Введение к работе
Актуальность исследования. Проблема организации ритмогенеза сердца в организме одна из самых актуальных в медицине и настоятельно требует углублённого изучения.
Существующие на сегодняшний день методы, позволяющие изучать динамику очага первоначального возбуждения, это методы компьютерного картирования при помощи электродных матриц или электродных катетеров, выполняющиеся либо со стороны эпикарда (Bonineau et al., 1978; М.П.Рощевский с соавт., 1979; Л.В.Розенштраух с соавт., 1994), либо с эндокардиальной поверхности (Schuessler et al., 1993; Derakhan et al., 2001). Недостатком этих методов является их небольшая разрешающая способность. Кроме того, при использовании методов эпикардиального и эндокардиального компьютерного картирования регистрация волны возбуждения осуществляется с поверхности венозного синуса. При исследовании фундаментальных вопросов ритмогенеза сердца возникает необходимость изучения очага первоначального возбуждения непосредственно в самом пейсмекере.
Разработанный в последнее время метод оптического потенциала (Kanai Salama., 1995; Gray et al., 1996; Sakai et al., 1997; И.Р.Ефимов с соавт., 2001) 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 связи с этим актуальность темы настоящего исследования определяется назревшей необходимостью разработки более информативного и доступного метода для исследования механизмов ритмогенеза сердца.
В этом плане представляет интерес разработка принципиально нового метода - визуализации светящегося в высокочастотном электрическом поле высокой напряженности очага первоначального возбуждения. При этом регистрация возбуждения возможна непосредственно с очага первоначального возбуждения, расположенного в глубине ткани (В.Г.Абушкевич с соавт., 2006).
В 2006 году была разработана методика визуализации процесса возбуждения в беременной матке крысы и доказана правомерность применения разработанной методики. В отличие от классического краевого Кирлиановского свечения биологических объектов, наблюдаемого в высокочастотном поле высокого напряжения, было обнаружено новое явление - свечение в толще слоя беременной матки возбуждённого пейсмекера, а также отмечено увеличение площади свечения пейсмекера в беременной матке крысы при введении окситоцина (В.Ю.Перов с соавт., 2006).
Эти факты позволяют предположить возможность использования феномена свечения возбуждённой ткани в высокочастотном поле для визуализации очага первоначального возбуждения в сердце. В качестве контрольного метода применили метод компьютерного картирования очага первоначального возбуждения в сердце. Сопоставление динамики светящегося очага, проецируемого на эпикардиальную поверхность и картируемого с этой поверхности очага первоначального возбуждения в условиях вагусной остановки сердца, вагусно-сердечной синхронизации и после разрушения головного мозга как центрального генератора ритмогенеза, возможно позволит получить новые сведения о механизмах ритмогенеза.
Всё вышеизложенное побудило нас изучать динамику процесса возбуждения в очаге первоначального возбуждения венозного синуса сердца методом газоразрядной визуализации (ГРВ).
5 Целью работы является создание метода, позволяющего визуально наблюдать место возникновения и динамику распространения возбуждения в венозном синусе сердца лягушки. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1) Разработать метод визуализации процесса возбуждения в венозном
синусе сердца лягушки при использовании электромагнитного поля
высокой напряжённости и частоты.
2) Доказать правомерность применения метода ГРВ, сопоставляя
результаты оценки очага первоначального возбуждения в венозном синусе
сердца при его свечении с результатами компьютерного картирования этой
же области.
Сопоставить динамику очага свечения в венозном синусе сердца лягушки при ГРВ с динамикой очага первоначального возбуждения, определяемого методом компьютерного картирования до и после разрушения головного мозга.
Сопоставить динамику очага свечения в венозном синусе сердца лягушки при ГРВ с динамикой очага первоначального возбуждения, определяемого методом компьютерного картирования до, во время вагусной остановки сердца и после восстановления его деятельности.
Сопоставить динамику очага свечения в венозном синусе сердца лягушки при ГРВ с динамикой очага первоначального возбуждения, определяемого методом компьютерного картирования в условиях вагусно-сердечной синхронизации, обусловленной раздражением периферического конца перерезанного вагосимпатического ствола залпами электрических импульсов.
6) Выявить возможность сравнительной оценки площадей, диаметров
томографических срезов возбуждённой ткани венозного синуса сердца
лягушки методом ГРВ, определяя параметры очага свечения.
Новизна результатов исследования:
Впервые разработан метод визуализации очага первоначального возбуждения в венозном синусе целого сердца лягушки.
Впервые метод визуализации очага первоначального возбуждения применен для оценки динамики процесса возбуждения в венозном синусе сердца лягушки.
Впервые возникновение волны возбуждения определено в глубине ткани венозного синуса сердца лягушки, где расположен пейсмекер.
Впервые выявлена возможность измерения параметров томографических срезов очага свечения и оценки распространения возбуждения по цветовой гамме свечения.
