Ugrás a tartalomhoz

Az orvosi élettan tankönyve

Attila, Fonyó (2011)

Medicina Könyvkiadó Zrt.

11. fejezet - Az elektrokardiogram - Kollai Márk

11. fejezet - Az elektrokardiogram - Kollai Márk

A szívműködést kísérő elektromos változások a szív körül egy változó irányú és erősségű elektromos erőteret hoznak létre, amely a test felszínére terjedve, felületi elektródok és megfelelő erősítőberendezés segítségével regisztrálható. A testfelszínről meghatározott helyzetű elektródokkal elvezetett, ciklusosan változó elektromos aktivitást elektrokardiogramnak, rövidítve EKG-nak nevezzük. Az EKG felfedezése Willem EINTHOVEN holland fiziológus nevéhez fűződik, akinek a század elején tett megfigyelései a mai napig változatlanul helytállnak. Az EKG-berendezés aránylag egyszerű volta és elfogadható ára lehetővé teszi, hogy az EKG-készülék minden gyógyintézmény, sőt családorvos kelléktárában szerepeljen, és munkájában segítségére legyen. Ez a lehetőség és egyben elvárás azt igényli, hogy az EKG-görbe kialakulásának mechanizmusáról és az egyes eltérések patofiziológiai hátteréről a gyakorló orvos biztos tudással rendelkezzék.

Az EKG-görbe eltérései alapvetően fontos eligazítást adnak olyan kórképek diagnózisa esetén, mint az ingerképzés és ingerületvezetés zavarai, az elektrolitháztartás megváltozása, valamint a szívizom hipertrófiája, illetve ischaemiája. Fontos tudni ugyanakkor, hogy a szívizom kontrakciós ereje, illetve a szív pumpafunkciója az EKG-görbék alapján nem ítélhető meg.

Az elektrokardiogram keletkezése és regisztrálása

A szívizomsejt elektromos aktivitásának regisztrálása extracelluláris elektródokkal

Az elemi elektrofiziológiai jelenségek mérése intracelluláris elektróddal történik. A nyugalmi potenciál mérésekor az intracelluláris elektród a sejt külsejéhez (az extracelluláris térhez) viszonyítva méri a sejt belsejében uralkodó feszültséget, illetve az akciós potenciál kialakulásakor a feszültség változását. Az EKG regisztrálása során az egyik lényeges különbség abban áll, hogy mindkét elektród extracellulárisan helyezkedik el. Műtéti feltárások során EKG-elvezetés végezhető a szív felszínéről, a klinikai gyakorlatban azonban a regisztráló elektródok a testfelszínen helyezkednek el. A regisztráló elektródok – a szívizom és a test felszíne között levő szöveteket egyszerű vezetőnek tekintve – „kívülről” csatlakoznak a szív felszínére. A szívizomsejt nyugalmi potenciáljának regisztrálásakor az intracelluláris elektród – az extracelluláris elektródhoz képest – kb. –90 mV-os értéket mér. Amennyiben mindkét elektród az extracelluláris térben helyezkedik el, feszültségkülönbség csak akkor mérhető, amikor a nyugalmi potenciál változik, azaz akciós potenciál alakul ki, és a változás a két mérőelektródot különböző időben éri el, tehát az akciós potenciál a mérőelektródok mentén tovaterjed.

Az EKG regisztrálásának elvi vázlatát a 11-1. ábra szemlélteti. A depolarizáció alatt, amikor az ingerület eléri az első elektródot, a sejtfelszín a depolarizáció csúcsán negatívvá válik részben a sejt belsejéhez, valamint – ami az EKG regisztrálása szempontjából fontosabb – a még nem depolarizálódott, a második elektród alatt lévő membránszakasz felületéhez képest. A felszínen tehát egyenlőtlen töltéseloszlás alakul ki olyan módon, hogy a már depolarizálódott felszín negatív potenciálra kerül a még nem depolarizálódott felszínhez képest. Amennyiben az első elektród az erősítő negatív, a második elektród pedig annak pozitív bemenetéhez kapcsolódik, pozitív irányú feszültségkülönbséget mérünk. A feszültségkülönbség akkor éri el a maximális értékét, amikor a felszínen elhelyezkedő negatív és pozitív töltések száma egyenlő, tehát amikor a sejtfelszín egyik fele már depolarizálódott, a másik fele pedig még nem (11-1. ábra A). Az EKG-erősítővel mért feszültség polaritása tehát két tényezőtől függ: milyen töltésviszonyok alakulnak ki a szívizom felszínén, és hogy az elektródok hogyan csatlakoznak az erősítő bemeneteire. Ez utóbbi megegyezés kérdése, és az elektródok felcserélése értelemszerűen a mért potenciálkülönbség irányának megfordulásához vezet. Amikor a depolarizáció a teljes felszínre kiterjed, akkor annak ellenére, hogy a depolarizáció fennáll, a felszínen potenciálkülönbséget nem mérünk, mert mindkét elektród azonos, negatív potenciálértéken van.

Ha a repolarizáció terjedésének iránya megegyezik a depolarizáció terjedésének irányával, akkor a repolarizációs hullám végighaladásakor ellentétes irányú potenciálkülönbség alakul ki a depolarizáció alatt észlelt viszonyokhoz képest (11-1. ábra B). Amikor az első elektród alatt lévő membránterület már repolarizálódott, tehát a felszínen ismét pozitív töltések jelennek meg, de a második elektród alatt lévő terület még nem repolarizálódott, tehát a felszínen még negatív töltések tartózkodnak, az erősítő negatív irányú potenciálkülönbséget mér. A potenciálkülönbség akkor éri el maximális amplitúdóját, amikor a sejtfelszín felerészben repolarizálódott. Végül, amikor a repolarizáció a teljes felületre kiterjed, azaz a nyugalmi potenciál visszaállt, a felszíni elektródok között feszültségkülönbség ismét nem mérhető.

