Mechanizmy srdcových arytmií (EKG kniha)

Elektrofyziológia srdca

Kardiomyocyty majú schopnosť automaticity:

Spontánne generovať impulzy (akčný potenciál)

Impulz sa šíri:

Rýchlo cez prevodový systém
Pomaly cez pracovný myokard

Overdrive suppression

Je základný elektrofyziologický princíp arytmii
Ložisko s najvyššou frekvenciou (SA uzol)

deaktivuje ložiska s nižšou frekvenciou

Refraktérna perióda

Je perióda tesne po depolarizácii kardiomyocytu impulzom
Počas periódy je kardiomyocyt neexcitabilný

Neodpovedá na ďalší impulz

Abnormal impulse formation, ectopic pacemaker

Arytmia

Fyziologicky bije srdce podľa SA uzla s frekvenciou 60-100/min.

Impulzy generuje SA uzol (sínusový rytmus)

Arytmia je veľmi široký pojem:

Principiálne ide o poruchu fyziologického srdcového rytmu (o poruchu sínusového rytmu)
Srdce bije podľa iného ložiska ako SA uzol

alebo nastane porucha SA uzla

Mechanizmy srdcových arytmií

Arytmie vznikajú cez 3 mechanizmy:

Automaticita

Zmena normálnej automaticity
Abnormálna automaticita

Spúšťacia aktivita

Skorá afterdepolarizácia
Neskorá afterdepolarizácia

Reentry

Anatomické reentry
Funkčné reentry

1. Automaticita

Každý kardiomyocyt má schopnosť automaticity (spontánne generovať impulzy)
Impulzy vznikajú s najvyššou frekvenciou v SA uzle (primárny pacemaker)

SA uzol potom deaktivuje cez overdrive suppression ostatné dcérske pacemakere:

AV uzol, Purkyňové vlákna v komorách, myokard predsieni

Automaticita môže vyvolať arytmiu cez 2 mechanizmy:

Zmena normálnej automaticity
Abnormálna automaticita

Altered normal automaticity, Enhanced Normal Automaticity, sinus tachycardia, sinus bradycardia

Automaticita a Akčný potenciál

Rýchlosť automaticity (frekvencia impulzov) závisí od:

Maximálneho diastolického potenciálu (spodná hodnota akčného potenciálu)
Prahovej hodnoty akčného potenciálu (pri prekročení sa spustí depolarizácia)
4. fázy akčného potenciálu (od sklonu krivky, strmšia krivka dosiahne skôr prahovú hodnotu)

Automaticitu ovplyvňuje hlavne autonómny nervový systém (mení krivku 4. fázy AP):

Sympatikus (vzniká sínusová tachykardia)
Parasympatikus (vzniká sínusová bradykardia)

Arytmie pri zmene normálnej automaticity sa zahrievajú (warm-up)

Automaticita sa pomaly zvyšuje (pomaly sa zvyšuje frekvencia) tachykardia nezačne extrasystolou
Pri reentry začne tachykardia extrasystolou a frekvencia sa zvýši z úderu (QRS) na úder (QRS)

Náhla zmena frekvencie sa označuje ako paroxyzmus (paroxyzmus začína extrasystolou)

Zmena normálnej automaticity

Altered normal automaticity

Je zmena normálnej automaticity v srdcových pacemakeroch:

SA uzol (primárny pacemaker)
AV junkcia (sekundárny pacemaker)
Purkyňové komorové vlákna (terciárny pacemaker)

Arytmie pri zmene normálnej automaticity

Abnormálna automaticita

Abnormal automaticity

Je aktivácia automaticity v non-pacemaker oblasti srdca

Ide o predsieňový a komorový myokard, ktorý za fyziologických podmienok nedisponuje automaticitou

Vzniká pri minerálovej dysbalancii, ischémii, nízkom intracelulárnom pH, katecholamínovom excese
Arytmie pri abnormálnej automaticite

Predsieňová, Junkčná, Komorová extrasystola
Ektopická predsieňová tachykardia
Akcelerovaný komorový rytmus
Komorová tachykardia (pri akútnej ischémii, alebo reperfúzii)
Parasystólia

2. Spúšťacia aktivita

ARP (Absolútna refraktérna perióda)

Počas ARP kardiomyocyty nereagujú na ďalší impulz

RRP (Relatívna refraktérna perióda)

Počas RRP reagujú kardiomyocyty len na nadprahový impulz

Spúšťacia aktivita znamená

že impulz vznikne v kardiomyocyte

Tesne po depolarizácii (za ARP)

Vznikne predčasný akčný potenciál, ktorý spustí arytmiu

Spúšťacia aktivita môže vyvolať arytmiu cez 2 mechanizmy:

