Srdeční revoluce, srdeční akční potenciál, elektrická aktivita srdce, EKG MUDr. Romana Šlamberová, Ph.D. Ústav normální, patologické a klinické fyziologie 3.LF UK

Předmluva Vzhledem k autorským právům nebylo možno v této veřejně šířené verzi zachovat obrazovou dokumentaci, která byla součástí přednášky. Chybějící obrázky lze najít v následujících knihách: Ganong: Přehled lékařské fyziologie Guyton, Hall: Textbook of Medical Physiology Silbernagl, Despopoulos: Atlas fyziologie člověka Rokyta: Fyziologie Trojan: Lékařská fyziologie Uvítám jakékoliv připomínky, nejasnosti se pokusím osvětlit a dotazy zodpovědět, to vše na mailu: rslamber@lf3.cuni.cz. © 2006, MUDr. Romana Šlamberová, Ph.D.

Srdce Srdce je dutý orgán, jehož stěny tvoří srdeční svalovina. Srdce svými pravidelnými kontrakcemi zajišťuje neustálý oběh krve a mízy v organismu. Metabolizmus srdeční svalové buňky je převážně vázán na oxidační pochody. Zdrojem energie pro srdeční činnost jsou mastné kyseliny, laktát, glukóza a v menší míře i aminokyseliny.

Myokard Srdeční svalovina = syncytium (soubuní) - jednotlivé svalové buňky jsou propojeny plazmatickými můstky. Buněčná jádra jsou uložena centrálně (jako u svalů hladkých), v myofibrilách je patrné příčné pruhování (jako u svalu kosterního). Tloušťka stěny jednotlivých srdečních dutin je rozdílná (nejmohutnější v levé komoře). Kromě svalových vláken, jejichž hlavní funkcí je kontrakce, lze v myokardu rozlišit i svalovou tkáň specializovanou na tvorbu a přenos vzruchů = vodivá soustava srdeční.

Základní vlastnosti myokardu Automacie (chronotropie) = schopnost vytvářet vzruchy. Výsledkem vzruchové aktivity je sled pravidelných rytmických srdečních stahů i bez vnějšího podráždění. Vodivost (dromotropie) = vzruch se přenáší na celou srdeční jednotku (síně a komory), čímž je zajištěn synchronní stah všech svalových vláken. Dráždivost (bathmotropie) = možnost vyvolat svalový stah dostatečně silným, nadprahovým podnětem. Zatímco podprahový podnět stah nevyvolá, nadprahový podnět různé intenzity vyvolá stejnou odpověď, pokud se dostaví v období, kdy je svalovina schopna na podnět reagovat. Stažlivost (inotropie) = schopnost svalové kontrakce a její závislost na dalších faktorech, např. na výchozím napětí svalového vlákna.

Krevní oběh Krevní oběh jsou dva oddělené okruhy = Malý (plicní) oběh je poháněn pravou komorou srdeční, velký (systémový) oběh levou komorou. Plicní a systémový oběh se však liší tlakem a odporem. Tlak v plicním oběhu je 4 – 5 krát nižší než v oběhu systémovém. Objem krve, který je za časovou jednotku přečerpán malým a velkým oběhem, je stejný = Minutový objem srdeční Srdeční výdej je určen velikostí systolického tepového objemu (objem krve vypuzené během jedné srdeční kontrakce) a tepovou frekvencí. Srdce pracuje jako tlakové čerpadlo. Na jeho výkonu se podílí složka statická: překonání tlakového rozdílu mezi komorou a tepnou, a složka kinetická: udílí zrychlení vypuzenému množství krve.

Srdeční cyklus Napínací – izovolumická fáze. Na začátku systoly komor se začne zvyšovat intraventrikulární tlak a uzavřou se atrioventrikulární chlopně (systolická ozva). Vypuzovací – ejekční fáze. Intraventrikulární tlak převýší tlak ve velkých tepnách, otevřou se semilunární chlopně a dojde k vypuzování krve z komor (systolický tlak v tepnách). Ejekční fáze končí, jakmile intraventrikulární tlak klesne na hodnotu o něco nižší než je tlak ve velkých tepnách, proud se obrátí a semilunární chlopně se uzavřou (diastolická ozva). Fáze izovolumické relaxace. Intraventrikulární tlak klesá. Plnící fáze. Po ochabnutí komorové svaloviny natolik, že tlak v síních převýší tlak v komorách dojde k otevření atrioventrikulárních chlopní. Zpočátku – fáze rychlého plnění, později fáze pomalého plnění. Systola síní = konečná fáze komorové diastoly.

