ระบบการนำไฟฟ้าของหัวใจ: การจัดระเบียบและการทำงาน - กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยา

ระบบการนำไฟฟ้าหัวใจหรือมากกว่าการกระตุ้นการนำเป็นชุดของโครงสร้างของกล้ามเนื้อหัวใจที่มีฟังก์ชั่นคือการสร้างและส่งจากสถานที่ของต้นทางไปยังกล้ามเนื้อหัวใจ (เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อหัวใจ) ที่กระตุ้นไฟฟ้าที่ก่อให้เกิดการหดตัวแต่ละการเต้นของหัวใจ ( systole)

ส่วนประกอบของมันซึ่งได้รับคำสั่งเชิงพื้นที่ซึ่งเปิดใช้งานตามลำดับและดำเนินการด้วยความเร็วที่แตกต่างกันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการกำเนิด (การเริ่มต้น) ของการกระตุ้นหัวใจและสำหรับการประสานงานและจังหวะของกิจกรรมเชิงกลของบริเวณกล้ามเนื้อหัวใจที่แตกต่างกันในระหว่างรอบการเต้นของหัวใจ .

การคำนวณระบบการนำไฟฟ้าของหัวใจมนุษย์ (ที่มา: Madhero88 (ไฟล์ต้นฉบับ); Angelito7 (เวอร์ชัน SVG นี้); ผ่าน Wikimedia Commons)

ส่วนประกอบเหล่านี้ได้รับการตั้งชื่อตามลำดับของการกระตุ้นตามลำดับระหว่างวัฏจักรการเต้นของหัวใจ ได้แก่ โหนดซิโนเทรียล, พังผืดภายในสามอัน, โหนด atrioventricular (AV), กลุ่มของเขาที่มีกิ่งก้านด้านขวาและด้านซ้ายและเส้นใย Purkinje .

ความล้มเหลวที่สำคัญในระบบการนำไฟฟ้าของหัวใจสามารถนำไปสู่การพัฒนาของโรคหัวใจในมนุษย์บางอย่างอันตรายกว่าคนอื่น ๆ

องค์กรทางกายวิภาคของหัวใจ

แผนภาพของหัวใจมนุษย์แสดงส่วนต่างๆ (ที่มา: Diagram_of_the_human_heart_ (เกรียน) _pt.svg: งาน Rhcastilhosderivative: Ortisa ผ่าน Wikimedia Commons)

เพื่อให้เข้าใจถึงความสำคัญของการทำงานของระบบการนำกระตุ้นจำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะบางประการของหัวใจซึ่งหน้าที่หดตัวเป็นความรับผิดชอบของมวลการทำงานของกล้ามเนื้อหัวใจที่แบ่งออกเป็นสองส่วน: หนึ่งหัวใจห้องบนและหัวใจห้องล่างอื่น ๆ

เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ (myocardium) ของ atria ถูกแยกออกจากโพรงโดยเนื้อเยื่อเส้นใยซึ่งเป็นที่ตั้งของวาล์ว atrioventricular เนื้อเยื่อเส้นใยนี้ไม่สามารถเคลื่อนไหวได้และไม่อนุญาตให้ผ่านกิจกรรมทางไฟฟ้าในแง่ใด ๆ ระหว่าง atria และ ventricles

การกระตุ้นทางไฟฟ้าที่ก่อให้เกิดการหดตัวเกิดขึ้นและแพร่กระจายใน atria แล้วผ่านไปยังโพรงดังนั้นในซิสโทลการเต้นของหัวใจ (การหดตัว) atria จะหดตัวก่อนแล้วจึงเกิดโพรง นี่เป็นเพราะการจัดเรียงฟังก์ชันของระบบการนำกระตุ้น

โหนด Sinoatrial (ไซนัส, SA) และระบบหัวใจอัตโนมัติ

เส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่างต้องการการกระทำของประสาทเพื่อกระตุ้นให้เกิดการกระตุ้นทางไฟฟ้าในเยื่อหุ้มเซลล์ให้หดตัว ในส่วนของหัวใจจะทำสัญญาโดยอัตโนมัติสร้างขึ้นเองและกระตุ้นทางไฟฟ้าตามธรรมชาติที่ทำให้มันหดตัวได้

