Sự rung của tim
Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu sử dụng kích thích vào tim để làm giảm nhịp tim. Trọng tâm trong phần này là tìm hiểu sự khử rung tim. Trong đó, có sử dụng sốc năng lượng rất cao với mục đích làm ngừng nhịp tim (điều này không có nghĩa ...
Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu sử dụng kích thích vào tim để làm giảm nhịp tim. Trọng tâm trong phần này là tìm hiểu sự khử rung tim. Trong đó, có sử dụng sốc năng lượng rất cao với mục đích làm ngừng nhịp tim (điều này không có nghĩa là gây chết người). Áp dụng các định luật về sinh lý và sử dụng các mô hình mô phỏng ở các chương khác sẽ được hạn chế trong chương này. Lý do là các bộ phận cấu tạo của cả rung và khử rung chưa được hiểu một cách đầy đủ.
Chủ đề về sự rung của tâm thất là trung tâm của gây chú ý trong lâm sàng và các nhà khoa học vì nó là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong ở phương Tây (1200 người / ngày). Chủ đề này được thiết lập dưới lý do là căn bệnh sơ vữa vành động mạch, kết quả mà nó gây ra là tắc nghẽn mạch máu. Trong nhiều trường hợp, công nghệ khoa học gần đây đã cấy máy khử rung thành công để kiểm soát chứng loạn nhịp tim gây đe dọa đến tính mạng và đưa ra phương thuốc chữa chứng loạn nhịp tim. Bởi vậy mà chủ đề này có một tầm quan trọng lớn và miêu vả điện thế vùng miền cho các ứng dụng về nguyên lý điện sinh học được trình bày trong quyển sách này.
Như đã nói ở phần giới thiệu, nguyên nhân chính gây loạn nhịp tim là các bệnh về vành động mạch gồm có sự phát triển của mảng sơ vữa mạch. Ống động mạch bị thu hẹp và gây tắc gây ra hiện tượng thiếu máu cục bộ và nhồi máu cơ tim. Đặc tính điện sinh học về hiện tượng thiếu máu cục bộ và nhồi máu cơ tim cung cấp những tính chất quý báu để nghiên cứu chứng loạn nhịp tim.
Sự lặp lại
Sự lặp lại theo vòng chuỗi các sự kiện của tim được nghiên cứu bởi nhà khoa học Mines (1993), các quan sát của ông vẫn còn thích hợp cho tới ngày nay. Ở hình 24.1A, tác nhân kích thích tác động vào một vị trí trên vòng tròn được lan truyền theo hai hướng ngược nhau trên vòng tròn. Các xung động này gặp nhau tại vùng đối diện với vùng kích hoạt trên đường kính, và kết quả là giao thoa với nhau. Tại vùng giao thoa và lân cận thì các mô hoàn toàn bị kích thích, và vùng thể tích chịu kích thích giảm dần về không, các kích thích và lan truyền được kết thúc. Ở đó không có sự lặp lại và các phản xạ tạng thái bình thường của tim.
Ở hình 24.1B, giả sử có vùng chắn ngang chặn các lan truyền theo hướng kim đồng hồ (các ngăn chặn này là hợp lý vì có những tế bào ở vùng này có khả năng ngăn chặn các lan truyền). Vì vậy các xung động tạo ra lan truyền theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, như đường thứ hai trên hình vẽ. Các lan truyền kết thúc khi tới vùng bị ngăn chặn; nếu nó không đủ dài để chống lại thì các xung động sẽ tiếp tục qua vùng này tới điểm bắt đầu sau đó tiếp tục lan truyền lần thứ hai. Mẫu này có thể tiếp tục cho những lần tiếp theo, và nó diễn tả sự lặp lại. Trạng thái của vùng cắt này được diễn tả như một vùng ngăn chặn một chiều, các xung động lan truyền thành công theo hướng ngược chiều kim đồng hồ và bị chặn lại theo hướng kim đồng hồ.
