Электрокардиография для начинающих

1. Изобретение электрокардиографии
2. Физические принципы электрокардиографии
3. Функции сердца и их нарушения
4. Общий принцип диагностики в медицине
5. Диагностика заболеваний сердца по ЭКГ
6. Ошибки при расшифровке ЭКГ в покое
7. Другие электрокардиографические исследования

Изобретение электрокардиографии

В 1906 г. известный голландский ученый Виллем Эйнтховен впервые записал четкий электрический сигнал сердца с поверхности тела человека при помощи сконструированного им же прибора.

Еще в 1893 г. В.Эйнтховен предложил этот сигнал называть электрокардиограммой (сокращенно ЭКГ), а прибор – электрокардиографом. Позже им же была разработана система наложения электродов на конечности пациента (система отведений ЭКГ), были введены обозначения основных фрагментов электрокардиографического сигнала (комплекса) и показаны соответствия фрагментов ЭКГ различным заболеваниям сердца.

С этого момента началось активное внедрение электрокардиографии в медицине как диагностического метода состояния сердечно-сосудистой системы. В 1911 г. по предложению В. Эйнтховена английской компанией CSIC была разработана настольная модель аппарата. В сороковых годах прошлого столетия стало ясно, что для детального изучения ЭКГ системы отведений по В.Эйнтховену недостаточно. В 1942 г. американский кардиолог Э.Гольдбергер получил с тех же наложенных на конечности электродов еще три отведения, которые были названы усиленными по Гольдбергеру. В 1946 г. американским кардиологом Ф.Вильсоном были предложены грудные отведения ЭКГ. Так сформировалась современная система 12 общепринятых отведений, которая повсеместно используется в настоящее время.

Физические принципы электрокардиографии

Для понимания сути электрокардиограммы вспомним сначала знакомое нам из школьных уроков по биологии строение сердца.

Из приведенной схемы видно, что сердце представляет собой два пульсирующих двухкамерных насоса, обеспечивающих циркуляцию венозной и артериальной крови по двум кругам кровообращения. Перекачка крови обеспечивается за счет периодического изменения объемов предсердий и желудочков (камер). Изменение объемов камер происходит благодаря волнообразному сокращению и расслаблению (релаксации) мышечных тканей, окружающих предсердия и желудочки. Сокращение мышечных тканей вызывается возбуждением окончаний нервных волокон, буквально опутывающих все сердце.

При отсутствии заболеваний сердечно-сосудистой системы SA узел нервных волокон сердца (рисунок ниже) генерирует импульсы возбуждения (от 60 до 80 импульсов в минуту), которые распространяясь по нервным волокнам к мышцам, вызывают их сокращение.

В связи с тем, что длины нервных волокон различны, импульсы возбуждения мышечных тканей по-разному задерживаются относительно сигнала SA узла. В результате происходит весьма сложное перемещение окружающих камеры сердца тканей, изгоняющих кровь сначала из предсердий в желудочки, а затем из желудочков в кровеносную систему. Цикл работы сердца от возбуждения SA узла до окончания возбуждения всех нервных окончаний называется систолой. Цикл от окончания систолы до следующего возбуждения SA узла называется диастолой.

В связи с тем, что импульсы возбуждения являются импульсами электрических потенциалов, они проецируются на поверхность тела. Следовательно, между двумя разнесенными на достаточное расстояние точками на поверхности тела при помощи специального прибора (дифференциального милливольтметра) могут быть измерены разности потенциалов. Измеряемая разность потенциалов изменяется во времени в соответствии с распространением волн возбуждения по нервным волокнам во время систолы. График в координатах мВ, сек измеряемой разности потенциалов и является электрокардиограммой.

Очевидно, что проекции волн возбуждения систолического цикла на разные участки поверхности тела отличаются друг от друга, поэтому будут отличаться и ЭКГ, снятые с разных точек. В связи с этим диагностически достоверной ЭКГ является та, которая снята с определенных точек по правилам, установленным В.Эйнтховеном, Э.Гольдбергером и Ф.Вильсоном.

Функции сердца и их нарушения

Как было показано, с технической точки зрения, сердце является сложным биологическим электромеханическим устройством, которое содержит: автогенератор (SA узел), линии передачи информации (нервные волокна), возбуждающие механизмы (нервные окончания) и исполнительный механизм (мышечные ткани или сам насос перекачки крови). Следовательно, работоспособность сердца характеризуется следующими функциями:

• автоматизмом;
• проводимостью;
• сократимостью.