Az axonon történő ingerületvezetés során a depolarizációs hullámot azonos irányban haladva követi a repolarizációs hullám, és perifériás idegekről extracelluláris elektródokkal valóban a fenti depolarizációs és repolarizációs hullámok vezethetők el. A kamrai szívizomzat aktiválódása során azonban más a helyzet. A repolarizációs hullám terjedésének iránya ugyanis ellentétes a depolarizációs hullám terjedésének irányával, tehát azok a szívizomterületek repolarizálódnak elsőnek, amelyek utoljára depolarizálódtak (11-1. ábra C). A kamrai depolarizáció során először a septum aktiválódik, majd az endocardialis, végül az epicardialis kamraizomzat; a repolarizáció a kamrák epicardialis részén kezdődik el, és a depolarizált állapot mintegy „visszahúzódik” a septum irányába. A felszíni töltéseloszlás tehát a repolarizáció alatt is bázis negatív–apex pozitív irányítottságú marad, következésképpen a depolarizációs és repolarizációs hullámok amplitúdója azonos polaritású lesz. Ennek megfelelően a végtagi elvezetésekben a legnagyobb amplitúdójú kamrai depolarizációs hullám – az R-hullám – és a repolarizációs hullám – a T-hullám – egyaránt pozitív irányú kitérések. A pitvarizomzat esetében a depolarizáció és a repolarizáció terjedésének iránya azonos, azaz a két hullám egymást követve terjed a sinuscsomótól a pitvar-kamrai határ irányába. Ennek következtében a pitvari depolarizációs hullám – a pitvari P-hullám – amplitúdója pozitív, a repolarizációs hullám – a pitvari T-hullám – amplitúdója pedig negatív. Ez utóbbi azonban csak kóros esetben látható (pitvar-kamrai disszociáció esetén), mert a vele időben egybeeső, nagy amplitúdójú kamrai depolarizációs hullám elfedi.

11-1. ábra. A depolarizáció (A) alatt kialakuló felszíni potenciálváltozások mechanizmusa, amikor a repolarizáció iránya azonos (B), illetve ellentétes (C) a depolarizáció irányával

A működő szívizom mint feszültségforrás

A szívizomsejt depolarizációja, majd repolarizációja egyenlőtlen töltéseloszlást eredményez a szívizom felszínén. A mindenkori negatív töltések felől áram folyik a mindenkori pozitív töltések irányába. Az áramvonalak elektromos erőteret képeznek, amelynek intenzitása a test felszínén elhelyezett elektródok és megfelelő erősítőberendezés segítségével mérhető (11-2. ábra). Ez a folyamat az elektrokardiográfia elvi alapja. Az elektromos erőtér a testfelszín felé terjedve fokozatosan gyengül, így az EKG-hullámok amplitúdója a mV-os tartományba esik, szemben az akciós potenciál amplitúdójának 100 mV-os értékével.

A testfelszínen mért potenciálkülönbség nagyságát és irányát két tényező határozza meg: az adott időpillanatban fennálló felszíni töltéseloszlás, amely a szívciklus fázisának függvénye, és az elektródok elhelyezkedése, amely megállapodás kérdése. A 11-2. ábra a kamrai depolarizációnak azt a pillanatát mutatja, amikor az endocardialis felszín már depolarizálódott, tehát az endocardialis felszínen negatív töltések helyezkednek el, az epicardialis felszín pedig még nyugalmi, azaz eredeti polarizált állapotban van, tehát az epicardialis felszínen pozitív töltések vannak jelen. Az áramvonalak a negatív töltések felől a pozitív töltések irányába haladnak, amely jelen esetben a szív bázisától a csúcs felé tartó irányt jelenti. Egy, az elektromos erőtérbe helyezett elektród a bázis környékén negatív, a csúcs felé haladva pedig egyre pozitívabb potenciálértéket mér valamely indifferens elektródhoz képest. Ilyen típusú mérés történik az ún. unipoláris végtagi vagy mellkasi elvezetések során, amikor a mellkas felett egy adott pontban uralkodó potenciál abszolút értékét mérjük egy nulla potenciálértéken lévő referenciaelektródhoz képest.

Amennyiben az erőtérben két mérőelektródot helyezünk el, azok a két pont potenciálja között lévő különbséget mérik. Ilyen típusú mérést végzünk a hagyományos, ún. bipoláris vagy végtagi elvezetésekkel, amikor a mért potenciálkülönbség az elektródok egymáshoz viszonyított elhelyezkedésétől függ. A 11-3. ábra A részén a két elektród az erőtér azonos potenciálú pontjaiban helyezkedik el, ilyen módon közöttük feszültségkülönbség nem mérhető. A 11-3. B ábrán a két elektród különböző potenciálú pontokban helyezkedik el, az egyik az erőtér pozitív pólusához (szívcsúcs), a másik a negatív pólusához (bázis) van közelebb, így közöttük potenciálkülönbség áll fenn. Mivel a szívcsúcshoz közelebb eső elektród csatlakozik az erősítő pozitív bemenetéhez, a mért feszültségkülönbség is pozitív lesz. A feszültségkülönbség akkor lesz a legnagyobb, amikor a két elektród a lehető legközelebb helyezkedik el az erőtér pozitív, illetve negatív pólusaihoz (11-3. ábra C).

11-2. ábra. Potenciálmérés a szív erőterének egy adott pontjában

11-3. ábra. Potenciálkülönbség mérése a szív elektromos erőterében

Az Einthoven-féle végtagi elvezetések

A „végtagi elvezetés” valójában nem a lényeget tükröző elnevezés, mert az elektródok ugyan a végtagokra kerülnek, de a végtagok csupán mint egyszerű „vezetőkábelek” szerepelnek. A valóságos elvezetési helyeket a végtagoknak a törzzsel való csatlakozási pontjai jelentik. A jobb és bal kézre, valamint a bal lábra (elvileg lényegtelen, hogy melyik lábra) helyezett elektródok esetén a három mérési pont úgy veszi körül a szívet, hogy azok megközelítőleg egy egyenlő oldalú háromszöget alkotnak (Einthoven-háromszög), és három, bipoláris regisztrálási lehetőséget adnak. A I. elvezetésben a jobb és bal kéz (valójában a jobb és bal váll) között, a II. elvezetésben a jobb kéz és a bal láb (valójában a jobb váll és a törzs alsó része) között, végül a III. elvezetésben a bal kéz és a bal láb között fennálló feszültségkülönbséget mérjük, mégpedig olyan módon, hogy mindig az utóbbi elektród csatlakozik az erősítő pozitív bemenetéhez (11-4. ábra).

