Что такое деполяризация и реполяризация в сердце
Что такое деполяризация и реполяризация в сердце
Вначале в состоянии покоя на полоске миокарда разность потенциалов отсутствует. Стрелка гальванометра устанавливается на нулевом делении. Если нанести на левый конец полоски миокарда электрическое, механическое или термическое раздражение, т.е. вызвать деполяризацию, то эта часть миокардиальной полоски по отношению к части ее, находящейся в покое, зарядится отрицательно.
Возникнет разность потенциалов. Стрелка гальванометра отклонится. Эту разность потенциалов можно зарегистрировать и в виде вектора. Вектор всегда направлен от отрицательно заряженной ткани к положительно заряженной. Когда возбуждение достигнет правого конца полоски миокарда, деполяризация завершается, и разность потенциалов исчезает. Стрелка гальванометра вновь устанавливается на нулевом делении.
Потенциал действия клетки рабочего миокарда.
Быстрое развитие деполяризации и продолжительная реполяризация. Замедленная реполяризация (плато) переходит в быструю реполяризацию.
К началу реполяризации правый конец полоски миокарда по сравнению с левым заряжен еще отрицательно, поэтому вновь возникает разность потенциалов, но уже направленная в обратную сторону. Стрелка гальванометра отклоняется в другую сторону.
Вектор возбуждения также принимает противоположное направление (отрицательный зубец Т). После завершения реполяризации разность потенциалов уже отсутствует, и стрелка гальванометра вновь устанавливается на нулевом делении.
Фактически зубец Т ЭКГ у людей в левых прекордиальных отведениях (V5 и V6) положительный, т.е. зубцы R и Т конкордантны. Это объясняется тем, что возбудившийся раньше субэндокардиальный (внутренний) слой вследствие высокого внутреннего давления остается еще в возбужденном состоянии (то есть заряжен отрицательно), в то время как возбуждение субэпикардиального (наружного) слоя уже завершилось, и он заряжен положительно.
Вектор зубца Т направлен наружу и положителен.
Схематическое изображение двухфазного потенциала действия:
a) до возбуждения
b) начало деполяризации
c) распространение деполяризации
d) начало реполяризации
e) окончание реполяризации
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Что такое деполяризация и реполяризация в сердце
После того как миокард желудочков полностью деполяризуется, через 0,15 сек начинается процесс реполяризации, который продолжается 0,35 сек. Реполяризация приводит к появлению зубца Т на электрокардиограмме.
Поскольку перегородка и другие эндокардиальные слои миокарда деполяризуются первыми, следовало ожидать, что эти участки будут и реполяризоваться первыми. Однако это не так. Именно у этих кардиомиоцитов и потенциал действия, и период сокращения являются более продолжительными, чем у кардиомиоцитов наружных слоев желудочков. Таким образом, в первую очередь реполяризуется значительная часть миокарда наружных слоев желудочков в области верхушки сердца. Эндокардиальные слои реполяризуются в последнюю очередь. Такую последовательность процесса реполяризации можно объяснить влиянием высокого кровяного давления в полостях желудочков во время их сокращения. Коронарный кровоток в эндокардиальных структурах при этом существенно снижается, и реполяризация развивается медленно.
Поскольку наружные слои миокарда в области верхушки реполяризуются раньше, чем внутренние, результирующий вектор во время реполяризации направлен в сторону верхушки сердца (от «минуса» к «плюсу»). В результате зубец Т во всех стандартных биполярных отведениях является положительным, как и зубец R нормального желудочкового комплекса QRS.
Формирование зубца Т во время реполяризации желудочков. Векторный анализ начальной стадии реполяризации. Полный период от начала зубца Т до его конца примерно 0,15 сек
На рисунке показаны пять стадий процесса реполяризации желудочков. Видно, как увеличивается масса реполяризованного миокарда (светлоокрашенная область на схеме). Во время каждой стадии вектор направлен от основания к верхушке сердца. Сначала вектор имеет малую длину, т.к. реполяризованная область миокарда мала. Затем вектор становится длиннее в связи с широким распространением реполяризации. И наконец, длина вектора опять уменьшается, потому что деполяризованная область миокарда становится все меньше. Следует подчеркнуть, что вектор наибольшей длины формируется в тот момент, когда половина миокарда деполяризована, а другая половина — реполяризована.