Автоматизм определяет возможность самогенерации сокращений сердца без воздействия внешних факторов.

Проводимость – это способность к проведению импульсов возбуждения от SA узла к мышечным тканям.

Сократимость характеризует способность мышечных тканей сердца выполнять работу при получении импульса возбуждения.

Имеется еще одна функция, не вытекающая из рассмотренной электромеханической модели сердца. Эта функция возбудимости. Возбудимость определяется как способность (чувствительность) сердца к выполнению систолического цикла под влиянием внешних импульсов. При постоянной возбудимости могли бы возникать условия наложения систолических циклов (текущего от воздействия импульса SA узла и случайного внешнего). Для устранения подобных коллизий в сердце предусмотрен механизм снижения порога возбудимости в момент развившегося систолического цикла до прогнозируемого начала следующего. К моменту ожидаемого следующего импульса SА узла порог возбудимости восстанавливается.

Все известные болезни сердца вызывают нарушения одной или нескольких рассмотренных четырех функций. Нарушения этих функций (за исключением сократимости) вызывают изменения ЭКГ. Поэтому ЭКГ диагностика позволяет выявлять заболевания сердца, не относящиеся к нарушению только функции сократимости. С учетом того, что большинство болезней, нарушающих сократимость, сказывается на состоянии других функций, электрокардиография является эффективным диагностическим средством состояния сердечно-сосудистой системы.

Общий принцип диагностики в медицине

Диагностика заболеваний в медицине осуществляется по принципу: от симптома – к синдрому, от синдрома – к диагнозу. Предположим, мы находимся в лесу в пасмурную погоду, и необходимо определить направление на Юг. Смотрим на сосны и видим, куда сконцентрированы их кроны. Направление концентрации крон – это симптом направления на Юг. Однако на южном направлении может располагаться более высокий лес, затеняющий тот, где мы находимся. Поэтому кроны могут сгуститься в ином направлении, например на Юго-запад. Симптом – это один из признаков объекта (в нашем случае, направления на Юг). Он неоднозначно отображает объект в силу не всех известных факторов. Далее видим муравейник. Его расположение относительно дерева – еще одно свидетельство направления на Юг. Это другой симптом. Муравейник по разным причинам также может быть не точно на Юге. Вышло солнце из-за облаков. По нему, зная время суток, можно приблизительно определить искомое направление. Еще один симптом. Сопоставив все три симптома, можно более точно определить путь на Юг. Это уже синдром. Однако, чтобы совсем точно выйти в нужном направлении, требуется компас. Направление его стрелки есть диагноз. Компас является инструментальным средством определения направления. Если его нет, то путь прокладывается ориентировочно в результате выявленного по нескольким симптомам синдрому.

В медицине сначала выявляются симптомы – это жалобы пациента, например, загрудинные боли слева. Данный симптом является признаком разных заболеваний. Чтобы найти причину жалобы пациента, необходимо установить другие симптомы. Например, есть ли у пациента одышка при подъеме по лестнице. Наличие одышки нацеливает доктора на синдром – нарушения сердечно-сосудистой системы. Другими словами, некоторое количество симптомов (загрудинная боль слева и одышка) позволяют предположить синдром (нарушения сердечно-сосудистой системы).

Путь к диагнозу требует выполнения дополнительных инструментальных исследований, результаты которых могут как опровергнуть, так и уточнить предполагаемый синдром до окончательного описания причины жалобы пациента – диагноза, выявляющего патологические изменения исследуемого органа.

Диагностика заболеваний сердца по ЭКГ

В 50-х годах прошлого столетия медицинской общественностью была повсеместно принята система съема ЭКГ в 12 общепринятых отведениях. Начали массово выпускаться электрокардиографы, позволяющие регистрировать такие ЭКГ. Электрокардиография стала стандартным методом исследования сердечно-сосудистой системы. В настоящее время известно огромное количество статей, монографий, атласов, в которых описаны проявления тех или иных нарушений функций сердца на ЭКГ. Расшифровка или интерпретация ЭКГ, или выявление нарушений функций сердца по изменениям ЭКГ является обратной задачей. Это весьма сложный процесс, так как нарушений может быть несколько, каждое из них вносит свои изменения с возможными наложениями, которые затрудняют правильную интерпретацию.