โดยปกติเซลล์จะมีขั้วไฟฟ้าที่บ่งบอกว่าภายในเป็นลบเมื่อเทียบกับภายนอก ในบางเซลล์ขั้วนี้สามารถหายไปชั่วขณะและอาจย้อนกลับได้ Depolarization นี้เป็นการกระตุ้นที่เรียกว่า action potential (AP)

แผนผังของศักยภาพในการกระทำ (ที่มา: en: Memenen ผ่าน Wikimedia Commons)

โหนดไซนัสเป็นโครงสร้างทางกายวิภาคขนาดเล็กที่มีรูปร่างเป็นวงรีและมีความยาวประมาณ 15 มม. สูง 5 มม. และหนาประมาณ 3 มม. ซึ่งตั้งอยู่ในส่วนหลังของเอเทรียมด้านขวาใกล้กับปากของเวนาคาวา ในห้องนี้

ประกอบด้วยเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่ได้รับการดัดแปลงเพียงไม่กี่ร้อยเซลล์ที่สูญเสียอุปกรณ์หดตัวและได้พัฒนาความเชี่ยวชาญที่ช่วยให้พวกเขาได้รับประสบการณ์ที่เป็นธรรมชาติในระหว่างไดแอสโทลการแบ่งขั้วแบบก้าวหน้าซึ่งจบลงด้วยการปลดปล่อยศักยภาพในการดำเนินการ

สิ่งกระตุ้นที่สร้างขึ้นเองตามธรรมชาตินี้จะแพร่กระจายและไปถึงกล้ามเนื้อหัวใจห้องบนและกล้ามเนื้อหัวใจห้องล่างนอกจากนี้ยังทำให้พวกเขาตื่นเต้นและบังคับให้พวกเขาหดตัวและจะทำซ้ำหลายครั้งต่อนาทีตามค่าของอัตราการเต้นของหัวใจ

เซลล์ของโหนด SA สื่อสารโดยตรงและกระตุ้นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจห้องบนที่อยู่ใกล้เคียง การกระตุ้นนี้แพร่กระจายไปยังส่วนที่เหลือของ atria เพื่อสร้าง atrial systole ความเร็วในการนำไฟฟ้าอยู่ที่ 0.3 m / s และ atrial Depolarization จะเสร็จสมบูรณ์ใน 0.07-0.09 วินาที

ภาพต่อไปนี้แสดงคลื่นจากคลื่นไฟฟ้าหัวใจปกติ:

เยื่อหุ้มภายใน

โหนดไซนัสออกจาก Fascicles สามอันที่เรียกว่า internodal เนื่องจากพวกมันสื่อสารโหนดนี้กับโหนดอื่นที่เรียกว่า atrioventricular node (AV) นี่คือเส้นทางที่กระตุ้นเพื่อไปถึงโพรง ความเร็วคือ 1 m / s และการกระตุ้นจะใช้เวลา 0.03 วินาทีในการเข้าถึงโหนด AV

โหนด Atrioventricular (AV)

atrioventricular node เป็นนิวเคลียสของเซลล์ที่อยู่ในผนังด้านหลังของเอเทรียมด้านขวาในส่วนล่างของกะบังระหว่างส่วนหลังวาล์วไตรคัสปิด นี่คือวิถีทางบังคับของการกระตุ้นที่ไปยังโพรงและไม่สามารถใช้เนื้อเยื่อเส้นใยที่ไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ซึ่งขวางทางได้

ในโหนด AV จะรับรู้ส่วนกะโหลกหรือส่วนที่เหนือกว่าซึ่งมีความเร็วในการนำไฟฟ้าอยู่ที่ 0.04 m / s และส่วนหางที่มากขึ้นด้วยความเร็ว 0.1 m / s การลดลงของความเร็วในการนำไฟฟ้านี้ทำให้การกระตุ้นผ่านไปยังโพรงนั้นล่าช้าออกไป

