1

พ.ศ. 2555

หวใจและการไหลเวยนเลอด เลมท 1 โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ

ดร. สญญา รอยสมมต

ภ า ค ว ช า ส ร ร ว ท ย า ค ณ ะ แ พ ท ย ศ า ส ต ร ม ห า ว ท ย า ล ย ข อ น แ ก น

2

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

พมพเผยแพรเพอการศกษาคนควา

พมพครงท 1 ปพทธศกราช 2555

ภาควชาสรรวทยา คณะแพทยศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน

3

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ค าน า

สรรวทยาของหวใจและการไหลเวยนเลอด เปนชดหนงสอทประกอบดวยหลายเลมเรยงล าดบกน

ไป ตงแตความรพนฐานเกยวกบระบบหวใจรวมหลอดเลอด คณสมบตทางไฟฟาของหวใจ กลศาสตรของ

หวใจ เลอดทเลยงหวใจและเมแทบอลซมของหวใจ สรรวทยาของหลอดเลอด ความดนและการไหลของ

เลอด การไหลของเลอดเฉพาะอวยวะ การควบคมระบบหวใจรวมหลอดเลอด การตอบสนองในสภาวะท

ส าคญ และความผดปกตทเกยวของ เปนหนงสอทมเปาหมายเพอใชเปนแหลงศกษาคนควา ส าหรบ

นกศกษาทกระดบ คร อาจารย และนกวชาการทสนใจ มเนอหาเชงลกในวงวชาการ มการสอดแทรกวธ

การศกษาทดลอง การเสนอแนวคด กลไกและความเปนไปได บางสวนเปนขอมลของผเขยน นกศกษา

บณฑตทผเขยนเปนอาจารยทปรกษาวทยานพนธ และกลมทท างานวจยรวมกน โดยจดท าเปนหนงสออเลก

ทรอนกเผยแพรเพอเปนวทยาทาน สวนภาพและตารางบางสวนอาจมลขสทธขององคกรอน

ส าหรบเลมทหนงนเกยวของกบความรพนฐานทวไปของระบบหวใจรวมหลอดเลอด เพอท าให

เหนภาพรวมของระบบน และตามดวยคณสมบตทางไฟฟาของหวใจ ซงถอไดวาเปนประเดนหลกทท าให

หวใจท างานได อนเปนเหตตอเนองใหหวใจสบฉดเลอดจนมการไหลเวยนได การเขยนบทนมทงหลกการ

พนฐาน ทฤษฎ กลไก และหลกในการคดและจดจ า มเนอหาทงพนฐานและเชงลกในวงวชาการ นอกจากน

เนองจากเปนหนงสออเลกทรอนก ผเขยนจงไมแนะน าใหพมพเปนกระดาษ การสบคนจงกระท าไดงายดวย

ค าสงคนหาของโปรแกรม Adobe reader หรอโปรแกรมอนๆ ทท างานในท านองเดยวกน เพอรองรบการ

สบคนในลกษณะน เลขหนาหนงสอจงเรมหนงทหนาแรกเชนเดยวกบหนาแรกของไฟล และผเขยนไมได

จดท าดรรชนไวเปนการเฉพาะ แตไดท าเปนวธการสบคนแทน ผเขยนจงหวงวาหนงสอเลมนคงจะเปน

ประโยชนตอทานทสนใจตอไป

ดร. สญญา รอยสมมต ภาควชาสรรวทยา คณะแพทยศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน 29 กมภาพนธ 2555

4

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

สารบญ

หนา

ค าน า 3

บทท 1 บทน า 7

สวนประกอบของระบบหวใจรวมหลอดเลอด การไหลเวยนในฟตส หนาทของระบบหวใจรวมหลอดเลอด โครงสรางของหวใจ โครงสรางของหลอดเลอด ประเภทของหลอดเลอด เลอด บรรณานกรม

7 8 10 10 14 15 18 19

บทท 2 ชองไอออนของหวใจ 20

ทฤษฎพนฐานทควรทราบ การกระจายตวของไอออนระหวางภายในและภายนอกเซลล วธการศกษาคณสมบตทางไฟฟาของเซลล ชองไอออน จลนพลศาสตรของชองไอออน ชองโซเดยมไอออน ชองแคลเซยมไอออน ชองโปแตสเซยมไอออน ชองไอออนอนๆ การควบคมชองไอออนภายในเซลล บรรณานกรม

20 26 26 31 36 38 42 46 51 52 52

บทท 3 คณสมบตทางไฟฟาของหวใจ 54 เซลลหวใจและศกยไฟฟา ศกยไฟฟาของเซลลไมไดคมจงหวะ ศกยไฟฟาของเซลลคมจงหวะ การน าสญญาณไฟฟาในหวใจ

54 54 69 79

5

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

บรรณานกรม 88 บทท 4 คลนไฟฟาหวใจ 90

ความเปนตวน าไฟฟาของรางกาย ความหมายของคลนไฟฟาหวใจ หลกการวดคลนไฟฟาหวใจ วธการวดคลนไฟฟาหวใจ ความสมพนธระหวางลด ความผดพลาดในการวดคลนไฟฟาหวใจ แนวแกนของลด คณสมบตของคลนไฟฟาหวใจ เวคโตคารดโอแกรม ศกยะเพองานของเซลลหวใจและการเกดคลนไฟฟาหวใจ สรปตวแปรพนฐานทก าหนดคลนไฟฟาหวใจ แกนไฟฟาหวใจ การเบยงเบนตามปกตของคลนไฟฟาหวใจ ภาวะหวใจเสยจงหวะเนองจากการหายใจ ประโยชนและขอจ ากดของการวดคลนไฟฟาหวใจ บรรณานกรม

90 92 93 96 106 107 108 110 113 120 123 123 126 129 130 132

บทท 5 ภาวะหวใจเสยจงหวะ 133 ความหมายของภาวะหวใจเสยจงหวะ กลไกการเกดภาวะหวใจเสยจงหวะ ภาวะหวใจเสยจงหวะไซนส การบบตวกอนก าหนด อาการหวใจเตนเรวผดท การเตนระรวและการกระตกรว ภาวะหวใจเสยจงหวะค การกดกนเอว การกดกนแขนงของกลมเสนไย ภาวะหวใจโต ความผดปกตของอเลกโทรไลต ภาวะหวใจขาดเลอด ภาวะกลามเนอหวใจอดตาย

133 133 140 141 143 145 148 149 151 155 160 163 165

6

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เยอหมหวใจอกเสบ กลามเนอหวใจอกเสบ อาการธยรอยดเกน บรรณานกรม

168 169 170 170

วธการใชหนงสอและการสบคนขอความ 172

7

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

บทท 1

บทน า

สวนประกอบของระบบหวใจรวมหลอดเลอด ระบบหวใจรวมหลอดเลอดประกอบดวยสวนทส าคญ 4 สวน คอ หวใจ หลอดเลอด เลอด และระบบควบคม (รปท 1-1) หลอดเลอดแยกเปนหลอดเลอดแดง หลอดเลอดฝอย และหลอดเลอดด า ภายในหลอดเลอดมเลอด ซงเปนเนอเยอชนดหนง หวใจ ท าหนาทเปนแหลงใหพลงงานแกการไหลของเลอด โดยท าหนาทสบฉดเลอด ใหไหลจากหวใจผานหลอดเลอดแดง หลอดเลอดฝอย หลอดเลอดด า และกลบสหวใจอกครง ตามล าดบ ดงนน ถาหวใจหยดท างาน การไหลเวยนเลอดกจะหยด ดวยเชนกน โดยทวไปเราอาจกลาวไดวา หลอดเลอดแดง และหลอดเลอดด า ท าหนาทเชอมโยง หวใจกบหลอดเลอดฝอย ซงอยภายในอวยวะตางๆ หลอดเลอดฝอยเปนบรเวณของระบบหวใจรวมหลอดเลอด ทมการแลกเปลยนสารตางๆ ระหวางเลอดกบเนอเยอเกดขนมากทสด

รปท 1-1 โครงสรางของระบบหวใจรวมหลอดเลอดในคนปกต ประกอบดวยระบบไหลเวยนสวนปอด (pulmonary circulation) และระบบไหลเวยนสวนกาย (systemic circulation) ทเชอมโยงกน (From www.doctorgrasshopper.wordpress.com)

8

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

การไหลเวยนเลอดในมนษย อาจแยกออกไดเปน 2 สวน คอ 1. การไหลเวยนสวนกาย (systemic circulation) เปนการไหลเวยนเลอดทเรมตงแตหวใจหองลางซายบบเลอดออกสเอออรตา (aorta) แลวไหลไปตามหลอดเลอดแดงขนาดตางๆ ผานหลอดเลอดฝอยในอวยวะตางๆ หลอดเลอดด า และไปสนสดทหวใจหองบนขวา การไหลเวยนสวนนมความส าคญมาก ทสดของระบบหวใจรวมหลอดเลอด และมการท างานและการควบคมทไดรบการศกษากนอยาง ความดนเลอดและความตานทานของหลอดเลอดแดงเลกในระบบน เปนปจจยหลกทก าหนดการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ ตวแปรทางระบบหวใจรวมหลอดเลอดทกลาวถงทวไป หมายถงสวนน 2. การไหลเวยนสวนปอด (pulmonary circulation) เปนการไหลเวยนเลอดทเรมจากหวใจหองลางขวาบบเลอดผานหลอดเลอดแดงพลโมนาร (pulmonary artery) ไปปอด ผานหลอดเลอดฝอยทปอด หลอดเลอดด าทปอด และไปสนสดทหวใจหองบนซาย อตราการไหลของเลอดผานสวนนในเวลาหนงๆ มคาเทากบการไหลเวยนสวนกาย การไหลของเลอดผานปอดมเปาหมายเพอการแลกเปลยนแกสระหวางเลอดกบอากาศในถงลม โดยทวไปการไหลของเลอดผานปอดขนกบการท างานของหวใจทงดานซายและดานขวา ความดนเลอดและความตานทานในระบบนมคานอยกวาการไหลเวยนสวนกายอยางมาก (ดบทท 16)

การไหลเวยนในฟตส (fetal circulation) เดกกอนคลอดหรอฟตสซงอยในมดลกของแมนน มระบบการไหลเวยนเลอดทแตกตางจากผใหญบางสวน คอมหลอดเลอดพเศษเพมขนมา โดยมเปาหมายเพอท าใหเลอดสามารถไหลไปยงอวยวะทส าคญไดอยางเหมาะสม เนองจากรางกายของฟตสไดรบสารอาหารและมการก าจดของเสยไดอยางจ ากด และตองอาศยการท างานของระบบหวใจรวมหลอดเลอดของแมดวย (รปท 1-2) หลอดเลอดแดงรก (umbilical artery) แยกจากเอออรตาสวนทองไปเลยงรก เลอดในสวนนมคณสมบตคลายกบเลอดด าทไหลกลบหวใจในผใหญ (ของเสยมาก) ในรกมการแลกเปลยนสารตางๆ ระหวางเลอดของแมกบเลอดของฟตสมทงกระบวนการกษานต (passive process) และกมมนต (active transport) เลอดผานจากรกมคณสมบตคลายกบเลอดทออกจากหวใจในผใหญ (ของดมาก) หลงจากนน เลอดจงไหลผานหลอดเลอดด ารก (umbilical vein) ไปทตบ เลอดในตบไหลไดสองทางคอ ไปทางหลอดเลอดด าพอรทล (portal vein) ไปเลยงเนอเยอตบ การไหลในสวนนมปรมาณนอยเนองจากความตานทานในตบชวงนสงกวาในผใหญมาก เลอดสวนใหญจะไหลแยกเขาหลอดเลอดด าวนาคาวาสวนลาง (inferior vena cava) ผานทางดกตสวโนซส (ductus venosus) จากนนเลอดสวนนจะรวมกบเลอดจากสวนหวของฟตส (มาจาก superior vana cava) แลวไหลเขาหวใจหองบนขวา จากนเลอดจะแยกไหลไปหวใจหองบนซายโดยผานฟอราเมนโอวาเล (foramen ovale) ซงสวนมากเปนเลอดทมาจากรก และเลอดอกสวนหนงจะไหลลงหวใจหองลางขวาซงสวนใหญเปนเลอดจากสมอง เลอดจากหวใจหองลางขวาจะถกบบใหไหลไปปอดทางหลอดเลอดแดงปอด (pulmonary artery) แตความตานทานการไหลของเลอดในปอดของฟตสมคาสง เลอดสวนใหญจงไหลผานทางดกตสอารเทอรโอซส

9

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(ductus arteriosus) ไปเขาหลอดเลอดเอออรตาสวนทรวงอกชวงปลาย (distal thoracic aorta) สวนเลอดทผานปอดจะไหลเขาหวใจหองบนซาย รวมกบเลอดจากหวใจหองบนขวา แลวไหลลงหวใจหองลางซาย ซงจะถกสบฉดออกไปทเอออรตาตอไป จากลกษณะการไหลดงกลาวน ท าใหเลอดดซงไหลมาจากรกไหลไปเลยงสมองไดมากกวาสวนอนๆ ในขณะทเลอดด าจากสวนหวจะถกบงคบใหไหลไปทางเอออรตาสวนทอง (abdominal aorta) ซงแยกไปฟอกทรกดงกลาวแลว และไปเลยงอวยวะตางๆ ในชองทองและอวยวะสวนลาง เลอดจากสองสวนนไหลกลบหวใจทางวนาคาวาดานลาง

รปท 1-2 การไหลเวยนในฟตส (fetal circulation) เมอคลอดออกจากมดลกของแมแลว ทารกจะตองมการไหลเวยนเลอดเหมอนในผใหญทวไป มฉะนนจะเกดอนตรายตอการด ารงชวตอยตอไปอยางยง นนคอ ฟอราเมนโอวาเลตองปด สวนดกตสวโนซสและดกตสอารเทอรโอซส จะตองตบและสลายไปพรอมกบหลอดเลอดไปเลยง การเปลยนแปลงตางๆ เหลานเกยวของกบหลายกระบวนการทเปลยนแปลงเมอแรกคลอด ไดแก การหายใจ ความดนเลอด ฮอรโมน และสารบางชนด การหายใจเมอแรกคลอดท าใหความตานทานของหลอดเลอดทปอดลดลง เลอดไหลผานปอดเพมขน การตดรกท าใหความตานทานของการไหลเวยนสวนกายเพมขน ความดนเลอดอาจเพมขนชวครแลวท าใหดกตสอารเทอรโอซสตบ ฮอรโมนและสารเคมทอาจชวยท าใหหลอดเลอดพเศษตางๆตบและฝอหายไป ไดแก พรอสทาแกลนดนส (prostaglandins) และแบรดไคนน (bradykinin)

10

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

หนาทของระบบหวใจรวมหลอดเลอด หนาทหลกของระบบหวใจรวมหลอดเลอด คอ การขนสง เปนการขนสงสารจากอวยวะหนงไปยงอกอวยวะหนง เพอการใช การท าลาย การออกฤทธ และอนๆ อยางหมาะสมกบกระบวนการนนๆ เชน น าอาหารจากตบและระบบทางเดนอาหารไปยงอวยวะอนๆ ไดแก สมอง และกลามเนอ เปนตน และน าของเสยจากอวยวะตางๆไปก าจดทปอด ตบ และไต เปนตน โดยทวไปเปาหมายการท างานของระบบหวใจรวมหลอดเลอดคอ ตองการใหเลอดไหลไปยงอวยวะตางๆ อยางพอเหมาะกบความตองการและความส าคญของอวยวะนนๆ เปนตนวา ในขณะออกก าลงกาย กลามเนอมความตองการพลงงานและมของเสยมาก เลอดกตองไหลไปยงกลามเนอท างานนนใหมากขน เพอน าอาหารไปใหและพาของเสยไปก าจดทอวยวะอนเหมาะสม อวยวะบางอยาง เชน สมอง มอตราการใชพลงงานทคอนขางคงท อตราการไหลของเลอดไปยงอวยวะเหลานจงคอนขางจะคงทดวยเชนเดยวกน การเสยเลอดทไมรนแรง เลอดจะไหลไปเลยงอวยวะอนๆ ลดลง เชน กลามเนอลาย อวยวะชองทอง และไต แตสมองยงคงไดรบเลอดพอเพยง รวมทงหวใจดวย ลกษณะเชนนเหมาะสมกบคณสมบตทสมองและหวใจมความส าคญตอชวตมาก เนองจากอตราการไหลของเลอดตองมการเปลยนแปลงอยางพอเหมาะ จงท าใหระบบหวใจรวมหลอดเลอดไมไดควบคมอตราการไหลของเลอดสวนกายทงหมดโดยตรง แตควบคมความดนเลอดแดงใหคงทไวคาหนง เพอผลกดนใหเลอดไหลไปยงอวยวะตางๆ ได สวนอตราการไหลผานอวยวะตางๆนน จะถกควบคมดวยการเปลยนขนาดของหลอดเลอดแดงเลกในแตละอวยวะอกทอดหนง การเปลยนแปลงเหลานขนกบทงระบบประสาท ฮอรโมน และการท างานของอวยวะเอง (autoregulation) การท างานของระบบประสาทและฮอรโมนเปนกระบวนการหลกทรางกายใชควบคมความดนเลอดใหคงทอยคาหนงในภาวะเฉยบพลน สวนไตมความส าคญมากในการควบคมความดนเลอดในระยะยาว (ดบทท 17)

โครงสรางของหวใจ หวใจเปนอวยวะขนาดใหญในชองอก โดยวางทบปอดทางดานซายและอยใกลกบหนาอก ท าหนาทสบฉดเลอดใหไหลอยในระบบหลอดเลอดของรางกาย หวใจท าหนาทเปนสบทมประสทธภาพมากชนดหนง และเปนอวยวะแรกทเจรญเตบโตจนท างานไดของสตวเลยงลกดวยนมตงแตอยในครรภมารดา หวใจประกอบดวยระบบสบสองสวน สวนแรกคอ หวใจดานขวา ประกอบดวย หวใจหองบนขวา (right atrium) และหวใจหองลางขวา (right ventricle) ระบบนท าหนาทสบฉดเลอดใหไหลจากระบบหลอดเลอดด าของการไหลเวยนสวนกาย เขาสการไหลเวยนสวนปอด หวใจสวนทสองคอ หวใจดานซาย ประกอบดวยหวใจหองบนซาย (left atrium) และหวใจหองลางซาย (left ventricle) ท าหนาทสบฉดเลอดจากการไหลเวยนสวนปอดไปยงการไหลเวยนสวนกาย ดวยการท างานดงกลาว ท าใหเลอดสามารถไหลหมนเวยนผานหวใจและระบบหลอดเลอดเพยงทางเดยวเทานนในภาวะปกต ในแงสรรวทยาแลวการแบงหวใจออกเปนดานซายและดานขวานนถกตอง แตการแบงเชนนไมถกตองตามหลกทางกายวภาคศาสตร เพราะหวใจหองลางขวา

11

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

วางตวอยดานหนาอกใกลกบกระดกสเตอรนม (sternum) สวนหวใจหองลางซายวางตวอยดานหลงของหวใจหองลางขวา เยองไปทางดานซาย และอยชดไปทางดานหลงของทรวงอก หวใจวางตวอยภายในเยอหมหวใจ (pericardium) ซงมสองชน ภายในเยอหมหวใจเปนชองวาง ปกตมของเหลวบรรจอยเพยงเลกนอย เยอหมนจะหมลามไปถงสวนตนของหลอดเลอดขนาดใหญทตดกบหวใจ หลอดเลอดขนาดใหญทตดกบหวใจคอ เอออรตา และหลอดเลอดแดงพลโมนาร ดวยเหตนจงท าใหสวนฐาน (base) ของหวใจอยทางดานบน คอนไปทางดานหลง และชไปทางดานขวา สวนยอด (apex) ของหวใจอยทางดานลาง คอนไปทางหนาอก และชไปทางดานซาย โดยทวไปสวนฐานของหวใจถกบงคบใหวางตวคงทเนองจากหลอดเลอดขนาดใหญดงกลาว แตสวนยอดของหวใจสามารถเคลอนไหวไดอสระมากกวา การเปลยนแปลงขนาดและรปรางของหวใจในขณะทหวใจหองลางบบตว จะท าใหสวนยอดของหวใจเคลอนไปทางดานหนาและเขาใกลผนงทรวงอกดานซาย ตรงบรเวณชองวางระหวางกระดกซโครงท

หา (5th intercostal space) ดวยเหตน เราจงสามารถฟงเสยงเกยวกบการท างานของหวใจไดชดเจนในบรเวณน หวใจมสวนประกอบส าคญสองสวนใหญ คอ สวนทเปนโครงสรางพนฐานหรอไซโทสเคลตน (cytoskeleton) ไดแก เสนใย (fiber) และแถบเสนใย (fibrous band) หรอเอนแผ ซงท าหนาทเปนโครงรางของหวใจ คลายกบเหลกซงเปนโครงรางของแผนคอนกรต โครงสรางสวนนไมสามารถหดตวไดแตเปนตวก าหนดความยดหยนของหวใจ ไซโทสเคลตนทส าคญไดแก สวนทลอมรอบลนหวใจทงสลน และสวนตนของเอออรตาและหลอดเลอดแดงพลโมนาร เรยกวา แอนนลสไฟโบรซส (annulus fibrosus) แตละสวนตดตอกนดวยเสนใยและเอนยด (fibrous trigone and tendon of the conus) ทมชอเรยกแตกตางกนออกไป จากบรเวณลนไมทรลมเอนแผหรอกลมเสนใย ทโคงลงไปเปนโครงรางของผนงหวใจหองลางซาย เรยกวา บลโบสไปรอลไฟเบอร (bulbospiral fiber) สวนกลมเสนใยจากลนไตรคสปด วางตวเปนโครงรางส าหรบผนงหวใจหองลางขวา เรยกวา ไซโนสไปรสไฟเบอร (sinospiral fiber) (รปท 1-3) สวนหวใจหองบนกมเสนใยทมตนก าเนดจากลนทงสองเปนโครงรางเชนกน (atrial fiber) สวนประกอบทสองของหวใจ คอ เซลลซงแยกไดสามกลมยอย กลมแรกเปนเซลลทท าหนาทผลตสญญาณไฟฟา เรยกวา เซลลปมหรอเซลลคมจงหวะ(nodal or pacemaker cell) ไดแก ปมเอสเอ (sinoatrial or S-A node) และปมเอว (atrioventricular or A-V node) กลมทสองเปนเซลลทท าหนาทน าสญญาณไฟฟาภายในหวใจ (conducting fiber) ไดแก เสนใยระหวางปม (internodal fiber) กลมเสนใยของฮสและแขนง (bundle of His and bundle branches) และเสนใยพรคนเย (Purkinje fiber) เซลลสองกลมนไมสามารถหดตวได (รปท 1-4) สวนเซลลกลมทสามคอ เซลลกลามเนอหวใจ เปนเซลลทมปรมาณมากทสดในหวใจ และเปนสวนส าคญทท าใหหวใจมคณสมบตในการสบฉดเลอดได เซลลกลมนแทรกตวและเกาะประสานกนอยางเปนระเบยบ โดยมกลมเสนใยเปนโครงราง การวางตวของเซลลกลามเนอหวใจมความซบซอนมาก และแตละเซลลตดตอถงกนได แบงเปนกลมเซลลทมวนตวเปนเกลยวลอมรอบผนงหองหวใจหองใดหองหนงโดยเฉพาะ และบางกลมลอมรอบทงสองหอง เซลลกลามเนอภายในแตละกลมน าไฟฟาถง

12

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

กนไดดกวาการน าไฟฟาระหวางกลมทแตกตางกน เซลลกลามเนอหวใจหองลางมปรมาณมากกวาหองบน โดยเฉพาะหวใจหองลางซายมเซลลกลามเนอเปนสวนประกอบมากทสด ลกษณะเชนนเหมาะสมกบการทหวใจหองลาง โดยเฉพาะหองลางซาย ท าหนาทเปนตวสบฉดเลอดออกจากหวใจ ซงตองตานกบความดนเลอดในหลอดเลอดทสงมาก โดยเฉพาะความดนเลอดในเอออรตา มขอสงเกตคอ เซลลกลามเนอหวใจหองบนและหองลางมไดตอเชอมถงกนโดยตรงแตยดตดกนดวยเสนใยโครงรางดงกลาวแลว ดงนนเซลลกลามเนอหวใจหองบนจงไมสามารถตดตอทางไฟฟากบหองลางไดโดยตรง แตไดทางออมโดยผานปมเอวและเสนใยน าไฟฟาตางๆ

รปท 1-3 ผนงโครงสรางของหวใจประกอบดวยเสนไยโครงสราง (cardiac cytoskeleton) และเสนไยกลามเนอ เรยงตวเปนแถบทมลกษณะเฉพาะรอบผนงหองหวใจและลนหวใจ (From www.rci.rutgers.edu)

รปท 1-4 ภาพจ าลองแสดงเซลลคมจงหวะและเสนใยน าไฟฟาทเกยวของ จากปมเอสเอไปยงกลามเนอหวใจหองลาง ตวเลขแสดงเวลาทสญญาณไฟฟาแผไปถง (มลลวนาท)(From www.nature.com)

13

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

หวใจประกอบดวยลนหวใจจ านวนสลน แยกไดเปนสองกลม กลมแรกไดแก ลนเอออรตก (aortic valve) ซงกนระหวางหวใจหองลางซายกบเอออรตา และลนพลโมนาร (pulmonary valve) ซงกนระหวางหวใจหองลางขวากบหลอดเลอดแดงพลโมนาร แตละลนมสวนประกอบเปนเนอเยอเกยวพนบางๆ มรปรางเปนครงทรงกลม (semilunar) จ านวนสามชน โดยหนดานโคงไปยงดานในของหวใจหองลางทเกยวของ เมอหวใจหองลางบบตว ลนทงสองจะเปดใหเลอดไหลออกจากหวใจไดเพยงทางเดยวเทานน และปดสนทเมอหวใจหองลางคลายตว ลนกลมทสองไดแก ลนไตรคสปด (tricuspid valve) ซงกนระหวางหวใจหองบนขวากบหวใจหองลางขวา เปนลนทมสามลนยอย และลนไมทรล (mitral valve) ซงกนระหวางหวใจหองบนซายกบหวใจหองลางซาย ประกอบดวยสองลนยอย ลนในกลมนไมมลกษณะเปนครงทรงกลม แตเปนแผนเนอเยอทถกยดโดยใยกลามเนอคอรดเทนดเนยอ (chordae tendineae) ซงตดกบกลามเนอแพพลลาร (papillary muscle) อกทอดหนง กลามเนอนมจดยดทสวนยอดหวใจหองลางทเกยวของ เมอหวใจหองลางบบตว กลามเนอแพพลลารจะหดตวดวย อนชวยดงรงมใหลนไตรคสปดและลนไมทรลถกดนยอนขนไปยงหองหวใจหองบนจนเกดรวขนได (รปท 1-5) ลนกลมแรกเรยกรวมกนวา ลนครงทรงกลม (semilunar valves) สวนลนกลมทสองเรยกวา ลนเอว (atrioventricular valves) เลอดจากการไหลเวยนสวนกายไหลกลบหวใจ ทางวนาคาวาดานบนและดานลาง โดยเขาทหวใจหองบนขวา แลวไหลผานลนไตรคสปดลงหวใจหองลางขวา ซงจะไหลสการไหลเวยนสวนปอดตอไป หลงจากนนเลอดจากปอดจะไหลกลบหวใจทหวใจหองบนซาย ผานลนไมทรลลงหวใจหองลางซาย แลวถกสบฉดใหไหลสการไหลเวยนสวนกายทเอออรตา ตามล าดบ หวใจถกเลยงดวยเลอดทไหลผานระบบหลอดเลอดโคโรนาร (coronary vascular system) โดยมจดเรมตนทชวงตนของเอออรตาทางดานซายและดานขวา ส าหรบรายละเอยดในเรองนไดกลาวไวในบทท 9 เสนประสาททเลยงหวใจสวนใหญเปนระบบประสาทอตโนวต (autonomic nervous system) ไดแก ประสาทซมพาเทตก (sympathetic nerve) และประสาทพาราซมพาเทตก (parasympathetic nerve) (รปท 1-6) ประสาทซมพาเทตกมเซลลประสาทกอนซแนปสอยในไขสนหลงระดบทรวงอก เซลลนมเสนใยจะไปซแนปสกบเซลลประสาทหลงซแนปสทโซประสาทซมพาเทตก (sympathetic chain) ทอยดานขางของกระดกสนหลงทงสองขาง ซงเรยกรวมกนวา แกงเกลยนของหวใจ (cardiac ganglion) หลงจากนนเซลลประสาทหลงซแนปสจะมเสนประสาทแยกไปเลยงสวนตางๆของหวใจไดทวไป โดยเฉพาะเซลลกลามเนอหวใจหองลาง ประสาทซมพาเทตกคดหลงนอรอพเนฟรน (norepinephrine) จากปลายเสนประสาท แลวสารนจะไปจบกบตวรบอะดเนอรจกทเยอหมเซลลหวใจ สวนใหญตวรบนเปนชนดบตาหนง (1-adrenergic receptor) มากกวาชนดแอลฟา (-adrenergic receptor) การออกฤทธจงถกยบย งดวยสารทกดกนตวรบอะดเนอรจกชนดบตาหนงเชน โปรแพรโนลอล (propranolol) เปนตน ประสาทพาราซมพาเทตกทไปเลยงหวใจ คอ เสนประสาทเวกส มเซลลประสาทกอนซแนปสอยทกานสมอง เซลลนไปซแนปสกบเซลลประสาทหลงซแนปสทแกงเกลยน ซงอยในหวใจบรเวณใกลกบจดทเสนประสาทนไปเลยง ประสาทเวกสไปเลยงหวใจหองบนเปนสวนใหญ โดยเลยงทงปมเอสเอ กลามเนอหวใจหองบน และปมเอว สวนนอยไปเลยงเซลลหวใจหองลาง โดยทวไปมหลกอยวา เสนประสาทอตโน

14

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

วตทไปเลยงหวใจทางดานขวา จะควบคมการท างานของเซลลคมจงหวะและแรงบบตวของหวใจหองบน ในขณะทเสนประสาทอตโนวตทไปเลยงหวใจทางดานซาย จะควบคมการท างานของกลามเนอหวใจหองลาง และการน าสญญาณไฟฟาผานปมเอวเปนสวนใหญ ประสาทเวกสคดหลงอะเซทลโคลน (acetylcholine) ไปจบกบตวรบมสคารนก (muscarinic receptor) บนเยอหมเซลลหวใจ จงถกยบย งไดดวยสารอะโทรปน (atropine)

รปท 1-5 กายวภาคศาสตรของหวใจ ภาพบนแสดงสวนประกอบภายในหองหวใจโดยการผาออกตามแนวดานหนา (From www.cardiacsurgeryacademy.org) สวนภาพลางแสดงใหเหนลนหวใจเมอมองจากสวนฐานลงมา (From www.emedicine.medscape.com)

โครงสรางของหลอดเลอด ระบบหลอดเลอดทไปยงอวยวะตางๆ มลกษณะคลายกบการตอสายไฟฟาแบบขนาน (รปท 1-1) มเอออรตาเปนหลอดเลอดแดงขนาดใหญ ท าหนาทสงเลอดใหอวยวะตางๆ และมวนาคาวาเปนหลอดเลอดด าขนาดใหญ ท าหนาทรบเลอดจากหลายอวยวะ หลอดเลอดทไปเลยงแตละอวยวะแตกแขนงจากเอออรตาหรอหลอดเลอดแดงขนาดใหญอน แลวจงแตกแขนงเปนหลอดเลอดฝอยในอวยวะนนๆ หลงจากนนจงรวมเปนหลอดเลอดด าน าเลอดเขาสวนาคาวา หรอหลอดเลอดด าขนาดใหญอนกอนเขาวนาคาวา การทระบบหลอดเลอดมขายเปนแบบขนานเชนน ท าใหการควบคมการไหลของเลอดไปยงอวยวะหนงกระท าไดงาย

15

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

และมผลกระทบตออวยวะอนเพยงเลกนอย นอกจากนความผดปกตของการไหลเวยนในอวยวะหนงจะมผลกระทบตออวยวะอนในระยะสนเพยงเลกนอย แตในระยะยาวอาจกระทบถงกนทงหมด ตวอยางเชน ถาหลอดเลอดทไตถกอดตน ในภาวะเฉยบพลนเลอดจะไหลไปเลยงไตไมได ในขณะทอวยวะอนยงคงไดรบเลอดตามปกตหรออาจมากขนเพยงเลกนอย เนองจากความดนเลอดอาจเพมขนชวครเพราะความตานทานสวนปลายทงหมดเพมขน แตจะคนสคาปกตในเวลาอนรวดเรวเนองจากการท างานของระบบควบคมความดนเลอด อยางไรกตาม ในระยะยาวความผดปกตของไตจะท าใหปรมาตรเลอดและความดนเลอดเพมขน และอาจสงผลใหระบบหลอดเลอดอนท างานผดปกตดวยในทสด

รปท 1-6 ระบบประสาทอตโนวตทไปเลยงหวใจ (From www. alexandria.healthlibrary.ca)

ผนงหลอดเลอดทวไป (รปท 1-7) ยกเวนหลอดเลอดฝอยประกอบดวยชนเซลลบผว (endothelium) ชนกลามเนอเรยบ (vascular smooth muscle) และชนเนอเยอเกยวพน (adventitia) (ดรายละเอยดในบทท 10 และ 11) หลอดเลอดถกเลยงดวยเสนประสาทซมพาเทตกเปนสวนใหญ มประสาทพาราซมพาเทตกเพยงเลกนอยแตสวนใหญไมม ปลายประสาทซมพาเทตกสวนใหญคดหลงนอรอพเนฟรน (norepinephrine) สวนนอยทคดหลงอะเซทลโคลน (ดบทท 17)

ประเภทของหลอดเลอด หลอดเลอดในรางกายแตละสวนมองคประกอบและคณสมบตแตกตางกน แมทกสวนจะมเซลลบผวดานในเหมอนกน แตมสวนประกอบทเปนเสนใยยดหยนและกลามเนอเรยบในปรมาณทแตกตางกนออกไป จงท าใหสามารถจดแบงหลอดเลอดเปนกลมตามสวนประกอบและบทบาทไดดงน (รปท 1-7)

16

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 1-7 องคประกอบของหลอดเลอดสวนตางๆในรางกาย (From www.colorado.edu)

1. เวสเซลวนดเคสเซล (Windkessel vessel) หลอดเลอดแดงทมความยดหยนไดแก เอออรตา และหลอดเลอดแดงขนาดใหญ (รวมทงหลอดเลอดแดงพลโมนาร) เรยกรวมกนวา "เวสเซลวนดเคสเซล (Windkessel vessel)" (Windkessel เปนภาษาเยอรมนแปลวา compression chamber) ความยดหยนของหลอดเลอดแดงชวงทใกลกบเอออรตาสวนใหญเกดจากคณสมบตของเสนใยยดหยนทเปนสวนประกอบของหลอดเลอด (elastic fiber) สวนความยดหยนของหลอดเลอดแดงชวงปลายๆ สวนใหญขนกบการหดตวของกลามเนอเรยบทบผนงหลอดเลอดนนๆ ความยดหยนของหลอดเลอดเหลาน เปนสวนประกอบส าคญทชวยใหเลอดไหลอยในระบบหลอดเลอดไดตลอดเวลา แมในชวงทหวใจคลายตว พลงงานทไดจากการบบตวของหวใจและผลงานของหวใจ (cardiac output) ในชวงทหวใจบบตว สวนหนงสะสมไวในรปของพลงงานยดหยน (elastic energy) ดวยการยดของผนงหลอดเลอด (คลายยดสปรง) พลงงานสวนนจะถกปลอยออกมาดวยการคนสภาพของหลอดเลอด (elastic recoil) เขาสภาวะปกตในชวงทหวใจคลายตว ซงชวยบบเลอดใหไหลจากหลอดเลอดแดงไปยงหลอดเลอดด าได แมระยะนหวใจมไดบบเลอดออกมากตาม ดงนน การท างานของหวใจและหลอดเลอดทมความยดหยนรวมกน จงท าใหเลอดไหลอยในระบบหลอดเลอดตลอดเวลา