5) Впервые сопоставлена динамика свечения очага первоначального
возбуждения в венозном синусе сердца лягушки, определяемая методом
ГРВ, с динамикой очага первоначального возбуждения, определяемого
методом компьютерного картирования, при вагусной остановке сердца,
после разрушения головного мозга, а также в условиях вагусно-сердечной
синхронизации, обусловленной раздражением периферического конца
перерезанного вагосимпатического ствола залпами электрических
импульсов.
Теоретическая значимость исследования. Работа носит
фундаментальный характер. В работе показано, что при газоразрядной визуализации возникает свечение пейсмекера венозного синуса целостного сердца лягушки. Таким образом, создан новый метод регистрации процесса возбуждения в живых тканях, позволяющий наблюдать его визуально. Метод высокочувствителен, что позволяет получить новую информацию, недоступную при использовании других общепринятых методах.
7 Практическая значимость исследования. Методика газоразрядной визуализации позволяет дать сравнительную оценку процесса возбуждения в венозном синусе сердца лягушки в условиях вагусной остановки сердца, вагусно-сердечной синхронизации, а также после разрушения головного мозга, измеряя площади и диаметры томографических срезов и определяя направление его распространения.
Наряду с этим результаты исследования представляют значительный методический интерес, поскольку для их получения использованы новые приемы исследования, впервые апробированные в настоящей работе.
При дальнейшем усовершенствовании этого метода исследования он позволит получить новые данные о механизмах формирования ритмогенеза сердца. Структура и объем работы.
Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы методы исследования, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, библиографии (107 источников на русском и 59 на иностранных языках) и приложения. Работа содержит 50 рисунков, 39 таблиц.
Эксперименты были выполнены в условиях острых опытах на сердцах 30 озёрных лягушек. Блок схема физиологической установки представлена нарисі.
Рис.1. Блок-схема установки.
1- электростимулятор. 2 - электроды для раздражения ваго-симпатического ствола. 3 - многоэлектродный зонд. 4 - установка для компьютерного картирования очага первоначального возбуждения в венозном синусе сердца лягушки. 5 - газоразрядная камера, микроскоп, телекамера. 6 - система управления параметрами высокочастотного электрического поля. 7. - компьютер для отображения свечения в режиме 3d. 8 - сердце лягушки.
При выполнении экспериментов были использованы следующие методики: Приготовление препаратов
Лягушек обездвиживали путём разрушения спинного мозга. В серии опытов с раздражением блуждающего нерва и в серии опытов с получением вагусно-сердечной синхронизации дополнительно разрушали головной мозг. По общепринятой методике выделяли сердце и формировали доступ к венозному синусу, отпрепаровывали сосудисто-нервный пучок, пересекали вагосимпатический ствол, под его периферический конец подводили электроды для раздражения, соединенные через изолирующий блок с электростимулятором. Компьютерное картирование очага первоначального возбуждения (пейсмекера) венозного синуса сердца лягушки при помощи 6-электродного зонда.
Сигналы с электродов поступали к электрокардиоусилителю.
Усиленные сигналы через аналого-цифровой преобразователь поступали
для накопления и обработки в компьютер. После подключения,
регистрировали электрические потенциалы компьютером, а затем
осуществляли математическую обработку полученных данных.
Компьютерная программа по второй производной нарастания фронта волны деполяризации (dv/dt) в венозном синусе сердца лягушки ставила метки на электрокардиограммах. Метка, которая ставилась раньше других (нулевой электрод), принималась за первоначальную, где возникает процесс возбуждения.
Методика газоразрядной визуализации пейсмекера венозного синуса сердца лягушки.
На область венозного синуса помещали устройство газоразрядной визуализации (КЭЛСИ), основанное на эффекте Кирлиан. Система КЭЛСИ предназначена для ввода, обработки и хранения кирлиановских
изображений. Для ввода изображений в этой системе использованы сканер серии КЭЛСИ - устройства газоразрядной визуализации на эффекте Кирлиан и устройство оцифровки видеосигнала AverTV, устанавливаемое в PCI слот компьютера. Программное обеспечение, предназначеное для работы под управлением SE/2000/XP, представлено в виде модуля и файла справочной системы. При создании высокочастотного и высоковольтного поля (частота 1024 Гц, 8-20 KB) в течение 64 секунд получали краевое свечение Кирлиан, а внутри венозного синуса светящийся очаг. Свечение регистрировалось высокочувствительной телекамерой установки (1000 снимков в сек.), раскрашивалось специальной программой в различные цвета в зависимости от интенсивности свечения (от зелёного цвета к фиолетовому) и было представлено в виде видеофильма. При помощи программы видеофильм разбивался на кадры через каждые 100 мс. В каждом фрагменте специальной компьютерной программой определяли площадь очага свечения. Программой 3d сканировали 7 срезов светящегося очага по интенсивности свечения, определяли их площади, диаметры и расстояния между срезами.
![Динамика первоначального очага возбуждения в области синоатриального узла сердца при явлении сердечно-дыхательного синхронизма [Электронный ресурс]](/i/i/4338/198716.png "Динамика первоначального очага возбуждения в области синоатриального узла сердца при явлении сердечно-дыхательного синхронизма [Электронный ресурс] Диденко Даниил Дмитриевич")
