Лекции по "Физиологии человека"

 

Электрокардиография

 

     Электрокардиография  это регистрация электрической  активности мышцы сердца, возникающей в результате ее возбуждения. Впервые запись электрокардиограммы произвел в 1903 г. с помощью струнного гальванометра голландский физиолог Эйнтховен. Он же первым в 1906 г. использовал этот метод для диагностики. Электрокардиограф состоит из усилителя биопотенциалов и регистрирующего устройства. При электрокардиографии регистрируется разность потенциалов, возникающая между различными точками тела в результате возбуждения сердца.

     Регистрация ЭКГ осуществляется  с помощью биполярных и униполярных отведений. При биполярных оба электрода являются активными, т.е. регистрируется разность потенциалов между ними. При униполярных отведениях регистрируется разность потенциалов между активным электродом и индифферентным, имеющим нулевой потенциал. Его образуют другие электроды, соединенные вместе. Биполярными являются стандартные отведения, предложенные Эйнтховеном, а униполярными усиленные отведения от конечностей. Стандартных отведений три: I-е отведение - правая и левая рука, II-е правая рука и левая нога, III-е - левая рука и левая нога. При усиленных отведениях регистрируется разность потенциалов между активным электродом на одной из конечности и индифферентным, образованным электродами на двух других конечностях. При отведении aVR активный электрод находится на правой руке, aVL - на левой, a aVF - левой ноге. Усиленные отведения служат для получения большей амплитуды элементов электрокардиограммы. Отведения от конечностей дают фронтальную проекцию распространения возбуждения. Его горизонтальную проекцию отражают грудные униполярные отведения по Вильсону. Таких отведений шесть: V1 - четвертое межреберье у правого края грудины, V2 - четвертое межреберье у левого края грудины, V3 - точка между V2 и V4, V4 - в пятом межреберье по среднеключичной линии, V5 - на передней подмышечной линии, V6 - средней подмышечной линии.

     Электрокардиограммой  называется периодическая кривая, отражающая распространение возбуждения  по миокарду. При стандартных  отведениях она имеет следующий вид (рис.). На ЭКГ выделяют положительные и отрицательные зубцы P, Q, R, S, T, а также сегменты и интервалы. Направление зубцов определяют относительно изоэлектричской линии, при этом положительные направлены вверх. Сегментами называются расстояния между двумя зубцами. Например сегмент PQ это промежуток между концом зубца Р и началом зубца Q. Интервалы включают 1 зубец и следующий за ним сегмент. Поэтому интервал PQ это расстояние от начала зубца P и до начала зубца Q. Зубец Р называется предсердным. Он отражает распространение возбуждения по обоим предсердиям. Его длительность 0,05-0,1 сек., а амплитуда до 0,25 мВ. Сегмент PQ свидетельствует о полном охвате обоих предсердий возбуждением, а также его распространении на атриовентрикулярный узел и пучок Гиса. Общая длительность интервала PQ 0,12-0,18 сек. Комплекс QRST называют желудочковым. Зубец Q отражает возбуждение сосочковых мышц. R - распространение возбуждения по желудочкам, а S полный охват возбуждением обоих желудочков. Поэтому комплекс зубцов QRS называется электрической систолой желудочков. Его продолжительность 0,06-0,09 сек, а амплитуда зубца R 1-1,5 мВ. Амплитуда зубца Q не должна превышать 1/4 R, а его длительность быть не более 0,03 сек. Величина и продолжительность зубца S не измеряются. Сегмент ST указывает на полный охват возбуждением миокарда желудочков. Зубец Т соответствует фазе реполяризации желудочков. Его амплитуда 0,05 - 0,25 мВ, а длительность 0,16-0,24 сек.

     Теоретической основой  электрокардиографии является дипольная  теория. Согласно ей каждое волокно миокарда является переменным электрическим диполем (рис.). Т.е. его возбужденный конец заряжен отрицательно, а невозбужденный положительно. Параметры этого диполя характеризуются направлением и величиной. Они изображаются стрелкой - вектором. Вектор, направлен от минуса к плюсу, а его длина отражает величину разности потенциалов в диполе. Между возбужденным и невозбужденным участками диполя возникает градиент напряжения величиной 120 мВ. Он соответствует амплитуде потенциала действия. Так как миокард является функциональным синцитием, в каждый момент возбуждения сердца отдельные векторы суммируются и образуют интегральный вектор. Причем 90% векторов взаимно нейтрализуются. Исходя из этого в основе регистрации ЭКГ лежат следующие принципы:

1. Общее электрическое поле сердца возникает в результате сложения полей всех мышечных волокон.

2. Каждое возбужденное волокно  является диполем, параметры которого, т.е. направление и величину можно отразить вектором.