Tlaky a objemy Tepový (systolický) objem (TO) = 70 ml Konečný diastolický objem (KDO) = 120 ml Konečný systolický objem (KOS) = 50 ml = funkční rezerva srdce Normálně systola vypudí jen asi 60% KDO = Ejekční frakce = TO/KDO. Srdeční výdej (SV) = TO x TF Rokyta: Fyziologie

Převodní systém srdeční (1) Veškerá srdeční svalovina je schopna samočinného vzniku vzruchu a následného stahu = automacie. Myokard komor i předsíní uplatní automacii pouze za patologických okolností. V srdci je systém svalové tkáně s morfologií lišící se od ostatní svaloviny předsíní a komor. Je specializovaný na tvorbu a převod impulzů vyvolávajících kontrakci srdečního svalu. Struktura buněk převodního systému se od běžné buňky myokardu liší nižším obsahem myofibril, vysokým obsahem glykogenu a zejména elektro-fyziologickými vlastnostmi. Uzlová část převodního systému (uzel sinoatriální a atrioventrikulární), má poměrně nízkou rychlost (0,02-0,1 m/s) šíření vzruchu, ale naopak vysokou schopnost automacie. Ostatní části převodní systém vynikají vysokou rychlostí šíření vzruchu – depolarizační vlny (4 m/s = 14 km/hod).

Převodní systém srdeční (2) Vzruch se šíří: od endokardu k epikardu od hrotu k bázi vzniká tak synchronní aktivaci myokardu – systolu komor. Rokyta: Fyziologie

Převodní systém srdeční (3) sinoatriální uzel (Keithův-Flackův) = pacemaker – je umístěn na vtokové části pravé předsíně (sinusový rytmus 60 – 80/min) internodální dráhy – spojují sinoatriální uzel s atrioventrikulárním uzlem (zadní přes Crista terminalis a přední přes interatriální septum) Pokud nefunguje SA uzel nebo přenos z něj je blokován, pak přebírá funkci pacemakeru další část převodního systému. atrioventrikulární uzel (Aschoffův-Tawarův) – je umístěn při ústí trikuspidální chlopně (nodální rytmus 30 – 40/min). Čas potřebný k průchodu vzruchu A-V uzlem je 130 ms. Funkce zpomaleného převodu je specifická pro AV uzel = zabraňuje předčasnému převodu na komory v případek rychlého atriálního rytmu jako např. fibrilace či flutter síní. AV uzel zpomaluje signál o asi 0,1 s před jeho rozšířením na komory. Důležitost = zajistit, aby síně byly kompletně vyprázdněné před kontrakcí komor.

Převodní systém srdeční (4) Hissův svazek – Seskupení buněk srdečního svalu specializovaných na převod signálu - odstupuje z atrioventrikulárního uzlu a prochází síňokomorovou přepážkou (jediné vodivé spojení síní a komor) pravé a levé (přední a zadní) Tawarovo raménko – směřují do odpovídající svaloviny komor Purkyňova vlákna – probíhají periferně a jsou zakončena ve svalovině komor. Hissův svazek, Tawarova raménka a Purkyňova vlákna tvoří dohromady síť ventrikulárního převodního systému. Signálu trvá cesta z Hissova svazku ke svalovině komor asi 0,03-0,04 s.

Převodní systém srdeční (6) Vlákna sinoatriálního uzlu jsou velice propustná pro Na+, které vstupují do buňky, a snižují tak jejich klidový membránový potenciál (pouze –55 až –65 mV). Tento proces snižování polarizace probíhá až do dosažení prahové hodnoty –40 mV – prepotenciál (spontánní depolarizace). Při této hodnotě se náhle otevřou sodíko-vápníkové kanály na buněčných membránách a proběhne akční potenciál. V průběhu depolarizace akčního potenciálu jsou K+ kanály uzavřeny a opět se otevřou až při repolarizaci.

Akční potenciál SA uzel Myokard

Elektrické projevy srdeční činnosti Záznam sumární elektrické aktivity srdce se nazývá elektrokardiogram (EKG). Křivka EKG je sumárním potenciálem, který je výsledkem akčních potenciálů jednotlivých svalových vláken. Začátky QRS komplexu a akčních potenciálů komorových vláken úzce souvisí. Konec akčního potenciálu se kryje s koncem vlny T. Rokyta: Fyziologie

Myokard – kontrakce Kontrakce – začíná těsně po začátku depolarizace a trvá asi 1,5 x déle než akční potenciál. Refrakterní fáze – sval nemůže být znovu excitován = neschopnost myokardu vyvinout tetanický stah. Krátce po skončení repolarizace reaguje svalovina pouze na silný podnět a síla kontrakce je menší i při vysoké intenzitě podnětu. Toto období se označuje jako relativní refrakterní fáze. Vulnerabilní perioda = období na konci akčního potenciálu, kdy může dojít k fibrilaci

