Проводящая система сердца ( CCS , также называемая электрической проводящей системой сердца ) [1] передает сигналы, генерируемые синоатриальным узлом — кардиостимулятором сердца, чтобы заставить сердечную мышцу сокращаться и качать кровь через кровеносную систему организма . Сигнал кардиостимулятора проходит через правое предсердие в атриовентрикулярный узел , вдоль пучка Гиса и через ножки пучка к волокнам Пуркинье в стенках желудочков . Волокна Пуркинье передают сигналы быстрее , чтобы стимулировать сокращение желудочков. [2]
Проводящая система состоит из специализированных клеток сердечной мышцы , расположенных внутри миокарда . [3] Существует скелет из фиброзной ткани , который окружает проводящую систему, которую можно увидеть на ЭКГ . Дисфункция проводящей системы может вызвать нерегулярные сердечные ритмы , включая ритмы, которые слишком быстрые или слишком медленные .
Электрические сигналы, возникающие в узле SA (расположенном в правом предсердии ), стимулируют сокращение предсердий. Затем сигналы поступают в атриовентрикулярный узел (узел AV ), который расположен в межпредсердной перегородке . После короткой задержки, которая дает желудочкам время наполниться кровью, электрический сигнал расходится и проводится через левую и правую ножки пучка Гиса к соответствующим волокнам Пуркинье для каждой стороны сердца, а также к эндокарду на верхушке сердца, затем, наконец, к эпикарду желудочков; заставляя желудочки сокращаться. [2] Эти сигналы генерируются ритмично, что приводит к скоординированному ритмическому сокращению и расслаблению сердца.
На микроскопическом уровне волна деполяризации распространяется на соседние клетки через щелевые контакты, расположенные на вставочном диске . Сердце представляет собой функциональный синцитий в отличие от скелетного мышечного синцития . В функциональном синцитии электрические импульсы свободно распространяются между клетками во всех направлениях, так что миокард функционирует как единая сократительная единица. Это свойство обеспечивает быструю синхронную деполяризацию миокарда. Хотя это свойство является полезным в нормальных условиях, оно может быть вредным, так как оно может позволить распространяться неправильным электрическим сигналам. Эти щелевые контакты могут закрываться, чтобы изолировать поврежденную или умирающую ткань, как при инфаркте миокарда (сердечном приступе).
Эмбриологические свидетельства формирования сердечной проводящей системы проливают свет на соответствующие роли этого специализированного набора клеток. Иннервация сердца начинается с парасимпатической холинергической системы первого порядка, сосредоточенной только в мозге. Затем следует быстрый рост симпатической адренергической системы второго порядка, возникающей из образования грудных спинномозговых ганглиев . Третий порядок электрического влияния сердца происходит от блуждающего нерва по мере формирования других периферических органов. [4]
Сердечная мышца имеет некоторое сходство с нейронами и скелетными мышцами, а также важные уникальные свойства. Как и нейрон, данная миокардиальная клетка имеет отрицательный мембранный потенциал в состоянии покоя. Стимуляция выше порогового значения вызывает открытие потенциалзависимых ионных каналов и поток катионов в клетку. Положительно заряженные ионы, поступающие в клетку, вызывают деполяризацию, характерную для потенциала действия. Как и скелетные мышцы, деполяризация вызывает открытие потенциалзависимых кальциевых каналов и высвобождение Ca 2+ из t-трубочек . Этот приток кальция вызывает кальций-индуцированное высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума , а свободный Ca 2+ вызывает сокращение мышцы . После задержки калиевые каналы снова открываются, и результирующий поток K + из клетки вызывает реполяризацию в состояние покоя. [5] [6]
Между узловыми клетками и желудочковыми клетками существуют важные физиологические различия; специфические различия в ионных каналах и механизмах поляризации обусловливают уникальные свойства клеток синусно-предсердного узла, наиболее важным из которых является спонтанная деполяризация, необходимая для активности водителя ритма синусно-предсердного узла.
Для обеспечения максимальной эффективности сокращений и сердечного выброса проводящая система сердца имеет:
Электрокардиограмма — это запись электрической активности сердца.
