CC BY
37
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
1
УДК 612.17+612.8+612.2 UDC 612.17+612.8+612.2
14.00.00 Медицинские науки Medical sciences
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ОЧАГА VISUALIZATION OF THE SPACE OF INITIAL
ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В EXCITATION AREA IN SINOATRIAL NODE OF СИНОАТРИАЛЬНОМ УЗЛЕ СЕРДЦА КОШКИ THE CATS HEART
Сомов Иван Михайлович
Кубанский государственный медицинский университет, Краснодар, Россия
В статье приведена визуализация очага первоначального возбуждения в синоатриальном узле сердца кошки
Ключевые слова: ОЧАГ ВОЗБУЖДЕНИЯ, ОЧАГ СВЕЧЕНИЯ, СИНОАТРИАЛЬНЫЙ УЗЕЛ
Somov Ivan Mikhailovich
Kuban State Medical University, Krasnodar, Russia
The article describes the visualization of the space of initial excitation area in sinoatrial node of the cat s heart
Keywords: SPACE OF THE EXCITATION, SPACE OF GLOW, SINOATRIAL NODE
Визуализация очага первоначального возбуждения в синоатриальном
узле сердца кошки
Одним из электрофизиологических методов, позволяющих исследовать внутрисердечный пейсмекерный механизм является компьютерное картирование очага первоначального возбуждения в области синоатриального узла. Однако метод компьютерного картирования
обладает существенным недостатком: размеры электродов матрицы
несоизмеримы с размерами пейсмекерных клеток узла.
Этот недостаток устраняет метод оптического потенциала (И.Р. Ефремов с соавт., 2002[1,2]; В.С. Кузьмин, Л.В. Розенштраух, 2012[3]). Последний обладает огромной разрешающей способностью, но может использоваться только на изолированном препарате.
Таким образом, существующие в настоящее время методы изучения очага первоначального возбуждения либо недостаточно информативны, либо их использование затруднено.
В этом плане представляет интерес метод визуализации в высокочастотном поле очага свечения в синоатриальном узле,
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
2
являющегося маркером очага первоначального возбуждения. Метод
визуализации очага первоначального возбуждения в виде маркера - очага свечения в венозном синусе сердца лягушки был впервые использован М.Ю. Перовой с соавторами (2008). Был выявлен очаг свечения в толще венозного синуса сердца лягушки (М.Ю. Перова с соавт., 2008[4]).
Однако, никем ранее такое исследование не проводилось на теплокровном животном. Это исследование необходимо для
экстраполяции полученных фактов на формирование ритма сердца у человека, поскольку данные, полученные в опытах на лягушках, мало приемлемы для этого.
Цель работы: визуализация очага первоначального возбуждения в синоатриальном узле сердца кошки.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Острые опыты были поставлены на 14 беспородных кошках весом 3,5±0,4 килограммов. Все эксперименты выполнялись в соответствии с Международными рекомендациями по проведению биомедицинских исследований с использованием животных, принятыми Международным советом научных обществ (CIOMS) в 1985 г., со статьей XI Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964 г.) и правилами лабораторной практики в РФ (приказ МЗ РФ от 19. 06.2003 № 267).
Животных наркотизировали внутрибрюшинным введением 40 миллиграмм на килограмм веса тиопентала натрия.
После фиксации наркотизированной кошки в положении «на спине» делали кожный разрез по средней линии шеи на 6 - 8 сантиметров вниз от щитовидного хряща. Расслаивали фасции шеи. Раздвигали медиальные края продольных мышц шеи. Под открывшуюся трахею подводили лигатуру. Скальпелем разрезали один из верхних промежутков между хрящевыми кольцами и продолжали разрез в каудальном направлении на протяжении двух колец. Расширив разрез крючками, вводили в него
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
3
трахеотомическую трубку и герметически укрепляли подведенной лигатурой. Под наружный конец трубки подкладывали марлевую салфетку. Трахеотомическую трубку подсоединяли к аппарату
искусственной вентиляции лёгких, устанавливали параметры вентиляции и включали аппарат.
Производили разрез от среднеключичной до околопозвоночной линии по ходу ребра в IV межреберье, чтобы не резецировать ни одно из рёбер.
