> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Электрокардиография

Электрокардиография

Электрокардиография. А. Уоллер (Augustus Volney Waller, 1816—1870) впервые показал, что токи сердца можно отвести не только от обнаженного сердца, но и цельного животного и даже от человека. Он исходил из той мысли, что сердце в теле окружено тканями, пропитанными элекгролитами, проводящими электричество, и что сердечные токи выравниваются по этим проводникам. Если мы накладываем электроды, связанные с капиллярным электрометром, на тело животного или на его конечности, то ветьи сердечных токов, проходящие по тканям, окружающим сердце, могут, хотя бы и в ослабленном виде, забежать в инструмент и проявить себя смещением ртутного мениска. Уоллеру, действительно, удалось впервые записать токи человеческого сердца. Запись эта была очень далека от совершенства, но в принципе, несомненно, вопрос был Уоллером решен. Впоследствии эти исследования перешли в руки Эйнт-говена, который при помощи своего струнного гальванометра впервые получил точную, богатую деталями запись в виде кривой сердечных токов животного и человека. Эту запись он назвал электрокардиограммой (по предложению Самойлова она обозначается теперь сокращенно EKG). Исследования электрических токов сердца скоро оказались сильнейшим подспорьем при изучении физиологии и патологии сердца и дали начало самостоятельному отделу, т. н. электрокардиографии. Обозначение и форма EKG, по Эйнтго-вену, таковы: первый зубец Р (рисунок 4)

Рисунок -1.

записывается током, сопровождающим сокращение предсердия; QRST соответствует токам при сокращении желудочка. Уже одно то обстоятельство, что на EKG мы имеем отчетливое проявление деятельности и предсердий и желудочков. делает EKG ценной. Промежуток Р—Р имеет большое значение: у нормального здорового человека он равняется 0,18 — 0,18 сек. Отклонение за указанные пределы свидетельствует о болезненном состоянии сердца. Вся группа QRS длится нормально 0,06— 0,08 сек. Удлинение ее до 0,10 и больше уже свидетельствует о серьезных намы имеем один большой зубец, направленный книзу и длящийся дольше, нем нормальная группа QRS. Зубец Т, представляющий вторую, обратную фазу, не отделяется, как обычно, прямой линией от первой части кривой. При перерезке левой ножки указанные авторы получали кривую обратного вида (рисунок 6). Если алгебраически сло

жить обе кривые, левостороннюю и правостороннюю, сдвинув их правильно одну по отношению к другой, то получается группа QRS нормального вида, что к говорит в пользу того, что нормальная кривая представляет собой комбинацию двух кривых, право-и левосторонней. В пато-логячееквх случаях у человека имеют место нарушения проводящих путей, например в пучке Гиса, но лжах Тавара; EKG дает возможность узнать, какое место проводящих путей пострадало. Кроме того, наблюдается целый ряд функциональных расстройств проведения возбуждения; все они распознаются с большою точностью по EKG. Точно так же могут быть установлены по EKG и места, в которых возникают т. н. экстрасистолы. Имеются формы болезней, которые, как, например, мелькание предсердий, были впервые поняты и выделены как таковые лишь на почве электрических кривых. Электрокардиография является поэтому одним из серьезнейших методов исследования сердечных заболеваний.

Современные теории элетгровозбу-дительпых сил животного тела. Величина электро возбудительной силы для мышцы и нерва была уже установлена Дюбуа-Реймоном. Сравнительно большая величина в 20 — 30 милливольт для нерва и, в особенности, 40—SO милливольт для мышцы должна былапредставляться весьма загадочной, так как в животных цепях мы имеем дело лишь с проводниками второго рода; проводники первого рода—металлические части, без которых не обходятся гальванические элементы, не участвуют в электрической системе животного тела. Между тем мы знаем в животном теле не только указанные выше величины для электровозбудительной силы, но и гораздо большие: разность потенциалов в электрическом органе т. н. электрических рыб доходит до 100 вольт и больше, так что если соединить соответствующим образом тело рыбы с лампочкой накаливания, то в момент разряда электрического органа (сопротивление которого не больше 200 омов) лампочка вспыхивает. Как объяснить происхождение значительных электровоз-будительных сил в теле животногое— В настоящее время, благодаря успехам физики и химии, мы значительно приблизились к разрешению указанного вопроса: во всяком случае теперь не трудно составить цепь из растворов электролитов, которая даст потенциал такого же порядка, какой дает и мышца. Верный путь в указанном вопросе Э. был найден с тех пор, как Нернст (смотрите XLVIII, прил. соврем, деятели науки, 17) впервые выяснил природу концентрационных и диффузионных цепей и дал для них уравнения. Для концентрационной цепи, состоящей из двух растворов соли, например азотнокислого серебра, концентрации Ci и Со и погруженных в них серебряных стержней, потенциал при

