ВЕКТОРКАРДИОГРАФИЯ

Разность потенциалов, или электродвижущая сила (ЭДС), в отдельных клетках функционирующего миокарда характеризуется определенной величиной и направлением в пространстве, т. е. является вектором. Равнодействующая ЭДС всех клеток миокарда в каждый момент времени также представляет собой вектор, являющийся векторной суммой ЭДС всех функционирующих клеток миокарда (моментный вектор). Направление моментного вектора в пространстве определяют как моментную электрическую ось сердца.

ЭКГ, записанная в определенном отведении, отражает изменения длины проекции на ось данного отведения (т. е. воображаемую прямую, соединяющую точки наложения электродов) суммарного вектора сердца; поэтому ЭКГ позволяет зарегистрировать только скалярную величину ЭДС между электродами, но не направление суммарного вектора сердца в пространстве (см. Электрокардиография). В отличие от этого, В. позволяет регистрировать проекцию траектории, описываемой концом суммарного вектора сердца, на плоскость (рис. 1 и 2); получаемая кривая носит название вектор-кардиограммы (ВКГ). Плоскость проекции БКГ задается осями двух непараллельных между собой отведений. Однако и ВКГ в одной плоскости не дает представления об изменениях направления суммарного вектора сердца в пространстве; для точного анализа величины и направления суммарного вектора сердца необходимо сопоставление проекций, записанных в трех взаимно непараллельных плоскостях.

Развитие В. началось после того, как в 1936—1038 гг. Шеллонг (F. Schellong) с соавт. (1937), Холлманн (W. Hollmann) и Холлманн (H. Е. Hollmann) с соавт. (1937), Уилсон и Джонстон (F. N. Wilson, F. D. Johnston, 1938) независимо друг от друга предложили записывать ВКГ с помощью электроннолучевой трубки, а в СССР — с 1950 г. благодаря разработке И. Т. Акулиничевым отечественного векторкардиоскопа с оригинальным методом регистрации.

Комбинацию отведений БКГ выбирают с таким расчетом, чтобы можно было в более или менее чистом виде зарегистрировать вертикальные, сагиттальные и фронтальные компоненты сердечных потенциалов. Предложено много систем регистрации ВКГ, значительно отличающихся друг от друга. Все эти системы можно схематически классифицировать по трем группам.

Первая группа включает системы регистрации на основе предложенных В. Эйнтховеном отведений в виде равностороннего треугольника и других известных электрокардиографических отведений. Еще в 1938 г. Уилсон и Джонстон предложили записывать фронтальную ВКГ, применяя первое стандартное отведение для оси X и отведение VF для оси Y. Гольдбергер (E. Goldberger, 1954) для оси Y использовал отведение aVF. В системе равностороннего тетраэдра Уилсона с соавт. (1947) фронтальная плоскость соответствует равностороннему треугольнику, являющемуся стороной тетраэдра, вершина к-рого совпадает с точкой на спине, на 2 см влево от VII грудного позвонка. Бюргер (Н. С. Burger) с соавт. (1948) видоизменяет систему равностороннего тетраэдра, располагая грудной электрод на грудине. Системы Донзело (E. Donzelot) с соавт. (1950) и Жува (A. Jouve) с соавт. (1950) частично базируются на принципе равностороннего тетраэдра.

Ко второй группе относятся ортогональные системы (рис. 3, а), первая из которых была разработана в 1937 г. Шеллонгом. Электроды размещаются на грудной клетке так, чтобы получить вертикальные, сагиттальные и фронтальные компоненты электрического поля сердца. Дюшозаль и Сюльзер (Р. W. Duchosal и R. Sulzer, 1949) расположили электроды на равном расстоянии от сердца. Гришман (A. Grishman) с соавт. (1951) предлагают вместо параллелепипеда использовать куб, вписанный в сферу, центр к-рой совпадает с электрическим центром сердца (рис. 3, б).

Шмидт и Симонсон (О. Н. Schmidt, Ε. Simonson, 1955) предлагают ортогональные системы SV Ε С II и SVECIII. Франк (Е. Frank, 1954) применяет 7 электродов, 5 из которых он помещает на переднюю поверхность грудной клетки, 1 на левую ногу и 1 на правую сторону шеи. В системе Хельма (R. A. Helm, 1957) применяется 7, в системе Бюргера (1961) — 5, а в системе Мак-Фи (R. McFee, 1961) — 9 электродных позиций.