В нижней части рисунка показано поэтапное формирование зубца Т в трех стандартных отведениях, связанное с распространением волны реполяризации. Весь период реполяризации продолжается 0,15 сек, что совпадает с длительностью зубца Т.
Учебное видео нормы и изменений зубцов Т и U на ЭКГ
Деполяризация предсердий начинается в области синусного узла и распространяется по миокарду во всех направлениях. Таким образом, электроотрицательная зона появляется в предсердиях вблизи места впадения верхней полой вены в правое предсердие, где расположен синусный узел. Направление начального вектора деполяризации предсердий показано черной стрелкой на рисунке. Вектор сохраняет это направление в течение всего периода деполяризации. Поскольку во всех трех стандартных биполярных отведениях проекция вектора направлена в сторону положительного полюса оси отведения, на электрокардиограмме регистрируется положительный зубец. Он отражает процесс деполяризации предсердий и обозначается буквой Р.
Значит, предсердный вектор во время реполяризации имеет направление, противоположное вектору деполяризации (в отличие от желудочков, где направление векторов деполяризации и реполяризации совпадает). На рисунке можно видеть так называемый предсердный зубец Т, который появляется через 0,15 сек после зубца Р. Чаще всего этот зубец отрицательный во всех трех стандартных биполярных отведениях.
В норме предсердный зубец Т формируется в то же время, что и желудочковый комплекс QRS, поэтому он всегда полностью маскируется мощным желудочковым комплексом QRS и только в особо патологических случаях может появиться на электрокардиографической кривой.
Учебное видео оценки зубца P на ЭКГ в норме и при патологии
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Что такое деполяризация и реполяризация в сердце
Во время распространения возбуждения в миокарде сердце становится источником электрического тока, который проводится в окружающие ткани. Слабые токи проводятся также и на поверхность тела. Если поместить электроды на кожу в точках, расположенных по обе стороны от сердца, можно зарегистрировать разность потенциалов, связанную с проведением сердечного импульса, т.е. электрокардиограмму. Нормальная электрокардиограмма, соответствующая двум сердечным циклам.
Нормальная электрокардиограмма.
Нормальная электрокардиограмма состоит из зубца Р, комплекса QRS п зубца Т. Комплекс QRS, в свою очередь, состоит из отдельных зубцов Q, R и S.
Зубец Р возникает при деполяризации предсердий, предшествующей их сокращению. Комплекс QRS связан с распространением волны деполяризации в миокарде желудочков, происходящим перед их сокращением. Таким образом, и зубец Р, и зубцы комплекса QRS являются отражением процессов деполяризации в сердце.
Зубец Т возникает после деполяризации, т.е. во время восстановления потенциала покоя кардномиоцитов желудочков. Этот процесс продолжается от 0,25 до 0,35 сек после деполяризации. Таким образом, зубец Т является отражением процессов реполяризации в миокарде желудочков.
Следовательно, зубцы электрокардиограммы характеризуют как деполяризацию, так и реполярнзащпо, происходящую в сердце. Однако различия между этими явлениями настолько важны для понимания электрокардиографии, что необходимо дать некоторые пояснения.
Распространение волны деполяризации (А и Б) и волны реполяризации (В и Г) вдоль одиночно го миокардиального волокна.
На рисунке мы видим четыре стадии развития деполяризации и реполяризации в одиночном мпокардиальном волокне. Вследствие деполяризации и инверсии мембранного потенциала отрицательно заряженная внутренняя поверхность мембраны становится положительно заряженной, а наружная поверхность — отрицательно заряженной. Картина ЭКГ значительно меняется в течение дня. К примеру, проведение лазерной эпиляции может привести к столь значительным изменениям электрокардиограммы, что неопытному врачу может показаться наличие нестабильной стенокардии напряжения или даже инфаркта миокарда. Поэтому такие процедуры, как лазерная эпиляция должны проводится задолго до снятия электрокардиограммы или вовсе следует воздержаться от эпиляции до посещения кардиолога.