температуре 18° равняется58 log рг милливольт, если оба раствора соли соединены друг с другом так, что диффузионными токами можно пренебречь. Нетрудно усмотреть, что такая цепь с одинаковыми металлами дает, например, при сй: с2=10 напряжение, равное 0,058 вольт. Система такой концентрационной цепи в животном теле не может иметь места, так как металлических частей в теле нет. Ближе к условиям тела животного подходит система диффузионной цепи. Два раствора одного и того же электролита с концентрацией с и C₁ дадут при соприкосновении потенциал, величина которогозависит от скорости, с какою ионы растворенного вещества будут устремляться из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Для этого случая мы имеем формулы, определяющие величину потенциала:

|. 58

и + V

log “милливольт, где и естьскорость катиона, аг—аниона. Для двух растворов азотнокислого серебра с от-

ношением концентраций

10 мы будем иметь не 58 милливольт, как при концентрационной цепи, а значительно меньше, ибо и для Ag—54, а v для NOs

If — г

—61,8, и поэтому величинабудетоколо 1:15 и, следовательно, потенциалнашей диффузионной цепи будет 58

то есть около 4 милливольт. Очевидно, что с увеличением разности скоростей обоих ионов будет расти диффузионный потенциал. Так как скорость водородного иона наибольшая, а именно 318, то ясно, что особенно большие потенциалы для диффузионной цепи будут в том случае, когда один из ионов есть водород, то есть в случае диффузионной цепи, составленной из двух растворов кислоты различной концентрации. Честь применения впервые этих данных физико-химии для цепей животного тела принадлежит русскому ученому В. Ю- Чаговцу «род. в 1873 г., проф. киевск. универе., диссертация— „Очерк электрич. явлений в живых тканях“, в 1-2. 1908-1906, и др. труды), который допускает, что в случае токов покоя, равно как и в случае токов действия, мы имеем систему кислоты о двух концентрациях. Уже Герман предполагал, что в альтерационном участке сосредоточена кислота. Ча-говец исходил из предположения, что здесь нужно принимать участие угольной кислоты, скопляющейся в большой концентрации в измененном или в возбужденном участке. Идея Чаговца заключалась в том, что токи покоя или токи действия суть диффузионные токи. Так как известно, что раздраженная мышца производит в б;5 раз больше угольной кислоты, чем покойная, то можно принять, что отношение концентрации угольной кислоты в обоих местах мышцы сг :с£ равняется 6,5. Так-как и для Н есть 318, v для НС03 есть 40, то электровозбудительная сила будет -318 — 40

“318 + 40 ‘ 58 °£ т“’е“ около 40 милливольт: получается потенциал такого же порядка, какой мы встречаем в мышце. Позднейшие авторы, однако, указывали, что во всей системе Чаговца есть допущения, с которыми трудно согласиться. На совершенно иную точку зрения стал Бернштейн, исходивший из предположения о существовании на поверхности возбудимых волокон перепонок со свойством полупроницаемости для иолов. Епервые эту идею высказал известный химик Оствальд (смотрите XLY1S1, пркл. coajк деят. пауки, 20). Он допускает существование в живом теле перепонок неодинаковой проницаемости для различных ионов и указывает, что такие перепонки могли бы объяснить происхождение больших потенциалов животного тела. Бернштейн отмечает, что мышца, как мы знаем, богата калийными солями, а жидкости тела и, в частности, кровь очень бедны этими солями. Поверхностная перепонка мышечных волокон, следовательно, не пропускает калийных солей.

Бернштейн видит причину этого в том, что из двух ионов калийной соли только катион проходит через перепонку, анион же пройти не может, и это обстоятельство ведет к появлению потенциала. Представим себе мышечный элемент в виде волокна (рисунок 7).

