3. Электрокардиография | 3. Electrocardiogram |
| |
При возбуждении и реполяризации сердца возникает электрическое поле, которое можно зарегистрировать на поверхности тела. При этом между различными точками тела создается разность потенциалов, изменяющаяся в соответствии с колебаниями величины и направления этого электрического поля. Кривая изменений этой разности потенциалов во времени называется электрокардиограммой (ЭКГ). Таким образом, ЭКГ отражает возбуждение сердца, но не его сокращение. | As excitation spreads over the heart and dies out, an electrical field is produced that can be sensed on the surface of the body. The changes in magnitude and direction of this field in time are reflected in alterations of potential differences measurable between various sites on the body surface. The electrocardiogram (ECG) is a representation of such potential differences as a function of time. It is thus an indicator of cardiac excitation - not contraction! |
| |
Поскольку амплитуда потенциалов, непосредственно записываемых с поверхности тела, может быть меньше 1 мВ, во всех имеющихся в продаже электрокардиографах вмонтированы электронные усилители. Сигнал поступает на вход усилителя через высокочастотные емкостные фильтры с нижней полосой пропускания около 0,1 Гц, что соответствует постоянной времени 2 с. Благодаря этому на кривой ЭКГ не отражаются помехи в виде постоянных составляющих и медленных изменений потенциалов в области металлических электродов. Все электрокардиографы имеют блок калибровки, калибровочный сигнал величиной 1 мВ должен вызывать отклонение пера на 1 см. | Because the directly measured potentials amount in some cases to less than 1 mY, the commercially available ECG recorders incorporate electronic amplifiers. The amplifier inputs include capacitive coupling - high-pass filters with a cutoff frequency near 0.1 Hz (a time constant of 2 s). Therefore d.c. components and very slow changes of the potentials at the metal recording electrodes, which would be distracting, do not appear at the output. All electrocardiographs have a built-in means of monitoring amplitude, in the form of a l-mY calibration pulse set to cause a deflection of 1 cm. |
| |
Форма кривой ЭКГ и обозначение ее компонентов. | ECG form and nomenclature. |
На рис. 13 представлена нормальная ЭКГ, зарегистрированная при помощи электродов, наложенных на правую руку и левую ногу. На ней видны как положительные, так и отрицательные колебания (зубцы), обозначаемые латинскими буквами от Р до Т. Любые положительные зубцы QRS-комплекса обозначают как R-зубцы; что же касается отрицательных зубцов этого комплекса, то, если такой зубец предшествует R-зубцу, он называется Q-зубцом, а если следует за ним - S-зубцом. Р- и Т-зубцы могут быть как положительными, так и отрицательными. | With electrodes attached to the right arm and left leg, the normal ECG looks like the curve shown in Fig. 13. There are both positive and negative deflections (waves), to which are assigned the letters P to T. By convention, within the QRS group positive deflections are always designated as R and negative deflections as Q when they precede the R wave or as S when they follow it. By contrast, the P and T waves can be either positive or negative. |
| |
 | |
Рис. 13. Нормальная ЭКГ человека, полученная путем биполярного отведения от поверхности тела в направлении длинной оси сердца | Fig. 13. Normal form of the ECG with bipolar recording from the body surface in the direction of the long axis of the heart. The times below the ECG curve are important limiting values for the duration of distinct parts of the curve |
| |
Расстояние между двумя зубцами называют сегментом (например, сегмент PQ - промежуток между концом зубца Р и началом комплекса QRS). Термином интервал обозначают совокупность зубца и сегмента (интервал PQ равен расстоянию между началом зубца Р и началом комплекса QRS). Интервал RR, соответствующий расстоянию между вершинами соседних R-зубцов, равен длительности одного сердечного цикла и обратно пропорционален частоте сокращений сердца (60/инт. RR (с) = уд./мин). | The distance between two waves is called a segment (e.g., the PQ segment extends from the end of the P wave to the beginning of the QRS complex). An interval comprises both waves and segments (e.g., the PQ interval, from the beginning of P to the beginning of QRS). The RR interval, between the peaks of two successive R waves, corresponds to the period of the beat cycle and is the reciprocal of beat rate (60/RR interval (s) = beats/min). |
| |
Соотношение между ЭКГ и процессом возбуждения сердца. | Relation to the cardiac excitation process. |
Прежде чем разбирать происхождение ЭКГ, следует в общих чертах рассмотреть значение ее зубцов. На кривой ЭКГ можно выделить предсердный и желудочковый комплексы.
• Предсердный комплекс начинается с зубца Р, соответствующего распространению возбуждения по обоим предсердиям.
• Далее следует сегмент PQ, в течение которого все отделы предсердий охвачены возбуждением.
• Реполяризация предсердий совпадает с началом желудочкового комплекса участка кривой от начала зубца Q до конца зубца Т.
• QRS-комплекс отражает распространение возбуждения по желудочкам, а зубец Т их реполяризацию.
• Сегмент ST, подобно сегменту PQ предсердного комплекса, соответствует возбужденному состоянию всех отделов желудочков.
В некоторых случаях после зубца Т записывается зубец U; возможно, этот зубец отражает реполяризацию конечных ветвей проводящей системы. | Before proceeding to analyze the sources of the ECG curve, let us consider the general significance of its elements. An atrial part and a ventricular part can be distinguished.
• The atrial part begins with the P wave, the expression of the spread of excitation over the two atria.
• During the subsequent PQ segment the atria as a whole are excited.
• The dying out of excitation in the atria coincides with the first deflection in the ventricular part of the curve, which extends from the beginning of Q to the end of T.
• The QRS complex is the expression of the spread of excitation over both ventricles, and the T wave reflects recovery from excitation in the ventricles.
• The intervening ST segment is analogous to the PQ segment in the atrial part, indicating total excitation of the ventricular myocardium.
Occasionally the T wave is followed by a so-called U wave; this probably corresponds to the dying out of excitation in the terminal branches of the conducting system. |
| |
Нормальная ЭКГ. Интервал PQ | The normal ECG. The PQ interval |
Интервал PQ, соответствующий времени от начала возбуждения предсердий до начала возбуждения желудочков, в норме должен быть короче 0,2 с. Увеличение этого интервала указывает на замедление проводимости в атриовентрикулярном узле или в пучке Гиса. Уширение комплекса QRS (более 0,12 с) служит признаком нарушения внутрижелудочкового проведения. Длительность интервала QT зависит от частоты сокращений сердца. Так, при ускорении ритма сердца от 40 до 180 интервал QT укорачивается от 0,5 до 0,2 с. Значения амплитуды зубцов ЭКГ примерно следующие: Р < 0,25 мВ; Q < 0,6 мВ; Т = от 1/6 до 2/3 R | The PQ interval is the time elapsed from the onset of atrial excitation to the onset of ventricular excitation, and is normally less than 0.2 s. A longer PQ interval indicates a disturbance in conduction in the region of the AV node or the bundle of His. When the QRS complex extends over more than 0.12 s, a disturbance of the spread of excitation over the ventricles is indicated. The overall duration of the QT interval depends on heart rate. When the heart rate increases from 40 to 180/min, for example, the QT duration falls from about 0.5 to 0.2 s . The amplitudes of the individual waves are about as follows: P < 0.25 mV ; Q 0.6 m V ; T = 1/6 to 2/3 of R. |
| |
Происхождение ЭКГ | Origin of ECG |
| |
Для понимания генеза ЭКГ необходимо знать следующие факты (здесь мы ограничимся их перечислением, а в дальнейшем по мере необходимости раскроем полнее): | The following explanation of the origin of the ECG is based on a number of facts which will first be summarized and then, where necessary, explained in more detail. |
- общее электрическое поле сердца образуется в результате сложения полей многочисленных отдельных волокон сердца;
- каждое возбужденное волокно представляет собой диполь, обладающий элементарным дипольным вектором определенной величины и направления;
- интегральный вектор в каждый момент процесса возбуждения представляет собой результирующую отдельных векторов;
- величина потенциала, измеряемого в точке, удаленной от источника, зависит главным образом от величины интегрального вектора и от угла между направлением этого вектора и осью отведения. | - The complex electrical field of the excited heart results from the superposition of many elementary field components arising in individual fibers.
- Each excited cardiac muscle fiber acts as a dipole, and determines the direction and amplitude of an elementary dipole vector.
- Many single vectors summate at each moment during the excitation process to give an integral vector.
