Другие
факторы, важные для поддержании ФЖ.
В дополнение к электрической реституции,
другие факторы также вносят вклад в развитие
ФЖ. Сцепление клеток, например, является
также важным фактором, определяющим CV
и может бы быть важно в блоке проводимости
и реентри. С другой стороны, хорошее межклеточное
сцепление могло облегчить непосредственную
дефибрилляцию, возможно, что неправильное
сцепление клеток может уменьшить возбудимость
и восстановить основную CV достаточную,
чтобы вызвать тип II ФЖ. Внутриклеточный
обмен Ca
также оказывает влияние на длину волны,
которая могла внести вклад в переход
ЖT в ФЖ
По данным Taggart et al. [47], при острой
ишемии APD укорачивается и сглаживается
наклон восстановления, кроме того,
возбудимость прогрессивно уменьшается.
Начало ФЖ немедленно ведет к глобальной
острой ишемии в результате остановки
кровообращения и тип I ФЖ обычно переходит
во II тип ФЖ. Сглаживание восстановления
APD при острой ишемии может первоначально
оказывать анитифибрилляторный эффект
и помогать предотвращать развитие I типа
ФЖ прежде, чем наступает эффект низкой
возбудимости, вызывающий далее разрыв
фронта волны возбуждения. Катехоламины,
которые увеличивают возбудимость, могут
увеличить вероятность самостоятельного
прекращения ФЖ, задерживая преобразование
I типа ФЖ во II тип ФЖ (отсрочивая уменьшение
возбудимости в течение II типа ФЖ). Эта
последняя гипотеза поддерживается наблюдением,
что в течение кардиопульмональной реанимации,
вероятность успешной дефибрилляции может
быть увеличена инъекцией адреналина.
Типу II ФЖ свойственна более трудная дефибрилляция,
чем типу I ФЖ, потому что при II типе ФЖ,
фронты импульса, появляющиеся после шока,
более вероятно разобьются в результате
низкой возбудимости и повторно возобновляется
ФЖ.
Характеристики
частотного спектра ФЖ. ФЖ несмотря
на его внешность случайной формы волны
имеет ясную доминирующую частоту с узкой
полосой пропускания и пиком в спектре
мощности (Фурье анализ) приблизительно
9 - 12 Гц [48]. Выявлено, что частота при ФЖ,
вызванной электрическим стимулом была
9.9 Гц и оставалась в пределах 9 Гц в течение
70 секунд и затем снизились до 5 Гц. В наших
исследованиях снижение выявлялось с
3 минуты [49]. Wiggers
в его описании ФЖ 70 годами ранее также
отметил, что после 1 или 2 минут ФЖ замедлялась.
Что касается основного механизма, предлагают,
что вращающиеся спиральные волны - наиболее
вероятный основной механизм ФЖ и что
они вносят вклад в его содержание частоты.
Постулировалось, что уменьшение частоты
ФЖ при ишемии происходило из-за
увеличения в периодичности
спиральных волн. Работа, выполненная
Grey et al. показала, что трансмембранные
сигналы на каждом участке имеют сильную
периодическую составляющую около 8±3
Гц. Временной интервал между фронтами
активации коррелирует с частотой фронтов
активации - до 120-130 мс (собаки и свиньи),
что соответствует частоте ФЖ 7-9 Гц. Точное
происхождение спектра мощности остается
спорным. Grey предложил, что сигнал происходит
из-за Doppler явления, вызванного, перемещением
ротора ФЖ и предлагал, что это обеспечивает
логичное объяснение узких спектров частот
[20, 21].
Изучены эффекты различных антиаритмических
агентов на ФЖ. Лидокаин у собак уменьшает
высокочастотные компоненты. Показано,
что I класс антиаритмических агентов
(lignocaine,
mexiliteine, disopyramide) значительно уменьшают
доминирующую частоту мощности спектра
на модели свиньи. Однако, недавняя работа
на кошках показала, что нет существенных
изменений в пиковой частоте ФЖ при использовании
верапамила в изолированных сердцах.
Теория
фазовой сингулярности и фибрилляция
желудочков. Механизмы возникновения
послешоковой аритмии. [50,51,52] В настоящее
время не существует общепринятой точки
зрения на механизмы возникновения послешоковой
аритмии. Возможными причинами называют:
а) остаточную фибрилляторную активность
в областях слабого градиента напряжения,
б) новые вихревые фронты возбуждения
типа реентри порожденные шоком, в) фокальную
эктопическую активность в областях, травмированных
действием электрического тока.