A depolarizáció félidejében minden végtagi elvezetésben pozitív irányú feszültségkülönbséget mérünk, mert az erősítő pozitív bemenetéhez csatlakozó elektródok minden elvezetésben közelebb helyezkednek el az erőtér pozitív pólusához (11-5. ábra). A fentiek miatt adódik úgy, hogy a legnagyobb amplitúdójú depolarizációs hullám, az R-hullám, normális körülmények között mindhárom végtagelvezetésben pozitív értéket vesz fel. A rögzített elvezetési pontok (jobb váll, bal váll, törzs alsó része) miatt az egyes elvezetésekben regisztrált potenciálkülönbségek nagyságát lényegesen befolyásolja a szívnek a mellkasban elfoglalt helyzete. Egy vékony, astheniás típusú mellkasban például a szív szinte függőlegesen helyezkedik el, amelynek következtében az R-hullám amplitúdója az I. elvezetésben igen kicsi, a II. és III. elvezetésekben pedig nagyobb, és közel azonos nagyságú lesz.

Az egyes elvezetésekben regisztrált potenciálkülönbségek vektorok, azaz olyan fizikai mennyiségek, amelyeket nagyságuk és irányuk együttesen határoz meg. Megállapodás szerint a potenciálvektor a negatív pólusból a pozitív pólus felé irányul. Az Einthoven-féle elektródelrendezés alapján, a vektoriális összegzés szabályait figyelembe véve, a II. elvezetésben mért potenciálkülönbség megegyezik az I. és III. elvezetésekben mért potenciálkülönbségek összegével. Ezt az összefüggést nevezzük Einthoven törvényének.

Felmerül a kérdés, hogy az EKG regisztrálásakor miért van szükség több elvezetésre. A szív ingerképzési és ingerületvezetési zavarai valóban gyakran egyetlen elvezetésben regisztrált görbe alapján is diagnosztizálhatók. A szív tengelyállásának meghatározásához és a szívizom hipertrófiájának megítéléséhez azonban legalább két elvezetés szükséges, a szívizom helyi vérellátási zavarai pedig sok esetben csupán további, a szív felett lokálisan elhelyezett elektródok segítségével diagnosztizálhatók.

11-4. ábra. Az Einthoven-féle végtagi elvezetések

11-5. ábra. A szív erőtere és a végtagi elvezetések mérőpontjainak relatív helyzete az R-hullám csúcsának megfelelő időpontban

A normális elektrokardiogram

Az EKG-görbe potenciálváltozások (ún. hullámok) sorozatából áll, amelyek közül – megegyezés alapján – a pozitív irányú kitéréseket ábrázoljuk felfelé. Az erősítő kalibrálása úgy történik, hogy a regisztrátumon 1 mV-os potenciálkülönbség 1 cm-nek feleljen meg.

A szívizom aktivációja a sinuscsomóban (az angol nyelvben inkább a sinoatrialis, SA-csomó elnevezés terjedt el) kezdődik, azonban az SA-csomó csekély tömege miatt ez az aktivitás EKG-hullám formájában nem jelenik meg. Ezután következik a pitvarizomzat depolarizációja, amely a pitvar-kamrai határ, illetve az atrioventricularis (AV-) csomó irányába halad. Ennek mindhárom elvezetésben egy pozitív hullám – a P-hullám – felel meg, amely az EKG-görbe első hulláma. A P-hullám vége nem a pitvari relaxáció kezdetét jelenti (egy gyakori félreértés!), hanem azt jelzi, hogy minden pitvari izomsejt depolarizálódott, és a pitvar kontrahálni kezd. A P-hullám hossza azt az időtartamot tükrözi, amely alatt a depolarizáció a pitvaron keresztülterjed.

A depolarizáció a pitvarokról az AV-csomón, a His-kötegen, a Tawara-szárakon és a Purkinje-rostokon keresztül halad a kamrák felé. Az EKG-görbe ennek megfelelő szakasza – a PQ-szegmentum – izoelektromos, azaz feszültségkülönbség ez idő alatt nem mutatkozik. A pitvari depolarizáció ekkor ugyanis a plató szakaszban van, tehát a pitvar felszínéről potenciálkülönbség nem vezethető el, a vezetési rendszerben pedig – annak csekély tömege miatt – az ingerület terjedése nem generál számottevő potenciálkülönbséget. A P-hullám kezdetétől a Q-hullám kezdetéig terjedő idő – a PQ-intervallum – a pitvar-kamrai átvezetés ideje. Legfontosabb összetevője az AV-átvezetési idő, részben azért, mert ez a komponens a teljes átvezetési időnek jelentős hányadát adja, részben pedig azért, mert kóros körülmények között az átvezetési időnek ez az összetevője nyúlik meg. Az AV-csomón keresztül történő ingerületterjedés lassú (értéke néhány cm/s) és sérülékeny folyamat. Intenzív vagushatás vagy arterioscleroticus, illetve ischaemiás elváltozások következtében az ingerületvezetés gátlódhat, amelynek következtében AV-átvezetési blokk alakul ki. A teljes blokk kialakulását gyakran az AV-átvezetési idő (PQ-intervallum) megnyúlása vezeti be. A PQ-intervallum ideje normális körülmények között 0,12 –0,20 s, és amennyiben az átvezetési idő 0,2 s-nál hosszabbra nyúlik, pacemaker beültetése indokolt. A PQ-szegmentum esetében annak feszültségértéke (normálisan izoelektromos), a PQ-intervallum esetében pedig annak időtartama (normálisan kisebb mint 0,2 s) hordozza a gyakorlat szempontjából jelentős információt.

