Příprava na test z fyziologie EKG ~ Axon

Témata k prostudování:

Převodní systém srdeční (SA uzel, AV uzel, Hisův svazek, Tawarova raménka, Purkyňova vlákna) – anatomie, funkce. Podstata srdeční automacie, akční napětí SA uzlu (P buněk). Akční napětí pracovního myokardu komor. Refrakterní perioda, její podstata a fyziologický význam. Elektrický dipól, elektrické srdeční pole, srdeční vektor. Definice pojmů: elektrokardiografie, vektokardiografie, spatiokardiografie. Definice EKG svodu. 12-svodové EKG – označení svodů, unipolární vs. bipolární svody, Wilsonova svorka. Einthovenův trojúhelník. Popis fyziologické EKG křivky – vlna P, QRS komplex, vlna T, úseky, intervaly. Korekce délky frekvenčně závislých intervalů na srdeční frekvenci, Bazettova rovnice. Hodnocení srdečního rytmu. Stanovení srdeční frekvence. Konstrukce elektrické osy srdeční.

Převodní systém srdeční (SA uzel, AV uzel, Hisův svazek, Tawarova raménka, Purkyňova vlákna) – anatomie, funkce.

Určitě si pamatujete, že buňky srdečního svalu (tzv. kardiomyocyty), můžeme rozdělit na dva typy - pracovní (svalová vlákna tak, jak je znáte) a převodní. Buňky převodního systému srdečního jsou převodní kardiomyocyty, ty, které dokáží samy vytvářet elektrické vzruchy a následně je rozvádět po celém srdci. Nezapomeňte, že prvně je vždy vzrušivá aktivita, která roznese informaci o tom, že dojde ke stahu srdce, a za ní teprve následuje mechanická aktivita, stah srdce.

Převodní systém srdeční se skládá hned z několika částí:

SA uzel (sinoatriální uzel)

Sinoatriální uzel se nachází ve stěně pravé síně u ústí horní duté žíly. Je tzv. primárním pacemakerem, což znamená, že za fyziologických podmínek udává rytmus srdečních stahů. On je ten král, který říká všem ostatním, že se bude srdce stahovat. Pokud by byl SA uzel poškozen, rytmus je udáván sekundárním, popř. terciárním pacemakerem. Co to znamená si vysvětlíme dále.

AV uzel

Atrioventrikulární uzel najdeme opět ve stěně pravé síně, v blízkosti trojcípé chlopně. Díky tomu, že AV uzel vede vzruch pomaleji, dochází zde ke zdržení převodů, což je nutné pro správnou kontrakci srdce. Zpoždění způsobí, že se nejprve depolarizují (tedy stáhnou) síně a až poté komory. Zkuste si představit, jak by to vypadalo, kdyby se stahovaly síně i komory zároveň - srdce by nemohlo správně fungovat, protože by nedocházelo k postupu krve ze síní do komor a dále do cév. Této funkci se říká nodální zdržení a trvá zhruba 100 ms.

Další funkcí AV uzlu je filtrovat vzruchy, které přijdou moc brzy nebo naopak pozdě. Tím zabraňuje vzniku arytmií. Všichni si přejeme, aby naše srdíčko šlapalo jako hodinky. AV uzel je zároveň tzv. sekundární pacemaker, tedy udává rytmus srdečních stahů v případě, že došlo k poškození SA uzlu.

Hisův svazek

Hisův svazek navazuje na AV uzel. Díky němu se vzruch může šířit ze síní na komory (jinak je utlumen vazivovým srdečním skeletem). Hisův svazek prostupuje skrze srdeční skelet a pokračuje do interventrikulárního septa. U lidí s Wolf - Parkinson -White syndromem tuto funkci plní Kentův svazek.

Tawarova raménka

Hned v interventrikulárním septu se Hisův svazek dělí na dvě Tawarova raménka. Pravé rozvádí vzruch k pravé komoře, levé se dělí na fasciculus anterior a posterior a vede vzruch právě k septu a také ke svalovině levé komory.

Purkyňova vlákna

Obě Tawarova raménka se ještě dále dělí na tzv. Purkyňova vlákna. Purkyňova vlákna mohou v případě potřeby (porušení SA i AV uzlu) udávat rytmus srdečních stahů, jde tedy o tzv. terciární pacemaker.