- The amplitude of a voltage measured far from the source is determined chiefly by the magnitude of the integral vector and by the relationship between the recording and vector directions. |
| |
Волна возбуждения и длина свободного пробега. | Excitation wave and length of free way. |
Специализированная система очень быстро проводит возбуждение к различным отделам желудочков. Вследствие этого размер участка миокарда, активирующегося одним волокном Пуркинье (по этому участку волна возбуждения движется непрерывно), относительно невелик (около 1 см). Это расстояние называется длиной свободного пробега. Что же касается длины волны возбуждения, то ее можно рассчитать, умножив скорость проведения (около 1 м/с) на продолжительность возбуждения (около 0,3 с); она равна 0,3 м. Из этого следует, что в каждый момент цикла возбуждения в сердце могут существовать лишь небольшие участки волны возбуждения (рис. 14). | The ventricular conducting system distributes excitation rapidly to many parts of the ventricles. As a result, each section of the ventricular myocardium supplied by a single Purkinje-fiber ending - so that a wave of excitation continually advances along it—is relatively short (about 1 cm long). This distance is called the length of free way. The length of the excitation wave can be computed from the product of conduction velocity (ca. 1 m /s) and duration of excitation (ca. 0.3 s), and amounts to 0.3 m = 30 cm. It follows that at each moment of the excitation cycle only small sections of the excitation wave are actually in existence, as diagrammed in Fig. 14. |
| |
 | |
Рис. 14. Кривая волны возбуждения в миокарде. Для построения такой кривой значения внутриклеточных потенциалов нанесены на график как функция расстояния. Под кривой в виде цилиндрических фигур изображены сегменты миокарда, соответствующие длине свободного пробега, и распространение по ним волны возбуждения во время четырех различных фаз электрической систолы сердца. Фронт волны возбуждения генерирует вектор деполяризации. Во время фазы восстановления возникает вектор реполяризации, направленный в противоположную сторону
Внизу: принцип сложения векторов: из четырех векторов строятся два результирующих, а из них один так называемый интегральный вектор.
| Fig. 14. Wave of excitation in the myocardium; intracellular potential plotted as a function of position. The cylinders below the curve symbolize a myocardial segment over which the wave passes (length of free way), in four successive phases of excitation. The front of the wave generates a depolarization vector; during the recovery phase repolarization vectors in the opposite direction are produced.
Below: The principle of vector addition. 4 single vectors are replaced by 2 resultants and these in turn by one resultant, the so-called integral vector
|
| |
Волокно миокарда как диполь. | The myocardial fiber as a dipole. |
По мере того как волна возбуждения распространяется по волокну миокарда на участке, соответствующем длине свободного пробега, создается градиент напряжения (dV/dx), величина которого в каждый момент зависит от фазы возбуждения (рис. 14). В области фронта волны имеется крутой градиент величиной 120 мВ (соответствующей амплитуде потенциала действия) на участке длиной около 2 мм (градиент напряжения = 600 мВ/см). Напротив, во время фазы реполяризации возникают гораздо меньшие градиенты напряжения, направленные в обратную сторону. | As a wave of excitation passes over a cardiac muscle fiber a potential gradient dV/dx is generated along the length of free way, the magnitude of which depends on the momentary phase of excitation (Fig. 14). At the front of the wave there is a steep gradient of 120 m V (corresponding to the amplitude of the action potential) over a distance of only ca. 2 mm (= 600 mV/cm). During the repolarization phase, by contrast, there appear much smaller gradients in the opposite direction. |
В первом приближении волокно миокарда ведет себя в физическом отношении как переменный диполь, характеризующийся определенной величиной и направлением. Эти параметры изображаются стрелкой (вектор). По определению дипольный вектор направлен от минуса к плюсу, т. е. от возбужденного участка к невозбужденному (возбужденный участок снаружи заряжен отрицательно по отношению к невозбужденному). Дипольный вектор переднего фронта волны возбуждения можно назвать вектором деполяризации, а вектор ее заднего фронта, направленный в обратную сторону, вектором реполяризации. | To a first approximation the excited myocardial fiber behaves in the physical sense as a variable dipole, the magnitude and direction of which are symbolized by an arrow (vector). By definition, the dipole vector points from minus to plus - that is, from the excited to the unexcited region; an excited site, as seen from the outside, is effectively electronegative as compared with an unexcited site. We can call the dipole vector at the front of the excitatory wave a depolarization vector, and the vector in the opposite direction at the end of the wave, a repolarization vector. |
| |
Интегральный вектор. | Integral vector. |
В каждый момент в процессе возбуждения сердца отдельные векторы суммируются и образуют интегральный вектор. Его можно построить так же, как результирующую двух сил по правилу параллелограмма, при этом, исходя из двух векторов, строят третий (рис. 14, внизу). Внутри стенки сердца большая часть векторов (по подсчетам до 90%) действует во взаимопротивоположных направлениях и нейтрализует друт друга. | At every moment during the excitatory process, all the individual vectors in the heart summate to an integral vector. The formation of the integral vector can be compared to the construction of the resultant in a force parallelogram, in which two vectors are replaced by a third (cf. Fig. 14, bottom). A large fraction of the vectors will neutralize one another, as observed from outside the system, because they exert equal effects in opposite directions. It has been estimated that in the excitation of the heart at times 90% of the individual vectors balance each other out in this way. |
| |
Снизь интегрального вектора с циклом возбуждения. | Relationship of the integral vector to the excitatory cycle of the heart. |
На рис. 15 показаны мгновенные значения интегральных векторов для ряда последовательных стадий возбуждения сердца. По предсердиям в момент зубца Р возбуждение распространяется преимущественно сверху вниз; это означает, что большая часть отдельных векторов деполяризации направлена к верхушке сердца и интегральный вектор в этот момент также ориентирован в этом направлении. | In Fig. 15, the instantaneous integral vectors for successive phases of cardiac excitation are repesented. As excitation spreads over the atria (P wave) the predominant direction of spread is from top to bottom; that is, most of the individual depolarization vectors point toward the tip of the heart and thus generate an integral vector pointing toward the apex. |
| |
 | |
Рис. 15. | Fig. 15. |
Соотношение различных участков ЭКГ с фазами возбуждения сердца. Возбужденные участки показаны красным, участки в состоянии реполяризации розовым. Черные стрелки указывают направление и относительную величину интегрального вектора в отдельные моменты цикла возбуждения. Кривые, расположенные между изображениями ЭКГ и сердца, это петли, описываемые концом сердечного вектора во фронтальной проекции (фронтальная векторкардиограмма). На каждом из рисунков приведены участки петли, соответствующие интервалу времени от начала возбуждения до той фазы, которая изображена на данном рисунке | The phases of cardiac excitation associated with particular parts of the ECG. The excited regions are shown in red. The light red shading shows where excitation is dying out. The black arrows indicate the momentary direction and relative magnitude of the integral vector. The curve between ECG and heart is the envelope of the vector-tip movement in frontal projection (the frontal vectorcardiogram), from the onset of excitation to the time represented by each diagram |
| |
Во время возбуждения всех отделов предсердий разность потенциалов временно исчезает, так как потенциалы действия всех предсердных клеток находятся в стадии плато (рис. 14). В это время возбуждение распространяется по проводящей системе желудочков, однако общее количество возбуждающихся клеток при этом невелико и существенной разности потенциалов не возникает (сегмент PQ). Лишь при переходе возбуждения на рабочий миокард желудочков вновь появляются значительные градиенты напряжения. | When the atria are excited as a whole, the potential differences disappear transiently, for all the atrial fibers are in the plateau phase of the action potential (cf. Fig. 14). The simultaneous onset of the spread of excitation through the ventricular conducting system, because of the small mass of excited cells, produces no appreciable potential difference (PQ segment). Only when the excitation moves into the ventricular myocardium do demonstrable potential gradients reappear. |
Возбуждение желудочков начинается с деполяризации левой поверхности межжелудочковой перегородки; при этом возникает интегральный вектор, направленный к основанию сердца (начало комплекса QRS). Затем вектор быстро меняет направление на противоположное (к верхушке), и формируется самый крупный зубец комплекса QRS. Это соответствует распространению возбуждения через стенку желудочков от эндокарда к эпикарду. В последнюю очередь возбуждается участок правого желудочка в области основания легочного ствола; интегральный вектор в этот момент будет направлен вправо и вверх (конец комплекса QRS). | Spread of excitation over the ventricles begins on the left side of the ventricular septum and generates an integral vector pointing toward the base of the heart (beginning of QRS). Shortly thereafter, spread toward the apex predominates (largest QRS vector). During this phase excitation moves through the ventricular wall from inside to outside. Spread through the ventricles is completed with the excitation of a band in a region of the right ventricle at the base of the pulmonary artery, at which time the integral vector points toward the right and up (end of QRS). |
Распространение возбуждения по желудочкам (комплекс QRS) совпадает с реполяризацией предсердий. Когда желудочки полностью охвачены возбуждением (сегмент ST), разность потенциалов между различными их отделами временно исчезает, как и при возбуждении предсердий (сегмент PQ). Затем следует фаза реполяризации желудочков (зубец Т). В течение всей этой фазы направление центрального вектора почти не изменяется: он ориентирован влево. | While the excitation was spreading over the ventricles (QRS), it died out in the atria. When the ventricles are totally excited (ST segment) the potential differences disappear briefly, as they did during atrial excitation (PQ segment) and for the same reasons. During the subsequent ventricular recovery phase (T wave) the direction of the integral vector hardly changes; during the entire process of recovery it points to the left. |
Если бы реполяризация желудочков распространялась в том же направлении и с такой же скоростью, что и деполяризация, то векторы этих процессов должны были быть направлены в противоположные стороны. Однако этого не происходит по следующим причинам.