Теория верхнего порога уязвимости
[54,55,56,57] и особенно гипотеза критической
точки предполагают, что новый фронт реентри
и возникнет там, где области слабого градиента
напряжения попадают на зоны восстановленной
возбудимости. Другие считают, что новый
фронт возбуждения может быть индуцирован
и в полностью рефрактерной сердечной
мышце. Классическая теория аритмогенеза
предполагала, что точечный стимул вызывает
круговую (или эллиптическую в анизотропном
случае) деполяризацию вокруг места стимуляции
(рис.9).
Теоретические и экспериментальные
исследования ионных и пространственных
механизмов возбуждения сердца под воздействием
электрических импульсов получили значительное
развитие в последнее десятилетие, благодаря
широкому применению бидоменной теории
и флуоресцентной методики записи трансмембранного
потенциала. Эта модель основана на представлении
сердечной мышцы в виде двух взаимосвязанных
пространств – внутриклеточного и внеклеточного,
каждое из которых имеет различные коэффициенты
проводимости вдоль и поперек направления
волокон.
Необходимо учитывать, что поляризация
происходит в более чем одном пространственном
измерении. Этот фронт возбуждения имеет
разрыв известный в нелинейной динамике
как фазовая сингулярность, так как
в области разрыва фронта волны возбуждения
фаза электрической активности не
определена, т.е. сингулярна. Точка
сингулярности служит
местом зарождения реентри и началом аритмогенеза.
Поэтому теория названа - теорией
фазовой сингулярности вызванной
виртуальными электродами (virtual
electrode induced phase singularity) [51]. Точечная стимуляция
вызывает виртуальные электроды противоположной
полярности. Очень важно отметить, что
зоны противоположной поляризации при
импульсе возникают в непосредственной
близости друг к другу. Эти наблюдения
противоречат классической теории аритмогенеза,
не учитывавшей отрицательную поляризацию
миокарда стимулом, полагавшей, что только
положительная поляризация является результатом
стимуляции и играет роль в аритмогенезе.
Рисунок 9. Классический механизм возникновения
аритмии по теории “критической точки”
Центр re-entry возникает в точке
пересечения линий критической
реполяризации и критического градиента
потенциала стимулирующего поля, которая,
собственно, и названа критической
точкой. В возбудимых областях, в которых
этот градиент превышает 5 В/см деполяризация
достигнет порога возбуждения и вызовет
ответ – возникновение потенциала действия.
В остальных возбудимых областях сохранится
возбудимое состояние. Критическое значение
градиента в 5 В/см определяет положение
линии критического градиента электрического
потенциала. Линия критического градиента,
в данном случае окружность, обозначена
S*. Эта линия определяет положение фронта
возбуждения в момент окончания стимула,
который должен начать распространение
после окончания стимула (см. стрелки на
рисунке). Однако, рефрактерный миокард,
который показан серым цветом, не может
быть возбуждён до окончания рефрактерного
периода. Поэтому возбуждение возможно
лишь в области за пределами рефрактерной
зоны, ограниченного линией критической
реполяризации (T*). Таким образом, шок вызовет
фронт возбуждения изображённый толстой
полуокружностью. Этот фронт будет разорван
на границе с рефрактерным миокардом.
Две точки разрыва, или критические точки
- фазовые сингулярности, являются центрами
двух re-entry, которые и являются причиной
аритмогенеза.
Детальный анализ оптических записей
и бидоменных моделей виртуальных
электродов показывает, что реентри
принимает форму трёхмерных вихрей
или волн-свитков [58,59], аналогичных
вихрям торнадо. Экспериментально наблюдаемый
эффект на эпикарде как двухмерный вихрь,
на самом деле представляет собой трёхмерную
волну-свиток, которая пронизывает миокард
не в направлении эпикард-эндокард, а искривляется
и идёт вдоль стенки желудочка. Значительное
продвижение в понимании фундаментальных
механизмов взаимодействия электрического
поля с сердечной тканью позволило в последние
несколько лет наконец объяснить механизмы
аритмогенеза вызванного электрическим
стимулом.
Заключение.
Многие базовые положения ФЖ, внезапной
и смертельной аритмии, несмотря на большое
количество работ, не полностью понятны.