Любое изменение ЭКГ является симптомом того или иного нарушения функций сердца. В результате интерпретации на основе выявленных симптомов формируются синдромы тех или иных нарушений или патологий. Для постановки диагноза необходимы дополнительные исследования. Поэтому расшифровка ЭКГ называется синдромальной диагностикой, которая проводится врачом электрокардиологом. Окончательный диагноз устанавливается врачом кардиологом на основании расшифрованной ЭКГ и других исследований, им же назначенных.

Понятно, что никакая расшифровка ЭКГ не была бы возможной без количественного ее описания. Впервые обозначения основных фрагментов ЭКГ в систолической фазе, которые используются и в настоящее время, были предложены В.Эйнтховеном.

На рисунке показаны три волны (P, T, U) и три зубца (Q, R, S). График ЭКГ в одном систолическом цикле называется PQRST или кардио, или предсердно-желудочковым комплексом. Количественными параметрами, описывающими ЭКГ, являются амплитуды и длительности волн и зубцов, интервалы между волнами и зубцами, полярности и формы волн Р и Т. Всего 19 параметров. На ЭКГ не всегда присутствуют все фрагменты, поэтому количество параметров может быть меньшим. Кроме этого, важным параметром ЭКГ для оценки функции автоматизма или ритма сердца являются интервалы между соседними диастолическими циклами – интервалы RR.

Ниже показана ЭКГ, зарегистрированная в 12 общепринятых отведениях. В столбцах слева направо расположены отведения по В.Эйнтховену (I, II, III), Э.Гольдбергеру (aVR, aVL, aVF) и Ф.Вильсону (V1, … V6) соответственно.

Общее количество параметров, описывающих ЭКГ, как показано ниже, может достигать 154.

Интерпретируя ЭКГ, врач-кардиолог измеряет параметры кардиокомплексов и интервалов RR и затем, используя решающие правила, которым он обучен, описывает выявленные синдромы (если они имеются). Таким образом, заключение врача по ЭКГ выполняется по оценке сердечного ритма и форме предсердно-желудочкового комплекса.

Электрокардиография, благодаря своим достоинствам (неинвазивность, относительно недорогая и малогабаритная аппаратура, не требуются какие-либо особые условия для съема и расшифровки, высокая диагностическая эффективность) широко используется в качестве первичного исследования состояния сердечно-сосудистой системы. В связи с тем, что ЭКГ в 12 общепринятых отведениях снимается с пациента в положении лежа, такой вид исследования называется ЭКГ в покое. Распространенность данного исследования подтверждается тем, что в Санкт-Петербурге в 2010 г. были зарегистрированы и расшифрованы 2 700 000 ЭКГ в покое.

ЭКГ в покое используется:

• в поликлиниках при обращениях пациентов с подозрениями на сердечно-сосудистые заболевания;
• во врачебно-физкультурных диспансерах для решения вопросов о допуске и возможности продолжения занятий спортом;
• при профилактических обследованиях различных групп населения с целью выявления нарушений в работе сердечно-сосудистой системы на ранних стадиях;
• при оказании скорой и неотложной помощи;
• при приеме и во время лечения в стационарах.

Ошибки при расшифровке ЭКГ в покое

Несмотря на высокую диагностическую эффективность при исследовании ЭКГ в покое возможны ошибочные заключения. Ошибки могут быть двух видов:

• пропуск синдрома, соответствующего реальным нарушениям (ошибка первого рода) – гиподиагностика;
• обнаружение синдрома несуществующего нарушения (ошибка второго рода) – гипердиагностика.

Гиподиагностические ошибки наиболее опасны с точки зрения последствий, связанных с не назначенным лечением существующего заболевания. Гипердиагностические ошибки не опасны, но из-за них неоправданно выполняются дополнительные исследования и напрасно теряется время как пациента, так и врачей.

Имеются два фактора возникновения ошибочных заключений. Прежде всего, не всегда сердечно-сосудистые заболевания проявляются на ЭКГ. По разным физиологическим причинам возникший инфаркт миокарда, например, в 5 случаях из 100 не вызывает ожидаемых изменений параметров кардиокомплекса. Известны случаи маскировки форм ЭКГ одних нарушений другими – более выраженными. В результате большого накопленного опыта использования электрокардиографии установлены вероятности ошибок обнаружения различных групп сердечно-сосудистых нарушений, вызванных ограничением самого метода исследования ЭКГ в покое.

Электрокардиологи также ошибаются при расшифровке ЭКГ. Чем ниже квалификация специалиста, тем чаще могут возникать врачебные ошибки.

