ЭКГ — один из самых востребованных методов диагностики. Кажется, что его назначают всем подряд. В чем причина такой популярности? И что именно измеряется при помощи метода электрокардиографии?
Как устроено сердце человека?
Строение сердца человека известно нам еще со времен школы. Оно состоит из «венозного сердца» (правое предсердие и правый желудочек) и «артериального сердца» (левое предсердие и левый желудочек). Предсердия и желудочки обоих половинок соединены между собой специальными клапанами, не позволяющими крови двигаться в обратном направлении.
Венозная, бедная кислородом кровь со всего тела попадает в правое предсердие, оттуда в правый желудочек, из которого выбрасывается в малый круг кровообращения и уходит в легкие. Там она насыщается кислородом, после чего направляется в левое предсердие. Оттуда она попадает в левый желудочек и уходит через аорту на большой круг кровообращения — ко всем органам тела.
Сердечная мышца (миокард) — это особая разновидность поперечно-полосатой мускулатуры. Скелетные мышцы получают электрический импульс от мозга, а миокард сам себе вырабатывает электричество. Именно этим объясняется способность сердца сокращаться некоторое время даже после отсоединения его от тела.
Откуда в сердце электричество?
Сердце имеет собственную систему производства электричества и его распределения.
Для получения электрического тока необходимо, чтобы возник трансмембранный потенциал действия. Что это значит? Клетка миокарда (кардиомиоцит) отгорожена от внешней среды мембраной. Вокруг клетки — внеклеточная жидкость, внутри — содержимое клетки. Концентрация ионов натрия, заряженных положительно, снаружи клетки в 10 раз выше, чем внутри нее. Но в мембрану встроены специальные белки — калий-натриевые насосы. Они могут протаскивать внутрь клетки 3 иона натрия (Na+), а наружу при этом выводить 2 иона калия (K+). В результате на данном участке мембраны ее заряд меняется на противоположный и возникает зона разницы потенциалов. Этот процесс называется деполяризацией (возбуждением). Зона деполяризации продвигается дальше — таким образом происходит распространение электрического импульса по тканям сердца. На следующем этапе клетка стремится к восстановлению исходного состояния и начинается процесс реполяризации.
Выделяют три главных компонента системы производства и распределения электричества:
- Синоартериальный (синусовый) узел.
Он находится в правом предсердии и является главным кардиостимулятором, своего рода, основной «батарейкой» сердца. Именно он отвечает за автоматизм сердца — способность миокарда возбуждаться без внешней помощи. Его также называют водителем ритма 1-го порядка.
- Атриовентрикулярный узел.
Находится между правым и левым предсердиями и является «запасной батарейкой», то есть, он тоже может генерировать электричество, но запускается в случае, если перестает работать синоартериальный узел. Соответственно, это водитель ритма 2-го порядка. В норме же он отвечает за небольшую задержку проведения электрического импульса от синусового узла, что необходимо для скоординированного сокращения всех отделов сердца. Это еще одна особенность миокарда, отличающая эту мышцу от других видов поперечно-полосатой мускулатуры — одновременное сокращение всех волокон.
- Проводящие волокна Пуркинье.
Система волокон, в основании сердца, распределяющая поступающее электричество по всем отделам сердца: правая ветвь — к правому желудочку, а левая — к левому.
История электрокардиографии
Основоположниками электрофизиологии и, в частности, исследований электрической активности сердца были немецкие ученые. В середине XIX века ее существование было подтверждено в ходе опытов на лягушках. В то же время аналогичными изысканиями занимался и наш соотечественник И.М. Сеченов, которые упоминает об электрических явлениях в сердце в своем научном труде «О животном электричестве». В 1873 году после изобретения Липпманом ртутного электрометра был описан механизм образования потенциала действия при работе сердца у человека. А в 1887 году голландский физиолог Виллем Эйнтховен продемонстрировал всему миру свое изобретение — струнный гальванометр. Устройство Эйнтховена позволило записать первую электрокардиограмму. Через 8 лет изобретатель ввел обозначения зубцов линии ЭКГ, которыми современные медики пользуются до сих пор.
В 1901 году Эйнтховен представил научному сообществу аппарат весом более 270 кг — это был первый в мире электрокардиограф. Обслуживать его были должны 5 человек. Несмотря на некоторые неудобства в использовании, агрегат Эйнтховена произвел революцию в медицине. Почти через четверть века, в 1924 году, ученому была присуждена Нобелевская премия.
Электрическая активность сердца на электрокардиограмме
Электрокардиография — это метод, позволяющий отследить, как электрический импульс проходит через все ткани миокарда, то есть — электрическую активность сердца. Чтобы отследить ее изменения, используют электроды, которые размещают на разных участках тела. Для улучшения проводимости кожу смазывают токопроводящим гелем. В современных аппаратах также имеются фильтры, которые улучшают сигнал.