Во-первых, реполяризация протекает значительно медленнее, чем деполяризация;
во-вторых, скорость реполяризации в разных отделах сердца различна, в области верхушки реполяризация наступает раньше, чем у основания, а в субэпикардиальных слоях — раньше, чем в субэндокардиальных (рис. 15). | If repolarization of the ventricles took place in the same sequence as depolarization and at the same rate, the behavior of the integral vector during recovery would be expected to be approximately the opposite of that during the spread of excitation. This is not the case, for the following reasons.
First, the process of repolarization is fundamentally slower than that of depolarization.
Moreover, the rates of repolarization are not the same in the different parts of the ventricles. Repolarization occurs sooner at the apex than at the base, and sooner in the subepicardial than in the subendocardial layers of the ventricles (Fig. 15). |
| |
Величина и направление зубцов ЭКГ. | Direction and amplitude of the ECG deflections. |
Для того чтобы разобраться в соотношении между ориентацией вектора сердца и полярностью зубцов ЭКГ, необходимо рассмотреть электрическое поле вокруг диполя, помещенного в однородную проводящую среду (рис. 16). Точки этого поля, обладающие одинаковыми потенциалами, образуют так называемые изопотенциальные линии. Из рис. 16, А и Б видно, что разность потенциалов (вольтаж) между точками А и Б зависит прежде всего от угла между осью диполя и осью отведения (прямой АБ) и равна проекции интегрального вектора на ось отведения. Если направление отведения совпадает с направлением интегрального вектора, величина регистрируемой разности потенциалов максимальна; если же эти направления взаимно перпендикулярны, разность потенциалов равна 0. | In order to understand the relationship between the behavior of the integral vector and the ECG waves, let us consider the electrical field surrounding a dipole in a homogeneous conducting medium (Fig. 16). All points at the same potentiallie on the so-called isopotentiallines. Parts A and B of the figure show that the potential difference (voltage) measurable between points A and B depends fundamentally on the relation of the lead axis (the line joining A and B) to the dipole direction. The voltage behaves as the projection of the integral vector onto the lead axis; that is, the voltage is greatest when the two directions are the same, and is zero when they are perpendicular to one another. |
| |
 | |
Рис. 16. | Fig. 16 |
А, Б Биполярная запись электрического поля диполя в гомогенной среде с границами в виде окружности. В точках пересечения изопотенциальных линий с окружностью обозначены их относительные потенциалы. Поворот диполя (Б) при неизменном положении электродов приводит к снижению регистрируемого вольтажа от 3 до 2 условных единиц. | A, B. Bipolar recording in the electrical field of a dipole within a homogeneous medium with a circular boundary. Relative potential of isopotentiallines indicated at the edge. Rotation of the dipole (B), with the electrodes at the same sites, causes the recorded voltage to fall from 3 to 2 relative units. |
В Проекция электрического поля, создаваемого диполем сердца в некий момент времени, на переднюю стенку грудной клетки. Точки R, L и F лежат в углах треугольника Эйнтховена | C The electrical field generated by a dipole heart at a particular moment, projected onto the anterior wall of the thorax. RLF, Einthoven's triangle |
| |
В принципе это правило можно перенести и на ЭКГ человека (рис. 16, В), хотя на практике в этом случае картина значительно сложнее. Это связано с тем, что, во-первых, тело человека не является электрически однородной средой, во-вторых, сердце расположено не в центре сферического проводника. В связи с этим электрическое поле сердца на поверхности тела искажается. | This idea can in principle be applied to the human heart (Fig. 16C), though in this case the situation is considerably more complicated. One reason is that the body is not an electrically homogeneous medium; another is that the heart does not, as in the ideal case, lie at the exact center of a spherical conductor. Because of these factors, the electrical field of the heart is distorted at the surface of the body. |
| |
Векторная петля и векторкардиография (ВКГ). | Vector loops and vector cardiography. |
Если принять, что во время одиночного цикла возбуждения сердца интегральный вектор исходит из одной точки, то конец этого вектора будет описывать в пространстве особую фигуру — векторную петлю. На рис. 15 показано, как образуется эта петля в проекции на фронтальную плоскость при одиночном возбуждении. | If one thinks of the integral vectors during one cycle of cardiac excitation as having a common starting point, with their tips connected by a continuous line, the result is a three-dimensional figure, the vector loop. Fig. 15 illustrates the development of the vector loop in projection onto the frontal plane, during a single cycle. |
Векторную петлю можно выводить непосредственно на экран осциллоскопа при помощи векторкардиографии. Принцип этой методики представлен на рис. 17, где в качестве примера изображена проекция интегрального вектора на фронтальную плоскость. Горизонтально расположенные электроды соединяются через усилитель с пластинами горизонтального отклонения осциллографа и смещают его луч по оси х. Сигнал с другой вертикальной пары электродов подается на пластины вертикального отклонения и смещает луч по оси у. В результате луч смещается от центра экрана на расстояние, определяемое величинами сигналов по осям х и у, и занимает положение, соответствующее величине и направлению интегрального вектора (красная стрелка). | By using the recording technique shown in Fig. 17 it is possible to display the vector loop directly on an oscilloscope screen. This recording method is called vector cardiography. The principle is illustrated in Fig. 17, with an integral vector projected onto the frontal plane taken as an example. One pair of electrodes, arranged horizontally, is connected by way of amplifiers to the vertical plates of the oscilloscope, so as to produce a deflection x of the cathode ray. Another pair, arranged vertically, is connected to the horizontal plates and causes deflection y. The cathode ray is displaced from the middle of the screen as the resultant of these two inputs, so that its position corresponds to the direction and magnitude of the integral vector under study (red arrow). |
Поскольку точно так же отображаются на экране векторы, соответствующие любому моменту цикла возбуждения, луч осциллографа в течение этого цикла описывает кривую, соединяющую концы этих векторов, — векторную петлю. Если расположить электроды в сагиттальной или горизонтальной плоскости, можно получить соответствующие проекции векторной петли. Исходя из любых двух проекций, можно реконструировать трехмерную векторную петлю (рис. 17, внизу). | Because the principle is the same for all the other integral vectors, during a cycle of excitation the beam traces out the enveloping curve for all the vector tips - that is, the vector loop. By shifting the electrode pairs into the sagittal and horizontal planes, the projections of the vector loop onto these planes can be drawn. From any two of these projections one can obtain the three-dimensional vector loop (Fig. 17, bottom). |
| |
 | |
Рис. 17. | Fig. 17. |
А. Схема записи векторкардиограммы: парные регистрирующие электроды через предусилители соединены с одноименными отклоняющими пластинами осциллографа. Проекция поля интегрального вектора на ось каждой пары пластин вызывает отклонение электронного луча от центра экрана. Величина и направление этого отклонения соответствуют значению интегрального вектора в данный момент времени (красная стрелка)
Б. Трехмерная векторная петля и ее проекции в трех плоскостях тела | Upper diagram: Principle of vector cardiography. Pairs of recording electrodes are connected to the paired deflector plates of an oscilloscope by way of preamplifiers. The potential field of the integral vector is projected onto the plates and deflects the cathode ray away from the center of the screen, to a degree and in a direction corresponding to the integral vector at that moment (red arrow).