A kamraizomzat depolarizációjának jele a QRS-komplexum, amelynek amplitúdója jóval nagyobb, mint a többi hullám amplitúdója, a kamraizomzat jelentős tömege miatt. Időtartama (0,08 s) rövidebb, mint a pitvari depolarizáció (a P-hullám) időtartama, mert az ingerületvezető rendszer a kamraizomzatot gyorsan ingerületbe hozza. A QRS-komplexumot az izoelektromos ST-szakasz követi, amely időben a kamrai akciós potenciál plató szakaszával esik egybe. Ekkor a kamra felszínét egyöntetűen negatív töltések borítják, tehát feszültségkülönbség nem regisztrálható, így az ST-szakasz izoelektromos.

Az izoelektromos ST-szakasz a T-hullámnál ér véget, amely a kamra repolarizációjának a jele. A T-hullám pozitív, mert a repolarizáció terjedésének iránya a depolarizáció terjedésének irányával ellentétes, időtartama pedig aránylag hosszú, mert a repolarizáció hátterében nem áll egy olyan gyors és szinkronizáló hatású vezetési mechanizmus, mint a depolarizáció esetében.

A normális EKG-görbét, valamint az egyes EKG-hullámokat, szakaszokat és intervallumokat a 11-6. ábra, a 12 elvezetéses EKG-t a 11-7. ábra mutatja, az EKG kialakulásának mechanizmusát a 11-8. és 11-9. ábrák szemléltetik.

A T-hullám csúcsán a kamraizomzat egyik fele már repolarizált, másik fele pedig még depolarizált állapotban van. A repolarizáció időben kevésbé koordinált folyamat, mint a depolarizáció, az egyes kamrai izomsejtek különböző időben kezdenek el repolarizálódni. Ebből következik az, hogy a már repolarizálódott kamrafelszínt nem választja el egy jól meghatározott vonal a még depolarizált felszíntől, hanem a már repolarizált területek foltszerűen helyezkednek el a depolarizált felszínben. Ha valamilyen ok miatt ebben az időpillanatban kamrai extraszisztolé alakul ki, akkor ez az extra ingerület a még depolarizált, és így abszolút refrakter állapotban lévő területeket kerülgetve, zegzugos úton halad. Az ingerület terjedése így hosszú időt vehet igénybe, és előfordulhat, hogy a kóros aktiváció a keletkezés helyére visszatérve, azt ismét aktiválható állapotban találja. Az ingerület terjedésének ideje tehát ilyenkor hosszabb, mint az adott helyen az abszolút refrakter periódus. Ez az ún. „re-entry” (újrabelépés) egyik lehetséges kialakulási mechanizmusa. Az így beinduló körfolyamat kamrai fibrillációhoz vezethet. A kamrai fibrilláció kezdetének jellegzetes EKG-jele az, hogy az utolsó normális T-hullám csúcsára rátevődik az extraszisztolé R-hulláma („R on T”). Abban az esetben, ha a kamraizomzat egyes sejtjeiben a platószakasz jelentősen hosszabb, az inhomogén repolarizáció lehetősége megnövekszik. A QT-intervallum – a Q-hullám kezdetétől a T-hullám végéig terjedő idő – hossza az inhomogenitás mértékét tükrözi (normálisan 0,35–0,40 s). A hosszú QT-szindrómában a kamrai aritmiák kialakulásának valószínűsége megnövekszik. A T-hullám végével a kamrai felszín homogén módon repolarizált állapotba kerül, feszültségkülönbség nem regisztrálható, és az izoelektromos TP-szakasz következik.

11-6. ábra. A normális EKG-görbe

11-7. ábra. A 12 elvezetéses EKG-felvétel

11-8. ábra. A szívizom egyes területeiről elvezetett akciós potenciál és az EKG-görbe viszonya. A sinus- (SA-) csomó akciós potenciálja nem valósághű (hiányzik a lassú diasztolés depolarizáció), csak jelzi az időviszonyokat

11-9. ábra. A sinus- (SA-) csomótól a kamráig történő ingerületterjedés időösszetevői. AV: atrioventricularis csomó

Az EKG-hullámok vektoriális analízise

A szívizom körül áram folyik a negatív töltésektől a pozitív töltések irányába. A számtalan dipólus mindegyike áramot generál, amely áramkomponensek irány és nagyság szerint összegezhetők. Az egyes áramkomponensek mindegyike egy vektor, amelyeket összegezve egy eredő- vagy integrálvektort kapunk, amely a szívizom ingerületi állapotát jellemzi egy adott pillanatban. Az integrálvektor nagysága és iránya folyamatosan változik az ingerületi folyamat terjedése során. Az egyes végtagelvezetésekben az integrálvektornak csupán az adott elvezetés tengelyére eső vetületét regisztráljuk (11-10. ábra).

Vegyük például az I. elvezetés tengelyét, amely a vízszintes síkban fekszik olyan módon, hogy a jobb váll a negatív pólus, a bal váll pedig a pozitív pólus. Az R-hullám csúcsának megfelelő időpontban az integrálvektor a vízszintes tengellyel kb. 60°-os szöget zár be, amelynek következtében a vektornak nem a teljes nagysága kerül regisztrálásra, hanem annak csupán a vízszintes tengelyre eső vetülete. A vetületi vektor szerkesztése úgy történik, hogy az eredő vektor kezdeti és végpontjából merőlegest bocsátunk az elvezetés tengelyére. A vetületi vektor nagyságát az integrálvektor nagyságának, valamint az integrálvektor és az elvezetés tengelye által bezárt szög cosinusának szorzata adja meg. Egy adott elvezetésben regisztrált hullám nagysága akkor lesz a legnagyobb, ha az integrálvektor az elvezetés tengelyével párhuzamos (cos 0° = 1), és akkor a legkisebb, ha arra merőleges (cos 90° = 0). Figyeljük meg, hogy ha más megközelítésben is, de ugyanarról a jelenségről van szó, amelyet a 11-3. ábra A, B és C részén tárgyaltunk. Továbbmenve, ha a szög nagyobb mint 90°, akkor a vetület iránya negatív lesz.