17

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

2. เวสเซลความตานทาน (resistance vessel) หลอดเลอดแดงสวนปลายและหลอดเลอดแดงเลก (terminal artery and arteriole) มกลามเนอเรยบเปนสวนประกอบมาก และมโพรงขนาดเลก (small lumen) เปนสวนของหลอดเลอดทมความตานทานสงสดในระบบไหลเวยนเลอด การบบตวและคลายตวของหลอดเลอดเหลาน เปนตวก าหนดความตานทานรอบนอกทงหมด (total peripheral resistance) และอตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ เราอาจเรยกสวนนวา บรเวณกอนหลอดเลอดฝอย (precapillary area) นอกจากนหลอดเลอดด าหลงหลอดเลอดฝอยหรอหลอดเลอดด าเลก (venule) กเปนอกบรเวณหนงทมความตานทานการไหลสง และมสวนชวยควบคมการกรอง (filtration) และการดดซม (absorption) ในหลอดเลอดฝอยดวย ถาหลอดเลอดด าบบตว ความดนเลอดฝอยจะสงขน และหลอดเลอดฝอยเกดการกรองสทธ แตถาหลอดเลอดด าขยายตว หลอดเลอดฝอยจะเกดการดดซมสทธขน (ดบทท 14)

3. เวสเซลหรด (sphincter vessel) หรดกอนหลอดเลอดฝอย (precapillary sphincter) เปนบรเวณทมกลามเนอเรยบเปนสวนประกอบมากทสด ท าหนาทปดหรอเปดใหเลอดไหลจากหลอดเลอดแดงเขาไปยงหลอดเลอดฝอย จงเปนปจจยส าคญทก าหนดการแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอย ถาหรดนปด เลอดจะไหลจากหลอดเลอดแดงผานทางลดไปยงหลอดเลอดด า โดยไมผานหลอดเลอดฝอย หลอดเลอดสวนนจงท าหนาทเปนเวสเซลความตานทานดวย

4. เวสเซลแลกเปลยน (exchangable vessel) หลอดเลอดฝอยเปนบรเวณเดยวของระบบหวใจรวมหลอดเลอด ทมการแลกเปลยนสารและของเหลว ระหวางเลอดกบเนอเยออยางเดนชด หลอดเลอดด าเลกบางสวนกสามารถแลกเปลยนนได แตในปรมาณทนอยมาก การแลกเปลยนของเหลวในสวนนขนกบความดนเลอดและความดนออนโคตกของพลาสมา (plasma oncotic pressure) ซงก าหนดอตราการกรองและอตราการดดซมของหลอดเลอดฝอย การแลกเปลยนสารสวนใหญเปนกระบวนการแพรผานเซลลและชองวางระหวางเซลล (ดบทท 14) สวนใหญรางกายควบคมการแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอย ดวยการควบคมความตานทานของหลอดเลอดแดงเลกและหลอดเลอดด าเลก มไดควบคมการแลกเปลยนทผนงหลอดเลอดฝอยโดยตรง ทงนเพราะหลอดเลอดฝอยประกอบดวยเซลลบผวเพยงชนเดยว อยางไรกตามสภาพใหซมไดของหลอดเลอดฝอย (capillary permeability) อาจถกเปลยนแปลงไดดวยปจจยบางอยาง เชน ฮสตามน (histamine( และไนตรกออกไซด (nitric oxide) เปนตน

5. เวสเซลบรรจ (capacitance vessel) หลอดเลอดด าเปนเวสเซลบรรจซงส าคญทสด เนองจากมความหยน (compliance) มาก ปรมาตรเลอดทเพมขนหรอลดลงมาก ท าใหความดนเลอดด าเปลยนแปลงเพยงเลกนอย ดงนน หลอดเลอดด าจงท าหนาทเปนแหลงสะสมเลอด (reservoir) มากถงประมาณ 70% ของปรมาตรเลอดทงหมด ความหยนถกก าหนดโดยเสนใยยดหยนและการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด ถากลามเนอเรยบหดตว เชน เมอ

18

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ประสาทซมพาเทตกท างานมากขน ความยดหยน (elasticity) ของหลอดเลอดด าจะเพมขน แตความหยนจะลดลง และท าใหความจของหลอดเลอดด าลดลงดวย ปรากฏการณนชวยใหเลอดไหลกลบหวใจเพมขน ตารางท 1-1 ชนดและบทบาทของเซลลเมดเลอดชนดตางๆ

ชนด หนาทหลก

1. เมดเลอดแดง

2. เมดเลอดขาว Granulocytes - Neutrophils (Polymorpho nuclear leukocytes) - Eosinophils

- Basophils Agranulocyte

- Lymphocytes

- Killer cells

- Monocytes

3. เกลดเลอด

ขนสง O2 และ CO2

รกษาดลกรดดางของรางกาย

ท าลายแบคทเรยทเขามาในรางกาย

ก าจดพวกพยาธและเกยวของกบภมแพ

คดหลงฮสตามนและซโรโทนนในภาวะทเกดภมแพ

สรางภมคมกนโรค

ก าจดเซลลทตดเชอไวรสและเซลลมะเรงบางชนด

เปลยนเปนแมโครเฟจ (macrophage) ในเนอเยอและชวยก าจดสงแปลกปลอม

โดยฟาโกไซโตซส

ชวยในการแขงตวของเลอด

เลอด

เลอดเปนของเหลวทอยในหลอดเลอด จดเปนเนอเยอชนดหนง คนปกตมเลอดประมาณ 80% ของน าหนกรางกาย เลอดประกอบดวยเมดเลอด (blood cell) และพลาสมา (plasma) พลาสมาเปนของเหลวเนอเดยวกนประกอบดวย น ามากกวา 90% สวนประกอบอนทส าคญคอ ไอออนตางๆ (Na+, K+, Ca2+, Cl-, etc) ฮอรโมนทกชนดของเสย (waste product) สารอาหาร (glucose, amino acid, and lipids) อลบมน (albumin) และโปรตนอนๆ คนทวไปประกอบดวยพลาสมา 5% ของน าหนกรางกาย เปนสวนหนงของของเหลวภายนอกเซลล (extracellular fluid) แยกออกจากเมดเลอดดวยการปนเหวยง ปรมาตรเมดเลอดตอปรมาตรเลอดทงหมดเรยกวา ฮมาโทครต (hematocrit) มคาเฉลยประมาณ 45% ถาแยกเมดเลอดออกดวยการตงทงไวใหเมดเลอดตกตะกอน ของเหลวสวนบนทไดเรยกวา ซรม (serum) มคณสมบตทวไปคลายพลาสมา แตไมมปจจยทชวยในการแขงตวของเลอด (clotting factor) เมดเลอดสรางจากไขกระดก ประกอบดวยเมดเลอดแดง เมดเลอดขาว และเกลดเลอด เมดเลอดแดงไมมนวเคลยส ไมมออรแกเนลล (organelle) และมอายประมาณ 4 เดอน ชวยในการขนสงออกซเจน คารบอนไดออกไซด และรกษาดลกรดดาง (ตารางท 1-1) เมดเลอดขาวแยกไดสองกลมคอ กลมทมแกรนลมากในไซโตพลาสซม (granulocytes) ประกอบดวยนวโทรฟล (neutrophil) ชวยในการก าจดสงแปลกปลอม

19

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ตางๆ และแบคทเรย อโอซโนฟส (eosinophil) ชวยก าจดพยาธและเกยวของกบภมแพ (allergy) และเบโซฟล (basophil) สรางฮตามนและซโรโทนน (serotonin) และเกยวของกบการเกดภมแพ เมดเลอดขาวกลมทสองคอ กลมทไมมแกรนลชดเจนในไซโทพลาซม (agranulocyte) ไดแก ลมโฟไซต ชนดบและชนดท (B- and t-lymphocyte) เกยวของกบการสรางภมคมกนโรค เซลลคฟเฟอร (Kuffer cell) ชวยในการก าจดเซลลมะเรงและเซลลทตดเชอไวรส และโมโนไซต (monocyte) หรอแมโดรฟาจ (macrophage) เมออยในเนอเยอ ชวยในการกน (phagocytosis) เชอโรค สงแปลกปลอม และเซลลทถกท าลายตางๆ เมดเลอดขาวกลมสดทายคอ เกลดเลอด (platelete) เปนเซลลทไมมนวเคลยสแตมออรแกเนลล ชวยในการแขงตวของเลอด (hemostasis) หนาทส าคญทสดของเลอด การขนสง อนเปนหนาทหลกของระบบหวใจรวมหลอดเลอด นนเอง ดวยบทบาทดงกลาว เลอดจงเกยวของกนทงการขนสงแกส การรกษาดลน าและอเลกโทรไลต การรกษาดลกรดดาง การใหอาหาร การก าจดของเสย การท างานของฮอรโมน และภมคมกนโรค ส าหรบบทบาทของเลอดในหนงสอเลมนจะไดกลาวถงเฉพาะทเกยวของกบพลศาสตรเทานน (ดบทท 12)

บรรณานกรม 1. Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H. Ganong's review of medical physiology, 23rd edition.

Boston, McGraw-Hill, 2010. 2. Berne RM, Sperelakis N, Geiger SR. Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular

system; volume I: the heart. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1979. 3. Boron WF, Boulpaep EL. Medical physiology: a cellular and molecular approach, 2nd edition.

Philadelphia, Saunders, 2009. 4. Hall JE. Guyton and Hall textbook of medical physiology, 12th edition. Philadelphia, Saunders,

2011. 5. Koeppen RM, Stanton BA. Berne & Levy physiology, 6th edition. Philadelphia, Mosby, 2010.

6. Fozzard, H.A., E. Haber, R.B. Jennings, and A.M. Katz. The heart and cardiovascular system, 2nd edition. New York, Raven Press, volume 1-2, 1991.

7. Rhoades RA, Bell DR. Medical physiology: principles for clinical medicine, 3rd edition. Philadelphia, Lippincott Williams & Wilkins, 2009.

20

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

บทท 2 ชองไอออนของหวใจ

ทฤษฎพนฐานทควรทราบ การศกษาเกยวกบสรรวทยาของหวใจและหลอดเลอดมทฤษฎทควรทราบหลายประการ ในทนจะกลาวถงทฤษฎพนฐานทางไฟฟาทส าคญเทานน เพอประโยชนในการท าความเขาใจและศกษาคณสมบตของชองไอออนและคณสมบตทางไฟฟาของหวใจและหลอดเลอด

1. กฎของคลอมบ (Coulomb's law) แรง (F) ซงกระท าตอประจเทากบ q1 คลอมบ ทอยหางจากจดทมประจ q2 คลอมบ เปนระยะทาง r เมตร ค านวณไดจากสมการตอไปน F = kq1q2/r

2

เมอ k = คาคงททางไฟฟา (9 x 109 นวตน-(เมตร)2/(คลอมบ)2)

= 1/คาคงทความเปนฉนวน (dielectric constant)

2. กฎของกอสส (Gauss's law) ความเขมของสนามไฟฟา (P) ทจดใดๆ (แรงทกระท าตอประจ 1 คลอมบ) ซงอยหางจากบรเวณทมประจไฟฟาเทากบ q คลอมบ เปนระยะทาง r เมตร ค านวณไดจากสมการตอไปน P = kq/r2 ส าหรบงานทตองท า (W) ในการเคลอนทประจ 1 คลอมบจากจดไกลทสด (infinity) ไปยงจดหนงซงอยหางจากบรเวณทมประจไฟฟา q คลอมบ เปนระยะทาง r เมตร ค านวณไดจากสมการตอไปน W = kq/r ซง W นเรยกวา ศกยไฟฟา (electrical potential) ถาเปนการเคลอนทประจ 1 คลอมบระหวางจดสองจดทมศกยไฟฟาตางกน งานทตองใชคอ ความตางศกยไฟฟา (potential difference) คานไมขนกบเครองหมาย

21

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

หมายความวา เครองหมายก ากบคาความตางศกยไฟฟาเปนการบอกเพยงทศทางของการเปรยบเทยบวา จดใดมคาศกยไฟฟาสงกวากนเทานน เชน ความตางศกยไฟฟาระหวางภายในเซลลกบภายนอกเซลลมคาเทากบ -90 มลลโวลต ยอมมคาความตางศกยไฟฟามากกวา +30 มลลโวลต เพยงแตกรณหลงภายในเซลลมศกยไฟฟามากกวาภายนอกเซลล ส าหรบความตางศกยไฟฟาระหวางเยอหมเซลล เรามกจะไมเรยกวา ความตางศกยไฟฟาระหวางเยอหมเซลล (membrane potential difference) แตนยมเรยกวา ศกยไฟฟาของเยอหมเซลล (membrane potential) ทงๆทความจรงคอความตางศกยไฟฟาระหวางภายในกบภายนอกเซลล ทนยมเรยกเชนนเปนเพราะศกยไฟฟาภายนอกเซลลมกจะถกท าใหมคาเปนศนยโดยการตอลงดน (earth or ground) ศกยไฟฟาทวดไดจงขนกบศกยไฟฟาภายในเซลลเทานน

3. กฎของโอหม (Ohm's law) ในวงจรไฟฟาทไมซบซอนวงจรหนงซงประกอบดวย แบตเตอรทมแรงเคลอนไฟฟา E โวลต ขบดนใหกระแสไฟฟา I แอมแปร ไหลผานความตานทาน R โอหม ทมความตางศกยไฟฟา V โวลต จะไดความสมพนธดงน

V = E = IR เมอ I = dq/dt dq/dt = อตราการไหลของประจไฟฟาผานจดใดๆในหนงหนวยเวลา (คลอมบตอ วนาท)

ถาเปนการเคลอนทของไอออนทมประจเดยว เชน Na+, K+ และ Cl- เปนตน เราสามารถค านวณประจในหนงกรมโมเลกลไดโดยใชคาคงทของฟาราเดย (Faraday constant) ไอออนประจเดยว 1 โมล มประจเทากบ 96,500 คลอมบ สมมตเราทราบวา มไอออนเคลอนทผานเยอหมเซลล 10 โมลในหนงวนาท กระแสทไหลจะมคาเทากบ 96,500 x 10 = 965,000 แอมแปร มขอสงเกตเกยวกบการไหลของกระแสไฟฟาดงน (1) กระแสไฟฟาคอประจบวกทเคลอนทในหนงหนวยเวลา โดยจะไหลจากบรเวณทมศกยไฟฟาสงไปยงบรเวณทมศกยไฟฟาต ากวา (2) ในตวน าทเปนของแขงใดๆ เชน ทองแดง และเงน เปนตน ประจบวกไมไดเคลอนท แตตวทเคลอนทเปนอเลกตรอน โดยอเลกตรอนจะเคลอนทจากบรเวณทมศกยไฟฟาต าไปยงบรเวณทมศกยไฟฟาสงกวา นนคอ อเลกตรอนจะเคลอนทสวนทางกบกระแสไฟฟา ดวยเหตนจงไดความสมพนธวา I = - dq/dt เมอ q คอ ประจลบของอเลกตรอน

22

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(3) ในสารละลายอเลกโทรไลตและเยอหมเซลล การไหลของกระแสไฟฟาในสองสวนน เกดจากการเคลอนทของไอออนอสระ โดยไอออนทมประจบวกหรอแคตไอออนจะเคลอนทไปยงขวลบ (cathode) หรอดานทมศกยไฟฟาต ากวา แตไอออนทมประจลบหรอแอนไอออน (anion) จะเคลอนทไปยงขวบวก (anode) หรอดานทมศกยไฟฟาสงกวา ลกษณะเชนนดเหมอนวา กระแสไฟฟาไหลจากบรเวณทมศกยไฟฟาสงไปต า กระแสไฟฟาทไดจากการเคลอนทของไอออนค านวณไดดงน

I = ZF dM/dt เมอ Z = จ านวนประจในหนงโมลหรอวาเลนซอเลกตรอน (valence electron) เชน

Na+ = 1 และ Ca2+ = 2 เปนตน F = คาคงทของฟาราเดย (96,500 คลอมบตอโมล)

dM/dt = จ านวนโมลของไอออนทเคลอนทผานจดหนงๆ หรอเยอหมเซลลในหนงวนาท

4. พลงงานไฟฟาเคม (electrochemical energy) จากกฎของเทอรโมไดนามกสทวา การเปลยนแปลงของกระบวนการใดๆ กตามสามารถคาดคะเนไดจากพลงงานอสระของกบสทใชหรอปลอยออกมา โดยมความสมพนธดงน

G = H - TS เมอ G = พลงงานอสระของกบส (Gibbs-free energy)

H = เอนทลป (enthalpy) S = เอนโทรป (entropy)

T = อณหภมสมบรณ (absolute temperature , oK) อยางไรกตามในแงการขนสงสาร นยมพจารณาพลงงานอสระของกบสในหนงโมลของสาร ซงแยกพจารณาไดดงน (1) พลงงานเคม (chemical energy หรอ C) เปนพลงงานอสระของกบสของสารใดๆจ านวนหนงโมล ในสารละลายทมความเขมขนของสารนนเทากบ C โดยมความสมพนธดงน C = C* + RT ln C

23

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เมอ C* = พลงงานเคมทสภาวะมาตรฐานอนหนง (2) พลงงานไฟฟา (electrical energy หรอ E) เปนพลงงานอสระของกบสในระบบใดๆ อนเนองมาจากระบบนนมศกยไฟฟาอยคาหนง (E) โดยมความสมพนธดงน

E = ZFE เมอ Z = วาเลนซอเลกตรอนของไอออน

F = คาคงทของฟาราเดย E = ศกยไฟฟาของระบบ

(3) พลงงานไฟฟาเคม (electrochemical energy หรอ ) เปนพลงงานทเปนผลรวมของทงพลงงานเคม และพลงงานไฟฟา นนคอ = C* + RT ln C + ZFE มหลกอยวา "ปรากฏการณใดๆมแนวโนมทจะเปลยนจากสภาวะทมพลงงานไฟฟาเคมสงไปยงสภาวะทมพลงงานไฟฟาเคมต ากวา" เชน สารชนดใดๆจะเคลอนทจากททมพลงงานไฟฟาเคมสงไปยงททมพลงงานไฟฟาเคมต ากวา เปนตน การเคลอนทของสารตานกบพลงงานไฟฟาเคมตองอาศยพลงงานจากกระบวนการอน เชน อาศยพลงงานจากการสลายเอทพ (ATP) ทเซลลสรางขน หรอการขนสงรวมกบสารอน (cotransport) เปนตน

5. สมดลของกบสและดอนแนน (Gibbs-Donnan equilibrium) ถาระหวางสองสวนของสารละลายมเยอกนกงซมได (semipermeable membrane) คนอย เยอกนนยอมใหน าและไอออนตางๆเคลอนทผานไดอยางอสระ ถาอทธพลของความดนออสโมซสถกควบคมไว จะพบวา ไอออนทงสองดานจะกระจายตวจนในระบบม G เทากบศนย คออยในภาวะสมดล ในภาวะนความเขมขนของไอออนใดๆทงสองดานจะเทากน และความตางศกยไฟฟาระหวางเยอกนจะมคาเปนศนย แตถาดานหนงมไอออนโมเลกลใหญชนดหนง (บวกหรอลบกได) ซงไมสามารถแพรผานเยอกนได จะพบวา ไอออนทแพรผานเยอกนไดจะกระจายตวจน G ของระบบเปนศนย คออยในสมดลเชนกน แตในภาวะนความเขมขนของไอออนบวกและลบระหวางสองดานจะไมเทากน และเกดความตางศกยไฟฟาระหวางเยอกนขน ถาโมเลกลใหญเปนประจลบ ศกยไฟฟาดานนจะเปนลบเมอเทยบกบอกดานหนงซงไมมโมเลกลใหญอย (หรอม แตดวยความเขมขนทนอยกวา) ดงแสดงใน รปท 2-1

จากรปท 2-1 ในสภาพสมดลจะพบวา ดานทมโมเลกลขนาดใหญซงแพรผานเยอกนไมได (A) ม [Na+] สงกวาอกดานหนง (B) แตม [Cl-] นอยกวา สมดลนไดรบการเสนอภาคทฤษฎโดยนกชวฟสกสชอ "J.

24

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

Willard Gibbs" ระหวางป พ.ศ. 2417-2421 และมการทดลองเพอสนบสนนวาเปนไปไดโดย "Frederick R. Donnan" ในป พ.ศ. 2454 มขอควรสงเกตเกยวกบสมดลของกบสและดอนแนนคอ เปนกระบวนการทเกดขนโดยไมตองมพลงงานภายนอกใดๆมาชวย แตเปนการกระจายตวตามหลกเทอรโมไดนามกส นอกจากนการทดาน A มจ านวนโมลอสระมากกวาดาน B นน ในความเปนจรงจะท าใหเกดความดนออสโมซสขนแลวดนน าใหเคลอนทจากดาน B ไป A ซงจะท าใหสมดลเสยไป ดงนนสมดลของกบสและดอนแนนจงไมพบในรางกายเราอยางอสระ แตจะเกดรวมกบกระบวนการอนๆดวย โดยเฉพาะกระบวนการทพยายามรกษาปรมาตรเซลลใหคงท

- +

Pr-

A Na+ Na+ B

Cl- Cl- H2O H2O

รปท 2-1 ภาพวาดแสดงการเกดสมดลของกบสและดอนแนน เสนประคอเยอกนกงซมได (semipermeable membrane) Pr- คอสารโมเลกลขนาดใหญทมประจลบและแพรผานเยอกนไมได สวน Na+ และ Cl- แพรผานเยอกนไดอยางอสระ ตวหนา หมายถง ความเขมขนมากกวาอกดานหนงเมอเทยบกบไอออนชนดเดยวกน ทฤษฎนสมมตให ความดนออสโมตกของทงสองดานมคาเทากนทภาวะสมดล ในภาวะสมดลน ความเรวในการแพร (v) ของ Na+ และ Cl- จาก A ไป B มคาเทากบความเรวในการแพรจากดาน B ไป A คอไมมการเคลอนทสทธ นนเอง เนองจาก vAB = k[Na

+ ]A[Cl-]A และ vBA = k

[Na+ ]B[Cl-]B เมอ k คอคาคงทของการแพรผานเยอกน จงไดวา

[Na+]A[Cl

-]A = [Na+]B [Cl

-]B หรอ [Na+]A /[ Na

+ ]B = [Cl-]B /[Cl

-]A

6. สมการของแนนสต (Nernst equation) จากหลกการทางดานเทอรโมไดนามกสทก าหนดวา ในสภาวะสมดล G ของระบบมคาเทากบศนย จะไดวา ในภาวะสมดลของกบสและดอนแนน ศกยไฟฟาระหวางเยอกนทเกดขน จะท าใหเกดพลงงานไฟฟาซงมคาเทากบพลงงานทางเคมทพยายามดนให Na+ และ Cl- แพรตามความแตกตางของความเขมขน แตมทศทางตรงขามกน นนคอ ของระบบมคาเทากบศนย ดวยเหตนจงพจารณาไดดงน

25

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

= C + E 0 = C + E 0 = RT ln [Na+ ]A /[ Na+ ]B + ZFEA-B

EA-B = -(RT/ZF) ln [Na+ ]A /[ Na+]B = -(RT/ZF) ln [Cl-]B /[Cl-]A ถาเขยนแบบสมการทวไปจะไดวา EA-B = -(RT/ZF) ln CA/CB เมอ EA-B = ความตางศกยไฟฟาระหวางเยอกน (ระหวางดาน A และ B) ในภาวะสมดล หรอ

ศกยไฟฟาสมดล (equilibrium potential) ของไอออนใดๆ ระหวางเยอกน CA, CB = ความเขมขนของแคตไอออนใดๆ ในดาน A และ B ตามล าดบ สมการนไดทดลองและตงขนโดย วลเทอร แฮรมนน แนนสต จงเรยกวา สมการของแนนสต สมการของแนนสตใชอธบาย การกระจายตวของไอออนทสามารถแพรผานเยอกนใดๆไดอยางอสระ คา EA-B นคอความตางศกยไฟฟาระหวางเยอกนทเกดขนเพอท าใหไอออนชนดหนงๆมความเขมขนดาน A และ B อยในลกษณะทตางกนคาหนงได โดยม C เทากบ E แตมทศทางตรงขามกน

7. สมการของโกลดแมน (Goldman or constant field equation) สมการของแนนสตใชอธบายไดเฉพาะการกระจายตวของไอออนชนดใดชนดหนง ระหวางเยอกนเทานน แตโดยทวไปความตางศกยไฟฟาระหวางภายในและภายนอกเซลลนน ขนกบการกระจายตวของไอออนหลายชนด และแตละชนดกมความสามารถในการแพรผานเยอหมเซลลไดตางกน (different permeability) ดงนน ศกยไฟฟาของเยอหมเซลล (Em) ทเกดขนจงขนกบตวแปรเหลานดวย โกลดแมนไดตงสมการขนใชอธบายไวดงน Em = -(RT/ZF) ln (PK[K+] i + PNa[Na+ ] i + PCl[Cl-] o + ---)/(PK[K+] o + PNa[Na+] o + PCl[Cl-] i + ---) เมอ PK, PNa, PCl = สมประสทธสภาพใหซมได (permeability coefficient) ของ K

+, Na+ และ Cl- ตามล าดบ i = ภายในเซลล (inside cells) o = ภายนอกเซลล (outside cells)

26

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ไอออนทเกยวของกบสมการนตองมความสามารถในการแพร แลวท าใหเกดสนามไฟฟาขนไดเอง มใชเปนการกระจายตวใหอยในสมดลกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลล ทเกดขนจากไอออนอนๆ โดยทวไป ในขณะพกของเสนประสาทและกลามเนอ Cl- ไมมคณสมบตดงกลาว ดวยเหตนจงไดความสมพนธวา Em = -(RT/ZF) ln ([K+]i + PNa/PK[Na+]i)/([ K

+]o + PNa/PK[Na+]o) จากสมการขางบนน ถา PK มคามากกวา PNa อยางมากจะไดวา Em = -(RT/ZF) ln [K+]i/[ K

+]o ซงกคอ สมการของแนนสต นนเอง

การกระจายตวของไอออนระหวางภายในและภายนอกเซลล ความเขมขนของไอออนตางๆ ภายในและภายนอกเซลลกลามเนอหวใจ คลายกบเซลลอนๆ เมอค านวณศกยไฟฟาสมดลของแตละไอออน (Ei) จะมคาแตกตางกนไปดงแสดงในตารางท 2-1 จากคาศกยไฟฟาสมดลนท าใหทราบวา ในขณะพกเยอหมเซลลกลามเนอหวใจปกตมสภาพใหซมไดตอ K+ และ Cl- สง แตสภาพใหซมไดตอ Na+ และ Ca2+ ต า เพราะคา EK และ ECl ซงไดจากการค านวณดวยสมการของแนนสต มคาใกลเคยงกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทวดไดจรง (ดบทท 3) ในขณะท ENa และ ECa แตกตางจากศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทวดไดจรงอยางมาก ลกษณะเชนนท าให Na+ และ Ca2+ มแนวโนมทจะแพรเขาเซลล ตามความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคม เมอใดกตามทเซลลมสภาพใหซมไดหรอความน าโซเดยมและแคลเซยม (Na and Ca conductance) เพมขน ไอออนทงสองจะแพรเขาเซลลอยางรวดเรว ในภาวะปกต Na+ และ Ca2+ แพรเขาเซลลไดเลกนอย และถกขนสงออกจากเซลลดวยกระบวนการทใชพลงงาน (active transport) ถาเซลลขาดพลงงาน ไอออนทงสองจงแพรเขาเซลลไดมาก และ K+ แพรออกจากเซลล

วธการศกษาคณสมบตทางไฟฟาของเซลล 1. การวดศกยไฟฟาของเซลล การวดศกยไฟฟาของเซลลคลายกบการวดศกยไฟฟาหรอโวลตไฟฟาทวไป ประกอบดวยอปสรรคคลายโวลตมเตอร แตมความซบซอนกวา เพอท าใหวดไดคาทถกตองแมนย า ทงนเพราะศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมคาต ามาก ถกรบกวนไดงายมาก เครองวดประกอบดวยขวบวกและขวลบเหมอนโวลตมเตอร แตอาจมสายดน (ground) ดวย ในหลายกรณขวลบและสายดนเปนขวเดยวกน ถาเปนการวดเปรยบเทยบระหวางขวหรอจด ซงมคาศกยไฟฟาตางกน เรยกวา การวดแบบสองขว (bipolar recording) แตถาเปนการ

27

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

วดเปรยบเทยบศกยไฟฟาทจดใดๆกบขวทมศกยไฟฟาเทากบศนย (ground or indifferent electrode) เรยกวา การวดแบบขวเดยว (unipolar recording) โดยทวไปมการวดศกยไฟฟาของเซลลอย 2 ลกษณะ (รปท 2-2) ตารางท 2-1 ความเขมขนของไอออนตางๆภายในและภายนอกเซลลกลามเนอหวใจ และศกยไฟฟาสมดล

ของแตละไอออน ไอออน ความเขมขนภายนอกเซลล

(มลลโมลาร) ความเขมขนภายในเซลล

(มลลโมลาร) อตราสวนภายในตอ

ภายนอกเซลล ศกยไฟฟาสมดล (มลลโวลต)

Na+ 145 15 9.7 +60 K+ 4 150 0.03 -94 Cl- 120 5 24.0 -83 Ca2+ 2 10-4 * 2 x 104 +129

* ปรมาณแคลเซยมภายในเซลลทงหมดมคาประมาณ 2 มลลโมลตอกโลกรม แตสวนมากอยภายในออรแกเนลลตางๆ (Berne et al., 1979)

รปท 2-2 แสดงการวดศกยไฟฟาระหวางสองจดทตดตอทางไฟฟากนไดแบบสองขว (ซาย) และแบบขวเดยว (ขวา) ซงขวบวกเปนขววด และขวลบเปนขวเทยบทมศกยไฟฟาเปนศนยหรอสายดน (E)

(1) การวดศกยไฟฟาระหวางภายในกบภายนอกเซลล (intracellular recording) มหลกการงาย ๆ คอ ใชอเลกโทรดอนหนงทมเขาไปในเซลลและอกอนหนงอยภายนอกเซลล โดยทวไปขวทอยภายนอกเซลลจะมศกยไฟฟาเทากบศนยคอ สายดน สวนขวภายในเซลลเปนขวบวก (ใชขวลบกได) ของ

28

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เครองวด ศกยไฟฟาทวดไดอาจเปนศกยไฟฟาขณะพก (resting potential) ดโพลาไรเซชน (depolarization) หรอศกยะเพองาน (action potential) (2) การวดศกยไฟฟาระหวางจดสองจดภายนอกเซลล (extracellular recording) เปนการวดเปรยบเทยบศกยไฟฟาระหวางจดสองจดภายนอกเซลล อาจเปนการวดแบบสองขวหรอขวเดยวกได

รปท 2-3 แสดงการท าเทคนคควบคมบรเวณเลกๆ (patch clamp technique) แบบตางๆซงหลอดแกวปลายแหลมเรยกวาปเปตต มชองประมาณสบไมโครเมตรสมผสกบผวเซลล (From www.comprehensivephysiology.com)

29

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

2. เทคนคควบคมบรเวณเลกๆ (patch clamp technique) คณสมบตทางไฟฟาของเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดและหวใจ ประกอบดวยศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพก และขณะเกดศกยะเพองาน คณสมบตนเกยวของกบการแพรของไอออนผานชองเฉพาะทเยอหมเซลลเรยกวา ชองไอออน (ion channel) การศกษาคณสมบตของชองไอออนในอดตเปนการศกษาทงเซลลดวยวธการควบคมศกยไฟฟาของเยอหมเซลล (voltage clamp technique) ซงอาศยอเลกโทรดอยางนอยสองอน เพอวดศกยไฟฟาและกระแสทไหล ในรอบ 20 ปจนถงปจจบน ไดมการพฒนาเทคนคขนใหม ซงสามารถศกษาชองไอออนชนดหนงๆ (single channel) ในบรเวณเยอหมเซลลทเลกๆ ได เรยกวา เทคนคควบคมบรเวณเลกๆ (patch clamp technique) (รปท 2-3) เทคนคควบคมบรเวณเลกๆ ประกอบดวยปเปตตแกวทปลายมขนาดเสนผาศนยกลางภายในประมาณ 1 ไมโครเมตร ปลายปเปตตถกดนอยางชาๆ และนมนวลใหสมผสกบผวเยอหมเซลล ซงอยในสารละลายทเหมาะสม (ในรปของ cell line หรอ tissue slice) ปลายปเปตตถกเชอมหรอยดตด (seal) กบผวเยอหมเซลล ดวยการเพมแรงดดเลกนอยภายในปเปตตเพอใหเยอหมเซลลเขาไปในปลายปเปตต ความตานทานไฟฟาบรเวณขอบปเปตตกบผวเยอหมเซลล มคามากกวา 109 โอหม จงปองกนคลนรบกวนไดด และชวยใหวดศกยไฟฟาและกระแสไฟฟาทนอยๆได ภายในปเปตตเปนสารละลายทมไอออนทตองการศกษาเปนสวนประกอบหลก เชน ถาตองการศกษาชองไอออนทยอมใหโปแตสเซยมไอออนแพรผานได สารละลายควรเปน KCl สารละลายนเปนตวน าไฟฟาจากบรเวณปลายปเปตต แลวสงตอไปยงเครองขยายสญญาณไฟฟาและเครองบนทก ดวยลวดน าไฟฟา ในบรเวณเลกๆ น ถาตดหรอท าลายเยอหมเซลลดานทอยในปเปตต จะท าใหสารละลายในปเปตตมคณสมบตเหมอนกบเปนของเหลวภายในเซลล วธนใชศกษาคณสมบตของชองไอออนทงเซลล จงเรยกวา การวดทงเซลล (whole-cell recording) ถาเพมแรงดดภายในปเปตต เพอดงเยอหมเซลลเขาไปในปเปตตมากขน จนเหลอเยอหมเซลลปลายปเปตตเปนบรเวณเลกๆ แลวท าลายเยอหมเซลลทอยภายในปเปตต การท าเชนนจะท าใหไดเยอหมเซลลบรเวณเลกๆ ดานนอกสมผสกบสารละลายนอกปเปตต จงเรยกวา บรเวณเลกๆ ดานนอกอยขางนอก (outside-out patch) วธนเหมาะกบการศกษาสารเคมทมอทธพลตอชองไอออนภายนอกเซลล ดวยการใสสารทตองการศกษาลงในสารละลายนอกปเปตต อกวธหนง เมอเชอมปลายปเปตตกบผวเยอหมเซลลและดดเยอหมเซลลเขาไปในปลายปเปตตเปนบรเวณเลกๆ แลวกท าลายเยอหมเซลลดานนอกปเปตตทงหมด วธนเยอหมเซลลดานในจะสมผสกบสารละลายนอกปเปตต จงเรยกวา บรเวณเลกๆ ดานในอยขางนอก (inside-out patch) วธนเหมาะกบการศกษาผลของสารภายในเซลลทมอทธพลตอการท างานของชองไอออน ดวยการใสสารนนๆ ลงในสารละลายนอกปเปตต บรเวณเลกๆ ปลายปเปตตนมชองไอออนประมาณ 2-3 ชองเทานน ซงนอยมากเมอเทยบกบชองไอออนของเซลลซงอาจมหลายพนชอง จงสามารถวเคราะหคณสมบตของชองไอออนแตละชนดไดดและแมนย า คณสมบตทางไฟฟาของชองไอออนทไดคอ ชนดของชองไอออน ชนดและปรมาณกระแสทไหลผานชอง ชวงเวลาปดและเปดของชองไอออน จลนพลศาสตรของประต (gate kinetics) และคณสมบตอนๆ โดยเฉพาะทางกล ทางไฟฟา และทางเคม การปดหรอเปดของชองไอออนดไดจากกราฟแสดงการไหลของกระแสในขณะศกษา (รปท 2-4)

30

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

กระแสอาจมแอมพลจดเดยวหรอมากกวา ชวงเวลาเปด (opening time) อาจสม าเสมอหรอไมสม าเสมอกได และลกษณะการเปดอาจมเวลาชวครแลวปดชวงสนๆ แลวเปดใหมอก (burst) คณสมบตเหลานมความแตกตางกนไปในแตละชนดของชองไอออน