Lower diagram : Three-dimensional vector loop and its projection onto three planes of the body |
| |
Отведения ЭКГ | Types of ECG Recording |
| |
Различные формы кривой ЭКГ, получаемые при использовании стандартных отведений от конечностей и грудной клетки, представляют собой проекции трехмерной векторной петли на оси этих отведений. Таким образом, векторная петля содержит столько же информации, сколько все эти кривые вместе взятые. Однако на практике предпочитают использовать привычную запись ЭКГ, отражающую изменения разности потенциалов во времени. Это связано не только с тем, что приборы, позволяющие осуществлять прямую регистрацию от двух пар электродов, менее распространены, но также с тем, что некоторые диагностически важные нарушения возбуждения сердца, в частности аритмии, легче обнаружить, исходя из ЭКГ, чем из ВКГ. Недостатком ЭКГ по сравнению с ВКГ является то, что для получения полной информации необходимо сравнивать несколько отведений. | The different curve forms obtained with the arrangement of leads ordinarily used, on extremities and chest wall, are basically projections of the three-dimensional vector loop onto certain lead axes. That is, the vector loop contains just as much information as all these recordings together. For practical purposes, however, the preferred ECG representation is the familiar curve of voltage as a function of time; apart from the less extensive apparatus required for direct recording with paired leads, the changes in excitation that are of practical significance - particularly alterations in the rhythm - are more easily detectable in such records than by the analysis of vector loops. The disadvantage is that several recordings must be compared for an exhaustive evaluation. |
Различают биполярные и униполярные отведения. Для получения униполярного отведения накладывают активный электрод на какую-либо точку поверхности тела и регистрируют изменение потенциала под этим электродом по отношению к так называемому референтному электроду (рис. 18). Можно считать, что референтный электрод помещен в «нулевой точке» диполя, т.е. между положительным и отрицательным полюсами. Рассмотрим отведения, наиболее часто используемые в клинике. | A distinction is made betweem bipolar recordings and so-called "unipolar" recordings. In the latter, a recording electrode is placed at a defined site on the body surface and the potential with respect to a reference electrode is monitored (cf. Fig. 18). This electrode can be thought of as positioned at the null point of the dipole, between positive and negative charge, In clinical practice, the following recording arrangements are the most commonly used today. |
| |
| |
 | |
Рис. 18. | Fig. 18. |
Наиболее распространенные отведения ЭКГ. На схемах так называемых униполярных отведений (по Гольдбергеру или Вильсону) активные электроды изображены красным. Показан общий принцип расположения электродов (внизу слева) и точки наложения активных электродов (внизу в центре) для прекардиальных отведений по Вильсону.
В правой части рисунка приведены типичные ЭКГ здорового человека | Arrangements of ECG leads in common use. For the so-called unipolar leads (GOLDBERGER, WILSON) the recording electrode is shown in red. For Wilson's precordial leads, the general arrangement is shown at the left and the recording-electrode position at the right.
Right: Typical curves recorded from a healthy subject |
| |
Отведения от конечностей | Limb Leads |
| |
Биполярные: стандартные отведения Эйнтховена (I, II, III). | Bipolar: Standard Einthoven triangle (leads I, II, III) |
Униполярные: усиленные отведения по Гольдбергеру (aVR, aVL, aVF). | Unipolar: Goldberger's augmented limb leads (a VR, a VL, a VF). |
| |
Грудные отведения | Chest Leads |
| |
Биполярные: отведения по Нэбу (D, А, I), образующие так называемый малый грудной треугольник (на рис. 18 не показан). | Bipolar: So-called small chest triangle of Nehb (D, A, I); not shown in Fig. 18 |
Униполярные: прекардиальные отведения по Вильсону (V1-V6). | Unipolar: Wilson's precordial leads (V1-V6). |
Треугольник Эйнтховена. При биполярных отведениях по Эйнтховену конечности играют роль проводников, поэтому точки, от которых отводят потенциалы, фактически расположены в местах соединения конечностей с туловищем. Таких точек три: они почти совпадают с вершинами равностороннего треугольника, стороны которого представляют собой оси отведения. Из рис. 19 видно, что амплитуда зубцов ЭКГ в трех стандартных отведениях отражает величину проекции фронтальной векторной петли на оси этих отведений (на рисунке приведены временные соотношения, характерные для нормальной ЭКГ). | Einthoven's triangle. Because in bipolar recording from the limbs by the method of EINTHOVEN the arms and legs act as extended electrodes, the actual recording sites are at the junction between limbs and trunk. These three points lie approximately on the corners of an equilateral triangle, and the sides of the triangle represent the lead axes. Fig. 19 illustrates the way in which the relative amplitudes of the various ECG deflections in the three recordings are derived from the projection of the frontal vector loop onto the associated lead axes. The temporal relationships here are assumed to be those of a normal ECG. |
| |
Ось вектора QRS и ее направление. | Types of QRS-axis orientation. |
Из рис. 15 и 19 видно, что векторная петля во фронтальной плоскости имеет вытянутую форму. Направление наибольшего по величине вектора (главного вектора) несколько неточно называют электрической осью сердца. При нормальном распространении возбуждения направление оси во фронтальной проекции и направление главной анатомической оси сердца совпадают, поэтому по отведениям от конечностей можно судить о расположении сердца. | As Figs. 15 and 19 show, the frontal vector loop has an elongated shape. The direction of the largest integral vector (the chief vector) during the spread of excitation is rather inappropriately called the electrical axis of the heart. When the spread of excitation is normal its direction in frontal projection agrees well with the anatomical long axis of the heart. Therefore limb recordings can be used to infer the orientation of the heart. |
| |
 | |
Рис. 19. | Fig. 19. |
А. Схема треугольника Эйнтховена. Точки отведения на конечностях лежат в вершинах равностороннего треугольника, стороны которого соответствуют осям трех стандартных отведений. Изображены проекции фронтальной векторной петли на эти оси. Типичные ЭКГ в серых прямоугольниках отражают относительную величину зубцов в разных отведениях. Для более точно го анализа векторной петли необходим масштаб времени. | Top: The triangle diagram of Einthoven. The recording sites at the extremities are represented as the corners of an equilateral triangle, and the sides of the triangle correspond to the lead axes. The projection of the frontal vector loop on the three axes is shown, and in the gray areas the relative magnitude of the various deflections in each axis is indicated by the customary curves. The curves should include a time calibration for precise analysis of the vector loop. |
Б и В. Направление и относительная величина наибольшего зубца комплекса QRS при отклонении оси сердца вправо и влево соответственно. Если проекция вектора направлена в ту же сторону, что и стрелки на схеме отведений, регистрируется положительный зубец | Bottom: Direction and relative magnitudes of the maximal deflection in the QRS complex with right and left axis deviation. The deflection is positive when the polarity of the projected vector is as indicated for the leads. |
| |
Для определения электрической оси сердца вычисляют угол между этой осью и горизонтальной линией. При нормальном положении оси он варьирует от 0° до +90° (рис. 19). Если угол открыт кверху, то он записывается с отрицательным знаком. Существуют следующие варианты ориентации оси QRS:
нормальное положение (0 < α < +90°),
отклонение оси вправо (+90° < α < +180°),
отклонение оси влево (- 120° < α < 0°). | The various categories are based on the angle α between the electrical axis and the horizontal. In the normal range (shown at the top in Fig. 19) the angle to the horizontal varies from 0° to +90°. Angles above the horizontal are given a negative sign. The general categories of QRS-axis orientation are:
normal range (0° < α < +90°);
right axis deviation (+90° < α < + 180°) ;
left axis deviation (-120° < α < 0°). |
| |
Для определения оси сердца по стандартным отведениям (рис. 19, нижняя часть) достаточно двух таких отведений, так как исходя из двух отведений можно построить третье. Для каждого момента цикла возбуждения справедлива зависимость: величина отклонения в отведении II равна величине отклонения в отведении I + величина отклонения в отведении III (отклонение книзу записывается с отрицательным знаком). | For the construction of the electrical axis from the ECG by means of Einthoven's triangle (Fig. 19, bottom) two lead pairs suffice, for the third can be derived from the other two. At each instant during the excitatory cycle it holds that: deflection in II = deflection in I + deflection in III (downward deflections having negative sign). |