На рисунке волна деполяризации (положительные заряды внутри и отрицательные заряды снаружи волокна обозначены красным цветом) распространяется слева направо. Начальная часть волокна уже деполяризована, а остальная часть волокна еще сохраняет потенциал покоя. Следовательно, левый электрод расположен вблизи волокна в отрицательно заряженной зоне, а правый — в положи гельпо заряженной зоне. Справа на рисунке показано изменение разницы потенциалов, зарегистрированное между двумя электродами. Обратите внимание, что в момент, когда волна деполяризации проходит половину межэлектродного расстояния, разность потенциалов между электродами достигает максимума.
На рисунке деполяризация охватила все миокардиальное волокно. Кривая в правой части рисунка вернулась к исходному нулевому уровню, т.к. в это время оба электрода расположены в зоне одинаково отрицательного заряда. Таким образом, смещение кривой в положительную сторону от нулевого уровня представляет собой волну деполяризации и отражает скорость распространения деполяризации вдоль мембраны мышечного волокна.
На рисунке волна реполяризации (отрицательные заряды внутри и положительные заряды снаружи волокна обозначены черным цветом) распространяется слева направо. В это время левый электрод расположен в положительно заряженной зоне, а правый— в отрицательно заряженной зоне. Поскольку полярность электродов по сравнению с рисунке изменилась, мы наблюдаем смещение кривой в отрицательную сторону от нулевого уровня.
На рисунке волокно миокарда полностью реполяризовано. Оба электрода расположены в зоне положительного заряда, разность потенциалов между ними отсутствует, поэтому кривая в правой части рисунка вернулась к исходному нулевому уровню. Таким образом, смещение кривой в отрицательную сторону представляет собой волну реполяризации и отражает скорость распространения реполяризации вдоль мембраны мышечного волокна.
Верхняя кривая: монофазный потенциал действия кардиомиоцита желудочков. За быстрой деполяризацией следует сначала медленная реполяризация (плато), а затем быстрая реполяризация.
Связь между монофазным потенциалом действия кардиомиоцита желудочков и волнами QRS и Т-стандартной электрокардиограммы. Монофазный потенциал действия миокардиального волокна желудочков, обычно продолжается от 0,25 до 0,35 сек. В верхней части рисунка представлен такой потенциал, зарегистрированный с помощью микроэлектрода, введенного внутрь волокна. Скачок потенциала вызван деполяризацией мембраны, а возврат потенциала к исходному уровню вызван ее реполяризацией.
В нижней части рисунка показана электрокардиограмма, записанная одновременно с потенциалами действия в том же желудочке сердца. Обратите внимание, что комплекс QRS и монофазный потенциал действия начинаются одновременно, а зубец Т появляется в конце потенциала действия во время реполяризации. Особо отметьте, что изменений потенциала на электрокардиограмме нет и при отсутствии деполяризации миокарда, и при полностью деполяризованном миокарде желудочков. Только частичная поляризация или деполяризация миокарда становится причиной появления ионных токов, идущих от одного участка миокарда к другому. Именно это приводит к появлению электрических потенциалов на поверхности тела и формированию электрокардиограммы.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Что такое деполяризация и реполяризация в сердце
Фаза деполяризации, фаза 0, наблюдается, когда после стимуляции открываются так называемые быстрые натриевые каналы клеточной мембраны, что позволяет ионам натрия входить внутрь клетки. Внезапный приток положительных ионов вызывает появление спайка — быстрого, направленного в положительную сторону изменения трансмембранного потенциала. Это изменение потенциала, названное деполяризацией, ответственно за сердечный электрический импульс; фаза 0 — это момент возникновения потенциала действия.
Натриевые каналы, отвечающие за быструю деполяризацию, являются потенциалзависимыми; это означает, что они открываются, когда клеточный трансмембранный потенциал покоя достигает определенного порогового значения. Обстоятельством, которое повышает трансмембранный потенциал покоя до порогового уровня, чаще всего служит деполяризация соседней сердечной клетки. Таким образом, деполяризация одной клетки приводят к деполяризации примыкающих к ней клеток; когда сердечная клетка деполяризуется, волна деполяризации (электрический импульс) распространяется по сердцу от клетки к клетке.
От скорости, с которой деполяризуется клетка (представленная наклоном фазы 0), зависит, насколько быстро будет происходить деполяризация следующей клетки. Такая последовательность определяет скорость распространения электрического импульса. Если что-то изменит наклон фазы 0, скорость проведения также изменится; чем быстрее осуществляется деполяризация сердечных клеток, тем быстрее электрический импульс перемещается по сердцу.