В третью группу входит система прекардиальных отведений И. Т. Акулиничева (1951). При этом электроды ставят в пяти позициях на грудной клетке и получается ряд двухполюсных отведений, из которых два отведения (1 — 3 и 2—4) совпадают с фронтальной плоскостью тела и имеют ортогональные оси, а остальные (5—1, 5—2, 5—3 и 5—4) проходят через всю толщу грудной клетки и со всех сторон окружают сердце. При соответствующей комбинации этих отведений можно изучить электрическое поле сердца в пяти проекциях (рис. 4). Некоторые изменения в эту систему внесли М. Б. Тартаковский (1956) и А. А. Попов (1971) и др.

Помимо описанных выше принципов регистрации, существует и стереовекторкардиографический принцип, основанный на синхронной записи ВКГ в двух проекциях, позволяющих получить стереопару ВКГ. При рассматривании последней в стереоскоп создается эффект объемности. В оригинальной системе спациокардиографии В. Лауфбергер (1955) предлагает расположить электроды таким образом, чтобы оси трех ортогональных отведений проходили через электрический центр сердца. Электронная коммутация луча при синхронной записи ВКГ в двух пространственно смещенных проекциях имитирует эффект объемности.

ВКГ состоит из трех петель: Р, QRS и Т, аналогичных зубцам обычной ЭКГ.

Все три петли ВКГ имеют общую нулевую точку, откуда начинается и где кончается петля (рис. 5). Большая наружная петля QRS соответствует процессу деполяризации желудочков. Внутри располагается маленькая петля T, отражающая процесс реполяризации. Наименьшая петля P представляет процесс возбуждения предсердий. При описании петель приводятся их форма, максимальные вектор и ширина, площадь, направление трассы, скорость образования, локализация, углы расхождения, пространственное расположение и другие показатели. На рисунке 6 представлена БКГ здорового человека.

Изменения БКГ желудочков при патологии. При гипертрофии левого желудочка петля QRS смещается влево и назад, она сужена в проекции II и расширена в проекциях I и III, максимальный вектор и площадь увеличены, петля часто не замкнута. Появляется дополнительный полюс, который постепенно увеличивается в сторону противоположного квадранта. Петля T ориентируется в противоположный квадрант и в результате увеличивается угол QRS — T (рис. 7).

При гипертрофии правого желудочка петля QRS смещается вправо, она уширена в проекциях I и II, сужена в проекции III, к этому присоединяется незамкнутость петли QRS и уширение петли Т. В процессе развития вышеприведенных изменений выделяются отдельные этапы и типы (И. Т. Акулиничев, 1951; В. А. Кянджурцева, В. И. Маколкин, 1958; М. Й. Кечкер, 1960, и др.).

При инфаркте миокарда некротический очаг не участвует в создании электрического поля сердца, нарушается баланс векторов и развивается перемещение петли QRS в противоположную от некротического очага сторону. При этом меняются в основном начальные векторы, и на БКГ отмечаются начальное отклонение петли QRS, ее деформация, перекручивание, наблюдается дополнительное петлеобразование, меняется расположение и трасса петли, она остается незамкнутой, деформируется петля Т. В зависимости от локализации инфаркта эти изменения развиваются в соответствующих проекциях (рис. 8). Схематически при инфаркте миокарда вектор начальных 0,04 сек. QRS направлен в сторону от очага, вектор RS — T направлен к этому участку, вектор T — в сторону от него.

При блокадах ножек изменения связываются с динамикой векторов, возникающих на различных уровнях возбуждения желудочков. При блокаде левой ножки петля QRS деформируется и заканчивается не в нулевой точке. Во всех проекциях наблюдаются сужения и перекресты петли QRS. Максимальный вектор направлен назад влево вверх, а петля T имеет дискордантное положение. При блокаде правой ножки больших изменений в форме петли QRS не наблюдается, но на конечной ее части отмечается дополнительный полюс, который имеет неопределенную форму, записывается медленно и направлен вправо и вперед. Петля разделена на две части — начальная часть соответствует электрическим силам левого желудочка, а конечная ее часть записывается в основном за счет возбуждения правого желудочка.

В. в некоторых случаях дает более раннюю и ценную информацию, чем электрокардиография. Перспективы В. как диагностического метода во многом зависят от степени унификации множественных систем регистрации, систематизации принципов анализа кривых и разрешения ряда фундаментальных теоретических вопросов.

Предсердная векторкардиография. Предсердная часть является отражением процесса распространения волны электрического возбуждения по миокарду предсердий. Период деполяризации миокарда предсердии отражается на ВКГ появлением петли P (рис. 9), период реполяризации — наличием ее разомкнутости (рис. 9, 4). Усиление сигнала, принятое для регистрации обычной ВКГ, не позволяет анализировать петлю P, поэтому используют усиление 100— 200 мм/мв.

Для регистрации предсердной ВКГ используют векторкардиографы с большим усилением сигнала или обычные векторкардиографы со специальной предусилительной приставкой. Для получения петли P без наслоения петли T и участков петли QRS предложен метод электронной диссекции.

Предсердную ВКГ регистрируют в диапазоне частот от 30 до 100 гц после легкого выдоха; можно слегка перетянуть живот исследуемого специальным резиновым поясом.

Анализ петли P ВКГ: 1. Форма. В норме петля P обычно напоминает ромб или эллипс с выпуклостью на нисходящем и восходящем участках и вершину петли. В патологических условиях претерпевает различные изменения. 2. Направление движения конца вeктора. Петля P начинается в изоэлектрической точке и записывается как в норме, так и при гипертрофии предсердий в проекции ВI — против часовой стрелки, в проекциях BIII, BIV, BV — по часовой стрелке, в проекции BII — против часовой стрелки, иногда в виде восьмерки. Обратное направление вращения встречается лишь при миграции водителя ритма из синусового узла в направлении атрио-вентрикулярного узла. 3. Интегральный (максимальный) вектор (расстояние от изоэлектрической точки до вершины петли Р2) отражает суммарную ЭДС обоих предсердий. В норме равен 0,1±0,026 мв. 4. Ориентация интегрального вектора (Р2) в системе координат (угол аР). В норме петля P ориентирована вниз, слегка влево и вперед. 5. Основной вектор центробежной (право-предсердной) части петли Р1 отражает в основном моментные векторы деполяризации правого предсердия. В норме составляет 0,48±0,018 по отношению к интегральному вектору. Вектор центростремительной (левопредсердной) части (Р3) в норме составляет в среднем 0,7 по отношению к интегральному вектору. 6. Площадь петли Р. Зависит от величины моментных векторов на протяжении всего цикла электрической активности предсердий; вычисляется с помощью планиметра. В норме составляет 0,33±0,025 см² (при мв=100 мм). 7. Вектор S — Тр (величина разомкнутости петли). В норме колеблется от 0 (петля замкнута) до 0,03 мв (в среднем 0,012±0,001 мв). Характеризует период реполяризации предсердий. Увеличение S — Tр наблюдается при гипертрофии предсердий (вторичное нарушение реполяризации), а также при перенапряжении, дистрофии, гипоксии миокарда предсердий (первичное нарушение реполяризации). 8. Время деполяризации предсердий (определяется при наличии отметчика времени). 9. Соотношение площади петель Ри QRS. В норме составляет 1/250 ± 1/385. Обычно увеличивается при гипертрофии предсердий, напр, при выраженной гипертрофии правого предсердия (легочное сердце) до 1/18 ± 1/70, при гипертрофии левого предсердия (митральный стеноз) — до 1/132 ± 1/650.

Изменения петли P при патологии. При гипертрофии правого предсердия в ранних стадиях появляется лишь увеличение соотношения Р1/Р2 (с 0,48 до 0,7—0,8). В более выраженных случаях вектор Р1 становится максимальным и превышает нормальный в 3—4 раза. Площадь петли P увеличивается в основном за счет ее правопредсердной части (рис. 10, I/), достигая в группе больных с декомпенсированным легочным сердцем 1,98±0,40 см2. Петля P отклоняется вправо и вперед (угол аР BI=96,67°±2,9°; угол аР ВIII = 138,67°±5,06°).