По мере продвижения импульса по миокарду выделяют следующие этапы, отраженные на ленте кардиографа:
- Р-зубец — электрическая активность предсердий: электрический потенциал от синусового узла распространяется сначала по правому предсердию, а потом по левому. ЭКГ фиксирует их суммарное действие в виде одного общего зубца;
- интервал PQ — это тот самый момент задержки импульса в атриовентрикулярном узле;
- QRS-комплекс — электрическая активность желудочков. Электрический потенциал постепенно распространяется по перегородке между желудочками до верхушки сердца – этот момент на кардиограмме виден как зубец R. А потом по «внешним» стенкам сердца электрический потенциал доходит до основания сердца — и этот момент виден в виде обратного пика S;
- ST-сегмент — желудочки сокращены, но электричество через них не течет;
- T-зубец — реполяризация, то есть, «сброс» электрического потенциала и подготовка миокарда к следующему сокращению.
По изменениям линии кардиограммы врачи видят на каком этапе и каким образом изменилась электрическая активность сердца.
Что может ЭКГ?
ЭКГ — один из основных методов обследования в современной медицине. Во-первых, он многое говорит о работе сердца и о его здоровье . А учитывая, что множество заболеваний отражается на сердце — ЭКГ крайне актуальный метод диагностики. И поэтому нередко результаты ЭКГ являются поводом для проведения дополнительных исследований. Во-вторых, это дешевый метод. Никаких дорогих реактивов — только гель и рулон ленты для записи, и результаты видны сразу — сиди и расшифровывай. Что врач видит на кардиограмме?
- В ходе исследования определяется частота и регулярность сердечных сокращений. Это значит, что врач может выявлять внеочередные сокращения (экстрасистолы) или нарушения сердечного ритма (аритмии).
- При повреждении, отмирании отдельных участков сердечной мышцы будет наблюдаться нарушение кровоснабжения и проводимости электрического импульса. То есть, ЭКГ позволяет диагностировать ишемию миокарда и инфаркт.
- Любые изменения электрической активности говорят о сбоях внутрисердечной проводимости, то есть, можно определять участки блокад, а также изменения тканей миокарда, например, гипертрофию левого желудочка.
Чего не может ЭКГ?
Электрокардиография — мощный инструмент диагностики. Но и он может не все. Например, стандартное обследование при помощи ЭКГ не позволяет выявить опухоли сердца, обнаружить шумы, а также не дает возможности наблюдать гемодинамику — направление движения крови при работе сердца. Для диагностики перечисленных состояний и патологий требуется проведение специальных исследований в особых условиях — суточное мониторирование, нагрузочные пробы и т. п.
Часто при изменениях на электрокардиограмме врач направляет пациента на эхокардиографию. Несмотря на название, данный метод кардинально отличается от ЭКГ. По сути это УЗИ сердца. И вот уже с помощью УЗИ можно обнаружить многое из того, что не «видит» ЭКГ. ЭхоКГ дает возможность врачу наблюдать работу сердца «вживую» и, соответственно, делать выводы о его здоровье. В ходе процедуры можно определить размеры всего органа и отдельных его участков, толщину стенок, рассмотреть сосуды и клапаны. Врач может измерить давление в отдельных камерах сердца и оценить объёмы кровотока.
Современные методы ЭКГ и здоровье человека
Метод ЭКГ совершенствуется. Растут и возможности его применения.
Самое популярное достижение последних лет — возможность получать данные ЭКГ на смартфон. Специальные датчики в комплекте с приложением для мобильного устройства уже сейчас дают возможность отслеживать аритмии. Правда, чувствительность датчиков пока находится на «обывательском» уровне, то есть, о точности измерений говорить не приходится. Поэтому проводить диагностику по смартфону с датчиком, встроенным в его чехол, нельзя. Но опасные для здоровья состояния такие устройства вполне позволяют отследить. Данные могут тут же передаваться в сеть и попадать к лечащему врачу, сигнализируя об опасном состоянии пациента.
В последние годы ученые более внимательно присмотрелись к использованию ЭКГ при обследовании молодых спортсменов. В норме проведение ЭКГ является обязательным этапом медосмотра перед тем, как ребёнок или молодой человек получат доступ к тренировкам. Но наблюдения последних лет показали, что некоторые отклонения ЭКГ от нормы позволяют выделять людей с повышенной частотой внезапной сердечной смерти, причем ранее на подобные отклонения врачи внимания не обращали. И таких молодых спортсменов набирается 20%.
В 2012 году американские педиатры доказали, что ЭКГ вместе или без ЭхоКГ потенциально позволяет выявлять детей, предрасположенных к синдрому внезапной детской смерти. На данный момент этот метод находится в процессе изучения.
Наконец, регулярное проведение ЭКГ полезно даже для людей, у которых вообще нет никаких подозрений на сердечно-сосудистые заболевания.