Quan sát trên hình 24.1, chúng ta đưa ra các điều kiện cho sự lặp lại là: (1) Có vùng ngăn chặn đơn hướng. (2) Khi kích hoạt, một đường bị chặn lại, lan truyền có thể lan truyền theo đường thứ hai (hướng ngược chiều kim đồng hồ trên hình 24.1). (3) Thời gian lan truyền trên đường thứ hai phải lớn hơn tổng chu kì phản xạ của tế bào tại vùng ngăn chặn đơn hướng. Ta định nghĩa chiều dài bước sóng là khoảng cách được truyền đi trong suốt khoảng thời gian của một chu kì phản xạ. (Nó được tính bằng tích số giữa vận tốc lan truyền với khoảng thời gian một chu kì phản xạ.) Ở hình 24.1B chiều dài bước sóng phải ngắn hơn chiều dài đường lan truyền theo chiều ngược kim đồng hồ. Yêu cầu này có thể dễ dàng bằng cách cho chu kì phản xạ ngắn, vận tốc lan truyền chậm hoặc là cả hai.
Biểu diễn các điều kiện dẫn tới sự lặp lại. (A) Các mô bình thường giao thoa và triệt tiêu lẫn nhau ngăn cản quá trình lặp lại. (B) Vùng chắn ngang có chức năng ngăn cản một hướng và tạo điều kiện cho truyền theo hướng ngược kim đồng hồ.
Trong hoạt động bình thường dẫn truyền xung thần kinh ngừng lại khi dẫn truyền đi tới vùng biên của cơ tim. Tại điểm này, nó dài hơn bất cứ một mô nào có thể nhưng không ở trạng thái chống lại. Khi mà tiếng đập tiếp theo bắt đầu ở nút SA thì toàn bộ tim ngừng hoạt động và quá trình tiếp theo lặp lại quá trình trước đó. Ý nghĩa của sự lặp lại là nguồn gốc quá trình tạo nhịp tim thong thường bị bác bỏ. Nếu như bình thường, chu kì hoạt động thường rất ngắn, thì sau đó các mô chịu tác dụng của sự lặp lại là một vùng chịu kích thích được dẫn truyền tới toàn bộ tim ở tốc độ nhanh hơn.
Ở ví dụ trên, cơ sở của ngăn chặn đơn hướng được diễn tả là do tính không đồng nhất của chu kì phản xạ. Đây là lý do có thể nhất, các kĩ thuật khác cũng tốt. Nó sự nảy sinh từ tính dị hướng của các mô tim. Lý do là sự ngăn cản dọc trục ít hơn hướng ngang sợi cơ, và dẫn đến tính không đẳng hướng của vận tốc. Ngoài ra, có sự khác biệt trong các tổ chức liên bào xuất hiện làm tăng yếu tố chắc chắn cho dẫn truyền ngang so với dẫn truyền dọc. Do vậy, trong trường hợp kích thích sớm dẫn truyền dọc theo hướng sợi có thể bị chặn nhưng vẫn diễn ra theo hướng ngang, kết quả trong một chu kì lặp lại như hình 24.1 B.
Sự lặp lại có và không có các tổ chức cản trở.
Ở hình 24.1, chúng ta giả định đường vòng tròn được xác định bởi các cản trở không dẫn điện phía trong. Thiếu vắng những cản trở này, một điều ngạc nhiên là vòng tròn có thể tự duy trì trong trường hợp ngắn mạch bởi đường dẫn chéo. Tuy nhiên, sự tuần hoàn có thể được giải thích khi thiếu vắng các cản trở như là hình 24.2 (từ các thí nghiệm của Allessie, Bonke và Scopman năm 1976).
Hình 24.2A mô tả các kết quả mẫu từng bước kích hoạt đều đặn (khoảng 500ms) ở mẫu tâm nhĩ trái của con thỏ. Kích hoạt đầu tiên xảy ra ở vị trí trung tâm (chấm lớn trên hình vẽ) sau khi trễ khoảng thời gian 56ms. Hình 24.2D mô tả độ dài của chu kì phản xạ ở các điểm khác nhau. Và điều này giup ta giải thích đáp ứng của kích thích đầu tiên được thấy ở hình 24.2B.Một lan truyền chú ý từ bên trái vào các mô tái sinh và chặn lại ở phía bên phải (đường kẻ) khi mà chu kì phản xạ chưa kết thúc. Tuy nhiên, lan truyền có thể quay lại các vùng sau khi bị trễ một khoảng thời gian làm cho vùng bị chặn bị kích thích. Hình 24.2C cho thấy chu kì nhịp tim nhanh đầu tiên, một mạch lõm (gọi là mạch chuyển động), nó không bao gồm những vật cản trở, nhưng nó có ngồn gốc từ sự không đồng nhất khôi phục từ các đăc tính mẫu.