Электрическая ось сердца примерно совпадает с анатомической лишь в том случае, если распространение возбуждения не нарушено. В противном же случае направления этих осей могут быть совершенно различными. При таких нарушениях нельзя судить о положении сердца на основании петли QRS, однако направление этой петли вместе с другими признаками служит важным диагностическим признаком для выявления нарушений возбуждения сердца. | The electrical axis of the heart coincides approximately with the anatomical axis only when the spread of excitation is normal; under abnormal conditions the two axes can be quite different. The main direction of the QRS loop then contains no information about the orientation of the heart, but it is still a useful diagnostic characteristic in combination with other signs that indicate alterations in the process of excitation. |
| |
Униполярные отведения от конечностей по Гольдбергеру. | Unipolar limb leads in Goldberger's method |
При этих отведениях регистрируют разность потенциалов между электродом, наложенным на конечность, и референтным электродом, представляющим собой объединенный электрод от двух других конечностей (см. рис. 18). Ось отведения aVR представляет собой биссектрису угла между стандартными отведениями I и II (рис. 20, А). Оси отведений aVL и aVF являются биссектрисами двух других углов треугольника Эйнтховена. | In GOLDBERGER'S method, the voltage measured is that between one extremity - for example, the right arm (lead a VR) - and a reference electrode formed by voltage division between the two other limbs (cf. Fig. 18). With a VR recording, the lead axis on which the vector loop is projected is represented by the line bisecting the angle between I and II in the Einthoven triangle (Fig. 20A). The axes for a VL and a VF are found in the analogous way. |
Обозначения этих отведений происходят от терминологии, не имеющей в настоящее время большой популярности: V произошло от слова ’’voltage” (вольтаж) (по отношению к референтному электроду), a L, R и F обозначают соответственно левую (Left) и правую (Right) руку и левую ногу (Foot); ”а” — это первая буква слова "augmented” (усиленный), так как при отведениях по Гольдбергеру регистрируются увеличенные по амплитуде потенциалы. | The terminology derives from a system no longer in widespread use, in which V stands for voltage with respect to a reference electrode and L, R, and F stand for recording electrodes on left arm, right arm and left leg; the "a" in a Vr stands for "augmented" (the recorded voltage is greater in this method). |
На рис. 20, Б изображена шестиосевая система, для получения которой оси биполярных и униполярных отведений расположили так, чтобы все они пересекались в исходной точке векторных петель (при этом направления осей не были изменены). Соседние оси пересекаются под углом 30°. Эта шестиосевая система отведений дает возможность получить столь же полную информацию, как и при анализе фронтальной векторкардиограммы. | In the diagram of Fig. 20B the directions of the bipolar and unipolar limb leads have been shifted, without change in orientation, so that they all intersect the origin of the vector loop. It is evident that each lead line forms an angle of 30° with those on either side. This hexaxial reference system provides all the essential information contained in the frontal vector loop. |
| |
Униполярные прекардиальные отведения. | Unipolar precordial leads. |
Отведения от конечностей, которые мы только что рассмотрели, отражают в основном проекции векторной петли на фронтальную плоскость. Что же касается униполярных прекардиальных отведений по Вильсону, то по ним можно судить главным образом о проекции интегрального вектора на горизонтальную плоскость. При снятии этих отведений референтный электрод получают путем объединения трех отведений от конечностей, а активный помещают на определенные участки грудной клетки в области сердца (рис. 18). | Whereas the limb leads just described are fundamentally related to the frontal projection of the vector loop, the unipolar precordial leads of WILSON provide information chiefly about the horizontal vector projection. A reference electrode is produced by joining the three limb leads, and an exploring electrode records from specific points on the chest at the level of the heart (cf. Fig. 18). |
На рис. 20, В изображены оси отведений, на которые проецируется вектор при различных расположениях грудного электрода. Положительное отклонение регистрируется, когда проекция моментного вектора на соответствующую ось направлена к активному электроду; в противном случае отклонение будет отрицательным. Следовательно, начало отрицательного отклонения соответствует тому моменту, когда вектор меняет свое направление: до этого момента он был направлен к активному электроду, после — от него. Этот момент имеет особое диагностическое значение, так как по нему можно судить о замедлении проведения возбуждения (нарушенной проводимости) в определенных участках сердца. | Fig. 20C illustrates the lead axes onto which the vector loop is projected with the recording elecrode in different positions. A positive deflection is seen when the instantaneous vector, projected onto the appropriate axis, points toward the recording site. If it points in the opposite direction, the deflection is negative. The onset of a shift in the negative direction thus indicates the moment when the vector loop switches from movement toward the recording site to movement in the opposite direction. This moment is of special diagnostic significance (delayed excitation due to a disturbed spread of excitation in certain regions). |
| |
 | |
Рис. 20. | Fig. 20. |
А. Оси, на которые проецируется фронтальная векторная петля при униполярных отведениях от конечностей (по Гольдбергеру).
Б. Совокупность осей униполярных (по Гольдбергеру) и биполярных (по Эйнтховену) отведений от конечностей. Отведение aVR является исключением из общего правила полярности отведений.
В. Поперечный разрез грудной клетки на уровне сердца с изображением осей, на которые проецируется горизонтальная векторная петля при прекардиальных отведениях по Вильсону. Приведены ЭКГ в трех отведениях (V1, V3 и V6) | A. Lead axes onto which the frontal vector loop is projected with Goldberger's unipolar limb leads.
B. Summary of axis orientations with the unipolar (Goldberger) and bipolar (Einthoven) limb leads. Lead aVR is an ex- ception to the usual polarity rule.
C. Cross section through the thorax at the level of the heart, indicating the lead axes onto which the horizontal vector loop is projected with Wilson's precordial leads. Three sample records are shown (V1, V3, V6) |
| |
Использование ЭКГ в диагностике | Use of the ECG in Diagnosis |
| |
ЭКГ имеет чрезвычайно важное значение в клинической кардиологии, так как это исследование позволяет распознать нарушения возбуждения сердца, являющиеся причиной или следствием его поражения. По обычным кривым ЭКГ врач может судить о следующих проявлениях деятельности сердца и его патологических состояниях. | The ECG is an extremely useful tool in cardiological practice, for it reveals changes in the excitatory process that cause or result from impairment of the heart's activity. From routine EeG recordings the physician can obtain information of the following basic kinds: |
| |
Частота сокращений сердца. | Heart rate. |
Можно определить нормальную частоту (60-90 уд. в 1 мин в покое), тахикардию (более 90 уд. в 1 мин) или брадикардию (менее 60 уд. в 1 мин). | Differentiation between the normal rate (60-90/min at rest), tachycardia (over 90/min) and bradycardia (below 60/min). |
| |
Локализация очага возбуждения. | Origin of excitation. |
Можно установить, расположен ли ведущий пейсмекер в синусном узле, предсердиях, АВ-узле, правом или левом желудочке. | Decision whether the effective pacemaker is in the SA node or in the atria, in the AV node or in the right or left ventricle. |
| |
Нарушения ритма сердца. | Abnormal rhythms. |
ЭКГ дает возможность распознать различные виды аритмий (синусовая аритмия, наджелудочковые и желудочковые экстрасистолы, трепетание и фибрилляция) и выявить их источник. | Distinction among the various kinds and sources (sinus arrhythmia, supraventricular and ventricular ectopic beats, flutter and fibrillation). |
| |
Нарушения проведения. | Abnormal conduction. |
Можно определить степень и локализацию блокады или задержки проведения (например, при синоатриальной или атриовентрикулярной блокаде, блокаде правой или левой ножки пучка Гиса или их ветвей либо при комбинированных блокадах). | Differentiation on the basis of degree and localization, delay or blockage of conduction (sinoatrial block, AV block, right or left bundle-branch block, fascicular block, or combinations of these.) |
| |
Направление электрической оси сердца. | QRS-axis orientation. |
Направление электрической оси сердца отражает его анатомическое расположение, а при патологии указывает на нарушение распространения возбуждения (гипертрофия одного из отделов сердца, блокада ножки пучка Гиса и т.п). | Indication of anatomical position of the heart; pathological types can indicate additional changes in the process of excitation (unilateral hypertrophy, bundle-branch block, etc.). |
| |
Влияние различных внешних факторов на сердце. | Extracardial influences. |
На ЭКГ отражаются влияния вегетативных нервов, гормональные и обменные нарушения, сдвиги в концентрациях электролитов, действие ядов, лекарств (например, наперстянки) и т.д. | Evidence of autonomic effects, metabolic and endocrine abnormalities, electrolyte changes, poisoning, drug action (digitalis) etc. |
| |
Поражения сердца. | Primary cardiac impairment. |