В нормальных условиях электрическая активность спонтанно генерируется узлом SA , водителем сердечного ритма. Этот электрический импульс распространяется по всему правому предсердию и через пучок Бахмана в левое предсердие , стимулируя сокращение миокарда предсердий. Проведение электрических импульсов по предсердиям отображается на ЭКГ в виде зубца P. [5] [7]
Поскольку электрическая активность распространяется по предсердиям, она проходит по специализированным путям, известным как межузловые тракты , от синусно-предсердного узла к атриовентрикулярному узлу .
Узел AV выполняет функцию критической задержки в системе проводимости. Без этой задержки предсердия и желудочки сокращались бы одновременно, и кровь не могла бы эффективно течь из предсердий в желудочки. Задержка в узле AV формирует большую часть сегмента PR на ЭКГ, и часть реполяризации предсердий может быть представлена сегментом PR.
Дистальная часть АВ-узла известна как пучок Гиса . [8] Пучок Гиса разделяется на две ветви в межжелудочковой перегородке: левую и правую. Левая ветвь пучка Гиса активирует левый желудочек , в то время как правая ветвь пучка Гиса активирует правый желудочек .
Левая ножка пучка Гиса короткая, разделяется на левый передний пучок и левый задний пучок. Левый задний пучок относительно короткий и широкий, с двойным кровоснабжением, что делает его особенно устойчивым к ишемическому повреждению. Левый задний пучок передает импульсы к папиллярным мышцам, что приводит к закрытию митрального клапана . Поскольку левый задний пучок короче и шире правого, импульсы достигают папиллярных мышц непосредственно перед деполяризацией и, следовательно, сокращением миокарда левого желудочка. Это позволяет предварительно натянуть хорды, увеличивая сопротивление потоку через митральный клапан во время сокращения левого желудочка. [5] Этот механизм работает так же, как предварительное натяжение ремней безопасности автомобиля.
Две ножки пучка Гиса сужаются, образуя многочисленные волокна Пуркинье , которые стимулируют сокращение отдельных групп клеток миокарда. [5]
Распространение электрической активности по миокарду желудочков формирует комплекс QRS на ЭКГ.
Реполяризация предсердий происходит и маскируется во время комплекса QRS деполяризацией желудочков на ЭКГ.
Последним событием цикла является реполяризация желудочков . Это восстановление состояния покоя. На ЭКГ реполяризация включает точку J, сегмент ST и волны T и U. [9] Трансторакально измеренная часть PQRS электрокардиограммы в основном находится под влиянием симпатической нервной системы . Волны T (и иногда U) в основном находятся под влиянием парасимпатической нервной системы , направляемой интегрированным контролем ствола мозга от блуждающего нерва и грудных спинномозговых добавочных ганглиев .
Импульс ( потенциал действия ), который исходит из узла SA с относительной частотой 60–100 ударов в минуту, известен как нормальный синусовый ритм . Если импульсы узла SA происходят с частотой менее 60 ударов в минуту, сердечный ритм известен как синусовая брадикардия . Если импульсы узла SA происходят с частотой, превышающей 100 ударов в минуту, последующее быстрое сердцебиение является синусовой тахикардией . Однако эти состояния не обязательно являются плохими симптомами. Например, у тренированных спортсменов частота сердечных сокращений обычно ниже 60 ударов в минуту, когда они не тренируются. Если узел SA не инициализируется, AV-соединение может взять на себя роль основного водителя ритма сердца. AV-соединение состоит из AV-узла, пучка Гиса и окружающей области; его обычная частота составляет от 40 до 60 ударов в минуту. Эти «узловые» ритмы характеризуются отсутствующим или инвертированным зубцом P. Если и узел SA, и AV-соединение не инициируют электрический импульс, желудочки могут сами выдавать электрические импульсы с частотой от 20 до 40 ударов в минуту и будут иметь комплекс QRS более 120 мс. Это необходимо для хорошей работы сердца.
Аритмия — это ненормальный ритм или скорость ритма сердцебиения. Медленный сердечный ритм в 60 или менее ударов в минуту определяется как брадикардия . Быстрый сердечный ритм более 100 ударов в минуту определяется как тахикардия . Аритмия определяется как нефизиологическое состояние, например , пониженная частота сердечных сокращений, которая может быть естественным образом развита у тренированного спортсмена; частота сердечных сокращений в состоянии покоя может быть менее 60 ударов в минуту.
Если аритмию невозможно вылечить с помощью лекарств (или других стандартных мер кардиоверсии ), может быть имплантирован искусственный водитель ритма для контроля проводящей системы.