Большинство эпизодов развития ФЖ происходит
при наличии кардиальной патологии, однако
часть происходит в так называемом нормальном
миокарде. Теории развития ФЖ и поддержания
должны объяснять обе варианта. Теория
множественных мелких волн и ее дальнейшие
модификации обсуждают эту проблему. Однако
большинство результатов теории блуждающей
небольшой волны сосредоточено на маленькой
области миокарда и ограничено поверхностным
измерениям и более или менее отражает
микроэлектрофизиологические состояния.
Другие теории, базируются на экспериментальных
наблюдениях и больше на компьютерном
моделировании, описывают ФЖ больше на
макроэлектрофизиологическом уровне
И
совершенно очевидно, что только лучшее
понимание причин инициирования и поддержания
ФЖ как теоретиками, так и практиками,
их совместные усилия могут помочь в решении
фундаментальных проблем и оптимизации
стратегии терапии ФЖ.
Литература
1. Moe,
G. K., Abildskov, J. A. 1959 Atrial fibrillation as a self-sustained
arrhythmia independent of focal discharge. // Am. Heart J.1959. 58,
59-70.
2. Moe,
G. K., Rheinbolt, W. C. & Abildskov, J. A. A computer model
of atrial fibrillation.//
Am. Heart J. 1964 67, 200-220.
3. Lewis
TJ, Guevara MR: Chaotic dynamics in an ionic model of the propagated
cardiac action
potential.// J Theor Biol 1990;146:407-432.
4. ГурвичН.Л.
Основные принципы дефибрилляции сердца
// М.Медицина 1975 231 с
5. Jalife,
J., Berenfeld, O., Skanes, A., Mandapati, R. Mechanisms of atrial
¯brillation:
mother rotors or multiple daughter wavelets, or both? // J. Cardiovasc.
Electrophysiol.1998 9, S1-S12.
6. EfimovI.
R., Nikolski V. P., Salama G. Optical Imaging of the Heart //
Circ. Res., July 9, 2004; 95(1): 21 - 33.
7. Pertsov
AM, Davidenko JM, Salomonsz R, et al. Spiral waves of excitation
underlie reentrant activity in isolated cardiac muscle. // Circ Res.
1993; 72: 631–650.
8. Gray
RA, Jalife J, Panfilov AV, et al. Mechanisms of cardiac fibrillation.
// Science. 1995; 270: 1222–1223.
9. Samie
FH, Berenfeld O, Anumonwo J, et al. Rectification of the background
potassium current: a determinant of rotor dynamics in ventricular fibrillation.
// Circ Res. 2001; 89: 1216–1223.
10. Zaitsev
AV, Berenfeld O, Mironov SF, et al. Distribution of excitation
frequencies on the epicardial and endocardial surfaces of fibrillating
ventricular wall of the sheep heart.// Circ Res. 2000; 86: 408–417
11. J.
N. Weiss, Z. Qu, P.-S. Chen, et al. The Dynamics of Cardiac Fibrillation
// Circulation, August 23, 2005; 112(8): 1232 - 1240.
12. Agladze,
K. I., Keener, J. P., Muller, S. C., Panflov, A. V. Rotating
spiral waves created by geometry. // Science 1991 264, 1746-1748.
13. Allessie,
M. A. Reentrant mechanisms underlying atrial fibrillation. In
Cardiac electrophysiology. From cell to bedside (ed. D. P. Zipes &
J. Jalife), 1995 .2nd edn, pp. 562-566. Philadelphia, PA: Saunders.
14. Ito,
H., Glass, L. Spiral breakup in a new model of discrete excitable
media. // Phys. Rev.
Lett.1991.66, 671-674.
15. Panfilov,
A. V. Modelling of reentrant patterns in an anatomical model
of the heart. // In
Computational biology of the heart (ed. A. V. Panfilov & A. V.
Holden), 1997. pp. 259-276.
16. Qu
Z: Dynamical effects of diffusive cell coupling on cardiac excitation
and propagation: A simulation study.// Am J Physiol Heart Circ Physiol
2004;287:H2803-H2812.
17.
Choi BR, Liu T, Salama G. The distribution of refractory periods
influences the dynamics of ventricular fibrillation.// Circ Res. 2001;
88: E49–E58
18.
Choi BR, Nho W, Liu T, et al. Life span of ventricular fibrillation
frequencies. // Circ Res. 2002; 91: 339–345
19.