A vetületvektorok egyszerűbben szerkeszthetők meg, ha a III. elvezetés tengelyét önmagával párhuzamosan eltoljuk az I. és II. elvezetés tengelyeinek metszéspontjába. Az így kialakult triaxiális koordinátarendszerben a közös metszéspontba felmérve az integrálvektort, a vetületvektorok előjelhelyesen megszerkeszthetők (11-11. ábra).

11-10. ábra. Vetületvektor szerkesztése

11-11. ábra. Vetületvektorok szerkesztése az Einthoven-háromszögben és a triaxiális koordinátarendszerben. Az A vektor minden tengelyre pozitív vetületet ad (normál tengelyállás), míg a B vektor esetében az I. tengelyre eső vetület negatív (jobb deviáció)

A QRS-komplexum kialakulása

A QRS-komplexum a kamraizomzat depolarizációjának a jele. A depolarizáció minden egyes időpillanatában fennáll egy integrálvektor, amelynek nagysága és iránya az ingerület terjedése során folyamatosan változik. A továbbiakban azt az öt jellegzetes időpillanatot tárgyaljuk, amelyekhez tartozó integrálvektorok meghatározzák a QRS-komplexumot (11-12. ábra).

Mielőtt az ingerület a kamrára terjedne, a kamrai felszínt homogén módon pozitív töltések borítják, feszültségkülönbség nem áll fenn. Az integrálvektor nagysága zérus, így mindhárom elvezetés az izoelektromos vonalban van, amely a PQ-szakasz végét jelenti (11-12. ábra A). Az ingerületnek a kamrára történő terjedésekor először a septum bal oldalát aktiválják a bal Tawara-szárból eredő rövid Purkinje-rostok, majd az ingerület a septum izomzatán keresztül terjed át a jobb oldalra. A jobb Tawara-szárból csak a csúcs környékén erednek Purkinje-rostok. A septum kezdeti aktiválódásakor tehát az integrálvektor a septum bal oldala (a negatív töltések súlypontja) felől jobbra, fel és hátra (a pozitív töltések súlypontja) felé irányul (11-12. ábra B). Tekintve, hogy a végtagi elvezetésekkel csupán a frontalis síkban vizsgálunk, ennek az integrálvektornak csupán a jobbra és felfelé irányuló komponensét vesszük figyelembe. Az integrálvektor az I. és II. elvezetésben negatív, a III. elvezetésben pozitív vetületet ad. A vetületeket felmérjük nagyság és irány szerint a regisztrátum három elvezetésének izoelektromos vonalára, és közben annyit haladunk időben előre, amennyi időt a septum ingerületvezetése igénybe vett.

Az ilyenkor – jelenleg az I. és II. elvezetésekben – megjelenő negatív kitérés a Q-hullám. A következő vizsgált időpillanatban az ingerület már végighaladt mindkét kamra endocardialis felszínén, és a kamraizomzaton keresztül az epicardialis felszín felé halad. Az integrálvektor, amely a septum közepe tájáról a szívcsúcs felé irányul, ekkor maximális nagyságot ér el, mert a negatív és pozitív töltések közel azonos számban vannak jelen a felszínen (11-12. ábra C). Az integrálvektor mindhárom elvezetésben pozitív vetületet ad; ez a nagy amplitúdójú, pozitív kitérés az R-hullám. A következő vizsgált időpillanatban az ingerület már a teljes kamraizomzatot aktiválta, kivéve a bal kamra legnagyobb tömegű hátsó bazális részét (11-12. ábra D). Az integrálvektor ekkor balra, fel és hátra irányul, amelynek következtében az integrálvektor pozitív vetületet ad az I., és negatív vetületet a II. és III. elvezetésekben. Az ekkor megjelenő negatív kitérés az S-hullám. Végül a teljes kamrafelszín depolarizálódik (11-12. ábra E), és a felszínt homogén módon negatív töltések borítják, azaz töltéskülönbség nincsen, így az integrálvektor amplitúdója nullára zsugorodik. Az EKG-görbe visszatér az izoelektromos vonalba, amely az S–T-szegmentum kezdetét jelenti. Az illusztrált példán látható, hogy nem minden elvezetésben jelenik meg a negatív Q- és S-hullám, de valamelyik elvezetésben mindig megjelenik.

A fenti példában a kamrai depolarizáció terjedésének öt jellegzetes időpillanatát választottuk ki. Természetesen az integrálvektor a depolarizáció során folyamatosan fennáll, és végponja egy hurkot ír le, amely a nulla helyzetből indul ki, és oda tér vissza. Számítógép segítségével az integrálvektor mozgása meghatározható, és a mozgó vektor végpontja által rajzolt hurok leképezhető (11-13. ábra A).

A QRS-komplexumhoz hasonlóan a kamrai repolarizációs hurok, illetve a pitvari depolarizációs és repolarizációs hurkok is leképezhetők. Az így kapott görbe a vektorkardiogram, amely a tér mindhárom síkjában meghatározható. Egy időben komoly reményeket fűztek ahhoz, hogy a vektorkardiogram felvételével a szívizom kóros elektromos tevékenységének finomabb analízise válik majd lehetővé. Habár a vektorkardiogram a klinikai gyakorlatban nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket, az EKG kialakulási mechanizmusának szemléltetésére kiválóan alkalmas. Az egyes elvezetésekben regisztrált EKG-görbék valójában a frontalis vektorhurok vetületei (11-13. ábra B).

