CC BY
11
УДК 612.172.4
DOI 10.19110/1994-5655-2018-3-70-74
КАРДИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ НА ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА СВИНЬИ В ПЕРИОД НАЧАЛЬНОЙ И КОНЕЧНОЙ ЖЕЛУДОЧКОВОЙ АКТИВНОСТИ
В.А. КУЩ, А.С. ГУЛЯЕВА
ВНЭБС - филиал ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар kushch.v@bk.ru
В статье представлены результаты по исследованию методом электрокардио-топографии кардиоэлектрического поля на поверхности тела трехмесячных свиней в период деполяризации и реполяризации желудочков сердца. В распределении кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела животных наблюдаются межвидовые отличия.
Ключевые слова: свинья, кардиоэлектрическое поле, положительный и отрицательный экстремумы, деполяризация и реполяризация желудочков
V.A. KUSHCH, A.S. GULYAEVA. CARDIOELECTRIC FIELD ON THE BODY SURFACE OF PIG DURING INITIAL AND FINAL VENTRICULAR ACTIVITY
The cardioelectric field on the body surface of three-month-old pigs has been studied during ventricular depolarization and repolarization by the method of electrocardiotopography. The results indicated that during ventricular depolarization the electric field on the body surface in pig is formed before the beginning of the ascending part of the R-wave relative to the SII-peak with the cranial location of areas of positive cardiopotentials and with the caudal location of areas of negative cardiopotentials. The first inversion of areas of positive and negative cardioelectric potentials occurs during the period of the descending part of the R-wave, the second inversion of cardiopotentials begins on the ascending part of the S-wave. During ventricular repolarization the zone of negative cardiopotentials occupies ventral and dorsal sides of the body surface; the zone of a positive potential is situated medially on the ventral part of the thorax. The zones of positive and negative cardiopotentials do not change their position during the whole period of repolarization.
Interspecific differences (sheep, dog) are shown in the distribution of cardioelectric potentials on animals' body surface during ventricular depolarization and repolarization.
Keywords: cardioelectric field, positive and negative extrema, depolarization, repolarization, ventricles, pig
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 (п=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 кардио-электротопографии у животных от 64 подкожных игольчатых электродов, равномерно распределенных от основания шеи до последнего ребра в положении лежа на спине (рис. 1).
тенциалов начинают равномерно занимать краниальную и каудальную части грудной клетки соответственно. В период нисходящей части Я-зубца (-10±3 мс) на ЭПС происходит инверсия кардиопотенциа-лов на поверхности тела и к пику зубца в// область положительных потенциалов смещается в каудальную часть вентральной и дорсальной сторон поверхности тела, отрицательных - краниально.
Рис. 1. Схема расположения электродов на плоскости (развернутая поверхность грудной клетки), соответствующие формату эквипотенциальной момент-ной 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 ЭКГ5//, 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/r 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 ЭКГ^, области положительных и отрицательных по-
©
' ©
-38.00 мс max: 0.06 мВ
min: -0.11 мВ
© А
О)
-6.00 мс max: 0.50 мВ
-Л ^_ min: -0.84 мВ
© ^
©
тах: 0.16 мВ min: -0.05 мВ
3.00 мс
max: 0.35 мВ min: -3.52 мВ
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 SIb приведена ЭК^п 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 Sn-peak, ECGsn 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 краниально 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 Эя-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 вТн интервала на 165±21 мс относительно Э||-пика (рис. 3), Г-волна на ЗКГ511 начинается на 169±38 мс, после Э^-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 кардиопо-тенциалов сохраняют свое расположение. Область положительных потенциалов к 280 мс относительно зубца Sa 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 7}гволны и достигают своего максимума до её вершины к 211 ±38 мс, на 249±41 мс к концу Г-волны на ЭКГ^ наблюдается уменьшение амплитуд положительных и отрицательных потенциалов. Экстремумы достигают своего максимального значения: отрицательный - 0,37±0,13 мВ на 251 ±31 мс относительно ^гпика, а положительный экстремум -1,46±0,51 мВ 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) - «вспы-шечным» [1, 9]. Показано, что на поверхности тела собаки в период начальной желудочковой активности формируется кардиоэлектрическое поле с краниальной зоной положительных потенциалов и кау-дальной зоной отрицательных потенциалов. На краниальной поверхности туловища овцы формируется зона отрицательных потенциалов, на кау-дальной 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 эндокар-диальных 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 суб-эпикардиальной поверхности желудочков и появление множественных очагов деполяризации соответствуют данным, полученным ранее по овцам. В результате на восходящей фазе R-зубца на ЭКГ511 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 Э на ЭКГ% У овец инверсия зон положительного и отрицательного потенциалов на поверхности тела происходит во время нисходящей фазы Э-зубца на ЭКГбя [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 Я. 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 Я-зубца. Согласно нашим исследованиям, у свиньи вторая инверсия кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела начинается на восходящей части зубца в. 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 кардиопотенциа-лов 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 кардиоэлектрических 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 кардиопотенциа-лов 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.