Существуют электрокардиографические симптомы недостаточности коронарного кровообращения, снабжения сердца кислородом, воспалительных заболеваний сердца, поражений сердца при общих патологических состояниях и травмах, при врожденных или приобретенных пороках сердца и т.п. | Indication of inadequate coronary circulation, myocardial O2 deficiency, inflammation, influences of general pathological states, traumas, innate or acquired cardiac malfunctions, etc. |
| |
Инфаркт миокарда (полное нарушение кровоснабжения какого-либо участка сердца). | Myocardial infarction (complete interruption of coronary circulation in a circumscribed area). |
По ЭКГ можно судить о локализации. обширности и динамике инфаркта. | Evidence regarding localization, extent and progress. |
| |
Следует, однако, помнить, что отклонения ЭКГ от нормы, за исключением некоторых типичных признаков нарушения возбуждения и проведения, дают возможность только предположить наличие патологии. О том, является ли ЭКГ нормальной или патологической, часто можно судить лишь на основании общей клинической картины, и окончательное решение о причине тех или иных нарушений ни в коем случае нельзя принимать исходя только из ЭКГ. | It should, however, be absolutely clear that departures from the normal ECG - except for a few typical modifications of rhythmicity or conduction - as a rule give only tentative indications that a pathological state may exist. Whether an ECG is to be regarded as pathological or not can often be decided only on the basis of the total clinical picture. In no case can one come to a final decision as to the cause of the observed deviations by examination of the ECG alone. |
| |
Некоторые патологические типы ЭКГ | Examples of ECG Abnormality |
| |
Разберем на примере нескольких типичных кривых, как отражаются на ЭКГ нарушения ритма и проводимости. За исключением особо оговоренных случаев, везде будут представлены кривые, записанные при стандартном отведении II (см. рис. 13). | A few characteristic examples follow, to indicate how disturbances of rhythmicity or conduction can be reflected in the EСG. The recordings, where not otherwise indicated, are from Einthoven's limb lead II (cf. Fig. 13). |
| |
Синусный ритм. | SA rhythm. |
Для того чтобы иметь возможность судить о патологических изменениях, рассмотрим сначала нормальную ЭКГ (рис. 19.21, А). Пейсмекер расположен в СА-узле; QRS-комплексу предшествует нормальный зубец Р. На рис. 21, А над ЭКГ изображена схема возбуждения сердца, оказавшаяся довольно удобной для описания нарушений ритма или проведения. В направлении сверху вниз на схеме изображена последовательность охвата возбуждением сердца, а по горизонтальной оси отложена длительность абсолютной рефрактерности предсердий и желудочков. | As a basis for comparison, we first consider the normal EСG (Fig. 21A), with the pacemaker in the SA node and the QRS complex preceded by a P wave of normal shape. Above the EСG trace in Fig. 21A, the process of excitation is diagrammed in a way that has proved useful in characterizing impairments of rhythmicity or conduction. The successive stages in the spread of excitation are shown from top to bottom, and the duration of the absolute refractory period in atria and ventricles is represented along the abscissa. |
| |
 | |
Рис. 21. | Fig. 21. |
А. Схема нормального распространения возбуждения по сердцу Сверху вниз изображена по следовательность охвата возбуждением различных отделов: временные интервалы отложены по горизонтальной оси. Абсолютные периоды рефрактерности для предсердий (П) и желудочков (Ж) указаны по оси абсцисс. САУ-импульсы из СА-узла. | A diagram of the normal time course of cardiac excitation. The successive stages in the spread of excitation are shown from top to bottom, with the absolute refractory periods of atria (A) and ventricles (V) indicated along the abscissa. In the bar SA the rhythmic discharge of the SA node is symbolized; AV summarizes the total atrioventricular conduction. |
Б. (1-3). Импульс возникает в различных отделах атриовентрикулярного соединения (АВУ); предсердия возбуждаются ретроградно (зубец Р отрицателен); 2 возбуждение предсердий совпадает с комплексом QRS. В. Если возбуждение возникает в желудочках, то оно распространяется медленно и комплекс QRS резко деформирован. При этом возможно обратное проведение возбуждения в предсердия | B (1-3) Excitation generated at various parts of the AV junctional region, with retrograde excitation of the atria (negative P wave). In (2) atrial excitation coincides with QRS. C Excitation originating in the ventricles spreads more slowly and the QRS complex is severely deformed. Conduction back into the atria is possible |
| |
Ритмы, возникающие в атриовентрикулярном соединении (рис. 21. Б). | Rhythms originating in the AV junction (Fig. 21B). |
При таких ритмах импульсы из источника, расположенного в области АВ-соединения (в АВ-узле и непосредственно прилегающих к нему отделах проводящей системы), поступают как в желудочки, так и в предсердия. При этом импульсы могут проникать и в СА-узел. Поскольку возбуждение распространяется по предсердиям ретроградно, зубец Р в таких случаях отрицателен, а комплекс QRS не изменен, так как внутрижелудочковое проведение не нарушено. В зависимости от временных соотношений между ретроградным возбуждением предсердии и возбуждением желудочков отрицательный зубец Р может предшествовать комплексу QRS (рис. 21, Б, 1), сливаться с ним (рис. 21. Б, 2) или следовать за ним (рис. 21. Б, 3). В этих случаях говорят соответственно о ритме из верхнего, среднего или нижнего отдела АΒ-соединения, хотя эти термины не совсем точны. | A source of rhythmicity in the AV junctional region (the AV node itself and the immediately adjacent conductile tissue) sends excitation back into the atria (including the SA node) as well as into the ventricles. Because excitation spreads through the atria in a direction opposite to normal, the P wave is negative. The QRS complex is unchanged, conduction occurring normally. Depending on the degree to which the retrograde atrial excitation is delayed with respect to the onset of ventricular excitation, the negative P wave can precede the QRS complex (Fig. 21B(I)), disappear in it (2) or follow it (3). These variations are designated, not very precisely, as upper, middle and lower AV junctional rhythms. |
| |
Ритмы, возникающие в желудочке (рис. 21, В). | Rhythms originating in the ventricles (Fig. 19-21C). |
Движение возбуждения из эктопического внутрижелудочкового очага может идти разными путями в зависимости от местонахождения этого очага и от того, в какой момент и где именно возбуждение проникает в проводящую систему. Поскольку скорость проведения в миокарде меньше, чем в проводящей системе, длительность распространения возбуждения в таких случаях обычно увеличена. Ненормальное проведение импульса приводит к деформации комплекса QRS. | Excitation arising at an ectopic focus in the ventricles spreads over various paths, depending on the source of the excitation and when/where the excitation enters the conducting system. Because myocardial conduction is slower than conduction through the specialized system, the duration of spread through the myocardium is usually considerably extended. The differences in conduction path can cause pronounced deformation of the entire QRS complex. |
| |
Экстрасистолы. | Extrasystoles. |
Внеочередные сокращения, временно нарушающие ритм сердца, называются экстрасистолами. Они могут быть по происхождению как наджелудочковыми (из СА-узла, предсердий или АВ-соединения), так и желудочковыми. В простейшем случае экстрасистолы возникают в промежутке между двумя нормальными сокращениями и не влияют на них; такие экстрасистолы называют интерполированными (рис. 22, А). | Beats that fall outside the basic rhythm and temporarily change it are called extrasystoles. These may be supraventricular (SA node, atria, AV node) or ventricular in origin. In the simplest case an extrasystole can be interpolated halfway between two normal beats, and does not disturb the basic rhythm (Fig. 22A). |
| |
 | |
Рис. 22. | Fig. 22 |
Некоторые типичные нарушения ЭКГ.
А. Интерполированные желудочковые экстрасистолы; разная конфигурация экстрасистолических комплексов указывает на то, что они исходят из различных эктопических очагов в желудочках. Обратного проведения в предсердия нет.
Б. Желудочковая экстрасистола с полной компенсаторной паузой; С-С нормальный межимпульсный интервал.
В. Наджелудочковая экстрасистола из области атриовентрикулярного соединения с неполной компенсаторной паузой.
Г. Полная атриовентрикулярная блокада (блокада III степени).
Д. Динамика ЭКГ при инфаркте миокарда. В качестве примера приведено отведение V3 по Вильсону при инфаркте перед ней стенки.
0 — нормальная ЭКГ до инфаркта;
1 — острая стадия инфаркта (первые часы);
2 — подострая стадия (от нескольких часов до нескольких суток);
3 — поздняя стадия (от нескольких суток до нескольких недель);
4 — постинфарктные изменения (спустя месяцы и годы после инфаркта). | A-E. Examples of typical alterations in the ECG.
A Interpolated ventricular extrasystoles. The differences in form indicate different ectopic foci within the ventricles. No conduction back to SA node.
B Ventricular extrasystole with fully compensating pause. S, normal SA interval.
C Supraventricular extrasystole from the region of the A V node, with incompletely compensating pause.
D Complete (third-degree) AV block.
E Progressive ECG deformation during myocardial infarction: in this example, Wilson's lead V3 with infarction of the anterior wall of the heart.
(0) Normal picture before infarction.
(1) Early stage, a few hours after onset.
(2) Intermediate stage, after hours to days.
(3) After several days to weeks.
