Записи электрограмм позволяют получить важную информацию об электрических процессах в сердце, таких как: (1) локальная скорость активации (т.е. время активации миокарда вблизи непосредственного расположения электрода по отношению к референсной активации), (2) направление распространения электрического импульса по отношению к записывающему электроду, и (3) процесс активации миокарда в целом, записанный с электродов, расположенных в разных местах.
Существуют значительные различия между униполярными и биполярными записями с точки зрения пространственного разрешения (способности определять те области возбужденной ткани, которые генерируют записываемые потенциалы), временного разрешения (способности определять локальное время активации, которое наиболее соответствует времени прибытия фронта деполяризации) и направленности (способности предоставлять информацию о направлении и источнике волны возбуждения).
Эти различия могут использоваться при картировании, когда одновременно записываются униполярные и биполярные сигналы с картирующего катетера. Хотя биполярные записи достаточно информативны в большинстве случаев при ЭФИ, одновременная униполярная запись позволяет определять направление распространения волны возбуждения и более точно измерять локальное время активации.
а) Униполярные записи. Униполярная электрограмма отражает разницу в напряжении между электродом, расположенным в непосредственной близости от тканей сердца (регистрирующим электродом), и индифферентным (референсным), расположенным на расстоянии от сердца (так, что он не регистрирует совсем или регистрирует слабый сигнал от сердца), такой как центральный терминал Уилсона или электрод, расположенный в НПВ. Амплитуда униполярного сигнала прямо пропорциональна площади фронта волны деполяризации и обратно пропорциональна квадрату расстояния до регистрирующего электрода.
Плохой контакт электрода с тканями сердца проявляется низкой скоростью изменения сигнала (медленный сигнал) вместо ожидаемой быстрой смены полярности сигнала с положительной на отрицательную.
1. Пространственное разрешение. Униполярные записи обладают низким соотношением сигнал-шум и содержат значительное количество far-field сигналов, образующихся при деполяризации тканей, удаленных от записывающего электрода, т.к. при таком виде записи регистрируется разница потенциалов между далеко расположенными друг от друга электродами.
Таким образом, электрическую активность удаленных участков трудно дифференцировать от локальной. Это особенно важно при регистрации записей из рубцовых зон миокарда, в которых фракционированный потенциал желудочков регистрируется повсеместно и представлен низкоамплитудным пологим комплексом QS, что также отмечается в ситуациях, когда картирующий электрод располагается в полости желудочка, а не прилежит к стенке сердца.
Помехи могут быть уменьшены использованием индифферентного электрода, помещенного в НПВ вместо центрального терминала Уилсона. Кроме того, фильтрация униполярных электрограмм может устранять far-field сигналы, однако при этом утрачивается возможность получать информацию о направлении распространения волны возбуждения. В связи с этим обычно униполярные сигналы не фильтруются (частотой 0,05-300 Гц или больше).
Когда проводится исследование патологически измененных тканей (рубцовых или инфарктных зон), электрограммы из которых могут иметь очень маленькую амплитуду и могут маскироваться большими far-field сигналами, униполярные записи фильтруются при сопоставимых с биполярными электрограммами параметрах (от 10-40 до 300 Гц или больше).
2. Временное разрешение. Униполярные записи позволяют более точно измерять локальное время активации по сравнению с биполярными. Это касается как фильтрованных, так и нефильтрованных электрограмм. Общепринятым является соединение исследующего электрода, контактирующего с сердечной тканью, с положительным входом усилителя записи. В таком случае распространение фронта волны возбуждения в направлении исследующего электрода вызывает положительное отклонение на электрограмме, а в обратном направлении — отрицательное.
Таким образом, приближающийся фронт волны возбуждения вызывает положительное отклонение на электрограмме, которое быстро сменяется на отрицательное после прохождения области расположения электрода. При этом формируется комплекс RS. Переход положительного отклонения в отрицательное происходит, когда фронт волны возбуждения проходит место расположения исследующего электрода и на электрограмме находится в точке начала максимального отрицательного отклонения.
В нормальной гомогенной ткани точка начала максимального отрицательного отклонения (dV/dt) совпадает по времени с прохождением фронта волны деполяризации прямо под электродом, т.к. он соответствует состоянию максимальной пропускной способности Na+-каналов (рис. 1). Это касается как фильтрованных, так и нефильтрованных униполярных электрограмм.
Рисунок 1. Униполярные и биполярные сигналы. Представлены электрограммы, зарегистрированные у больного синдромом WPW в двух разных местах. Пунктирной линией отмечено начало дельта-волны. В месте А на униполярном канале записи регистрируется желудочковая осцилляция, напоминающая по форме несколько сглаженный комплекс QS, и низкоамплитудная предсердная осцилляция, однако на фильтрованном (диапазон 30-300 Гц) биполярном канале записи зарегистрирована предсердная осцилляция очень большой амплитуды и очень маленькая желудочковая осцилляция (стрелка), таким образом, данное место не подходит для проведения аблации. В месте В на униполярном канале записи зарегистрирована желудочковая осцилляция, имеющая форму более заостренного комплекса QS, а на фильтрованном биполярном канале записи зарегистрирована желудочковая осцилляция большей амплитуды, чем предсердная. При этом начало желудочковой осцилляции на биполярном канале записи по времени совпадает с началом максимального отрицательного отклонения на униполярном канале записи (dV/dt) и опережает начало дельта-волны. Аблация в месте В оказалась успешной. Abldist — дистальный авиационный; Abluni — униполярный аблационный; CSdist — дистальный коронарный синус; Hisdist — дистальная электрограмма пучка Гиса; HRA — верхние отделы правого предсердия; RVA — верхушка правого желудочка
3. Направленность. Морфология нефильтрованной униполярной электрограммы позволяет получить информацию о направлении распространения импульса (и соответственно о его источнике); положительные отклонения (волны R) отражают распространение импульса в направлении к регистрирующему электроду, а отрицательные (волны S) — в направлении от него. Двухфазные электрограммы (положительные, затем отрицательные отклонения, формирующие комплекс RS) демонстрируют прохождение фронтом волны деполяризации электрода с приближением к нему вначале и с удалением от него в последующем.
Если фронт волны берет свое начало непосредственно под регистрирующим электродом, то он распространяется одновременно во всех направлениях от электрода, вызывая только отрицательное отклонение электрограммы (комплекс QS) без зубца R. Важно отметить, что электрограмма, имеющая конфигурацию QS, имеет низкое пространственное разрешение и относительно низкую специфичность, т.к. регистрируется в зоне, диаметром более чем 1 см, и может быть отдалена на это расстояние от истинного аритмогенного очага.
Как было сказано ранее, фильтрация униполярной электрограммы на большой ангулярной частоте (например, 30 Гц) изменяет ее морфологию так, что невозможно оценить направление распространения фронта волны возбуждения и, соответственно, наличие или отсутствие комплекса QS не может использоваться для определения места наиболее ранней активации.
б) Биполярные записи. Биполярные записи получают путем присоединения двух электродов, исследующих определенную зону, к усилителю записи. В каждый момент времени получаемый потенциал является суммой потенциалов с положительного и отрицательного входов усилителя. Потенциал с отрицательного входа инвертированный, и он вычитается из потенциала с положительного входа, поэтому окончательная запись представляет собой разность между этими двумя потенциалами.
1. Пространственное разрешение. Биполярные записи имеют лучшее соотношение сигнал-шум. Кроме того, высокочастотные компоненты визуализируются на них более четко, что способствует идентификации места деполяризации, особенно в патологических инфарктных и рубцовых зонах.
В отличие от униполярных записей, электроды для биполярной записи, расположенные близко друг к другу, относительно менее подвержены влиянию far-field сигналов и регистрируют в основном местную электрическую активность, источником которой является ткань, контактирующая с электродами, а также расположенная между ними. Биполярная электрограмма представляет собой простую разность между двумя униполярными электрограммами, зарегистрированными с двух полюсов. Поскольку far-field сигнал остается постоянным в любой момент времени, он по большей части вычитается, оставляя неизменным локальный сигнал.
Поэтому биполярные записи имеют лучшее соотношение сигнал-шум по сравнению с униполярными записями, а также позволяют лучше визуализировать высокочастотные компоненты электрограммы. По мере увеличения расстояния от места записи, амплитуда и частота регистрируемого сигнала уменьшаются в зависимости от межэлектродного расстояния.