Далее пересекали спереди пучки большой и малой грудных мышц, на боковой поверхности - нижний край передней зубчатой мышцы, в заднем отделе - широкую мышцу спины. Сзади разрез заканчивался у края глубоких мышц спины и края трапециевидной мышцы
Вскрывали париетальную плевру. Вводили ранорасширитель и раздвигали края разреза. Прошивали перикард нитями-держалками и вскрывали его. Нити-держалки фиксировались к ранорасширителю. На область синоатриального узла, ориентирами которого являлись: устье краниальной (верхней) полой вены, пограничная борозда правого предсердия, начало ушка правого предсердия, подводили камеру визуализации возбуждения в высокочастотном электрическом поле.
На синоатриальную область сердца кошки помещали сканер (камеру) (рис.1) визуализации возбуждения в высокочастотном электрическом поле.
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
4
Рис. 1. Блок-схема установки. 1 - кошка. 2 - камера для визуализации очага свечения в высокочастотном электрическом поле. 3 - блок управления высокочастотным электрическим полем. 4 - компьютер для получения изображения очага свечения в высокочастотном электрическом поле и регистрации электрокардиограммы. 5 - штативы. 6 - провода от электрокардиографических электродов. 7 - аппарат искусственной
вентиляции легких «Вита»
При создании высокочастотного электрического поля (частота 1024 Гц) в течение 64 секунд осуществляли регистрацию очага свечения в синоатриальной области. Свечение регистрировалось
высокочувствительной и высокоскоростной телекамерой установки (до 1000 кадров в секунду). Специальные программы строили гистограммы яркости свечения и гистограммы длины волн свечения.
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
5
В качестве параметров использовали площадь очага свечения в квадратных миллиметрах на сканограмме (рис.2.), площадь очага
Рис.2. Площадь очага свечения на поверхности синоатриальной области кошки на сканограмме
интенсивного свечения в квадратных миллиметрах (рис. 3), количество томографических срезов по интенсивности свечения (рис. 4), площадь томографических срезов очага свечения (рис. 5), толщину
томографических срезов (рис. 6),
Рис.3. Площадь очага интенсивного свечения на поверхности синоатриальной области котики на сканограмме
CD
1
Рис.4. Количество срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки в высокочастотном электрическом поле. Цифрами написаны номера срезов
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
6
2
Рис.5. Площадь срезов очага свечения (S) в мм на сканограмме
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
7
Рис. 6. Толщина (n) срезов очага свечения
расстояние между томографическими срезами светящегося миллиметрах (рис. 7), гистограмму яркости свечения очага в гистограмму длин волн очага свечения в нанометрах.
Рис. 7. Расстояние (h) между срезами очага свечения
очага в пикселях,
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
8
Статистический анализ результатов исследования был проведен с использованием программ: «STATISTIKA 6,0 for Windows». Вначале определяли нормальность распределения вариант. Это позволяло использовать параметрические методы обработки. Вычисляли М -
среднюю арифметическую, m - стандартную ошибку средней арифметической, P - показатель достоверности различий. За достоверные различия в сравнении средних величин в парных сравнениях брали t-критерий Стьюдента при р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
У 14 наркотизированных кошек, находящихся на искусственной вентиляции легких, со вскрытой грудной клеткой и перикардом, частота сердечных сокращений была 125,7±2,2 в минуту (рис.8).
Рис. 8. Электрокардиограмма кошки в исходном состоянии
В синоатриальной области возникал очаг свечения. На компьютерном снимке центр светящегося очага располагался на расстоянии 20,6±0,4 миллиметров по диагонали от устья краниальной полой вены. Время
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
9
между появлением очага свечения и зубцом Р на электрокардиограмме было постоянным и составляло 0,07 ± 0,01 секунды.
Площадь очага свечения на компьютерном снимке составляла 191,7±7,3 мм2. Внутри него выделялся очаг наибольшей яркости свечения, площадью 13,2±0,8 мм (рис 9). Согласно ранее полученным данным, сопоставления светящегося очага наибольшей яркости и очага первоначального возбуждения, выявляемого методом электродного картирования в венозном синусе сердца лягушек (М.Ю. Перова с соавт., 2008) [4], очаг наибольшей яркости свечения соответствует по размеру и локализации очагу первоначального возбуждения. Таким образом,
наблюдаемый
Рис. 9. Светящийся очаг в синоатриальной области сердца кошки и его томографические срезы по интенсивности свечения. А - наибольшая по интенсивности область свечения очага. Цифрами обозначены срезы
светящийся очаг включает в себя очаг первоначального возбуждения и зону распространения возбуждения.
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
10
Компьютерная программа по интенсивности свечения сделала 7 томографических срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки. Как видно из рисунка 9, возбуждение в синоатриальной области распространяется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Причем, в вертикальном направлении распространение возбуждения идет быстрее, чем в горизонтальном. Поэтому томографические срезы имеют вид усечённого конуса и расстояния между срезами (h) превышают толщину срезов (n) (таблица 1).
Таблица 1
Значения томографических срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки (M±m)
Пара- 1 2 3 4 5 6 7
метры
Т олщина Очаг 1,4±0,1 1,4±0,1 1,8±0,1 2,8±0,1 3,1±0,1 3,2±0,1
слоя (n) наиболее P1>0,05 P2<0,001 P4<0,001 P7<0,001 P11<0,001
в мм интенсив P3<0,001 P5<0,001 P8<0,001 P12<0,001
ного P6<0,001 P9<0,001 P13<0,001
свечения P10<0,001 P14<0,001
P15>0.05
Рассто- Очаг 8,1±0,1 8,1±0,1 7,7±0,1 7,2±0,1 7,0±0,1 6,8±0,1
яние наиболее P1>0,05 P2<0,001 P4<0,001 P7<0,001 P11<0,001
между интенсив P3<0,001 P5<0,001 P8<0,001 P12<0,001
слоями ного P6<0,001 P9<0,001 P13<0,001
(h) свечения P10>0.05 P14<0,001
в мм P15>0.05
Площадь 13,2±,08 21,8±1,0 29,6±1,0 46,1±1,3 74,3±1,8 135,5±3,2 191,7±7,3
срезов P1<0,001 P2<0,001 P4<0,001 P7<0,001 Pn<0,001 P16<0,001
(S) P3<0,001 P5<0,001 P8<0,001 P12<0,001 P17<0,001
в мм2 P6<0,001 P9<0,001 P13<0,001 P18<0,001
P10<0,001 P14<0,001 P19<0,001
P15<0.001 P20<0.001
P21<0.001
Примечание: P - достоверность между столбцами
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
11
Причем, в более поверхностных срезах возбуждение распространяется быстрее, чем в более глубоких, о чём свидетельствуют более широкие поверхностные срезы и большая их площадь (таблица 1).
Поскольку компьютерная программа первый срез делала без толщины, а остальные срезы имели толщину, то за сто процентов принималась толщина второго среза. Толщина третьего среза светящегося очага в синоатриальной области сердца кошки достоверно не отличалась от толщины второго среза.
Толщина четвёртого среза увеличивалась на 28,6%, пятого среза - на 100,0%, шестого среза - на 121,4% и седьмого среза - на 128,5%. (рис.10).
240
180
% 120
60
0
1
2 3 4 5 6 7
Рис. 10. Цифрами обозначены номера срезов. Толщина томографических срезов очага свечения в процентах. За 100% принята толщина второго томографического среза
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
12
Расстояние между первым и вторым срезами светящегося очага в синоатриальной области сердца кошки достоверно не отличалась от расстояния между вторым и третьим срезами. Расстояние между третьим и четвёртым срезами уменьшалось на 5,0%, расстояние между четвёртым и пятым срезами уменьшалось на 6,5%, расстояние между пятым и шестым срезами достоверно не изменялось, расстояние между шестым и седьмым срезами достоверно не изменялось (рис. 11).
120
% 60
0
1 и 2 2 и 3 3 и 4 4 и 5 5 и 6 6 и 7
Рис. 11. Расстояния между томографическими срезами очага свечения 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5, 5 и 6, 6 и 7 в процентах. За 100% принято расстояние между первым и вторым срезами очага
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
13
Площадь второго среза превышала площадь первого среза светящегося очага на 65,2%. Площадь третьего среза увеличивалась на 124,2%, четвёртого среза - на 248,5%, пятого среза - на 462,8% шестого среза - на 926,7%, седьмого среза - на 1352,3%. (рис.12).
Рис.12. Площадь томографических срезов (обозначены цифрами) очага свечения. Площадь томографических срезов дана в процентах. За 100% принята площадь очага наибольшего по интенсивности свечения
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
14
Гистограмма яркости очага свечения и длины волн представлены на рисунках 13, 14.
Рис. 13. Кошка. Исходная гистограмма яркостей. По оси абсцисс -значения яркости свечения в пикселях
Рис. 14. Кошка. Исходная гистограмма длин волн. По оси абсцисс
значения длин волн в нм
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
15
Яркость очага свечения в синоатриальной области сердца у кошек в исходном состоянии составляла 248,0±3,8 пикселей, а диапазон длин волн 460,7±1,3 - 570,7±2,6 нм.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В высокочастотном электрическом поле в синоатриальной области сердца кошки возникал очаг свечения. Он располагался в устье верхней полой вены.
Появление очага свечения предшествовало зубцу Р на электрокардиограмме. Время между появлением очага свечения и зубцом Р на электрокардиограмме было постоянным.
Внутри очага свечения выделялся очаг наибольшей яркости свечения. За ним следовали зоны менее интенсивного свечения.
Компьютерная программа сделала 7 томографических срезов по интенсивности свечения светящегося очага в синоатриальной области сердца кошки. Самый маленький по площади срез был самым интенсивным по свечению. Самый большой по площади срез был наименьшим по интенсивности свечения.
Томографические срезы имели вид усечённого конуса. Это указывало на то, что возбуждение в синоатриальной области распространялось как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Причем, в вертикальном направлении распространение возбуждения шло быстрее, чем в горизонтальном.
В более поверхностных срезах возбуждение распространялось быстрее, чем в более глубоких, о чём свидетельствовали более широкие поверхностные срезы и большая их площадь.
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
Научный журнал КубГАУ, №108(04), 2015 года
16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.. Ефремов И.Р., Самбелашвили А.Т., Никольский В.Н. Прогресс в изучении механизмов электрической стимуляции сердца (Часть 1) // Вестник Аритмологии. -2002. - № 26. - С. 1-19.
2.. Ефремов, И. Р., Ченг, Ю., Самбелашвили, А. Т., Никольский, В. Н. Прогресс в изучении механизмов электрической стимуляции сердца (часть 3) // Вестник аритмологии. -2002. - № 29 - С. 75-80.
3.. Кузьмин В.С., Розенштраух Л.В. Изучение распространения возбуждения в миокарде легочных вен крысы с использованием метода оптического картирования // Российский физиологический журнал 2012.-№ 9.- С. 1119-1130.
4.. Перова М.Ю., Абушкевич В.Г., Федунова Л.В., Перов В.Ю. Визуализация процесса возбуждения в пейсмекере венозного синуса сердца лягушки // Кубанский научный медицинский вестник.- 2008.- №6 (105).- С. 49-51.
REFERENCES
1.. Efremov I.R., Sambelashvili A.T., Nikolskiy V.N. Progress v izuchenii mehanizmov elektricheskoy stimulyatsii serdtsa (Chast'1) // Vestnik Aritmologii. - 2002. - № 26. - S. 119.
2.. Efremov, I. R., Cheng, Yu., Sambelashvili, A. T., Nikol'skiy, V. N. Progress v izuchenii mehanizmov elektricheskoy stimulyatsii serdtsa (chast 3) // Vestnik aritmologii. - 2002 - № 29. - S. 75-80.
3.. Kuzmin V.S., Rozenshtrauh L.V. Izuchenie rasprostraneniya vozbuzhdeniya v miokarde legochnyh ven krysy s ispolzovaniem metoda opticheskogo kartirovaniya // Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal 2012.-№ 9.-S.1119-1130.
4.. Perova M.Yu., Abushkevich V.G., Fedunova L.V., Perov V.Yu. Vizualizatsiya protsessa vozbuzhdeniya v peysmekere venoznogo sinusa serdtsa lyagushki // Kubanskiy nauchnyj meditsinskiy vestnik.- 2008.- № 6 (105).- S. 49-51.
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf/45.pdf