Гипертрофия левого предсердия (рис. 10, II) характеризуется увеличением площади петли примерно в 2 раза. Петля отклоняется влево и назад.

Гипертрофия обоих предсердий (рис. 10, III) характеризуется увеличением площади петли, большим, чем при изолированной гипертрофии одного из предсердий. Форма петли обычно становится треугольной (двухполюсной) с двумя большими векторами Р1 и Р3. Увеличивается угол между ними, достигая 90—100° в проекции ВIII. В зависимости от преобладания гипертрофии одного из предсердий превалирует величина его вектора.

Предсердную В. можно использовать для объективной оценки гиперфункции предсердий в динамике, напр, под влиянием лечения (в частности, при инфаркте миокарда). Признаки гиперфункции (перегрузки) предсердий отличаются от признаков гипертрофии менее выраженным увеличением главных параметров петли (площади, векторов Р1 и Р3), значительным увеличением вектора S — Тр и, главное, динамичностью: при исчезновении причины перегрузки они значительно сглаживаются или исчезают.

Векторкардиограф, или вектор-электрокардиограф (ВЭК),— устройство для регистрации ВКГ, пишущий элемент к-рого функционирует при воздействии на него двух действующих под углом (обычно под прямым) в одной плоскости сил, соответствующих двум электрокардиосигналам. Наряду с ВЭК для последовательной записи отдельных ВКГ производятся приборы, позволяющие одновременно получать три ВКГ (от разных плоскостей регистрации). Преимущество таких приборов состоит в том, что они позволяют сократить время обследования больного и исключают необходимость монтажа отдельных ВКГ. Известно несколько принципов получения изображений ВКГ. В 1931 г. Манн (Mann) осуществил запись ВКГ световым лучом, отраженным от зеркальца сконструированного им электромеханического преобразователя.

В современных промышленных ВЭК для получения изображения и записи ВКГ используются электроннолучевые трубки (ЭЛТ). Изображение ВКГ на экране ЭЛТ выписывается сфокусированным в тонкий луч потоком электронов. Отклонение электронного луча осуществляется за счет взаимодействия электронного луча с электрическим или магнитным полем. Электрическое поле создается при подведении усиленных электрокардиосигналов к отклоняющим пластинам ЭЛТ, а в ЭЛТ с магнитным отклонением луча электрокардиосигналы подаются к катушкам, создающим магнитное поле при появлении в них тока. Отклоняющие пластинки или катушки представлены в ЭЛТ двумя парами, оси которых располагаются обычно перпендикулярно друг другу, но оси катушек могут быть расположены и под углом, отличным от 90°. При этом ВКГ на экране ЭЛТ будет представлена в косоугольной системе координат. Применение развертки электронного луча в косоугольной системе координат может быть оправдано в том случае, если участки объекта исследования, с которых отводятся электрокардиосигналы, расположены под углом, отличающимся от прямого.

Промышленность производит ЭЛТ с различным временем послесвечения экрана. Для визуального наблюдения удобнее ЭЛТ с большим временем послесвечения экрана. Устройства, предназначенные для визуального наблюдения ВКГ, называют векторэлектрокардиоскопами.

Фотографирование ВКГ с экрана в большинстве современных В ЭК осуществляется приставными фотокамерами, при этом более высокое качество изображения дает использование ЭЛТ с малым послесвечением экрана. Для получения четких, без размыва, ВКГ применяется автоматическое поддержание яркости свечения по всей векторной петле. В лучших моделях В ЭК высокое качество записи обеспечивается также системой автоматической синхронизации между появлением изображения на экране ЭЛТ и открытием затвора фотокамеры.