รปท 2-4 กราฟแสดงการไหลของกระแสผานชองไอออนเดยว ในขณะทท าการวดโดยใชเทคนคควบคมบรเวณเลกๆ (patch clamp technique) ในการศกษาคณสมบตทางไฟฟาของชองไอออนดวยเทคนคควบคมศกยไฟฟาในบรเวณเลกๆ น ปเปตตจะท าหนาทเปนขวไฟฟาเพอใชวดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทศกษา ปลอยกระแส และวดกระแสในเวลาเดยวกน ปเปตตนเปนขวทเครองมอใชปลอยกระแสเพอควบคมศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทศกษาตามตองการ การไหลของกระแสผานชองไอออนเมอไอออนแพรผานชองไอออนได จะถกควบคมและชดเชยดวยวงจรไฟฟาอตโนมต เพอใหศกยไฟฟาคงทอยในคาทตองการ ปรมาณกระแสทชดเชยนมคาเทากบปรมาณกระแสทเกดขนเมอชองไอออนเปดและมไอออนแพรผานได และจะถกบนทกไว ความสมพนธระหวางกระแสทเกดขนกบศกยไฟฟาทควบคมไว (current-voltage relation) ในกรณทเปนเสนตรง (linear relation) มคาดงน

I = gVC

เมอ I = กระแสของชองไอออน (channel current) g = ความน าไฟฟาของชองไอออน (channel conductance) VC = ศกยไฟฟาทควบคมไว (clampal voltage)

31

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

อยางไรกตาม ความน าไฟฟาของชองไอออนอาจไมคงทในแตละชวงของศกยไฟฟาทควบคมไว ดงนนกราฟความสมพนธระหวางกระแสกบศกยไฟฟาทควบคมจงไมเปนเสนตรง ความน าไฟฟาแตละชวงของศกยไฟฟา (chord conductance) หรอทศกยไฟฟาคาหนงๆ (slope conductance) จงไมเทากน ในภาวะปกต ถาควบคมศกยไฟฟาของเยอหมเซลลไวทคาหนงๆ แลวไมมกระแสเนองจากไอออนแพรเกดขน เรยกวา เยอหมเซลลอยในภาวะศกยไฟฟาสมดลของไอออนนนๆ (equilibrium potential) เชน ศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยมในเซลลกลามเนอหวใจมคาประมาณ -90 มลลโวลต เปนตน ถาควบคมศกยไฟฟาไปอยทคาตางจากศกยไฟฟาสมดลน จะท าใหเกดกระแสเนองจากมไอออนแพรผานชองไอออน จะเขาเซลลหรอออกจากเซลลกได ขนกบความแตกตางของศกยไฟฟาทควบคมกบศกยไฟฟาสมดลของไอออนชนดนนๆ เรยกความแตกตางนวา แรงขบ (driving force) กระแสทเกดขนเปนไปตามความสมพนธดงน I = g(Ei -VC) เมอ I = กระแสของชองไอออน g = ความน าไฟฟาของชองไอออน Ei = ศกยไฟฟาสมดลของไอออน VC = ศกยไฟฟาทควบคมไว ดวยความสมพนธน ถาความน าไฟฟามคาคงท กระแสจะขนกบแรงขบซงเปนไปตามกฎของโอหม (V = IR) นนเอง แตถาความน าไฟฟามคาเปลยนแปลงตามศกยไฟฟา กระแสทเกดขนจะขนกบทงความน าไฟฟาและแรงขบ ในการศกษาคณสมบตทางไฟฟาของเซลลมขอควรสงเกตเกยวกบความแตกตางของค าวา ความน าไฟฟา ความสามารถซมได และกระแส ดงน (1) การเปดของชองไอออน (open channel) ก าหนดความสามารถซมได (permeability) (2) การเปดของชองไอออน และมไอออนแพร ก าหนดความน าไฟฟา (conductance) (3) การเปดของชองไอออน และมไอออนแพรผานตามศกยไฟฟาทขบ (driving potential) ท าใหเกดกระแส (current)

ชองไอออน (ion channel) ชองไอออนเปนโปรตนทมโครงสรางซบซอน ซงแทรกตวอยในเยอหมเซลล โปรตนหนวยยอยประกอบกนเปนชองทมของเหลวบรรจอย ทอดผานเยอหมเซลลจากดานนอกสของเหลวภายในเซลล ไอออนสามารถแพรผานชองนได (รปท 2-5) ชองไอออนแตละชนดมคณสมบตทงทางเคมและทางไฟฟา

32

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

แตกตางกนไป บางชนดอาจยอมใหไอออนชนดเดยวเทานนแพรผานได เชน ชองโซเดยมไอออนชนดเรว (fast sodium channel) ยอมใหโซเดยมไอออนผานไดอยางจ าเพาะมาก เปนตน บางชนดยอมใหไอออนชนดหนงผานไดด เชน ชองแคลเซยมไอออนชนดแอลยอมใหแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลไดดกวาโซเดยมไอออน เปนตน ในขณะทชองแคตไอออน (cationic channel) ทเซลลบผวหลอดเลอด กลบไมมความจ าเพาะตอแคตไอออนใดๆ แคลเซยมไอออน โปแตสเซยมไอออน และโซเดยมไอออนสามารถแพรผานไดดพอๆ กน ชองไอออนๆ หนงอยในสถานะใหญๆ คอ ขณะพก (resting) เปดมาก (activation) และปดมาก (inactivation) การเปดของชองไอออนหนงๆ อาจมชวงเวลาทเทาเดมหรอเปลยนแปลงไปกได ซงการเปลยนแปลงนศกษาไดจากการไหลของกระแสทผานชองไอออนเดยว (single channel current) การเปดมากเมอถกกระตนดวยปจจยทเหมาะสม อาจเปดอยตลอดตราบเทาทตวกระตนยงมฤทธอย อาจเปดเปนระยะๆ (เปดแลวปดสลบกนอยางตอเนอง) โดยมอตราการเปดมากกวาปกต หรออาจเปดมากเพยงชวครแลวปดมากขน ทงๆ ทตวกระตนยงคงอยกได (รปท 2-4)

รปท 2-5 ชองไอออนตางๆ ทเยอหมเซลลเปนโปรตนทมสวนประกอบซบซอนและมกลไกปดเปดทเฉพาะ (From www.daddyblog.wordpress.com) ชองไอออนทก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพก จะเปดมากในขณะพก สวนชองไอออนทก าหนดศกยะเพองานจะเปดหรอปดมากขน เมอถกกระตนดวยปจจยทเหมาะสม การเปดของชองไอออนเมอถกกระตน อาจแปรผนตรงกบฤทธของตวกระตน และเปดตอไปตราบเทาทตวกระตนยงคงอย เชน ชองแคลเซยมไอออนทไมเฉพาะในเซลลบผวหลอดเลอด เปนตน สวนชองโซเดยมไอออนและชองแคลเซยมไอออน มการเปดมากตอบสนองตอศกยไฟฟาทเปลยนไป ในลกษณะชวคร แลวปดมากขนทงๆ ทตวกระตนยงคงมฤทธอย อนเปนทมาขององคประกอบของชองไอออนทเรยกวา ประต (gate) ซงโดยทวไปแบงได 2 ชนด ชนดแรกคอ ประตทเปดมากขนเมอถกกระตน เรยกวา ประตแอคตเวชน (activation gate) สวนอกประตหนงจะปดมากขนเมอตวกระตนคงอยนานพอควร เรยกวา ประตอนแอคตเวชน (inactivation) การเปดและปดของประตทงสองทราบจากขอมลทางไฟฟาและเคม เรยกวา

33

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

จลนพลศาสตรของประต (gate kinetics) ซงทงสองประตมคณสมบตทตรงขามกน คณสมบตนขนกบทงตวกระตนและเวลา เชน ประตแอคตเวชนอาจเปดทนททนใดเมอแรงกระตนถงขดเรมเปลยน (threshold) ในขณะทประตอนแอคตเวชนอาจเขาปดชาๆ จงท าใหชองไอออนมชวงเวลาทเปด และไอออนแพรผานได เปนตน อยางไรกตามชองไอออนบางชนดไมมประตอนแอคตเวชน หรอมแตใชเวลานานมาก ดงนนการเปดชองไอออนจงขนกบประตแอคตเวชนอยางเดยว การปดของประตแอคตเวชน เรยกวา ดแอคตเวชน (deactivation) มขอสงเกตประการหนงคอ ไอออนจะแพรผานชองไอออนได เมอประตแอคตเวชนตองเปด (open) ในขณะทประตอนแอคตเวชนยงไมปดสนท เทานน ประตใดประตหนงปดกคอชองไอออนปด (close) ชองไอออนอาจถกแบงออกไดเปนสามชนดตามการตอบสนองตอสงเรา (stimuli) ดงน 1. ชองไอออนทไวตอศกยไฟฟา (voltage-sensitive channel) เปนชองไอออนทเปดและ/หรอปดมากขน เมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปลยนแปลงไปจากคาขณะพก เชน ชองโซเดยมไอออน ชองแคลเซยมไอออน ชองคลอไรดไอออน และชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา (delayed outward rectifier K+ channel) เปนตน 2. ชองไอออนทไวตอสารเคม (chemical-sensitive channel) เปนชองไอออนทเปดและ/หรอปด เมอสารเคมทเหมาะสม (เชน ฮอรโมน สารสอประสาท และ secondary messenger เปนตน) จบกบตวรบทเยอหมเซลล ซงตวรบนอาจเปนสวนประกอบหนงของชองไอออนหรอโครงสรางทสมพนธกน ตวกระตนอาจอยภายนอกเซลลหรออยภายในเซลลกได ถาตวกระตนอยภายนอกเซลลเรยกชองไอออนนวา ชองไอออนไวตอลแกนด (ligand-sensitive channel) ถาตวกระตนอยภายในเซลล (เชน Ca+2, ATP, cAMP เปนตน) เรยกชองไอออนนวา ชองไอออนไวตอสารน ารหส (messenger-sensitive channel) ชองโปแตสเซยมไอออนสวนใหญไวตอสารเคม 3. ชองไอออนไวตอการยด (stretch-sensitive channel) เปนชองไอออนทเปดและ/หรอปดมากขน เมอเยอหมเซลลถกยดขยาย พบไดทปลายเสนประสาทกลมหนงเอ (Ia afferent fiber) ทเลยงกระสวยกลามเนอ (muscle spindle) และพบตามเยอหมเซลลทวไป กลมแรกท าใหเกดศกยะเพองานเมอกระสวยกลามเนอลายถกยด สวนกลมหลงเกยวของกบการควบคมปรมาตรเซลล การแพรของไอออนผานชองไอออน จะท าใหเกดกระแสขน เรยกวา กระแสไอออน (ionic current) เชน ถาเกดจากโซเดยมแพร เรยกวา กระแสโซเดยม (Na+ current) เปนตน การเกดกระแสเมอไอออนแพรเปนไปตามกฎของฟาราเดย (I = ZF dM/dt) การแพรของไอออนจะมากหรอนอยขนกบพลงงานไฟฟาเคม คอขนกบความแตกตางของความเขมขนของไอออน และความตางศกยไฟฟาระหวางสองดาน อยางไรกตามการแพรของไอออนผานชองไอออนในการเกดศกยะเพองานนน ปกตมจ านวนโมลนอยมาก จนไมถอวาท าใหความเขมขนภายในหรอภายนอกเซลลเปลยนแปลงไป กระแสไอออน (I) ทเกดขน จงขนกบความน าไฟฟาของชองไอออน (g) และความตางศกยไฟฟาขณะพกหรอขณะนน (V) กบศกยไฟฟาสมดลของไอออนนนๆ (Ei) นนคอ เปนไปตามกฎของโอหม

34

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

I = g(Ei-V) จากความสมพนธนจะเหนวา ถาชองไอออนเปดมาก g และ I จะเพมขน ตามล าดบ ถา (Ei-V) คงท คา Ei ปกตมคาคงทหนงเพราะขนกบความเขมขนของไอออนนนๆ ระหวางสองดานของเยอหมเซลล สวน V นนเปลยนไปตามตวกระตน ถา V = Ei เรยกวา ศกยไฟฟาสมดลของไอออน I จะมคาเปนศนย ถา (Ei-V) มคาเปนบวก และ g มคาคงท I จะมคาเปนบวก แตถา (Ei-V) มคาเปนลบ และ g มคาคงท I จะมคาเปนลบ นนคอ กระแสจะไหลในทศทางทตรงขามกบกรณแรก ถากรณแรกไอออนแพรเขาเซลล กรณหลงจะหมายถงไอออนแพรออกจากเซลล การแพรของไอออนหรอกระแสไอออนอาจเกดไดทางใดทางหนง เกดไดทงสองทาง หรอเกดขนในทศทางหนงไดดกวาอกทศทางหนงกได เชน ชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนง (IK1 channel) ยอมใหโปแตสเซยมแพรเขาเซลลไดดกวาแพรออกจากเซลล ถาใหพลงงานไฟฟาเคมมคาเทากนทงสองกรณ เปนตน แมตามทฤษฎการแพรของไอออนผานชองไอออนขนกบพลงงานไฟฟาเคมของไอออน โดยไมอาศยพลงงาน (ATP) ของเซลล แตในภาวะปกตไอออนจะแพรผานชองไอออนได จะเกดปฏสมพนธ (interaction) กบชองไอออนบรเวณทางเขา ภายในชองไอออน และบรเวณทางออกชองไอออน โดยอาจเกดแรงดงดดหรอแรงผลกทางไฟฟาระหวางโมเลกลทเกยวของ กระบวนการเหลานไดรบอทธพลจากปจจยอนๆ อกหลายประการ เชน ชองแคลเซยมไอออนชนดแอล จะท างานไดตองถกฟอสฟอรเลต (phosphorylate) โดยเอทพและเอนไซมทเกยวของ เปนตน นอกจากแบงชนดตามการตอบสนองตอสงเราแลว ยงแบงชองไอออนใหมความจ าเพาะลงไปอก โดยดทงพฤตกรรมทางไฟฟาและเคม แตหลกใหญจะถอชนดของไอออน ลกษณะการท างาน และการตอบสนองตอปจจยทเหมาะสม โดยการแยกนนถอตามการไหลของกระแสแตละชนดเปนหลก ในภาษาองกฤษจงอาจเขยนชอชองไอออนดงน 1. IK1 channel หรอ K1 channel คอชองแคลเซยมไอออนชนดเคหนง ซงมชออกอยางคอ ชองโปแตสเซยมไอออนไหลเขา (inward rectifier K+ channel) 2. IK(Ach) channel หรอ KAch channel คอชองโปแตสเซยมไอออนทไวตออะเซทลโคลน 3. INa channel หรอ Na

+ channel คอชองโซเดยมไอออน 4. IK channel (แตไมใช K

+ channel) เปนชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา (delayed outward rectifier K+ channel)

หนงสอเลมนจะใชชอชองไอออนภาษาไทยเปนหลก โดยวงเลบภาษาองกฤษไวในบางครงโดยใชชนดทม I ก ากบดวย เชน IK channel เปนตน เนองจากชอของชองไอออนอาจไมตรงกบชนดของกระแส โดยเฉพาะ IK channel และ K

+ channel นนมความหมายตางกน K+ channel หมายถงชองโปแตสเซยมไอออนทวไป แต IK channel เปนชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา

35

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

หวใจมชองไอออนเกยวของหลายชนดทส าคญคอ ชองโซเดยมไอออน ชองแคลเซยมไอออน และชองโปตสเซยมไอออน (ตารางท 2-2) ชองไอออนเหลานมบทบาทตอการท างานของหวใจแตกตางกนไป (ดรายละเอยดในบทท 3)

ตารางท 2-2 ชองไอออนชนดตางๆ ในเซลลเนอหวใจ ซงมบทบาทตอการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเซลลหวใจในระยะทแตกตางกน

ชองไออน ประจ กลไกกระตน บทบาทตอศกยไฟฟาของหวใจ

ชองกระแสไหลเขา INa(fast) Na+ Voltage Phase 0 depolarization INa(slow) Na+ Voltage Phase 2 depolarization ICa(L) Ca2+ Voltage (+) Phase 2 depolarization

Excitation-contraction cloupling ICa(T) Ca2+ Voltage (-) Transient depolarization From

hyperpolarization ITI Na+ & K+ [Ca2+]i After-depolarization If Na+ & K+ Voltage Prepotential of SA nand AV node

Early depolarization From hyperpolarization

ชองกระแสไหลออก IK(s) K+ Voltage (slow) Phase 3 repolarization IK(r) K+ Voltage (rapid) Early phase 3 repolarization

IK(ur) K+ Voltage (ultra rapid)

Phase 3 repolarization

IK1 K+ Voltage Resting membrane potential IK(ACh,Ado) K+ Acetyl choline

Adenosine

Parasympathetic nerve response Ischemic response

IK(Na) K+ [Na+]i Hyperpolarization IK(ATP) K+ Cell ATP deficit Ischemic reponse and repolarization IK(Ca) K+ [Ca2+]i Repolarization Ibo K+ Voltage & [Ca2+]i Phase 1 repolarization

Rat ventricular repolarization Ito K+ Voltage Phase 1 repolarization ICl Cl- Voltage Phase 1 repolarization

36

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

จลนพลศาสตรของชองไอออน (gate kinetics) การท างานของประตแอคตเวชนและอนแอคตเวชนของชองไอออนทไวตอศกยไฟฟา ไดรบการศกษาอยางกวางขวาง บคคลส าคญทเปนผเรมการศกษาเรองนคอ ฮดกกนและฮกซเลย (Hodgkin and Huxley) ซงไดศกษาการไหลของกระแสผานเยอหมเซลลของเสนประสาทปลาหมก เมอป พ.ศ. 2495 ชองไอออนทศกษาคอ ชองโซเดยมไอออนและชองโปแตสเซยมไอออน ในปจจบนมเทคนคทละเอยดออนและพฒนามากขน และสามารถศกษาคณสมบตของชองไอออนเดยวในพนทของเยอหมเซลลเพยงเลกนอยได แตหลกการทดลองเพอศกษาการเปดและปดของชองไอออนยงคงเหมอนเดม โดยเฉพาะการศกษาทงเซลล การเปดของประตแอคตเวชนของชองไอออนหนงๆ ในการตอบสนองตอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทเปลยนไป กระท าโดยการควบคมศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเรมตนไวทคาคงทหนงเหมอนกนทกการทดลอง อาจเปนคาเดยวกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกตามปกต หรอคาอนแลวแตความเหมาะสมของการทดลอง หลงจากนนกปรบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลไปอยทคาอนๆ ทนททนใดและคงไวชวคร แลวกลบมาควบคมไวทคาเรมตนการทดลอง วดปรมาณกระแสทไหลไดสงสด (peak current) เมอเปลยนศกยไฟฟาไปจากคาเรมตน กระแสนเกดจากการแพรของไอออนผานชองไอออนทศกษา (ปกตคานจะไดเมอหกกระแสทเกดจาก capacitance current ของเยอหมเซลลแลว) ซงขนกบความน าของชองไอออน (g) และความตางศกยไฟฟาทจดสมดลของไอออนกบศกยไฟฟาทควบคมไว (Ei-VC) ความน าของชองไอออนในการทดลองนขนกบการเปดของประตแอคตเวชน ถาประตนเปดมาก ความน าของชองไอออนจะเพมขน และกระแสทไดจะมากขน เมอท าการทดลองเปลยนศกยไฟฟาไปหลายคา จะวดกระแสสงสดแตละการทดลองไดมากนอยตางกนไป กระแสทไดซงมคามากทสด (maximum current) สมพนธกบการเปดประตแอคตเวชนมากทสด ใชคากระแสมากทสดเปนตวหารคากระแสทไดจากการทดลองทกคา อตราสวนนคอ ความเปนไปได (probability) ของการเปดประตแอคตเวชน เขยนกราฟแสดงอตราสวนนในแกน Y เทยบกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทควบคมไวในแตละการทดลองในแกน X กราฟนคอ กราฟแอคตเวชนแบบคงท (steady state activation curve) ศกยไฟฟาต าสดทกระแสเรมไหลหรอประตแอคตเวชนเรมเปด เรยกวา ขดเรมเปลยนของประตแอคตเวชน (activation threshold) จากกราฟดงกลาว (รปท 2-6) จะเหนวา ถาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกเพมขน ประตแอคตเวชนจะเปดมากขน (1 คอประตเปดเตมท และ 0 คอประตปดสนท) กราฟแอคตเวชนเชนนพบในชองไอออนสวนใหญ ไดแก ชองโซเดยมไอออน ชองแคลเซยมไอออน และชองโปแตสเซยมไอออนหลายชนด ยกเวน ชองโปแตสเซยมไอออนไหลเขาหรอชนดเคหนง (IK1 channel) และชองไอออนชนดเอฟ (If channel) จะมกราฟทตรงขามกน เพราะชองไอออนกลมหลงนจะเปดมากเมอเยอหมเซลลเกดไฮเปอรโพลาไรเซชน สวนการศกษาจลนพลศาสตรของประตอนแอคตเวชน ซงปกตจะปดมากขนเมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกมากขน (ยกเวน ชองไอออนบางชนดทกลาวแลวกอนหนาน) กระท าโดยเทคนคควบคมศกยไฟฟาคลายกบการศกษาประตแอคตเวชน เพยงแตการทดลองในแตละครงจะควบคมศกยไฟฟาเรมตนไวทคาแตกตางกน หลงจากนนกเปลยนไปควบคมทศกยไฟฟาคาหนง ซงเปนบวกมากกวาขดเรมเปลยน

37

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ของประตอนแอคตเวชน เหมอนกนทกการทดลอง (รปท 2-6) การทดลองทกครง ประตแอคตเวชนจงเปดเทากน และการไหลของกระแสขนกบการเปดกวางของประตอนแอคตเวชน เมอเรมการทดลองแตละครง วดจดยอดของกระแสทไดแตละการทดลอง แลวเขยนกราฟเหมอนการศกษาประตแอคตเวชน กราฟทไดเรยกวา กราฟอนแอคตเวชนแบบคงท (steady state inactivation curve) ซงจะเหนวามทศทางตรงขามกบกราฟแอคตเวชน จลนพลศาสตรของประตทงสองของชองไอออนชนดหนงๆ อาจมสวนทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทบกนมาก นอย หรอไมมกได ขนกบขดเรมเปลยนทแตกตางกน ชองไอออนทก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพก ประตแอคตเวชนและอนแอคตเวชนตองเปดในขณะพก นนคอ ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลท าใหประตอนแอคตเวชนเปดบางสวนหรอมาก ในขณะทประตอนแอคตเวชนยงไมปดหรอเปดมาก ชองไอออนบางชนดมการเปดและปดประตอยในชวงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทเปลยนแปลงในชวงแคบๆ ในขณะทบางชนดมชวงดงกลาวกวางมาก อนงส าหรบชองไอออนทประตแอคตเวชนเปดเมอเกดไฮเฟอรโพลาไรเซชน ประตอนแอคตเวชนจะปดมากขนในภาวะนดวย แตอาจมความเรวและชวงศกยไฟฟาทตางกน

รปท 2-6 กราฟแสดงจลนพลศาสตรของประตแอดตเวชนและอนแอคตเวชน เมอควคมศกยไฟฟาของเยอหมเซลลใหคงทอยคาหนง (แกน X) แกน Y แสดงสถานะการเปดของประต (opening probability) การเปลยนแปลงสถานะของประตแอคตเวชนและประตอนแอคตเวชน ทศกษาดงกลาวแลวเปนแบบคงท เมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปลยนจากคาหนงไปคงทอยอกคาหนง โดยไมค านงถงเวลาทเปลยนแปลง ในภาวะปกตการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลหวใจเกดขนเฉยบพลน ดงนนการ

38

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ปดเปดประตจงมไดขนกบศกยไฟฟาทเปลยนไป (หรอตวเรา) อยางเดยว แตขนกบเวลาทตองใชหรอความเรวในการปดหรอเปดดวย ปกตประตแอคตเวชนจะเปดมากหรอนอยไดอยางรวดเรว เมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลถงคาทเปดไดหนงๆ ในขณะทประตอนแอคตเวชนปดมากหรอนอยในภาวะดงกลาวไดชากวา เชน ประตแอคตเวชนของชองโซเดยมไอออนชนดเรวจะเปดภายใน 0.1-0.2 มลลวนาท เมอดโพลาไรเซชนถงขดเรมเปลยนหรอเปนบวกมากกวา ในขณะทประตอนแอคตเวชนตองใชเวลา 1 มลลวนาทหรอมากกวา จงจะปดไดมากหรอนอยตามศกยไฟฟาทเปลยนไป ดงนนในภาวะปกตเมอเยอหมเซลลถกดโพลาไรซถงขดเรมเปลยนของชองไอออนหนงๆ จงมชวงเวลาทประตทงสองของชองไอออนทเกยวของยงคงเปดอยและยอมใหไอออนแพรผานไปได สวนชองไอออนทดเหมอนไมมประตอนแอคตเวชน อาจอธบายไดวาประตอนแอคตเวชนมชวงศกยไฟฟาทเปดมากหรอเตมทกวางมาก และครอบคมศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทเปลยนแปลงในชวงสรรวทยา (physiological range) จลนพลศาสตรของประตของชองไอออนแบบคงท มประโยชนมากในการอธบายความผดปกตทเกดขนในหวใจ เชน ภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกน (hyperkalemia) ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกจะเปนบวกเพมขน ภาวะเชนนจะท าใหประตแอคตเวชนของชองไอออนบางชนดเปดมากขน นนคอ อาจเกดศกยะเพองานไดงาย อยางไรกตาม ในระยะยาวประตอนแอคตเวชนจะปดมากขนดวย ดงนนในภาวะนเซลลอาจเกดศกยะเพองานไมได เพราะชองไอออนนปดกอนแลว หรอถาเกดไดกจะมความชนของการขนและแอมพลจดลดลง เพราะไอออนแพรผานชองไอออนไปไดนอย เนองจากประตอนแอคตเวชนสามารถปดสนทไดเรว ปรากฏการณเชนนเรยกวา การกดกนเนองจากดโพลาไรเซชน (depolarizing block) ลกษณะนอาจพบไดในภาวะทประสาทซมพาเทตกท างานเพมขน หรอระดบแคทโคลามนสในเลอดเพมขน การศกษาในระดบชองไอออนเดยวพบวา เมอรวมผลการศกษาแตละการทดลองเขาดวยกน (reassemble) จะพบการเปลยนแปลงกระแสคลายกบการศกษาทงเซลลดงกลาวแลว แตการเปดประตแอคตเวชนอาจมความแตกตางกนไปในแตละชองไอออน บางชนดประตแอคตเวชนเปดในชวงเวลาสนๆ สลบกบการปดชวงสนๆ หลายครง และไมพบการปดของประตอนแอคตเวชนหรอตองใชเวลากระตนอยนานมากจงจะปด ในขณะทชองไอออนบางชนด ประตแอคตเวชนเปดแตละครงนานมากกอนทประตอนแอคตเวชนจะปด นนคอ การศกษาในระดบชองไอออนเดยวพบวา ชองไอออนแตละชนดมจลนพลศาสตรของประตซบซอนมากกวาขอมลทไดจากการศกษาทงเซลล

ชองโซเดยมไอออน (INa channel) ชองโซเดยมไอออนไดรบการศกษาครงแรกในป พ.ศ. 2495 โดยฮดกกนและฮกซเลย ในเสนประสาทของปลาหมก เปนชองไอออนทไวตอศกยไฟฟา ประกอบดวยประตแอคตเวชน ซงมชอเฉพาะวา ประตเอม (m gate) ประตนจะเปดภายใน 0.1-0.2 มลลวนาท เมอเยอหมเซลลดโพลาไรซ (depolarize) เปนบวกมากกวา -60 มลลโวลต ความน าโซเดยมจะเพมขนทนท และมกระแสโซเดยมไหลเขาเซลลอยางรวดเรว หลงจากนนความน าโซเดยมจะลดลงภายใน 2-3 นาท เนองจากประตอนแอคตเวชนปด ประตนม

39

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ชอเฉพาะวา ประตเอช (h gate) ประตนใชเวลาปดเมอเยอหมเซลลดโพลาไรซ 1 มลลวนาท หรอมากกวา ดวยคณสมบตดงกลาว ความน าโซเดยมทขนกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลล จงมคามากในชวง -60 ถง -20 มลลโวลต เมอเยอหมเซลลรโพลาไรซ (repolarize) ประตแอคตเวชนและอนแอคตเวชนจะปดและเปดคนสภาวะพกปกต ตามล าดบ

รปท 2-7 ภาพแสดงสวนประกอบของชองโซเดยมไอออน และการปดเปดชองไอออนเมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปลยนไป จากขณะพก (resting stage ชองไอออนปดดวยประตเอม) สระยะทเซลลก าลงดโพลาไรเซชนสงกวาขดเรมเปลยน (activating and inactivating stage ชองไอออนเปด) และชวงทเกดดโพลาไรเซชนสดทายกอนเรมรโพราไรเซชนคนสปกต (activated and inactivated stage ชองไอออนปดดวยประตเอช) ในปจจบน แมคณสมบตของชองโซเดยมไอออนดงกลาวแลว สามารถพบไดเมอศกษาทงเซลล แตเมอศกษาในระดบชองไอออนเดยวพบวา การท างานของชองโซเดยมไอออนมความซบซอนและแตกตางกนไปในแตละเซลล เมอดโพลาไรซเยอหมเซลลไปทศกยไฟฟาเปนลบมากกวา -20 มลลโวลต ชองโซเดยมไอออนเดยวจะเปดและปดเรวมาก บางสวนเปดซ าไดอก และบางสวนเปดชากวาชองอนๆ (รปท 2-7) การเปดแตละครงมชวงเวลาสนมาก อาจเกดจากประตแอคตเวชนกลบมาปดอก (deactivation) หรอประตแอคตเวชนมการเปดสองแบบ (มจลนพลศาสตร 2 แบบ) การดโพลาไรเซชนในชวงน ชองโซเดยมไอออนจะปดเรวมาก และเมอดโพลาไรซนาน ชองโซเดยมไอออนสวนใหญจะปด (ยงมขอถกเถยงอยมาก) แตถาดโพลาไรซเยอหมเซลลไปทศกยไฟฟาเปนบวกมากกวา -20 มลลโวลต ชองโซเดยมไอออนแตละชองจะเปดนานขน และไมพบการเปดซ า ทงนเนองจากประตอนแอคตเวชนปดชา การปดนไมขนกบศกยไฟฟา (-10, -5, +10 mV กปดชาเหมอนกน) จากขอมลนอาจเปนไปไดวา ชองโซเดยมไอออนแตละชองจะยอมให

40

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

กระแสโซเดยมไหลผานไดมากนอย เนองจากประตแอคตเวชนเปดมากหรอนอยตามศกยไฟฟาของเยอหมเซลล (voltage dependent) ในขณะทประตอนแอคตเวชนจะปดหรอเปดมากนอยขนกบศกยไฟฟาเฉพาะ ในชวงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนลบมากกวา -20 มลลโวลต เทานน อยางไรกตามการอธบายการท างานของประตทงสองของชองโซเดยมไอออน นยมพดกนเมอพจารณาทงเซลล (หลายชองโซเดยมไอออนรวมกน) มากกวา เพราะมประโยชนในการอธบายการเปลยนศกยไฟฟาของเซลลหวใจมาก (รวมทงเซลลประสาทและกลามเนอ) ชองโซเดยมไอออนในเซลลหวใจไดรบการศกษากนอยางกวางขวาง เปนชองไอออนทมความน าโซเดยมหลายคา ภาวะทอณหภมหองมความน าประมาณ 20 พโคซเมนส (pS) ความน าจะลดลงเมออณหภมของเซลลต าลง ชวงเวลาเปดเฉลยของชองไอออนเดยว (mean open time) มคาระหวาง 0.9-2.4 มลลวนาท ขดเรมเปลยนของประตแอคตเวชนอยระหวาง -65 ถง -60 มลลโวลต ความเรวในการเปดอยระหวาง 0.1-0.2 มลลวนาท กระแสทไดจะมคาสงสด (maximum or peak current) เมอเยอหมเซลลถกดโพลาไรซอยระหวาง -35 ถง -20 มลลโวลต ประตอนแอคตเวชนเปด 50% (h0.5) ทศกยไฟฟาของเยอหมเซลล -90 ถง -74 มลลโวลต และปดภายใน 1-2 มลลวนาท ทศกยไฟฟาของเยอหมเซลล -20 มลลโวลต ระยะเวลาทใชในการเปดหรอปดเมอศกษาจากหลายชองไอออนเดยวรวมกน (ดจากคา decay J From ensemble average) มคาสงกวาเมอศกษาจากทงเซลล ในภาวะทเยอหมเซลลถกดโพลาไรซบางสวน (partial depolarization) เชนจาก -90 เปน -70 มลลโวลต ถากระตนตวรบอะดเนอรจกชนดบตาดวยแคทโคลามนส หรอเพมระดบโซคลกเอเอมพภายในเซลลดวยปจจยตางๆ จะท าใหความน าโซเดยมลดลง เนองจากประตอนแอคตเวชนปดเรวชน กลไกทเปนไปไดคอ ไซคลกเอเอมพกระตนการท างานของโปรตนจเอส (GS protein) แลวโปรตนจมผลตอชองโซเดยมไอออนโดยตรงอกทอดหนง นอกจากนอาจเกดจากชองโซเดยมไอออนถกฟอสฟอรเลตดวยโปรตนไคเนสทขนกบไซคลกเอเอมพ (cAMP-dependent protein kinase) คณสมบตนพบไดในเซลลหวใจทงเซลลกลามเนอหวใจ เซลลน าไฟฟา และเซลลคมจงหวะ สวนมบทบาทในเสนประสาทหรอไมยงมขอมลทไมแนนอน ในภาวะทเซลลหวใจขาดเลอดและ/หรออดตาย (ischemia and/or infarction) จะท าใหเซลลหวใจเกดดโพลาไรเซชนบางสวน ในภาวะนประสาทซมพาเทตกจะท างานเพมขนดวย (เพราะความดนเลอดแดงลดลงดวย) ผลลพธคอ เมอหวใจขาดเลอด ชองโซเดยมไอออนของเซลลหวใจจะถกยบย ง ความน าไฟฟาของหวใจลดลง และสงผลใหเกดภาวะหวใจเสยจงหวะ (arrhythmias) ขน ซงอาจรนแรงถงแกชวตได โครงสรางของชองโซเดยมไอออนถกแยกไดจากอเลกโทรปลากซ (electroplax) ของปลาไหลไฟฟา ในป พ.ศ. 2521 เปนโปรตนทแทรกอยในเยอหมเซลล และมคารโบไฮเดรตเกาะดวย (heavily glycosylated membrane bound protein) ประกอบดวยโพลเปปไทดสายเดยวขนาด 270 กโลดลตน (kD) ในหวใจหนและไกกมโครงสรางคลายกนโดยมขนาด 230-270 กโลดลตน สวนสมองและกลามเนอลายของหน มชองโซเดยมไอออนทประกอบดวยหนวยยอยแอลฟาขนาดใหญ 260-270 กโลดลตน เชอมตดกบหนวยยอยบตาขนาดเลก 35-45 กโลดลตน จ านวน 1 สายหรอมากกวา บทบาทของหนวยยอยบตายงไม