(4) Final stage, months to years after infarct formation |
| |
| |
Интерполированные экстрасистолы встречаются крайне редко, так как они могут возникать лишь при достаточно медленном исходном ритме, когда интервал между сокращениями длительнее одиночного цикла возбуждения. Такие экстрасистолы всегда исходят из желудочков, поскольку возбуждение из желудочкового очага не может распространяться по проводящей системе, находящейся в фазе рефрактерности предыдущего цикла, переходить на предсердия и нарушать синусный ритм. | Interpolated extrasystoles are rare, since the basic rhythm must be so slow that the interval between excited phases is longer than an entire beat. Interpolated extra systoles always arise from a ventricular focus, for such excitation cannot propagate over the conducting system (which is still refractory from the previous beat) to the atria and thus cannot interfere with the SA rhythm. |
Если желудочковые экстрасистолы возникают на фоне более высокой частоты сокращений сердца, то они, как правило, сопровождаются так называемыми компенсаторными паузами. Это связано с тем, что очередной импульс из СА-узла поступает к желудочкам, когда они еще находятся в фазе абсолютной рефрактерности экстрасистолического возбуждения, из-за чего импульс не может их активировать (рис. 22, Б). | When the basic heart rate is higher, a ventricular extrasystole is ordinarily followed by a so-called compensatory pause. As shown in Fig. 22B, the next regular excitation of the ventricles is prevented because they are still in the absolute refractory period of the extrasystole when the excitatory impulse from the SA node arrives. |
К моменту прихода следующего импульса желудочки уже находятся в состоянии покоя, поэтому первое постэкстрасистолическое сокращение следует в нормальном ритме. Промежуток времени между последним нормальным сокращением и первым постэкстрасистолическим равен двум интервалам RR, однако, когда наджелудочковые или желудочковые экстрасистолы проникают в СА-узел, наблюдается сдвиг по фазе исходного ритма (рис. 22,2 В). Этот сдвиг связан с тем. что возбуждение, ретроградно прошедшее в СА-узел, прерывает диастолическую деполяризацию в его клетках, вызывая новый импульс. | By the time the next impulse arrives the ventricles have recovered, so that the first postextrasystolic beat occurs in the normal rhythm; the interval between the last normal beat before the extrasystole and the first one after it corresponds exactly to two regular RR intervals. But with supraventricular extrasystoles or ventricular extra systoles that penetrate back to the SA node, the basic rhythm is shifted (Fig. 19-22C). The excitation conducted backward to the SA node interrupts the diastolic depolarization that has begun there, and a new cycle is initiated. These events result in an abrupt phase shift of the basic rhythm. |
| |
Нарушения атриовентрикулярного проведения. | Atrioventricular disturbances of conduction. |
На рис. 22, Г представлена ЭКГ при полной атриовентрикулярной блокаде. При этом нарушении предсердия и желудочки сокращаются независимо друг от друга предсердия в синусном ритме, а желудочки в более медленном ритме пейсмекера третьего порядка. Если водитель ритма желудочков при этом локализован в пучке Гиса, то распространение возбуждения по нему не нарушается и форма QRS-комплекса не искажается. При неполной атриовентрикулярной блокаде импульсы от предсердий периодически не проводятся на желудочки; например, к желудочкам может проходить только каждый второй (блокада 2:1) или каждый третий (блокада 3:1) импульс из СА-узла. В некоторых случаях интервал PQ постепенно увеличивается, и наконец наблюдается выпадение QRS-комплекса; затем вся эта последовательность повторяется (периоды Венкебаха). Подобные нарушения атриовентрикулярной проводимости легко могут быть получены в эксперименте при воздействиях, снижающих потенциал покоя (увеличение содержания К+, гипоксия и т. д.). | The ECG observed in cases of complete AV block is shown in Fig. 22D. The atria and ventricles beat independently of one another - the atria at the rate of the SA node, and the ventricles at the lower rate of a tertiary pacemaker. The QRS complex has the normal configuration if the ectopic pacemaker is in the bundle of His, so that excitation spreads over the ventricles in the normal way. Incomplete AV block is characterized by interruption of conduction at intervals, so that (for example) every second or third beat initiated by the SA node is conducted to the ventricles (2:1 or 3:1 block, respectively). In some cases the PR interval increases from beat to beat, until eventually a QRS complex is eliminated and the process begins again (Wenckebach phenomenon). Such disturbances of atrioventricular conduction can readily be produced under experimental conditions (increased K+, oxygen deficiency etc.) in which the resting potential is lowered. |
| |
Изменения сегмента ST и зубца Т. | Changes in ST segment and T wave. |
При повреждениях миокарда, связанных с гипоксией или другими факторами, в одиночных волокнах миокарда прежде всего снижается уровень плато потенциала действия и лишь затем наступает существенное уменьшение потенциала покоя. На ЭКГ эти изменения проявляются во время фазы реполяризации: зубец Т уплощается или становится отрицательным, а сегмент ST смещается вверх или вниз от изолинии. В случае прекращения кровотока в одной из коронарных артерий (инфаркт миокарда) формируется участок омертвевшей ткани, о расположении которого можно судить, анализируя одновременно несколько отведений (в частности, грудных). Следует помнить, что ЭКГ при инфаркте претерпевает значительные изменения во времени (рис. 22. Д). Для ранней стадии инфаркта характерен «монофазный» желудочковый комплекс, обусловленный подъемом сегмента ST. После того как пораженный участок отграничивается от неповрежденной ткани, монофазный комплекс перестает регистрироваться. | Myocardial damage due to oxygen deficiency and other influences in general causes a depression of the single-fiber action-potential plateau, before there is a noticeable decrease in the resting potential. In the ECG such effects are evident during the recovery phase, as a flattened or negative-going T wave or as an elevated or lowered (with respect to the baseline) ST segment. When circulation through a coronary blood vessel is prevented (infarction), an area of dead tissue develops; its location can usually be determined only by analysis of several recordings, precordial recordings in particular. It must be kept in mind that ECG alterations due to infarction can change considerably in time (cf. Fig. 22E). The monophasic form of the QRS complex which results from ST elevation, a characteristic of the early stage of infarction, disappears when the infarct has become demarcated from the excitable surrounding tissue by the formation of a boundary zone. |
| |
Трепетание и мерцание (фибрилляция) предсердий. | Atrial flutter and fibrillation. |
Эти аритмии связаны с хаотическим распространением возбуждения по предсердиям, в результате которого происходит функциональная фрагментация этих отделов — одни участки сокращаются, а другие в это время находятся в состоянии расслабления. При трепетании предсердий на ЭКГ вместо зубца Р регистрируются так называемые волны трепетания, имеющие одинаковую пилообразную конфигурацию и следующие с частотой (220-350)/мин (рис. 23, А). | These are arrhythmias resulting from an uncoordinated spread of excitation over the atria, so that some atrial regions contract at the same time as others are relaxing (functional fragmentation). Atrial flutter is reflected in the ECG by so-called flutter waves with a regular sawtooth shape and a frequency of 220-350/min, which take the place of the P wave (Fig. 23A). |
Это состояние сопровождается неполной атриовентрикулярной блокадой (желудочковая проводящая система, обладающая длительным рефрактерным периодом, не пропускает такие частые импульсы), поэтому на ЭКГ через одинаковые интервалы появляются неизмененные QRS-комплексы. | Because of incomplete AV block due to the refractory period of the ventricular conducting system, normal QRS complexes appear at regular intervals. |
При мерцании предсердий (рис. 23, Б) активность этих отделов регистрируется только в виде высокочастотных [(350-600)/мин] нерегулярных колебаний. Интервалы между QRS-комплексами при этом различны (абсолютная аритмия), однако, если других нарушений ритма и проводимости нет, конфигурация их не изменена. Существует ряд промежуточных состояний между трепетанием и мерцанием предсердий. Как правило, гемодинамика при этих нарушениях страдает незначительно, иногда такие больные даже не подозревают о существовании у них аритмии. | In the ECG associated with atrial fibrillation (Fig. 23B) atrial activity appears only as high-frequency (350-600/min) irregular fluctuations of the baseline. The QRS complexes appear at irregular intervals (absolute arrhythmia), but their configuration is normal as long as there is no additional disturbance. There is a continuum of intermediate states between atrial flutter and fibrillation. In general the hemodynamic effects are slight; the patient is frequently quite unaware of the arrhythmia. |
| |
 | |
Рис. 23. ЭКГ при трепетании и фибрилляции (мерцании). | Fig. 23 A-F. ECG changes during flutter and fibrillation. |
А. Трепетание предсердий, волны трепетания, совпадающие с желудочковыми комплексами, изображены штриховыми линиями, к желудочкам проводится лишь каждая четвертая волна.
Б. Аритмия желудочков при фибрилляции (мерцании) предсердий
В. Трепетание желудочков.
Г. фибрилляция желудочков.
Д. Возникновение фибрилляции желудочков при нанесении электрического импульса (1000 мА) в уязвимый период.
Е. Прекращение фибрилляции под действием им пульса электрического тока большей величины (> 1 А) | A Atrial flutter; the flutter waves during the ventricle complexes are shown by the dashed lines. Here conduction to the ventricles occurs after every 4th flutter wave.
B Complete ventricular arrhythmia due to atrial fibrillation.
C Ventricular flutter.
D Ventricular fibrillation.
E Triggering of ventricular fibrillation by an electrical shock (100 mA) during the vulnerable period.