Každá z častí PSS má malinko jinou rychlost přenosu vzruchu, obecně je ale vhodné si zapamatovat, že rychlost vedení excitace v myokardu síní a komor je 1 m/s.

Podstata srdeční automacie, akční napětí SA uzlu (P buněk).

Srdeční automacie je schopnost srdce generovat vzruchy, jejichž výsledkem jsou pravidelné stahy. Tyto vzruchy mohou tvořit všechny kardiomyocyty, avšak za normálních okolností k tomu dochází pouze v pacemakerových buňkách (viz výše). Ty se během diastoly spontánně depolarizují a po dosažení prahového potenciálu spustí akční potenciál. Jelikož srdce funguje jako funkční soubunní, akční potenciál se šíří všude a vyvolá úplnou kontrakci - tomuto říkáme zákon všechno nebo nic.

Jak už jsme si řekli, vzruch vzniká zprvu v tzv. primárním pacemakeru, tedy v SA uzlu. Do buněk vstupují ionty Ca2+. Děje se tak pomocí dvou typů kanálů. První je typu T (calcium transitional). Ty jsou jen přechodné a pomůžou nám přiblížit se k hodnotě kolem -40 mV. Poté nastoupí (aktivuje se) i druhý typ kanálu. L typ - long lasting. Jinak řečeno pomalý vápníkový proud. Tímto proudem dojde k rychlé depolarizaci. Vidíme, jak se najednou vyšvihla křivka strmě nahoru do kladných hodnot.

Repolarizaci způsobují tradičně draselné kanály, kdy draslík proudí ven a zároveň na křivce pozorujeme strmý pokles. Když se nacházíme na konci repolarizace hraje tu roli ještě sodíkový proud. Není tak významný a nezpůsobí depolarizaci, jak jsme zvyklí u klasického akčního potenciálu. Říká se mu funny proud. Funny má být to, že se otevírá na konci repolarizace (hyperpolarizace), ne u depolarizace. Málem jste smíchy padli k zemi, co? Každopádně sodíkové ionty proudí do buňky a budou na konci repolarizace zvyšovat po krůčkách křivku nahoru. Na ni už navážou ty 2 typy vápenatých kanálů, které jsme si vysvětlili.

U buněk SA a AV uzlu dochází teda k fázi depolarizace, repolarizace a hyperpolarizace.

Akční napětí pracovního myokardu komor.

U buněk pracovního myokardu jdeme opět v pořadí akční potenciál - depolarizace (influx Na+) - rychlá repolarizace (uzavření kanálů pro Na+). Po repolarizaci ale nastává tzv. fáze plató, která je podmíněna influxem Ca2+ iontů. Ve fázi plató nelze ani nadprahovým podnětem vytvořit akční potenciál, čímž je myokard chráněn před předčasnou kontrakcí.

Co je potřeba si zapamatovat? Klidový membránový potenciál pracovního myokardu je -85 mV. Když dojde na fázi plató u pracovního myokardu, bude trvat asi 150-200ms. Každý akční potenciál trvá v rámci myokardu různě dlouho.

Refrakterní perioda, její podstata a fyziologický význam.

Refrakterní perioda (fáze) je stav, kdy není možné podráždit buňku a podnítit vznik akčního potenciálu. Pokud je absolutní tak sebevětší vzruch není schopný vyvolat další akční potenciál. Pokud je relativní znamená to, že některé kanály jsou již schopné vyvolat následující akční potenciál, když bude vzruch dostatečně silný.

Elektrický dipól, elektrické srdeční pole, srdeční vektor.

Elektrický dipól jsou dva náboje stejné velikosti ale opačného znaménka v dané vzdálenosti. Kardiomyocyt vytváří dipól, který se mění během srdečního cyklu.

Elektrokardiografie je metoda, která se využívá k registraci elektrických změn vznikajících činností srdce z povrchu těla. Důležité na předchozí větě je, že toto měření se provádí na povrchu těla. Jak je to tedy možné? Všichni víme, že naše tělo je víceméně vodivé (teda naše tkáně jsou) a je tedy schopno na povrch našeho těla přenášet elektrické změny, které se dějí v jeho nitru.

