Кардиоэлектрическое поле на поверхности тела свиньи в период начальной и конечной желудочковой активности

Формирование электрического поля сердца (ЭПС) на поверхности тела отражает процесс распространения волны возбуждения и восстановления возбудимости миокарда. Сравнительные исследования позволили выявить закономерности формирования ЭПС у теплокровных животных и человека в период деполяризации и реполяризации желудочков [1].

В качестве модельных животных при изучении различных патологических состояний миокарда, таких как ишемия, инсульт, инфаркт, используют грызунов, хищных и копытных животных [2–4]. Исследование патологий сердечно-сосудистой системы, в основе которых лежит гипоксия, актуально изучать на свиньях [5–7]. Детально исследована последовательность интрамуральной деполяризации миокарда желудочков свиней: выявлены области начальной и конечной желудочковой активности, области множественной деполяризации [8]. Процесс деполяризации и реполяризации миокарда непосредственно отражается в формирование ЭПС на поверхности тела. Цель работы – изучить кардиоэлектрическое поле на поверхности тела свиньи в период деполяризации и реполяризации желудочков.

Материал и методы исследования

Исследование кардиоэлектрического поля на поверхности тела проводили у беспородных свиней (n=10) в возрасте трех месяцев, массой 22–27 кг. Животных анестезировали 1%-ным раствором вен-транквила (0,02 мл/кг, в/м) и уретаном (1,5 г/кг, в/м).

Во время эксперимента состояние свиней контролировали с помощью ветеринарного монитора Dixion Storm 5770 VET (DIXION, Россия). Униполярные кардиоэлектрические потенциалы регистрировали методом синхронной многоканальной кардиоэлектротопографии у животных от 64 подкожных игольчатых электродов, равномерно распределенных от основания шеи до последнего ребра в положении лежа на спине (рис. 1).

Рис. 1. Схема расположения электродов на плоскости (развернутая поверхность грудной клетки), соответствующие формату эквипотенциальной моментной карты.

Условные обозначения: 1–8 – распределение электродов в каудально-краниальном направлении; А–З – расположение точек отведения в ряду.

Fig.1. The scheme of electrode arrangement on the plane (unrolled thorax surface) corresponding to the format of the equipotential momentous map.

Symbols: numbers 1-8 indicate the distribution of electrodes in the caudal-cranial direction; letters A-З represent the location of the lead points in a line.

Синхронно с кардиоэлектрическими потенциалами на поверхности тела регистрировали ЭКГ в сагиттальных биполярных отведениях по М.П.Ро-щевскому [9]. Отсчет моментов времени в мс проводили относительно пика зубца S ЭКГ SII , до S -пика. Момент времени указывается со знаком минус. По моментным эквипотенциальным картам анализировали динамику электрического поля сердца на поверхности тела животных. ЧСС наркотизированных свиней составляла 143±30 уд/мин. Результаты представлены в виде средней арифметической ± стандартное отклонение (M±SD).

Результаты и обсуждение

Период деполяризации желудочков. Электрическое поле сердца на поверхности тела свиньи в период деполяризации желудочков (рис. 2) начинает формироваться на -38±6 мс относительно S II -пика до начала восходящей части R-зубца с краниальным расположением области положительных потенциалов на вентральной и дорсальной сторон, отрицательных – каудально.

К -13±4 мс, что соответствует пику R-зубца на ЭКГSII, области положительных и отрицательных по- тенциалов начинают равномерно занимать краниальную и каудальную части грудной клетки соответственно. В период нисходящей части R-зубца (-10±3 мс) на ЭПС происходит инверсия кардиопотенциалов на поверхности тела и к пику зубца SII область положительных потенциалов смещается в каудальную часть вентральной и дорсальной сторон поверхности тела, отрицательных – краниально.

Рис. 2. Эквипотенциальные моментные карты на поверхности тела свиньи в период начальной желудочковой активности.

Условные обозначения: закрашены области положительных кардиопотенциалов, не закрашены – отрицательных. Знаки «+» и «–» обозначают местоположение максимальных положительного и отрицательного экстремумов, соответственно. Левая половина каждой карты соответствует вентральной стороне тела, правая – дорсальной. Под картой указано время в мс относительно пика зубца S _II, приведена ЭКГs II с маркером времени (вертикальная черта), указаны максимальная амплитуда положительного (max) и отрицательного (min) экстремумов кардиоэлектрического поля (мВ).

• Fig.2.    Equipotential momentous maps on the pig's body surface during initial ventricular activity.

Symbols: areas of positive cardiopotentials are painted, areas of negative ones – unpainted. The signs " + " and " – " indicate the location of the maximum positive and negative extrema, respectively. The left half of each map corresponds to the ventral side of the body, the right – to the dorsal one. The time (ms) relative to the S II -peak, ECGs II with the time marker (vertical line), the maximum amplitude of the positive (max) and negative (min) extrema of the cardioelectric field (mV) are given under the map.

На восходящей части S -зубца (3±1 мс) начинается вторая инверсия кардиопотенциалов, область положительных потенциалов смещается кра-ниально и занимает большую часть дорсальной стороны, а отрицательных каудально на вентральной части грудной клетки. К 34±8 мс на поверхности тела наблюдается хаотичное расположение отрицательных и положительных потенциалов.

Траектория движения положительного и отрицательного экстремумов на поверхности тела свиньи период деполяризации желудочков повторяет смещение областей положительных и отрицательных кардиопотенциалов в первую и вторую инверсии. Отрицательный экстремум достигает своего максимального значения -3,09±0,76 мВ на -0,8± 3,96 мс относительно SII-пика, а положительный экстремум 0,83±0,3 мВ на -2,1±4,95 мс.

Период реполяризации желудочков. Распределение потенциалов электрического поля сердца на поверхности тела, характерное для периода реполяризации желудочков, формируется во время ST II интервала на 165±21 мс относительно S II -пика (рис. 3), Т -волна на ЭКГ SII начинается на 169±38 мс, после S II -пика заканчивается на 249±41 мс.

Рис.3. Эквипотенциальные моментные карты на поверхности тела свиньи в период конечной желудочковой активности.

Условные обозначения те же, что и на рис. 2.

• Fig.3.    Equipotential momentous maps on the pig's body surface during final ventricular activity.

Symbols are the same as in Fig. 2

В период реполяризации желудочков сердца на ЭПС на поверхности грудной клетки свиньи зона отрицательного потенциала занимает вентральную и дорсальную стороны, а зона положительного потенциала расположена медиально на вентральной части грудной клетки и занимает примерно 2/3 поверхности. В течение всего периода реполяризации зоны положительных и отрицательных кардиопотенциалов сохраняют свое расположение. Область положительных потенциалов к 280 мс относительно зубца S II увеличивается в размере и занимает краниальную и медиальную части вентральной поверхности.

Положительный и отрицательный экстремумы на поверхности тела в период реполяризации желудочков расположены преимущественно на вентральной поверхности и не меняют своего расположения в течение периода восстановления. Амплитуды положительного и отрицательного экстремумов увеличиваются в течение восходящей фазы T II -волны и достигают своего максимума до её вершины к 211±38 мс, на 249±41 мс к концу Т -волны на ЭКГ SII наблюдается уменьшение амплитуд положительных и отрицательных потенциалов. Экстремумы достигают своего максимального значения: отрицательный – 0,37±0,13 мВ на 251±31 мс относительно S II -пика, а положительный экстремум – 1,46±0,51мВ на 246±16 мс.

У наркотизированных свиней ЧСС составляет от 91 до 167 уд/мин [10] и от 92 до 184 уд/мин

• [11].    Согласно нашим данным, ЧСС у свиней во время эксперимента составляла 143±30 уд/мин.

Позвоночные животные имеют разные типы последовательности деполяризации желудочков сердца. Хищные животные (собаки) характеризуются «вспышечно-последовательным» типом активации миокарда, а копытные (овцы, свиньи) – «вспышечным» [1, 9]. Показано, что на поверхности тела собаки в период начальной желудочковой активности формируется кардиоэлектрическое поле с краниальной зоной положительных потенциалов и каудальной зоной отрицательных потенциалов. На краниальной поверхности туловища овцы формируется зона отрицательных потенциалов, на каудальной поверхности – зона положительных [1]. Согласно нашим данным, у свиньи область положительных потенциалов формируется краниально, а область отрицательных потенциалов – каудаль-но. На начальных этапах деполяризации желудочков электрическая активность первичных эндокардиальных и интрамуральных очагов возбуждения у собаки и свиньи одинаково отражается на кардио-электрическом поле формированием зоны положительных и отрицательных потенциалов, расположенных соответственно краниально и каудально, в отличие от овцы.