11-12. ábra. A QRS-komplexum kialakulásának vektoriális analízise

11-13. ábra. A QRS-vektorhurok és az egyes elvezetésekben képzett vetületei

A szív elektromos főtengelye

A kamrai depolarizáció során az integrálvektor iránya és nagysága folyamatosan változik. Az egyes időpillanatokhoz tartozó vektorokat nagyság és irány szerint átlagolva egy olyan vektort kapunk, amely összefoglalóan jellemzi a depolarizáció során kialakult töltéseloszlás nagyságát és irányát. Ezt a vektort nevezzük a szív elektromos főtengelyének, vagy átlagos QRS-vektornak, vagy integrálvektornak. A főtengely normális esetben a vízszintessel közel 60°-os szöget zár be, kóros esetekben azonban ez a szög jelentősen változhat. Meghatározásának klinikai szempontból jelentősége van (l. 11-11. ábra). A QRS-komplexum kialakulási mechanizmusának tárgyalásakor az integrálvektort ismertnek feltételeztük, és annak alapján határoztuk meg az egyes elvezetési síkokra képzett vetületeket. A gyakorlatban azonban a feladat éppen fordított, hiszen az egyes elvezetésekben regisztrált EKG-görbék állnak rendelkezésünkre, és abból kell rekonstruálni az integrálvektort. Az integrálvektor szerkesztése úgy történik, hogy az egyes elvezetésekben mért hullámok amplitúdóinak értékeit felmérjük az Einthoven-háromszög megfelelő oldalaira vagy a triaxiális rendszer megfelelő tengelyeire. A végpontjaikba merőlegeseket állítva, azok metszéspontja határozza meg az integrálvektor végpontját. Ez más szóval azt jelenti, hogy a 11-11. ábrán illusztrált szerkesztést fordított sorrendben kell végrehajtani. Könnyű belátni, hogy az integrálvektor szerkesztése két elvezetés alapján is elvégezhető. A depolarizáció csúcsán meghatározott integrálvektor adja meg a szív elektromos főtengelyét. Pontosabban kapjuk meg a főtengelyt, ha az egyes elvezetésekben mért QRS-komplexumok hullámait először előjelhelyesen összegezzük (11-14. ábra).

A triaxiális rendszerben az elektromos főtengely normál helyzete 59°, ám a normáltartomány igen széles, és 30°-tól 120°-ig terjed. 120° és 180° között ún. jobb deviáció áll fenn, amelynek oka lehet jobb kamrai hipertrófia, például pulmonalis stenosis következtében, vagy a jobb kamra késleltetett aktivációja, például a jobb Tawara-szár sérülése következtében. Mindkét esetben az aktiváció terjedése tovább tart a jobb oldali irányban, tehát az integrálvektor viszonylag hosszabb ideig tartózkodik ebben az irányban. „Bal deviáció” áll fenn –30° és –90° között, amelynek gyakori oka a bal kamrai hipertrófia és a bal Tawara-szár-blokk.

11-14. ábra. Az elektromos főtengely szerkesztése a végtagi elvezetésekben mért R-hullámok amplitúdója alapján

Unipoláris elvezetések

Az unipoláris elvezetés lényege abban áll, hogy egyetlen elektróddal mérünk a szív elektromos erőterében, amely elektród az adott hely potenciálját méri egy referencia-, gyakorlatilag nulla potenciálon lévő (indifferens) elektródhoz képest (l. 11-2. ábra). Az unipoláris elvezetésekben mindig a mérő- (differens) pont kerül az erősítő pozitív bemenetére. A gyakorlat szempontjából lényeges kérdés a referenciapont kialakítása. Megbízhatóan nulla potenciálon lévő földelektród nem mindig áll rendelkezésre, így kézenfekvő megoldás magának az elektromos erőtérnek kiválasztani azokat a pontjait, amelyekben a potenciálértékek összege zérus (11-15. ábra A).

Az Einthoven-szabály alapján adódik, hogy a három végtagi elvezetési pontot összekötve egy nulla potenciálú pontot kapunk: tekintve, hogy a végtagelektródok minden esetben fel vannak szerelve, ez egy valóban kézenfekvő megoldás. Az EKG-készüléken belül a három elektród nagy ellenállásokon keresztül van összekötve, hogy a referenciaelektród potenciálját ne befolyásolja a szöveteknek az egyes területeken esetleg eltérő vezetőképessége (11-15. ábra A). Az unipoláris elvezetések jele a V. Kétféle unipoláris elvezetési rendszer létezik: a végtagi unipoláris elvezetés, amely a jobb váll (VR – right), a bal váll (VL – left) és láb, illetve a törzs alsó részének (VF – foot) a potenciálját méri (11-15. ábra B), valamint a mellkasi unipoláris elvezetés, amely a mellkasfalon hat pontban (V1-6), közvetlenül a szív felett méri a potenciálértéket (11-16. ábra).

11-15. ábra. A nulla potenciálú referenciapont kialakításának (A), valamint a végtagi unipoláris (B) és megnövelt végtagi unipoláris elvezetések (C és D) kapcsolási rajza

11-16. ábra. A mellkasi unipoláris elvezetések kapcsolási rajza

A felerősített unipoláris elvezetések

Az eredeti unipoláris végtagelvezetések módszere a gyakorlatban nem vált be. Ennek az az oka, hogy például amikor a VR-elvezetésben a jobb kar potenciálját (JK) mérjük a referenciapotenciálhoz (JK+BK+BL) képest, akkor VR = JK – (JK+BK+BL) = – (BK+BL), vagyis a két másik pont potenciáljának az összegét kapjuk ellenkező előjellel, ahol nem az ellenkező előjel jelenti a problémát, hanem az, hogy az így mért potenciálkülönbség igen alacsony. Ha azonban a JK potenciálját a különbségnek csak az egyik oldalán vesszük figyelembe – úgy, hogy a referenciapont kialakításából JK potenciálját kihagyjuk –, akkor egy nagyobb, ún. megnövelt („augmented”) feszültséget (aVR) mérünk: aVR = JK – (BK+BL) (11-15. ábra C). Az aVR megnövelt feszültséget jelent a VR-hez képest, de nem a hagyományos végtagi bipoláris elvezetésekhez képest. Sőt, az aVR valójában nem is unipoláris elvezetés, mert a referenciaelektród nincsen nulla potenciálon. Az aVR jelentősége abban áll, hogy olyan tengely mentén méri a feszültségváltozásokat, amely tengely (az I. és II. tengely szögfelezője) a végtagelvezetések tárgyalása során eddig nem szerepelt (11-15. ábra D). A fenti gondolatmenetet megismételve a VL és VF vonatkozásában, az aVR-, aVL- és aVF-tengelyek az Einthoven-féle triaxiális rendszert egy hexaxiális rendszerré egészítik ki (11-17. ábra).

