Some theoretical and clinical aspects of electrical impulse therapy for cardiac arrhythmias

Abstract

Based on modern ideas about the nature of cardiac arrhythmias, about the role in their development of changes in the transmembrane potential caused by shifts in the permeability of cytoplasmic membranes and extra- and intracellular concentrations of the main potential-forming ions, it can be assumed that a high-voltage discharge of a capacitor restores sinus rhythm by affecting the indicated parameters heart muscle.

Full Text

Исходя из современных представлений о природе нарушений сердечного ритма, о роли в их развитии изменений трансмембранного потенциала, обусловленных сдвигами в проницаемости цитоплазматических мембран и внеи внутриклеточной концентрации основных потенциалообразующих ионов, можно предположить, что высоковольтный разряд конденсатора восстанавливает синусовый ритм, воздействуя на указанные параметры сердечной мышцы. Согласно общепринятой точке зрения, электрический импульс устраняет аритмию, вызывая тотальную и субтотальную деполяризацию миокарда [4—61. Вместе с тем есть немногочисленные и недостаточно экспериментально обоснованные высказывания, что восстановление состояния функциональной однородности миокарда может быть результатом его тотальной деполяризации или реполяризации.

Для выяснения механизма действия высоковольтного разряда конденсатора в экспериментах (более 500) на коже лягушки, используемой в качестве модели клеточной мембраны, сердечной мышце лягушки и собаки, нами совместно с В. К. Безугловым изучено влияние электрического импульса на трансмембранный потенциал, импеданс, удельное электрическое сопротивление и параметры вольт-амперной характеристики. Исследования показали, что высоковольтный разряд вызывает скачкообразное изменение трансмембранного потенциала, электрического сопротивления и параметров вольт-амперной характеристики, амплитуда и знак которых определяются плотностью тока разряда, ионным составом и концентрацией окружающих ткани растворов. Эти сдвиги в большинстве своем носят двухфазный характер, зависящий от плотности тока высоковольтного разряда конденсатора. При плотностях тока до 0,02 А ' см^-2 наблюдались деполяризация ткани, увеличение электрического сопротивления и мембранного импеданса; электропроводность, измеренная путем определения вольт-амперной характеристики, менялась .незначительно. Данные изменения происходили в первой фазе реакции биологических объектов на конденсаторный разряд.

В дальнейшем, при более высоких плотностях тока, имели место возврат модели клеточной мембраны к состоянию поляризации и даже развитие гиперполяризации, уменьшение электрического сопротивления и мембраннрго импеданса, увеличение электропроводности ткани, что было характерным для второй фазы. Двухфазность сдвигов наиболее четко прослеживалась при изучении влияния высоковольтного разряда ца трансмембранный потенциал модели клеточной мембраны. Аналогичными были изменения параметров вольт-амперной характеристики сердца собаки и, до известной степени, кожи, лягушки. Двухфазная реакция ткани в ответ на конденсаторный разряд различной плотности отчетливо выступает при изучении электрического сопротивления и импеданса биологических объектов..

Сопоставление величин плотности ток$ высоковольтного разряда, дающего дефибриллирующий эффект в клинику, с условиями наших экспериментов показывает, что по порядку величин токи дефибриллирующего диапазона примерно совпадают с теми, которые в условиях эксперимента вызывают вторую фазу сдвигов исследуемых параметров. Этот эффект, как нам кажется, подвергает сомнению положение, согласно которому только тотальная или субтотальная деполяризация сердечной мышцы может привести к ликвидации аритмии. Можно утверждать, что разрядный ток определенной плотности вызывает не тотальную деполяризацию мышцы, а ее реполяризацию.