Для получения истинной локальной электрической активности при регистрации биполярной электрограммы желательным является межэлектродное расстояние менее 1 см. Чем меньше межэлектродное расстояние, тем больше регистрируются локальные события, а не far-field сигналы. Удаление far-field помех обычно производится фильтрацией внутрисердечных электрограмм на частоте от 30 до 500 Гц.
2. Временное разрешение. Определение локального времени активации при регистрации биполярных электрограмм представляет трудности, частично в связи с тем, что биполярная электрограмма получается с двух пространственно удаленных полюсов. Для устранения этих трудностей предложен ряд методов. В гомогенном слое сердечной ткани начальный пик фильтрованного (на 30-300 Гц) биполярного сигнала совпадает с деполяризацией миокарда под записывающим электродом, коррелирует с локальным временем активации и соответствует точке начала максимального отрицательного отклонения (dV/dt) на униполярной записи (см. рис. 1).
Тем не менее, в случае получения сложных многокомпонентных биполярных электрограмм, например значительно фракционированных или продолжительных, которые наблюдаются в зонах со сложным характером проведения (например в зонах медленного проведения при макрореентри ПТ и ЖТ), определение локального времени активации затруднено и решение о том, какое значение является наиболее точным, принимается в зависимости от регистрируемого ритма.
3. Направленность. В отличие от униполярных электрограмм, информация о направлении распространения фронта волны возбуждения не может быть достоверно получена при анализе морфологии одиночного биполярного сигнала (но может быть получена при сравнении двух последовательных биполярных записей).
Множество факторов оказывают влияние на амплитуду и морфологию биполярной электрограммы: (1) ориентация оси биполярной записи по отношению к направлению распространения фронта активации; (2) размер электродов; (3) межэлектродное расстояние; (4) контакт электрода с сердечной тканью (т.е. расстояние между источником потенциала и регистрирующим электродом); (5) скорость проведения (чем больше скорость, тем выше амплитуда пика фильтрованной биполярной электрограммы); (6) объем ткани, охваченной возбуждением.
Фронт, распространяющийся в направлении перпендикулярном оси регистрирующего диполя, не приводит к появлению разницы потенциалов между электродами и, следовательно, сигнал не регистрируется.
Тем не менее, изменение морфологии может предоставлять важную информацию об активации миокарда распространяющимся фронтом.
в) Локальное время активации. Как было отмечено ранее, фронт деполяризации, распространяющийся в направлении регистрирующего электрода, приводит к положительному отклонению на униполярной электрограмме (волна R). Как только фронт достигает электрода и распространяется далее за него, положительное отклонение резко сменяется на отрицательное. При регистрации электрограммы это изменение и соответствует времени активации исследуемой зоны (т.е. места расположения электрода).
Начальная точка максимального отрицательного отклонения (dV/dt) униполярной электрограммы совпадает с прибытием фронта деполяризации в зону, расположенную под электродом, и считается наиболее точным признаком локальной активации миокарда (см. рис. 1).
Фильтрация униполярного сигнала не оказывает негативного влияния на измерение локального времени активации. Скорость формирования отрицательного отклонения или dV/dt настолько большая в нормальной сердечной ткани, что разница между началом и пиком отклонения составляет 5 мсек и менее. Таким образом, распознавание локальных событий при анализе фильтрованной и нефильтрованной электрограмм в нормальной сердечной ткани не представляет трудностей. С другой стороны, патологически измененный миокард может обладать низкой проводимостью, приводя к регистрации фракционированной электрограммы, что делает затруднительным распознавание локальных событий.
Для получения истинной локальной электрической активности при регистрации биполярной электрограммы желательным является межэлектродное расстояние менее 1 см. Чем меньше межэлектродное расстояние, тем больше регистрируются локальные события. В гомогенном слое сердечной ткани начальный пик фильтрованного (на 30-300 Гц) биполярного сигнала совпадает с деполяризацией миокарда под записывающим электродом и соответствует точке начала максимального отрицательного отклонения (dV/dt) униполярной записи (см. рис. 1).
