Т-волна на ЭКГ является результатом неодинакового времени окончания реполяризации в разных отделах желудочков сердца, т.е. результатом наличия градиентов реполяризации. Прежде всего, Т-волна ассоциируется с апикобазальным [1] и трансмуральным [2] градиентами реполяризации. Кроме того, были зарегистрированы переднезадний и межжелудочковый градиенты реполяризации [1, 3].
Процесс реполяризации желудочков чаще всего характеризуется не одним, а несколькими градиентами реполяризации. Соотношение между величиной этих градиентов может быть различным – может преобладать один из них или два-три градиента могут быть сопоставимы по величине. В любом случае, суммарный вектор реполяризации представляет собой суперпозицию нескольких векторов, сформированных разнонаправленными градиентами реполяризации.
Было бы удобно подразделить эти градиенты на две группы – с одной стороны, это апикобазальный градиент, направление которого совпадает с направлением продольной оси сердца, с другой – градиенты, лежащие в трансверсальных плоскостях сердца (трансмуральный, переднезадний и межжелудочковый). Следует отметить, что трансмуральный градиент реполяризации лишь условно можно отнести к трансверсальным градиентам, поскольку наряду с трансверсальной компонентой кардиоэлектрического поля он продуцирует также и апикобазальную компоненту [4].
Информация о градиентах реполяризации в желудочках важна для оценки физиологического состояния сердца. Чтобы получить эту информацию неинвазивно, на основе измерений кардиоэлектрического поля, необходимо знать механизмы отображения градиентов реполяризации на поверхность тела. А это отображение в значительной мере зависит от внесердечных факторов, в частности от ориентации сердца в грудной клетке. Ранее нами было показано, что ориентация сердца в грудной клетке в существенно большей степени влияет на формирование кардиоэлектрического поля, нежели форма торса [5].
Цель настоящего модельного исследования – изучить отображение различных комбинаций трансверсального и апикобазального градиентов реполяризации в желудочках сердца на поверхность тела в зависимости от наклона сердца во фронтальной плоскости.
Материалы и методы исследования
Суммарный электрический генератор сердца в период реполяризации желудочков – эквивалентный Т-вектор – моделировали как одиночный диполь, помещенный в центр желудочков. Т-вектор задавали в системе координат, связанной с сердцем (рис. 1). Т-вектор лежал во фронтальной плоскости и состоял из двух компонент – апикобазальной (Tapicobasal) и трансверсальной (Ttransversal), имитирующих апикобазальный и трансверсальный градиенты реполяризации.
Рис. 1. Эквивалентный Т-вектор в системе координат, связанной с сердцем. Tapicobasal и Ttransversal – апикобазальная и трансверсальная компоненты Т-вектора
Задавали разное соотношение между апикобазальной и трансверсальной компонентами Т-вектора: либо одна из них преобладала по величине в большей или меньшей степени, либо они были равны. Угол наклона вертикальной оси сердца относительно вертикальной оси торса во фронтальной плоскости составлял 00, 300, 600 и 900, что соответствует вертикальной, «квазивертикальной», «квазигоризонтальной» и горизонтальной ориентации сердца.
Т-вектор был помещен в эллиптический торс и немного смещен к его передней поверхности, что соответствует положению сердца в грудной клетке. Кардиоэлектрическое поле моделировали как распределение потенциалов поля диполя на поверхности эллипса.
Результаты исследования и их обсуждение
Вертикальная ориентация сердца. Доминирующий апикобазальный градиент реполяризации продуцирует распределение потенциала с отрицательной краниальной и положительной каудальной областями, характерное для таких видов животных, как собака, кошка и кролик (рис. 2). При доминирующем трансверсальном градиенте потенциалы на правой половине торса отрицательны, на левой – положительны. Промежуточные комбинации апикобазального и трансверсального градиентов дают распределение потенциала, характерное для человека: отрицательный экстремум потенциала расположен в верхней правой, положительный – в нижней левой части грудной клетки.
Рис. 2. Распределения потенциала на поверхности торса, смоделированные для разных комбинаций апикобазального и трансверсального градиентов реполяризации и разной ориентации сердца. Левая половина карт соответствует вентральной, правая – дорсальной поверхности торса; темная область соответствует положительным, светлая – отрицательным потенциалам. На картах обозначено положение отведений V1–V3, а также экстремумов потенциала (знаками «+» и «–»). Относительные величины апикобазального и трансверсального градиентов показаны слева, амплитуда и направление Т-вектора во фронтальной плоскости – справа. Наклон продольной оси сердца во фронтальной плоскости показан в верхней части рисунка
Рис. 3. Зависимость амплитуды Т-волны (грудное отведение V2) от наклона сердца и соотношения между апикобазальным и трансверсальным градиентами реполяризации. Относительные величины апикобазальной (Tapicobasal) и трансверсальной (Ttransversal) компонент Т-вектора показаны в нижней части рисунка. Угол наклона продольной оси сердца во фронтальной плоскости указан справа
«Квазивертикальная» и «квазигоризонтальная» ориентация сердца. Наклон сердца на 300–600 во фронтальной плоскости «ослабляет» апикобазальную составляющую поля и «усиливает» трансверсальную (рис. 2). Таким образом, доминирующий апикобазальный градиент продуцирует распределение потенциала, похожее на то, которое было получено при одинаковой величине апикобазального и трансверсального градиентов при вертикальной ориентации сердца. При данной ориентации сердца наиболее «реалистичное» поле дает именно доминирующий апикобазальный градиент. При доминировании трансверсального градиента потенциалы в краниальной части поверхности торса отрицательны, что нехарактерно для человека и животных при нормальных условиях.
