2. Биоелектрични основи на електрокардиографията
2.1 мембранна теория за появата на биопотенциали
В основата на възникването на електрически явления в сърцето е, както знаете, проникването на калиеви йони (K, +), натрий (Na +), калций (Ca 2 +), хлор (CH) и др. През мембраната на мускулната клетка. Електрохимично клетъчната мембрана е обвивка с различна пропускливост за различните йони. Той нещо като разделя два електролитни разтвора, които се различават значително по състав. Вътре в клетката, която е в невъзбудено състояние, концентрацията на K + е 30 пъти по-висока, отколкото в извънклетъчната течност. Напротив, в извънклетъчната среда концентрацията на Na + е приблизително 20 пъти по-висока, концентрацията на SG е 13 пъти по-висока, а концентрацията на Ca 2+ е 25 пъти по-висока в сравнение с вътреклетъчната среда. Такива високи градиенти на концентрация на йони от двете страни на мембраната се поддържат благодарение на функционирането на йонни помпи в нея, с помощта на които Na, Ca и Cl йони се отстраняват от клетката, а K йони влизат в клетката. Този процес се извършва срещу градиентите на концентрация на тези йони и изисква енергия.
В невъзбудена клетка мембраната е по-пропусклива за K + и SG. Следователно K + йони, поради градиента на концентрация, се стремят да напуснат клетката, прехвърляйки своя положителен заряд в извънклетъчната среда. SG йони, напротив, навлизат в клетката, като по този начин увеличават отрицателния заряд на вътреклетъчната течност. Именно това движение на йони води до поляризация на клетъчната мембрана на невъзбудена клетка: нейната външна повърхност става положителна, а вътрешната й повърхност става отрицателна. Потенциалната разлика, която възниква по този начин върху мембраната, предотвратява по-нататъшното движение на йони (К - от клетката и С1 - в клетката) и се установява стабилно състояние на поляризация на клетъчната мембранаконтрактилен миокард по време на диастола. Ако сега измерим потенциалната разлика между външната и вътрешната повърхност на клетъчната мембрана с помощта на микроелектроди, тогава ще регистрираме така наречения трансмембранен потенциал на покой (RMP), който има отрицателна стойност, която обикновено е около - 90 mV.
Когато клетката е възбудена, пропускливостта на нейната стена по отношение на йони от различни видове се променя драстично. Това води до промяна в йонните потоци през клетъчната мембрана и, следователно, до промяна в стойността на самия TMPP. Кривата на промяна на трансмембранния потенциал по време на възбуждане се нарича трансмембранен потенциал на действие (TMAP). Има няколко фази на TMPD на миокардиналната клетка (Фигура 1).
Фаза 0. По време на тази начална фаза на възбуждане - фазата на деполяризация - рязко се увеличава пропускливостта на клетъчната мембрана за Na йони, които бързо се втурват в клетката (бърз натриев ток). В този случай, естествено, зарядът на мембраната се променя: вътрешната повърхност на мембраната става положителна, а външната повърхност става отрицателна. Стойността на TMPD варира от -90 mV до +20 mV, т.е. настъпва обръщане на заряда – мембраната се презарежда. Продължителността на тази фаза не надвишава 10 ms.
Фаза 1. (фаза на първоначална бърза реполяризация) Веднага щом стойността на TMPD достигне приблизително +20 mV, пропускливостта на мембраната за Na + намалява и за SG. Това води до малък ток от отрицателни C1 йони вътре в клетката, който частично неутрализира излишъка от положителни Na йони вътре в клетката, което води до лек спад на TMPD до около 0 или по-ниско.
Фигура 1. Трансмембранен потенциал на действие (TMAP). ARP и ORP - абсолютни и относителни рефрактерни периоди.
Фаза 2. (Фаза на платото) По време на товафаза, стойността на TMPD се поддържа приблизително на същото ниво, което води до образуването на вид плато на кривата TMPD. В същото време се поддържа постоянно ниво на TMPD поради бавния входящ ток на Ca 2+ и Na +, насочен в клетката, и тока на K+ от клетката. Продължителността на тази фаза е голяма и е около 200 ms. По време на фаза 2 мускулната клетка остава във възбудено състояние, нейното начало се характеризира с деполяризация, краят с реполяризация на мембраната.
Фаза 3. (окончателна бърза реполяризация) До началото на фаза 3 пропускливостта на клетъчната мембрана за Na + и Ca 2+ рязко намалява и нейната пропускливост за K + се увеличава значително. Следователно движението на K йони извън клетката отново започва да преобладава, което води до възстановяване на предишната поляризация на клетъчната мембрана, която се е случила в покой: външната й повърхност отново е положително заредена, а вътрешната повърхност е отрицателно заредена. TMPD достига стойността на TMPP.
Фаза 4. (фаза на диастола) По време на тази фаза на TMPD първоначалната концентрация на K +, Na +, Ca 2+, SG се възстановява съответно вътре и извън клетката, поради действието на „Na + - K + -помпата“. В същото време нивото на TMPD на мускулните клетки остава на ниво от приблизително - 90 mV.
Клетките на проводната система на сърцето и клетките на синусовия възел имат способността спонтанно бавно да увеличават TMPP - намаляване на отрицателния заряд на вътрешната повърхност на мембраната по време на фаза 4. Този процес се нарича спонтанна диастолна деполяризация и е в основата на автоматичната активност на клетките на синоатриалния (синусов) възел и проводната система на сърцето, т.е. способността за "спонтанно" генериране на електрически импулс в тях.
Външната повърхност на клетъчната мембрана се зарежда: