Välj en sida

Illustrationer i artikeln

Artikelns innehåll

I detta kapitel diskuteras grundläggande principer inom elektrokardiologin. Detta inbegriper en introduktion till elektrofysiologi, uppkomst av EKG-kurvan samt principer för de vanligaste avledningarna.

Ordlista

Aktionspotential – Alla celler i hjärtat arbetar aktivt för att reglera koncentrationen av olika joner inuti och utanför cellen. Syftet är att etablera en intracellulär jonmiljö som skiljer sig från den extracellulära, vilket ger upphov till spänning över cellmembranet. Hjärtats celler använder denna spänning för att genomföra en aktionspotential, vilket innebär en process som leder till en snabb förändring av spänningen över cellmembranet. Aktionspotentialen leder till att cellen aktiveras och signalerar.

Automaticitet – Celler som besitter automaticitet har förmåga att aktiveras spontant (utan att stimuleras utifrån). I hjärtat har bland annat sinusknutan, AV-noden och Purkinjeceller denna förmågan. Det betyder att samtliga dessa strukturer kan avfyra spontana aktionspotentialer och etablera en rytm. Under normala omständigheter är det sinusknutan som sätter rytmen, vilket förklaras av att den har högst automaticitet.

Myokardium – Myokardium syftar till de celler i hjärtat (myokardceller) vars primära uppgift är att kontrahera.

Retledningssystem – Hjärtat har ett retledningssystemet som består av celler vars primära uppgift är att sprida aktionspotentialen genom myokardiet. Retledningsceller har ingen nämnvärd kontraktil funktion.

 

Varje hjärtcykel börjar med att en aktionspotential genereras i sinusknutan (Figur 1). Därifrån sprids aktionspotentialen genom myokardiet i förmaken och kammarna som aktiveras och därmed kontraherar. För att hjärtat ska fungera effektivt måste förmak och kammare aktiveras snabbt och sekventiellt. Snabb aktivering är viktig för att merparten av myokardiet i varje hjärtrum skall aktiveras ungefär samtidigt. Detta ger ett effektivt pumparbete. Sekventiell aktivering innebär att förmaken aktiveras först och fyller kammarna med blod innan kammarna kontraherar.

För att koordinera detta har hjärtat ett retledningssystem som består av specialiserade celler. Dessa celler fungerar som elektriska sladdar som sprider aktionspotentialen snabbt och synkroniserat till de kontraktila myokardcellerna i förmak och kammare. När de kontraktila myokardcellerna mottager aktionspotentialen aktiveras de och kontraherar. Figur 1 illustrerar viktiga komponenter retledningssystemet samt deras relation till EKG-kurvan.

Figur 1. Hjärtats fyra rum och retledningssystemet. Från sinusknutan avfyras en depolariserande impuls som färdas genom förmaken och via AV-noden till kammarna. Impulsen aktiverar hjärtmuskelcellerna som därmed kontraherar. Strömmen som alstras när förmak- och kammarmyokard aktiveras ger upphov till den klassiska EKG-kurvan. Förmakens aktivering ger upphov till P-vågen på EKG-kurvan. Kammarnas aktivering ger upphov till QRS-komplexet. Kammarnas återställning avspeglas i T-vågen.

Vävnadsarkitektur

I hjärtat finns huvudsakligen två celltyper: retledningsceller och kontraktila celler. Dessa celler är mekaniskt och elektriskt sammankopplade och kan därför samarbeta. Det är viktigt att förstå den huvudsakliga skillnaden mellan retledningsceller och kontraktila celler:

  • Retledningsceller är fibrer vars uppgift är att sprida aktionspotentialen i hjärtat. Retledningscellerna har i princip ingen förmåga att kontrahera men däremot sprider de aktionspotentialen mycket fort.
  • Kontraktila celler har i uppgift att kontrahera. Dessa kan dock också sprida aktionspotentialen men betydligt långsammare än retledningscellerna.

I motsatts till skelettmuskulatur har alla celler i hjärtat en grenliknande struktur (Figur 2). Cellerna är sammankopplade, både mekaniskt och elektriskt, längs deras längdaxlar. Den här typen av vävnadsarkitektur kallas syncytium och den karaktäriseras av att hela cellnätverket kan arbeta som en enhet (eftersom cellerna är sammankopplade). Om en cell i syncytiet aktiveras (depolariserar), så kommer samtliga celler nedströms att aktiveras (förutsatt att cellerna är exciterbara [mottagliga]). Kopplingarna mellan cellerna kallas intercalated discs, vilket är proteinkomplex som förankrar cellmembranen. En komponent i detta proteinkomplex är gap junctions, vilket är membranproteiner som bildar kanaler mellan cellerna. Genom dessa kanaler sprids aktiontepotentialen mellan cellerna.

Figur 2. Schematisk bild av hjärtats cellarkitektur.

Figur 2. Schematisk bild av hjärtats cellarkitektur.

Aktionspotentialen

Aktionspotentialen (se ordlistan ovan för definition av aktionspotential) består av en depolarisation (aktivering) som följs av en repolarisation (återställning/återhämtning). Under aktionspotentialen förflyttas joner (Na+, K+, Ca2+) fram och tillbaka över cellmembranen (sker i alla celler). Förflyttning av laddade joner genererar elektrisk ström. I hjärtat är således spridning av en elektrisk ström kopplad till en mekanisk kontraktion.

Eftersom kroppens vävnader och vätskor är strömförande kommer hjärtats elektriska potentialer fortplantas ända ut i huden där de kan registreras med hjälp av elektroder. Elektrokardiografi är konsten att registrera, bearbeta och tolka dessa elektriska potentialer. Figur 3 visar aktionspotentialens utseende i en kontraktil myokardcell (detta diskuteras ingående i nästa kapitel).

Notera att benämningarna elektrisk impuls, impuls, impulsvåg och depolarisationsvåg alla syftar till spridningen av aktionspotentialen i myokardiet.

Figur 3. Aktionspotentialens utseende i kontraktila celler.

Figur 3. Aktionspotentialens utseende i kontraktila celler.

Elektromekanisk koppling

Depolarisationen aktiverar myokardcellen och inducerar reaktioner som leder till att cellen kontraherar. Spridningen av en elektrisk impuls är således direkt kopplad till en mekanisk händelse (sk elektromekanisk koppling). De elektriska potentialer som genereras i retledningssystemet (sinusknutan, AV-noden, His bunt, skänklarna, Purkinjenätverket) är för små för att kunna upptäckas (individuellt) via elektroder på huden. Med andra ord, på EKG-kurvan kan man inte särskilja retledningssystemets elektriska potentialer från de kontraktila cellernas potentialer. Detta är olyckligt eftersom bedömning av retledningssystemets funktion är fundamentalt vid all EKG-diagnostik. Lyckligtvis är det nästan alltid möjligt att dra slutsatser om retledningssystemets funktion genom att granska de tillgängliga EKG-vågorna och rytmen.

 

loggain

 

Retledningssystemet

Sinusknutan

Sinusknutan är lokaliserad i höger förmak vid v. cava superiors mynning. Den är cirka 3 millimeter i diameter och består av specialiserade celler som saknar kontraktil förmåga. Varje hjärtcykel börjar med att cellerna i sinusknutan spontant avfyrar en aktionspotential som fortplantas genom hjärtat. Denna förmåga att generera spontanta aktionspotentialer, utan föregående stimulering, kallas automaticitet. Sinusknutans celler avfyrar spontant cirka 70 aktionspotentialer per minut (vilket resulterar i 70 hjärtslag per minut). Denna inneboende frekvens kallas egenfrekvens.

Sinusknutans frekvens modifieras primärt av autonoma nervsystemet. Sympatisk stimulering höjer frekvensen medan parasympatisk stimulering sänker frekvensen. Hjärtfrekvensen i varje ögonblick beror således på balansen mellan sympatisk och parasympatisk stimulering. Vid fysisk ansträngning ökar sympatisk stimuli samtidigt som parasympatisk stimuli minskar och detta leder till ökad hjärtfrekvens. I vila är istället parasympatisk aktivitet dominerande vilket ger låg hjärtfrekvens.

Latenta pacemakers

Sinusknutan är hjärtats primära pacemaker. I hjärtat finns dock ytterligare strukturer som besitter automaticitet och därmed pacemaker-funktion. Dessa är som följer:

  • Delar av förmaksmyokardiet: På flera platser i förmaken (särskilt vid crista terminalis, sinus coronarius samt v. cava inferiors mynning) finns celler med automaticitet. Dessa celler räknas inte som retledningsceller, utan snarast som myokardceller med automaticitet. Således är automaticitet inte exklusivt för retledningssystemets celler.
  • AV-nodområdet: Det är tveksamt om AV-nodens egna celler besitter automaticitet. Däremot är det bevisat att celler runtomkring AV-noden har automaticitet. För enkelhetens skull kommer denna automaticitet ändå refereras som AV-nodens.
  • His-Purkinjesystemet: Cellerna som utgör His bunt samt alla Purkinjefibrer (vilket inkluderar skänklarna och fasciklarna) besitter automaticitet.