Горизонтальная ориентация сердца. При наклоне сердца на 900 имеет место инверсия направлений градиентов относительно поверхности торса: апикобазальный градиент теперь ориентирован справа налево, а трансверсальный – снизу вверх (рис. 2). При такой ориентации сердца ни одна комбинация апикобазального и трансверсального градиентов не дает распределения потенциала, похожего на измеренное в эксперименте у человека или животных в норме.
Соотношение между амплитудой Т-волны, ориентацией сердца и градиентами реполяризации. Соотношение между амплитудой Т-волны, наклоном сердца и относительной величиной апикобазального и трансверсального градиентов анализировали на примере грудного отведения V2 (рис. 3). Моделирование показало, что амплитуда Т-волны более чувствительна к изменениям в величине того градиента, который в большей степени параллелен оси отведения (под осью отведения мы понимаем линию, соединяющую геометрический центр сердца и точку отведения). Например, при вертикальной ориентации сердца амплитуда Т-волны в отведении V2 очень чувствительна к изменениям в величине трансверсального градиента реполяризации и совершенно нечувствительна к изменениям в величине апикобазального градиента; при горизонтальной ориентации сердца ситуация меняется на обратную (рис. 3). Моделирование также наглядно продемонстрировало, что одна и та же величина Т-вектора может продуцировать разную амплитуду Т-волны в зависимости от ориентации сердца (рис. 3).
Цель настоящего модельного исследования определила выбор эквивалентного электрического генератора сердца в виде неподвижного диполя, помещенного в центр сердца. Во-первых, поле такого диполя достаточно хорошо аппроксимирует реальное кардиоэлектрическое поле в период реполяризации желудочков [6]. Во-вторых, дипольная, то есть векторная, модель позволяет задавать любую конкретную величину апикобазальной и трансверсальной составляющих результирующего Т-вектора, что достаточно затруднительно при использовании сложных реалистичных компьютерных моделей электрической активности сердца. И, в-третьих, при всей своей простоте данная модель полностью адекватна цели исследования, поскольку ее усложнение не дало бы принципиально новых результатов.
Моделирование показало, что разные комбинации апикобазального и трансверсального градиентов реполяризации могут продуцировать одинаковое распределение потенциала, в то время как одна и та же их комбинация может давать разные распределения потенциала, в зависимости от ориентации сердца. Другими словами, при «горизонтализации» сердца (по сравнению с его вертикальным расположением) апикобазальный и трансверсальный градиенты могут как бы поменяться местами: трансверсальный градиент будет ориентирован ближе к апикобазальному направлению, в то время как апикобазальный градиент – ближе к трансверсальному направлению.
Соответственно, изменения амплитуды Т-волны могут быть связаны как с изменениями величины и направления Т-вектора, так и с разной ориентацией сердца. Поэтому при сравнении результатов, полученных на моделях с разными геометрическими параметрами, а также экспериментальных данных, измеренных у человека и разных видов животных, необходимо учитывать ориентацию сердца.
В частности, у кролика и кошки в период Т-волны на поверхности туловища формируется распределение потенциала с отрицательной краниальной и положительной каудальной областями. Положение сердца у этих животных близко к вертикальному, что может говорить о преобладании у них апикобазального градиента реполяризации. У человека, если судить по распределению потенциала на поверхности тела и векторкардиографическим данным, трансверсальная составляющая Т-вектора превалирует над апикобазальной [7]. Однако, возможно, это лишь кажущаяся картина, поскольку у большинства людей положение сердца ближе к горизонтальному, нежели к вертикальному. Таким образом, результаты моделирования наглядно демонстрируют необходимость учитывать ориентацию сердца при анализе электро- и векторкардиографических данных.
Заключение
Согласно результатам моделирования, разное соотношение между трансверсальным и апикобазальным градиентами реполяризации может продуцировать одинаковое кардиоэлектрическое поле, в то время как одинаковое соотношение между этими градиентами – разное поле, в зависимости от ориентации сердца. Моделирование показало, что наклон вертикальной оси сердца во фронтальной плоскости изменяет как амплитуду Т-волны, так и распределение потенциала на поверхности туловища.
Библиографическая ссылка
Артеева Н.В. ОТОБРАЖЕНИЕ ГРАДИЕНТОВ РЕПОЛЯРИЗАЦИИ В МИОКАРДЕ ЖЕЛУДОЧКОВ НА ПОВЕРХНОСТЬ ТЕЛА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОРИЕНТАЦИИ СЕРДЦА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 9. – С. 79-83;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12391 (дата обращения: 20.04.2024).