--ь -I- Н--ь Н--L -+ н--i--Ь _1_

.г

Н—Ь- Ч—Ь Ч--г-Ь-Ь г + Н—Ь ’

Рисунок Т.

В каждой точке образуется потенциал вследствие того, что катион с положительным знаком находится по одну сторону мембраны, а анион с отрицательным знаком по другую. Этот потенциал проявить себя, однако, не может, ибо вся система сама себя компенсирует в силу ее полкой симметрии. Если мы нанесем какое-нибудь повреждение в этой системе, тогда у поврежденноюместа разделения ионов больше не будет, система утратит свою симметрию, и полечится ток с направлением от положи дельной неповрежденной поверх к сети к отрицательному поврежденному месту (рисунок 8ц По теории

4-

f -ь ч- -:-Ч н- ч- V

-У -4- -г -- ~h ~г ~г ~h 4“ ~h Tic. 8.

Бернштейна всякое возбуждение изменяет проницаемость перепонки в сторону ее увеличения, как если бы здесь было вызвано повреждение: поэтому возбужденное место становится отрицательным по отношению к местам покойным. Следует обратить внимание на то, что схема Бернштейна предполагает предсуществование конов по обе стороны перепонки и в этом отношении подходит больше к идеям Дю-буа-Реймона о, гшеэксиетенцхш“ электрических молекул, чем к идеям Германа об .альтерации“, как причине потенциала. Бернштейн утверждает, что есть основание принимать в мышце скачек потенциала именно в местах неповрежденных на продольной поверхности, между тем как Герман принимает скачек потенциала в местах альтерации, то есть у поврежденного поперечника. Величину потенциала в мышце Бернштейн определяет, исходя из того, что в формуле диффузионного потенциалаи — V

58 Iol

милливольт он

V -г- Г

принимает скорость непропускаемого иона за нуль; тогда величина потен-

ri

цналов будет 58 log милливольт,

то есть величина, характеризующая концентрационную цепь с металлами. Таким образом мы видим, что при осуществлении некоторых условий можно ожидать для цепи, составленной из проводников второго порядка, таких же величин, какие дает концентрационная цепь с участием металла. На основании имеющихся анализов содержания калия в мышце и в крови Бернштейн приходит к вероятному потенциалу в мышце около 60 милливольт, что соответствует действительности. Совершенно новые точки зрения возникают на почве данных о т. н. фазовых потенциалах. Если мы растворим какой-нибудь электролит, например HCi, в двух растворителях, не смешивающихся друг с другом, например в воде и гваяколе, то электролит будет в зависимости от коэффициента разделения содержаться в одном и другом растворителе в различных концентрациях. На границе между обеими фазами возникает в таких случаях потен-I циал, который может достигать предельной величины, равной потенциалус,

концентрационной цепи, то есть 58 log ц

Ч

Если поместить органическое вещество, не смешивающееся с водою, между двумя растворами одной и той лее соли концентрации сг и с2, то на границе между фазами на одной и другой стороне получатся потенциалы, разность которых может достигать в пре“ Г;1

деле 58 log. Но совету знаменитогобиолога Леба (смотрите XLVIII, прил. совр. деят. науки, 27) этим вопросом в при-! менении к биоэлектричеству занялся I Бейтыер, который построил ряд моде-! лей, дающих потенциалы такой же I величины, как животные возбудимые | образования. В последнее время в ла-! боратории Гебера в Киле удалось ио-| лучить системы фазовых потенциалов,

| где роль неемешивающегося с еодою | вещества между двумя электролитами I играл слой белкового вещества, что значительно приближает эти модели к живым системам. Много интереса вызывают в последнее время модели,

I в которых местом появления потенциа-!ла служит перегородка между электролитами. Теорию этих потенциалов.