เวลาการนำผ่านโหนด AV คือ 0.1 วินาที ระยะเวลาที่ค่อนข้างยาวนานนี้แสดงถึงความล่าช้าที่ทำให้ atria สามารถทำการ depolarization และหดตัวก่อนที่โพรงจะเติมช่องเหล่านี้ให้เสร็จสิ้นก่อนที่จะหดตัว

Bundle of His or atrioventricular bundle and its right and left branch

เส้นใยหางส่วนใหญ่ของโหนด AV ข้ามสิ่งกีดขวางเส้นใยที่แยก atria ออกจากโพรงและเดินทางในระยะสั้น ๆ ลงทางด้านขวาของกะบังระหว่างโพรง เมื่อการสืบเชื้อสายเริ่มต้นขึ้นชุดของเส้นใยนี้เรียกว่ามัดของ His หรือ atrioventricular bundle

หลังจากลดลง 5 ถึง 15 มม. มัดจะแบ่งออกเป็นสองสาขา ทางขวาเดินตามทางไปสู่ปลาย (ปลาย) ของหัวใจ อีกอันด้านซ้ายเจาะกะบังและลงมาทางด้านซ้ายของมัน ที่ปลายกิ่งกิ่งจะโค้งขึ้นตามผนังด้านข้างด้านในของโพรงจนกระทั่งถึงเส้นใย Purkinje

เส้นใยเริ่มต้นซึ่งข้ามสิ่งกีดขวางยังคงมีความเร็วในการนำไฟฟ้าต่ำ แต่จะถูกแทนที่อย่างรวดเร็วด้วยเส้นใยที่หนาขึ้นและยาวขึ้นด้วยความเร็วในการนำไฟฟ้าสูง (สูงถึง 1.5 เมตร / วินาที)

เส้นใย Purkinje

พวกมันเป็นเครือข่ายของเส้นใยที่กระจายอย่างกระจายไปทั่วเยื่อบุหัวใจที่เป็นเส้นของโพรงและส่งสัญญาณกระตุ้นที่นำกิ่งก้านของมัดของเขาไปยังเส้นใยของกล้ามเนื้อหัวใจที่หดตัว เป็นตัวแทนของขั้นตอนสุดท้ายของระบบการนำการกระตุ้นเฉพาะ

มีลักษณะแตกต่างจากเส้นใยที่ประกอบเป็นโหนด AV เส้นใยเหล่านี้มีความยาวและหนากว่าเส้นใยที่หดตัวของโพรงและแสดงความเร็วในการนำไฟฟ้าสูงสุดในส่วนประกอบต่างๆของระบบ: 1.5 ถึง 4 m / s

เนื่องจากความเร็วในการนำไฟฟ้าสูงและการกระจายแบบกระจายของเส้นใย Purkinje การกระตุ้นจะไปถึงกล้ามเนื้อหัวใจที่หดตัวของโพรงทั้งสองพร้อมกัน อาจกล่าวได้ว่าเส้นใย Purkinje กระตุ้นการกระตุ้นของบล็อกเส้นใยหดตัว

กล้ามเนื้อหัวใจห้องล่างหดตัว

เมื่อการกระตุ้นไปถึงเส้นใยหดตัวของบล็อกผ่านเส้นใย Purkinje การนำไฟฟ้าจะดำเนินต่อไปภายในการต่อเนื่องของเส้นใยหดตัวที่จัดระเบียบจากเยื่อบุหัวใจไปยังเอพิคาร์เดียม (ชั้นในและชั้นนอกของผนังหัวใจตามลำดับ) ความตื่นเต้นดูเหมือนจะส่งผ่านความหนาของกล้ามเนื้อในแนวรัศมี