Změny, které na EKG pozorujeme jsou výsledkem sumace elektrických potenciálů srdečních buněk. Ty vznikají tak, že k depolarizaci kardiomyocytů dochází postupně (depolarizujícími fronta). Ve stejnou dobu tedy nebudou mít 2 za sebou následující buňky stejnou hodnotu akčního potenciálu a bude mezi nimi vznikat dipól (elektrické rozhraní mezi polarizovaným kardiomyocytem a depolarizovaným kardiomyocytem) a elektrické proudy. Mezi různými místy těla tak budou vznikat napětí (rozdíl elektrického potenciálu mezi dvěma místy), jejichž průběh v čase budeme při registraci EKG měřit pomocí elektrod.

Jak ale vznikají pozitivní a negativní výchylky? Ve své podstatě je to jednoduché. Depolarizace se může šířit jako od elektrody, tak ke elektrodě. Pokud je směr depolarizace k elektrodě, voltmetr pro měření elektrického napětí se vychýlí směrem ke kladným hodnotám a nám vzniká na záznamu pozitivní kmit, pokud je situace opačná a voltmetr to zachytí, výchylka je v mínusových hodnotách. Výsledkem tohoto měření je elektrokardiogram a přístroj, který to umožňuje měřit je elektrokardiograf.

Co je to EKG svod? Jak jsme již vylíčili v sekci EKG, tato metoda funguje na principu měření rozdílu potenciálů dvou různých míst těla pomocí elektrod. Pokud tedy tato místa spojíme přes voltmetr, dostaneme svod. Voltmetr nám pak ukáže výchylku napětí v tomto svodu. Abychom výsledky EKG mohli mezi sebou porovnávat a reprodukovat, musela se pozice elektrod ustálit což značí, že i svody jsou vždy tytéž.

Pionýr a strůjce EKG byl pan Einthoven, který definoval pozici prvních tří svodů I-III, na což použil 3 aktivní elektrody (R, L, F + uzemnění), které spolu tvoří rovnoramenný trojúhelník jako kdyby položený na hrudníku pacienta. Leží tedy ve frontální rovině a také výsledky z EKG při použit těchto svodů budou z frontální roviny. Elektrody jsou označeny barevně R: červená (pravá ruka), L: žlutá (levá ruka), F: zelená (levá noha) a zemnící je černá (pravá noha).

Na zapamatování je kromě systému semafor vhodné použít i věty: Krev kape na zem a slunce svítí na trávu. Tedy pokud začínáme pravou rukou (s ní se například křižuje v kostele) patří na ni elektroda červená, protože krev kape na zem, na pravé noze bude černá (zemnící) elektroda. Na levé straně bude na obloze slunce, tedy žlutá na levé ruce a pod ní tráva tedy zelená na levé noze.

Jak je to tedy s 12 svody při EKG? 12 svodové EKG je podkladem běžného EKG, které můžeme vidět v klinické praxi a měli jsme si ho možnost udělat na praktikách. Těchto 12 svodů rozdělujeme do 3 skupin a to 1) bipolární končetinové svody (také Einthovenovy neboli standardní), 2) unipolární zvětšené (augmentované) končetinové svody, 3) unipolární hrudní svody.

1) bipolární končetinové svody (také Einthovenovy nebo-li standardní) jsou svody, které označujeme I, II a III. Tvoří je spojení 3 elektrod (R - right, L - left, F - foot ), které má pacient umístěné na horních končetinách a levé noze. Vytvoří se nám tak rovnostranný trojúhelník, který nazýváme Einthovenův. Na těchto svodech se měří napětí mezi dvěma aktivními elektrodami. Když by se vás zeptali, jak se jmenuje svod umístěný mezi aktivními elektrodami na pravé ruce a levé ruce (I.), pravé ruce a levé noze (II.), levé ruce a levé noze (III.), vzpomeňte si na obrázek.