41

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ทราบแนชด เพราะถาชองโซเดยมไอออนประกอบดวยหนวยยอยแอลฟาอยางเดยว กสามารถท างานไดอยางสมบรณ ชองโซเดยมไอออนของเซลลหวใจมคณสมบตคลายกบชองโซเดยมไอออนของเนอเยออนๆ ประกอบดวยกรดอะมโนประมาณ 2,000 ตว แบงเปนกลมได 4 โดเมนด (domand) ซงมโครงสรางคลายกน (รปท 2-8) แตละโดเมนดประกอบดวย เซคเมนตสวนททอดผานเยอหมเซลล 6 สวน (six membrane-spanning segments) กบอก 1 วงทประกอบกนเปนร (a pore loop) โดเมนดและกรดอะมโนทเกยวของมความสมพนธกบการปดเปดประตและการตอบสนองตอยาและสารตางๆ เซคเมนตท 5 (S5) และหก (S6) เชอมตดกนดวยวงพ (P loop) ประกอบกนเปนชองใหโซเดยมแพรผานได การผาเหลา (mutation) ของโครงสรางสวนนจะท าใหคณสมบตในการเปนชองไอออนเสยไป และในบางกรณสามารถเปลยนชองโซเดยมไอออนเปนชองแคลเซยมไอออนได เซคเมนตทส (S4) ของทงสโดเมนดประกอบดวย สวนทมประจบวก 5-8 ประจ (five to six positively charge residues) กระจายอยในชวงกรดอะมโน 3 ตว (spaced at three-amino acid intervals) เปนสวนซงท าหนาทตรวจสอบศกยไฟฟา (voltage sensor) สวนนสามารถเคลอนทไดเมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปลยนไป อนเปนจดเรมตนของการเปลยนแปลงโครงสรางจนท าใหเกดจลนพลศาสตรของประตขน ความแตกตางของชองโซเดยมไอออนในระหวางบางอวยวะในรายละเอยด อาจเกดจากการแสดงออกของยนสในแตละอวยวะตางกน

รปท 2-8 โครงสรางโปรตนของชองโซเดยมไอออน ซงประกอบดวยสยนตยอย (From www. cardiovascres.oxfordjournals.org)

ชองโซเดยมไอออนสามารถจบกบทอกซนไดหลายชนด โดยเฉพาะสารเตโทรโดทอกซน (tetrodotoxin, TTX) ซงเปนพษจากปลาปกเปา ในเซลลหวใจ เตโทรโดทอกซน (ระดบ micromolar) กดกนชองโซเดยมไอออนไดด เมอเยอหมเซลลถกดโพลาไรซหรอถกกระตนถๆ แตในเซลลประสาท สารนในความเขมขนต าๆ (ระดบ nanomolar) กดกนชองโซเดยมไอออนโดยไมขนกบภาวะทงสอง ไมโครโคโนท

42

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

อกซน (-conotoxin) กดกนชองโซเดยมไอออนในกลามเนอลายได แตไมมฤทธในเซลลหวใจและเซลลประสาท ดวยเหตนจงจ าแนกชองโซเดยมไอออนไดหลายไอโซฟอรม (TTX-and -conotoxin-resistant cardiac channels, TTX-sensitive and -conotoxin-resistant neuronal channels, and TTX- and -conotoxin-sensitive skeletal muscle channels) ชองโซเดยมไอออนของเซลลหวใจไวตอยาชาเฉพาะท (เชน lidocain) มากกวาเซลลประสาท 50-1000 เทา โดยมฤทธมากตอเซลลทถกท าลายหรอดโพลาไรเซชนบางสวน แตไมมฤทธตอเซลลหวใจปกต ยากลมนมแอฟฟนต (affinity) สงตอชองโซเดยมไอออนทประตแอคตเวชนเปดอยหรอถกปดโดยประตอนแอคตเวชน ยานท าใหประตอนแอคตเวชนเปดคนสภาวะปกตไดชาเมอเซลลรโพลาไรซ จงชวยปองกนการแผของสญญาณไฟฟาจากเซลลคมจงหวะผดท (ectopic pacemaker) ไดด ยานอาจไปจบทต าแหนงเฉพาะบนเยอหมเซลล เพราะสามารถถกแยงทได และการออกฤทธมภาวะอมตว (saturation) นอกจากถกกดกนดวยเตโทรโดทอกซนและยาชาเฉพาะทแลว ชองโซเดยมไอออนยงมตวรบส าหรบทอกซนและสารอนๆ อกหลายตว สารเหลานอาจกดกนการไหลของกระแสโซเดยมโดยตรง ปรบการท างานของประตแอคตเวชนและประตอนแอคตเวชน และอาจเสรมหรอหกลางฤทธซงกนและกน สารเหลานมประโยชนในทางการแพทย และการศกษาคณสมบตของชองโซเดยมไอออนในอวยวะตางๆ อยางมาก ส าหรบรายละเอยดไมขอกลาวในทน

ชองแคลเซยมไอออน (ICa channel) ชองแคลเซยมไอออนเปนโปรตนเยอหมเซลล (membrane protein) ทส าคญทสดในเยอหมเซลลหวใจ กระแสแคลเซยมไหลเขาเซลลเปนตวก าหนดศกยะเพองานของเซลลหวใจทกเซลล และมความส าคญมากตอการหดตวของกลามเนอหวใจ แฮรลด ลวเตอร (Harald Reuter) เปนคนแรกทวดกระแสแคลเซยมไดในเซลลหวใจ (พ.ศ. 2516) เยอหมเซลลหวใจของสตวหลายชนดประกอบดวยชองแคลเซยมไอออนอยางนอยสองชนด ซงมความจ าเพาะมากตอแคลเซยมไอออน แตมคณสมบตหลายประการตางกน ชนดแรกประตแอคตเวชน (เรยกวา d gate) เปดเรวและประตอนแอคตเวชน (เรยกวา f gate) ปดเรว (ภายใน 10 มลลวนาท) เมอดโพลาไรเซชนอยระหวาง -70 ถง -20 มลลโวลต จงเรยกวา ชองแคลเซยมไอออนชนดท (ICa(T) channel) ท (T) หมายความวามความน านอย (tiny conductance) และกระแสไหลชวคร (transient current) ถาดโพลาไรซเยอหมเซลลไปอยทคา -50 มลลโวลต ชองแคลเซยมไอออนชนดทจะปด เมอดโพลาไรซจาก -50 มลลโวลตไปอยทคาบวกมากกวา -20 มลลโวลต (เชน +0 mV) จะพบกระแสแคลเซยมทไหลเพมขนชาๆ และคงอยนาน จงเรยกชองไอออนชนดนวา ชองแคลเซยมไอออนชนดแอล (ICa(L) channel) แอล (L) หมายถงวาเปดอยนาน (long-lasting) ถาดโพลาไรซเยอหมเซลลใหอยท -60 มลลโวลต ประตแอคตเวชนของชองไอออนนจะเปดตลอดไป โดยประตอนแอคตเวชนไมปด แตถาดโพลาไรซเยอหมเซลลไปทคาเปนบวกมากกวาน ประตอนแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลจะปดชาๆ อยางไรกตาม

43

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

แมมคณสมบตหลายอยางตางกน ชองแคลเซยมไอออนทงสองชนดไวตอการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเยอหมเซลล ตารางท 2-3 เปรยบเทยบคณสมบตของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลและทในเซลลหวใจ

คณสมบต ชนดแอล ชนดท

แอคตเวชน (เปด) ศกยไฟฟาเปนบวกมากกวา -30 mV ศกยไฟฟาเปนบวกมากกวา -60 mV Voltage dependent (slow response) Voltage dependent (fast response) อนแอคตเวชน (ปด) ศกยไฟฟาเปนบวกมากกวา -40 mV ศกยไฟฟาระหวาง -90 ถง -60 mV Ca2+ dependent Ca2+ independent Voltage dependent (slow response) Voltage dependent (fast response) ชองไอออนเดยว เมอดโพลาไรซ ชองไอออนเปดและ

ปดสลบกนตลอดเวลา มอนแอคตเวชนนอย

เมอดโพลาไรซ ชองไอออนเปดอยางมากแลวปด มอนแอคตเวชน

Active function Channel phosphorylation Voltage below -60 mV ATP dependent ATP independent การตอบสนองตอยา Calcium channel blockers

ตอบสนอง ไมตอบสนอง

Dihydropyridines ตอบสนอง ไมตอบสนอง Ca2+ ตอบสนองมาก ตอบสนองนอย Ni2+ ตอบสนองนอย ตอบสนองมาก Isoproterenol ตอบสนอง ไมตอบสนอง

นอกจากความแตกตางในเรองจลนพลศาสตรของประต ทขนกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลแลว (ตารางท 2-3) ประตอนแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลยงปดเรวขน เมอใหแคลเซยมไอออนเปนตวน าประจ (charge carrier) ในขณะทชนดท ประตอนแอคตเวชนขนกบศกยไฟฟาอยางเดยว แตถาใชแบเรยมไอออน (Ba2+) เปนตวน าประจ ประตอนแอคตเวชนของชนดแอลจะไมปด ในขณะทชนดทปดตามปกต เมอเยอหมเซลลดโพลาไรซ ความน าของชนดแอลเมอแบเรยมไอออนและโซเดยมไอออนเปนตวน าประจ มคาสงกวาชนดท แตถาแคลเซยมไอออนเปนตวน าประจ ความน าของชองไอออนทงสองชนดจะเทากน เมอศกษาคาเฉลยชวงเวลาการเปดของชองไอออนเดยวพบวา ชองแคลเซยมไอออนชนดทมชวงเวลาเปดแตละครงสนมาก (1-

44

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

2 มลลวนาท) สลบกบการปดชวงสนๆ แลวเปดใหมอกไดบางในชวงเวลาสนๆ กอนทประตอนแอคตเวชนจะปด ทงๆ ทเยอหมเซลลยงดโพลาไรซอยเหมอนเดม สวนชนดแอลมการเปดแตละครงดวยเวลาทสนมากกวา (< 1 มลลวนาท) แตมการเปดแลวปดชวงสนๆ สลบกนและเกดซ าๆ หลายครง เรยกการเปดแบบนวา ระเบด (burst) ประตอนแอคตเวชนปดชามาก หรออาจไมปดเลยในขณะท าการทดลองทเยอหมเซลลยงคงดโพลาไรซอย ยงไปกวานนชองแคลเซยมไอออนชนดแอล ยงสามารถปรบการท างานไดสามโหมด (mode) โหมดศนย (mode 0) ภาวะนประตอนแอคตเวชนปดอยนาน เกดขนเมอเยอหมเซลลดโพลาไรซอยนาน โหมดหนง (mode 1) เปนภาวะทประตแอคตเวชนเปดแบบระเบดเปนจงหวะซ าๆ ตดตอกนเมอเยอหมเซลลดโพลาไรซตามปกต โหมดสอง (mode 2) เปนภาวะทประตแอคตเวชนเปดอยนาน (~ 20 มลลวนาท) และประตอนแอคตเวชนปดอยางชาๆ หรออาจพบภาวะทชองแคลเซยมไอออนชนดแอลเปดนานสลบกบชวงปดสนๆ แลวเปดอก ชองแคลเซยมไอออนชนดแอลถกกดกนไดดวยยากดกนชองแคลเซยมไอออนทงหลาย (calcium channel blocker) เชน ไดเทรนไดปน (ditrendipine) และเวอระพะมล (verapamil) เปนตน ถกกระตนดวยสารกระตนชองแคลเซยมไอออน เชน Bay K-8644 และแคทโคลามนส ในขณะทชนดทไมตอบสนองตอสารเหลาน Cd2+, La3+, Mn2+ และ Co2+ กดกนชองแคลเซยมไอออนชนดแอลไดดดวยการจบททางเขาชองไอออน แตมบทบาทนอยตอชนดท สวน Ni2+ และยาฆาแมลง (tetramethrin) กดกนชนดทไดดกวาชนดแอล Mg2+ ผานเขาชองแคลเซยมไอออนชนดแอลไดชามากและไมท าใหเกดกระแส อาจเพราะมประจหนาแนนและดไฮเดรชน (dehydration) ชา เปนตวกดกนชองแคลเซยมชนดแอลไดไมคอยดนก แตถาความเขมขนในเลอดหรอในเซลลเพมขนมาก ฤทธในการกดกนจะมากขน โดยกดกนการแพรของแคลเซยมไอออนผานชองแคลเซยมไอออนชนดแอล ชองแคลเซยมไอออนชนดแอลพบตามทอขวาง (T-tubule) ซงพบมากทเซลลกลามเนอหวใจหองลาง ดงนนชองไอออนชนดแอลจงพบมากในกลามเนอหวใจหองลางมากกวาหองบน ในขณะทชนดทพบในหวใจหองลางและหองบนพอๆ กน แตมความหนาแนนนอยกวาชนดแอลมาก ชนดทอยกระจดกระจายทวไปตามเยอหมเซลลหวใจ นอกจากพบในเซลลกลามเนอหวใจและเซลลน าไฟฟาแลว ยงพบชองไอออนทงสองในเซลลคมจงหวะดวย แตชนดแอลมความหนาแนนกวาชนดท โดยชนดแอลเปนตวก าหนดศกยะเพองานของเซลลปมทส าคญทสด ถากดกนชองแคลเซยมไอออนชนดแอล หวใจจะหยดเตนและ/หรอน าไฟฟาผานปมเอว (A-V node) ไมไดหรอลดลง (A-V block) ประสาทซมพาเทตกและแคทโคลามนสท างานผานไซคลกเอเอมพและโปรตนไคเนส ท าใหชองแคลเซยมไอออนชนดแอลทท างานไดมจ านวนมากขน และชองแคลเซยมไอออนชนดแอลชองหนงๆ เปดไดนานขน เมอเยอหมเซลลดโพลาไรซ กลไกกคอ ชองแคลเซยมไอออนชนดแอลตองถกฟอสฟอรเลตกอนจงจะท างานได และเปดนานขนเมอถกกระตน กระบวนการนตองอาศยเอทพ ดงนนในภาวะทเซลลหวใจ

45

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ขาดเอทพจากสาเหตใดกตาม เชน หวใจขาดเลอด เปนตน จ านวนชองแคลเซยมไอออนทท างานไดจะลดลง และเปดในชวงเวลาสนๆ เมอถกกระตน นอกจากชองแคลเซยมไอออนชนดแอลและทแลว ยงพบชองแคลเซยมไอออนชนดบ (ICa(B) channel) ในเยอหมเซลลหวใจววดวย (B = Bovine แปลวา วว) เปนชองไอออนทใหกระแสพนฐาน (background current) ในภาวะทเยอหมเซลลมศกยไฟฟาเปนลบมากๆ คณสมบตทแตกตางจากชนดแอลและทคอ ชนดบมความจ าเพาะ (selectivity) ตอแบเรยมไอออนนอยกวาโซเดยมไอออนและซเซยมไอออน (Cs+) ถง 10 เทา การเปดไมขนกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลล คาเฉลยของชวงเวลาเปดของชองไอออนเดยวประมาณ 100 มลลวนาท มความน าตอแบเรยมไอออนต าคลายกบชองแคลเซยมไอออนชนดท (~7 pS) ความน าทไดเมอแคลเซยมไอออนและแบเรยมไอออนเปนตวน าประจมคาเทากน ไมตอบสนองตอสารกระตนชองแคลเซยมไอออน (Bay K-8644) และการท างานไมลดลง

รปท 2-10 สวนประกอบของชองแคลเซยมไอออน ซงในปจจบนอาจไดหลายชนด (B, N, L, T, P and Q) โดยมโครงสรางหลกคลายกนและมหลายหนวยยอย (From www.cardiff.ac.uk)

ชองแคลเซยมไอออนชนดแอลเปนโปรตนเยอหมเซลล ทมคารโบไฮเดรตเปนสวนประกอบหนง (รปท 2-10) โดยเฉพาะดานทอยภายนอกเซลล ประกอบดวยหนวยยอยแรกคอ แอลฟาหนง (1 subunit) ขนาด 212 กโลดนตน เปนสวนประกอบส าคญของร (pore) และเปนทออกฤทธของโปรตนไคเนสเอ (protein kinase A) หนวยยอยทสองคอ หนวยยอยแอลฟาหนงขนาด 175 กโลดนตน ท าหนาทตรวจสอบ

46

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ศกยไฟฟา (voltage sensor) หนวยยอยทสามคอ หนวยยอยแอลฟาสอง (2 subunit) ขนาด 140 กโลดลตน หนวยยอยทสคอ หนวยยอยบตา (beta subunit) ขนาด 54 กโลดลตน หนวยยอยแอลฟาสองและบตาเปนทออกฤทธของโปรตนไคเนสเอ สวนอกสองหนวยยอยคอ หนวยยอยแกมมา (30 kD) และหนวยยอยเดลตา (27 kD) ยงไมทราบบทบาทแนชด โครงสรางของชองแคลเซยมไอออนชนดทและบอาจคลายกบชนดแอลบางสวน โดยอาจแตกตางกนทจ านวนหนวยยอย การเรยงตวของหนวยยอย และการเรยงตวของกรดอะมโนในแตละหนวยยอย ซงตองศกษากนตอไป หนวยยอยของชองแคลเซยมไอออนดงกลาวแลวเรยงตวกนเปนสกลม อยคนละมมและมรอยตรงกลาง หนวยยอยทตรวจสอบศกยไฟฟาของเยอหมเซลล เปนจดเรมของการเปลยนแปลงการเรยงตวของหนวยยอย ท าใหเกดการเปดของประตแอคตเวชน และการปดของประตอนแอคตเวชน เมอเยอหมเซลลดโพลาไรซ อนเปนคณสมบตของจลนพลศาสตรของประตดงกลาวแลวกอนหนาน

ชองโปแตสเซยมไอออน (K+ channel) เซลลหวใจประกอบดวยชองโปแตสเซยมไอออนอยางนอย 6 ชนดใหญๆ (ตารางท 2-2) คอ ชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา (delayed outward rectifier K+ channel, IK channel) ชองโปแตสเซยมไอออนไหลเขาหรอชนดเคหนง (inward rectifier K+ channel, IK1 channel) ชองโปแตสเซยมไอออนไวตออะเซทลโคลน (acetylcholine-sensitive K+ channel, IK(Ach) channel) ชองโปแตสเซยมไอออนไวตอเอทพ (ATP-sensitive K+ channel, IK(ATP) channel) ชองโปแตสเซยมไอออนไวตอโซเดยม (Na

+-sensitive K+ channel, IK(Na) channel) และชองไอออนไหลออกชวคร (transient outward channel, Ito channel) ชองไอออนเหลานมโครงสรางพนฐานคลายกน ซงเรมตนอาจพฒนามาจากโปรตนเยอหมเซลลทมเพยงสองเซคเมนต และประกอบกนเปนโดเมนตตางกนไป

1. ชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา ชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชาไดรบการศกษาครงแรก ในเซลลประสาทปลาหมกพรอมกบชองโซเดยมไอออน โดยฮดกกนและฮกซเลย ตงแตป พ.ศ. 2495 สวนในเซลลหวใจศกษาครงแรกในป พ.ศ. 2512 โดยโนบลและทเสยน (Noble and Tsein) เปนชองไอออนทประตแอคตเวชนเปดมากขนอยางชาๆ เมอเยอหมเซลลดโพลาไรซจาก -90 มลลโวลต ประตอนแอคตเวชนท างานชามาก เมอศกษาจลนพลศาสตรของประตพบวา ชองไอออนนแบงยอยไดเปนสองชนดยอย คอ ชองไอออนชนดเอกซหนง (IX1 channel) และชองไอออนชนดเอกซสอง (IX2 channel) ชนดเอกซหนงมขดเรมเปลยนของประตแอคตเวชนประมาณ -50 มลลโวลต (รปท 2-13) ในขณะทชนดเอกซสองประมาณ -40 มลลโวลต ชนดเอกซหนงมศกยไฟฟากลบขว (reversed potential = ศกยไฟฟาทกระแสไหลออกจากเซลลเปลยนเปนไหลเขาเซลล) อยทประมาณ -85 มลลโวลต ในขณะทชนดเอกซสองอยท -50 ถง -20 มลลโวลต ชนดเอกซหนงมความจ าเพาะตอโปแตสเซยมมากกวา ในขณะทชนดเอกซสองยอมใหทงโซเดยมและโปแตสเซยมไหลผานได ชองไอออนชนดเอกซหนงมคณสมบตทวไป คลายกบชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชาของเซลล

47

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ประสาท ความน าของชองไอออนเดยวขนกบความเขมขนของโปแตสเซยมทใชในการทดลอง โดยมคาระหวาง 10-60 พโคซเมนส มความหนาแนนในเซลลหวใจประมาณ 1 ชองตอ 50 ตารางไมโครเมตร และกระจายอยในเซลลหวใจตางๆ ใกลเคยงกน แคทโคลามนสกระตนตวรบอะดเนอรชนดบตาทหวใจและท างานผานไซคลกเอเอมพ ท าใหชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชาเปดมาก โดยเฉพาะชนดเอกซหนง อะเซทลโคลนไมมผลโดยตรงตอชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา แคลเซยมไอออนภายในเซลลทสงขน เพมความสง (peak) ของกระแสไหลออกชา สวนแมกนเซยมไอออนภายในเซลลทสงขนลดกระแสดงกลาว ยาชาเฉพาะทยบย งชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา คลายกบฤทธตอชองโซเดยมไอออน ในปจจบน ชองโปแตสเซยมไหลออกชา ซงเปนชองไอออนทเปดชาๆ เมอเยอหมเซลลดโพลาไรซ แบงตามการตอบสนองไดเปน 3 ชนดยอย ตามระดบของความชาในการเปดคอ ชนดเอส (IK(s), slowly activating delayed rectifier) ชนดอาร (IK(r), rapidly activating delayed rectifier) และชนดยอาร (IK(ur), ultrarapidly activating delayed rectifier) ชนดยอารเปดเรวทสดเมอถกกระตน พบในหวใจหองลางของหนขาว หลกฐานบางสวนรายงานวา ไมพบในหวใจหองลางของมนษย เมอเปรยบเทยบระหวางชนดเอสและอารพบวา ชนดอารเปดไดไวกวาและเปดทศกยไฟฟาเปนลบมากกวา ไหลเขาเซลลไดด (inward rectifier) ทศกยไฟฟาเปนบวกมากกวาศนย ถกกดกนไดดวยแลนทานม (lanthanum) และยาตานภาวะหวใจเสยจงหวะกลมสาม (class III antiarrhythmics) หลายชนด ไดแก dofetidide, E-4031 และ sotalol สวนชนดเอสไมถกกดกนดวยยากลมน แตถกกดกนดวยยาตานภาวะหวใจเสยจงหวะกลมสามอนไดอยางจ าเพาะ ไดแก NE-10064 และ NE-10133 ชนดอารมขนาด 10-13 พโคซเมนส สวนชนดเอสมขนาด 3-5 พโคซเมนส เซลลทงสองกลมพบไดทงทเซลลคมจงหวะและเซลลกลามเนอหวใจ ในเซลลกลามเนอหวใจอยกระจดกระจายและหนาแนนตางกนไปขนกบชนดของสตวทดลองและต าแหนงของหวใจ ในสนขพบหนาแนนในผนงหวใจหองลางทางดานนอกและกลาง สวนในหนตะเภาพบมากในหวใจหองบนถงสองเทาของหวใจหองลาง ชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชาชวยในการเกดรโพลาไรเซชนของเซลลหวใจทกเซลล จงก าหนดชวงเวลาของศกยะเพองานของเซลลหวใจโดยเฉพาะเซลลกลามเนอหวใจและเซลลน าไฟฟา การเกดศกยะเพองานระยะทสองของเซลลทงสองกลมน กขนกบชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชาดวย โดยท างานรวมกบชองแคลเซยมไอออนชนดแอล นอกจากนชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชายงเปนตวก าหนดการเกดพรโพเทนเทยล (preprotential) ของเซลลคมจงหวะดวย ถากดกนชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา โดยเฉพาะชนดอาร จะท าใหชวงเวลาของศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจยาวขน ชวงเวลาควท (Q-T interval) ยาวขน และท าใหเกดภาวะหวใจเสยจงหวะ (arrhythmia) ได

2. ชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนง ชองโปแตสเซยมไอออนไหลเขาหรอชนดเคหนง เปนชองโปแตสเซยมของหวใจทไดรบการศกษาอยางกวางขวาง เปนชองไอออนทจลนพลศาสตรของประตขนกบทงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลและระดบโปแตสเซยมภายนอกเซลล ความน าของชองไอออนเดยวเปนสดสวนตรงกบความเขมขนของโปแตสเซยม

48

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ภายนอกเซลล ( [K+]00.062 เมอ Em เปนลบมากกวา EK) ชองไอออนนพบในเซลลกลามเนอหวใจหองลาง

มากกวาปมเอสเอและปมเอวประมาณ 10-100 เทา ซงอาจเปนสาเหตใหเซลลคมจงหวะมศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกเปนบวกมากกวาเซลลทไมไดคมจงหวะ ยงไปกวานนชองไอออนนในหวใจหองบนและหองลางยงมคณสมบตบางประการแตกตางกนดวย ทงคมความน าของชองไอออนเดยวเทากน (20-30 pS เมอ [K+]O = 140 mM ทอณหภมหอง) คาเฉลยของชวงเวลาการเปดของชองไอออนเดยวในหวใจหองลางประมาณ 223 มลลวนาท ในขณะทหวใจหองบนประมาณ 1 มลลวนาท ทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลประมาณ -20 มลลโวลต ความแตกตางนอาจเปนสาเหตหนงทท าใหศกยะเพองานของหวใจหองบนและหองลางแตกตางกน ชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงจะท างานไดด ในชวงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลระหวาง -140 ถง -40 มลลโวลต (รปท 2-14) จงเปนชองไอออนทก าหนดความน าโปแตสเซยมของเยอหมเซลลในขณะพกอยางมาก ประตแอคตเวชนของชองไอออนนจะเปดมาก เมอเยอหมเซลลเกดไฮเปอรโพลาไรเซชน (ตางจากชองไอออนอน) จากคาขณะพกปกต (-80 mV) ในขณะทประตอนแอคตเวชนจะปดอยางชาๆ และโปแตสเซยมแพรเขาเซลลมากขน เนองจากภายในเซลลมศกยไฟฟาเปนลบมาก (พลงงานไฟฟาดนเขามากกวาพลงงานเคมดนออก) ถาเยอหมเซลลมศกยไฟฟาเปนลบมากกวา -120 มลลโวลต และคงอยนานพอควร ประตอนแอคตเวชนจะปดมากตามศกยไฟฟาทเปนลบ ความน าโปแตสเซยมของเยอหมเซลลในภาวะนจะลดลงและท าใหเซลลเกดดโพลาไรซไดเองอยางชาๆ คลายพรโพเทนเชยลของเซลลคมจงหวะปกต เมอถงขดเรมเปลยนจะเกดศกยะเพองานได เปนเซลลคมจงหวะผดททพบในเซลลกลามเนอหวใจหองลาง ถาเยอหมเซลลดโพลาไรซในชวง -70 ถง -40 มลลโวลต ชองไอออนนจะเปดบางสวน และโปแตสเซยมแพรออกจากเซลลไดเลกนอย ตามความแตกตางของความเขมขนของโปแตสเซยมภายในและภายนอกเซลล แตถาเยอหมเซลลดโพลาไรซเปนบวกมากกวา -40 มลลโวลต ประตแอคตเวชนจะปดสนทในขณะทประตอนแอคตเวชนเปดเตมท (ตรงขามกบชองไอออนอนๆ) ชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงถกกดกนดวยแคต ไอออนประจเดยวและประจค (monovalent and divalent cations) หลายชนด โดยเฉพาะ Cs+, Mg2+ และ Ca2+ นกวทยาศาสตรจงใชไอออนเหลานในการศกษาคณสมบตของชองไอออนนแยกจากชองไอออนอนๆ เนองจากชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนง เปดมากพอควรในขณะพก จงเปนตวก าหนดความน าโปแตสเซยมและความสามารถซมไดของเยอหมเซลลตอโปแตสเซยมในภาวะนดวย การทปดมากขนเมอเยอหมเซลลดโพลาไรซชวยปองกนมใหโปแตสเซยมแพรออกจากเซลลมาก มฉะนนชวงเวลาของศกยะเพองานของเซลลหวใจจะสนลง อนเปนเหตชกน าใหเกดภาวะหวใจเสยจงหวะไดงายขน สวนการทชองไอออนนเปดมากขน เมอเยอหมเซลลเกดไฮเปอรโพลาไรเซชน ชวยใหโปแตสเซยมแพรเขาเซลลไดบางสวน อนชวยปองกนมใหศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนลบมากเกนไป เพราะจะหางศกยไฟฟาทขดเรมเปลยนมาก และกระตนใหเกดศกยะเพองานไมไดหรอยาก นอกจากนยงชวยควบคมบทบาทของสบโซเดยมแลกโปแตสเซยม (Na+-K+ pump) ในภาวะทเซลลถกกระตนใหหดตวถๆ ดวย ถาสบนท างานมากจะท าใหเกดภาวะไฮเปอรโพลาไรเซชนมาก และเซลลถกกระตนไดยาก

49

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

3. ชองไอออนไหลออกชวคร ชองไอออนไหลออกชวครพบครงแรกในเสนใยพรคนเยของแกะ เดมคดวายอมใหคลอไรดไอออนผานได การศกษาตอมาพบวาชองไอออนนมอย 2 กลม คอ กลมหนง (Ito(1) channel) และกลมสอง (Ito(2) channel) ชองไอออนไหลออกชวครกลมหนงไมขนกบแคลเซยมไอออนภายในเซลล ถกกดกนดวยอะมโนพรดนและฟรไคไนด (4-aminopyridine and flecainide) มความจ าเพาะตอโปแตสเซยมไอออนมาก และมขนาด 20-27 พโคซเมนส สวนกลมสองขนกบแคลเซยมไอออน ไมตอบสนองตออะมโนพรดนและมความจ าเพาะตอคลอไรดไอออน จงอาจเรยกวา ชองคลอไรดไอออน (Cl- channel) ชองไอออนไหลออกชวครทพดทวไปจงหมายถงกลมหนงเทานน ชองไอออนนพบไดทวไปอยางกระจดกระจายในหวใจ ทงเซลลคมจงหวะ เซลลน าไฟฟา และเซลลกลามเนอหวใจ ในมนษย กระตาย และหน ชองไอออนไหลออกชวครพบมากในหวใจหองบนมากกวาหองลาง ในหวใจหองลางพบมากทผนงหวใจดานนอก (epicardium) และตอนกลาง (mid-cardium) พบนอยทผนงหวใจดานใน (endocardium) เปนชองไอออนทเปดและปดอยางรวดเรวเมอเยอหมเซลลดโพลาไรซ เปนตวก าหนดระยะทหนงของศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจหองลางและเสนใยพรคนเย ถากดกนชองไอออนนจะท าใหระยะเวลาของศกยะเพองานของเซลลในบรเวณดงกลาวมชวงเวลายาวขน และสาเหตชกน าใหเกดภาวะหวใจเสยจงหวะได

4. ชองโปแตสเซยมไอออนไวตออะเซทลโคลน ชองโปแตสเซยมไอออนไวตออะเซทลโคลน เปนชองไอออนทยอมใหโปแตสเซยมไหลผานไดคลายชนดเคหนง แตมคณสมบตบางประการแตกตางกน เมอศกษาในระดบชองไอออนเดยวในเซลลปมพบวา ความน าโปแตสเซยมทเพมขนเมอใหอะเซทลโคลน (40 ps in symmetrical K+) เกดจากชองโปแตสเซยมไอออนทมความน าและจลนพลศาสตรของประตบางสวน แตกตางจากชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนง ทศกษาในเซลลกลามเนอหวใจ ชองโปแตสเซยมไอออนทไวตออะเซทลโคลนมการเปดประตแอคตเวชนคลายกบชนดเคหนงคอ จะเปดมากเมอเยอหมเซลลมศกยไฟฟาเปนลบมากกวา -40 มลลโวลต แตชนดทไวตออะเซทลโคลนปดนอยลงประมาณหกเทา เมอเยอหมเซลลดโพลาไรซมากกวา -40 มลลโวลต ในขณะทชนดเคหนงปดสนท แบเรยมไอออนกดกนชองโปแตสเซยมไอออนไวตออะเซทลโคลน โดยขนกบศกยไฟฟานอยกวาชนดเค หนงมาก ตวอยางเชน ถาดโพลาไรซจาก -80 เปน -100 มลลโวลต แบเรยมไอออน 5 ไมโครโมลจะกดกนชองไอออนชนดเคหนงไดอยางมาก (~ 10 เทาตอการไฮเปอรโพลาไรเซชน 29 มลลโวลต) แตไมมผลตอชองไอออนไวตออะเซทลโคลน อยางไรกตาม ชองไอออนทงสองอาจมโครงสรางบางสวนคลายกน (รปท 2-12) ชองไอออนไวตออะเซทลโคลน จทพ (GTP) ภายในเซลลจ าเปนส าหรบการท างานของชองไอออนน โดยท างานผานโปรตนจทไวตอเพอรตสซสทอกซน (pertussis-toxin-sensitive G protein) จทพสงเคราะหทสลายไมไดกใหผลในท านองเดยวกน หนวยยอยบตาและแกมมา ( subunits) ของโปรตนจสามารถกระตนชองไอออนไวตอเอทพไดโดยตรง พบมากในเซลลปม เซลลกลามเนอหวใจหองบน และกลามเนอหวใจหองลาง โดยมความหนาแนนมากทหวใจหองบนมากกวาหวใจหองลาง

50

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

การศกษาระบวา อะเซทลโคลนอาจจบทตวรบมสคารนกบนเยอหมเซลล แลวกระตนใหชองโปแตสเซยมไอออนทไวตออะเซทลโคลนเปดไดโดยตรง โดยไมผานตวน ารหสทตยภม อะดโนซน (adenosine) สามารถกระตนชองไอออนนไดตามขนาดทให แตการตอบสนองสงสดและคาคงทการแตกตวปรากฏ (apparent dissociation constant) มคาตางกน อะดโนซนและอะเซทลโคลนอาจท างานผานโปรตนจเดยวกน

5. ชองโปแตสเซยมไอออนไวตอเอทพ ในภาวะทเซลลขาดพลงงาน เชน ภาวะรางกายขาดออกซเจน และการกดกนกระบวนการกลยโคลยซส (glycolytic blockade) ความน าโปแตสเซยมของเยอหมเซลลกลามเนอหวใจจะเพมขน มผคนพบวา กระแสโปแตสเซยมสามารถถกยบย งไดเมอระดบเอทพในเซลลอยในชวง 0.1-1.0 มลลโมลาร (ปกต [ATP]i = 3-4 mM) เมอเซลลอยในภาวะทขาดพลงงาน ชองโปแตสเซยมไอออนไวตอเอทพจะเปดมาก ท าใหชวงเวลาของศกยะเพองานสนลง ชองไอออนนมความน า (70-100 ps in symmetrical K+) และจลนพลศาสตรตางจากชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนง เอดพ (ADP) สามารถยบย งชองโปแตสเซยมไอออนไวตอเอทพไดบางเลกนอย ในขณะทเอเอมพ (AMP) ไมมผลแตอยางใด ยากลมซลโฟนลยเรย (sulfonylurea) เชน โทล บวทะไมค (tolbutamide) เปนตน กดกนชองโปแตสเซยมไอออนไวตอเอทพ เอทพยบย งชองไอออนนดวยการจบโดยตรงทโปรตนของชองไอออนหรอโปรตนทใกลเคยง โดยไมตองมการสลายเปนเอดพ แลวท าใหชองไอออนนมสภาวะเปด (open state probability) ลดลง หรอปดมากขน อยางไรกตาม เอทพเองกจ าเปนในการชวยใหชองไอออนนอยในภาวะทท างานไดดวย โดยผานกระบวนการฟอสฟอรเลชน ในภาวะทศกยไฟฟาเปนบวกมากกวาศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยม Mg2+ และ Na+ สามารถกดกนชองไอออนนได ถาไมมไอออนทงสอง ความสมพนธระหวางศกยไฟฟาและกระแสของชองไอออนนจะเปนเสนตรง แมวากระแสสามารถไหลเขาเซลลไดบางเมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกมากๆ

6. ชองโปแตสเซยมไอออนไวตอโซเดยม เซลลกลามเนอหวใจหองลางมชองโปแตสเซยมไอออนทมความน าสงประมาณ 270 พโคซเมนส และถกกระตนดวยความเขมขนของโซเดยมภายในเซลลทมากกวา 10 มลลโมลาร ชองไอออนนไมไวตอระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลและศกยไฟฟาของเยอหมเซลล และยอมใหโปแตสเซยมไหลเขาเซลลไดดกวาไหลออกจากเซลล ในภาวะทโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส (Na+-K+ATPase) ถกยบย งเปนเวลานานๆ โซเดยมไอออนจะแพรเขาเซลลและสะสมภายในเซลลเพมขน ชองโปแตสเซยมไอออนไวตอโซเดยมจะถกกระตน ท าใหเซลลเกดรโพลาไรเซชนเรวขน และชวงเวลาของศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจสนลง ภาวะทเซลลขาดเลอด ขาดออกซเจน หรอถกกระตนถๆ กจะท าใหเกดผลในท านองเดยวกนกบการยบย งเอนไซมดงกลาว