Литература
1. Рощевская И.М. Кардиоэлектрическое поле теплокровных животных и человека. СПб.: Наука, 2008. 250 с.
2. Evans D.L. Cardiac responses to exercise and training // Cardiology of the Horse. W B Saunders, London, 1999. Р. 32-46.
3. Hasenfuss G. Animal models of human cardiovascular disease, heart failure and hypertrophy. Cardiovasc. Res. 39(1) : 60-76. 1998.
4. The role of histamine in acute hypoxic pulmonary hypertension in dogs/A.P.Zou, D.X.Wang, C.J.Feng, D.P.Li, X.L.Tian, G.T.Yang, Q.L.Chen, F.Wu // Acta Acad. Med. Wuhan. 1984. Vol.4. № 1. P. 50-55.
5. Кущ ВА, Гуляева А.С., Рощевская И.М. Электрокардиограмма свиней при острой нормобарической гипоксии // Вестник ветеринарии. 2013. Вып. 65(2). С. 22-25.
6. Тихонов В.Н., Ларионов П.М., Тихонов А.В. Использование мини-свиней в качестве модели для разработки новых методов лечения ишемической болезни сердца // Атеросклероз. 2010. Т. 6. № 2. С. 28-39.
7. Шустов Е.Б., Капанадзе ГД., Каркищенко В.Н. и др. Изменение параметров сердечной деятельности по данным ЭКГ у мини-свиней в условиях стресс-индуцированной тахикардии// Биомедицина. 2013. Т.1. №4. С. 126-133.
8. Гуляева А.С., Рощевская И.М., Рощевский М.П. Интрамуральная хронотопография деполяризации миокарда желудочков сердца свиньи (Susscrofadomesticus)//Журнал эвол. биох. и физиол. 2014. Вып. 50(2). С. 97-101.
9. Рощевский М.П. Избранные труды. Том II. Эволюционная электрокардиология и северная экофизиология. 1955 - 1979. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2013. С. 95.
10. Bharati S., Levine M, Huang SK, Handler B, et al. The conduction system of the swine heart. Chest 1991; 100:207-212.
11. Смирнова С.Л., Коломеец Н.Л., Рощевский М.П., Рощевская И.М. Формирование областей начальной предсердной активности на эпикарде предсердий копытных животных с разной частотой сердечных сокращений // Ветеринарная медицина. 2010. №3-4. 89-91с.
12. Сопоставление по времени начальных моментов активации миокарда желудочков и параметров кардиоэлектрического поля на
поверхности тела собаки/В.А.Витязев, С.Н.Ха-рин, Я.Э.Азаров, К.К.Мостивенко, Н.А.Антонова, И.М.Рощевская, Д.Н.Шмаков, М.П. Рощевский // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2001. Вып. 131(4). С. 338-391.