ความเร็วในการนำกระแสภายในกล้ามเนื้อหัวใจหดตัวจะลดลงเหลือประมาณ 0.5-1 m / s เนื่องจากการกระตุ้นไปถึงทุกส่วนของโพรงทั้งสองพร้อมกันและเส้นทางที่จะเดินทางระหว่าง endocardium และ epicardium นั้นมากหรือน้อยเท่ากันการกระตุ้นทั้งหมดจะถึงประมาณ 0.06 วินาที

การสังเคราะห์ความเร็วและเวลาในการขับขี่ในระบบ

ความเร็วในการนำไฟฟ้าในกล้ามเนื้อหัวใจห้องบนคือ 0.3 m / s และ atria เสร็จสิ้นการ depolarizing ในช่วงเวลาระหว่าง 0.07 ถึง 0.09 วินาที ในการเกิดพังผืดภายในความเร็วคือ 1 m / s และการกระตุ้นจะใช้เวลาประมาณ 0.03 วินาทีในการไปถึงโหนด AV ตั้งแต่เมื่อเริ่มต้นในโหนดไซนัส

ที่โหนด AV ความเร็วจะแตกต่างกันระหว่าง 0.04 ถึง 0.1 m / s การกระตุ้นใช้เวลา 0.1 วินาทีในการส่งผ่านโหนด ความเร็วในมัดของเขาและกิ่งก้านคือ 1 m / s และเพิ่มขึ้นถึง 4 m / s ในเส้นใย Purkinje เวลาในการนำทางสำหรับเส้นทาง His-branch-Purkinje คือ 0.03 วินาที

ความเร็วในการนำกระแสในเส้นใยหดตัวของโพรงคือ 0.5-1 m / s และการกระตุ้นทั้งหมดเมื่อเริ่มต้นจะเสร็จสมบูรณ์ใน 0.06 วินาที การเพิ่มเวลาที่เหมาะสมแสดงให้เห็นว่าการกระตุ้นของโพรงถึง 0.22 วินาทีหลังจากการเปิดใช้งานโหนด SA ครั้งแรก

ผลที่ตามมาของการรวมกันของความเร็วและเวลาที่ทางเดินของการกระตุ้นเสร็จสมบูรณ์โดยส่วนประกอบต่าง ๆ ของระบบมีสองประการคือ 1. การกระตุ้นของ atria เกิดขึ้นก่อนจากโพรงและ 2. สิ่งเหล่านี้ถูกกระตุ้นให้เกิดการผลิตแบบซิงโครนัส การหดตัวที่มีประสิทธิภาพเพื่อขับไล่เลือด

อ้างอิง

Fox S: เลือดหัวใจและการไหลเวียนใน: สรีรวิทยาของมนุษย์ 14 ed. นิวยอร์ก, McGraw Hill Education, 2016
Ganong WF: ต้นกำเนิดของการเต้นของหัวใจและกิจกรรมทางไฟฟ้าของหัวใจใน: การทบทวนสรีรวิทยาทางการแพทย์, 25th ed. นิวยอร์ก, McGraw-Hill Education, 2016
Guyton AC ฮอลล์ JE: จังหวะกระตุ้นหัวใจใน: ตำราสรีรวิทยาทางการแพทย์ฉบับที่ 13; AC Guyton, JE Hall (eds) ฟิลาเดลเฟีย Elsevier Inc. , 2016
ไพเพอร์ HM: Herzerregung, ใน: Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31 th ed; RF Schmidt et al (eds) ไฮเดลเบิร์ก Springer Medizin Verlag, 2010
Schrader J, Gödeche A, Kelm M: Das Hertz ใน: Physiologie, 6th ed; R Klinke et al (eds) สตุ๊ตการ์ท, เฟรดธีมีเวอร์, 2010
Widmaier EP, Raph H และ Strang KT: กล้ามเนื้อใน: สรีรวิทยาของมนุษย์ของแวนเดอร์: กลไกการทำงานของร่างกาย, 13 เอ็ด; EP Windmaier et al (eds) นิวยอร์ก, McGraw-Hill, 2014

ระบบการนำไฟฟ้าของหัวใจ: การจัดระเบียบและการทำงาน - กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยา - 2025