляция легких ИВТ - исходный вегетативный тонус КИГкардиоинтервалография КОП - клиноортостатическая проба

МНВР - миграция наджелудочкового водителя ритма МСДД - медленная спонтанная диастолическая деполяризация NH-зона - нодулярногисальная зона АВ-соединения

СА-блокада - синоатриальная блокада СА-узел - синоатриальный узел, синусовый узел САД - систолическое артериальное давление СП - систолический показатель

СРРЖ - синдром ранней реполяризации желудочков

СССУ - синдром слабости синусового узла ТМПД - трансмембранный потенциал действия ТМПП - трансмембранный потенциал покоя ЧСС - частота сердечных сокращений ЭДС - электродвижущая сила

ЭКГ - электрокардиография, электрокардиограмма ЭхоКГ - эхокардиография, эхокардиограмма

1.ВВЕДЕНИЕ

Электрокардиографию ЭКГ широко используют в педиатрии. В настоящее время этот метод является одним из основных «скрининговых» исследований и позволяет судить как о функциональных особенностях сердечно-сосудистой системы ребенка, так и о состоянии детского организма в целом.

Метод в течение века успешно применяют в медицинской практике. В 1887 г. английский исследователь A.D.Waller доказал, что существует разность потенциалов между электродами, расположенными на поверхности тела человека, объяснил этот факт проявлением электрической активности сердца и осуществил первую запись электрокардиограммы ЭКГ человека. В 1897-1912 гг. голландский физиолог Willem Einthoven, при помощи струнного гальванометра, зарегистрировал ЭКГ и описал три стандартных отведения от конечностей. В 1924 году Вильяму Эйнтховсну была присуждена Нобелевская премия за разработку основ клинической электрокардиографии. В 1934 F.Wilson предложил использовать грудные отведения, а в 1942 Е.Goldberger разработал методику использования «усиленных» отведений от конечностей. В настоящее время в большинстве лечебных учреждений минимальный протокол исследования включает запись 12 отведений ЭКГ, предложенных вышеуказанными авторами.

ВРоссии электрокардиографический метод исследования используют с 1908 г., благодаря работам Александра Филипповича Самойлова - коллеги и друга В.Эйнтховена.

Впедиатрии при обследовании больного важно не только определять степень патологических изменений, но и оценивать реакцию развивающегося организма на заболевание. Реактивность ребенка тесно связана с этапами его развития, а ее показатели значительно варьируются в зависимости от возраста, физического и нервно-психического развития, социальных условий и т.д. Педиатр обязан прогнозировать течение патологического процесса для того, чтобы осуществлять своевременную и адекватную терапию. В этом ему отчасти может оказать помощь и ЭКГ, поскольку сердечно-сосудистая система является своеобразным «индикатором» общего состояния организма.

Интерпретация данных ЭКГ ребенка достаточно сложна. Сопоставляя показатели ЭКГ с возрастными особенностями больного, педиатр должен разграничить «физиологические» и «патологические» признаки ЭКГ, оценить их по отдельности и в совокупности и только после этого делать общее заключение. Поэтому терапевты и специалисты в области функциональной диагностики при расшифровке детских ЭКГ часто допускают ошибки и не совсем правильно трактуют те или иные изменения. По международным стандартам каждый врач обязан иметь четкое представление об электрокардиографии и владеть навыками расшифровки ЭКГ. В первую очередь это касается педиатров.

Представленное Вашему вниманию пособие не преследует цель всеобъемлющего изложения теоретических и практических аспектов ЭКГ в педиатрии. Для этого существуют уже опубликованные руководства и монографии. В данном пособии сформулированы основные диагностические алгоритмы, позволяющие адекватно трактовать ЭКГ у детей. Пособие выполнено в «конспективном» стиле и является лишь «развернутым планом изучения рассматриваемых вопросов.

2. БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКГ

ЭКГ — метод исследования, позволяющий регистрировать изменения электрических потенциалов, возникающих в сердечной мышце.

При помощи ЭКГ можно оценить четыре основные функции сердца: функцию автоматизма (раздел 2.2.1.); функцию возбудимости (раздел 2.2.2.); функцию рефрактерности (раздел 2.2.3.); функцию проводимости (раздел 2.2.4.).

ЭКГ не позволяет оценить лишь пятую основную функцию сердца - функцию сократимости (раздел 2.2.5.). С этой целью в педиатрии широко используют ультразвуковое исследование сердца - эхокардиографию ЭхоКГ.