51

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ชองไอออนอนๆ 1. ชองไอออนไหลเขาชวคร (transient inward channel, ITI channel) ชองไอออนไหลเขาชวครยอมใหกระแสไหลเขาเซลลไดในเวลาสนๆ อาจเรยกวา "inward 'creep'

current" เปนกระแสทไหลเขาเซลลชวคร และไมขนกบชองไอออนของโซเดยม แคลเซยม หรอโปแตสเซยม และไมขนกบโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส กระแสไหลเขาชวครเกดขนในสภาวะทใชอวเบน (Ouabain) ซงยบย งโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส (or inward 'creep' currents induced by Na loading or in response to an increase in amplitude of I

Ca) เนองจากถกกระตนดวยความเขมขนของแคลเซยมไอออน

ภายในเซลลทเพมขน กระแสไหลไหลเขาชวครสามารถเกดไดในสภาวะทไมมการแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยม ดวยเหตน กระแสนจงอาจประกอบดวยกระแสทเกดจากการกระตนชองไอออนตางๆดวยแคลเซยม (Ca-activated nonspecific channel current) ซงลกษณะเชนนพบในหวใจหองลางของหนระยะนโอเนทล (neonatal rat ventricle) ชองไอออนไหลเขาชวครจะเปดกวางขน เปนฟงกชนกบความเขมขนของแคลเซยมภายในเซลลทสงกวา 0.5 ไมโครโมลาร ความน าไฟฟาของชองไอออนมคาประมาณ 35 พโคซเมนส และไมตอบสนองตอการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเยอหมเซลล แตมความไวตอการเปลยนแปลงอณหภม หนาทของชองไอออนชนดนในหวใจปกตยงไมทราบแนชด แตอาจเกยวของกบการเกดภาวะหวใจเสยจงหวะ เมอความเขมขนของแคลเซยมภายในเซลลเพมขน

2. ชองไอออนชนดเอฟ (If (or Ih, former IK2) กระแสทเกดขนในเซลลคมจงหวะไดรบการอยางกวางขวาง เดมเชอวาพรโพเทนเชยลของปมเอส

เอเกดจากการไหลของกระแสโปแตสเซยมออกจากเซลลอยางชาๆ โดยก าลง แตปจจบนพบวาเกยวของกบกระแสอกหลายชนด (ดบทท 3) กระแสชนดเอฟเปนกระแสทเกดจาก Na+ และ K+ ไหลเขาเซลลผานชองไอออนชนดเอฟ ในบางเซลล เชน เซลลพรคนเย กระแสชนดนเปนตวส าคญมากทท าใหเซลลเหลานท าหนาทเปนเซลลคมจงหวะผดท แตมความส าคญเพยงบางสวนในปมเอสเอหรอปมเอว กระแสชนดเอฟในปมเอสเอมขนาดประมาณ 0.1 พโกแอมแปร ทศกยไฟฟา -112 มลลโวลต และประมาณ 0.05 ฟโกแอมแปร ท -72 มลลโวลต (รปท 2-15) เมอโปแตสเซยมภายนอกเซลลมความเขมขนเทากบ 70 มลลโมลาร นนคอ ชองไอออนนจะเปดมากและยอมให Na+ และ K+ แพรเขาเซลลไดมากขน เมอเซลลไฮเปอรไพลาไรซ ชองไอออนชนดเอฟอยอยางกระจดกระจายบนผวเยอหมเซลลหวใจ แคทโคลามนสเพมความไวในการเปดของชองไอออนชนดเอฟ โดยท าใหชองไอออนนเปดไดในภาวะทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนลบนอยกวาปกต และในภาวะทศกยไฟฟาเปนลบเทากน แคทโคลามนสจะเปดชองไอออนนไดมากกวา แตชวงกวางของศกยไฟฟาทเปดและปดยงเทาเดม นนคอ แคทโคลามนสเปลยนจลนพลศาสตรของประตแอคตเวชนไปอยในชวงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกมากกวาปกต (เปดงายขน) แคลโทลามนสท างานผานตวรบอะดเนอรจกชนดบตา และเพมไชคลกเอเอมพ

52

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

3. ชองคลอไรดไอออน (ICl channel) ชองคลอไรดไอออนทพบในกลามเนอหวใจหองลางของหนทเกดใหม มความน าไฟฟาสง (400-

450 pS in symmetrical 140 mM [Cl-]) มบทบาทตอการเกดระยะทหนงของศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจ รวมกบชองไอออนไหลออกชวคร

การควบคมชองไอออนภายในเซลล ชองไอออนชนดหนงๆ อาจมความแตกตางกนไปในคณสมบตยอย เชน ชองแคลเซยมไอออนแยกได 2-3 ชนด ชองโปแตสเซยมไอออนมมากมายหลายชนด และชองโซเดยมไอออนแตกตางกนในแตละเซลล เปนตน คณสมบตนเกดจากการแสดงออกของยนในแตละอวยวะตางกน ขนกบการพฒนาการและการปรบตว (development and differentiation) ของแตละเซลล ซงท าใหแตละอวยวะมหนาทและคณสมบตแตกตางกนไป นอกจากความแตกตางดงกลาวเปนตวก าหนดชนดของชองไอออนในแตละเซลลแลว ปจจยภายในเซลลหลายประการสามารถควบคมการท างานของชองไอออนได ระบบทส าคญคอ ระบบอะดนยเลตไซเคลส (adenylate cyclase system) การเปลยนแปลงฟอสฟออโนซทอล (phosphoinositol turnover) ระบบกวานยเนตไซเคลส (guanylate cyclase system) และไทโรซนไคเนส (tyrosine kinase) สองระบบแรกท างานผานโปรตนจ อทธพลของระบบเหลานตอชองไอออนของเซลลหวใจสวนหนงอาศยกระบวนการฟอสฟอรเลชน แลวสงผลท าใหความถในการเปดและ/หรอชวงเวลาในการเปดของชองไอออนเปลยนแปลงไป โปรตนไคเนสเอและซสามารถฟอสฟอรเลตชองไอออนไดอยางกวางขวาง (รปท 2-16) ในบางกรณมฤทธเสรมกน สวนการท างานของฟอสฟาเทส (phosphatase) ยงไมทราบบทบาทแนชด ฟอสฟอรเลชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลไดรบการศกษามากทสด รองลงมาคอ ชองโปแตสเซยมไอออน ซงเปนชองไอออนทถกควบคมดวยปจจยภายในเซลลไดหลายชนด (นอกเหนอจากโปรตนไคเนสเอและซแลว) ไดแก แมกนเซยมไอออน แคลเซยมไอออน ระดบเอทพ และระดบโซเดยมไอออน เปนตน คณสมบตเหลานท าใหชองโปแตสเซยมไอออนถกแยกไดเปนหลายชนดดงกลาวแลว สวนชองไอออนทตอบสนองตอตวกระตนภายนอกเซลลทจบกบตวรบทเฉพาะบนเยอหมเซลล สวนใหญท างานผานโปรตนจ แตบทบาทในรายละเอยดตองศกษากนตอไป สวนหนงเพราะโปรตนจเองกมอกหลายชนดดวยเชนกน

บรรณานกรม 1. Anumonwo JM, Lopatin AN. Cardiac strong inward rectifier potassium channels. J Mol Cell Cardiol

48:45-54, 2010. 2. Berne R, Sperelakis N, Geiger SR. Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system;

volume I: the heart. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1979. 3. Cain SM, Snutch TP. Voltage-gated calcium channels and disease. Biofactors 37:197-205, 2011.

53

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

4. Kapa S, Venkatachalam KL, Asirvatham SJ. The autonomic nervous system in cardiac electrophysiology: an elegant interaction and emerging concepts. Cardiol Rev 18:275-84, 2010.

5. Koeppen RM, Stanton BA. Berne & Levy physiology, 6th edition. Philadelphia, Mosby, 2010. 6. Li GR, Dong MQ. Pharmacology of cardiac potassium channels. Adv Pharmacol 59:93-134, 2010. 7. Lipkind GM, Fozzard HA. Voltage-gated Na channel selectivity: the role of the conserved domain III

lysine residue. J Gen Physiol 131:523-9, 2008. 8. Marcus GM, Scheinman MM, Keung E. The year in clinical cardiac electrophysiology. J Am Coll

Cardiol. 58:1645-55, 2011. 9. Morin TJ, Kobertz WR. Tethering chemistry and K+ channels. J Biol Chem 283:25105-9, 2008. 10. Nagy N, Márton Z, Kiss L, Varró A, Nánási PP, Tóth A. Role of Ca2+-sensitive K+ currents in

controlling ventricular repolarization: possible implications for future antiarrhytmic drug therapy. Curr Med Chem 18:3622-39, 2011.

11. Niwa N, Nerbonne JM. Molecular determinants of cardiac transient outward potassium current (I(to)) expression and regulation. J Mol Cell Cardiol 48:12-25, 2010.

12. O'Leary ME, Hancox JC. Role of voltage-gated sodium, potassium and calcium channels in the development of cocaine-associated cardiac arrhythmias. Br J Clin Pharmacol 69:427-42, 2010.

13. Rapposelli S. Novel adenosine 5'-triphosphate-sensitive potassium channel ligands: a patent overview (2005-2010). Expert Opin Ther Pat 21:355-79, 2011.

14. Ravens U, Wettwer E. Ultra-rapid delayed rectifier channels: molecular basis and therapeutic implications. Cardiovasc Res 89:776-85, 2011.

15. Sakmann B, Neher E. Single-channel recording. Plenum Press, New York/London, 1983. 16. Szentandrássy N, Nagy D, Ruzsnavszky F, Harmati G, Bányász T, Magyar J, Szentmiklósi AJ,

Nánási PP. Powerful technique to test selectivity of agents acting on cardiac ion channels: the action potential voltage-clamp. Curr Med Chem 18:3737-56, 2011.

17. Verkerk AO, Tan HL. Sex-deparities in cardiac electrophysiology: L-type Ca2+ current and the Na+-Ca2+ exchanger go hand in hand. J Physiol 589: 247-8, 2011.

18. Zipes, DP, Jalife J. Cardiac electrophysiology: From cell to bedside, 5th edition. Philadelphia, W.B. Saunders, 2009.

54

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

บทท 3 คณสมบตทางไฟฟาของหวใจ

เซลลหวใจและศกยไฟฟา

หนาทส าคญของหวใจคอ การสบฉดเลอดใหไหลไปเลยงสวนตางๆของรางกาย คณสมบตในการบบตวไดอยางเปนจงหวะนน อาศยการเปลยนแปลงคณสมบตทางไฟฟาของเซลลทเกยวของ เซลลหวใจอาจแบงไดสองประเภท ประเภทแรกไมมคณสมบตในการเปลยนแปลงทางไฟฟา ท าหนาทเปนโครงสรางของหวใจ ไดแก กลมเสนใยตางๆ สวนอกประเภทหนงเปนกลมเซลลทมคณสมบตในการเราขน (excitable cell) เซลลหวใจทมคณสมบตในการเราขน แยกไดเปน 3 กลม ดงกลาวแลวในบทท 1 นอกจากนยงมเซลลคมจงหวะผดท (ectopic pacemaker) อนเปนเซลลหวใจซงแสดงคณสมบตเปนเซลลคมจงหวะขนทดแทนหรอแทรกการท างานของปมเอสเอ เซลลหวใจทกเซลลมความสามารถเปนเซลลคมจงหวะผดทได (ดบทท 4) ถาท าการวดการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลของเซลลทงสามกลม ในสภาวะปกตหนงๆ จะไดลกษณะของศกยไฟฟา ซงประกอบดวยศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพก (resting membrane potential) และศกยะเพองาน (action potential) ได 2 แบบ (รปท 3-1) คอ 1. ศกยไฟฟาของเซลลทไมไดคมจงหวะ (non-pacemaker potential) เซลลพวกนมคาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพกคงท เมอเกดศกยะเพองานจะมการเปลยนศกยไฟฟาอยางรวดเรว และมชวงเวลาของศกยะเพองานคงอยนาน พบไดในเสนใยน าไฟฟาและเซลลกลามเนอหวใจ 2. ศกยไฟฟาของเซลลคมจงหวะ (pacemaker potential) เซลลพวกนมศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพกไมคงท และสามารถเกดศกยะเพองานไดเอง ศกยะเพองานมจงหวะขนชา และมชวงเวลาสนกวาเซลลไมไดคมจงหวะ ปกตพบไดทปมเอสเอและปมเอว แตอาจพบไดในสวนอนของหวใจบางบางครงในสภาวะปกต และพบมากในสภาวะทผดปกตบางอยาง โดยเฉพาะเสนใยพรคนเย และเซลลกลามเนอหวใจหองลาง

ศกยไฟฟาของเซลลไมไดคมจงหวะ 1. ลกษณะและสวนประกอบ การเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเซลลไมไดคมจงหวะ (เซลลกลามเนอหวใจและเซลลน าไฟฟา) แบงออกไดเปน 4 ระยะ (phases) ทงในขณะพกและชวงทเกดศกยะเพองาน (รปท 3-2)

55

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ระยะทศนย (phase 0) เรมตงแตศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกเปลยนเปนศกยะเพองาน จนถงจดยอด (peak) เปนชวงทศกยไฟฟาเปนบวกมากขนอยางรวดเรว (upstroke potential or rapid depolarization)

รปท 3-1 ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลหวใจในต าแหนงตางๆ เมอวดในระบบท างานหนงๆ เรยงล าดบจากบนลงลาง คอ ปมเอสเอ กลามเนอหวใจหองบน ปมเอว เสนใยพรคนเย และกลามเนอหวใจหองลาง (From www.fisica.unav.es)

รปท 3-2 สวนประกอบของศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอหวใจ (ARP = absolute refractory period, ERP = effective refractory period, RRP = relative refractory period)

56

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ระยะทหนง (phase 1) เรมจากจดยอดของศกยะเพองาน จนกระทงศกยะเพองานลดลงมาอยระดบคงทหรอคอนขางคงท ซงมศกยไฟฟาประมาณศนย บางครงเรยกสวนนวา ศกยไฟฟาเหนอศนย (overshoot potential) พบในกลามเนอหวใจหองลางมากวาหองบน ระยะทสอง (phase 2) ตอจากระยะทหนง เปนชวงทศกยะเพองานอยในลกษณะคงทหรอลดลงชาๆ คาหนงเรยกวา แพละโท (plateau) เปนชวงเวลาทยาวทสดของศกยะเพองานของเซลลชนดน และไปสนสดทศกยไฟฟาประมาณขดเรมเปลยน (threshold) ซงมคาประมาณ -60 มลลโวลต เซลลพรคนเยมระยะทสองยาวทสด รองลงมาคอ กลมเสนใยของฮสและแขนง กลามเนอหวใจหองลาง และกลามเนอหวใจหองบน ตามล าดบ ระยะทสาม (phase 3) ตอจากระยะทสอง ในชวงนศกยะเพองานจะลดลงเรอยๆจนเขาสภาวะในขณะพกอกครงหนง เปนชวงเวลาทเรยกวา รโพลาไรเซชน (repolarization) ระยะทส (phase 4) เปนชวงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพก ชวงเวลาจะยาวหรอสนขนกบอตราการเตนของหวใจ

รปท 3-3 กราฟแสดงความสมพนธระหวางเวลาทเกดศกยะเพองานและการเกดแรงหดตวแบบความยาวคงทของเซลลกลามเนอหวใจ ซงแรงหดตวสงสดเกดขนในชวงทไมสามารถกระตนใหเกดการหดตวอกครงแลวมการรวมแรงของกลามเนอได (ERP = effective refractory period, RRP = relative refractory period)

ถาพจารณาระยะตางๆของศกยไฟฟาดงกลาว รวมกบแรงทเกดจากการหดตวของเซลลกลามเนอ

หวใจ (รปท 3-3) จะพบวา ชวงเวลาตงแตเรมระยะทศนยจนถงเรมระยะทสาม เรยกวา ชวงเวลาตานทานสมบรณ (absolute refractory period) เปนชวงทไมตอบสนองตอการกระตน สวนในระยะทสาม เรยกวา ชวงเวลาตานทานสมพทธ (relative refractory period) เปนชวงเวลาทสามารถกระตนใหเซลลเกดศกยะเพองานได แตอาจตองใชแรงกระตนมากกวาปกต และมกจะไดศกยะเพองานทเปนบวกนอยลง (overshoot

57

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

นอย) มขอสงเกตคอ ชวงเวลาตานทานสมพทธอยในชวงทกลามเนอหวใจคลายตวแลว จงเปนสาเหตทท าใหกลามเนอหวใจหดตวแบบเตตะนส (tetanus) ไมได นอกจากนยงพบอกวา ชวงเวลาตานทานสมพทธชวงตนๆ เปนชวงทสามารถกระตนใหเซลลหวใจเกดดโพลาไรซหรอศกยะเพองานได แตมจงหวะขนชาและแอมพลจด นอย จงแผไปยงบรเวณอนๆ ไมได ระยะเวลานบวกกบระยะตานทานสมบรณ เรยกวา ระยะตานทานสมฤทธ (effective refractory period)

2. ไอออนทก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพก (ionic basis of resting membrane potential)

ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกของเซลลไมไดคมจงหวะของหวใจ มคาอยระหวาง -90 ถง -80 มลลโวลต ปญหาคอวา อะไรเปนตวก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกของเยอหมเซลลเหลาน ภายในเซลลมโมเลกลทไมสามารถแพรผานเยอหมเซลลหลายชนด และมความเขมขนของโปแตสเซยมไอออนภายในเซลลมากกวาภายนอกเซลล ในขณะทความเขมขนของโซเดยมไอออน คลอไรดไอออน และแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลมคามากกวาภายในเซลล การอธบายไอออนทเกยวของกบกระบวนการดงกลาวตองอาศยสมการของแนนสตทวา

Eion = - 61.5 log [C] i/[C] o ท 37 oซ. เมอ Eion = ศกยไฟฟาสมดลของไอออนใดๆ [C] i ,[C] o = ความเขมขนของไอออนชนดใดๆ ภายใน (i) และภายนอก (o) เซลล ตามล าดบ

เมอน าคาความเขมขนของไอออนแตละชนดทวดไดภายในเซลลหวใจและภายนอกเซลลทวไป ไปแทนคาในสมการขางบนน จะไดคาศกยไฟฟาสมดลของแตละไอออนดงน

EK = - 90 ถง -100 มลลโวลต (ภายในเปนลบเมอเทยบกบภายนอกเซลล) ENa = +40 ถง +60 มลลโวลต (ภายในเปนบวกเมอเทยบกบภายนอกเซลล) ECa = +129 มลลโวลต ECl = - 83 มลลโวลต

จากคาศกยไฟฟาสมดลทไดดเหมอนวา ศกยไฟฟาขณะพกของเซลลไมไดคมจงหวะ นาจะเกดจากการกระจายตวของคลอไรดไอออนระหวางเยอหมเซลลไดอยางอสระ จนอยในสมดลระหวางพลงงานไฟฟาและพลงงานเคมของคลอไรดไอออน มากกวาไอออนตวอนๆ เพราะศกยไฟฟาสมดลของคลอไรดมคาใกลเคยงกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทวดไดจรงในขณะพก อยางไรกตาม จากการศกษาโดยการเปลยนแปลงความเขมขนของคลอไรดไอออนภายนอกเซลลพบวา การเปลยนแปลงนสามารถท าใหศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปลยนแปลงไดเพยงชวคร แลวกลบสภาวะเดมทนท ทงๆ ทความเขมขนของคลอไรดไอออนภายนอกเซลลยงคงสงกวาปกต ประกอบกบการทดลองอนๆท าใหทราบวา คลอไรดไอออน

58

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

นนไมมศกยภาพในการก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกของเซลลไมไดคมจงหวะ แตไอออนนกลบกระจายตวตามศกยไฟฟาทเกดขนจากสารอนๆ ไอออนทนาจะมบทบาทคอ โปแตสเซยมไอออน เพราะมคาศกยไฟฟาสมดลใกลเคยงกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกทวดไดจรง มากกวาไอออนทเหลอ การศกษาในหลอดทดลอง ดวยการเปลยนแปลงความเขมขนของโปแตสเซยมภายนอกเซลล ไปอยทระดบตางๆ พบการเปลยนแปลงทมลกษณะตางกน ดงน

(1) ถาโปแตสเซยมไอออนภายนอกเซลลมความเขมขนมากกวา 5 มลลโมลาร ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลหวใจขณะพกจะมคาเขาใกลหรอเทากบศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยม (ค านวณจากสมการของแนนสต) ลกษณะเชนนพบมากในเซลลกลามเนอหวใจ แสดงวา ถาความเขมขนของโปแตสเซยมไอออนภายนอกเซลลมคาสงๆ ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพก สวนใหญเกดจากการกระจายตวของโปแตสเซยมระหวางเยอหมเซลล อยางสมดลกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลล คณสมบตนเกดจากเยอหมเซลลมความน าโปแตสเซยมและความสามารถซมไดตอโปแตสเซยมไอออนสงมาก ความน าชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนง จะเพมขนเมอระดบโปแตสเซยมไอออนภายนอกเซลลเพมขน (2) ถาโปแตสเซยมภายนอกเซลลมความเขมขนนอยกวา 5 มลลโมลาร ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลหวใจขณะพกจะมคาเปนบวกมากกวาศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยมมากขน นนคอ ความเบยงเบนไปจากสมการของแนนสตมากขน แสดงใหเหนวา ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลหวใจในภาวะน อาจจะไมไดขนกบศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยมอยางเดยว นอกจากนยงพบวา เซลลหวใจแตละชนดมศกยไฟฟาขณะพกเบยงเบนไปจากศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยมแตกตางกน บางเซลลอาจเกดพรโพเทนเชยล (prepotential) และศกยะเพองานขนเองได

การทศกยไฟฟาขณะพกเบยงเบนไปจากคาศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยม ทค านวณไดจากสมการของแนนสตนน มเหตผลอธบายหลายอยางดงน

(1) ความน าโปแตสเซยม ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอหวใจในขณะพก สวนใหญเกดจากศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยม เนองจากเยอหมเซลลมความสามารถซมไดตอโปแตสเซยมสงมาก ชองไอออนทก าหนดทส าคญทสดคอ ชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนง ความน าของชองไอออนนขนกบความเขมขนของโปแตสเซยมไอออนภายนอกเซลล ถาความน าของโปแตสเซยมมคาคงท เมอระดบโปแตสเซยมภายนอกเซลลลดลง จากคาปกต (5 mM) ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลจะเปนลบเพมขนตามสมการของแนนส แตในภาวะปกต เมอระดบโปแตสเซยมไอออนภายนอกเซลลลดลง ความน าและความสามารถซมไดของโปแตสเซยมจะลดลง โปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลลในอตราทลดลง ในขณะทกระแสเขาเซลลโดยเฉพาะกระแสเอฟยงคงไหลเขาเซลลตามปกตหรอมากขน เซลลไดรบประจบวกมากกวาทเสยประจบวกไป ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทวดไดจรงจงเปนบวกมากกวาศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยม

เซลลหวใจมศกยไฟฟาของเยอหมเซลล เบยงเบนจากศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยมตางกน ขนกบปรมาณของชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนง ชองไอออนชนดเอฟ และชนดของเซลล เซลลหวใจหองลางโดยเฉพาะเซลลพรคนเย มความไวมากตอระดบโปแตสเซยมภายนอกเซลลทลดลง ถาระดบโปแตสเซยมภายนอกเซลลมคาลดลง เซลลพรคนเยจะเปลยนคณสมบตเปนเซลลคมจงหวะผดท เนองจาก

59

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

กระแสเอฟไหลเขาเซลลมากขน และกระแสโปแตสเซยมไหลออกจากเซลลลดลง (เพราะความน าโปแตสเซยมลดลง) ระยะทสจะเปลยนเปนพรโปเทนเชยล (ดโพลาไรซมากขนอยางชาๆ) เมอถงขดเรมเปลยน จะท าใหเกดศกยะเพองานขน และแผไปท าใหเซลลหวใจหองลางอนๆ เกดศกยะเพองาน และกลามเนอหวใจหองลางบบตวนอกจงหวะปกตทควบคมโดยปมเอสเอ ดงนน ภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกน (hyperkalemia) จงท าใหหวใจหองลางเตนเสยจงหวะ

(2) ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเกดจากหลายไอออน เมอใชสมการของโกลดแมนมาอธบายการเกดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกพบวา ศกยไฟฟาสมดลทค านวณไดจากไอออนหลายชนด มคาใกลเคยงกบคาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทวดไดโดยตรง มากกวาคาทค านวณไดจากสมดลของโปแตสเซยมโดยล าพง แสดงวา ศกยไฟฟาขณะพกนาจะเกดจากผลรวมของศกยไฟฟาสมดลของหลายไอออน โดยโปแตสเซยมเปนไอออนทส าคญทสด เนองจากเยอหมเซลลไมไดคมจงหวะมความสามารถซมไดตอโปแตสเซยมไอออนสงมากกวาไอออนชนดอนๆ อยางมาก ปกต PNa:PK มคาประมาณ 0.01 (ดบทท 2) อตราสวนนจะมคาสงขน ถาความเขมขนของโปแตสเซยมภายนอกเซลลลดลง เพราะ PK จะลดลงดวย จงท าใหศกยไฟฟาขณะพกในภาวะนมคาเปนบวก มากกวาคาทค านวนจากศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยม การเปลยนแปลงความเขมขนของโซเดยมภายนอกเซลล มผลนอยมากตอศกยไฟฟาขณะพก เพราะ PNa ในขณะพกมคาต ามาก

(3) สบไอออน (ionic pump) ในภาวะปกตศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพกมคาระหวาง -80 ถง -90 มลลโวลต ในขณะทศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยมมคาระหวาง -90 ถง -100 มลลโวลต จงท าใหโปแตสเซยมไอออนภายในเซลลแพรออกจากเซลลไดบาง ตามความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคม สวนศกยไฟฟาสมดลของโซเดยมไอออนมคา +40 ถง +60 มลลโวลต ท าใหโซเดยมไอออนแพรเขาเซลลไดบางแตนอยมากเพราะ PNa ต ามาก สวนศกยไฟฟาสมดลของแคลเซยมไอออนมคาประมาณ +130 มลลโวลต ท าใหแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลไดคลายโซเดยมไอออน จากขอมลนจะเหนวา ไอออนบวกมแนวโนมทจะแพรสทธเขาเซลลตามความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคม ซงถาไมมการควบคมโดยการสบออก จะท าใหเซลลมออสโมแลลตสงขน น าเคลอนทเขาเซลล และเซลลแตกไดในทสด แตในภาวะปกตรางกายมโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส (Na+-K+ ATPase) ชวยในการรกษาดลของโซเดยมและโปแตสเซยมภายในเซลลใหคงทอยคาหนง สวนแคลเซยมไอออนภายในเซลลถกควบคมดวยหลายกระบวนการไดแก สบแคลเซยม (Ca2+

pump) การแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยม (Na+-Ca2+ exchange) และการแลกเปลยน

โปแตสเซยมกบแคลเซยม (K+-Ca2+ exchange) เปนตน ดวยเหตนจงพบวา ศกยไฟฟาขณะพกของเยอหมเซลล อยไดโดยอาศยกระบวนการขนสงแบบกมมนตหลายอยาง นนคอ ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพกของเซลลไมไดคมจงหวะ มใชเปนสมดลของกบสและดอนแนนโดยล าพง แตเปนการเกดโดยหลกการของสมดลของกบสและดอนแนน แลวถกรกษาไวดวยการขนสงแบบกมมนตตางๆ ซงเกยวของกบการควบคมออสโมแลลตและปรมาตรของเซลล

60

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพก ปกตมคาเปนบวกมากกวาศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยมเลกนอย อาจเกดจากการท างานของสบเหลานรวมกน โดยอาศยพลงงานทเซลลสรางขน สบทส าคญมากคอ สบโซเดยม-โปแตสเซยม เมอระดบโปแตสเซยมไอออนภายนอกเซลลมคาลดลง สบโซเดยม-โปแตสเซยมจะท างานลดลง โซเดยมทแพรเขาเซลลตามปกตจะถกขนสงออกไดนอยลง ท าใหเซลลไดรบประจบวกเพมขน และเซลลดโพลาไรซบางสวน เมอศกษาความส าคญของสบไอออนตอการก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพก ดวยการวดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในชวงแรกทยบย งการสรางพลงงานของเซลล พบวา สบเหลานมความส าคญในการก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลล 5-10 มลลโวลต เทานน แตสบเหลานมความส าคญมากในการรกษาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพก ซงเกดจากศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยม เพราะในระยะยาว ถาสบเหลานไมท างาน เซลลจะเสยการควบคมความเขมขนภายในเซลลและเสยคณสมบตในการเราขน

3. ไอออนทก าหนดศกยะเพองาน (ionic basis of action potential) ตามหลกการทางดานเทอรโมไดนามกส ความเขมขนของไอออนตางๆ ระหวางสองดานของเยอ

หมเซลล พยายามทจะปรบหรอกระจายใหมความเขมขนเทากน หรอใหอยในภาวะสมดลซงกนและกน สารทเปนไอออนซงมประจ ถาเยอหมเซลลยอมใหผานไดอยางอสระ มนจะกระจายตวระหวางสองดานของเยอหมเซลลจนกระทงความแตกตางของพลงงานเคม เทากบความแตกตางของพลงงานไฟฟา (G = 0) หรอจนศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเทากบศกยไฟฟาสมดล ของไอออนทเยอหมเซลลยอมใหผานไดอยางอสระ ซงอาจมหลายไอออน นอกเหนอจากกระบวนการกระจายตวแบบกสานตแลว การเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเซลลอาจเกดจากกระบวนการขนสงแบบกมมนตไดดวย ไดแก การท างานของสบอเลกโทรเจนกตางๆ การเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเซลลจากคาขณะพกซงมคาเปนลบเขาใกลศนยเรยกวา ดโพลาไรเซชน (depolarization) ซงถาถงขดเรมเปลยน (threshold) คาหนง จะท าใหศกยไฟฟาของเซลลเปลยนแปลงเปนคาบวกอยางรวดเรว แลวคอยๆกลบคนสภาวะปกต เรยกศกยไฟฟาในชวงนวา ศกยะเพองาน (action potential) ส าหรบเซลลไมไดคมจงหวะมไอออนทเกยวของดงน (รปท 3-4) 3.1 ระยะทศนย ในภาวะปกตศกยไฟฟาขณะพกของเซลลกลามเนอหวใจ และเสนใยน าไฟฟามคา -80 ถง -90 มลลโวลต เรยกวา ระยะทส ถาดโพลาไรซใหถงขดเรมเปลยนซงมคาประมาณ -60 ถง -70 มลลโวลต จะท าใหศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปลยนแแปลงอยางรวดเรว จนถงคายอดประมาณ +25 มลลโวลต การเปลยนแปลงในระยะนเรยกวา ระยะทศนยของศกยะเพองาน โดยสวนแรกทเปลยนเรยกวา จงหวะขน (upstroke) และสวนทอยเหนอศนยมลลโวลต เรยกวา โอเวอรชต (overshoot) ระยะทศนยเกดจากการแพรของโซเดยมไอออนเขาเซลล เนองจากเยอหมเซลลมสภาพใหซมไดตอโซเดยมมากขน การศกษาในหลอดทดลองพบวา ถาความเขมขนของโซเดยมไอออนภายนอกเซลลสงขน จดยอดของระยะทศนยกจะสงขนดวย อยางไรกตาม ศกยไฟฟาทจดยอดกมไดเทากบศกยไฟฟาสมดลของโซเดยมพอด เพยงแตเขาใกล (ENa

61

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

= +40 ถง +60 มลลโวลต) การศกษาดวยเทคนคการควบคมศกยไฟฟาในพนทเลกๆ กสนบสนนบทบาทของโซเดยมไอออนในระยะน การเปลยนแปลงของสภาพใหซมไดตอโซเดยมในระยะทศนย อธบายไดโดยอาศยการเปลยนแปลงความน าโซเดยม (gNa) ดงน (PNa ขนกบ gNa) ในขณะพกประตอนแอคตเวชนหรอประตเอชของชองโซเดยม

ไอออนเปดกวาง แตประตแอคตเวชนหรอประตเอมปด (รปท 3-8) ปกตประตเอชจะปดมากขน และประตเอมจะเปดมากขน ถาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมคาเปนบวกมาก เมอเซลลดโพลาไรซอยางรวดเรวจาก -80 มลลโวลต จนถงขดเรมเปลยน จะท าใหประตเอมเปด แตประตเอชยงไมปด ท าใหโซเดยมไอออนแพรเขาเซลลตามความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคม เพอใหไดศกยไฟฟาสมดลของโซเดยม การแพรเขาเซลลนท าใหดานในของเยอหมเซลลเปนบวกมากขนเมอเทยบกบภายนอกเซลล ลกษณะนท าใหประตเอมเปดมากยงขน และโซเดยมไอออนแพรเขาเซลลไดมากขน อยางไรกตาม ศกยไฟฟาทจดยอดของระยะทศนยกไมถงศกยไฟฟาสมดลของโซเดยม ทงนเนองจากประตเอชปด แมวาประตเอมยงคงเปดอยกตาม ประตเอชนจะปดอยนานตราบเทาทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมคาเปนบวกมากกวา -60 มลลโวลต (ดบทท 2) ในระยะตานทานสมพทธจะเปดไดบาง เนองจากศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนลบมากกวา -60 มลลโวลต และจะเปดอยางสมบรณเมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมคาเปนลบมากกวา -80 มลลโวลต สวนประตเอมจะเปดอยตลอดตราบเทาทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมคาเปนบวกมากกวา -60 มลลโวลต และปดบางสวนในชวงระยะทสาม ซงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมคาเปนลบมากกวา -60 มลลโวลต ลกษณะเชนนท าใหสามารถกระตนใหเซลลเกดศกยะเพองานไดในระยะทสาม แตจะไดความสงนอยกวาการกระตนในชวงขณะพกปกต

รปท 3-4 การไหลเขา (depolarizing current) และไหลออก (repolarizing current) ของกระแสไฟฟาผานชองไอออนตางๆ ในขณะเกดศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจ (From www.ccbm.jhu.edu)