Тем не менее, в случае получения сложных многокомпонентных биполярных электрограмм, например значительно фракционированных или продолжительных, которые наблюдаются в зонах со сложным характером проведения, определение локального времени активации может быть затруднено.
г) Выбор отведений поверхностной и внутрисердечной электрограмм. В ходе ЭФИ производится одновременная запись нескольких отведений поверхностной и внутрисердечной электрограмм. Часто время активации соотносится с появлением на наружной ЭКГ волны Р и комплекса QRS, однако выведение на экран всех 12 отведений наружной ЭКГ делает запись слишком громоздкой и трудной для интерпретации.
В связи с этим обычно используют только отведения I, II, III, VI и V6, которых достаточно для определения положения оси во фронтальной плоскости, наличия и вида нарушений внутрижелудочковой проводимости и морфологии волны Р.
Внутрисердечные электроды могут помещаться в различные отделы камер сердца и выбор места их расположения обусловливается потребностями в регистрации событий в этих зонах. Стандартное изображение на дисплее ЭФИ-станции включает от 3 до 5 отведений поверхностной ЭКГ и внутрисердечные электрограммы ПП (верхних отделов), пучка Гиса, коронарного синуса, верхушки ПЖ (рис. 2). В зависимости от типа и целей исследования могут требоваться стимуляция и регистрация электрограмм других зон, таких как ПНПГ, ЛЖ, ЛП (через доступ в МПП), а также записи с нескольких предсердных и желудочковых картирующих катетеров.
Рисунок 2. Регистрация ЭКГ и внутрисердечных сигналов в ходе электрофизиологического исследования у больного пароксизмальной наджелудочковой тахикардией. Слева представлены четыре отведения ЭКГ, электрограмма верхнего отдела правого предсердия (HRA), два канала записи электрограммы пучка Гиса (проксимальный и дистальный [Hisprox и Hisdist, соответственно]), пять каналов записи электрограммы коронарного синуса (КС) (расположены в последовательности от проксимального к дистальному) и электрограмма верхушки правого желудочка (RVA). Обратите внимание на соотношение амплитуд предсердной и желудочковой осцилляций на различных каналах записи электрограммы коронарного синуса. Справа представлено схематическое изображение задней поверхности сердца с расположением электрода в коронарный синус. Дистальный полюс электрода CS (CSdist) располагается близко к миокарду левого желудочка, поскольку коронарный синус начинается как большая вена сердца на передней стенке левого желудочка (поэтому на этом канале записи регистрируется предсердная осцилляция малой амплитуды и большая желудочковая осцилляция). Затем коронарный синус пересекает атриовентрикулярную борозду у латерального края и становится полностью предсердной структурой, впадая в правое предсердие. Поэтому на канале записи с проксимального полюса электрода CS (CSprox) регистрируется высокоамплитудная предсердная осцилляция и низкоамплитудная осцилляция желудочков. ВПВ — верхняя полая вена; ЛВ — легочные вены; НПВ — нижняя полая вена
Обычно внутрисердечные электрограммы расположены на дисплее в порядке нормальной электрической активации отделов сердца. Первой располагается запись из верхних отделов ПП — зоны, наиболее близко прилегающей к синусовому узлу. Следующей по порядку идет запись электрограммы пучка Гиса, которая демонстрирует деполяризацию нижне-перегородочных отделов ПП, собственно пучка Гиса и верхне-перегородочных отделов ПЖ. Далее следуют от 1 до 9 отведений, регистрирующих активность с катетера, расположенного в коронарном синусе, отражающую активацию ЛП, а затем запись электрограммы ПЖ (см. рис. 2).
1. Электрограмма правого предсердия. В связи с расположением катетера в высоких отделах ПП, с него обычно регистрируется высокоамплитудная, заостренная электрограмма предсердий и низкоамплитудная far-field электрограмма желудочков. Катетер обычно располагают в ушке ПП в связи с большей стабильностью такого положения и лучшей воспроизводимостью записей. Записываемая предсердная электрограмма совпадает с началом зубца Р в случае расположения катетера близко к синусовому узлу. Записи из этой зоны также позволяют определять направление активации миокарда предсердий (например, сверху-вниз, справа-налево или наоборот).
Стимуляция в этой позиции позволяет исследовать функцию синусового узла и АВ-проведения, индуцировать наджелудочковые и иногда желудочковые аритмии.
