2 курс / Нормальная физиология / Новые_теории_деятельности_сердца_и_мышечного_сокращения_Завьялов

1.2. Разработка электрокардиографии

После создания Гарвеем теории кровообращения второе место по значимости, несомненно, принадлежит электрокардиографии(ЭКГ).В1856г.КёлликериМюллервпервые обнаружили наличие электрических явлений в сокращающейся сердечной мышце. Они провели многочисленные исследования на различных животных, работая на «открытом» сердце [27].

В 1887 г. английский физиолог Огюст Дезире Уоллер

(Augustus Desire Waller, 1856–1922) обнаружил, что изме-

нения потенциалов, возникающие при сокращении сердца, можно записать с помощью электродов, наложенных на поверхность тела интактного животного. Подобные токи записывались с помощью капиллярного электрометра – прибора, состоящегоизртутногостолбика,поднимающегосяиопускающегося в зависимости от изменения электрического поля. Большинство экспериментов сначала было проведено на его любимом бульдоге Джимми, ставшем в то время, пожалуй, самым популярным псом в Британии (рис. 1.2).

О.Д. Уоллер впервые сформулировал основные положения электрофизиологических понятий ЭКГ, предположив, что сердце представляет собой диполь, т. е. совокупность двух электрических зарядов, равных по величине, но противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Уоллеру также принадлежит и такое понятие, как электрическая ось сердца [28].

11

Виллем Эйнтховен (1860–1927) побывал на конференции в Лондоне, на которой О.Д. Уоллер демонстрировал «электрограмму» – записи волновых форм, полученные с сердца человека с помощью капиллярного элекрометра. Записываемаяприэтомэлектрограмма,прообразбудущейЭКГ, была чрезвычайно несовершенной, поскольку ртутный столбик обладал высокой инерцией. Поэтому Эйнтховен разработал прибор, с помощью которого можно было точно записывать небольшие колебания электрических потенциалов. Работа над прибором заняла у него шесть лет, и в результате в 1903 г. был создан струнный гальванометр. Он состоял из очень тонкой кварцевой проволоки (настолько тонкой, что она колебалась под воздействием воздуха), удерживаемой под напряжением в магнитном поле. Когда по проволоке проходил электрический ток, она отклонялась в зависимости от силы тока. Далее ее перемещения усиливались и фотографировались на движущейся ленте. Поскольку эта проволока была очень легкой, она практически мгновенно реагировала на любые изменения электрического поля.

Этот прибор позволял регистрировать очень малые по величине, быстрые изменения электрического потенци-

12

ала и проводить электрокардиологические исследования. С помощью нового прибора Эйнтховен определил временные и амплитудные параметры зубцов ЭКГ (P, Q, R, S, T, U) и впервые применил этот метод для диагностики заболеваний сердца. Термин «электрокардиограмма» был придуман самим Эйнтховеном. Первый электрокардиограф был весьма громоздким сооружением и весил около 270 кг (рис. 1.3). Его обслуживанием были заняты пять сотрудников. Тем не менее результаты, полученные Эйнтховеном, были революционными. Впервые в руках врача оказался прибор, так много говорящий о состоянии сердца [3].

В 1906 В. Эйнтховен опубликовал работу, в которой описано большинство ЭКГ изменений: блокадалевой и правой ножки пучка Гиса, дилатация левого и правого предсердий, волна U, зазубренный QRS, желудочковая экстрасистолия, бигеминия, фибрилляция предсердий, полная AV блокада. Обозначение зубцов и интервалов ЭКГ по Эйнтховену представлено на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Обозначение зубцов и интервалов ЭКГ

по В. Эйнтховену [http://www. critical.ru/calendar/image/ Einthoven8.jpg]

Эйнтховен предложил располагать электроды на руках и ногах, ввел понятие отведения, предложив три так называемых стандартных отведения от конечностей, что используется и по сегодняшний день (рис. 1.5): правая↔левая рука, правая рука↔левая нога, левая рука↔левая нога. Эти

13

три отведения образуют равносторонний треугольник (треугольник Эйнтховена), и по их параметрам можно определить угол, под которым сердце расположено в грудной клетке. Согласно закону Эйнтховена, сумма потенциалов в отведении I и III равна потенциалу во II отведении.