; в мембране развил Доннан. Условия,

! при которых этот потенциал может : появиться,— это непроницаемость пе-I репонки для определенных ионов.Пусть ! по одну сторону перепонки находится | раствор NaCl, ионы которого способны ! проникать через перепонку, а по дру-| гую сторону находится раствор натро-! вой соли органической кислоты NaR, анион которой R не проходят черезперепонку. Первоначальное состояние системы изменится вследствие диффузии, и наступит новое равновесие, при котором по одну сторону перепонки будут ионы Na, R, 01, а по другую — ионы Na, 01. Мы получим вследствие этого при установившемся равно не сии большее количество ионов натрия в первой системе, чем во второй, а ионов хлора—з первой системе меньше, чем во второй. Эта разность концентрации ионов по одну и другую сторону мембраны вызывает разность потенциалов. Нужно думать, что такого рода потенциалы должны проявлять себя и в живых системах. В недавнее время Леман и Месман показали, что между кровью и водянистой влагой глаза у животного имеется разность потенциалов, которую следует понимать как потенциал Доннака, ибо кровь содержит белок, для которого сосуды непроницаемы, к потому не находится в водянистой влаге глаза, хлористый же натрий содержится в обеих жидкостях. Здесь даны, следовательно, все условия для образования потенциала Доннака. По анализу крови и влаги можно подсчитать количество ионов натрия и хлора в обеих жидкостях и вычислить потенциал. Прямое определение потенциалаток действия протекает в фазах различной силы значительно дольше (до 5 сек.), чем считалось раньше, когда могли констатировать лишь первую, наиболее сильную фазу, длящуюся всего 0,001 - 0,002 сек. Наконец, современные методы дают возможность регистрировать токи действия коры головного мозга, то есть получать так низ. электр оцереброграмму.

ЛII е е р а т у р а: Е. Du-Bois-Reymonci. „Untersu-ehungen iiber tierische Eiektrizitiit“, Berlin, 1S4S—49, и „Gesninmelte Abbandlungen zur ailgemeirn Muskel-una Nervenphysik“, Leipzig, 1875: Сеченов, И. ЛЬ, „Ле:.1;11п о животном электричестве1, СПВ, 1862: Hermann, /.., wH2ndbueh3er Physiologie“. Ed. I, Th. r Leipzig, 1870 (есть pyccir. перев.); Bietiermanru W., „Elect r<»physiologic.“. Vena, 1895, n „Ergebuisse u. Piiysiolr.gie“. Ld. 1. Th. 2, 1202. и Bd. XL Th. 2, itOj; Bose. 1. Ck., „Comparative Ele. ktropbysiologie“, London. 1907; Cremer, ЛЬ, „Nagels Hand bn eh der Bhysiolrgie“, Bd. XV, Braunschweig, 1809; Bernstein. L, „Elcktrobio-logieL Brd’jiiscir.vcii:, 1S12; Carsien, S.,,p.V5uterstems Kandbuch d. vorgldeli. Physiologic4“. Bd. Ill, 1910—14; Be timer, JR., „Die Entst-ehnrg elektr. Strome im lebendsn G. T/ebep Stuttgart, 1920, и .Bioehemische Zeitchr.4, Bd. 3£7, 1928; Лизаpetn П. TL, „Ионная теория возбуждении“, Господ. 3923: Haber, R.r „Zeitschr. f. physikal. СЬепйз“, ПС, 1924. Статьи Steinhausen, 7F., Cremer, ЛЬ к Ros enberg, в „Bethe’s rlariab. d. normalen vz& pnthol. Physiologies В(I. 8, 2 Hlibe. Berlin, 1223; Schcijer, H., „Neuere UntersTichtmgen iiber den Xervenaktlonsstrom. Ergeb-ъЬ-se d. Physiologies Bd. 0t>. 19;L.

4. Самойлов.

подтвердило теоретический подсчет.

Таким образом можно с определенностью сказать, что если природа животных токов еще и не разгадана до конца, то во всяком случае современная физико-хямия снимает с них покров их прежней загадочности и указывает верные пути для их детального исследования.

Благодаря новейшим методам осциллографии (Метьюз, Спиикс и др.) с усилителями оказалось возможным регистрировать токи действия в отдельных волокнах и установить значительное различие в возбудимости, скорости проведения возбуждения и в амплитуде тока действия. Это различие стоит в связи с толщиной нервного волокна: чем последнее толще, тем интенсивность вышеуказанных процессов выше, и наоборот. На первом месте стоят двигательные (эфферентные) волокна, чувствующие (афферентные) уступают им и в свою очередь дают известные градации. Удалось, далее, показать, что

| Элеытрехшушя, отдел физической; химии, посвященный изучению про-! цессов перехода химической энергии в электрическую и обратно, другими словами — исследованию химических реакций, которые вызывают или вызываются током электроыс-э или их переносом, как, например, в гальванических батареях и при электролизе. Начало истории Э. можно отнести к 1799 г., когда Вольта (смотрите ХП. 422/26) изобрел гальваническую батарею, известную под именем Вольтова столба.