2) unipolární zvětšené (augmentované) končetinové svody jsou svody, které navrhl pan Goldberg. Ppůvodně šlo o zapojení, které převzal od pana Wilsona, který si všiml, že pokud spojí tři končetinové elektrody přes tři stejně velké rezistory do jednoho uzlu (svorky) a vytvoří tak indiferentní (tedy nulovou) elektrodu uprostřed trojúhelníku, dosáhne vyrušení vlivu dalších tkání pod elektrodami, Zároveň zavede 3 další úhly pohledu a také dostane referenční místo s nulovým potenciálem.

A takto vznikly Wilsonovy unipolární svody. Wilsonův nápad byl dobrý, ale když odpojil jednu aktivní elektrodu, dostal poloviční signál, což byl v době bez zesilovačů celkem problém. Na záchranu však přišel o pár let později pan Goldberg, který si všiml, že pokud od centrální svorky odpojí končetinu, která je připojena k aktivní elektrodě, centrální svorka už sice nebude nulová (proto se označuje jako V'), a amplituda signálu se zesílí. To tedy podmínilo název - augmentované. Takto jsme tedy získali svody aVR, aVL a AVF, tedy svody unipolární zvětšené končetinové.

Svody které jsme diskutovali dosud byly svody, které registrovaly aktivitu srdce ve frontální rovině.

3) unipolární hrudní svody (někdy také prekordiální) jsou svody, které opouštějí frontální rovinu a otevírají nám možnosti roviny horizontální.

Jak ale fungují? Navrhl je již zmíněný pan Wilson, takže se připravte na flashbacks. Wilson spojil tři končetinové elektrody přes tři stejně velké rezistory do jednoho uzlu (Wilsonovy svorky). Vytvořil indiferentní, tedy nulovou elektrodu uprostřed tohoto trojúhelníku, kterou použil jako referenční. Už stačilo přidat jen aktivní elektrody na hrudník a mohl měřit.

Zónu přechodu sledujeme obvykle na svodu V3 nebo V4! Co to je? Přechodová zóna nás informuje o rotaci srdce doleva nebo doprava stejně jako když otáčíte hlavou.

Nutné je tedy vědět, že na frontální projekci vektoru se používají svody bipolární (standardní) to jsou I-III, a unipolární (augmentované) aVR, aVL, AVF. Na projekci vektoru v horizontální rovině se používají svody hrudní V1-V6.

Popis fyziologické EKG křivky - vlna P, QRS komplex, vlna T, úseky, intervaly.

Jak jsme již předestřeli, EKG křivka nám ukazuje, jak se šíří depolarizace myokardu. Jak jsme si však mohli na záznamech EKG všimnout, křivka není na každém svodu stejná. Je to proto, že každý svod se dívá na srdce v trochu jiném úhlu, což se odrazí na tom, jak vidí depolarizaci. Na popis fyziologické křivky EKG se nejčastěji (musíte se ale dívat na všechny) využívá svod II. Dráha, po které se depolarizaci v srdci šíří, má svůj typický charakter, a bude tedy na fyziologickém EKG vždy vytvářet typické výchylky (vlny a linie) které odpovídají určitým fázím srdečního cyklu.

Typicky se jedná o vlnu P, QRS komplex, vlnu T a někdy i vlnu U. Abychom však v klinice byli schopni záznam popisovat a také hodnotit, rozdělili jsme si ho na úseky a intervaly, jejichž tvar a trvání má pro diagnostiku zásadní význam.

Co pod sebou ale jednotlivé části EKG křivky skrývají?

Vlna P - je to první kulovitá vlna v záznamu negativní či pozitivní. Je obrazem depolarizace síní. Norma jejího trvání by neměla přesáhnout 110 ms. Pozor, tato vlna se využívá, když chceme o srdečním rytmu pacienta říci, že je sinusový. První věc, co děláte, když dostanete do rukou EKG, hledáte vlny P. Když tam jsou, vzruchy vychází z SA uzlu - to je nejrychlejší pacemaker.

Komplex QRS je složen z 3 kmitů.

Kmit Q - je to první negativní kmit na křivce EKG. Podkladem je depolarizace septa a papilárních svalů.
Kmit R - je to první kladná výchylka na křivce EKG, pozor, je to bez ohledu na to, zda jí předchází negativní kmit Q. Podkladem je depolarizace komor.
Kmit S - je to negativní kmit od izolinie, který následuje po kmitu R. Podkladem je šíření depolarizace v komorách.