3. В каждый момент времени  векторы суммируются и формируется интегральный вектор. За счет него возникает разность потенциалов между различными точками тела.

     Направление и величина  интегрального вектора определяются  моментом возбуждения сердца. Когда начинается возбуждение миокарда предсердий вектор направлен сверху вниз к верхушке сердца (от - к + рис.). Формируется зубец Р. В момент возбуждения всей мускулатуры предсердий разность потенциалов в них исчезает. Формируется сегмент PQ. В начале возбуждения миокарда межжелудочковой перегородки вновь возникает интегральный вектор, но уже направленный вверх, к основанию сердца. На ЭКГ появляется отрицательный зубец Q. При возбуждении большей части миокарда желудочков, вектор вновь меняет свое направление к верхушке сердца. Возникает зубец R. Последним возбуждается участок миокарда в области основания левого желудочка. Вектор будет направлен вверх, вправо и назад. Формируется отрицательный зубец S. Когда возбуждение полностью охватывает миокард обоих желудочков разность потенциалов в них и вектор временно исчезают. На ЭКГ появляется сегмент ST. После этого начинается реполяризация миокарда желудочков. Поэтому вектор принимает положение вниз и влево. Формируется зубец Т.

     Электрокардиография  имеет исключительное значение  для клинической кардиологии. Ритмичность сердечных сокращений определяют по интервалам R-R. Если расстояние между всеми зубцами R одинаково ритм правильный. Частоту сердечных сокращений на ЭКГ измеряют по формуле:

             60

ЧСС = ----- , где R -R длительность интервала в секундах.

           R - R

     Положение электрической  оси сердца (ЭОС), определяют графически  или визуально. Электрическая ось  сердца совпадает с осью того  отведения, при котором сумма зубцов комплекса QRS, имеющих положительный и отрицательный знак максимальна. Если ось отведения перпендикулярна электрической оси сердца, сумма положительного зубца R и отрицательного S равна 0.

     Источник возбуждения  в сердце определяется по последовательности  зубцов Р и комплексов QRS. В  норме в I и II стандартном отведениях положительный зубец P, предшествующий комплексу QRS. Если возникает патологический источник возбуждения в нижних отделах предсердий, то возбуждение распространяется в обратном направлении снизу вверх. На ЭКГ во II и III стандартных отведениях появляются отрицательные зубцы Р, предшествующие QRS.

     Функцию проводимости  оценивают по длительности зубца  Р, интервала PQ и общей продолжительности  комплекса QRS. Увеличение длительности  этих зубцов и интервалов свидетельствует  о замедлении проведения в  соответствующих отделах сердца.

     Дипольная теория  послужила основой создания метода  векторкардиографии. Если принять  за основу предположение, что  интегральный вектор во время  одиночного цикла возбуждения  исходит из одной точки, то  конец этого вектора будет  двигаться в пространстве, описывая векторную петлю. Эта векторная петля образуется на экране специального осциллоскопа кривую состоящую из 3-х петель. Петля P отражает распространение возбуждения по предсердиям, петля QRS по желудочковая, а Т - восстановление желудочков. Анализ ВКГ производят путем определения длины, ширины петель или их площади.

 

Эхокардиография

 

     Эхокардиография (ЭхоКГ) это исследование сердца с  помощью ультразвуковых колебаний, отраженных от его различных  структур. С помощью ЭхоКГ можно  исследовать структуру и работу клапанов, сокращения камер сердца, движение крови по ним. При эхокардиографии на область проекции сердца помещается датчик. В нем имеется пъезокристалл источник ультразвука и кристалл приемник отраженных ультразвуковых волн. Сигналы от последнего поступают на усилитель, преобразуются в изображение на экране монитора.

 

ДВИЖЕНИЕ КРОВИ ПО СОСУДАМ

 

Функциональная классификация кровеносных сосудов.

Факторы обеспечивающие движение крови

 

     Все сосуды малого  и большого круга, в зависимости от строения и функциональной роли делят на следующие группы:

1. Сосуды эластического типа

2. Сосуды мышечного типа

3. Сосуды резистивного типа

4. Сосуды обменного типа

5. Сосуды емкостного типа

     К сосудам эластического  типа относятся аорта, легочная артерия и другие крупные артерии. В их стенке содержится много эластических волокон, поэтому она обладает большой упругостью и растяжимостью.

     Сосудами мышечного  типа являются артерии среднего  и малого калибра. В их стенке  больше гладкомышечных волокон. Однако мышечный слой мало влияет на просвет этих сосудов, а следовательно гемодинамику.