Hjärtat har således fyra pacemakers (sinusknutan, förmaksmyokard, AV-noden samt His-Purkinjesystemet). Anledningen till att sinusknutan är den primära pacemakern är för att egenfrekvensen är högst i sinusknutan. Hjärtrytmen styrs nämligen av den pacemaker som har högst impulsfrekvens, eftersom impulserna från den kommer depolarisera (och därmed nollställa) övriga pacemakers innan de hinner avfyra. Skulle däremot impulsen från sinusknutan utebli tillräckligt länge så kommer celler i någon av ovannämnda strukturer börja avfyra aktionspotentialer och etablera en hjärtrytm. Den rytmen kommer ha lägre frekvens än sinusknutans. Egenfrekvensen i dessa strukturer, som ofta kallas latenta pacemakers, faller i den ordning som de är listade ovan (dvs frekvensen är högst i förmaksmyokardiet och lägst i Purkinjesystemet. Figur 4 för detaljer).

Notera att automaticitet normalt inte förekommer i övriga delar av förmaksmyokardiet och inte heller i någon del av kammarmyokardiet. Det skall dock nämnas att under patologiska omständigheter kan faktiskt alla hjärtats celler avfyra aktionspotentialer (detta omtalas i kapitlet om arytmier).

Figur 4. Översikt av retledningssystemet och impulsens väg genom hjärtat. Till höger i bild syns pacemaker-hierarkin i hjärtat. Samtliga dessa strukturer har alltså automaticitet och kan därför etablera en rytm. Sinusknutan har högst egenfrekvens, vilket förklarar varför den sätter hjärtrytmen under normala omständigheter.

Figur 4. Översikt av retledningssystemet och impulsens väg genom hjärtat. Till höger i bild syns pacemaker-hierarkin i hjärtat. Samtliga dessa strukturer har alltså automaticitet och kan därför etablera en rytm. Sinusknutan har högst egenfrekvens, vilket förklarar varför den sätter hjärtrytmen under normala omständigheter.

Observera att impulsspridning, impulstransmission och impulsöverledning är synonymer.

 

loggain

 

Impulsspridning – generella aspekter

Som tidigare nämnt har retledningssystemets celler ingen kontraktil förmåga. Retledningssystemets celler är endast ansvariga för att sprida depolarisationsvågen snabbt till de kontraktila cellerna, så att de kan kontrahera synkroniserat. Det finns dock betydligt färre retledningsceller än kontraktila celler, vilket innebär att endast en del av de kontraktila cellerna kommunicerar direkt med retledningscellerna. De kontraktila cellerna som inte kommunicerar direkt med retledningsceller erhåller impulsen från andra kontraktila celler. Detta är möjligt eftersom alla cellerna är elektriskt sammankopplade, och impulsen kan därför spridas från en cell till nästa. Impulsspridning mellan kontraktila myokardceller går dock betydligt långsammare än impulsspridning genom retledningscellerna.

 

Impulsspridning i förmaken

Utöver sinusknutan och AV-noden är retledningssystemet i förmaken tämligen vagt definierat. De flesta experter är dock överens om att det finns tre (eventuellt fyra) fiberbuntar med snabb impulstransmission (1 m/s, vilket är snabbt jämfört med resten av förmaksmyokardiet) och dessa betraktas som förmakens retledningsfibrer. Som framgår av Figur 1 härrör dessa fibrer från sinusknuteområdet. Den tydligaste av dessa fiberbuntar är Bachmanns bunt som överleder impulsen från höger till vänster förmak. I anglosaxisk litteratur benämns dessa fiberbuntar the internodal pathways.

AV-systemet

AV-noden är första instans i AV-systemet. Den är belägen i förmaksseptum och är normalt den enda förbindelsen mellan förmak och kammare. AV-noden mottager och fördröjer förmaksimpulsen innan den överförs till kammarna. Fördröjningen, som beror på att impulstransmission genom AV-noden går långsamt, ger tid åt att fylla kammarna innan de skall kontrahera. AV-noden fortsätter i His bunt som delas i höger och vänster skänkel. Skänklarna övergår successivt i Purkinjefibrer (vänster skänkel delas först i en främre och en bakre fascikel).