Bản đồ thực mô tả sự lan truyền các kích thích trong một chu kì tim đập nhanh gây ra bở kích hoạt đầu tiên trên tâm nhĩ trái của con thỏ. (A) Bản đồ nhịp đập cơ sở. (B) Nhịp đập đầu tiên sau 56ms. (C) Chu kì nhịp tim nhanh đầu tiên. (D) Khoảng thời gian chu kì phản xạ được xác định từ vùng tương ứng.
Đường ngắn nhất cho phép các lan truyền theo vòng tròn (chiều dài bước song của mạch) được gọi là vòng tròn đầu (Allessie, Bonke và Stropman, 1977). Như ở trước, chiều dài bước sóng được tính bằng tích số giữa vận tốc và chu kì phản xạ. Tuy nhiên, trong kiểu lặp lại này, chu kì phản xạ và vận tốc lan truyền có quan hệ với nhau. Chiều dài của mạch vòng lõm trong vòng tròn đầu xấp xỉ 8mm.
Vòng tròn lõm được xem như là kết quả của sự không đồng nhất trong chu kì phản xạ ở hình 24.2D. Những điều kiện (chu kì phản xạ ngắn, độ dẫn truyền chậm) được tìm thấy trong bệnh thiếu máu cơ tim. Xem xét những tiếng đập liên tục cho thấy vị trí xung quanh các lan truyền thay đổi vị trí liên tục. Nguyên nhân là các tế bào ở vùng miền xoáy có thể có điện thể lớn (đó là một phần của sóng vòng) trong một chu kì. Mặc dù biến thiên sự lặp lại trong trường hợp tim đập nhanh là tương đối có thứ tự và kết quả đều đặn theo nhịp. Sự lặp lại ngẫu nhiên biểu thị sự rung, nó được mô tả bởi các đường nhỏ có vị trí và kích cỡ thay đổi liên tục. Ngoài ra, một vài mặt sóng độc lập có thể có mặt đồng thời và ảnh hưởng lẫn nhau. Kết quả là nhịp điệu thường không đồng đều và hỗn độn.
Hình 24.3 cho biết các kích hoạt mẫu của ba lần đập liên tiếp trong thời gian tâm thất rung. Ở đây minh họa cho nhiều vùng ngăn chặn lan truyền thay đổi liên tục. Nó cũng xác định sự va chạm, sự kết hợp của các mặt sóng và gián đoạn các mạch chuyển động. Đường kính của mạch như vậy thay đổi từ 8mm đến 30mm. Bởi vì sự phức tạp của các mô hình, ví dụ như bản đồ này, nó diễn tả trạng thái ở vùng biên của bề mặt, để lại nhiều đặc tính ẩn có thể quan sát (trong chiều thứ ba).
Với tốc độ lan truyền rất chậm (5cm/s) và chu kì phản xạ rất ngắn (50-100ms), chiều dài bước sóng có thể rất ngắn (<1cm), làm tăng các mạch lặp lại được mô tả như là các mạch vòng nhỏ. Các mạch có thể thấy ở những quả tim nguyên vẹn với vùng thiếu máu cấp tính.
Ngoài những lặp lại được mô tả ở trên phát sinh ở chứng thiếu máu cục bộ và nhồi máu cơ tim, sự lặp lại cũng có thể xảy ra mà tận dụng cấu trúc của tim. Các ví dụ lâm sàng có thể tìm thấy và chứng minh rằng sự lặp lại bao gồm kết nối AV, hệ thống His- Purkinde, nút SA … Chúng ta bỏ qua những chi tiết ở xa mà mục tiêu ở đây chỉ là phát triển đầy đủ nền tảng cho chủ đề về sự khử rung tim.
Các mẫu kích hoạt của tám kích hoạt liên tiếp trong thời gian thiếu máu cục bộ sự rung của tâm thất ở tim lợn được cô lập tiếp theo kích thích đầu tiên. Sự lặp lại xảy ra giữa kích hoạt đầu tiên và kích hoạt thứ hai. Các mẫu ở đây chứng minh sự có mặt của các sóng bề mặt, và cả va chạm lẫn kết hợp của các sóng bề mặt. Hình 7 cho thấy các mạch nhỏ chuyển động.