2. Электрограмма пучка Гиса. Катетер, регистрирующий активность пучка Гиса, помещается в область соединения ПП и ПЖ. В связи с этим на нем регистрируется активация миокарда прилегающей области предсердий, самого пучка Гиса и миокарда желудочков (рис. 3). При использовании 5-10 мм биполярной записи потенциал пучка Гиса выглядит как острый двухфазный спайк, длительностью 15-25 мсек, расположенный между электрограммами предсердий и желудочков. Использование четырехполюсного электрода позволяет одномоментно записывать три пары биполярных отведений.
Рисунок 3. Измерение интервалов внутрисердечного проведения. Представлены измерения интервалов РА (синий), АН (розовый) и HV (желтый). При измерении длительности HV важно определять этот интервал между началом осцилляции пучка Гиса на самом проксимальном канале записи его электрограммы (HiSprox, а не начало самой явной осцилляции пучка Гиса на дистальных каналах записи) и началом комплекса QRS на ЭКГ (а не началом желудочковой осцилляции на электрограмме пучка Гиса). CSdist — дистальный коронарный синус; CSprox — проксимальный коронарный синус; Hisdist — дистальная электрограмма пучка Гиса; HRA — верхний отдел правого предсердия; PRI — интервал PR; RVA — верхушка правого желудочка
Перед проведением измерений интервалов проведения на электрограмме пучка Гиса необходимо убедиться, что спайк, расположенный между предсердиями и желудочками, регистрирует активацию наиболее проксимальной части пучка Гиса, а не дистальной его части или правой ножки. Для измерений должны быть выбраны наиболее проксимальные электроды, регистрирующие потенциал пучка Гиса. Анатомически проксимальная часть пучка Гиса берет свое начало в предсердной области трикуспидального клапана, поэтому на электрограмме, регистрирующей его наиболее проксимальные отделы, будет регистрироваться наибольшая по амплитуде предсердная электрограмма.
Если же на электрограмме пучка Гиса регистрируется низкоамплитудная предсердная электрограмма, значит производится запись дистальной его части или правой ножки, и поэтому можно недооценить время проведения по пучку Гиса и ошибочно измерить интервал HV в сторону его укорочения (см. рис. 3). Если на электрограмме пучка Гиса регистрируется низкоамплитудная предсердная активность, катетер должен быть перемещен так, чтобы амплитуда регистрируемого с него предсердного сигнала увеличилась.
Использование многоэлектродного катетера для одновременной записи проксимального и дистального отделов пучка Гиса (например, четырехполюсного катетера, регистрирующего 3 биполярные электрограммы с разницей в расстоянии 1,5 см) облегчают оценку проведения по пучку Гиса.
Проверка правильности записи электрограммы пучка Гиса проводится путем оценки интервала HV и ее соотношения с другими электрограммами. Интервал HV должен быть более или равен 35 мсек (при отсутствии предвозбуждения желудочков). Потенциал, регистрируемый с ПНПГ, расположен на электрограмме за 30 мсек и менее до потенциала желудочков. Может потребоваться стимуляция предсердий, чтобы отличить истинный потенциал пучка Гиса от многокомпонентной предсердной электрограммы.
Если регистрируется истинный потенциал пучка Гиса, то при стимуляции предсердий с возрастающей частотой, интервал АН должен увеличиваться. Стимуляция пучка Гиса также может быть полезной для подтверждения правильности записи электрограммы пучка Гиса.
Возможность стимуляции пучка Гиса через записывающий электрод и достижение навязывания ритма (т.е. регистрация QRS, идентичного нормальному синусовому ритму, при интервале стимул-QRS, идентичному интервалу HV) позволяет надежно подтвердить регистрацию истинного потенциала пучка Гиса. Следует отметить, что навязывание ритма при стимуляции пучка Гиса не всегда бывает успешным, особенно в случае использования тока малой амплитуды. Применение тока большей амплитуды может приводить к навязыванию ритма на желудочки.
Для облегчения навязывания ритма на пучок Гиса можно использовать более близко расположенные электроды и ток обратной полярности (т.е. анодальную стимуляцию). Невозможность навязывания ритма избирательно на пучок Гиса не всегда означает, что регистрируемый потенциал исходит из ПНПГ.