Myokard – vztah délka x napětí Frankův-Starlingův zákon = počáteční délka vláken je dána velikostí diastolické náplně srdce a tlak dosažený v komoře je úměrný celkové dosažené tenzi. Jestliže se vlákna v diastole více natáhnou, vzroste rychle amplituda stahů až k určitému maximu, při dalším natahování se už amplituda snižuje. Ganong: Přehled lékařské fyziologie

Vyšetření srdce Mitrální chlopeň – 5. mezižebří v medioklavikulární čáře (apex) Trikuspidální chlopeň – 5. mezižebří vpravo parasternálně Semilunární chlopeň aorty – 2. až 3. mezižebří vpravo parasternálně Semilunární chlopeň plicnice – 2. až 3. mezižebří vlevo parasternálně

EKG Hrudní svody (Wilsonovy) Končetinové svody: Červený – pravá ruka V1-V2 = PK V3-V6 = LK V1 – 4. mezižebří parasternálně vpravo V2 – 4. mezižebří parasternálně vlevo V3 – mezi V2 a V4 V4 – 5. mezižebří v medioklavikulární čáře V5 – mezi V4 a V6 V6 – 5. mezižebří ve střední axilární čáře Mohou se použít i tzv. Nehbovy svody V7 – 5. mezižebří v zadní axilární čáře V8 – 5. mezižebří ve skapulární čáře V9 – 5. mezižebří v paravertebrální čáře Končetinové svody: Červený – pravá ruka Žlutý – levá ruka Zelený – levá noha Černý – pravá noha (uzemnění) Končetinové bipolární (měří změny potenciálu mezi dvěma příslušnými elektrodami) Eithovenovy I., II, III. Končetinové unipolární (měří změny potenciálu mezi danou elektrodou a Wilsonovou svorkou vzniklou spojením dvou protilehlých elektrod) Goldbergerovy aVL, aVR, aVF

Svody a elektrody Končetinové Hrudní Trojan: Fyziologie

Hodnocení EKG Akce: pravidelná, nepravidelná Rytmus: sinusový nebo jiný (nodální = ze sinus atrioventricularis) Frekvence: Norma 60-90 tepů/min (zmeřit R-R a dělíme ji rychlostí posunu papíru f=1/RR/25 = 25/RR) Sklon elektrické osy srdeční: v normě (stejným směrem), doleva (od sebe), doprava (k sobě) orientačně zjišťujeme z I. a III. svodu končetinového. Přesně pomocí Einthovenova trojúhelníku. Popis jednotlivých vln, jejich trvaní a intervaly

Frekvence Srdeční frekvence TF = 72 tepů/min, v jednotkách SI 1,2 tepů /s = tepový interval 0,83 s V klidu kolísá TF v rytmu dýchání (RESPIRAČNÍ ARYTMIE) = vdech zrychlování, výdech zpomalování. Bradykardie = fyziologická = hluboký déletrvající vdech, hluboký předklon, podřep = reflexní změny vagového tonu. Tachykardie = fyziologická = polknutí (snížení vagového tonu), změna polohy z lehu nebo sedu do stoje (ORTOSTATICKÁ REAKCE).

Popis křivek P = šíření vzruchu ve svalovině síní PQ = nulová (izoelektrická) linie po depolarizaci všeho síňového myokardu QRST = komorový komplex Q = negativní kmit – začátek depolarizace komorového myokardu v oblasti septa R = postup vzruchové vlny napříč stěnou srdečních komor S = negativní kmit – aktivace poslední části komorového myokardu při bázi levé komory ST = nulová (izoelektrická) hodnota po depolarizaci veškerého myokardu komor (odpovídá plató membránového potenciálu) T = repolarizace epikardu z endokardu

Příklad patologického EKG Sinusový rytmus a fibrilace síní Infarkt myokardu Fibrilace komor

Sklon elektrické osy srdeční Každá srdeční buňka tvoří při průběhu akčního potenciálu dipól - vektor o daném rozměru a směru. Buněčný vektor směřuje od depolarizované části k polarizované, tj. ve směru šíření AP. Je-li buňka zcela depolarizována (plató fáze) nebo polarizována (klidová fáze), vektor je nulový. Součtem všech buněčných vektorů v jednom časovém okamžiku vznikne vektor prezentující celé srdce v tomto časovém bodě - elektrický srdeční vektor (ESV). Normální hodnota je -30° až +105° Posun osy vpravo nad 105 ° = hypertrofie PK nebo dlouzí a hubení Posun osy vlevo pod -30° = hypertrofie LK nebo obézní