Na komplexu QRS potřebujeme vědět, jak dlouho trvá. Fyziologicky by komplex QRS neměl přesáhnout ideálně hodnotu 100 ms. Když je delší, je porucha ve vedení vzruchu ze síní na komory. Sledujeme především, jestli je komplex QRS široký nebo úzký, což nás opět navádí k různým patologiím komor.

Vlna T - je to druhá kulovitá vlna v záznamu a je obrazem repolarizace komor. Norma jejího trvání by měla být okolo 160 ms. U vln T se v praxi často sleduje, zda nejsou negativní.

Jak jste si jistě všimli, vynechali jsme vlnu, která by zastávala repolarizaci síní. Není to proto, že by k ní nedocházelo. Depolarizace septa a komor je natolik elektricky silný signál, že repolarizaci síni překryje, a tudíž se na záznamu nenachází. Nacházel by se však někde pod QRS komplexem.

Známe 2 intervaly. Nepleťte si úsek a interval. Interval zahrnuje i vlny, ne jen izoelektickou linii.

PQ interval - je to interval od začátku vlny P po začátek kmitu Q (pokud není přítomen, tak R). Představuje dobu od aktivace SA uzlu po aktivaci Purkyňových vláken, tedy dobu AV převodu. Měl by trvat 120-200 ms. Pokud překročí fyziologickou mez, jde o AV blokádu. Když se jeho trvání prodlouží, je tam nějaká překážka.

QT interval - je to interval od začátku kmitu Q (pokud není přítomen, tak R) po konec vlny T. Představuje dobu trvání elektrické systoly. Měl by trvat <420 ms. Zahrnuje depolarizaci a repolarizaci komor.

Úseky známe 2 a reprezentují 2 izoelektrické linie. Izoelektrická znamená, že je nulový elektrický srdeční vektor, ne akční potenciál.

Úsek PQ - je to čas od konce vlny P po začátku kmitu Q (pokud není přítomen, tak R). Představuje kompletní depolarizaci síni a převod z AV uzlu na komory. Jeho trvání by mělo být 50-120 ms.

Úsek ST - je to čas od konce QRS komplexu po začátek vlny T. Představuje kompletní depolarizaci komor. Jeho trvání by mělo být 80-120 ms.

Hodnocení srdečního rytmu je založeno na tom zjistit odkud pochází zdroj akčních potenciálů, které vedou k depolarizaci komor. Proč srdečních komor? Je to klíčové v určování srdečního výdeje. Jaké tedy máme druhy srdečního rytmu? Máme 3 základní druhy, a to sinusový, junkční a terciální.

Sinusový rytmus vychází z SA (primární pacemaker - nejrychlejší) uzlu a na EKG ho poznáme tak, že se nám alespoň v jednom záznamu nachází P vlna, která značí depolarizaci síní před QRS komplexem. Frekvence AP kterou SA uzel vytváří je 60-100/min.

Junkčný rytmus vychází z AV uzlu (sekundární pacemaker) nebo z Hisova svazku. Poznáme to tak, že na každé EKG křivce bude chybět P vlna a QRS komplex bude normální tak jak ho znáte (úzký). Frekvence AV uzlu je 40-60/min. Vidíte, že udává menší počet tepů za minutu než SA uzel. Proto bude méně vzruchů, srdce se bude méně stahovat, a tím pádem se nebude do těla pumpovat tolik krve. Junkční rytmus je hraniční na to, aby byl indikován kardiostimulátor, kvůli dostatečnému pumpování krve do oběhu.

Každopádně, některým lidem to obtíže nedělá.

Idioventrikulární rytmus vychází z ostatních částí převodního systému komor, třeba z Tawarových ramének, Purkyňových vláken nebo odjinud. Frekvence je 30-40/min. Poznáme ho tak, že se v žádném svodu na nenachází P vlna a QRS komplex je deformovaný. Může se to stát např. u AV blokády III. stupně.