62

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

การเปลยนแปลงศกยไฟฟาในระยะทศนย ขนกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพกดวย เนองจากการเปดของประตเอชขนกบศกยไฟฟาเรมตนน ถาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกเปนลบมาก ประตเอชจะเปดกวาง เมอดโพลาไรซถงขดเรมเปลยนอยางรวดเรว จะไดระยะทศนยซงเกดไดอยางรวดเรวโดยมจงหวะขนทชนมากและจดยอดมคาเปนบวกมากขน แตถาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกคอนขางเปนบวกมากกวาปกต เมอกระตนใหถงขดเรมเปลยนอยางรวดเรว จะท าใหระยะทศนยมความชนนอยลง ทงนเพราะประตเอชเปดไมกวางในขณะพก เมอประตเอมเปดจงท าใหโซเดยมไอออนแพรเขาเซลลไดนอย และจดยอดมคานอยลง เนองจากประตเอชปดเรวขน ดวยเหตนในภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกน (hyperkalemia) ซงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกมคาเปนบวกมากขน เชน ในผปวยโรคไตวาย จงมโอกาสทหวใจจะหยดท างานหรอท างานไดนอยลงมากกวาคนปกต นอกจากนแมวาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพกมคาปกต แตถากระตนใหถงขดเรมเปลยนโดยใชเวลานานเกนไป เมอถงขดเรมเปลยน เซลลกไมสามารถเกดศกยะเพองานได เพราะประตเอชปดกอนทศกยไฟฟาจะถงขดเรมเปลยนของประตเอม (ดบทท 2) คณสมบตเหลานเปนสาเหตหนงทท าใหศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจ และเสนใยน าไฟฟาในสวนตางๆ มลกษณะของระยะทศนยแตกตางกนออกไป เชน อตราเรวจงหวะขน (dVm/dt, maximum rate of rise) ของระยะทศนยมคา 100 ถง 200 โวลตตอวนาท ในเซลลกลามเนอหวใจ และมคาระหวาง 500 ถง 1000 โวลตตอวนาท ในเซลลพรคนเยเปนตน ถาอตราเรวจงหวะขนมคามาก จะท าใหการหดตวและการน าไฟฟาเกดไดดขนดวย เนองจากชองโซเดยมไอออนในระยะทศนย เปดไดอยางรวดเรวดงกลาว จงเรยกชองไอออนนวา ชองโซเดยมไอออนชนดเรว (fast INa channel) กระแสทไดคอ กระแสโซเดยมไหลเขาอยางรวดเรว (fast inward Na+ current) และศกยไฟฟาในสวนนเรยกวา สวนประกอบทเรวของศกยะเพองาน (fast component of action potential) ส าหรบชองไอออนอนมสวนเกยวของกบการเปลยนแปลงศกยไฟฟาในระยะทศนยนอย ประตแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลเปดมากขนชาๆ เมอศกยไฟฟามคาเปนบวกมากกวา -60 มลลโวลต ในขณะทประตอนแอคตเวชนของชองไอออนนยงคงเปดอย ประตแอคตเวชนของชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชาเปดมากขนอยางชาๆ ในขณะทประตแอคตเวชนของชองโปแตสเซยมชนดเคหนงปดมาก 3.2 ระยะทหนง ชวงเวลาทศกยะเพองานลดลงเลกนอยจากจดยอดของระยะทศนย เรยกวา ระยะทหนงหรอโอเวอร ชตขาลง การเปลยนแปลงนเกดจากการแพรของโปแตสเซยมไอออนจากภายในเซลลออกนอกเซลล และคลอไรดไอออนแพรเขาเซลลแบบกสานตอยางรวดเรว ตามความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคมของแตละไอออน ซงเปลยนแปลงไปเนองจากศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกมากขน คลอไรดนนจะแพรกระจายตวเอง ใหอยในสมดลของศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทเปลยนไปเสมอ เพราะสภาพใหซมไดของเยอหมเซลลตอคลอไรดไอออนสงมาก ชองไอออนทเกยวของคอ ชองไอออนไหลออกชวครกลมหนง ซงเปนชองโปแตสเซยมไอออนชนดหนง สวนชองไอออนไหลออกชวครกลมสองเปนชองทยอมใหคลอ

63

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ไรดไอออนแพรผานเขาเซลลไดด นอกจากนการปดของประตเอชกเปนอกสาเหตหนงทท าใหเกดระยะทหนงขน เพราะถาประตเอชไมปด ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมโอกาสทจะสงถง +40 มลลโวลต ซงเปนศกยไฟฟาสมดลของโซเดยม 3.3 ระยะทสอง ชวงเวลาทศกยะเพองานมคาอยในระดบทคอนขางคงท หลงระยะทหนงจนศกยไฟฟาลดลงไปถงประมาณศกยไฟฟาทขดเรมเปลยน (-60 มลลโวลต) เรยกวา แพละโท (plateau) หรอ ระยะทสอง ศกยไฟฟาในระยะนสามารถคงอยได แมวาชองโซเดยมไอออนจะถกกดกนดวยเตโทรโดทอกซน ศกยไฟฟาในระยะทสองจะเปนบวกมากขน ถาความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลสงขน การศกษาดวยการควบคมศกยไฟฟาในบรเวณเลกๆ ท าใหทราบวา ระยะทสองนเกยวของกบกระแสหลายชนด

3.3.1 กระแสแคลเซยมไอออน การแพรเขาเซลลของแคลเซยมไอออนเนองจากการเปลยนแปลงความน าแคลเซยม เปนกระบวนการหลกทท าใหเกดระยะทสองขน ชองแคลเซยมไอออนทเกยวของแบงไดสองกลมคอ ชนดแอลซงประตแอคตเวชนจะเปดทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลประมาณ -40 มลลโวลต ประตอนแอคตเวชนปดคอนขางชา และพบมากในเซลลไมไดคมจงหวะ และชองแคลเซยมไอออนชนดทซงประตแอคตเวชนจะเปดทศกยไฟฟาเปนลบมากกวา -40 มลลโวลต (ประมาณ -50 มลลโวลต) สวนประตอนแอคตเวชนปดเรวมาก และพบในเยอหมเซลลหวใจในจ านวนนอยกวาชนดแอลมาก ดวยเหตนกระแสแคลเซยมชนดทจงเปนตวก าหนดศกยะเพองานของระยะทสองในชวงแรกๆ ในขณะทกระแสแคลเซยมชนดแอลเปนตวก าหนดระยะนโดยตลอด หลกฐานทสนบสนนไดจากรายงานทวา แพละโทสามารถถกยบย งไดเกอบสมบรณหรอสมบรณในสตวบางชนด ดวยยาทกดกนชองแคลเซยมไอออนชนดแอลตางๆ รวมทงภาวะทเซลลขาดเอทพ ตวแปรเหลานไมมผลตอกระแสแคลเซยมชนดท ประตแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลจะเปดตลอดชวงของแพละโท ในขณะทประตอนแอคตเวชนจะปดมากขนเรอยๆ ตงแตศกยไฟฟาของเยอหมเซลลประมาณ -25 มลลโวลต (inactivation threshold) และจะปดสนทหรอมากทสดในชวงปลายของแพละโท อนเปนกระบวนการหนงทท าใหเกดรโพลาไรเซชนขน แมวากระแสแคลเซยมจะเปนปจจยหลก ทก าหนดระยะทสองของศกยะเพองานในเซลลหวใจ เพราะความน าแคลเซยมเพมขน แตศกยไฟฟาในระยะนกไมเทากบศกยไฟฟาสมดลของแคลเซยม ทงนเนองจากการปดของประตอนแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอล รวมกบการเปดของประตแอคตเวชนของชองไอออนส าหรบกระแสไหลออกตางๆ โดยเฉพาะกระแสโปแตสเซยมไหลออกชา 3.3.2 กระแสโซเดยม ในระยะทสอง ประตเอชของชองโซเดยมไอออนชนดเรวไดปดแลว ท าใหโซเดยมไอออนแพรผานชองไอออนนไมได แตโซเดยมไอออนสามารถไหลผานชองแคลเซยมไอออนชนดแอลไดบางเลกนอย และถกขนสงเขาเซลลโดยแลกเปลยนกบการขนสงแคลเซยมไอออนออกจากเซลลดวย (Na+-Ca2+ exchange) โซเดยมไอออนแลกเปลยนกบแคลเซยมไอออนในอตราสวน Na+:Ca2+ ประมาณ 3:1 โดยไมตองอาศยเอทพ การแลกเปลยนสามารถเกดไดทงสองทาง คอเขาเซลลหรอออกจากเซลลกได

64

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ขนกบวามไอออนใดภายในเซลลมากกวากน ในระยะทสองแคลเซยมไอออนภายในเซลลมความเขมขนเพมขน จากทงการเปดของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลและชนดท และการคดหลงจากแหลงภายในเซลล ภาวะเชนนท าใหเกดการขนสงแคลเซยมออกนอกเซลลแลกกบการขนสงโซเดยมเขาเซลล เปนเหตใหมประจบวกสทธเขาเซลล และชวยในการเกดดโพลาไรเซชนในระยะทสองดวย 3.3.3 กระแสโปแตสเซยม เยอหมเซลลกลามเนอหวใจประกอบดวยชองโปแตสเซยมไอออนหลายชนด ในระยะทสองน ประตแอคตเวชนของชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงปดแลว สวนประตแอคตเวชนของชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชาเปดมากขนอยางชาๆ ในลกษณะทขนกบเวลาและศกยไฟฟา ซงจะเปดมากทสดในชวงกลางและปลายของระยะทสองตอกบชวงแรกของระยะทสาม ท าใหโปแตสเซยมไอออนแพรออกนอกเซลลตามความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคม กระแสโปแตสเซยมไหลออกชาน เปนปจจยหลกทท างานควบคกบกระแสแคลเซยมซงไหลเขาเซลล แลวท าใหเกดแพละโทขน นอกจากนถากระแสโปแตสเซยมซงไวตออะเซทลโคลนหรอประสาทเวกสถกกระตน กจะท าใหโปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลลไดมากขน และท าใหชวงเวลาของแพละโทสนลงดวย ในเนอเยอทแยกออกมาศกษา (isolated tissue) ชองโปแตสเซยมไอออนทไวตออะเซทลโคลนอาจเกยวของนอยมาก แตในสภาพเมออยในรางกาย ชองไอออนนอาจจะเปนปจจยหนงทก าหนดระยะทสองของศกยะเพองานดวย เพราะรางกายมการคดหลงอะเซทลโคลนจากปลายเสนประสาทเวกสอยคาหนง สวนกระแสโปแตสเซยมทไวตอเอทพ ซงจะท างานเมอเซลลขาดเอทพ นาจะมบทบาทนอยในภาวะปกต ชองโปแตสเซยมไอออนสดทายทอาจเกยวของคอ ชนดทไวตอโซเดยม (IK(Na) channal) ซงจะเปดมากเมอความเขมขนของโซเดยมภายในเซลลมคาสงขน อยางไรกตาม ชองไอออนนอาจเกยวของนอยในภาวะปกต เพราะโซเดยมไอออนทแพรเขาเซลลในขณะเกดศกยะเพองาน ไมมากจนท าใหความเขมขนของโซเดยมไอออนภายในเซลลเปลยนไปอยางเดนชด เนองจากถกขนสงออกดวยสบตางๆ แตอาจพบไดในภาวะทเซลลขาดเอทพ หรอเมอโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอสถกยบย ง การแพรของแคลเซยมไอออนเขาเซลลในระยะทสอง เปนกลไกหลกทท าใหเกดการหดตวของกลามเนอหวใจ แคลเซยมไอออนทแพรเขาเซลลจะกระตนใหแคลเซยมไอออนคดหลงจากแหลงสะสมภายในเซลลมากขน (Ca-triggering Ca release) กระบวนการทเชอมโยงระหวางการดโพลาไรเซชนกบการหดตวของกลามเนอเรยกวา การคควบการเรารวมการหดตว (excitation-contraction coupling) ในภาวะทเซลลขาดพลงงาน ชองแคลเซยมไอออนชนดแอลจะไมท างาน หรอมจ านวนชองไอออนทจะท างานไดนอยลง แตชองโซเดยมไอออนไมถกรบกวน ดงนนเซลลจงยงคงเกดศกยะเพองานได แตจะมเฉพาะระยะทศนย หรอสวนทตอบสนองเรวเทานน และไมท าใหเกดการหดตวแตอยางใด กระบวนการนมประโยชนคอ ชวยปองกนมใหเซลลกลามเนอหดตวในภาวะทขาดพลงงาน ซงจะท าใหเซลลขาดพลงงานมากยงขน และเซลลตายได นอกจากนภาวะเชนนยงคงความสามารถของเซลล ในการยอมใหสญญาณไฟฟาแผผานไปไดโดยไมตองเปลยนทศทาง ท าใหล าดบการหดตวของกลามเนอในสวนอนๆ ทยงคงปกตเกดไดเหมอนเดม และชวยปองกนการเกดปรากฏการณการวนเขาไปอก (reentry phenomenon) ไดดวย

65

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

อนง เนองจากแพละโทนเปนชวงทเกดหลงสวนประกอบทเรวของศกยะเพองาน จงมกเรยกการเปลยนแปลงของศกยไฟฟาในระยะนวา สวนประกอบทชาของศกยะเพองาน (slow component of action potential) ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลระยะนดโพลาไรซคงทอยคาหนงได ดวยความสมดลของกระแสแคลเซยมไอออนไหลเขาเซลลกบกระแสโปแตสเซยมไหลออกจากเซลล เปนหลก ในขณะทการแลกเปลยนระหวางโซเดยมไอออนกบแคลเซยมไอออนมสวนชวยบางสวน ดงไดกลาวแลว 3.4 ระยะทสาม ศกยะเพองานในระยะทสามตอจากระยะทสอง โดยมจดเรมตนในชวงศกยไฟฟาประมาณ -60 มลลโวลต ซงเปนขดเรมเปลยนของศกยะเพองาน เปนชวงทศกยไฟฟารโพลาไรซเขาสภาวะปกต การเปลยนแปลงศกยไฟฟาเรมจากประตอนแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนปด แมวาประตแอคตเวชนยงคงเปดอย ในเวลานประตแอคตเวชนของชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชายงคงเปดอย การเปลยนแปลงนท าใหแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลไมได แตโปแตสเซยมไอออนยงคงแพรออกจากเซลลไดอย ท าใหเกดการแพรสทธของประจบวกออกจากเซลล ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลจงรโพลาไรซคนสคาปกต เมอรโพลาไรเซชน ชองไอออนตางๆ กจะปดหรอเปดคนสภาวะขณะพกปกต ขนกบคณสมบตของแตละชองไอออน การรโพลาไรเซชนดงกลาว โปแตสเซยมไอออนอาจแพรผานชองโปแตสเซยมไอออนชนดอนๆไดดวย ชนดทโอชวยใหโปแตสเซยมแพรออกในชวงตนและชวงปลายของระยะทสาม ชวยใหการรโพลาไรเซชนสมบรณขน ชนดเคหนงเปดในชองปลายของระยะทสาม และยอมใหโปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลลไดบางสวน ส าหรบชองโปแตสเซยมไอออนชนดอนๆ ไดแก ชนดทไวตออะเซทลโคลน ชนดทไวตอเอทพ และชนดทไวตอโซเดยมภายในเซลล จะชวยท าใหการรโพลาไรเซชนเกดไดไวขนแลวแตกรณไป และเปนตวก าหนดชวงเวลาของระยะทสาม และของศกยะเพองานทงหมดดวย อยางไรกตาม ในภาวะปกตชองโปแตสเซยมไอออนเหลาน มบทบาทตอระยะทสามนอยกวาชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา ระยะทสามน โซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอสอาจถกกระตน เนองจากความเขมขนของโซเดยมภายในเซลล และของโปแตสเซยมภายนอกเซลลมากขนรอบ ๆ เยอหมเซลล ท าใหเกดการขนสงโซเดยมไอออนออกนอกเซลล แลกเปลยนกบการขนสงโปแตสเซยมไอออนเขาเซลลในอตราสวน Na+:K+ ประมาณ 3:2 เปนเหตใหเกดการขนสงสทธของประจบวกออกจากเซลล และชวยใหเซลลรโพลาไรซเรวขน กระบวน การนเปนปจจยทท าใหเกดไฮเปอรโพลาไรเซชน ภายหลงการเกดศกยะเพองานในกลามเนอลาย แตไมพบในกลามเนอหวใจ บทบาทของสบไอออนนในหวใจจะเดนชดมากขน เมอกระตนดวยประสาทซมพาเทตก ประตเอชของชองโซเดยมไอออนจะเปดมากขน ในชวงปลายของระยะทสาม เมอศกยไฟฟาเปนลบมากขนเขาสคาปกตขณะพก สวนประตเอมนนปดตงแตตนระยะทสาม (-60 มลลโวลต) ดงนนถามการกระตนในชวงเวลาน เซลลกลามเนอหวใจและเสนใยน าไฟฟาสามารถเกดศกยะเพองานได แตจะไดจงหวะขนทมความชนและโอเวอรชตนอยลงตามความเปนบวกของศกยไฟฟาของเยอหมเซลล ทงนเนองจากประตเอชยงเปดไมเตมท เมอถกกระตนจงปดไดเรวกวาปกต ชวงเวลาของระยะทสองและสามกจะสนลง

66

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เชนกน เนองจากชองแคลเซยมไอออนชนดแอลยงไมกลบสภาวะปกต รวมกบการทชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชายงคงเปดอย ดวยเหตนชวงเวลาของระยะทสามนจงเรยกวา ชวงเวลาตานทานสมพทธ สวนระยะเวลากอนหนานเรยกวา ชวงเวลาตานทานสมบรณ ซงในชวงเวลานประตเอชของชองโซเดยมไอออนปด ในขณะทประตเอมเปด จงไมสามารถกระตนใหเกดศกยะเพองานได นอกจากนยงพบอกวา ระยะทสามตรงกบชวงทกลามเนอหวใจคลายตวแลวบางสวน ไมใชชวงทกลามเนอหวใจหดตวไดแรงสงสด เหมอนกบทพบในกลามเนอลาย จงท าใหกลามเนอหวใจหดตวแบบเตตะนส (tetanus) ไมได ในบางกรณทกระตนใหหวใจหดตวถๆ เปนเวลานานๆ หรอทพบในภาวะผดปกตบางอยาง เชน อาการหวใจเตนเรว (tachycardia) อาจท าใหหวใจหยดเตนได เนองจากการท างานของชองไอออนตางๆ ของเซลลกลามเนอหวใจในระยะทสาม โดยเฉพาะอยางยงชองโซเดยมไอออนยงไมกลบสภาวะปกต สญญาณไฟฟาจากเซลลคมจงหวะจงไมสามารถกระตนใหเกดศกยะเพองานได นอกจากน โซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส ในภาวะนกจะถกกระตนมากขนดวย ซงอาจท าใหเซลลกลามเนอหวใจอยในภาวะไฮเปอรโพลาไรเซชน และกระตนยาก

4. ปจจยทมผลตอศกยไฟฟาของเซลลไมไดคมจงหวะ 4.1 ระบบประสาทอตโนวต ประสาทซมพาเทตกมอทธพลมากตอศกยไฟฟาของเซลลไมไดคม

จงหวะ เนองจากเซลลกลมนมตวรบอะดเนอรจกชนดบตามาก ประสาทซมพาเทตกคดหลงนอรอพเนฟรน ซงจบกบตวรบอะดเนอรจกชนดบตาบนเยอหมเซลลหวใจไดด ในภาวะปกต ประสาทซมพาเทตกท าใหระยะทสเปนลบเพมขนไดบางเลกนอย (~ 5 mV) เนองจากกระตนสบโซเดยม-โปแตสเซยม ลกษณะนจะท าใหระยะทศนยมความชนเพมขนทางออม เนองจากประตเอชของชองโซเดยมไอออนเปดกวาง แตถาเยอหมเซลลดโพลาไรซบางสวน ประสาทซมพาเทตกจะยบย งชองโซเดยมไอออน ท าใหเซลลกลามเนอหวใจและเซลลน าไฟฟามจงหวะขนชาลง หรอไมเกดศกยะเพองาน ลกษณะเชนนพบในผปวยภาวะหวใจวายเนองจากหวใจขาดเลอด ในระยะทสอง นอรอพเนฟรนท าใหกระแสแคลเซยมไหลเขาเซลลไดมากขน เนองจากเพมความน าแคลเซยม โดยการเพมจ านวนชองแคลเซยมไอออนชนดแอลทท างานได และเพมชวงเวลาการเปดของชองไอออนเดยว ดวยการกระตนกระบวนการฟอสฟอรเลชนชองแคลเซยมไอออนชนดแอล (อาศยเอทพ) ผานการเพมไซคลกเอเอมพภายในเซลล การเปลยนแปลงนนอกจากท าใหแพละโทสงขนแลวยงท าใหจงหวะขนมความชนดวย สวนระยะทสามประสาทซมพาเทตกกระตนรโพลาไรเซชน อาจเนองจากการเพมความน าโปแตสเซยมโดยตรงและ/หรอโดยออม ผลโดยออมเกดจากความเขมขนของแคลเซยมภายในเซลลเพมขน แลวไปกระตนชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอแคลเซยม ผลโดยตรงคอ กระตนโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส ดวยเหตนระบบประสาทซมพาเทตกหรอแคทโคลามนส จงท าใหศกยะเพองานของเซลลไมไดคมจงหวะมจงหวะขนชน มแพละโทสงขน และชวงเวลาสนลง สวนประสาทพาราซมพาเทตกหรอประสาทเวกส ปกตมอทธพลตอเซลลไมไดคมจงหวะนอย เพราะไปเลยงเซลลพวกนนอยมาก โดยมอทธพลตอหวใจหองบนมากกวาหองลาง โดยทวไปปลายประสาทเวกสคดหลงอะเซทลโคลน ไปกระตนตวรบมสคารนกทเยอหมเซลลหวใจ แลวท าใหศกยะเพอ

67

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

งานของเซลลเหลานรโพลาไรซเรวขน ดวยการเพมความน าโปแตสเซยม โดยเฉพาะอยางยงกระตนการเปดของชองโปแตสเซยมไอออนทไวตออะเซทลโคลน และยบย งกระแสแคลเซยมไอออนชนดแอลดวย ดวยเหตนอะเซทลโคลนจงท าใหชวงเวลาของศกยะเพองานสนลง โดยมผลตอระยะทศนยนอย นอกจากน สารนยงท าใหศกยไฟฟาขณะพกเปนลบมากขน เนองจากไปเพมความน าโปแตสเซยม เปนเหตใหเซลลถกกระตนไดยากขนดวย ฤทธของประสาทพาราซมพาเทตกตอระยะทสามและสจงเหมอนกบประสาทซมพาเทตก แตมกลไกตางกน

4.2 อเลกโทรไลต การเปลยนแปลงความเขมขนของโปแตสเซยมภายนอกเซลล มผลอยางมากตอศกยไฟฟาขณะพก และศกยะเพองานของเซลลไมไดคมจงหวะ โดยทวไปภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไปท าใหศกยไฟฟาขณะพกของเซลลกลามเนอหวใจเปนลบมากขน เซลลถกกระตนไดยากเพราะหางขดเรมเปลยนมากขน แตถาแรงกระตนมากพอ เมอเกดศกยะเพองานจะท าใหมจงหวะขนเรวมาก โอเวอรชตสง และระดบของแพละโทเปนบวกมากขน สวนการรโพลาไรเซชนอาจชาลงหรอเรวขนกไดแลวแตกรณ จงเปนเหตใหชวงเวลาของศกยะเพองานอาจจะยาวขน สนลง หรอคงทกได ทงนอาจเปนเพราะภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไปท าใหเกดไฮเปอรโพลาไรเซชน ภาวะนท าใหประตอนแอคตเวชนของชองโซเดยมไอออน และชองแคลเซยมไอออนเปดกวางมาก เมอถกกระตนจงยอมใหโซเดยมและแคลเซยมแพรผานไดเรวและนานกวาจะปด สวนการทรโพลาไรเซชนเกดไดชา อาจเกดจากโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอสท างานลดลง เนองจากความเขมขนของโปแตสเซยมภายนอกเซลลมคาต า แตถารโพลาไรเซชนเกดไดเรวขน อาจเกดจากการกระตนกระแสโปแตสเซยมทไวตอแคลเซยม เนองจากความเขมขนของแคลเซยมภายในเซลลมากขน นอกจากนภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไปยงท าใหเซลลพรคนเยดโพลาไรซตวเองไดอยางชาๆ กลายเปนเซลลคมจงหวะผดท ทงนเนองจากชองไอออนชนดเอฟเปดมากขน และชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงปด สวนภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกนจะใหผลตรงขามคอ เซลลดโพลาไรซบางสวน แลวท าใหประตอนแอคตเวชนของชองไอออนทแพรเขาเซลลตางๆปดมากขน หรออาจสนทถาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกมากๆ ลกษณะเชนนท าใหเซลลพวกนถกกระตนใหถงขดเรมเปลยนไดงาย แตเกดศกยะเพองานไดยาก ถาเกดไดจะมลกษณะของศกยะเพองานตรงขามกบภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไป และมกท าใหชวงเวลาของศกยะเพองานสนลง เพราะโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอสท างานมากขน ภาวะเลอดมโปแตส-เซยมเกนท าใหเซลลของหวใจหลายเซลล ท าตวเปนเซลลคมจงหวะผดทไดงายขน เนองจากศกยไฟฟาขณะพกอยใกลขดเรมเปลยนมาก แตเกดแลวมกจะแพรไปไมดเนองจากมจงหวะขนชาและแอมพลจดนอย ซงจะไดกลาวถงในล าดบตอไป การเปลยนแปลงความเขมขนของโซเดยมหรอแคลเซยมภายนอกเซลล มผลตอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกนอย แตมผลตอศกยะเพองานอยางมาก ภาวะเลอดมโซเดยมเกน (hypernatremia) อาจท าใหความเรวของจงหวะขน และโอเวอรชตมากขน เนองจากกระแสโซเดยมไหลเขาเซลลมากขน ตามความแตกตางของพลงงานเคมทเพมขน สวนภาวะเลอดมโซเดยมนอยไป (hyponatremia) จะใหผลตรงขาม นอกจากนยงพบวา ถาความเขมขนของโซเดยมไอออนภายในเซลลเพมขน จะท าใหชวงเวลาของศกยะเพองานสนลง เนองจากรโพลาไรเซชนเกดไดเรวขน เพราะโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอสถกกระตน

68

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เนองจากแคลเซยมไอออนเปนตวก าหนดศกยไฟฟาในชวงแพละโท และชวงเวลาของศกยะเพองาน ดงนนถาความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลเพมขน ศกยไฟฟาในชวงแพละโทจะเปนบวกมากขน เนองจากกระแสแคลเซยมไหลเขาเซลลมากขนตามความแตกตางของพลงงานเคม และระดบแคลเซยมในเซลลทเพมขนกระตนการแลกเปลยนโซเดยมไอออนกบแคลเซยมไอออนมากขนดวย (Na+ เขาเซลล Ca2+ ออกนอกเซลล) แตชวงเวลาของแพละโทอาจยาวขนหรอสนลงกได เพราะเมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกมาก จะกระตนกระแสโปแตสเซยมไหลออกชาใหไหลออกจากเซลลมากขน นอกจากนความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายในเซลลทเพมขน ยงท าใหชองแคลเซยมไอออนปดเรวขนดวย สวนภาวะทแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลมความเขมขนต ามาก มกใหผลตรงขามกบทกลาวมาแลว แตชวงเวลาของศกยะเพองานสวนใหญยาวขน นอกเหนอจากผลตอศกยะเพองานแลว ภาวะเลอดมแคลเซยมเกน (hypercalcemia) ยงท าใหศกยไฟฟาทขดเรมเปลยน (threshold potential) เปนบวกมากขน ซงอาจกระตนใหเกดศกยะเพองานไดยากขน ในขณะทภาวะเลอดมแคลเซยมนอยไป (hypocalcemia) ใหผลตรงขาม กลไกนอาจเกยวของกบการจบของแคลเซยมไอออน บนโมเลกลของชองโซเดยมไอออน ทางดานนอกของเยอหมเซลล แลวท าใหโซเดยมแพรผานชองโซเดยมไอออนไดยากขน อยางไรกตาม ภาวะเลอดมแคลเซยมเกนท าใหหวใจหยดเตนในทาบบตว เพราะแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลมากในชองแพละโท จนไมสามารถขนสงออกไดพอเพยง เมอเซลลรโพลาไรซ (ดบทท 6) 4.3 ผลของพเอช เนองจากกรดลดความน าโปแตสเซยม ดงนนในภาวะทรางกายเปนกรด ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกจงเปนบวกมากขน ในขณะทชวงเวลาของศกยะเพองานจะยาวขนเพราะเซลลรโพลาไรซชาลง นอกจากนยงมผลตอศกยะเพองานคลายกบภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกนอกดวย สวนภาวะทรางกายเปนดางจะใหผลตรงขาม 4.4 ฮอรโมนและยา แคทโคลามนสในเลอดและยาทมฤทธเหมอนกน (agonists) มผลตอศกยะเพองาน คลายกบนอรอพเนฟรนทคดหลงจากปลายประสาทซมพาเทตกดงกลาวมาแลว สวนยาทกดกนตวรบอะดเนอรจกชนดบตา เชน โปรแพโนลอล ยบย งฤทธของแคทโคลามนส สวนอะเซทลโคลนและยาทมฤทธคลายกนใหผลคลายกบการกระตนประสาทเวกส ในขณะทอะโทรปนยบย งฤทธของอะเซทลโคลนทมตอหวใจ เตโทรโดทอกซนยบย งกระแสโซเดยม จงมผลตอจงหวะขนของศกยะเพองาน แตไมมผลตอแพละโท สวนยากดกนชองแคลเซยมไอออนมผลตอแพละโท แตไมมผลตอจงหวะขน ส าหรบเตตระเอทลนไดอะมน (TEA) ซงยบย งกระแสโปแตสเซยมในเซลลประสาทได ไมมฤทธในหวใจ ชองโปแตสเซยมไอออนแตละชนดถกกดกนดวยสารทเฉพาะแตกตางกน (ดบทท 2) สารเหลานมประโยชนในการศกษาบทบาทของไอออนแตละชนดในขณะเกดศกยะเพองาน 4.5 พลงงาน เนองจากชองแคลเซยมไอออนชนดแอลจะท างานได ตองถกฟอสฟอรเลตโดยเอทพกอน ดงนนในภาวะทเซลลกลามเนอหวใจขาดพลงงานหรอขาดเลอด (ischemia) ถาไมรนแรงชองแคลเซยมไอออนชนดแอลจะไมท างาน ท าใหไมมศกยไฟฟาชวงแพละโท แตสวนประกอบทเรวของ

69

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

กระแสโซเดยมอาจเกดไดบาง นอกจากนภาวะทเซลลมเอทพต ายงกระตนชองโปแตสเซยมไอออนไวตอเอทพ ในภาวะนถาเซลลยงเกดศกยะเพองานได จะรโพลาไรซเรวกวาปกต อยางไรกตามถาขาดพลงงานอยางมากและเปนเวลานานๆ กลามเนอหวใจ จะอดตาย (infarction) และไมตอบสนองตอการกระตน สวนหนงเนองจากโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอสและสบไอออนตางๆ ไมสามารถท างานได ท าใหความเขมขนของไอออนตางๆ ภายในและภายนอกเซลลมการกระจายตวใหมจนมคาใกลกนหรอเทากน เซลลดโพลาไรซบางสวน หรอเขาใกลศนย ท าใหประตอนแอคตเวชนของชองโซเดยมไอออนและชองแคลเซยมไอออนปด และเซลลเสยคณสมบตในการเราขน การทเซลลมแคลเซยมไอออนมากในไซโตพลาซม จะเรงเราปฏกรยาท าลายดเอนเอ และปฏกรยาท าลายตวเองอน จนเซลลตายในทสด

ศกยไฟฟาของเซลลคมจงหวะ 1. ความรทวไป ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลปมหรอเซลลคมจงหวะ (รปท 3-5) เมอแบงเปน 4 ระยะ โดยเปรยบเทยบกบทพบในกลมเซลลไมไดคมจงหวะ จะพบวา ระยะทสซงอาจถอวาเปนศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพก ศกยไฟฟามไดมคาคงทคลายกบกลมเซลลไมไดคมจงหวะ แตคอยๆดโพลาไรซอยางชาๆ มชอเรยกหลายอยาง (เชน phase 4 depolarization, diastolic depolarization, diastotic prepotential, diastolic potential, pacemaker potential, and prepotential) แตในหนงสอเลมนขอใชค าวา พรโพเทนเซยล (prepotential) โดยคาพรโพเทนเซยลทเปนลบมากทสดอยหลงระยะทสาม เรยกวา พรโพเทนเซยลสงสด (maximum prepotential) คานมความเปนบวกสงกวาศกยไฟฟาขณะพกของเซลลไมไดคมจงหวะ คอมคาประมาณ -70 มลลโวลต ซงอาจเกดจากเซลลคมจงหวะมจ านวนชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงนอย และเยอหมเซลลมสภาพใหซมไดตอโปแตสเซยมไอออนนอยกวาเซลลไมไดคมจงหวะ

ระยะทศนยของศกยไฟฟาของเซลลคมจงหวะกคอ ชวงดโพลาไรเซชนของศกยะเพองานของเซลลกลมน สวนจดยอดของศกยะเพองาน เทยบเทากบระยะทสองของศกยะเพองานของเซลลไมไดคมจงหวะ หรอเปนจดยอดของระยะทศนยนนเอง สวนระยะทสามเปนชวงรโพลาไรเซชน คลายกบระยะทสามของศกยะเพองานในกลมเซลลไมไดคมจงหวะ จะเหนวา ศกยะเพองานของเซลลคมจงหวะไมมระยะทหนง จงหวะขนหรอระยะทศนยมความลาดมาก และระยะทสองไมชดเจนหรอไมมแพละโท เซลลคมจงหวะปกตของหวใจคอ ปมเอสเอ และปมเอว ซงอาจเรยกรวมวา เซลลปม (nodal cells) นอกจากนเซลลหวใจอนอาจเปลยนคณสมบตเปนเซลลคมจงหวะผดท (ectopic pacemaker) ได โดยต าแหนงทเกดเซลลชนดนเรยกวา เอกโทปกโฟกส (ectopic focus) คณสมบตของไอออนทเกยวของในแตละระยะของศกยไฟฟาของเซลลปมและเซลลคมจงหวะผดท แตกตางกนมากในระยะทส สองและศนย สวนระยะทสามคลายกน

70

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 3-5 ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลคมจงหวะของหวใจ (ปมเอสเอและปมเอว) และกระแสไอออนทเกยวของในแตละระยะ ระยะทส เรยกวา พรโพเทนเชยล ระยะทศนยเรยกวา ดโพลาไรเซชน และระยะทสามเรยกวา รโพลาไรเซชน ไมมระยะทหนงและสองเมอเทยบกบเซลลกลามเนอหวใจ

2. ไอออนทก าหนดศกยไฟฟาของเซลลปม (ionic basis of nodal potential) การเปลยนแปลงของกระแสไอออนในเซลลปมไดรบการศกษากนอยางกวางขวาง กอนป พ.ศ. 2528 เรามกจะพดกนวา พรโพเทนเซยลเกดจากสภาพใหซมไดตอโปแตสเซยมของเยอหมเซลลปม (PK) ลดลง ท าให PNa/PK เพมขน เปนเหตใหมโซเดยมไอออนแพรเขาเซลลปมมากกวาโปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลล เซลลดโพลาไรซบางสวนอยางชาๆ เมอถงขดเรมเปลยนจะท าใหชองแคลเซยมไอออนเปด แคลเซยมไอออนแพรเขาเซลล และเกดศกยะเพองานขน ตามล าดบ ชองโซเดยมไอออนมผลตอศกยไฟฟาของเซลลปมนอย เนองจากพรโพเทนเซยลสงสดมคาเปนบวกมาก ท าใหชองโซเดยมไอออนอยในภาวะทถกปดดวยประตอนแอคตเวชน ปลายระยะทศนย (จดยอด) ประตอนแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลจะปด รวมกบการเปดของชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา ท าใหเซลลปมรโพลาไรซในระยะทสาม จนถงพรโพเทนเชยลสงสด แลวเปนพรโพเทลเชยลอก ตามล าดบ การเปลยนแปลงนจะด าเนนไปอยางสม าเสมอถาไมมอะไรมาเปลยนแปลง ในปจจบน ความรในรายละเอยดเกยวกบคณสมบตของกระแสและศกยไฟฟาของเซลลปม ไดรบการอธบายในรายละเอยดมากขน และมขอมลทแตกตางจากทกลาวแลวหลายประการ 2.1 พรโพเทนเซยล พรโพเทนเซยลเกดจากการปดของชองโพแตสเซยมไอออนไหลออกชาและเรว ในปลายระยะทสาม จนถงเวลาประมาณกลางพรโพเทนเชยล เนองจากเยอหมเซลลมศกยไฟฟาเปนลบมากขน เมอพรโพเทนเชยลต าสดในปลายระยะทสามมคาเปนลบมาก ท าใหชองไอออนเอฟเปด ชองไอออนนยอมใหโซเดยม

71

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

แพรเขาเซลลไดอยางชาๆ ตอเนองไป จนถงเรมตนระยะทศนยจงปดเนองจากศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกมากขน สวนประตแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดทจะเปดประมาณกลางของพรโพเทนเชยล ท าใหแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลชวคร แลวประตอนแอคตเวชนจะปดประมาณตนระยะทศนยเชนกน การแพรเขาสทธของประจบวกนเกดขนอยางชาๆ และเปนจงหวะตอเนองไป ไมมการหยด เปนกระบวนการทท างานตงแตเรมตนชวต คอประมาณสามเดอนหลงปฏสนธ จนกระทงเสยชวต