Purkinjefibrer

Impulstransmission (impulsöverföring) i Purkinjefibrerna går mycket fort (4 m/s). Purkinjefibrerna löper huvudsakligen genom endokardiet där de överlämnar impulsen till de kontraktila myokardcellerna. En del fibrer penetrerar in i myokardiet. Det innebär att aktivering av kammarna (undantaget septum) sker från endokard till epikard (Figur 5). Den snabba impulstransmissionen i Purkinjenätverket gör att alla partier av kammarmyokardiet kan aktiveras ungefär samtidigt.

När Purkinjecellerna överlämnat impulsen till de kontraktila myokardcellerna sker fortsatt impulsspridning från myokardcell till myokardcell, vilket går jämförelsevis långsamt (0,4 m/s).

Figur 5. Schematisk bild av hjärtmuskelväggens lager. Notera att termen "myokardium" oftast används för att beskriva hela tvärsnittet.

Figur 5. Schematisk bild av hjärtmuskelväggens lager. Notera att termen ”myokardium” oftast används för att beskriva hela tvärsnittet.

Autonoma nervsystemet

Vagusnerven försörjer hjärtat med parasympatiska fibrer. Dessa går primärt till sinusknutan och området kring AV-noden. Vagusaktivitet leder till lägre automaticitet i sinusknutan och långsammare impulstransmission genom AV-noden. Detta innebär minskad hjärtfrekvens respektive förlängd atrioventrikulär överledning. Mycket kraftig vagusstimulering kan leda till upphörd aktivitet i sinusknutan, alternativt totalstopp i AV-noden; detta kan leda till svimning och stillestånd. Lyckligtvis brukar en latent pacemaker ingripa och etablera en  rytm om inte den vanliga rytmen återkommer inom kort.

Sympatiska nervsystemets fibrer löper längs blodkärlen och innerverar hela hjärtat, särskilt i kammarnas myokard. Retledningsceller och kontraktilt myokardium i förmak och kammare blir mer exciterat av sympatikusaktivitet. Ökad sympatikusaktivitet leder således till högre frekvens i sinusknutan, snabbare impulstransmission och mer kraftfulla kontraktioner i förmak och, i synnerhet, kammare. 

 

loggain

 

Rytm

Definitionen av en rytm är tre konsekutiva hjärtslag med samma utseende på EKG-kurvan. Det likartade utseendet indikerar att slagen har samma ursprung. Under normala omständigheter är sinusknutan hjärtats pacemaker och då föreligger sinusrytm. Även om man inte kan skönja sinusknutans aktivitet på EKG så finns indicier på att sinusrytm föreligger (diskuteras senare). Skulle en struktur utanför sinusknutan avfyra en enstaka aktionspotential som leder till ett hjärtslag kallas strukturen ektopiskt fokus och slaget ektopiskt slag. Om sinusknutan är defekt och impulserna uteblir kan en latent pacemaker etablera en hjärtrytm, som då kallas ektopisk rytm (eller ersättningsrytm). Rytmrubbningar diskuteras i kapitel 3.

Sammanfattning

Hjärtcykeln börjar när sinusknutan spontant avfyrar en aktionspotential som resulterar i en depolarisationsvåg genom hjärtat. Impulsen sprids via internodal pathways och Bachmanns bunt i förmaken. AV-noden fördröjer impulsen ett ögonblick så att förmaken hinner fylla kammarna med blod. Impulsen förtsätter i His bunt som delas i höger och vänster skänkel vilka övergår i enskilda Purkinjefibrer. Sistnämnda överlämnar impulsen till en del av kammarmyokardiet som aktiveras. Därefter sker den fortsatta impulsspridningen från myokardcell till myokardcell.

Aktionspotential innebär att cellen först depolariserar och därefter repolariserar. Detta sker via elektriska jonflöden över cellmembranet. Elektriska potentialer från förmakens depolarisation, samt kammarnas de- och repolarisation registreras med elektroder på huden.

Den särskilt intresserade kan även  studera Figur 6, som visar förhållandet mellan volym, tryck och spänning i hjärtat.

Figur 6. För särskilt intresserade läsare visas här relationen mellan EKG-kurvans komponenter och tryckförhållandena i förmak, kammare och aorta.

Figur 6. För särskilt intresserade läsare visas här relationen mellan EKG-kurvans komponenter och tryckförhållandena i förmak, kammare och aorta.

error: Innehållet är skyddat.