     К резистивным сосудам  относят концевые артерии и  артериолы. Эти прекапиллярные сосуды  имеют небольшой диаметр и  толстую гладкомышечную стенку. Поэтому они оказывают наибольшее сопротивление току крови и влияние на системную гемодинамику. Сокращения их гладких мышц обеспечивают регуляцию кровотока в органах и тканях, а следовательно перераспределение крови.

     Обменными сосудами  являются капилляры. В них происходит диффузия и фильтрация воды, газов, минеральных и питательных веществ.

     К емкостным сосудам  относятся вены. Их стенка легко  растягивается. Поэтому они способны  накапливать большое количество  крови, без изменения венозного кровотока. В связи с этим вены некоторых органов могут выполнять роль депо крови. Это вены печени, подкожных сосудистых сплетений, чревные вены. В венах может депонироваться до 70% всей крови. Истинных депо, как селезенка собаки, у человека нет.

     Кроме этих типов  имеются шунтирующие сосуды. Ими являются артериовенозные анастомозы. При некоторых условиях они обеспечивают переход крови в вены минуя капилляры.

     Движение крови по  артериям обусловлено следующими  факторами:

1. Работой сердца, обеспечивающего  восполнение энергозатрат системы кровообращения.

2. Упругостью стенок эластических  сосудов. В период систолы энергия  систолической порции крови переходит  в энергию деформации сосудистой стенки. Во время диастолы стенка сокращается и ее потенциальная энергия переходит в кинетическую. Это способствует поддержанию снижающегося артериального давления и сглаживанию пульсаций артериального кровотока.

3. Разность давлений в начале  и конце сосудистого русла. Она  возникает в результате затраты  энергии на преодоление сопротивления  току крови. Сопротивление кровотоку в сосудах зависит от вязкости крови, длины и, в основном, от диаметра сосудов. Чем он меньше, тем больше сопротивление, а следовательно разность давления в начале и конце сосуда. В сосудистой системе сопротивление изменяется неравномерно. Поэтому неравномерно снижается и кровяное давление. В артериях оно уменьшается на 10%, артериолах и капиллярах на 85%, венах на 5 %. Таким образом наибольший вклад в общее периферическое сопротивление (ОПС) вносят сосуды резистивного и обменного типа. Общее периферическое сопротивление можно рассчитать по формуле:

      P1 - P2

R =--------,    где Р1 и Р2 давление вначале и конце сосудистого русла, а

        Q          Q - минутный объем крови.

 При физической работе артериолы  и капилляры расширяются поэтому ОПС уменьшается.

     Стенки вен более  тонкие и растяжимые, чем у  артерий. Энергия сердечных сокращений  в основном уже затрачена на  преодоление сопротивления артериального русла. Поэтому давление в венах невысокое и требуются дополнительные механизмы, способствующих венозному возврату к сердцу. Венозный кровоток обеспечивают следующие факторы:

1. Разность давлений в начале  и конце венозного русла.

2. Сокращения скелетных мышц  при движении, в результате которых кровь выталкивается из периферических вен к правому предсердию.

3. Присасывающее действие грудной  клетки. На вдохе давление в  ней становится отрицательным, что  способствует венозному кровотоку.

4. Присасывающее действие правого  предсердия в период его диастолы. Расширение его полости приводит к появлению отрицательного давления в нем.

5. Сокращения гладких мышц вен.

     Движение крови по  венам к сердцу связано и  с тем, что в них имеются  выпячивания стенок, которые выполняют  роль клапанов.

 

Скорость кровотока

 

     Различают линейную и объемную скорость кровотока. Линейная скорость кровотока (Vлин.) это расстояние, которое проходит частица крови в единицу времени. Она зависит от суммарной площади поперечного сечения всех сосудов, образующих участок сосудистого русла. Поэтому в кровеносной системе наиболее узким участком является аорта. Здесь наибольшая линейная скорость кровотока, составляющая 0,5-0,6 м/сек. В артериях среднего и мелкого калибра она снижается до 0,2-0,4 м/сек. Суммарный просвет капиллярного русла в 500-600 раз больше чем аорты. Поэтому скорость кровотока в капиллярах уменьшается до 0,5 мм/сек. Замедление тока крови в капиллярах имеет большое физиологическое значение, так как в них происходит транскапиллярный обмен. В крупных венах линейная скорость кровотока вновь возрастает до 0,1-0,2 м/сек. Линейная скорость кровотока в артериях измеряется ультразвуковым методом. Он основан на эффекте Доплера. На сосуд помещают датчик с источником и приемником ультразвука. В движущейся среде - крови частота ультразвуковых колебаний изменяется. Чем больше скорость течения крови по сосуду, тем ниже частота отраженных ультразвуковых волн. Скорость кровотока в капиллярах измеряется под микроскопом с делениями в окуляре, путем наблюдения за движением определенного эритроцита.