Az aVF-elvezetésekben regisztrált EKG-görbék hasonlóak a végtagi elvezetésekben kapott görbékhez, azzal a különbséggel, hogy a kamrai depolarizáció során az aVR-elvezetésben egy nagy amplitúdójú negatív kitérés (negatív R-hullám) jelenik meg (l. 11-7. ábra). Ennek magyarázata a következő: mint ismeretes, az R-hullám kialakulásakor az elektromos főtengely jobbról föntről balra és lefelé irányul, azaz a jobb váll negatív potenciálon van mind a bal vállhoz, mind a bal lábhoz képest. Az I. és II. végtagi elvezetésben a jobb váll elektródja az erősítő negatív bemenetére kerül, míg az aVR-elvezetésben, mint differens elektród a pozitív bemenetére csatlakozik, így az R-hullám polaritása meg-fordul.

11-17. ábra. A hexagonális koordináta-rendszer tengelyei

Az unipoláris mellkasi elvezetések

A mellkasi elvezetések valódi unipoláris elvezetések, mert a mért feszültséget a korábban ismertetett referenciaelektród nulla potenciáljához viszonyítják. A hat mellkasi elektród (V1-6) elhelyezkedését a 11-18. ábra mutatja, amely alapján látható, hogy az elektródok a vízszintes síkban gyakorlatilag körülveszik a szívet. Tekintve, hogy a QRS-vektor a jobb oldalról (– pólus) a bal oldal (+ pólus) felé irányul, a kamrai depolarizáció alatt a V1- és V2-elvezetésekben nagy negatív, a V4 – V6-elvezetések-ben pedig nagy pozitív kitéréseket regisztrálunk.

11-18. ábra . A V1–V6 mellkasi elvezetésekben regisztrált EKG-felvételek

Az elektrokardiográfia diagnosztikai alkalmazásai

A QRS-komplexum változása kóros körülmények között

Az amplitúdó változása

A QRS-komplexum amplitúdója, amely alatt az R-hullám csúcsa és a Q- vagy S-hullám csúcsa között mért feszültségkülönbséget értjük, normális körülmények között 0,5–2 mV között változik. Az amplitúdó értéke általában legnagyobb a II., és legkisebb a III. elvezetésben. A 4 mV-ot meghaladó érték kóros, és többnyire a kamraizomzat hipertrófiájának a jele, amely például magas vérnyomás vagy billentyűszűkület esetén alakulhat ki. A QRS-komplexum amplitúdója csökken, amikor a működő kamraizomzat tömege is csökken, mint például myopathiákban vagy infarktus esetén. A QRS-amplitúdó csökkenhet akkor is, ha a szívizom működése nem, csak a regisztrálás körülményei változnak meg. Ha a pericardiumban nagyobb mennyiségű folyadék gyűlik össze (vér vagy exsudatum), akkor a szivet körülvevő nagy vezetőképességű folyadék rövidzárként működik, és így a szívizom által képviselt áramforrás erőtere kisebb mértékben terjed a test felszínére. Az erőtér terjedését gátolhatja egy, a szivet körülvevő jól szigetelő közeg, mint például az emphysemában megnagyobbodott tüdő levegőtartalma is.

Az időtartam és az alak változása

A QRS-komplexum addig tart, ameddig a kamrában a depolarizáció terjed. A normális időtartam 0,06–0,09 s, kamrai hipertrófia vagy dilatáció esetén ez az érték a depolarizáció hosszabb útja miatt 0,10–0,12 s-ra növekedhet. A depolarizáció idejét jelentősen meghosszabbítja, ha az ingerület nem a gyors vezetési rendszeren keresztül terjed. Tawara-szár-blokk esetén, amikor a blokktól distalisan a Purkinje-rostok helyett az ingerület a lassabban vezető munkaizomrostokon keresztül terjed, a QRS-komplexum időtartama 0,14 s fölé növekedhet. A vezetési blokk általában csak az egyik Tawara-szárban jelentkezik, így az egyik kamra gyorsabban, míg a másik lassabban depolarizálódik, amelynek következtében az R-hullám csúcsa kettőzött lesz.

A „sértési” áram és a szívizom-ischaemia diagnosztikájának elvi alapjai

A szívizom egy adott területének csökkent vérellátása energiaszegény állapotot eredményez, amelynek következtében az ionpumpák működése csökken, és az izomsejtek depolarizálódnak. Így nyugalomban is fennáll egy egyenlőtlen töltéseloszlás, amikor a sérült, és így depolarizálódott felszín negatív potenciálra kerül az egészséges felszínhez képest. Mint általában, a negatív töltések felől áram folyik a pozitív töltések irányába, ez az ún. sértési áram. Az EKG-görbén a nyugalmi fázisnak az elektromos diasztolé, a TP-szakasz felel meg. Az előbbiekből következik, hogy a sértési áram fennállása esetén a TP-szakasz nem lesz izoelektromos, hanem a sértési áramnak megfelelően egy potenciálvektor alakul ki. Ez a vektor az egyes elvezetésekben különböző vetületet ad, így a TP-szakasz az egyes elvezetésekben emelkedhet, illetve süllyedhet. A gyakorlat számára a sértési vektor nagyságának és irányának meghatározása a feladat, tehát annak diagnosztizálása, hogy a kamra falának melyik része, és milyen mértékben sérült. A kérdés megválaszolásához a vektoriális analízist alkalmazzuk a szokásos módon. Az egyes tengelyekre felmérjük a sértési áram összetevő vektorait, és megszerkesztjük az eredő vektort. Az összetevő vektorok nagyságát – mint általában – a nulla potenciál szintjétől mérjük. A normális EKG-görbén mind az ST-, mind a TP-szakasz nulla potenciálon van. Az infarktusos EKG-görbén a sértési áram következtében a TP-szakasz a nulla potenciálszinttől eltér, így a nulla potenciál meghatározásakor az ST-szakaszt vesszük figyelembe. A kamrai depolarizáció, azaz a QRS-komplexum végén az egész kamrafelszín homogén módon depolarizált állapotban van: az egészséges felszín az aktiváció miatt, a sérült felszín a sérülés miatt. A QRS-komplexum vége, tehát az ST-szakasz kezdete így mindig az izoelektromos vonalban van. Ezt a pontját az EKG-nak J-pontnak nevezik (az elnevezés logikája nem ismert).