F Interruption of ventricular fibrillation by a strong counter shock (> 1A) |
| |
Трепетание и фибрилляция желудочков. | Ventricular flutter and fibrillation. |
Трепетание и фибрилляция желудочков чреваты гораздо более серьезными последствиями. При этих аритмиях возбуждение распространяется по желудочкам хаотически, и в результате страдают их наполнение и выброс крови. Это приводит к остановке кровообращения и потере сознания. Если в течение нескольких минут движение крови не восстанавливается, наступает смерть. При трепетании желудочков на ЭКГ регистрируются высокочастотные крупные волны (рис. 23, В), а при их фибрилляция — колебания различной формы, величины и частоты (рис. 23, Г)· Трепетание и фибрилляция желудочков возникают при разных воздействиях на сердце-гипоксии, закупорке коронарной артерии (инфаркте), чрезмерном растяжении и охлаждении, передозировке лекарств, в том числе вызывающих наркоз, и т.п. Фибрилляция желудочков является самой частой причиной смерти при электротравме. | When the ventricles are affected by the same sort of disturbance, the consequences are much more severe. Because the electrical activity is uncoordinated, the ventricles do not fill and expel the blood effectively. Circulation is arrested and unconsciousness ensues; unless circulation is restored within minutes death results. The ECG during ventricular flutter exhibits high-frequency, large-amplitude waves (Fig. 23C), whereas the fluctuations associated with ventricular fibrillation are very irregular, changing rapidly in frequency, shape and amplitude (Fig. 23D). Flutter and fibrillation can be set off by many kinds of heart damage — oxygen deficiency, coronary occlusion (infarction), overstretching, excessive cooling, and overdoses of drugs, anesthetics etc. Ventricular fibrillation is the most common acute cause of death in electrical accidents. |
| |
Причины трепетания и фибрилляции. | Causes of flutter and fibrillation. |
Для раскрытия причин трепетания и фибрилляции наиболее важен вопрос о нарушении электрических процессов в миокарде. Существуют две основные точки зрения относительно механизмов этого нарушения:
1) гипотеза нарушения генерации возбуждения; 2) гипотеза нарушения проведения возбуждения. | The basic problem in cases of flutter and fibrillation is disruption of electrical activity. Two main mechanisms are currently under consideration as causes of this disorganization,
(i) abnormalities in the generation of excitation, and (ii) abnormalities in its spread. |
Согласно первой гипотезе, фибрилляция возникает в результате активности одного или нескольких эктопических очагов; эти очаги разряжаются в высоком ритме, возбуждают соответствующие отделы сердца и тем самым подавляют нормальный автоматизм и проведение. В соответствии со второй точкой зрения причиной фибрилляции служит обратное распространение возбуждения (reentry). При таком распространении в миокарде циркулируют замкнутые волны возбуждения. Для этого необходимы два условия. | In the first case, fibrillation would result when one or more ectopic foci come into action, driving the associated part of the heart at a high rate and thus overcoming the regular pacemaker and conductile activity. In the second case, reentry would be responsible for fibrillation. In this situation the excitation circles through the myocardium, a process for which there are two prerequisites. |
Во-первых, длина волны возбуждении (произведение скорости проведения на рефрактерный период) должна быть в достаточной степени укорочена, чтобы в миокардиальной сети был возможен ее обратный вход. Это происходит либо при укорочении рефрактерного периода, либо при снижении скорости проведения, либо при соблюдении обоих этих условий. Во-вторых, должен существовать временный односторонний блок проведения, так как при этом волны возбуждения не будут сталкиваться и гасить одна другую (рис. 24). | First, the length of the excitatory wave (product of conduction velocity and refractory time) must be shortened sufficiently to enable reentry within the myocardial network. This can occur by shortening of the refractory time, reduction of conduction velocity, or both. Second, the conduction of excitation must be temporarily blocked in one direction, so that the excitation fronts do not collide and extinguish one another (Fig. 24). |
В настоящее время считают, что оба механизма могут играть роль в генезе фибрилляции, эктопические очаги — в ее возникновении, а круговое движение или обратное распространение волны возбуждения — в ее поддержании. Между трепетанием и фибрилляцией существует ряд переходных стадий, различающихся в зависимости от степени функциональной фрагментации миокарда (размеров очагов, возбуждающихся независимо друг от друга). | At present it is generally accepted that both mechanisms are probably involved in fibrillation, ectopic foci being primarily responsible for triggering fibrillation, and reentry of excitation for its persistence. Between flutter and fibrillation there are gradations in the degree of functional fragmentation - i.e., in the sizes of the independently activated areas. |
| |
Уязвимый период. | Vulnerable period. |
Как в эксперименте, так и в естественных условиях одиночный надпороговый электрический стимул может вызвать трепетание или фибрилляцию желудочков, если он попадает в так называемый уязвимый период. Этот период наблюдается во время фазы реполяризации и приблизительно совпадает с восходящим коленом зубца Т на ЭКГ (рис. 23, Д и 24). В уязвимый период одни клетки сердца находятся в состоянии абсолютной, а другие — относительной рефрактерности. | Flutter and fibrillation can be induced by a single suprathreshold electrical shock - either experimentally or accidentally - if it occurs in a particular phase of the recovery of excitability. This so-called vulnerable period coincides approximately with the rising flank of the T wave in the ECG (cf. Figs. 23E and 24). At this time parts of the heart are still absolutely refractory and others, relatively so. |
Если на сердце наносить раздражение во время фазы относительной рефрактерности, то следующий рефрактерный период будет короче. Кроме того, как видно из рис. 24, в этот период может наблюдаться односторонняя блокада проведения. Благодаря этому создаются условия для обратного распространения возбуждения. Экстрасистолы, возникающие в уязвимый период, могут, подобно электрическому раздражению, привести к фибрилляции желудочков. | When the heart is excited during the relative refractory period, the following refractory period is shorter. Furthermore, as shown in Fig. 24, the conduction of excitation can be blocked in one direction. In this situation, then, the prerequisites for reentry are met. Spontaneous extrasystoles can give rise to fibrillation in the same way as does stimulation, if they occur during the vulnerable period following previous excitation. |
| |
 | |
Рис. 24. | Fig. 24. |
Схема, поясняющая понятие уязвимого периода желудочков. Треугольники под кривой ЭКГ изображают разветвленные сети в миокарде. Во время уязвимого периода некий участок этой сети частично пребывает в состоянии рефрактерности, поэтому, когда в результате раздражения возникает волна возбуждения, она проводится только в одном направлении. Когда же этот участок выходит из состояния рефрактерности, становится возможным повторный вход в него волны возбуждения в обратном направлении (при условии что длина волны возбуждения не больше, чем длина самого этого участка). Если раздражение наносится раньше, то возбуждение не возникает вовсе (желудочки целиком пребывают в состоянии абсолютной рефрактерности), а если позже, то условия для обратного входа волны уже не создаются. | Diagram to explain the vulnerable period of the ventricles. The triangles below the ECG curve symbolize the branched network of the myocardium. In the vulnerable period the conduction pathway is still partially refractory, so that the wave of excitation generated by stimulation can propagate in only one direction. When this region has emerged from the refractory state, reentry in the opposite direction becomes possible, on the condition that the length of the wave of excitation is no greater than that of the conducting pathway. If stimulated earlier the ventricles would still be inexcitable (absolute refractory period), and at a later time reentry is no longer possible |
| |
Электрическая дефибрилляция. | Electrical defibrillation. |
Электрическим током можно не только вызвать трепетание и фибрилляцию, но и при определенных условиях его применения прекратить эти аритмии. Для этого необходимо приложить одиночный короткий импульс тока силой в несколько ампер. При воздействии таким импульсом через широкие электроды, помещенные на неповрежденную поверхность грудной клетки, хаотические сокращения сердца обычно мгновенно прекращаются (рис. 23, Е). Такая электрическая дефибрилляция служит самым надежным способом борьбы с грозными осложнениями трепетанием и фибрилляцией желудочков. | Electrical current can trigger flutter and fibrillation of the heart. But if suitably applied, it can also stop ongoing ventricular flutter or fibrillation. A single brief shock is required, a few amperes in magnitude; when applied through the intact chest wall with large superficial electrodes such a shock usually stops the disorganized contraction instantly (Fig. 23F). Electrical defibrillation is the most effective method of abolishing life-threatening ventricular flutter or fibrillation. |
Синхронизирующее действие электрического тока, приложенного к обширной поверхности, очевидно, обусловлено тем, что этот ток одновременно возбуждает множество участков миокарда, не пребывающих в состоянии рефрактерности. В результате циркулирующая волна застает эти участки в фазе рефрактерности, и дальнейшее ее проведение блокируется. | The synchronizing effect of this application of current over a large area is probably due to simultaneous excitation of the myocardial zones that are in an excitable state, so that when the reentering excitation reaches them they are refractory and further spread is blocked. |
Фибрилляция желудочков приводит к остановке кровообращения, сопровождающейся необратимыми повреждениями ряда органов (так, деятельность головного мозга можно восстановить не позже чем через 8-10 мин после прекращения работы сердца). В связи с этим, чтобы электрическая дефибрилляция была эффективной, необходимо предотвратить такие повреждения. Для этого производят закрытый массаж сердца, благодаря которому кровообращение в какой-то степени поддерживается, и искусственное дыхание «рот в рот». Этими приемами должен владеть любой студент-медик. | For electrical defibrillation to be successful, it is of course crucial that the interruption of blood circulation during the preceding period of fibrillation not cause irreversible damage to organs (the brain can be revived if circulation resumes in 8-10 minutes). This danger can be averted if a minimal circulation is maintained by external heart massage combined with mouth-to-mouth resuscitation. Every medical student should be competent in this procedure. |