2.1. МЕМБРАННАЯ ТЕОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БИОПОТЕНЦИАЛОВ

Выделяют несколько типов кардиомиоцитов (табл. 1 и 2). Их принципиальное различие заключается в функциональной «специализации» - генерировать импульсы (пейсмекерные клетки), проводить импульсы (клетки проводящей системы сердца),

осуществлять процесс сокращения миокарда (клетки рабочего миокарда).

Таблица 1.

Основные типы кардиомиоцитов и их свойства (Б.И.Ткаченко и соавт., 1998)

Таблица 2.

Сравнительная характеристика кардиомиоцитов с «быстрым» и «медленным ответом» (Б.И.Ткаченко и соавт., 1998)

2.1.1. МЕДЛЕННАЯ СПОНТАННАЯ ДИАСТОЛИЧЕСКАЯ ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯ МСДД

Свойством МСДД (фаза 4 на рис. 1а) обладают Р-клетки (от англ. pacemaker водитель ритма), располагающиеся главным образом и синоатриальном узле (синусовом узле, САузле) и АВ-соединении.

Фаза быстрой деполяризации Р-клеток (фаза 0) обусловлена вхождением Са+ и, частично, Na+ внутрь клеток через потенциалзависимые «медленные» мембранные каналы. Движение ионов против электрохимического градиента (активный транспорт) осуществляют ионные насосы, которые сопряжены с мембранными ферментами АТФазами. АТФ-азы ускоряют гидролиз АТФ, а выделяющаяся при этом энергия расходуется на перенос ионов. «Медленные» каналы открываются при величине трансмембранного потенциала около -40мВ. Фаза реполяризации «медленных» клеток (фазы 2 и 3) связана с инактивацией кальциевых каналов и увеличением выхода из клеток К+ (рис. 1а).

2.1.2. ТРАНСМЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ ТМПП

Клетки рабочего миокарда и проводящей системы сердца в нормальных условиях не обладают свойством МСДД и в покое имеют стабильный ТМПП около -90мВ. Однако в условиях ишемии эти клетки могут «самовозбуждаться» и генерировать электрические импульсы.

ТМПП (рис. 1б) возникает вследствие того, что клеточная мембрана в состоянии покоя проницаема для К+ (в основном) и С1- (в меньшей степени). Во внутриклеточной среде концентрация К+ приблизительно в 30раз выше (140-150мМ), чем во внеклеточной среде (4-5мМ); а в противоположность этому Na+ в 20раз ниже, С1- в 13раз ниже, Са+ в 25раз ниже. Данное соотношение концентрации ионов поддерживается функционирующими ионными насосами. По направлению градиентов концентраций положительно заряженные ионы калия покидают клетку, а отрицательно заряженные ионы хлора поступают внутрь клетки. В результате этого наружная поверхность клеточной мембраны заряжается положительно, а внутренняя отрицательно (поляризация клеточной мембраны). Кроме того, в формировании диастолического потенциала кардиомиоцитов принимает участие и активный ток ионов, непосредственно создаваемый калиево-натриевым насосом. При работе этого насоса происходит неэквивалентный (электрогенный) обмен ионов: па каждые 2К+, введенных в клетку, выводится 3Na+. В результате возникает выходящий из клетки ток положительных зарядов - насосный ток, который увеличивает отрицательный внутриклеточный заряд.