A sértési integrálvektor megszerkesztése úgy történik, hogy az egyes elvezetésekben lemérjük, hogy a TP-szakasz mennyire tér el a J-pont által meghatározott nulla potenciálszinttől, majd az egyes értékeket felmérjük a triaxiális tengelyekre, és alkalmazzuk az eredő vektor szerkesztésének szabályait. A vektor negatív vége a sérülés helyének irányába mutat (11-19. ábra).

A pontosabb lokalizációban segítenek a mellkasi elvezetések, így a 11-19. ábrán a V2-ben regisztrált negatív TP-szakasz első fali infarktusra utal, mert az elektromos diasztoléban itt jelennek meg negatív töltések. A klinikai diagnosztikában gyakran nem a TP-, hanem az ST-szegmentum emelkedéséről vagy süllyedéséről esik szó. A fentiek alapján egyértelmű, hogy valójában a TP- és nem az ST-szakasz változik, ám a regisztrátum csupán azt mutatja, hogy az ST- és TP-szegmentumok potenciálszintje egymástól eltér, és az általános szemlélet úgy kondicionált, hogy a TP-szakaszt tekinti izoelektromosnak.

Amennyiben az infarktus helyén a szívizom elhal, akkor az érintett terület nem járul hozzá a felszíni potenciálviszonyok kialakításához. Az elhalt terület felett elhelyezett elektród ilyenkor a túloldali potenciálváltozásokat regisztrálja („átlát a kamra túloldalára”), természetesen ellenkező előjellel. Az ekkor regisztrált nagy negatív Q-hullám valójában a túlsó oldal R-hullámának negatív képe.

Szívizom-ischaemiában az ST-szakasz és a Q-hullám elváltozásai mellett még jellemző tünet a T-hullám inverziója. Normális körülmények között az epicardialis myocardium akciós potenciáljának platószakasza rövidebb, mint az endocardialis myocardiumé, így az epicardium előbb repolarizálódik, mint az endocardium, amelynek következtében a T-hullám amplitúdója pozitív. A T-hullám ischaemiában gyakran negatív, amelynek két oka lehet: részben az epicardialis terület ischaemiája megnyújthatja a sejtek platófázisát, részben pedig az ischaemiás, tehát részben depolarizált területeken az ingerület terjedése a distalisabb területek felé lelassul. Ez utóbbi esetben az először depolarizálódott területeknek elegendő idejük van arra, hogy először is repolarizálódjanak. Ez a mechanizmus nem specifikus tünete az ischaemiának, hanem az ingerület terjedésének bármilyen okból történt lassulása (pl. Tawara-szár-blokk) esetén fellép.

11-19. ábra. Az EKG-görbe TP-szakaszának változása a bal kamra első falának ischaemiája során

Az ingerület atrioventricularis (AV) átvezetésének zavara

Az AV-átvezetés ideje (PQ-intervallum) normálisan 0,12–0,20 s. Az átvezetés gátlódhat (AV-blokk) élettani körülmények között, például fokozott vagustónus hatására vagy organikus szívbetegségek kísérő tüneteként.

Az elsőfokú AV-blokkot a PQ-intervallum megnyúlása jellemzi (>0,20 s), de ebben az esetben még minden sinuscsomóban keletkezett ingerület átvezetődik a pitvarból a kamrára.

A másodfokú AV-blokk esetén, amelynek két, Mobitz által leírt típusa van, egyik-másik ingerület már nem kerül át a kamrára. A Mobitz I. típusú, másodfokú AV-blokkot az jellemzi, hogy a PQ-intervallum ütésről ütésre fokozatosan hosszabbodik (Wenkebach-jelenség), végül az impulzus átvezetése teljesen gátlódik, majd ez a ciklus kezdődik elölről. A Mobitz II. típusú AV-blokk esetén az átvezetés intermittálva, szabályos időközönként gátlódik, de a PQ-intervallum nem változik. Attól függően, hogy milyen gyakorisággal gátlódik az átvezetés, beszélünk 2:1, 3:1 stb. AV-blokkról. A II. típusú Mobitz-blokk alapján gyakran fejlődik ki teljes AV-blokk, ezért ilyen esetben pacemaker beültetése indokolt.

A harmadfokú vagy teljes AV-blokk akkor áll elő, amikor az átvezetés a pitvarok és a kamrák között teljesen megszűnik. A pitvarok tovább vernek normális sinus-ritmusban, a kamrákban pedig kialakul egy saját, igen lassú frekvenciájú (30–40 ütés/perc) ritmus. A pitvarok és kamrák összehúzódása tehát ritmusos, de egymástól teljesen független. Tekintve, hogy ilyen alacsony kamrai frekvencia mellett a perctérfogat jelentős mértékben csökken, a teljes AV-blokk esetenként eszméletvesztéssel jár (Adam–Stokes-roham). Minden esetben kísérő tünete azonban a zavartság, fáradékonyság és a fizikai teljesítőképesség jelentős csökkenése. Pacemaker beültetése feltétlenül indokolt.