Фрэнсис Эшкрофт - Искра жизни. Электричество в теле человека
На первых фотографиях видно, как Эйнтховен сидит, погрузив обе руки и левую ногу (с аккуратно завернутой штаниной) в сосуды с электропроводным соляным раствором, от которых тянутся провода к измерительному прибору. В наши дни для улучшения контакта между электродами и кожей обеих рук и левой ноги используют электропроводный гель. Измерительная аппаратура сильно уменьшилась в размерах. Первый прибор Эйнтховена занимал две комнаты, а сейчас существуют портативные мониторы для круглосуточного контроля сердечной деятельности, которые не мешают пациенту заниматься своими повседневными делами.
ЭКГ отражает суммарный электрический сигнал клеток сердца и является очень хорошим неинвазивным методом контроля их функционирования. Каждый электрокардиографический комплекс состоит из начального импульса, называемого «зубцом P», за которым следует значительно более крупный и острый биполярный пик, известный как «комплекс QRS», а затем, две-три сотни миллисекунд спустя, более низкий и медленный «зубец T». Зубец P отражает электрическую активность клеток предсердий, а комплекс QRS и зубец T — начало и конец электрического импульса (потенциала действия) в клетках желудочков. Поскольку эти электрические сигналы вызывают сокращения мышц, зубец P также соответствует сокращению предсердий, а интервал между комплексом QRS и зубцом T указывает на продолжительность сокращения желудочков. Задержка между зубцами P и Q соответствует времени, в течение которого электрический сигнал проходит от предсердий до желудочков, а интервал между зубцами Q и T отражает продолжительность желудочкового потенциала действия. Почему Эйнтховен выбрал для обозначения зубцов ЭКГ средние буквы алфавита, остается загадкой.
Взаимосвязь между потенциалом действия желудочков (потенциал действия, верхняя кривая), электрокардиограммой (ЭКГ, средняя кривая) и сокращением сердца (нижняя кривая). «A» обозначает продолжительность сокращения предсердия, а «V» — продолжительность сокращения желудочков. Интервал QT отражает длительность потенциала действия желудочков.
ЭКГ особенно полезна для обнаружения нерегулярности электрической активности сердца и для диагностики ее причин. Изменение амплитуды и времени появления различных элементов ЭКГ может свидетельствовать о клинических проблемах. Более длинный, чем нормальный, интервал PR, например, сигнализирует о нарушении проводимости между верхними и нижними камерами сердца, называемом блокадой сердца. Перевернутый зубец T появляется после сердечного приступа, а увеличение интервала QT свидетельствует о повышенном риске внезапной необратимой остановке сердца. Сердечные недуги
Хотя только клетки синусного узла правового предсердия действуют как водители ритма, спонтанно генерировать электрическую активность способны все клетки сердца. Это великое счастье, поскольку позволяет сердцу не останавливаться даже тогда, когда клетки синусно-предсердного узла перестают функционировать: их заменяют другие клетки, которые задают более медленный ритм. К последним относятся клетки расположенного между предсердием и желудочками предсердно-желудочкового узла, которые сокращаются 40–60 раз в минуту, и клетки, образующие проводящие пути в стенках желудочков (которые сокращаются 30–40 раз в минуту). Даже клетки желудочков сокращаются спонтанно. Причина, по которой именно клетки синусного узла обычно задают ритм, проста — их внутренняя частота сокращений самая высокая.
Если сердце бьется слишком медленно (это состояние называют брадикардией), то оно не может подавать кровь к тканям достаточно быстро, и человек чувствует усталость, слабость, головокружение и затруднение дыхания. Ходьба пешком и подъем по лестнице превращаются в испытание. Тахикардия, т.е. слишком быстрое биение сердца, тоже является проблемой. При частоте биения более 100 ударов в минуту у сердца недостаточно времени, чтобы полностью наполниться между сокращениями, и количество перекачиваемой крови сокращается. Как следствие, ткани опять страдают от недостатка кислорода, и человек ощущает постоянную усталость.