Рис. 1.5. Шесть стандартных отведений от конечностей

по Эйнтховену (I, II, III) и по Гольдбергу (aVR, aVL, aVF): К – красный, Ж – желтый, З – зеленый электроды

Эйнтховен ввел стандарт на параметры усиления кардиографа, скорость движения ленты, разработал теорию определения электрических осей сердца, лежащую в основе векторкардиографии (1913). С помощью строчного гальванометра он записывал электрические изменения в сетчатке, вагусном нерве, симпатическом ганглиевом узле и, благодаря исключительно высокой чувствительности прибора, сумел установить импульсную активность симпатической нервной системы. В 1924 г. Виллему Эйнтховену была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за «открытие механизма электрокардиограммы» [3].

Вильсоном (F.N. Wilson, 1890–1952 – американский кардиолог) в 1934 г. были предложены грудные отведения ЭКГ, в которых одним из электродов является точка на поверхности грудной клетки, а другим – объединенный электрод от всех конечностей. Электрод отведения V1 располагается в IV межреберье по правому краю грудины, V2 – в IV

14

межреберье по левому краю грудины, V3 – на уровне IV ребра по левой окологрудинной (парастернальной) линии, V4 – в V межреберье по левой среднеключичной линии, V5 – в V межреберье по левой передней подмышечной линии и V6 – в V межреберье по левой средней подмышечной линии (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Грудные отведения ЭКГ (по F.N. Wilson), в которых одним из электродов является точка на поверхности грудной клетки, а другим – объединенный электрод

от всех конечностей

Гольдбергер (1942 г.) предложил еще три отведения, назвав их усиленными. При регистрации этих отведений одним из электродов служит одна из конечностей, а другим – объединенный электрод от двух других (индифферентный электрод). Разница потенциалов, измеренная между правой рукой и объединенными левой рукой и левой ногой, называется отведением aVR, между левой рукой объединенными правой рукой и левой ногой – отведением aVL и между левой ногой и объединенными руками – отведением aVF (рис. 1.5).

Таким образом, сформировалась современная стандартная система электрокардиографических отведений. Однако иногда используются и дополнительные отведения, когда общепринятые отведения оказываются недостаточными. Необходимость в этом возникает, например, при аномальном расположении сердца, при регистрации некоторых нарушений сердечного ритма. В этом случае используются правые грудные отведения (симметричные по отношению к левым), высокие грудные отведения (расположенные на одно межреберье выше стандартных) и отведения

15

V7-9, являющиеся как бы продолжением основных отведений. Для оценки электрической активности предсердий используют пищеводное отведение, когда один из электродов располагают в пищеводе. Кроме общепринятой системы отведений, используются также отведения по Небу, обозначаемые буквами D (dorsalis – спинальное), А (anterior – перед-

нее) и I (inferior – нижнее).

Осталась очень простая задача – расшифровать информацию динамики ЭКГ. Но вот здесь ученые столкнулись с некоторыми важными трудностями. Ни у кого не вызывает сомнения, что зубец Р несет информацию о систоле предсердий, о силе сокращения (амплитуда) и времени сокращения (продолжительность); зубцы QRSТ – охват возбуждением миокарда желудочков и изгнание крови из желудочков, при этом QRS – деполяризация миокарда желудочков – охват возбуждением, а зубец Т – обратный процесс, реполяризация миокарда желудочков: завершение возбуждения (процесс расслабления миокарда). Но происхождение зубца (волны) «u» на ЭКГ до 1983 года (А.И. Завьялов [9]) было неизвестно. К сожалению, физиологи совершенно игнорируют появление волны «u» на ЭКГ, а в организме ничего не бывает просто так, и, как показали наши исследования зубца U ЭКГ, этот элемент отражает диастолическую функцию желудочков сердца [7].

Электрокардиография открыла новый путь для дальнейшего исследования деятельности сердца. Стало совершенно очевидно, что все элементы кривой ЭКГ несут достоверную информацию о явлениях, происходящих во время сердечного цикла.

1.3. Развитие теории сердца в конце XIX и в XX веках

Научный функционализм получил особенно яркое и последовательное воплощение в руководстве «Болезни­ сердца» Джеймса Маккензи (1853–1925), которого приня-

16

то считать основоположником клинической кардиологии – не только в Великобритании, но и в мире.

Пьеру Потену (1825–1901) и Дж. Маккензи принадлежит исключительная роль в разработке графических­ методов исследования сердечно-сосудистой системы; широкую известность получила его монография о кровяном­ давлении (1902). Как и Анри Юшар (1814–1910), он опубликовал в конце XIX в. лекции о болезнях сердца, отразившие функциональный подход и получившие всемирное­ признание.

Дальнейшая разработка системы современных представлений о функции органов кровообращения в нормальных и патологических условиях приобретает все более выраженный коллективный характер, интернациональный итог складывается из достижений многих и многих ученых и школ в разных странах. Но и в этой все возрастающей колонне исследователей были­ лидеры – те, кто шагал впереди, выбирая дорогу и освещая путь другим.

Среди них Томас Льюис (1881–1945), один из пионеров клиническойэлектрокардиографии,авторвыдающегосяруководствапоболезнямсердца(1932),иДжонПаркинсон(1885– 1976),которыйпрошелшколусовместнойработысДж.Маккензи и приобрел всемирную славу приоритетными­ исследованиями в области электрокардиографической­ диагностики. В одном ряду с ними стоят Лун Вакез (1860–1936), автор основополагающих работ по методам исследования системы кровообращения, Камиль Лиан (1882–1969), один из родоначальников клинической фонокардиографии, Д.Д. Плетнев, Г.Ф. Ланг, Н.Д. Стражеско, В.Ф. Зеленин – основоположники кардиологии в СССР. Все они, по мнению В.И. Бородулина, могут быть названы классиками кардиологии [4].

Кардиоло́гия – обширный раздел медицины, занимающийся изучением сердечно-сосудистой системы человека: строения и развития сердца и сосудов, их функций, а также заболеваний, включая изучение причин их возникнове-

17

ния, механизмов развития, клинических проявлений, вопросов диагностики и лечения.

ВплотьдосерединыXIXвекапредставленияГарвеяодинамике цикла сердечного сокращения не претерпели никаких изменений. Дальнейший прогресс в исследовании фазовой структуры сердечного сокращения был сделан лишь в связи с техническим вооружением физиологии прошлого века и появлением серии приборов, предназначенных для исследования сердечно-сосудистой системы животных и человека.

Впервые подлинно научный анализ динамики сердечной деятельности был произведен Chauveau и Маrеу в начале 60-х годов XIX века (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Регистрация давления в полостях сердца

икрупных сосудах у лошади (Chauveau и Маrеу) [24]

Висследованиях, ставшихнынеклассическими,этиавторы регистрировали давление в полостях сердца и крупных сосудах у лошадей. Через сонную артерию или через

18

яремную вену животным вводили в сердце сдвоенные полые зонды, на конце которых находились воспринимающие давление каучуковые шарики. Зонды присоединяли к капсулам Марея, собранным в так называемый полиграф, обеспечивающий синхронную регистрацию давления в разных полостях сердца. Французским физиологом Э. Мареем в 1863 г. впервые у человека была получена кардиограмма (точнее, механокардиограмма) при регистрации сердечного толчка в пятом межреберье. Этьен-Жюль Марей первым из врачей применил в своих исследованиях графический метод регистрациирезультатов.Марейпрославилсяещеитем,чтоизобрел кардиограф, сфигмограф, миограф – приборы, которые автоматически записывали наблюдаемые процессы [24].

Вторая половина XIX века характеризуется серией исследований, посвященных количественной оценке длительности фаз сердечного цикла. Первая такая попытка, повидимому, принадлежит Volkmann, который определял длительность систолы по интервалу времени между I и II тонами сердца. Rive в 1866 г. впервые попытался измерить длительность фазы напряжения желудочков у человека, которая оказалась равной 0,073 секунды. Впервые отметил изменения длительности систолы желудочков под влиянием раздражения экстракардиальных нервов И.П. Павлов.

ВработеHurthle,опубликованнойв1891г.,регистрировались кривые давления в различных полостях сердца у собаки с помощью обычных манометров и дифференциальногоманометра,изобретенногоавтором.Спомощьюэтихкривых исследовались изменения длительности фаз при перерезках или раздражениях ускоряющих нервов и блуждающего нерва, при действии стрихнина и при изменении аортального давления.

Необходимо заметить, что Hurthle впервые произвел детальное по тому времени разделение сердечного цикла

19

на отдельные фазы. Согласно его определению, систола состоит из «времени напряжения» и «времени изгнания». Диастола включает расслабление миокарда и покой, во время которого происходит наполнение желудочков. Таким образом, число фаз сердечного цикла было доведено до четырех

(рис. 1.8).

В работе Hurthle представлены факты, вполне достаточные для выделения еще одной фазы – протодиастолы: «закрытие полулунных клапанов происходит вскоре после начала расслабления желудочков». Это выделение сделал лишь спустя 30 лет Wiggers [21].

Рис. 1.8. Фазы сердечного цикла по Hurthle [http://dommedika.com/cardiology/Pic/960.jpg]

Протодиастола(protodiastole)–короткийпериодвовре- мя сердечного цикла между окончанием систолы и закрытием аортального клапана, который характеризует начало диастолы. Этот сложный, важный период и до сих пор описывается недостоверно.

20