Skorá after-depolarizácia (vzniká počas 2, 3 fázy)

Neskorá after-depolarizácia (vzniká počas 4 fázy)

Mechanism of arrhytmias, Early After-depolarization, Delayed Afterdepolarization

Skorá after-depolarizácia

Early afterdepolarization induced Triggered activity

Depolarizácie vznikne predčasne

počas 2. fázy, alebo 3. fázy akčného pontenciálu

Vzniká pri predĺžení akčného potenciálu

Čo vidíme na EKG ako predĺžený QT interval
Riziko skorej afterdepolarizácie zvyšuje:

Arytmie pri skorej afterdepolarizácii

Torsades de Pointes (TdP)

je polymorfná komorová tachykardia
ktorá vznikne pri predĺženom QT intervale

Mechanism of arrhytmias, Early After-depolarization, phase 2 or phase 3

Early afterdepolarization induced Triggered activity, R on T phenomenon, Torsades de Pointes

Skorá after-depolarizácia a Torsades de Pointes

Pri predĺženom QT intervale

Je predĺžený akčný potenciál - hlavne repolarizácia (zelená krivka)
Predĺženú repolarizáciu vidíme na EKG počas sínusového rytmu ako predĺžený QT interval

Skorá afterdepolarizácia (SAD)

Vyvolá komorovú extrasystolu (Fenomén R na T)

a spustí sa Torsades de Pointes

TdP sa udržiava reentry mechanizmom pre transmurálnu disperziu repolarizácie

Mechanism early after-depolariziation, phenomenon R on T, Torsades de Pointes

Skorá afterdepolarizácia (Akčný potenciál)

(A) Normálny akčný potenciál

Akčný potenciál vidíme na EKG ako QT interval

(B) Skorá after-depolarizácia

V 2. fáze akčného potenciálu vznikla skorá after-depolarizácia
No nevznikol nový akčný potenciál (pretože skorá after-depolarizácie neprekročila "aktivačný prah")

(C) Skorá after-depolarizácia a Nový akčný potenciál

Skorá after-depolarizácia spustila nový akčný potenciál
Čo na EKG vidíme ako komorovú extrasystolu (Fenomén R na T)

(D) Torsades de Pointes (TdP)

Je akademická zhoda, že TdP spustí skorá after-depolarizácia
No mechanizmus počas behu TdP je otázny

Môže ísť o opakované skoré after-depolarizácie (ako na obrázku D)
Alebo ide o reentry pri transmurálnej disperzii repolarizácie

Tento mechanizmus je pravdepodobnejší

Neskorá after-depolarizácia

Delayed afterdepolarization induced Triggered activity

Depolarizácia vznikne predčasne

počas 4. fázy akčného potenciálu

Riziko neskorej afterdepolarizácie zvyšuje:

Vzniká pri tachykardii
Arytmie pri neskorej afterdepolarizácii

Bidirekčná komorová tachykardia

Pri intoxikácii digoxinom
Pri extrémnej fyzickej záťaži (katecholamíny)

Akcelerovaný komorový rytmus pri infarkte

Mechanism Delayed afterdepolarization induced Triggered activity, Phase 4 of action potential

Delayed afterdepolarization induced Triggered activity, action potential, single triggered AP, multiple triggered APs

Neskorá afterdepolarizácia (Akčný potenciál)

(A) Normálny akčný potenciál

Akčný potenciál vidíme na EKG ako QT interval

(B) Neskorá after-depolarizácia

V 4. fáze akčného potenciálu vznikla neskorá after-depolarizácia
No nevznikol nový akčný potenciál (pretože neskorá after-depolarizácie neprekročila "aktívačný prah")

(C) Neskorá after-depolarizácia a Nový akčný potenciál

Neskorá after-depolarizácie spustila nový akčný potenciál
Čo na EKG vidíme ako komorovú extrasystolu

(D) Arytmia

Opakované neskoré after-depolarizácie vidíme na EKG ako arytmiu
Môže ísť o akcelerovaná komorový rytmus pri infarkte

3. Reentry

Je najčastejší mechanizmus arytmií
Impulz (akčný potenciál) krúži dookola (najčastejšie okolo anatomickej prekážky)

Z reentry (kruhu) vystupujú impulzy a aktivujú myokard
Impulzy vystupujú z reentry presne ako z SA uzla pri sínusovom rytme

V minulosti sa pre reentry mechanizmus pri SVT používali termíny:

Reciprocating tachycardia, Circus movement tachycardia
Dnes sa tieto termíny nepoužívajú

Mechanism arrhythmias, re-entry, Reciprocating tachycardia, Circus movement tachycardia

Mechanizmus Reentry

Reentry je krúženie toho istého impulzu (akčného potenciálu)