Временные нарушения ритма сердцебиения — довольно обычное явление, и многие из нас чувствуют пропуски сокращения. В действительности пропусков сокращений не бывает, просто мы чувствуем это как пропуск. На самом деле сокращение наступает рано, и мы не воспринимаем его как сокращение, поскольку сердце наполняется только наполовину. Затем следует необычно долгая пауза перед следующим сокращением, которое более заметно из-за того, что сердце переполняется. Такие «пропуски сокращений» очень распространенное явление, однако, несмотря на вызываемое ими беспокойство, они не имеют значения. Хотя по большей части пропуски сокращений возникают спонтанно, они также могут провоцироваться стрессом или препаратами вроде кофеина.
Самой распространенной патологией сердцебиения является мерцательная аритмия (AF), которой страдают 5% людей старше 65 лет. Когда она возникает, верхние камеры сердца начинают сокращаться с перебоями и несинхронно. Это случается в результате нарушения электрической активности клеток синусно-предсердного узла или нарушений распространения электрического возбуждения в предсердиях при повреждении тканей. Если предсердия сокращаются несинхронно, то их способность нагнетать кровь в желудочки снижается, объемная скорость кровотока сердца падает, а пациент чувствует дурноту. Помимо прочего, при этом пульс становится неустойчивым. Мерцательная аритмия может вызвать появление тромбов, которые повышают риск инсульта. Тромб способен закупорить кровеносный сосуд мозга и перекрыть доступ крови к нижележащим тканям, которые отмирают (именно поэтому результатом инсульта нередко является потеря речи или частичный паралич). Иногда нормальный сердечный ритм удается восстановить с помощью лекарств или мягкого электрошока (процедура, известная как электроимпульсная терапия), однако, если мерцательная аритмия не проходит, может потребоваться электрокардиостимулятор.
Один из новых методов лечения мерцательной аритмии заключается в удалении небольшого участка ткани предсердия, который блокирует электрическую активность и тем самым вызывает проблему. Обычно это дает очень хороший эффект, и сердечная аритмия повторяется намного реже, чем при медикаментозном лечении. Операция может выполняться с помощью катетера, который вводится в вену и подводится через кровеносные сосуды к нужному месту сердца. Затем через катетер подают энергию, например высокочастотный импульс, для избирательного разрушения целевых клеток.
Более тяжелым случаем является блокада сердца, когда повреждение проводящих путей не позволяет электрическому сигналу проходить от предсердий к желудочкам (обратите внимание на то, что это не блокирование сосудов сердца). При полной блокаде сердца предсердный сигнал совершенно не проходит. Как следствие, желудочки начинают сокращаться по собственному ритму, и частота биения сердца может упасть вплоть до 30 ударов в минуту. Больной при этом с большим трудом переносит физические нагрузки. В таких случаях без электрокардиостимулятора не обойтись.
К самому серьезному нарушению сердечного ритма следует отнести вентрикулярную фибрилляцию (VF), которая приводит к смерти, если ее не устранить. В этом состоянии наблюдается электрический хаос из-за того, что множество областей в нижних камерах сердца борются за контроль ритма. В результате желудочки сокращаются настолько несинхронно, что сердце непрерывно вздрагивает, но сократиться полноценно не может. Как заметил выдающийся анатом XVI в. Везалий, оно похоже на извивающийся мешок с червями. Когда такое происходит, более-менее значительный кровоток сердца становится невозможным, и сердце довольно быстро останавливается из-за отсутствия кислорода, а больной умирает в течение нескольких минут. Но еще до остановки сердца кислородное голодание приводит к необратимому повреждению мозга. В такой ситуации единственным спасением является немедленное восстановление нормального ритма. Для этого нужно остановить сердце с помощью электрического разряда дефибриллятора и надеяться, что оно вернется к нормальному ритму после самопроизвольного запуска — процесс немного смахивает на нажатие кнопки перезагрузки компьютера.
Сердечные приступы возникают в результате прекращения подачи крови к сердцу, и причиной этого обычно является блокирование одной из коронарных артерий. По мере того как ткани, находящиеся за местом блокирования, лишаются кислорода, они начинают отмирать. Это может спровоцировать вентрикулярную фибрилляцию, поскольку повреждение тканей нарушает синхронное распространение электрических сигналов по сердцу. Различные группы сердечных клеток после этого начинают действовать самостоятельно и сокращаться в разное время. Как и в любом сообществе, сотрудничество между различными частями жизненно важно для эффективной работы сердца. Восстановление ритма