2.1.3. ТРАНСМЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ ТМПД

Под действием возбуждающего влияния Р-клеток в «быстрых» клетках (кардиомиоцитах) начинают функционировать «быстрые» натриевые каналы (полностью открываются при величине потенциала около -60мВ), что приводит к лавинообразному входу Na+ в клетку. Входящий ток Na+ приводит к уменьшению трансмембранного потенциала (деполяризации). Когда потенциал мембраны понижается примерно до -40мВ, открываются потенциалзависимые «медленные» мембранные каналы, идентичные таковым в «медленных» клетках (Р-клетках). Через эти каналы осуществляется дополнительный «медленный» ток Са+ и Na+. «Быстрый» входящий ток натрия и «медленный» входящий ток кальция и натрия уменьшают трансмембраниый потенциал до нуля и перезаряжают мембрану (овершут) до +30мВ. При достижении этого значения трансмембранного потенциала «быстрые» натриевые каналы инактивирумтся, а «медленные» кальциевые и натриевые каналы продолжают функционировать, что обеспечивает в дальнейшем фазу «плато». В момент достижения положительного пика трансмембраниого потенциала открываются специфические мембранные каналы, через которые в клетку поступает С1-, обеспечивая фазу начальной быстрой реполяризации. При этом положительный потенциал мембраны уменьшается, что приводит к активации потенциалзависимых калиевых каналов. К+ начинает выходить из клетки. Динамическое равновесие между «медленными» входящими токами кальция и натрия и выходящим током калия обеспечивает временную стабилизацию трансмембранного потенциала (фазу «плато»). По мере преобладания выходящего калиевого тока отрицательный потенциал мембраны постепенно возрастает, и в дальнейшем (при трансмембранном потенциале около -40мВ) «медленные» кальциевые и натриевые каналы закрываются, а преобладающим становится лишь выходящий калиевый ток, который и обеспечивает фазу конечной быстрой реполяризации кардиомиоцитов. Трансмембранпый потенциал при этом вновь достигает величины около -90мВ (рис. 1б).

Фазы ТМПД:

фаза 0 - фаза быстрой деполяризации клеток (10мс); фаза 1 - фаза начальной быстрой реполяризации клеток; фаза 2 - фаза «платою (200мс); фаза 3 - фаза конечной быстрой реполяризации клеток; фаза 4 - фаза ТМПП (диастола).

2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ФУНКЦИЙ СЕРДЦА 2.2.1. ФУНКЦИЯ АВТОМАТИЗМА

Функция автоматизма — это способность кардиомиоцитов вырабатывать электрические импульсы при отсутствии внешних раздражителей.

Данной способностью обладают клетки-водители ритма (Р-клетки), основным свойством которых является МСДД (раздел 2.1.1.).

В сердце существует несколько центров автоматизма.

Центр автоматизма первого порядка - Р-клетки СА-узла, вырабатывающие импульсы у взрослых с частотой 60-80 мин, у детей до 140 мин и более.

Центры автоматизма второго порядка - Р-клетки верхней, срединно-боковой и нижней частей правого предсердия, стенок коронарного синуса и клапанов, верхней и нижнезадней стенок левого предсердия, АВ-соединения (в NH-зоне; кардиомиоциты АВузла функцией автоматизма не обладают). Эти клетки вырабатывают импульсы у взрослых с частотой 40-60 мин, у детей иногда с более высокой частотой.

Центры автоматизма третьего порядка - Р-клетки разветвлений системы пучка Гиса и волокон Пуркинье, вырабатывающие импульсы с частотой 20-40 мин.

Номотопным центром автоматизма (водителем ритма сердца, в обычных условиях) является СА-узел, расположенный в верхнезадней части правого предсердия между устьями полых вен (рис. 2). Степень автоматизма остальных (гетеротопных, латентных) центров автоматизма понижается по мере их удаления от СА-узла. В нормальных условиях автоматизм гетеротопных центров не проявляется, так как более частые синусовые импульсы, возбуждая все отделы сердца, разряжают зреющие в этих центрах импульсы.

Автоматизм латентных водителей ритма может проявиться: при понижении синусового автоматизма; при повышении автоматизма гетеротопного центра;

при блокаде на пути распространения синусового импульса.

2.2.2. ФУНКЦИЯ ВОЗБУДИМОСТИ

Функция возбудимости - это способность кардиомиоцитов возбуждаться под влиянием импульсов, исходящих от клеток-водителей ритма.

Эта функция подробно рассмотрена в разделе 2.1.3. и тесно связана с функцией проводимости (раздел 2.2.4.).

Нарушения функции возбудимости могут возникать: при нарушении функции клеточных мембран;

при нарушении ионного баланса организма (калий, кальций, натрий, хлор и др.); при неадекватном использовании лекарственных препаратов и др.

2.2.3. ФУНКЦИЯ РЕФРАКТЕРНОСТИ

Функция рефрактерности - это способность кардиомиоцитов временно не возбуждаться под влиянием импульсов, исходящих от клеток-водителей ритма. Выделяют: абсолютный (эффективный) рефрактерный период (фазы 0, 1,2, начало фазы 3 ТМПД), когда кардиомиоциты не способны реагировать на импульс любой силы (раздел 2.1.3.); относительный рефрактерный период (вторая половина фазы 3 ТМПД), когда сильные и сверхсильные импульсы способны преждевременно вызвать повторный ТМПД.

В заключительной стадии каждого цикла возбуждения сердца отмечают интервал времени, когда возникает период неоднородной рефрактерности кардиомиоцитов (у разных клеток различная скорость восстановления проводимости) - уязвимый период (период нестабильности миокарда).

Нарушения функции рефрактерности могут возникать при тех же обстоятельствах, что и нарушения функции возбудимости.

2.2.4. ФУНКЦИЯ ПРОВОДИМОСТИ

Функция проводимости - это способность кардиомиоцитов проводить возбуждение к различным отделам сердечной мышцы.

Этой способностью обладают не только волокна проводящей системы сердца, но и сократительный миокард, где скорость проведения импульса значительно меньше. В проводящей системе сердца скорость прохождения возбуждения достаточно высока: в предсердиях 1м/с, в АВ-узле 0,2м/с, в пучке Гиса 1м/с, в ножках и разветвлениях пучка Гиса, в волокнах Пуркинье 3-4м/с. (рис. 2)

Последовательность распространения возбуждения в сердце:

СА-узел => правое предсердие => правое + левое предсердие => левое предсердие (0,1с); АВ-узел - задержка импульса (способен пропустить не более 180-220имп/мин); пучок Гиса и волокна Пуркинье => возбуждение средней и нижней части межжелудочковой перегородки (слева направо) => возбуждение апикальной области сердца - передней,

задней и боковой стенок правого, а затем и левого желудочков (от эндокарда к эпикарду) => возбуждение левого желудочка => возбуждение базальных отделов левого и правого желудочков и межжелудочковой перегородки (0,1с).

Нарушения функции проводимости возникают при наличии разнообразных блокад, причины которых различны.

2.2.5. ФУНКЦИЯ СОКРАТИМОСТИ

Функция сократимости - это способность кардиомиоцитов сокращаться в ответ на возбуждение.

Когда трансмембранный потенциал клетки рабочего миокарда достигает определенного значения (выше -40мВ), активируются потенциалзависимые «медленные»- мембранные каналы, через которые Са+ поступает в цитоплазму кардиомиоцитов. При достижении определенного уровня концентрации кальция в цитоплазме происходит активация сократительных белков (актина и миозина) и стимуляция освобождения значительного количества кальция из саркоплазматического ретикулума, необходимого для процесса сокращения.

Функцию сократимости по данным ЭКГ не оценивают.

2.3.«ДИПОЛЬНАЯ» КОНЦЕПЦИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В МИОКАРДЕ

В 1927 W.Graib доказал, что при возбуждении мышечной пластины, помещенной в солевой раствор, образуется симметричное поле диполя. Если поместить возбужденное мышечное волокно (элементарный диполь) и проводящую среду, то изменения разности потенциалов можно зарегистрировать не только в непосредственной близости от волокна, но и вдали от него.

Элементарный диполь (мышечное волокно) является источником ЭДС (вектор ЭДС диполя), направленной от возбужденного участка (отрицательный заряд на наружной поверхности мембраны) к невозбужденному (положительный заряд на наружной поверхности мембраны). Сердце упрощенно можно рассматривать как «макродиполь» (алгебраическая сумма векторов ЭДС всех мышечных волокон).

Правила диполя:

если вектор диполя направлен в сторону положительного электрода, то на электрограмме будет зафиксирован положительный зубец (направлен вверх); если вектор диполя направлен в сторону отрицательного электрода, то на электрограмме будет зафиксирован отрицательный зубец (направлен вниз); если вектор диполя направлен перпендикулярно условной линии, соединяющей

электроды (ось отведения), то на электрограмме будет зафиксирована изолиния. Суммарный моментный вектор сердца - алгебраическая сумма всех векторов, его составляющих в данный момент времени.

Средний результирующий вектор сердца интегрально отражает среднюю величину и ориентацию ЭДС сердца в течение всего периода возбуждения или реполяризации в соответствующих отделах сердца:

возбуждение в предсердиях - Р; возбуждение в желудочках - QRS; реполяризация желудочков - Т.

2.4.ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЧЕСКИЕ ОТВЕДЕНИЯ

Электрокардиограмма есть проекция вектора ЭДС сердца на ось электрокардиографического отведения, представленная линейной графической формой и выражающая скалярные показатели величины зубцов и длительность фаз сердечного цикла (Кубергер М.Б., 1983).