Impulz nesmie naraziť na vlastnú refraktérnu periódu, pretože by reentry zaniklo
Impulz najčastejšie krúži okolo anatomickej prekážky (okolo jazvy po infarkte)

$Action potential, Absolute and Relative Refractory Periods (ARP, RRP)$

Akčný potenciál

Impulz v myokarde komôr vidíme na EKG ako QT interval

Začína depolarizáciou (fáza 0)
Končí repolarizáciou (fáza 4)

Po depolarizácii nasleduje ARP a RRP

Počas ARP (Absolútna refraktérna perióda)

Kardiomyocyty nereagujú na ďalší impulz

Počas RRP (Relatívna refraktérna perióda)

Kardiomyocyty reagujú len na nadprahový impulz

Action potential wavefront, depolarization arrow, RRP, ARP

Šírenie akčného potenciálu

Impulz sa šíri od miesta vzniku ako "šípka"

Reálne sa šíri ako keď hodíte kameň do vody
šípky smerujú od miesta vzniku excentricky

Hrot šípky je depolarizácia
Chvost šípky je koniec RRP (repolarizácie)

$Action potential wavefront, Re-entry mechanism absolute refractory period (ARP), Relative refractory period (RRP), excitation gap$

Reentry a Excitation gap

Impulz krúži najčastejšie okolo anatomickej prekážky
Hrot nesmie naraziť na absolútnu refraktérnu periódu

Reentry by sa prerušilo

Excitation gap

Je úsek medzi hrotom a koncom ARP
Je to excitabilný úsek reentry
Je dôležitý pri elektrofyziologickom vyšetrení
Využíva pri diagnostike a liečbe reentry

Vznik Reentry

Reentry potrebuje pre vznik 3 podmienky:

Paralelne dráhy cez ktoré sa šíry impulz

Dráhy najčastejšie oddeľuje anatomická prekážka (jazva po infarkte)

Unilaterálny blok

Cez jednu dráhu sa impulz šíri len jedným smerom

Spomalené vedenie cez jednu dráhu

Impulz sa počas reentry spomalí, a hrot tak nenarazí na refraktérnu periódu (na chvost)

Reentry spustí predsieňová, alebo komorová extrasystola

Normal physiology action potential wavefront, purkinje fiber twing

Aktivácia komory cez Purkyňové vlákna

Komorový myokard je aktivovaný impulzom

z prevodového systému cez Purkyňové vlákna

Sú prítomné 2 paralelné dráhy

Vlákna sú oddelené anatomickou prekážkou

ide o fyziologickú prekážku (nie jazvu po infarkte)

Za prekážkou sa impulzy strednú a zaniknú

Ostatné impulzy pokračujú na myokard

Subendocardial ischemia, slow conduciton, unilateral block, coronary occlusion, unaffected purkinje fiber

Vznik pomalej dráhy

Stenóza artéria vyvolá subendokardiálnu ischémiu

stenóza je zúženie, oklúzia je uzáver
Zmení sa elektrofyziológia ischemickej časti

V ischemickom myokarde vznikne

Unilaterálny blok
Spomalené vedenie (dekrementálne vedenie)

Impulz potom prechádza na komorový myokard

len cez 1 purkyňové vlákno
Ischemická časť blokuje impulz

Start anterograde, retrograde conduciton reentry, subendocardial ischemia

Začiatok Reentry

Reentry začne predsieňovou, alebo komorovou extrasystolou

Extrasystola príde do reentry v čase excitation gap

Impulz prechádza

Anterográdne len cez 1 purkyňové vlákno
Retrográdne cez spomalenú ischemickú časť

Na konci spomalenej dráhy

Už nie je anterográdny impulz v ARP

(ARP - Absolútna refraktérna perióda)

Retrográdny impulz so spomalenej dráhy:

Začne krúžiť po reentry

Established reentrant circuit, multiple parallel pathways, unidirectional block, slow and fast pathway

Reentry

Impulz krúži

Anterográdne len cez 1 purkyňové vlákno
Retrográdne cez spomalenú ischemickú časť

Pri každej otočke
- Vystupujú z reentry impulzy
- a aktivujú myokard
Krúženie impulzu po reentry

Je vždy v zóne tachykardie (frekvencia > 100/min.)
Reentry tak deaktivuje všetky ostatné ložiska v srdci

(overdrive suppression)

Rozdelenie Reentry

Anatomické reentry (najčastejšie)
Funkčné reentry

Leading circle reetry
Anisotropic reentry
Figure of 8 reentry
Reflection reentry
Spiral wave (rotor) reentry
Phase 2 reentry

Anatomické reentry

Anatomické reentry je najčastejší mechanizmus reentry
Stred reentry tvorí anatomická prekážka:

Jazva po infarkte (najčastejšie)
Srdcová chlopňa

Arytmie pri anatomickom reentry:

Komorová tachykardia po infarkte
Flutter predsieni
AVRT
AVNRT
Ramienková re-entry komorová tachykardia

Anatomical reentry, classic reentry, anatomical obstacle

Funkčné reentry

Vznikne funkčná bariéra
Ide o elektrofyziologickú zmenu myokardu pri:

Ischémii
Minerálovej dysbalancii
Po podaní niektorých antiarytmik

Funkčné reentry môže mať viacej mechanizmov:

Leading circle reetry
Anisotropic reentry
Figure of 8 reentry
Reflection reentry
Spiral wave (rotor) reentry
Phase 2 reentry

Leading circle reetry

Stred reentry tvorí funkčná prekážka (F)
Impulzy z reentry smerujú aj do stredu

A udržiavajú stred v absolútnej refraktérnej perióde
Stred reentry je tak neexcitabilný (je elektricky neaktívny)

Arytmie pri Leading circle reentry:

Leading circle reentry, Functional Reentry

Anisotropic reentry

Izotropné vedenie

Má rovnaké vlastnosti vedenia vo všetkých smeroch

Anizotropné vedenie

Nemá rovnaké vlastnosti vo všetkých smeroch

Vedenie impulzu cez myokard je anizotropné
Impulz sa šíri

Rýchlo - longitudinálnym smerom (gap junction)
Pomaly - transverzálnym smerom

Pri anizotropnom reentry

Vznikne v myokarde refraktérna línia

okolo ktorej krúži reentry

Na obrázku je rýchlosť impulzu v ms

Arytmie pri Anisotropic reentry:

Komorová tachykardia

Figure of 8 reentry

Sú prítomné 2 reentry okruhy

Pripomínajú tvar osmičky (8)

Impulzy krúžia

V smere a proti smeru hodinových ručičiek

Majú spoločnú 1 dráhu, ktorá môže byť oddelená:

Funkčnou, alebo anatomickou bariérou

Arytmie pri Figure of 8 reentry:

Komorová tachykardia pri infarkte

Reflection reentry

Ide o atypický reentry mechanizmus

Pretože impulz nekrúži do kruhu
Impulz osciluje po lineárnej osi

Lineárna časť myokardu

Má elektrofyziologicky zmenenú časť

Na hranici zmeneného myokardu je zóna

ktorá otočí smer impulzu (akčného potenciálu)

Impulz tak osciluje "hore-dole"

po lineárnej časti myokardu

Môže vzniknúť na ploche 1-2mm²

Ťažko sa diferencuje od ektopickej automaticity

Spiral wave (rotor) reentry

Centrálne sa nachádza refraktérne jadro

Okolo jadra krúži vlna
Vlna môže krúžiť v 2D, aj 3D priestore

Z vlny vystupujú impulzy, ktoré aktivujú myokard
Arytmie pri Spiral wave (rotor) reentry:

Spiral wave (rotor) reentry, Functional Reentry

Phase 2 reentry

Transmural action potential duration, endocardium, M-myocardium, Epicardium

Akčný potenciál (AP) v stene myokardu

Sa čiastočne odlišuje v

Epikarde
Strednom myokarde (M-bunky)
Endokarde

AP sa čiastočne odlišuje aj v

pravej a ľavej komore

Transmurálna disperzia repolarizácie

Je rozdiel dĺžky akčných potenciálov (hlavne repolarizácie)

Action potential, phase 2 in encocardium and epicardium, J wave

Pri funkčnej poruche myokardu (porucha iónov, lieky, ischémia)
Môže vzniknúť rozdiel v 1. a 2. fáze akčného potenciálu
Hlavne medzi endokardom a epikardom

Čo na EKG vidíme ako zmenu za QRS komplexom

Najčastejšia ako J vlnu

Phase 2 reentry mechanism, Functional Reentry

Phase 2 reentry

Je funkčné reentry pri poruche 2. fázy akčného potenciálu
Reentry spustí najčastejšie komorová extrasystola (KES)
Reentry krúži medzi endokardom a epikardom

Impulz nenarazí na vlastnú absolútnu refraktérnu periódu

Impulz v podstate osciluje medzi endokardom a epikardom

Nejde o typické krúživé reentry

Syndrómy J vlny

J wave syndromes: sú syndrómy s poruchou 2. fázy akčného potenciálu
Na EKG vytvárajú zmeny za QRS komplexom:

Arytmie pri Phase 2 reentry

Komorová tachykardia
Fibrilácia komôr
Arytmie musia ale vzniknúť pri poruche 2. fázy akčného potenciálu

Najčastejšie pri Syndrómoch J vlny:

Brugada syndróme
Benígnej skorej repolarizácii