Дальнейшие исследования Николь-сока и Карлейля, Дэви, Берцелиуса и Ги зингера (смотрите химия неорганическая, XLV, ч. 2, 320) определили то направление, которое приняла химия в начале XIX в Это направление характеризуется господством электрохимической теории, предложенной Дэви и видоизмененной Як. Берцелиусом.

Согласно учению Дэви (смотрите все вещества при соприкосновении друг с другом получают противоположные

Электрические заряды. А так как мельчайшие или элементарные частички могут двигаться вполне свободно, то они могут, согласно основному закону, взаимно притягиваться вследствие их электрических сил. „При теперешнем состоянии наших знаний было бы напрасным желание искать более отдален-1 ные причины электрических сил или причину, почему два различных тела при соприкосновении противоположно электризуются. Связь же их электри-честв с их химическим сродством выступает довольно ясно. Почему лее не может быть, что электричество и сродство представляют одно и то лее и являются существенным свойством ма-териие“ Далее Дэви указывает, что, измерив электрические силы, требующиеся для разложения различных соединений, мы могли бы расположить все тела в порядке электрических сил, присущих телам, причем порядок этот вполне соответствовал бы степени химического сродства тел друг к другу; явления выделения теплоты и света при многих химических реакциях служат доказательством его электрической теории. Теория Дэви удовлетворяла всем требованиям, которые следует предъявлять научной теории: она исходила из простой и ясной идеи, наблюдаемые явления объяснялись ею легко понятным способом, она позволяла делать выводы, которые были доступны опытной проверке.

Благодаря этой гипотезе Дэви быстро прославился, а когда ему удалось разложить едкие щелочи, то многие думали, что для химии начинается новая эра. Но господство теории Дэви было непродолжительно; уже через десять лет она сменилась новой теорией Берцелиуса, наложившей отпечаток на большинство работ первого сорокалетия XIX в В основе его теории лежит дуалистическое воззрение, согласно которому в составе каждого тела можно различать две части: сложные тела происходят от соположения атомов. Когда атом одного элемента соединяется с атомом другого, то происходит соединение первого порядка, например из К и О получается окись калия (КО по Берцелиусу), из S и О —серная кислота iS02 по Берцелиусу).

(Окись калия и серная кислота, соеди-I няясь между собой, дают начало соли—, сернокислому калию (КО S03) — со-! единению второго порядка. Двойные I соли, например квасцы, представляют сое-; динения третьего порядка и так далее Во |всех происшедших телах мы можем i различать соположенные две состав-| ных части, обладающие противополож !ными свойствами. По Берцелиусу, раз | личное электрическое состояние ато ;мов является основным свойством каж дого элемента: в каждом атоме нахо дятся два электрически противополож ных полюса, только количество элек тричества в обоих полюсах неодинаково, и каждый атом является таким образом как бы униполярным; в атомах металлов количество электричества, сосредоточенного в положительном полюсе, превышает таковое в отрицательном полюсе, и таким образом атомы металлов являются электроположительными, в атомах же металлоидов (например, серы, фосфора) находится избы-t ток отрицательного электричества, и I они являются электроотрицательными. Все элементы Берцелиус расположил в ряд по количеству свободного электричества, заключающегося в их атомах: в начале ряда поставлены наиболее электроположительные металлы— К, Na, Li, Sr, Ва, Mg; затем следуют другие металлы; срединное положение занимает водород, отделяющий металлы от неметаллов; за ним—Si. Те, Sb, С, В,. . J. . ., Вт, Cl, F, N, S, О. Кислород является абсолютно электроотрицательным элементом, так как он соединяется со всеми элементами. Каждый элемент в ряду является электроположительным по отношению ко всякому последующему ряду и электроотрицательным по отношению ко всякому предыдущему.