References
1. Roshchevskaya I.M. Kardiojelektricheskoe pole teplokrovnyh zhivotnyh i cheloveka. [Car-dioelectric field of warm-blooded animals and humans]. St.Petersburg: Nauka, 2008. 250 p.
2. Evans D.L Cardiac responses to exercise and training // Cardiology of the Horse. W B Saunders, London, 1999. P. 32-46.
3. Hasenfuss G. Animal models of human cardiovascular disease, heart failure and hypertrophy. Cardiovasc. Res. 39(1): 60-76. 1998.
4. The role of histamine in acute hypoxic pulmonary hypertension in dogs / A.P. Zou, D.X. Wang, C.J. Feng, D.P. Li, X.L. Tian, G.T. Yang, Q.L. Chen, F. Wu // Acta Acad. Med. Wuhan. 1984. Vol. 4. No. 1. P. 50-55.
5. Kushch VA., Gulyaeva A.S., Roshchevskaya I.M. Elektrokardiogramma svinej pri ostroj normo-baricheskoj gipoksii [Electrocardiogram of pigs at acute normobaric hypoxia] // J. of Veterinary Medicine. 2013. Issue 65(2). P. 22-25.
6. Tikhonov V.N., Larionov P.M., Tikhonov A.V. Ispol'zovanie mini-svinej v kachestve modeli dlja razrabotki novyh metodov lechenija ishemi-cheskoj bolezni serdca [The use of mini-pigs as a model for the development of new methods of ischemic heart disease (IHD) treatment] // Atherosclerosis. 2010. Vol. 6. № 2. P. 28-39.
7. Shustov E.B., Kapanadze G.D., Karkishchenko V.N. et al. Izmenenie parametrov serdechnoj dejatel'nosti po dannym JeKG u mini-svinej v uslovijah stress-inducirovannoj tahikardii [Change of parameters of cardiac activity in the ECG in mini-pigs at stress-induced tachycardia] // Biomedicine. 2013. Vol. 1. № 4. P. 126-133.
8. Gulyaeva A.S., Roshchevskaya I.M., Rosh-chevsky M.P. Intramural'naja hronotopografi-ja depoljarizacii miokarda zheludochkov serd-ca svin'i (Susscrofadomesticus) [Intramural chronotopography of the ventricular myocardium depolarization in pig (Susscrofadomesti-cus)]//J. of Evol. Biochem. and Physiol. 2014. Issue 50(2). P. 97-101.
9. Roshchevsky M.P. Izbrannye trudy. Tom II. Evoljucionnaja jelektrokardiologija i severnaja jekofiziologija [Selected Works. Vol. 2. Evolutionary Electrocardiology and Northern Eco-physiology]. 1955 - 1979. Syktyvkar: Komi Sci. Centre, Ural Br., RAS, 2013. P. 95.
10. Bharati S., Levine M., Huang SK, Handler B. et al. The conduction system of the swine heart. Chest 1991; 100:207-212.
11. Smirnova S.L., Kolomeets N.L., Roshchevsky M.P., Roshchevskaya I.M. Formirovanie oblas-tej nachal'noj predserdnoj aktivnosti na jepi-karde predserdij kopytnyh zhivotnyh s raznoj chastotoj serdechnyh sokrashhenij [Formation of areas of initial atrial activity on the atrial epi-cardium of ungulates with different heart rate] // Veterinary Medicine, 2010, №3-4. 89-91 p.
12. Sopostavlenie po vremeni nachal'nyh momen-tov aktivacii miokarda zheludochkov i para-metrov kardiojelektricheskogo polja na po-verhnosti tela sobaki [Time correlation between initial activation of the ventricular myocardium and cardioelectric field parameters on the body surface in dogs] / V.A. Vi-tyazev, S.N. Kharin, Ya.E. Azarov, K.K. Mostivenko, N.A. Antonova, I.M. Roshchevs-kaya, D.N. Shmakov, M.P. Roshchevsky // Bull. of Experim. Biol. and Medicine. 2001. Issue 131(4). P. 338-391.
Статья поступила в редакцию 09.07.2018.