Определенное влияние на характер изменений оказывают вещества, активирующие или ингибирующие ионный насос (адреналин, норадреналин, ацетилхолин, АТФ, АДФ, строфантин, динитрофенол, ионный состав омывающих растворов) [2 а, б]. Сдвиги вольт-амперной характеристики косвенно свидетельствовали о том, что осно-' ву наблюдавшегося эффекта составляет повышение проницаемости ‘цитоплазматических мембран. Прямым подтверждением этого явились результаты исследований, проведенных с помощью радиоактивных изотопов. Выяснилось, что высоковольтный разряд конденсатора резко меняет проницаемость кожи лягушки для ²³Nan, ⁴²К>9, ⁴⁵Са2о. Эффект зависит от величины напряжения, полярности и количества разрядов [2 в]. Исследованиями на сердце лягушки установлено, что высоковольтный разряд конденсатора вызывает резкое увеличение потока плоскополяризованного света, которое показывает изменение оптической активности ткани, обусловленное конформационными переходами мембранных белков. Сдвиги в конформационном состоянии мембран и лежат, по-видимому, в основе изменения их проницаемости [3].

Значение трансмембранных ионных перемещений в механизме действия высоковольтного разряда подтвердилось в процессе обследования 239 больных, у которых при мерцательной аритмии было изменено содержание в крови Na_? К. Са и Mg. Уже через несколько минут после проведения электроимпульсной терапии у них были выявлены сдвиги в концентрации этих элементов в экстраи интрацеллюлярной фракциях крови [8, 9].

Сохранение восстановленного синусового ритма является в настоящее время узловым вопросом в противоаритмической терапии. Большое значение в этом плане имеют мероприятия, воздействующие на электролитный обмен. Как показали наши многолетние наблюдения, включение в комплекс превентивных противоаритмических мероприятий транскардиального электрофореза с солями К и Mg (108 курсов терапии) улучшает отдаленные результаты электроимпульсной терапии мерцательной .аритмии [1].

В эксперименте выяснилось, что увеличение плотности тока разряда сопровождалось нарастанием его повреждающего действия, которое в клинике выступало в виде синдрома повреждения, развивавшегося иногда после электроимпульсной терапии. Он характеризовался пирогенной реакцией после сеансов электроимпульсной терапии в 16,9% случаев, постконверсионной миокардиодистрофией — в 1,6%, а также изменением состава крови (количество лейкоцитов, лейкоформула, СОЭ, содержание сиаловых кислот, фибриногена, С-РБ, активность аспартатаминотрансферазы). В 7,1 —18,0% наблюдений сдвиги исследованных показателей превышали верхнюю границу нормы, в 40,4%—появлялся С-РБ. В общей сложности те или иные лабораторные сдвиги, которые могут свидетельствовать о повреждающем действии высоковольтного разряда, были обнаружены после сеансов электроимпульсной терапии в 45,2% случаев, в 21,4% они сочетались с температурной реакцией. По мере увеличения количества разрядов нарастало также число больных, у которых уровень -сиаловых кислот, количество лейкоцитов, активность аспартатаминотрансферазы и содержание фибриногена превышали показатели нормы. Это позволяет сделать вывод, что с увеличением количества и напряжения разрядов возрастает выраженность общих реакций организма, обусловленных повреждающим действием электрического импульса, что коррелирует с экспериментальными данными. Изучение сдвигов в иммунологическом состоянии больных, подвергшихся электроимпульсной терапии, с полной очевидностью доказало наличие повреждающего действия высоковольтного разряда конденсатора на сердце человека [7]. Однако, согласно эксперименталвным и клиническим наблюдениям, повреждающий эффект высоковольтного 'разряда невелик, в определенной мере обратим и не препятствует использованию электроимпульсной терапии в клинике, что соответствует мнению и других авторов.

Выяснилось, что наличие синдрома повреждения не сказывается на отдаленных результатах впервые проведенной электроимпульсной терапии, но несколько ухудшает их после повторного восстановления синусового ритма. Кроме того, у больных с лабораторными признаками синдрома повреждения в 7,9% случаев развивалась «нормализационная» эмболия, причем сдвиги лабораторных показателей выявлялись .за 1—3 днЛ до появления первых симптомов осложнения, у больных с постоянной формой мерцательной аритмии — лишь в 3,2% наблюдений. Таким образом, синдром повреждения следует считать клинической реальностью, влияющей на результаты электроимпульсной терапии.