При работе сердца возникает разность потенциалов, которую можно зарегистрировать на поверхности тела. Для того, чтобы записать электрокардиограмму, необходимо наложить электроды на участки тела, имеющие разные потенциалы, и подать эту разность потенциалов на вход усилителя электрокардиографа. Место наложения электродов и полученную электрокардиографическую кривую называют: «электрокардиографическим отведением». Условные линии, соединяющие пару электродов на поверхности тела, получили название: «ось отведения». Положительный электрод (со знаком «+») обозначают как «активный электрод».

2.4.1. СТАНДАРТНЫЕ ОТВЕДЕНИЯ

Стандартные отведения регистрируют разность потенциалов между конечностями. W.Einthoven предложил три отведения:

I отведение - левая рука(+) и правая рука(-);

II отведение - левая нога(+) и правая рука(-);

III отведение - левая нога(+) и левая рука(-). При этом:

правая рука - красный электрод; левая рука - желтый электрод; левая нога - зеленый электрод;

правая нога (заземление) - черный электрод.

W.Einthoven впервые выдвинул концепцию «равностороннего треугольника» и рассматривал данные отведения как систему координат для описания результирующего (сердечного) вектора.

В настоящее время стандартные отведения рассматривают как «трехосевую» систему координат во фронтальной плоскости (рис. 3а).

2.4.2. УСИЛЕННЫЕ ОТВЕДЕНИЯ ОТ КОНЕЧНОСТЕЙ

Усиленные отведения от конечностей регистрируют разность потенциалов между одной из конечностей, на которой установлен активный электрод, и средним потенциалом двух других конечностей.

E.Goldberger предложил использовать отведения: aVR - от правой руки (от англ. right правый);

aVL - от левой руки (от англ. left левый); aVF - от левой ноги (от англ. foot нога);

«а» (от англ. augmented усиленный), «V» (физический символ напряжения).

В 1943 г. R.Bayley предложил использовать «шестиосевую» систему координат фронтальной плоскости, объединив системы координат Эйнтховена и Гольдбергера

(рис. 3б).

2.4.3. ГРУДНЫЕ ОТВЕДЕНИЯ

Грудные отведения регистрируют разность потенциалов между активным электродом, установленным на поверхности грудной клетки, и объединенным, электродом от трех конечностей (правой руки, левой руки, левой ноги), объединенный потенциал которых близок к нулю (0,2мВ).

Грудные отведения являются системой координат в горизонтальной плоскости и позволяют уточнить расположение вектора сердца в пространстве (рис. 4а).

Грудные отведения, предложенные F.Wilson:

V1 - правый край грудины в 4 межреберье (красный электрод); V2 - левый край грудины в 4 межреберье (желтый электрод);

V3 - левая парастернальная линия между V2 и V4 (зеленый электрод);

V4 - левая срединно-ключичная линия в 5 межреберье (коричневый электрод); V5 - левая передняя подмышечная линия в 5 межреберье (черный электрод); V6 - левая средняя подмышечная линия в 5 межреберье (синий электрод).

2.4.4. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОТВЕДЕНИЯ

Левые грудные дополнительные отведения (рис. 4а) используют для исследования заднебазальных отделов левого желудочка:

V7 - левая задняя подмышечная линия в 5 межреберье; V8 - левая лопаточная линия в 5 межреберье;

V9 - левая паравертебральная линия в 5 межреберье.

Правые грудные дополнительные отведения V3R-V6R (рис. 4а) используют для исследования правого желудочка (установка электродов аналогична V3-Vfi, но справа). Отведения по В.Небу (рис. 4б). Эти отведения (А anterior, D dorsalis, I inferior) помогают распознать очаговые изменения в миокарде, а также их применяют при записи ЭКГ во время движения (при пробах с физической нагрузкой). При этом:

красный электрод - 2 межреберье справа у края грудины (-); желтый электрод - позиция V7 (- , +);

зеленый электрод - позиция V4(+).

Другие дополнительные отведения, такие, как ортогональные, пищеводные отведения, прекардиальная картография и т.д., в педиатрии используют, как правило, в специализированных лечебных учреждениях.

Существует методика анализа у детей «крупномасштабной» ЭКГ, позволяющей получить ряд дополнительных сведений при регистрации ЭКГ в масштабах 1мВ =20мм и 1мВ =50мм (Острополец С.С, Буряк В.Н.,1994).