Choi BR, Liu T, Salama G. Ventricular fibrillation: mother rotor
or multiple wavelets? // Circ Res. 2001; 89: E30.
20 Gray,
R. A., Jalife, J., Panfilov, A., et al. Nonstationary vortex-like
reentrant activity as a mechanism of polymorphic ventricular tachycardia
in the isolated rabbit heart.// Circulation 1995. 91, 2454 - 2469.
21.Gray,
R. A., Pertsov, A. M., Jalife, J. Spatial and temporal organization
during cardiac fibrillation.// Nature 1998 392, 75-78.
22. Zaitsev,
A., Berenfeld, O., Mironov, S., et al. Distribution of excitation
frequencies on the epicardial and endocardial surfaces of the fibrillating
ventricular wall of the sheep heart. 2000 // Circ. Res.86, 408-417.
23. Noble,
D. A modification of the Hodgkin{Huxley equation applicable to
Purkinje fiber action and pacemaker potential.// J. Physiol. 1962.160,
317{352.
24. Pertsov,
A. M., Jalife, J. Scroll waves in three-dimensional cardiac muscle.
In Cardiac
electrophysiology. From cell to bedside (ed. D. P. Zipes & J.
Jalife), 3rd edn, pp. 336-344.
Philadelphia, PA: Saunders. 1995
25. Pertsov,
A., Ermakova, E., Shnol, E. On the diraction of autowaves. //
Physica 1999 D44,
178-199.
26. Winfree
A. T. Electrical instability in cardiac muscle: phase singularities
and rotors. J.
Theor. Biol. 1989. 138, 353-405.
27. Winfree,
A. T., Strogatz, S. H. Organizing centres for three-dimensional
chemical waves.// Nature 1984.311, 611-615.
28. Panfilov,
A. V. Three-dimensional organization of electrical turbulence
in the heart.// Phys.Rev. 1999.E 59, R6251 - R6254.
29. Qu
Z., Weiss J.N, Dinamics of Cardiac Arrhythmias //J Cardiovasc
Electrophysiol. 2006;17(9):1042-1049
30. Chen
S; James N. Weiss et al. A Tale of Two Fibrillations.// Circulation.
2003;108:2298.
31.
Nash M. P. , Mourad A., Clayton R. H. et al Evidence for Multiple
Mechanisms in Human Ventricular Fibrillation // Circulation, August 8, 2006;
114(6): 536 - 542.
32. Ideker
R. E and. Rogers J. M Human ventricular fibrillation: wandering
wavelets, mother rotors, or both? // Circulation, August 8, 2006; 114(6):
530 - 532.
33. Wu
T-J, Ong JJ, Hwang C, et al. Characteristics of wave fronts during
ventricular fibrillation in human hearts with dilated cardiomyopathy:
role of increased fibrosis in the generation of reentry.// J Am Coll
Cardiol. 1998; 32: 187–196.
34.
Luo CH, Rudy Y: A model of the ventricular cardiac action potential:
Depolarization, repolarization, and their interaction. // Circ Res 1991;68:1501-1526.
35. Wu
T-J, Lin S-F, Weiss JN, et al. Two types of ventricular fibrillation
in isolated rabbit hearts: importance of excitability and action potential
duration restitution.// Circulation. 2002; 106: 1859–1866.
36. T.-J.
Wu, S.-F. Lin, A. Baher, et al Mother Rotors and the Mechanisms
of D600-Induced Type 2 Ventricular Fibrillation // Circulation, October 12, 2004;
110(15): 2110 - 2118.
37 Cao
J-M, Qu Z, Kim Y-H, et al. Spatiotemporal heterogeneity in the
induction of ventricular fibrillation by rapid pacing: importance of
cardiac restitution properties. // Circ Res. 1999; 84: 1318–1331.
38. Knollmann
BC, Schober T, Petersen AO, et al. Action potential characterization
in intact mouse heart: steady-state cycle length dependence and electrical
restitution //Am J Physiol Heart Circ Physiol, January 1, 2007;292(1):H614-621.
39. Chen
PS, Wu TJ, Ting CT, et al. A tale of two fibrillations. // Circulation
2003;108:2298-2303.
40. Pastore
JM, GirouardSD, Laurita KR, et al.: Mechanism linking T-wave
a alternans to the genesis of cardiac fibrillation.// Circulation 1999;99:1385-1394.