กระแสโปแตสเซยมชนดเคหนงนนมบทบาทนอย เนองจากจ านวนชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงในเซลลปมมนอยมาก และประตแอคตเวชนของชองไอออนน (ปดมากเมอดโพลาไรซ) จะปดในชวงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนลบ มากกวาพรโพเทนเซยลสงสดของเซลลปม สวนชองโปแตสเซยมไอออนชนดอนๆ มบทบาทนอยในภาวะปกต แตจะมบทบาทมากขนตามสภาวะทเหมาะสม เนองจากชองไอออนชนดเอฟจะเปดมากในชวงทศกยไฟฟาของเยอหมเซลล มคาเปนลบมากกวา -70 มลลโวลต ดงนนชองไอออนนจะมบทบาทมากขนเมอพรโพเทนเซยลสงสดมคาเปนลบมากขน ซงจะพบในเซลลพรคนเยมากกวาเซลลปม ในภาวะปกต บทบาทของ IK:If ในการก าหนดพรโพเทนเซยลของเซลลปมมคาประมาณ 6:1 แมจะมสดสวนทนอยกวา กระแสชนดเอฟ กลบมความส าคญมากตอการเกดพรโพเทนเซยลของเซลลปม เพราะการลดกระแสโปแตสเซยมไหลออกโดยล าพงโดยไมมประจบวกใดๆ เขาเซลล เซลลจะดโพลาไรซไมได ประกอบกบการทความตานทานของเยอหมเซลลปมเอสเอ (membrane resistance) มคาสง การมกระแสไหลเขาเซลลนอยๆ กสามารถท าใหศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปลยนแปลงไดมาก (พจารณาดวย V = IR) ดงนนเมอกดกนชองไอออนชนดเอฟดวย Cs+ จงท าใหปมเอสเอเกดศกยะเพองานไดชาลง หรอเกดไมได ขนกบชนดของเซลลและสตวทดลอง ส าหรบบทบาทของกระแสไหลออกชวคร (Ito) ตอพรโพเทนเซยลของเซลลปม ยงมขอมลไมแนนอน แตมผใหขอสณนษฐานวา กระแสชนดนอาจท าหนาทควบคมอตราการเกดศกยะเพองานของเซลลปม โดยเปลยนแปลงพรโพเทนเซยลสงสดใหเปนลบมากหรอนอยแลวแตกรณ ดวยการปรบระดบของกระแสไอออนไหลออกจากเซลลใหเหมาะสม อยางไรกตามยงคงตองมการศกษากนตอไป กระแสไอออนสดทายทอาจมความส าคญตอพรโพเทนเซยล คอ กระแสทไหลเขาเซลลเปนพนฐาน (inward background currents) ซงกระแสชนดเอฟกอาจเปนตวหนงทมสวนรวม แตตวทส าคญคอ กระแสไหลเขาเซลลเนองจากแคลเซยมไอออนและโซเดยมไอออนแพรเขาเซลล ตามความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคม แตความเขมขนของแคลเซยมไอออนและโซเดยมไอออนภายในเซลลไมเพมมากนก เนองจากมการขนสงแคลเซยมและโซเดยมไอออนออกนอกเซลลดวยหลายกระบวนการ โดยเฉพาะสบแคลเซยม สบโซเดยม-โปแตสเซยม และการแลกเปลยนแคลเซยมกบโซเดยม กระแสไหลเขาเซลลเนองจากการรว (leak current) นอาจมปรมาณนอยมาก แตอาจมสวนส าคญชวยในการเกดพรโพเทนเชยลได นอกจากน กระแสรวนอาจชวยใหเซลลปมอยในภาวะทเราขน (excitation) อยคาหนง คอ พรโพเทนเซยลสงสดมคาเปนบวกมากกวาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกของเซลลไมไดคมจงหวะ เซลลปมจงท าหนาทเปนเซลลคมจงหวะไดด

72

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

2.2 ระยะทศนย ศกยะเพองานของเซลลปมไมมจงหวะขนทเรวและไมมแพละโทอยางชดเจน เมอพรโพเทนเซยลดโพลาไรซถงขดเรมเปลยน ซงมคาประมาณ -40 มลลโวลต จะท าใหเกดศกยะเพองานระยะทศนยขน การเปลยนแปลงศกยไฟฟาระยะน เกดจากการเปดของประตแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอล แลวท าใหแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลมากขน ในภาวะนชองแคลเซยมไอออนชนดแอลมบทบาทมากกวาชนดท เพราะชนดทจะปดและไมท างานในชวงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกมากกวา -60 มลลโวลต อยางไรกตาม กระแสแคลเซยมไอออนชนดทอาจเกยวของในชวงปลายของพรโพเทนเซยล และชวงแรกของระยะทศนยไดบาง สวนกระแสโซเดยมเกยวของนอยมากในภาวะน เนองจากมปรมาณนอยมาก และพรโพเทนเซยลสงสดทมคา -70 มลลโวลตน ท าใหชองโซเดยมไอออนสวนใหญถกปดดวยประตอนแอคตเวชน ชองแคลเซยมไอออนชนดแอลจะเปดอยตลอดระยะทศนยถงปลายระยะทสองของศกยะเพองาน (อาจเรยกรวมกนวา ระยะดโพลาไรเซชน) ประตอนแอคตเวชนของชองไอออนนจะปดในชวงปลายๆ ของระยะทสอง ซงเปนจดเรมตนของกระบวนการรโพลาไรเซชน

รปท 3-6 ในภาวะทความเขมขนของโปแตสเซยมไอออนภายนอกเซลลมคาต าลง เซลลพรคนเยจะเกดภาวะไฮเปอรโพลาไรเซชน ระยะทสซงเคยคงทจะดโพลาไรซไดเองอยางชาๆ ดวยการเปดของชองไออออนทท างานไดในภาวะทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมคาเปนลบมาก ลกษณะเชนนท าใหเซลลพรคนเยเปนเซลลคมจงหวะผดท ซงสามารถคมจงหวะการเตนของหวใจหองลางได

ความสงของศกยะเพองานในเซลลปมเปนบวกนอยกวาทพบในเซลลกลามเนอหวใจ คอสวนมากไมมโอเวอรชต (เปนบวก) นอกจากนการทศกยไฟฟาทเปนบวกสงสดไมเทากบศกยไฟฟาสมดลของแคลเซยม สามารถอธบายไดคลายกบการเกดแพละโทของเซลลไมไดคมจงหวะคอ กระแสแคลเซยมไหล

73

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เขาเซลลระยะนถกหกลางดวยกระแสโปแตสเซยมไหลออกจากเซลล และประตอนแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลปด นอกเหนอจากกระแสแคลเซยมแลวยงมกระแสชนดอนไหลเขาเซลลดวย โดยเฉพาะการแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยม เนองจากระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลเพมขน การน าโซเดยมเขาเซลลแลกเปลยนกบการน าแคลเซยมออกนอกเซลลในอตราสวน 3:1 จะท าใหเกดกระแสไหลเขาเซลลสทธ ดงนน ศกยไฟฟาทเปลยนไปในขณะทเซลลปมเกดศกยะเพองาน สวนใหญจงเปนผลรวมของทงกระแสแคลเซยมไอออนชนดแอล กระแสโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา และกระแสจากการแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยม

2.3 ระยะทสามหรอระยะรโพลาไรเซชน ระยะทสามหรอระยะรโพลาไรเซชน เรมจากประตอนแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลปด ในขณะทชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชายงคงเปดอย รวมกบการท างานของโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส คลายกบระยะทสามของเซลลไมไดคมจงหวะ แตอาจตางกนบางในประเดนทวา ชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชาจะปดคนภาวะปกตอยางชาๆ อนสงผลใหเกดพรโพเทนเชยลตามมา ดงไดกลาวมาแลว สวนชองโปแตสเซยมไอออนชนดอนจะเกยวของเมออยในสภาพทเหมาะสม

3. ไอออนทก าหนดศกยไฟฟาของเซลลคมจงหวะผดท (ionic basis of ectopic pacemaker) นอกเหนอจากเซลลปมแลว เซลลอนๆของหวใจ เชน เซลลกลามเนอหวใจ และเสนใยน าไฟฟา สามารถเปลยนเปนเซลลคมจงหวะผดทได คอศกยไฟฟาในระยะทสคอยๆเปนบวกมากขนอยางชาๆ (diastolic depolarization) คลายกบเซลลปม เซลลทมความไวมากกลมหนงคอ เซลลพรคนเย (รปท 3-6) ในภาวะทความเขมขนของโปแตสเซยมภายนอกเซลลมคาต าๆ เซลลพรคนเยจะเกดภาวะไฮเปอรโพลาไรเซชนในชวงตนๆของระยะทส หลงจากนนจะดโพลาไรซขนอยางชาๆ ในลกษณะทวา ถาชวงตนของระยะทสมศกยไฟฟาเปนลบมาก ความชนของการดโพลาไรเซชนในระยะทสนจะมากขนดวย นนหมายความวา ภาวะไฮเปอรโพลาไรเซชนเหนยวน าใหเกดเซลลคมจงหวะผดทขน การดโพลาไรเซชนหลงไฮเปอรโพลาไรเซชนนเกดจากการเปดของชองไอออนชนดเอฟ ท าใหโซเดยมไอออนและโปแตสเซยมไอออนแพรเขาเซลล ตามความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคม นอกจากนภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไป และไฮเปอรโพลาไรเซชนยงท าใหประตอนแอคตเวชนของชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงปดมากขน (inactivation) และความน าโปแตสเซยมของเยอหมเซลลลดลง โปแตสเซยมไอออนจงแพรออกจากเซลลลดลงจากทควรจะเปน (ควรแพรออกจากเซลลมากเมอความเขมขนของโปแตสเซยมไอออนภายนอกเซลลลดลง) บทบาทของชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงดงกลาว พบในเซลลกลามเนอหวใจหองลางและเซลลพรคนเยมากกวาเซลลน าไฟฟา อนๆ เพราะเซลลกลมแรกมปรมาณชองไอออนนมากกวา เมอดโพลาไรซถงขดเรมเปลยน เซลลจะเกดศกยะเพองานขนคลายกบทพบในเซลลไมไดคมจงหวะทวๆไป คอ มจงหวะขนเรว มโอเวอรชต มแพละโท และมการรโพลาไรเซชน แตชวงเวลาแพละโทของเซลลคมจงหวะผดทอาจสนกวา และรโพลาไรเซชนอาจเกดไดเรวกวา เนองจากเมอชองโปแตสเซยม

74

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ไอออนเปดในระยะทสองและสาม โปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลลไดเรวกวา เพราะความเขมขนของโปแตสเซยมภายนอกเซลลลดลง (concentration gradient เพมขน) เซลลคมจงหวะผดทเกดไดในลกษณะนเรยกวา เซลลคมจงหวะแฝง (latent pacemaker) หรอตามอนโนมตธรรมดา (normal automaticity) สวนเซลลคมจงหวะผดททเกดขนไดในภาวะอนๆ เชน ภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกน เรยกวา ตามอตโนมตไมธรรมดา (abnormal automaticity) (ดบทท 5)

4. การกระตนและการระงบตวเองเมอถกกระตนถๆ (overdrive suppression and stimulation) ถากระตนใหเซลลคมจงหวะเกดศกยะเพองานถๆ เปนเวลานานพอควร (overdrive) อาจท าใหเซลลไมตอบสนองตอการกระตนในชวงปลายๆ คอไมเกดศกยะเพองาน เรยกกระบวนการนวา การระงบตวเองเมอถกกระตนถๆ (overdrive suppression) การเกดศกยะเพองานบอยๆ ท าใหโซเดยมแพรเขาเซลลและสะสมมากขนภายในเซลล ในขณะทโปแตสเซยมภายนอกเซลลกมากขน การเปลยนแปลงนจะกระตนใหโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอสท างานมากขน เกดการน าโซเดยมไอออนออกนอกเซลลแลกเปลยนกบการน าโปแตสเซยมไอออนเขาเซลล ในอตราสวน Na+:K+ = 3:2 เซลลจงเกดไฮเปอรโพลาไรเซชน และไมตอบสนองตอการกระตนอกตอไป อยางไรกตาม การกระตนถๆดงกลาว อาจจะท าใหเซลลทถกกระตนศกยะเพองานไดเอง เมอหยดกระตนแลว เรยกกระบวนการนวา การกระตนตวเองเมอถกกระตนถๆ (overdrive stimulation) การเกดศกยะเพองานตดตอกน ท าใหความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายในเซลลมากขน ภาวะนกระตนการน าแคลเซยมไอออนออกนอกเซลลแลกเปลยนกบการน าโซเดยมไอออนเขาเซลล ในอตราสวน Na+:Ca2+ = 3:1 เซลลจงดโพลาไรซตวเองได เมอถงขดเรมเปลยนกจะเกดศกยะเพองานขน สวนเงอนไขทวา เมอไรจะเกดการกระตนตวเองหรอการระงบตวเองนน ขนกบระดบของแคลเซยมไอออนภายในเซลล ถาความเขมขนของโซเดยมไอออนภายในเซลลเพมขน โดยความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายในเซลลไมเปลยนแปลงมากนก โซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอสจะถกกระตนแลวท าใหเกดการระงบตวเองขน แตถาความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายในเซลลเพมขน จะกระตนการแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยมไอออน แลวท าใหเกดการกระตนตวเองขน การเปลยนแปลงตางๆเหลานเกยวของกบความผดปกตของเซลลหวใจหลายอยาง เชน การขาดพลงงาน และอาการหวใจเตนเรว เนองจากมเซลลคมจงหวะผดท เปนตน

5. แบบแผนการควบคมการท างานของปมเอสเอ ความเรวในการผลตศกยไฟฟาของปมเอสเอ (รวมทงเซลลคมจงหวะอนๆ) ขนกบความแตกตางของศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทพรโพเทนเซยลสงสดกบทขดเรมเปลยน และเวลาทใชในการเปลยนแปลงศกยไฟฟาตงแตพรโพเทนเซยลสงสดจนถงขดเรมเปลยน ดวยเหตนความเปนไปไดทปมเอสเอจะเกดศกยะเพองานไดเรวหรอชา มขอพจารณาดงน (ดรปท 3-5 ประกอบ)

75

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(1) ระดบของพรโพเทนเซยลสงสด ถาพรโพเทนเซยลสงสดเปนบวกมากโดยทตวแปรอนๆ คงท จะท าใหชวงเวลาของพรโพเทนเซยลสน และเกดศกยะเพองานไดงายและเรว แตถาพรโพเทนเซยลสงสดเปนลบมากจะใหผลตรงขาม (2) ระดบของศกยไฟฟาทขดเรมเปลยน ถาศกยไฟฟาทขดเรมเปลยนเปนลบมากโดยตวแปรอนๆ คงท พรโพเทนเซยลกจะใชเวลานอยในการถงขดเรมเปลยน ท าใหเกดศกยะเพองานไดงายและเรว แตถาศกยไฟฟาทขดเรมเปลยนเปนบวกมากขน จะใหผลตรงขาม (3) ความชนของพรโพเทนเซยล ถาความชนของระยะนมากขนในขณะทตวแปรอนๆ คงท อตราการเกดศกยะเพองานจะเรวขน แตถาความชนนอยลงกจะใหผลตรงขาม คณสมบตนเปนปจจยหลกทท าใหปมเอสเอเปนเซลลคมจงหวะการเตนของหวใจในภาวะปกต (4) การเปลยนแปลงของปจจยทงสามดงกลาวแลวรวมกน แมวาตามทฤษฎแลวสามปจจยแรกมโอกาสเปนไปได แตการเปลยนแปลงพรโพเทนเซยลของเซลลหวใจในภาวะปกตมความซบซอนมาก และขนกบผลรวมของการเปลยนแปลงของปจจยทงสามขางตน ถาพรโพเทนเซยลสงสดเปนลบมาก มกจะท าใหพรโพเทนเซยลชนมากขน อตราการเกดศกยะเพองานอาจเรวขน คงท หรอชาลงกได แลวแตวาพรโพเทนเซยลสงสดเปนลบมากเทาใด และความชนเปลยนไปเทาใด ซงยากแกการคาดคะเนพอสมควร แตโดยทวไปถาพรโพเทนเซยลสงสดเปนลบมากๆ อตราการเกดศกยะเพองานในเซลลปมจะลดลง สวนเซลลคมจงหวะผดท โดยเฉพาะเซลลพรคนเย ภาวะนจะท าใหเกดศกยะเพองานเรวขน ความแตกตางนเกดจากชองไอออนทก าหนดระยะทสของเซลลสองกลมนตางกนดงไดกลาวมาแลว สวนศกยไฟฟาทขดเรมเปลยนนนคอนขางจะคงทในหลายๆ สภาวะ การเปลยนแปลงทมอทธพลมากตออตราการผลตสญญาณไฟฟาของปมเอสเอ คอ การเปลยนความชนของพรโพเทนเซยล

7. ปจจยทควบคมปมเอสเอ ปมเอสเอไดรบอทธพลจากปจจยหลายตางๆ มากมาย ไดแก ระบบประสาทอตโนวต ฮอรโมน สารเคม และความสามารถท างานดวยตวเอง เปนตน (1) ความสามารถท างานดวยตวเอง (intrinsic automaticity) ปมเอสเอสามารถผลตศกยะเพองานขนเองได แมในภาวะทไมมระบบประสาทและฮอรโมนมาควบคม ดวยคณสมบตดงไดกลาวมาแลว อยางไรกตาม ในภาวะปกตคณสมบตในการท างานดวยตวเองน ถกควบคมใหท างานมากหรอนอยดวยกระบวนการอน ถาไมมระบบประสาทอตโนวตมาเลยง ปมเอสเอจะผลตสญญาณไฟฟาเองดวยอตราประมาณ 100 ครงตอนาท ซงท าใหหวใจเตนในภาวะนดวยอตราเดยวกน (intrinsic heart rate) (2) ระบบประสาทอตโนวต ปมเอสเอมระบบประสาทอตโนวต ทงซมพาเทตกและพาราซมพาเทตกมาเลยงมากมาย ประสาทซมพาเทตกคดหลงนอรอพเนฟรน ซงแพรไปจบตวรบอะดเนอรจกชนดบตาบนเยอหมเซลลปมเอสเอ แลวท าใหกระแสเอฟไหลเขาเซลลมากขน พรโพเทนเซยลมความชนมากขน และอตราการเกดศกยะเพองานเรวขน ตามล าดบ (รปท 3-7) โดยมผลตอศกยไฟฟาทขดเรมเปลยนและพรโพเทนเซยลสงสดนอยมาก นอกจากนประสาทซมพาเทตกยงท าใหศกยะเพองานระยะทศนย เกดไดเรวและม

76

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

จดยอดสงขน โดยเพมจ านวนชองแคลเซยมไอออนทท างานไดมากขน และท าใหชองไอออนนเปดนานขน ดวยการเพมการฟอสฟอรเลชนชองไอออนนผานการเพมไซคลกเอเอมพ สวนรโพลาไรเซชนกอาจจะเรวขน ดวยกระบวนการทยงไมทราบแนนอน สวนประสาทเวกสคดหลงอะเซทลโคลน ซงแพรไปจบตวรบมสคารนกบนผนงเยอหมเซลลปมเอสเอ แลวท าใหชองโปแตสเซยมไอออนหลายชนดเปด และความน าโปแตสเซยมเพมขน การเปลยนแปลงนท าใหพรโพเทนเซยลสงสดมคาเปนลบมากขน และพรโพเทนเซยลมความชนนอยลง และอตราการเกดศกยะเพองานของปมเอสเอลดลง ตามล าดบ แตถากระตนประสาทเวกสไปเรอยๆ อตราการเกดศกยะเพองานจะลดลง เนองจากความชนของพรโพเทนเซยลลดลงมากขน ในขณะทพรโพเทนเซยลสงสดอาจจะปกตหรอเปนลบมากขนคงทอยคาหนง การทอะเซทลโคลนท าใหกระแสโปแตสเซยมเพมขนน ชวยท าใหปมเอสเอรโพลาไรซเรวขน และชวงเวลาของศกยะเพองานสนลงดวย

รปท 3-7 ผลการกระตนประสาทซมพาเทตก (บนสด) และประสาทพาราซมพาเทตก (ลางสด) ทไปเลยงหวใจ ตอศกยไฟฟาของปมเอสเอ เมอเทยบกบคาปกต (กลาง) (3) อเลกโทรไลต การเปลยนแปลงความเขมขนของโปแตสเซยมไอออนในชวง 3-8 มลลโมลาร มผลนอยตอปมเอสเอ ภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกนอาจท าใหพรโพเทนเซยลสงสดเปนบวกมากขน และความชนของพรโพเทนเซยลลดลงบางเลกนอย อตราการเกดศกยะเพองานจงไมคอยเปลยนแปลง สวนภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไปใหผลตรงขาม อยางไรกตาม การเปลยนแปลงความเขมขนของโปแตสเซยมไอออนกลบมผลอยางมาก ตอเซลลคมจงหวะผดทในเสนใยพรคนเย และเซลลกลามเนอหวใจหองลาง ภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไปท าใหพรโพเทนเซยลสงสดของเซลลเหลานเปนลบมากขน และความ

77

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ชนของพรโพเทนเซยลเพมขน (ดรปท 3-6) เซลลคมจงหวะผดทจงเกดศกยะเพองานไดเอง สวนภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกนท าใหเซลลไมไดคมจงหวะเกดดโพลาไรซบางสวน เมอใกลขดเรมเปลยน บางเซลลจงเกดศกยเพองานไดเอง สวนบางเซลลชองโซเดยมไอออนอนแอคตเวตหรอปด ไมสามารถเกดศกยะเพองานได

แคลเซยมไอออนจ าเปนส าหรบการเกดศกยะเพองานของปมเอสเอ ในภาวะทความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลมคาลดลง จะท าใหศกยไฟฟาทขดเรมเปลยนเปนลบมากขน และเกดศกยะเพองานงาย ซงอาจเกยวของกบประตแอคตเวชนของชองแคลเซยมไอออนเปดไดงายขน เนองจากแคลเซยมไอออนจบทโมเลกลของชองไอออนนนอยลง หรอมโซเดยมไอออนจบมากขนยงไมทราบแนชด นอกจากนภาวะทความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลลดลง ยงท าใหชวงเวลาของศกยะเพองานยาวขนดวย อาจเนองจากชองแคลเซยมไอออนปดชา เพราะมกระแสแคลเซยมไหลเขาเซลลนอยลง ส าหรบความสงของจดยอดของศกยะเพองานมกจะลดลง โดยเฉพาะการทดลองในหลอดทดลอง แตในรางกายผลไมเดนชดอาจเปนเพราะวา เซลลไดรบอทธพลของระบบประสาทอตโนวตทางออมดวย ภาวะเลอดมแคลเซยมนอยไปมกท าใหเกดความดนเลอดต า แลวไปกระตนประสาทซมพาเทตกอกทอดหนง สวนในกรณทระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลเพมขนเนองจากเซลลถกกระตนถๆ จะท าใหเกดการกระตนตวเอง เพราะการแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยมไอออนเกดมากขน ส าหรบภาวะเลอดมแคลเซยมเกนมผลตอปมเอสเอตรงขามกบภาวะเลอดมแคลเซยมนอยไป การเปลยนแปลงความเขมขนของโซเดยมไอออนภายนอกเซลลมผลนอยมาก ตอการท างานของเซลลคมจงหวะ แตการเปลยนแปลงความเขมขนของโซเดยมไอออนภายในเซลลกบมผลมากพอสมควร ในภาวะทความเขมขนของโซเดยมไอออนภายในเซลลเพมขนมาก เชน ภายหลงการยบย งโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส หรอการกระตนถๆ จะท าใหพรโพเทนเซยลสงสดมคาเปนลบมากขน และปมเอสเอเกดศกยะเพองานไมได แตในเซลลคมจงหวะผดท โดยเฉพาะอยางยงเซลลพรคนเย ถาความเขมขนของโซเดยมไอออนภายในเซลลเพมขน จะท าใหเยอหมเซลลเกดภาวะไฮเปอรโพลาไรเซชนไดเลกนอย และชวงเวลาของศกยะเพองานสนลง เนองจากการกระตนโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส ในภาวะนศกยะเพองานยงคงเกดไดและอาจดขนดวย เพราะภาวะไฮเปอรโพลาไรเซชนท าใหพรโพเทนเชยลของเซลลคมจงหวะผดทชนมากขน (4) พเอช ถาพเอชของเลอดลดลง ความน าโปแตสเซยมของเยอหมเซลลจะลดลง พรโพเทนเซยลมความชนมากขน และศกยะเพองานเกดไดงาย ตามล าดบ สวนการรโพลาไรเซชนจะเกดไดชาลง ถาพเอช ของเลอดเพมขนกจะใหผลตรงขาม (5) อณหภม ถาอณหภมของปมเอสเอต าลง พรโพเทนเซยลจะมความชนนอยลง และศกยะเพองานเกดไดยากขน แตถาอณหภมสงกจะใหผลตรงขาม

(6) ฮอรโมนและยาบางชนด แคทโคลามนสในเลอดสามารถกระตนปมเอสเอได เหมอนกบประสาทซมพาเทตก ยาทมฤทธเหมอนแคทโคลามนสกใหผลในท านองเดยวกน สวนยาทตานฤทธ

78

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(antagonists) โดยเฉพาะยาทกดกนตวรบอะดเนอรจกชนดบตา เชน โปรแพโนลอล ยบย งการออกฤทธของยาและฮอรโมนดงกลาว อะเซทลโคลนจากการฉดกมผลตอปมเอสเอคลายกบการกระตนประสาทเวกส สวนอะโทรปนยบย งฤทธของอะเซทลโคลน ยาทกดกนชองแคลเซยมไอออน เชน เวอระพะมล ยบย งการเกดศกยะเพองานของเซลลปม (รปท 3-8) เนองจากกดกนชองแคลเซยมไอออนชนดแอล สารนจงใชลดอตราการเตนของหวใจในโรคบางชนดได (7) พลงงาน เนองจากแคลเซยมเปนไอออนทส าคญ ในการก าหนดศกยะเพองานของปมเอสเอ (และเซลลหวใจอนๆ) ดงนนในภาวะทปมเอสเอขาดพลงงานดวยเหตใดกตาม (เชน การอดตนของหลอดเลอดโคโรนาร) จะท าใหปมเอสเอเกดศกยะเพองานไมไดเนองจากจ านวนชองแคลเซยมไอออนชนดแอลทท างานไดลดลงและชวงเวลาทเปดสนลง ชองไอออนนจะท างานไดตองมเอทพอยางพอเพยงเพอฟอสฟอรเลต โมเลกลของชองไอออนชนดนกอน ในภาวะทขาดพลงงานจงอาจแกไขเบองตนดวยการใหกลโคสและอนซลนรวมกน อนซลนกระตนการขนสงกลโคสเขาเซลลหวใจ

รปท 3-8 ผลการกดกนชองแคลเซยมไอออนชนดแอลดวยยา (ลางสด) และระดบแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลทต ามาก (บนสด) ตอการเกดศกยไฟฟาของปมเอสเอในหลอดทดลอง

6. จงหวะการเตนของหวใจ หวใจคนปกตและสตวเลอดอนทงหลาย มอตราการเตนในภาวะปกตทคอนขางคงทและสม าเสมอใกลเคยงกนในสตวแตละชนด เชน มนษยมอตราการเตนของหวใจประมาณ 70 ครงตอนาท และสนขประมาณ 100 ครงตอนาท เปนตน ล าดบการเตนของหวใจในแตละรอบจะเรมทหวใจหองบนแลวตามดวยหวใจหองลาง และท฿งหองบนและหองลางบบตวและคลายตวสลบกนดวย ขอมลเหลานชใหเหนวา หวใจนาจะมจดก าเนดศกยะเพองานหรอสญญาณไฟฟาแหลงเดยวในภาวะปกต ซงเรองนกเปนความจรง

79

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ปกตปมเอสเอในหวใจหองบนซงอยใกลๆ กบทางเขาของหลอดเลอดด าวนาคาวา เปนตวก าหนดอตราการเตนของหวใจทงหองบนและหองลาง ปมนผลตสญญาณไฟฟาขนกอน แลวเหนยวน าใหเซลลอนเกดศกยะเพองานตอๆกนไป จากหวใจหองบนจนถงหวใจหองลาง ค าถามกคอ อะไรท าใหปมเอสเอเปนตวเดนในการก าหนดอตราการเตนของหวใจ ทงๆทปมเอวและเซลลคมจงหวะแฝง กสามารถกระตนใหเกดศกยะเพองานในสวนตางๆของหวใจได ค าตอบงายๆกคอ ปมเอสเอมอตราการเกดศกยะเพองานไดเรวกวาเซลลคมจงหวะอน ท าใหเซลลอนตองรบการกระตนจากสญญาณไฟฟาจากปมเอสเอทแผไปถงอยตลอดเวลา โดยไมสามารถท าตวเปนเซลลคมจงหวะไดในภาวะปกต อยางไรกตาม ในบางครงเซลลคมจงหวะอนกสามารถผลตศกยะเพองานขนเองได ในชวงทค าสงจากปมเอสเอไมมหรอแผมาชา และถาเซลลเหลานผลตสญญาณไฟฟาไดเรวกวาปมเอสเอ เซลลนกจะท าหนาทเปนตวก าหนดอตราการเตนของหวใจแทนปมเอสเอ แหลงสญญาณไฟฟาทเกดขนใหมนอกเหนอจากปมเอสเอและปมเอว เรยกวา เซลลคมจงหวะผดท (ectopic pacemaker) คนปกตกอาจพบไดบางแตนอย สวนมากจะพบในภาวะผดปกตตางๆ การทปมเอสเอมอตราการเกดศกยะเพองานไดเรวกวาเซลลอนในภาวะปกต เนองจากเซลลนมพรโทเทนเซยลชนมากกวาเซลลอนๆ ทงนอาจเปนเพราะปมเอสเอมชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชาและชองไอออนชนดเอฟมากกวาเซลลปมอนๆ รวมกบความตานทานของเยอหมเซลลมคาสง ท าใหการเปลยนแปลงความน าโปแตสเซยมและกระแสไหลเขาเซลลเพยงเลกนอย กท าใหศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปลยนไปไดงายกวาเซลลอนๆ ดงนนปจจยทมอทธพลตอปมเอสเอดงกลาวแลว จงมอทธพลตออตราการเตนของหวใจในภาวะตางๆ ดวย นอกจากอตราการเตนของหวใจจะขนกบการก าหนดของปมเอสเอแลวความสม าเสมอของการหดตวของหวใจแตละหองยงขนกบการแผของสญญาณไฟฟาจากปมเอสเอไปยงกลามเนอหวใจสวนตางๆ ดวย

การน าสญญาณไฟฟาในหวใจ (cardiac electrical conduction) 1. ความรทวไป ต าแหนงแรกทศกยะเพองานหรอสญญาณไฟฟาก าเนดในหวใจ ในแตละรอบท างานปกตคอ ปม

เอสเอ ซงประกอบดวยบรเวณกลางปม (compact zone or nodal center) และบรเวณรอบปม (periphery or nodal border zone) บรเวณกลางปมเปนจดก าเนดของศกยะเพองานแลวแผผานบรเวณรอบปมออกไปสบรเวณอนๆ เนองจากศกยะเพองานทเกดจากปมเอสเอและบรเวณอนๆ ในหวใจมลกษณะและความสงตางกน จงไมเรยกการสงสญญาณไฟฟาจากปมเอสเอไปยงทอนๆ วา การแผของศกยะเพองาน เหมอนทพบในแอกซอน (axon) ของเสนประสาททวไป แตเรยกวา การแผของสญญาณหรอพลงกระทบไฟฟา (propagation of electrical signal or impulse)

2. ทฤษฎการแผของสญญาณไฟฟา ในลวดน าไฟฟาเสนหนง ถาเราใหดานหนงตอเขากบขวบวก และอกดานหนงตอเขากบขวลบ

ของแบตเตอร กระแสไฟฟาจะวงจากขวบวกไปยงขวลบ ถาความตางศกยไฟฟาระหวางสองจดมคาคงท

80

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

กระแสทไหลจะแปรผกผนกบความตานทานของลวดตวน า (จาก V = IR) ถาเราน าลวดตวน าทไมมฉนวนหม ไปแชในสารละลายอเลกโทรไลต ทมคณสมบตคลายของเหลวภายนอกเซลล โดยใหปลายอยเหนอสารละลาย เมอตอขวไฟฟาเขากบปลายลวด จะไดกระแสทไหลผานลวดตวน านอยลง หรอไมมเลยกไดถาตอสายดนเขากบสารละลาย เพราะกระแสไฟฟารวจากเสนลวดสสารละลายหรอไหลลงดน แตถาน าลวดทมฉนวนหมอยางดไปแชในสารละลายโดยปลายอยเหนอสารละลาย กระแสทไหลจะมากหรอนอยขนกบความตางศกยไฟฟาระหวางสองจดและความตานทานของลวดเอง จากคณสมบตทางไฟฟาน เมอพจารณาเซลลของเสนประสาทและกลามเนอจะพบวา เซลลท าหนาทเหมอนลวดตวน าเสนหนง โดยมของเหลวภายในเซลลเปนทางผานของกระแสและมความตานทานไฟฟาคาหนง (Ri) สวนเยอหมเซลลนนท าหนาทเปนฉนวน (Rm) กระแสไมสามารถไหลผานเสนประสาทและเซลลกลามเนอไปไดไกลมากเหมอนลวดตวน าตางๆ ทงนเปนเพราะความตานทานภายในเซลลมคาสง และความเปนฉนวนของเยอหมเซลลมคาต า กระแสจงรวออกไปสสารละลายรอบๆ ได ดวยเหตน เซลลทเราขนของมนษยจงพฒนาการเกดศกยะเพองานขนเปนชวงๆ (คลายๆ กบสถานไฟฟายอย) ท าใหสญญาณไฟฟาสามารถสงตอไปไดเรอยๆ แมจะดวยความเรวทชากวาการน าไฟฟาของลวดตวน าทวไปกตาม แตยงคงไดความสงของสญญาณไฟฟาเทาเดมถาเปนการแผของสญญาณไฟฟาในเซลลเดยวกน มขอสงเกตคอ กระแสทไหลผานเยอหมเซลลภายในเซลลและภายนอกเซลล (สารละลายหรอของเหลวนอกเซลล) เกดจากการแพรของไอออนทเกยวของ (เชน Na+, K+, Cl-) ไมใชเกดจากการเคลอนทของอเลกตรอนโดยตรง เพราะเปนการไหลของกระแสผานสารละลายอเลกโทรไลตไมใชของแขงทน าไฟฟาไดดวยการวงของอเลกตรอน

รปท 3-9 ภาพแสดงการไหลของกระแสไฟฟาวนเฉพาะท (ลกศร) ระหวางบรเวณทเกดศกยะเพองาน (1) กบบรเวณขางเคยงทอยในระยะพก (2) บนเยอหมเซลลกลามเนอหวใจ การเปลยนแปลงนท าใหสญญาณดโพลาไรเซชนทเกดขนแตละต าแหนง สงกระแสไปกระตนใหบรเวณทตดกนเกดศกยะเพองานตอเนองกนไปตามล าดบ โดยมขนาดและรปรางของศกยะเพองานเหมอนกนหรอใกลเคยงกนมาก ส าหรบการแผไปในเซลลเดยวกน

