Трансформація ритму в неоднорідному активному середовищі

На мал. 6.8 представлена схема трансформації ритму в неоднорідному середовищі, що складається з двох областей з періодами, що розрізняються, рефрактерності так, що _R2 > _R1.

Якщо період рефрактерності виділеної ділянки середовища R₂ більше періоди рефрактерності іншої частини середовища R₁ і якщо інтервал між посилкою двох імпульсів порушення Т менше періоду рефрактерностіR₂: Т < R₂, друга хвиля не може збудити область з R₂ > R₁.

Ц е відбувається тому, що τ-зона другого імпульсу на границі неоднорідності стосується зони тривалого рефрактерного хвоста першого імпульсу. Це місце обведене на мал. 6.8б кружком. Виникне розрив фронту хвилі. У даному прикладі кожна друга хвиля в області з R₂ буде випадати. Таким чином, одержавши два стимулюючі імпульси, активне середовище в зоні з R₁ проведе них без змін обоє, а в зоні з R₂ пройде лише тільки перший імпульс і в ній виникне аритмія. Якби другий імпульс пішов після закінчення рефрактерного хвоста першого імпульсу в зоні з R₂, то трансформації ритму не було б. Різні поразки серцевого м'яза можуть приводити до збільшення її неоднорідності по рефрактерності, до збільшення R = R₂ – R₁. Це, у свою чергу, збільшить імовірність появи трансформації ритму.

Трансформація ритму може виникнути і при однопровідній блокаді (виникає екстрасистола).

Ревербератори в неоднорідних середовищах

Ревербератори - джерела спіральних хвиль порушення - можуть виникнути в неоднорідних активних середовищах без отворів. Цей процес відбувається на границі роздягнула ділянок активного середовища з різними параметрами елементів цього середовища, наприклад, з різними рефрактерностями.

Розглянемо двох зон активного середовища з R₁ і R₂, розділені криволінійною границею СВ, і будемо вважати, що R₂ > R₁ (мал. 6.9).

П о активному середовищу поширюються дві хвилі порушення, причому друга (2) посилається відразу слідом за першою так, що Т > R₂. Виникає трансформація ритму, і в силу цього хвиля 2 поширюється тільки ліворуч від границі СВ по зоні з R₁ (мал. 6.9, а). Хвиля 2, рухаючи з тією же швидкістю V, що і хвиля 1, починає на границі СВ відставати від неї. Це викликано тим, що шлях хвилі 1 до крапки В йде по прямій АВ (вона однаково проходить по зоні з R₁ - ліворуч, і по зоні з R₂ - праворуч від СВ). А шлях хвилі 2 до крапки В йде по кривій СВ, тобто шлях другої хвилі до крапки В довшій, ніж першої. Причому, чим більше кривизна лінії СВ, тим більше відставання другої хвилі. У деякий момент часу друга хвиля відстане настільки, що її τ-зона вийде з-під рефрактерного хвоста хвилі 1 і торкнеться спочиваючих кліток у зоні з R₂ у крапці N (мал. 6.9, б). Далі, відповідно до принципу Гюйгенса, хвиля 2 починає поширюватися по зоні R₁ у виді спирали (мал. 6.9, в). По проходженні ще деякого часу спіральна хвиля 2, вийшовши з-під власного рефрактерного хвоста (крапка Μ на мал. 6.9, в), спрямовується вниз по границі СВ, перейде границю розділу і почне розвертати спіраль вже в зоні R₁ (мал. 6.9, г). Лінія ΝΜ називається фокусом ревербератора.

Властивості ревербераторів.

1. Головна особливість ревербераторів полягає в тім, що в активному середовищі, у якій немає власних джерел порушення, виникає джерело, що посилає хвилі порушення в навколишнє середовище (мал. 6.10). У нормі від пейсмекера поширюється хвиля, що проходить через крапку А, що викликає в ній потенціал дії в момент часу t’ (мал. 6.10, a). Ревербератор, що виник біля крапки А, викликає в ній цілу серію електричних відповідей, обумовлених не ритмом пейсмекера, а тільки властивостями самого ревербератора (мал. 6.10, б).

2. Ч ас життя ревербератора в неоднорідному активному середовищі звичайно. Воно визначається числом оборотів n хвилі порушення навколо лінії, що розділяє зони R₁ і R₂, тобто числом імпульсів, що проходять через деяку крапку в активному середовищі:

Зникнення ревербератора порозумівається тим, що після кожного обороту розмір фокуса NM зменшується і після n оборотів він сходиться в крапку.

Таким чином, чим більше неоднорідність, тим коротше час життя ревербератора, тим менше імпульсів порушення пройде через активне середовище від цього джерела (мал. 6.10 б).

3. Частота хвиль, що посилаються ревербератором, є максимально можлива частота порушення даного середовища. Іншими словами, спіральна хвиля в неоднорідному середовищі неправильна: вона має період T₂  R₂. праворуч від лінії СВ і Т₁  R₁ ліворуч від цієї лінії. Тому спіральні хвилі від ревербераторів у принципі не синхронізуються.

4. Розмір ревербератора визначається фокусом (мал. 6.9г):

l_min = (R₂ – )V

і може бути менше довжини хвилі ?.

5. Ревербератори можуть розмножуватися на границях неоднорідностів активного середовища.

З зазначених властивостей випливає:

1. Якщо швидкість розмноження ревербераторів більше швидкості їхнього зникнення, починається ланцюговий процес збільшення кількості ревербераторів (аналогічно ланцюгової реакції при вибуху уранової бомби). Все активне середовище покривається джерелами спіральних хвиль з різними частотами. Цей випадок відповідає фібрілляції активного середовища (міокарда серця).

2. На основі аналізу математичної моделі встановлено, що ланцюгові процеси розмноження ревербераторів виникають, коли число виниклих ревербераторів більше деякого критичного К_min. Ця величина сильно залежить від відношення часу порушення τ до періоду рефрактерності R (мал. 6.11):

У випадку малої різниці періодів рефрактерності двох областей (R₁R₂=R) для можна записати:

Т аким чином, показано, що існує деяка критична маса міокарда m_кр, у якій можуть виникнути ревербератори, що розмножуються. Якщо маса скорочувального міокарда менше m_кр, то в ній одночасно може з'явитися лини мале число джерел спіральних хвиль. Воно буде недостатньо для утворення ланцюгової реакції їхнього розмноження. Очевидно, що чим більше величина К_min, тим менше імовірність лавинного збільшення числа ревербераторів. Як випливає і: малюнка 6.11, з метою зменшення ризику серцевих аритмій може виявитися ефективним зменшення параметра ?/R.

При розробці антиаритміків біофізики досліджували зв'язаний з параметром ?, параметр ? - час виникнення відповіді на подаваний імпульс, тобто латентний період. Параметр ? можна вимірити електрофізіологічними методами. Дослідження автохвильових процесів показали, що небезпека виникнення ревербераторів зростає при збільшенні ?/R.

В даний час установлено, що медичні додатки теорії автохвильових процесів не обмежуються фібрілляцією міокарда. Відкрито, наприклад, патологічні автохвильові процеси, що виникають у нервових мережах кори головного мозку при епілепсії. Показаний автохвильових процес поширення депресії в сітківці ока й ін.

9