Реполяризация миокарда
Вы не сможете произвести выстрел из кольта 45-го калибра еще раз, не взведя курок. Точно так же, после деполяризации клетка не может активизироваться снова до тех пор, пока ионные токи, наблюдавшиеся при деполяризации, не повернут обратно. Процесс возвращения ионов в исходное положение называется реполяризацией. Реполяризация соответствует фазам 1—3 и поэтому занимает почти всю длительность потенциала действия. Поскольку клетка рефрактерна к следующей деполяризации до окончания процесса реполяризации, период времени от окончания фазы 0 до конечной части фазы 3 называется рефрактерным периодом клетки.
Таким образом, продолжительность потенциала действия определяет длительность рефрактерного периода; при изменении длительности потенциала действия рефрактерный период также изменится.
Реполяризация сердечных клеток — это сложный процесс, еще не изученный до конца. Реполяризация начинается быстро (фаза 1), но почти сразу же прерывается фазой плато (фаза 2), которая присуща только сердечным клеткам (никакого плато нет, например, в нервных клетках). Фаза 2 зависит от функционирования «медленных» кальциевых каналов, через которые положительно заряженные ионы кальция медленно входят внутрь клетки, приостанавливая реполяризацию и удлиняя потенциал действия.
Наиболее важным ионным сдвигом во время реполяризации является выходящий поток положительно заряженных ионов калия, который возвращает потенциал действия к исходному состоянию отрицательной поляризации. Идентифицированы по крайней мере шесть различных калиевых «токов»; они функционируют в разное время потенциала действия и модулируются несколькими факторами (включая величину потенциала, ионы кальция, мускариновые рецепторы, ацетилхолин и аденозинтрифосфат) при различных обстоятельствах.
Вход ионов натрия и кальция внутрь клетки для ее деполяризации и последующий выход ионов калия наружу для клеточной реполяризации способны возвращать трансмембранный потенциал к исходному уровню, но не восстанавливают первоначальный химизм клетки. В исправлении остаточного химического дисбаланса участвуют различные, недостаточно изученные механизмы; самый важный из них — натрий-калиевый насос. В процессе деполяризации разобраться, кажется, довольно просто, но попытка понять реполяризацию быстро заводит в лабиринт очевидно конфликтующих каналов, ворот, рецепторов и насосов, которые может любить только специалист по фундаментальной электрофизиологии.
К счастью, основные характеристики реполяризации относительно доступны пониманию: 1) реполяризация возвращает потенциал действия к уровню трансмембранного потенциала покоя; 2) этот процесс занимает определенное время; 3) время, примерно соответствующее ширине потенциала действия, определяется как рефрактерный период сердечной ткани; 4) деполяризация зависит главным образом от натриевых каналов, а реполяризация — от калиевых каналов.
Деполяризация и реполяризация
В разделе «Основные принципы электрокардиографии и нарушения» рассматривается общее понятие «электрическое возбуждение», которое означает распространение электрических импульсов по предсердиям и желудочкам. Точное название электрического возбуждения, или активации сердца, – деполяризация. Возврат кардиомиоцитов к состоянию расслабления после возбуждения (деполяризации) – реполяризация. Эти термины подчёркивают, что в состоянии покоя клетки миокарда предсердий и желудочков поляризованы (их поверхность электрически заряжена). На рисунке 2-1, А изображено состояние поляризации нормальной мышечной клетки предсердий или желудочков
| Примечание: Деполяризация миокарда желудочков происходит от эндокарда к эпикарду, а реполяризация – от эпикарда к эндокарду. Это обусловлено тем, что длительность ТМПД в субэпикардиальных отделах желудочков на 0,03-0.04 с меньше, чем в субэндокардиальных отделах, и процесс реполяризации раньше начнётся именно под эпикардом. |
Деполяризующий электрический ток регистрируют на электрокардиограмме в виде зубца Р (возбуждение и деполяризация предсердий) и комплекса QRS (возбуждение и деполяризация желудочков).
На электрокардиограмме отражена электрическая активность всех клеток предсердий и желудочков, а не отдельных клеток. В сердце деполяризация и реполяризация обычно синхронизированы, поэтому на электрокардиограмме можно записать эти электрические потоки в виде определённых зубцов (зубцы P, T, U, комплекс QRS, сегмент ST).