Редко для подтверждения истинности записи пучка Гиса применяют следующие методы: измерение давления из просвета электрода-катетера (которое должно соответствовать давлению в предсердии, если катетер находится в проксимальном отделе пучка Гиса) и одновременная регистрация потенциала пучка Гиса из правых и левых отделов сердца. Потенциал пучка Гиса может быть зарегистрирован из некоронарного синуса Вальсальвы (сразу над аортальным клапаном) или из ВТЛЖ, при прилегании электрода к МЖП (сразу под аортальным клапаном).
Поскольку эти области расположены на уровне центрального фиброзного тела, регистрируемый там потенциал соответствует проксимальной части проходящего через него пучка Гиса и может быть использован для выявления потенциала пучка Гиса на электрограмме, полученной с электрода, проведенного через стандартный венозный доступ. Предпочтительно проведение регистрации из некоронарной створки, а не из ВТЛЖ, т.к. в этом месте регистрируется только истинный потенциал пучка Гиса.
3. Электрограмма, регистрируемая из коронарного синуса. Поскольку коронарный синус расположен в атриовентрикулярной борозде, плотно прилегая к ЛП и к ЛЖ, катетер, расположенный в нем, регистрирует одновременно предсердную и желудочковую активность. Коронарный синус на своем протяжении меняет свое расположение относительно кольца митрального клапана. В месте перехода с ПП на ЛП он расположен на 2 см выше кольца митрального клапана. Дистальнее коронарный синус часто пересекает ЛЖ.
Следовательно, проксимально расположенные электроды на катетере коронарного синуса (в области устья коронарного синуса) находятся ближе к предсердиям и обычно с них регистрируется заостренный предсердный сигнал большой амплитуды и меньший far-field сигнал желудочков. Дистально расположенные электроды, находящиеся ближе к ЛЖ, чем к ЛП, регистрируют прогрессивно уменьшающийся менее острый, far-field сигнал предсердий и заостренный высокоамплитудный сигнал желудочков (см. рис. 2).
При нормальном синусовом ритме активация предсердий последовательно проходит от проксимальных (расположенных в устье коронарного синуса) до дистальных электродов. Если катетер расположен глубоко в коронарном синусе (так, что проксимальные электроды находятся дистальнее устья коронарного синуса, а дистальные электроды расположены кпереди и сбоку от кольца митрального клапана), то может отмечаться одновременная регистрация электрической активности предсердий на проксимальных и дистальных его полюсах (рис. 4).
Рисунок 4. Влияние расположения электрода-катетера на электрическую активность предсердий, регистрируемую из коронарного синуса (CS). Представлены два паттерна активации предсердий на электроде CS, зарегистрированные у двух больных. Снизу представлены схематичные изображения расположения электрода внутри CS. (А) Последовательная активация от проксимального полюса к дистальному регистрируется, когда электрод-катетер проведен относительно неглубоко, и наиболее удаленным от синусового узла оказывается дистальный полюс электрода (CSdist). (Б) При более глубоком проведении электрода CS самая поздняя активация предсердий регистрируется на средних его полюсах, поскольку в этой позиции они оказываются наиболее удаленными от синусового узла, в то время как расстояние от синусового узла до проксимального полюса электрода CS (CSprox) и дистального полюса электрода CS (CSdist) оказывается примерно одинаковым. Hisdist — дистальный полюс электрограммы пучка Гиса; Hismid — средний полюс электрограммы пучка Гиса; Hisprox — проксимальный полюс электрограммы пучка Гиса; HRA — электрограмма верхнего отдела правого предсердия
4. Электрограмма правого желудочка. На электрограмме ПЖ регистрируется острый высокоамплитудный сигнал желудочков и обычно не регистрируется предсердный сигнал. Чем ближе кончик катетера расположен к верхушке ПЖ, тем ближе он к месту вхождения ПНПГ в миокард, тем больше будет опережение электрической активности желудочков на внутрисердечной электрограмме по отношению к комплексу QRS наружной ЭКГ. Обычно катетер располагают в верхушке ПЖ для большей его стабильности и лучшей воспроизводимости записи.