В некоторых моделях ВЭК обеспечена возможность наблюдения и фотографирования отдельных петель ВКГ, причем петли P и T могут быть получены в увеличенном масштабе. Для определения направления движения луча, вычерчивающего на экране ВКГ, ранее использовалась развертка петли по времени. Сейчас масштаб времени изображается на самой ВКГ, петли к-рой представлены прерывистой линией, состоящей из отдельных клиновидных отрезков; перерыв в свечении линии строго соответствует определенному отрезку времени, а направление движения луча указывается острой или тупой частью клина. Для получения на записи масштаба амплитуд оригинальное решение использует фирма Hewlett-Packard (США) в устройстве для В. 1520А. Координатная сетка нанесена в плоскости люминофора ЭЛТ. Такой способ нанесения координатной сетки практически устраняет погрешности отсчета за счет параллакса. На фотографии координатная сетка получается при освещении экрана источником УФ-излучения, расположенного в фотокамере. В некоторых моделях ВЭК имеется подсвечиваемое табло с обозначением использованной для обследования пациента системы векторэлектрокардиографических отведений, отведения, условного номера пациента и даты обследования. Табло при фотографировании ВКГ с экрана ЭЛТ попадает в поле фотокамеры и отпечатывается одновременно с ВКГ.

Для одновременного получения нескольких ВКГ используются два принципа. Существуют модели ВЭК, в которых одновременность съемки нескольких ВКГ обеспечивается введением соответствующего количества ЭЛТ. Наряду с этим имеются модели с одной ЭЛТ. В этом случае получение нескольких ВКГ обеспечивается применением системы электронной коммутации луча. По такому принципу выполнен выпускаемый в СССР прибор «Векторэлектрокардиоскоп трехканальный с фотозаписью ВЭКС-4М», предложенный И. Т. Акулиничевым.

Библиография: Акулиничев И. Т. Практические вопросы векторкардиоскопии, М., 1960, библиогр.; Амиров Р. 3. Электрокардиотопография, М., 1965, библиогр.; Бала Ю. М., Хорошев В. Ф. и Гусев А. И. Количественная пространственная векторэлектрокардиография, Воронеж, 1968, библиогр.; Гасилин В. С. Векторкардиография, Куйбышев, 1963, библиогр.; Д о л а б ч я н 3. Л. Основы клинической электрофизиологии и биофизики сердца, М., 1968, библиогр.; Дорофеева 3. 3. Принципы векторкардиографии, М., 1963, библиогр.; Зернов Н. Г. и др. Клиническая векторэлектрокардиография детского возраста, М., 1972, библиогр.; К e ч к e p М. И. Основы векторкардиографии, М., 1970; Лозинский Л. Г. К методике записи и анализу предсердной петли P вектор-кардиограммы, Кардиология, т. 10, №2, с. 114, 1970, библиогр.; М а к о л к и н В. И. и Маслюк В. И. Электрокардиография, векторкардиография, фонокардиография, М., 1970; М а к о л к и н В. И., А б б а к у м о в С. А. и Ш а-т и х и н А. И. Предсердная электрокардиография, М., 1973, библиогр.; Burch G.E., A b i 1 d s k о v J. A. а. С r o n v i с h J. A. Spatial vectorcardiography, Philadelphia, 1953, bibliogr.; Chou T. С. a. H e 1 m R. A. Clinical vectorcardiography, N.Y., 1967; D u с h o-s a 1 P. W. etSulzer R. La vectorcar-diographie, Bale—N.Y., 1949, bibliogr.; Goldberger E. How to interpret electrocardiograms in terms of vectors, Springfield, 1968; Grishman A. a. S с h e r 1 i s L. Spatial vectorcardiography, Philadelphia—L., 1952; Sano T., H e 1- 1 e r s t e i n H. K. a. Y a y d a E. P vector loop in health and disease as studied by the technique of electrical dissection of the vectorcardiogram (differential vectorcardiography), Amer. Heart J., v. 53, p. 854, 1957; Sources and surface representation of the cardiac electric field, Bratislava, 1970; Twelfth international colloquium vectorcardiographicum, Brussels, 1971; Vectorcardiography, ed. by I. Hoffman, v. 1—2, Amsterdam, 1966— 1971; W a r t a k J. Simplified vectorcardiography, Philadelphia, 1970; Wenger R. Klinische Vektorkardiographie, Darmstadt, 1969.

И. Т. Акулиничев, 3. Л. Долобчян, Л. Г. Лозинский, А. М. Рыбаков (техн.).