Другие электрокардиографические исследования

Кроме ЭКГ в покое в настоящее время используются другие исследования. К ним относятся:

• холтеровское мониторирование ЭКГ;
• длительный телеметрический мониторинг ЭКГ;
• телеметрический мониторинг ЭКГ по событиям;
• исследование ЭКГ под нагрузкой;
• мониторинг состояния сердечно-сосудистой системы во время хирургического лечения, при реанимации и интенсивной терапии.

Все перечисленные исследования, кроме последнего, предполагают расшифровку ЭКГ, зарегистрированных с пациентов, не находящихся в покое. Каждое из них направлено на выявление синдромов, не распознаваемых при исследовании ЭКГ в покое.

Холтеровское мониторирование ЭКГ предназначено для выявления сердечно-сосудистых заболеваний, не проявляющихся в покое или проявляющихся настолько редко, что при регистрации ЭКГ в покое их не удается «поймать». При холтеровском мониторировании на пациента накладываются электроды либо только на конечности, либо все 12. Регистрирующее устройство крепится на теле пациента. ЭКГ снимается в течение суток и записывается в память регистрирующего устройства. Пациент при этом живет своей обычной жизнью: ест, спит, работает и т.д. При съеме ЭКГ только с конечностей выявляются эпизоды нарушений автоматизма и возбудимости, то есть ритма сердца. В случае записи всех 12 общепринятых отведений ЭКГ выявляются и другие синдромы. Данное исследование трудоемко как для пациента (24 часа человек живет в стесненных условиях из-за наложенных электродов, проводов и закрепленного на его теле прибора, хронометрирует определенные события и фиксирует их в специальном журнале), так и для врача (расшифровка записи ЭКГ продолжительностью 24 часа является трудоемкой операцией). В связи с этим холтеровское мониторирование назначается только при определенных показаниях, как правило, после исследования ЭКГ в покое.

Длительный телеметрический мониторинг ЭКГ выполняется для группы пациентов, находящихся на лечении в стационаре, для выявления тех же нарушений деятельности сердца, что и при холтеровском мониторировании. Разница лишь в том, что снимаемые с пациентов ЭКГ передаются при помощи располагаемых на теле передатчиков в центр наблюдения, а не записываются в память регистрирующего устройства. Данное исследование позволяет медицинскому персоналу постоянно контролировать состояние сердечно-сосудистой системы наблюдаемых лиц и принимать экстренные меры при выявлении опасных состояний. Длительный телеметрический мониторинг применяется только в специализированных клиниках. Группа пациентов при этом должна находиться в зоне видимости приемника центра наблюдения.

Телеметрический мониторинг ЭКГ по событиям удаленного от врача пациента применяется для тех же целей, что и холтеровское мониторирование, но в тех случаях, когда нарушения сердечно-сосудистой системы проявляются еще реже. Отличие метода состоит в том, что пациент имеет при себе регистратор ЭКГ с передающим устройством. Передатчик ЭКГ, как правило, работает через телефонную сеть. В современных приборах используется мобильная связь. Пациент при появлении симптома болезни накладывает на себя электроды (чаще всего на конечности), включает регистратор и передает снимаемую ЭКГ в удаленный центр. Врач удаленного центра расшифровывает ЭКГ и устно по телефону дает свои рекомендации.

Исследование ЭКГ под нагрузкой, или нагрузочная проба, используется в тех случаях, когда расшифровка ЭКГ в покое не выявляет нарушений деятельности сердца, но имеются подозрения, что возможны тревожные состояния при совершении пациентом некоторой физической работы. Во время нагрузочной пробы пациент, преодолевая, как правило, нарастающее сопротивление велоэргометра или беговой дорожки, тратит дозированное количество энергии. По анализу изменений параметров кардиокомплексов и ритма сердца в соответствии с количеством затраченной пациентом энергии выявляются нарушения сердечно-сосудистой системы, возникающие под действием нагрузки. Данное исследование в ряде случаев весьма информативно, однако оно не безопасно с точки зрения возможности развития внезапных острых состояний, угрожающих жизни пациента.

Мониторинг состояния сердечно-сосудистой системы во время хирургического лечения, а также при реанимации и интенсивной терапии применяется для выявления угрожающих состояний сердечно-сосудистой системы пациентов, находящихся под действием общей анестезии или в тяжелом состоянии.

Таким образом, исследование ЭКГ в покое является первичным тестом состояния сердечно-сосудистой системы. По результатам интерпретации ЭКГ в покое назначаются другие исследования, в том числе рассмотренные выше исследования ЭКГ, позволяющие правильно установить диагноз.