41. Weiss
JN, Garfinkel A, Karagueuzian HS, et al. Chaos and the transition
to ventricular fibrillation: a new approach to antiarrhythmic drug evaluation.
// Circulation. 1999; 99: 2819–2826.
42 Qu
Z, Garfinkel A, Chen P-S, Weiss JN. Mechanisms of discordant
alternans and induction of reentry in a simulated cardiac tissue. //
Circulation. 2000;102:1664–1670.
43. Amino
M., Yamazaki M., Nakagama H. et al. Combined effects of nifecalant
and lidocaine on the spiral-type reentry in a perfused 2-dimensional
layer of rabbit ventricular myocardium. // Circ J 2005;69:576-584.
44.
Watanabe MA, Fenton FH, Evans SJ, et al.: Mechanisms for discordant
alternans.// J Cardiovasc Electrophysiol 2001;12:196-206.
45. Swissa
M., Qu Z., Ohara T., et al. Action potential duration and ventricular
fibrillation due to rapid focal exitation. // Am J Physiol Heart Circ
Physiol. 2002; Vol.282, Issure 5, H1915-1923.
46. Wiggers
CJ, Bell JR, Paine M. Studies of ventricular fibrillation caused
by electric shock. II. Cinematographic and electrocardiographic observation
of the natural process in the dog’s heart. Its inhibition by potassium
and the revival of coordinated beats by calcium.// Am Heart J. 1930;
5: 351–365.
47.
Taggart P, Sutton PM, Boyett MR, et al. Human ventricular action
potential duration during short and long cycles. Rapid modulation by
ischemia. // Circulation. 1996; 94: 2526–2534.
48 .Valderrbano M, Yang J, Omichi C, et al. Frequency analysis o f
ventricular fibrillation in Swine ventricles.// Circ Res. 2002;
90: 213–222.[Abstract/Free Full Text]
49. Иванов
Г.Г., Востриков В.А., Овчаров Р.С., Минин
С.О. Спектральный анализ ЭКГ при быстром
умирании в период клинической смерти
и в раннем постреанимационном периоде.//
Патол.физиол. и эксперим. терапия. 1989.
N2. c.42-45.
50 Ефимов
И.Р., Самбалашвили А.Т., Никольский Н.В.
Прогресс в изучении механизмов электрической
стимуляции сердца (часть I)// Вестник аритмологии
2002. N26. 91-95
51 Ефимов
И.Р., Ченг Ю., Самбалашвили А.Т., Никольский
Н.В. Прогресс в изучении механизмов
электрической стимуляции сердца (часть
II) //Вестник аритмологии 2002. N28. 79-83
52.
Ефимов И.Р., Ченг Ю., Самбалашвили А.Т.,
Никольский Н.В. Прогресс в изучении
механизмов электрической стимуляции
сердца (часть III) //Вестник аритмологии
2002. N29. 75-80
53.
Walcott GP, Knisley SB, Zhou X, et al. On the mechanism of ventricular
defibrillation.// Pacing Clin Electrophysiol. 1997; 20: Pt 2: 422-31.
54.
Chen PS, Wolf PD, Ideker RE. Mechanism of cardiac defibrillation.
A different point of view.// Circulation. 1991;84:913-919.
55. Fabiato
A, Coumel P, Gourgon R, Saumont R. The threshold of synchronous
response of the myocardial fibers. Application to the experimental comparison
of the efficacy of different forms of electroshock defibrillation. //Arch
Mal Coeur Vaiss. 1967;60:527-544.
56. Chen
PS, Shibata N, Dixon EG, et al. Comparison of the defibrillation
threshold and the upper limit of ventricular vulnerability. //Circulation.
1986;73:1022-1028.
57. Frazier
DW, Wolf PD, Wharton JM, et al. Stimulus-induced critical point.
Mechanism for electrical initiation of reentry in normal canine myocardium.
//J Clin Invest. 1989;83:1039-1052.
59. Cheng
Y, Mowrey KA, Van Wagoner DR, et al. Virtual Electrode Induced
Re-excitation: A Basic Mechanism of Defibrillation. // Circ Res. 1999;85:1056-1066.
59.
Efimov IR, Cheng Y, Van Wagoner DR, et al. Virtual electrode-induced
phase singularity: a basic mechanism of failure to defibrillate. //
Circ Res. 1998;82:918-925. |