Stanovení srdeční frekvence se děje pomocí intervalu RR, tedy intervalu mezi dvěma kmity R, které představují systoly komor. Proč zase komory? Zase jde o totéž, frekvence stahu komor určuje srdeční výdej. Fyziologická SF je 60-90/min v klidu. Pokud je v klidu frekvence pod 60/min, mluvíme o bradykardii. Pokud srdeční frekvence v klidu je nad 90 tepů/min, jde o tachykardii. Tachykardie může být sinusová (léky, sympatikus, ...), ale také nemusí být (frekvence vyšší než 180/min již sinusová pravděpodobně nebude). Bradykardie může být také sinusová (vyšší aktivita parasympatiku nebo sportovní bradykardie), avšak pod 50/min už sportovní nebude.

Uvedeme si příklad frekvence: Pokud je RR 600ms, srdeční frekvence je 100 tepů/min.

Co je důležité si zapamatovat? Rychlost posunu EKG papíru je 25mm/s. Jeden malý čtvereček (1mm) bude teda odpovídat 0,04s. Proč? Protože 1/25 = 0,04s

Než přejdeme ke konstrukci elektrické osy srdeční, pojďme se podívat, co to je. V každém okamžiku srdeční akce se spočítá velké množství elementárních elektrických vektorů, které jako celek popisují okamžitý stav elektrického pole srdce do výsledného vektoru. Během srdeční akce (depolarizace a repolarizace jednotlivých částí) se tedy mění jak elektrické pole srdce, tak celkový vektor, který ho popisuje.

Repolarizace a depolarizace odpovídají určitým částem EKG křivky. Pro nás je nejpodstatnější elektrická osa srdce při depolarizaci komor, tedy elektrická osa srdce, která se vytváří v QRS komplexu. Pokud se tedy mluví obecně pouze o elektrické ose srdce, jedná se právě o osu komplexu QRS. Elektrická osa je vektorem elektrické srdeční aktivity ve frontální rovině při depolarizaci komor. Vyjadřuje směr postupující komorové aktivace, a co je důležité, odráží asymetrii v tloušťce stěn komor a v poloze srdce (elektrickou osu k sobě táhne největší masa depolarizující se svaloviny).

Při sestavování elektrické osy srdce se budeme držet frontální roviny a budeme tedy vycházet z končetinových svodů I-III. V každém svodu si vybereme určitý komplex QRS a spočítáme si jeho hodnotu v mm. Dejme tomu, že nám vyšly hodnoty 5 a 15 (pokud je kmit pod izoelektrickou hladinou, hodnota je záporná, pokud nad, je kladná).

Nakreslíme si Einthovenův trojúhelník s Goldbergovými svody (jako těžnice) a kolem trojúhelníku si radiálně vyznačíme úhly. Do vrcholů trojúhelníku si vyznačíme náboje na elektrodách (jsou jednoduše dány a je třeba je umět -> Na R jsou v obou svodech záporné (-) a při F jsou v obou svodech kladné (+))

U každého ze svodů I-III platí, že hodnota 0 je ve středu, kladné hodnoty jsou směrem k plus a
záporné směrem k mínus. Podle tohoto naneseme do stran trojúhelníku (příslušející svodu) značku, která odpovídá našemu součtu. Od této značky pak vedeme přímku kolmou na daný svod. Takto postupujeme u každého svodu. Pokud jsme postupovali správně jak při výpočtu, tak při nanášení do trojúhelníku, měly by se nám kolmice spojit v jednom bodě.

Pokud tento bod spojíme se středem trojúhelníku, dostaneme směr, respektive úhel, elektrické osy srdeční ve frontální rovině. Fyziologicky směřuje osa srdeční dolů, doleva a dozadu. Fyziologické rozmezí ve kterém se může nacházet je od -30 po 110 stupňů (každá učebnice uvádí trochu jinak). Jediný případ, kdy se osa nenachází v tomto rozmezí, ale jedná se o fyziologický stav, je těhotenství, kdy se bude osa nacházet nad hodnotou -30 stupňů (deviace doleva).

Deviace doprava může být i hypertrofie pravé komory, dextrokardia. Deviace doleva může být způsobena hypertrofií LK, těhotenstvím, obezitou. Kromě toho může být elektrická osa změněna i při blokádě Tawarova ramínka, či infarktu myokardu, protože bude chybět aktivita části kardiomyocytů komor.