Выявлено, что у собак [12] в период времени, соответствующий прорыву волны возбуждения на субэпикард правого желудочка сердца, на поверхности тела происходит первая инверсия областей положительных и отрицательных кардиоэлектриче-ских потенциалов. На ЭКГ этот период соответствует восходящей фазе зубца R . У овец прорыв волны возбуждения на субэпикард, возникновение множественных очагов ранней деполяризации в желудочках сердца не приводят к возникновению инверсии кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела [1]. При исследовании закономерностей деполяризации желудочков сердца свиней [8] было показано, что время начала активации субэпикардиальной поверхности желудочков и появление множественных очагов деполяризации соответствуют данным, полученным ранее по овцам. В результате на восходящей фазе R -зубца на ЭКГ SII нами также не наблюдалась инверсия кардиоэлектриче-ских потенциалов на поверхности тела свиньи.

При анализе динамики кардиоэлектрического поля на поверхности тела свиньи выявлено, что первая инверсия областей положительного и отрицательного кардиоэлектрических потенциалов начинается на нисходящей фазе R-зубца и заканчивается к пику зубца S на ЭКГsII. У овец инверсия зон положительного и отрицательного потенциалов на поверхности тела происходит во время нисходящей фазы S-зубца на ЭКГsII [1]. Инверсия кар-диоэлектрических потенциалов наблюдается после того как распространение волны возбуждения от множественных очагов начальной активации приводит к быстрой деполяризации основной массы желудочков сердца. Основное направление деполяризации в этот период – от верхушки сердца к его основанию. У свиньи инверсия потенциалов на поверхности тела наблюдается раньше, чем у ов- цы. Возможно, это связано с тем, что основная масса миокарда желудочков сердца свиньи начинает деполяризовываться раньше и быстрее за 2025 мс, а у овцы – за 25–30 мс [1].

Время первой инверсии областей положительного и отрицательного кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела собаки соответствует восходящей фазе зубца R . Инверсия наблюдается в период времени от начала активации желудочков до прорыва волны возбуждения на субэпикард. Вторая инверсия взаимного расположения зон положительного и отрицательного кардиоэлек-трических потенциалов на поверхности тела собак [12] отмечается после того, как основная масса желудочков деполяризована, и волна возбуждения направляется к основанию левого желудочка и конусу аорты.

На ЭКГ этот период соответствует нисходящей фазе R -зубца. Согласно нашим исследованиям, у свиньи вторая инверсия кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела начинается на восходящей части зубца S . По времени это соответствует конечному этапу деполяризации субэпикарда дорсальной и латеральной стенок основания левого желудочка сердца свиньи [8]. У овец на конечных этапах деполяризации желудочков сердца на поверхности тела сохраняется краниальное расположение области положительного потенциала и каудальное – отрицательного, наличие второй инверсии кардиопотенциалов не выявлено [1].

Наблюдаются различия в расположении зон положительных и отрицательных кардиопотенциалов на поверхности тела свиней в период конечной желудочковой активности по сравнению с собакой и овцой. У свиньи зона отрицательного потенциала занимает большую поверхность грудной клетки, а область положительного расположена медиально на вентральной ее части. Анализ кардиоэлектриче-ских потенциалов на поверхности тела овцы и собаки в период реполяризации желудочков показал, что зоны отрицательных потенциалов расположены на краниальной поверхности туловища, а положительных – на каудальной [1].

Таким образом, на поверхности тела свиньи и собаки в период деполяризации желудочков наблюдается однотипное расположение зон положительных и отрицательных кардиопотенциалов. В период конечной желудочковой активности выявлены существенные различия в расположении зон положительных и отрицательных кардиопотенциалов на поверхности тела свиней по сравнению с собакой и овцой.

На кардиоэлектрическом поле поверхности тела свиньи и собаки в период деполяризации наблюдаются две инверсии взаимного расположения областей, различающиеся по времени возникновения. Первая инверсия у собаки происходит до начала зубца R на ЭКГ у свиньи и в нисходящую фазу зубца S – у овцы. Вторая инверсия у собаки и у свиньи совпадают по времени возникновения на кардиоэлектрическом поле поверхности тела.

Заключение

В формировании кардиоэлектрического поля на поверхности тела свиньи в период начальной и конечной желудочковой активности выявлены отличия по сравнению с собакой и овцой. Их обуславливают следующие факторы: формирование зон начальной активации в интрамуральных слоях, распространение волны возбуждения в желудочках, восстановление возбудимости, ориентация и расположение сердца в грудной клетке. Показаны межвидовые отличия в распределении кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела животных в период деполяризации и реполяризации желудочков сердца.