81

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เมอเกดศกยะเพองานขนทบรเวณใดๆ ภายในเซลลจะมศกยไฟฟาเปนบวกเมอเทยบกบภายนอกเซลลและบรเวณอนๆภายในเซลล (รปท 3-9) ลกษณะเชนนท าใหกระแสไฟฟาภายในเซลลไหลจากบรเวณทเกดศกยะเพองานไปยงบรเวณรอบๆ ในขณะทบรเวณภายนอกเซลลของบรเวณทไดรบกระแสนน มศกยไฟฟาเปนบวกเมอเทยบกบบรเวณทเกดศกยะเพองาน กระแสไฟฟาจงไหลจากบรเวณรอบๆไปยงจดทเกดศกยะเพองาน ผลลพธกคอ เกดการไหลของกระแสไฟฟาเปนวงจรขนในบรเวณแคบๆของเยอหมเซลลเรยกวา กระแสไฟฟาวน (eddy current) บรเวณภายในเซลลทไดรบประจหรอกระแสไฟฟาจากบรเวณทเกดศกยะเพองาน จะเกดการดโพลาไรเซชนขน จากความสมพนธทวา dVm = dqm/Cm เมอ dVm = ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทเปลยนไป เมอไดรบกระแสไฟฟา (Im) dqm = ประจทไดรบ ซงกคอกระแสทไหลไปในชวงเวลาหนง ( Imdt) Cm = ความจไฟฟาของเยอหมเซลล (membrane capacitance) เมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลบรเวณทไดรบกระแสไฟฟา ดโพลาไรซเปนบวกมากจนถงขดเรมเปลยน เยอหมเซลลบรเวณนนจะเกดศกยะเพองานขน แลวเหนยวน าบรเวณอนๆใหเกดศกยะเพองานไดอยางตอเนองตอไป ดวยกระบวนการในลกษณะเดยวกน เรยกการน าไฟฟาลกษณะนวา การน าไฟฟาแบบอเลกโทรทอนก (electrotonic conduction)

จากขอมลทกลาวแลวจะเหนวา กระแสไฟฟาจะไหลไปไดไกลจากจดทเกดศกยะเพองานมากนอยเพยงใดขนกบความตานทานของเยอหมเซลล และความตานทานภายในเซลล ถาความตานทานของเยอหมเซลลสง กระแสไฟฟาจะไมรวหรอรวไดนอย และกระแสไฟฟาไหลไปไดไกล สวนความตานทานภายในเซลลตองต า กระแสไฟฟาจงจะไหลไดด ระยะทางทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลหรอตวแปรอนๆ ลดลงไปจากคาเดม 37% เรยกวา คาคงทความยาว (length constant) ซงกรณนขนกบ (Rm/Ri)

1/2 ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลบรเวณหนงๆ จะเปลยนแปลงไปไดมากหรอนอยเมอไดรบกระแสไฟฟา ขนกบความจไฟฟาของเยอหมเซลล ถาคานมคาต า เยอหมเซลลจะถกเหนยวน าใหเกดดโพลาไรเซชนและศกยะเพองานไดงาย และท าใหการแผของสญญาณไฟฟาเกดไดเรวขนดวย ดงนนความเรวในการน าไฟฟาของเซลลประสาทและกลามเนอจงขนกบตวแปรทงสามรวมกน ความตานทานภายในเซลลขนกบคณสมบตของโซโตพลาซม และเสนผาศนยกลางของเซลล ถาเซลลมเสนผาศนยกลางมาก ความตานทานภายในเซลลกนอย และการไหลของกระแสไฟฟาเกดไดด ดวยเหตนเซลลพรคนเย ซงมขนาดเสนผาศนยกลาง 40-50 ไมโครเมตร จงน าไฟฟาไดดทสด (3-5 เมตร/วนาท) รองลงมาเปนเซลลกลามเนอหวใจ ซงมขนาดเสนผาศนยกลาง 8-12 ไมโครเมตร (0.3-1.0 เมตร/วนาท) อยางไรกตาม การน าไฟฟาของเซลลปมทเกดไดชามากนนมไดเนองจากเซลลมขนาดเลก แตอาจเกยวของกบความชนของระยะทศนยซงมคานอย จากการศกษาพบวา ถาบรเวณใดเกดศกยะเพองานทมจงหวะขนเรวมาก สญญาณไฟฟาจะแผไปไดเรว แตถานอยกจะใหผลตรง

82

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ถาจงหวะขนมความชนมากแสดงวามกระแสเกดขนมาก (จากความสมพนธทวา Im = Cm dVm/dt) กระแสไฟฟาทมคาสงจะแผไปยงบรเวณขางเคยงไดมากและไกล

เซลลหวใจแตละเซลลทอยชดกนตดตอถงกนทางชองวางตรงรอยตอระหวางเซลล (low-resistance junction or gap junction) การน าไฟฟาภายในเซลลเปนไปตามกฎเกณฑดงไดกลาวมาแลว แตการแผของสญญาณไฟฟาจากเซลลหนงไปอกเซลลหนงนน เราทราบเพยงวาผานชองวางตรงรอยตอระหวางเซลล (บรเวณ intercalated disc) แตดวยกระบวนการเดยวกนกบการไหลของกระแสไฟฟาเฉพาะทดงกลาวแลวหรอไม ยงไมทราบแนชด สญญาณไฟฟาอาจจะแผถงกนโดยผานการเคลอนทของไอออนบวก จากเซลลทเกดศกยะเพองานไปยงเซลลขางเคยง แลวท าใหเซลลเหลานนเกดศกยะเพองานขน (เพราะไดรบประจบวก) หรอเกดจากการเคลอนทของไอออนลบในทศทางตรงขามกได (สญเสยประจลบ) การน าไฟฟาผานบรเวณนไมเหมอนกนทงสองทาง การเคลอนทของกระแสไฟฟาจากสวนประกอบทเรว (fast component) ของศกยะเพองาน มกจะสงผานชองวางนไดทงสองทาง แตสวนประกอบทชา (slow component) กลบแผไปไดทางเดยว ซงเปนสาเหตหนงทท าใหเกดภาวะกดกนแบบสองทางหรอทางเดยว (bidirectional or unidirectional blocks) ไดในบางสภาวะ ดงนนการน าไฟฟาบรเวณนจงมใชเปนการแผผานชองวางทมของเหลวบรรจอยแบบธรรมดา ถาเปนการเคลอนทของกระแสไฟฟา กระแสนควรจะไหลผานชองวางนไดทงสองทาง เหมอนกบการไหลของกระแสไฟฟาวนในเซลลหนงๆ

มขอสงเกตเกยวกบการน าไฟฟาของหวใจประการหนงคอ กลมเสนใยน าไฟฟาตางๆประกอบดวยเซลลหลายเซลลทพนกนแนนคลายกบสายไฟฟาแรงสงทเราเหนกน เพยงแตมนมไดตดตอกนธรรมดาเหมอนผวลวดมาสมผสกน กระแสไฟฟาของเซลลหวใจตดตอกนโดยกระบวนการทผานชองวางตรงรอยตอระหวางเซลลเทานน และการน าไฟฟาตามความยาวของเซลลจะดกวาการน าไฟฟาในแนวตดขวางหรอดานขาง จากทกลาวมาในสวนนจะเหนวา การน าไฟฟาของเซลลหวใจขนกบตวแปรพนฐานทสรปไดดงน (1) ความเรวของจงหวะขนของศกยะเพองาน (2) ขนาดเสนผาศนยกลางของเซลล (3) แอมพลจดของศกยะเพองาน (4) การน าไฟฟาผานชองวางตรงรอยตอระหวางเซลล (5) ชนดของเซลล (6) สวนประกอบของศกยะเพองาน (ชาหรอเรว)

นอกจากนยงขนกบชวงเวลาของศกยะเพองานดวย ถาชวงเวลาของศกยะเพองานสน เซลลจะน าไฟฟาไดด เพราะมชวงเวลาตานทานสมบรณสน ท าใหรบสญญาณใหมไดเรวขน แตศกยะเพองานทมชวงเวลาสนมกจะเหนยวน าใหเซลลอนๆ เกดดโพลาไรเซชนยาก แตโดยทวไป ถาชวงเวลานสนลงไมมากนกการน าไฟฟาจะดขน

83

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

3. ทศทางการแผของคลนดโพลาไรเซชน (depolarization wave) ศกยะเพองานเรมเกดทบรเวณกลางปมเอสเอ แลวเหนยวน าใหเกดศกยะเพองานในบรเวณรอบปม

เอสเอ หลงจากนนสญญาณไฟฟาจะแผไปยงบรเวณครสตาเทอรมนอลส (crista terminalis) ซงเปนบรเวณทปมเอสเอตอกบเซลลกลามเนอหวใจหองบนขวา เซลลกลามเนอหวใจหองบนทตดกบครสตาเทอรมนอลส จะเกดศกยะเพองานกอน แลวจงแผไปยงเซลลกลามเนอสวนอนๆ โดยมทศทางจากหวใจหองบนขวาไปซาย และจากผนงดานในสผนงดานนอก เรยกกระบวนการชวงนวา การดโพลาไรเซชนหวใจหองบน (atrial depolarization) สญญาณไฟฟาจากปมเอสเอบางสวนแผผานเสนใยระหวางปมไปยงปมเอวโดยตรง สวนสญญาณไฟฟาจากกลามเนอหวใจหองบนกแผไปยงปมเอวดวยเชนกน เมอปมเอวเกดศกยะเพองานกจะเหนยวน าใหกลมเสนใยของฮส (bundle of His) เกดศกยะเพองาน แลวแผไปยงแขนงยอย (bundle branches) ซงม 3 แขนงใหญ และแผตอไปยงเสนใยพรคนเย ตามล าดบ (รปท 3-10) สวนตนของแขนงกลมเสนใยของฮสมแขนงยอยไปเลยงผนงประจนของหวใจหองลาง (interventricular septum) โดยไปเลยงทางดานซายมากกวาทางดานขวา ท าใหผนงประจนทางดานซายเกดศกยะเพองานกอนผนงทางดานขวาเลกนอย เรยกกระบวนการในชวงนวา การดโพลาไรเซชนผนงประจน (septal depolarization) สญญาณไฟฟาจากผนงประจนและจากเสนใยพรคนเยทางดานขวา น าสญญาณไฟฟาไปตามผนงหวใจหองลางขวาดานในกอนเรยกวา การดโพลาไรเซชนผนงประจนดานหนาของหวใจหองลาง (anteroseptal depolarization) ในเวลาใกลเคยงกน สญญาณไฟฟาจากแขนงดานซายของกลมเสนใยของฮสจะแผผานเสนใยพรคนเยไปถงหวใจหองลางซายดานในบรเวณขวหวใจ สญญาณไฟฟาจะแผตอไปจากผนงหวใจดานในบรเวณขวหวใจทงสองหองไปตามผนงหองหวใจไปยงรอยตอเอว (A-V junction) และแผจากผนงหวใจหองลางดานในออกสผนงหวใจหองลางดานนอกในเวลาเดยวกน เรยกกระบวนการในชวงนวา การดโพลาไรเซชนหวใจหองลางสวนใหญ (major ventricular depolarization) สวนสดทายของหวใจหองลางทเกดดโพลาไรเซชนคอ สวนฐานดานหลง (posterobasal) เรยกวา การดโพลาไรเซชนหวใจหองลางหลงสด (late ventricular depolarization) ส าหรบทศทางการแผของสญญาณไฟฟาในกลามเนอหวใจนน ความจรงคอนขางซบซอนทงในหวใจหองบนและในหวใจหองลาง แมในภาพรวมจะพบวา สญญาณไฟฟาในหวใจหองบนแผจากขวาไปซาย และจากผนงดานในออกสผนงดานนอกอยางรวดเรว สวนหวใจหองลางมทศทางจากบนลงลาง และจากผนงดานในสดานนอก แตเมอศกษาในรายละเอยดโดยการวดศกยะเพองานในสวนตางๆ พบวา (รปท 3-10) บรเวณตางๆของผนงหวใจหองลางมไดเกดการดโพลาไรเซชนอยางสม าเสมอเปนสวนๆไป แตเกดคละกนไป ซงเกยวของกบเกลยวของกลามเนอหวใจ (ดบทท 1) และความสามารถในการน าไฟฟาในแตละต าแหนง สวนในหวใจหองบน คลนดโพลาไรเซชนสวนใหญแผจากปมเอสเอไปยงบรเวณผนงประจนของหวใจหองบนกอน หลงจากนนสญญาณไฟฟาจงแผไปทวหวใจหองบนทงซายและขวาในเวลาใกลเคยงกน

84

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 3-10 ล าดบการเกดและทศทางการแผของสญญาณดโพลาไรเซชนในหวใจ (การเกดดโพลาไรเซชน ท าใหผวนอกเซลลมศกยไฟฟาเปนลบเมอเทยบกบบรเวณทยงไมเกด) ซงเรมตนทปมเอสเอในหวใจหองบนขวา แผไปหวใจหองบนซายจากผนงดานในสผวนอก (atrial depolarization) ผานปมเอวและเสนไยน าไฟฟา ไปดโพลาไรซหวใจหองลาง โดยเรมทผนงประจนหวใจหองลาง จากดานซายไปขวา (ventricular septal depolarization) แลวแผไปทผนงหวใจหองลางขวาและซาย จากดานในสผวนอก โดยเฉพาะยอดหวใจ (major ventricular depolarization) และบรเวณสดทายทเกดดโพลาไรซหลงสด ในแตละรอบการเตนของหวใจคอ ผนงดานหลงของหวใจหองลางรอบลนหวใจ (posterobasal or late ventricular depolarization)

4. การผลตและการน าไฟฟาของปมเอสเอ บรเวณกลางปมเอสเอประกอบดวยหลายเซลลรวมกน ท าหนาทเปนตวเรมสรางศกยะเพองาน การ

แผของสญญาณไฟฟาในบรเวณกลางปมนนชากวาบรเวณรอบปม ครสตาเทอรมนอลส และกลามเนอหวใจหองบน ตามล าดบ การทดลองในกระตายพบวา บรเวณกลางปมมความเรวในการน าไฟฟาประมาณ 3-5 ซม.ตอวนาท และมชวงเวลาตานทาน (refractory period) ยาวมาก ประมาณ 165 มลลวนาท สวนบรเวณรอบปมมการน าไฟฟาไดเรวกวา คอมคาประมาณ 7-11 ซม.ตอวนาท และมชวงเวลาตานทานสนกวา คอประมาณ 110 มลลวนาท โดยทวไปนอรอพเนฟรนไมมผลตอการน าไฟฟาในปมเอสเอ แมวาสามารถเพมอตราการผลตสญญาณไฟฟาและลดชวงเวลาตานทานสมบรณ ในบรเวณกลางปมและบรเวณรอบปมไดกตาม สวนอะเซทลโคลนสามารถลดไดทงอตราการเกดสญญาณไฟฟาและการน าไฟฟาในบรเวณกลางปม โดยไมมผลตอบรเวณรอบปมหรอครสตาเทอรมนอลส นอกจากนยงท าใหชวงเวลาตานทานของบรเวณกลางปมยาวขนดวย แตลดชวงเวลาตานทานในเซลลกลามเนอหวใจหองบน ภาวะรางกายขาดออกซเจน (hypoxia) และอณหภมต าๆ สามารถลดการน าไฟฟาในปมเอสเอและเพมชวงเวลาตานทานได โดยเฉพาะอยางยงในบรเวณกลางปม การศกษาในเซลลปมทแยกออกมาจากกลามเนอหวใจพบวา บรเวณรอบปมเอสเอมความไวในการเปนเซลลคมจงหวะมากกวาบรเวณกลางปม แตในภาวะปกตบรเวณกลางปมเปนตว

85

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ผลตศกยะเพองาน เนองจากเซลลปมมพรโพเทนเซยลสงสดในขณะพก เปนบวกมากกวาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพกของกลามเนอหวใจหองบน ความตางศกยไฟฟานท าใหเกดการไหลของกระแสไฟฟาระหวางสองสวนนขน โดยกระแสบรเวณรอบปมจะไหลไปยงเซลลกลามเนอหวใจทอยรอบๆ (กระแสภายในเซลล) ท าใหบรเวณรอบปมมพรโพเทนเซยลเปนลบมาก มความชนนอย และเสยคณสมบตในการเปนเซลลคมจงหวะไป ในขณะทบรเวณกลางปมไดรบผลกระทบเลกนอย เลยท าใหบรเวณนเดนขนมาผลตศกยะเพองานได

5. การน าไฟฟาผานปมเอว ในภาวะทปมเอสเอไมสามารถผลตศกยะเพองานได ปมเอวสามารถท าหนาทเปนเซลลคมจงหวะ

แทนได แตดวยอตราการเกดทชากวาปมเอสเอ ปมเอวอยตรงรอยตอระหวางผนงประจนของหวใจหองบนและผนงประจนของหวใจหองลาง เปนบรเวณเดยวเทานนทสญญาณไฟฟาจากหวใจหองบนแผลงไปสหวใจหองลางไดในภาวะปกต บรเวณนแบงออกไดเปน 3 สวนคอ สวนทตดกบหวใจหองบนเรยกวา บรเวณเอเอน (AN or atrionodal region) สวนตรงกลางเรยกวา บรเวณปม (nodal region) และสวนทตอกบกลมเสนใยของฮสเรยกวา บรเวณเอนเอช (NH region) บรเวณเอนเอชเปนตวก าเนดศกยะเพองานขนเมอปมเอสเอไมท างาน ในภาวะปกตสญญาณไฟฟาจะแผจากปมเอสเอมาถงปมเอว โดยเสนใยระหวางปมไดเรวกวาสญญาณทมาจากกลามเนอหวใจหองบนเลกนอย จากการศกษาในสตวทดลองพบวา สญญาณไฟฟาทมาจากผนงประจนของหวใจหองบนมความส าคญมากตอการน าไฟฟาของปมเอว การสงสญญาณไฟฟาเขาปมเอวในทศทางตางกน กมผลตอการน าไฟฟาผานปมเอวไปกลมเสนใยของฮสดวย นอกจากนยงพบอกวา ปมเอวยอมใหสญญาณไฟฟาผานจากหวใจหองบนลงไปหวใจหองลางไดดกวาจากหองลางสหองบน คณสมบตนอาจเกยวของกบคณสมบตของชองวางตรงรอยตอระหวางเซลลของปมเอวแตละเซลลเอง ปกตปมเอวมความเรวในการน าไฟฟาประมาณ 0.02 เมตรตอวนาท ซงชากวาเซลลอนๆ แตใกลเคยงกบปมเอสเอ

เมอเทยบกบเซลลไมไดคมจงหวะ ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกของปมเอวมคาเปนบวกมากกวา (ประมาณ -53 มลลโวลต) ศกยะเพองานเกดชากวา ศกยะเพองานทไดมแอมพลจดนอยกวา (ประมาณ 58 มลลโวลต) และชวงเวลาของศกยะเพองานกสนกวาดวย ซงเปนคณสมบตทคลายกบปมเอสเอ การทความเรวในการน าไฟฟาในปมเอวมคาต ากวาทอนๆ นน อาจเกดจากหลายปจจย เชน ปมเอวมเนอเยอเกยวพนและชองวางระหวางเซลลมากเกนไป เซลลมขนาดเลกท าใหมความตานทานภายในเซลลสง ตดตอกบเซลลอนๆ นอย ความเรวของจงหวะขนนอย และแอมพลจดของศกยะเพองานมคาต า เปนตน

การน าไฟฟาผานปมเอวถกควบคมดวยปจจยภายนอกทส าคญหลายปจจย ถากระตนประสาทซมพาเทตกซงเลยงปมเอว ปลายประสาทนจะคดหลงนอรอพเนฟรนไปจบกบตวรบอะดเนอรจกชนดบตาบนเยอหมเซลลของปมเอว ท าใหศกยะเพองานของปมเอวเกดไดเรว มระยะทศนยชน และมแอมพลจดสงขน รวมดวยผลอนๆซงยงไมทราบแนชด ท าใหปมเอวสามารถน าไฟฟาไดดขน ปมเอวถกเลยงดวยประสาทเวกสจากดานซายเปนสวนใหญ ประสาทเวกสดานขวาปกตจะมานอย เมอกระตนประสาทเวกสดานใด

86

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ดานหนงหรอทงสองดานอยางพอเพยง ปลายประสาทนจะคดหลงอะเซทลโคลนไปจบกบตวรบมสคารนกบนเยอหมเซลลของปมเอว ท าใหเซลลเกดภาวะไฮเปอรโพลาไรเซชน (และผลอนๆ) เปนเหตใหเซลลพวกนเกดศกยะเพองานไดยาก และการน าไฟฟาลดลง จนเกดสภาพทเรยกวา ภาวะกดกนเอว (A-V block) ระดบตางๆ โดยทวไปประสาทซมพาเทตกมผลตอปมเอวมากกวาประสาทเวกส ซงเปนคณสมบตทตรงขามกบผลของประสาทอตโนวตตอปมเอสเอ สวนปจจยอนๆทมผลตอปมเอว กคอปจจยตางๆทมอทธพลตอการเกดศกยะเพองานของเซลลปมดงไดกลาวมาแลว

6. ปจจยทมผลตอการน าสญญาณไฟฟาของหวใจ การน าสญญาณไฟฟาจากปมเอสเอไปยงหวใจสวนตางๆ จนกระทงถงหวใจหองลาง และการแผ

ของคลนรโพลาไรเซชน ถกควบคมหรอเปลยนแปลงไดดวยปจจยตางๆมากมาย และมกลไกการออกฤทธทแตกตางกนออกไป

(1) ระบบประสาทอตโนวตและฮอรโมน ประสาทซมพาเทตกไปเลยงสวนตางๆ ของหวใจ ทงกลามเนอหวใจและเสนไยน าไฟฟา โดยคดหลงนอรอพเนฟรนแลวไปออกฤทธทตวรบอะดเนอรจกชนดบตาเปนสวนใหญ โดยทวไปถากระตนประสาทซมพาเทตกจะท าใหความเรวในการน าไฟฟาของหวใจดขน โดยเฉพาะอยางยงทปมเอว เสนใยน าไฟฟา และเซลลกลามเนอหวใจหองลาง โดยมผลตอการน าไฟฟาทหวใจหองบนนอย กระบวนการนอาจเกยวของกบการเพมความเรวของจงหวะขน (ระยะทศนย) การเพมแอมพลจด และการลดชวงเวลาของศกยะเพองาน สวนการกระตนประสาทเวกสดานขวามผลตออตราการเตนของหวใจ มากกวาความเรวในการน าไฟฟาผานปมเอว และเสนใยน าไฟฟา แตถากระตนประสาทเวกสดานซาย ความเรวในการน าไฟฟาผานปมเอวจะลดลง ดงไดกลาวมาแลว โดยมผลนอยตอการน าไฟฟาทเสนใยน าไฟฟาและเซลลกลามเนอหวใจหองลาง ส าหรบแคทโคลามนสในเลอด ซงสวนใหญมาจากตอมหมวกไตสวนใน (adrenal medulla) ใหฤทธคลายกบการกระตนเสนประสาทซมพาเทตก สวนอะเซทลโคลนทฉดเขารางกาย ใหผลคลายกบการกระตนประสาทเวกสดงกลาวแลว

(2) อเลกโทรไลต โปแตสเซยมไอออนเปนตวก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพก ของเซลลตางๆ ในหวใจ ภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกนท าใหเซลลหวใจอยในสภาพดโพลาไรเซชนบางสวน (เปนบวกมากขน) จงท าใหแอมพลจดและความเรวของจงหวะขนของศกยะเพองานของเซลลหวใจลดลง เซลลพรคนเยและเซลลกลามเนอหวใจ มความไวตอภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกนมากกวาเซลลอนๆ (หวใจหองบนไวกวาหวใจหองลาง) ท าใหการเกดศกยะเพองานและการน าไฟฟาในเซลลเหลานไมด การน าไฟฟาลดลงเนองจากศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกเปนบวกมากขนน เรยกวา ภาวะกดกนจากดโพลาไรเซชน (depolarizing block) ในขณะทปมเอสเอ ปมเอว เสนใยระหวางปม และกลมเสนใยของฮส ไมคอยตอบสนองตอภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกนมากนก สวนภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไปท าใหศกยไฟฟาของเยอหมเซลลขณะพกเปนลบมากขน เซลลเกดภาวะไฮเปอรโพลาไรเซชน และการน าไฟฟาของกลามเนอหวใจหองลางเพมขน เพราะความเรวของจงหวะขนและแอมพลจดของศกยะเพองานสงขน แตไมคอยมผลตอการน าไฟฟาในเซลลอนๆ การน าไฟฟาผานปมเอวและเสนใยน าไฟฟาอาจชาลง เนองจาก

87

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในขณะพกอยหางจากขดเรมเปลยนมากขน และชวงเวลาของศกยะเพองานยาว เนองจากความน าโปแตสเซยมลดลง และเซลลรโพลาไรซชาลง

แคลเซยมไอออนจ าเปนส าหรบการเกดศกยะเพองานของเซลลหวใจ และมผลตอขดเรมเปลยนดวย ภาวะเลอดมแคลเซยมเกน (hypercalcemia) มผลโดยตรงตอหวใจคอ ศกยไฟฟาชวงแพละโทเปนบวกมากขน เพราะแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลไดมากเมอเกดศกยะเพองาน แตมชวงเวลาสนลงเพราะการแลกเปลยนโซเดยมไอออนกบแคลเซยมไอออนถกกระตน ภาวะเชนนชวยท าใหการน าไฟฟาดขน โดยเฉพาะในเซลลกลามเนอหวใจ แตถาระดบแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลสงมากเกนไป หวใจจะเกดศกยะเพองานไมได อาจเนองจากขดเรมเปลยนเปนบวกมาก จนกระตนไมได และหวใจหดตวเกรงไมคลายตว (ดบทท 5) สวนภาวะเลอดมแคลเซยมนอยไปจะใหผลตรงขาม ส าหรบความเขมขนของโซเดยมไอออนภายนอกเซลล มผลตอจงหวะขนและแอมพลจดของศกยะเพองานของเซลลไมไดคมจงหวะอยางมาก ดงนน ถาความเขมขนของโซเดยมไอออนภายนอกเซลลมากจะท าใหการน าไฟฟาดขน แตถานอยจะใหผลตรงขาม

Mg2+, Ni2+, Co2+, Cd2+, Mn2+, La3+ และ H+ สามารถจบกบชองแคลเซยมไอออนชนดแอลได และท าใหเซลลปมเกดศกยะเพองานไมได แตถาเกดไดกแผไปไดไมด เพราะแอมพลจดลดลง และจงหวะขนไมชน

(3) ภาวะขาดออกซเจนและอณหภม ถาหวใจอยในภาวะขาดออกซเจน หรอมอณหภมลดลง ความเรวในการน าไฟฟาโดยทวไปจะลดลง แตถาอณหภมสงขนจะมผลทตรงขามกน

(4) พลงงาน เอทพจ าเปนส าหรบการท างานของชองแคลเซยมไอออนชนดแอล ในภาวะทความเขมขนของเอทพภายในเซลลนอยลง จ านวนชองแคลเซยมไอออนทสามารถตอบสนองตอการกระตนไดจะลดลง ท าใหเซลลปมเกดศกยะเพองานยากขน แตถาเกดไดกจะมระยะทศนยทลาดมากและแอมพลจดของศกยะเพองานต า การน าไฟฟาจงลดลง ส าหรบกลามเนอหวใจ ถาขาดเอทพไมมาก ศกยะเพองานทเกดขนจะมเฉพาะสวนประกอบทเรวของโซเดยม ไมมสวนประกอบทชาของแคลเซยม การน าหรอการแผสวนประกอบทเรวในภาวะนสามารถเกดไดแตชากวาปกต เพราะมจงหวะขนไมชน แตถาขาดพลงงานมากและนาน เซลลจะตายและเสยคณสมบตทางไฟฟา (ดบทท 5)

5. การแผของคลนรโพลาไรเซชน (repolarization wave) การเกดดโพลาไรเซชนนนเรมจากปมเอสเอ แลวแผไปยงเซลลตางๆทวหวใจ มขอสงเกตกคอวา

เซลลในหวใจหองบนทงทเปนเซลลปมและเซลลกลามเนอหวใจ เซลลทดโพลาไรซกอน จะรโพลาไรซเสรจสนกอน เพราะชวงเวลาของศกยะเพองานของเซลลในสวนนนานพอๆ กน ดวยเหตนทศทางการแผของสญญาณรโพลาไรเซชน (ภายนอกเซลลเปนบวกเทยบกบภายในเซลล และเซลลขางเคยงซงยงคงดโพลาไรซอย) (รปท 3-11) จงเรมจากปมเอสเอไปยงผนงดานในของกลามเนอหวใจหองบน แลวไปสนสดทผนงดานนอก และบรเวณทรโพลาไรซหลงสดคอ ปมเอว ซงดโพลาไรซหลงสด สวนการรโพลาไรเซชนในหวใจหองลางแตกตางจากหวใจหองบน เซลลกลามเนอหวใจหองลางสวนใหญทดโพลาไรซหลงสด

88

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

จะรโพลาไรซเสรจสนกอน เนองจากเซลลทดโพลาไรซหลงสดสวนมากมชวงเวลาของศกยะเพองาน สนกวาเซลลทดโพลาไรซกอน เสนใยพรคนเยมชวงเวลาของศกยะเพองานยาวทสดในหวใจหองลาง (อาจเพราะมชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงนอยกวาเซลลกลามเนอหวใจ) จงรโพลาไรซเสรจสนหลงสด ลกษณะเชนนท าใหทศทางการแผของคลนรโพลาไรเซชนในหวใจหองลาง สวนทางกบทศทางการแผของคลนดโพลาไรเซชน แตมไดเรยงล าดบกนทกเซลล อนเปนสาเหตใหคลนผสมควอารเอส (QRS complex) และคลนท (T wave) ของคลนไฟฟาหวใจ (electrocardiogram) มแอมพลจดไปในทศทางเดยวกนแตไมเทากน (ดบทท 4) การทเสนใยพรคนเยรโพลาไรซเสรจสนหลงสดในหวใจหองลางน มผลดตอการท างานของหวใจหองลางอยางมากในประเดนทวา ปกตเสนใยพรคนเยเปนตวรบสญญาณไฟฟาจากแขนงกลมเสนใยของฮส ซงรบสญญาณไฟฟาจากปมเอวและปมเอสเอ ตามล าดบ แลวสงสญญาณไฟฟาไปยงสวนอนๆของหวใจ เมอเสนใยพรคนเยรโพลาไรซเสรจสนหลงสด ชวยปองกนมใหสญญาณไฟฟาจากหวใจหองบนทเกดเรวมากกวาปกต สงไปรบกวนการท างานของหวใจหองลางเรวเกนความพรอม มฉะนนจะท าใหการบบเลอดไปเลยงสวนตางๆผดปกตไป เพราะค าสงจากหวใจหองบนถาสงมาเรวผดปกต กจะตกในชวงเวลาตานทานสมบรณของศกยะเพองานของเสนใยพรคนเย จงไมสามารถกระตนใหเสนใยพรคนเยเกดศกยะเพองานได

รปท 3-11 ทศทางการแผของสญญาณรโพลาไรเซชนในหวใจ (การท าใหผวนอกเซลลมศกยไฟฟาเปนบวกเหมอนเดม หลงการเกดดโพลาไรเซชน) ซงเรมตนทปมเอสเอในหวใจหองบนขวา แผไปหวใจหองบนซาย จากผนงดานในสผวนอก (atrial depolarization) ในหวใจหองลางการรโพลาไรเซชน จะเกดยอนทศทางการแผของสญญาณดโพลาไรเซชน โดยเรมทผวนอกบรเวณยอดหวใจสผนงหวใจดาน (ventricular repolarization)

บรรณานกรม

1. Aaronson PI, Ward JPT. The cardiovascular system at a glance, 3rd edition. Massachusetts: Blackwell, 2007.

2. Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H. Ganong's review of medical physiology, 23rd edition. Boston, McGraw-Hill, 2010.

3. Berne RM, Sperelakis N, Geiger SR. Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system; volume I: the heart. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1979.

4. Boron WF, Boulpaep EL. Medical physiology: a cellular and molecular approach, 2nd edition. Philadelphia, Saunders, 2009.

5. Efimov IR, Fedorov VV, Joung B, Lin SF. Mapping cardiac pacemaker circuits: methodological puzzles of the sinoatrial node optical mapping. Circ Res106:255-71, 2010.

89

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

6. Fozzard, H.A., E. Haber, R.B. Jennings, and A.M. Katz. The heart and cardiovascular system, 2nd edition. New York, Raven Press, volume 1-2, 1991.

7. Greger R, Windhorst U. Comprehensive human physiology: From cellular mechanisms to integration. Springer, Berlin, 1996, volume 2.

8. Hall JE. Guyton and Hall textbook of medical physiology, 12th edition. Philadelphia, Saunders, 2011.

9. Hatem SN, Coulombe A, Balse E. Specificities of atrial electrophysiology: Clues to a better understanding of cardiac function and the mechanisms of arrhythmias. J Mol Cell Cardiol 48:90-5, 2010.

10. Kapa S, Venkatachalam KL, Asirvatham SJ. The autonomic nervous system in cardiac electrophysiology: an elegant interaction and emerging concepts. Cardiol Rev18:275-84, 2010.

11. Koeppen RM, Stanton BA. Berne & Levy physiology, 6th edition. Philadelphia, Mosby, 2010. 12. Li GR, Dong MQ. Pharmacology of cardiac potassium channels. Adv Pharmacol 59:93-134, 2010. 13. Marcus GM, Scheinman MM, Keung E. The year in clinical cardiac electrophysiology. J Am Coll

Cardiol58:1645-55, 2011. 14. Mohrman DE, Heller LJ. Cardiovascular physiology, 7th edition. New York, McGraw-Hill, 2010. 15. Morin TJ, Kobertz WR. Tethering chemistry and K+ channels. J Biol Chem 283:25105-9, 2008. 16. Niwa N, Nerbonne JM. Molecular determinants of cardiac transient outwardpotassium current (I(to))

expression and regulation. J Mol Cell Cardiol 48:12-25, 2010. 17. O'Leary ME, Hancox JC. Role of voltage-gated sodium, potassium and calcium channels in the

development of cocaine-associated cardiac arrhythmias. Br J Clin Pharmacol 69:427-42, 2010. 18. Rhoades RA, Bell DR. Medical physiology: principles for clinical medicine, 3rd edition. Philadelphia,

Lippincott Williams & Wilkins, 2009. 19. Szentandrássy N, Nagy D, Ruzsnavszky F, Harmati G, Bányász T, Magyar J, Szentmiklósi AJ,

Nánási PP. Powerful technique to test selectivity of agents acting on cardiac ion channels: the action potential voltage-clamp. Curr Med Chem. 18:3737-56, 2011.

20. Zaza A. Control of the cardiac action potential: The role of repolarization dynamics. J Mol Cell Cardiol 48:106-11, 2010.

21. Zhang Y, Mazgalev TN. Arrhythmias and vagus nerve stimulation. Heart Fail Rev16:147-61, 2011.Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H. Ganong's review of medical physiology, 23rd edition. Boston, McGraw-Hill, 2010.

22. Zipes, DP, Jalife J. Cardiac electrophysiology: From cell to bedside, 5th edition. Philadelphia, W.B. Saunders, 2009.

90

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

บทท 4 คลนไฟฟาหวใจ

ความเปนตวน าไฟฟาของรางกาย ถาใสสารละลายอเลกโทรไลตลงไปในอางแกวทมขนาดใหญพอสมควร และน าขวไฟฟา 2 ขว คอ

ขวบวกและขวลบ ซงตอมาจากเซลลไฟฟากระแสตรงซงมแรงเคลอนไฟฟาเทากบ 4 โวลต แชลงในสารละลายและใหขวอยใกลกนพอสมควร (รปท 4-1) ลกษณะเชนนจะท าใหเกดสนามไฟฟาขนรอบๆขวไฟฟาทงสอง บรเวณขวลบจะมสนามไฟฟาเปนลบ สวนบรเวณขวบวกจะมสนามไฟฟาเปนบวก (เมอเทยบกนระหวางขว) เนองจากขวบวกมศกยไฟฟาสงกวาขวลบ ท าใหกระแสไฟฟาไหลจากขวบวกไปขวลบ โดยมทศทางการไหลแตกตางกนออกไป ระยะทางระหวางขวทสนกวา จะมกระแสไหลมาก คณสมบตนสมพนธกบความแรงของสนามไฟฟาทเกดขนรอบๆขวไฟฟาดวย ขนาดและเครองหมาย (แสดงความเปนลบเปนบวก) ของศกยไฟฟาทจดใดๆ รอบสนามไฟฟา ค านวณไดจากความสมพนธดงน

Ep = KQ cosine / d2 เมอ Ep = ศกยไฟฟาทจดใดๆ

K = คาคงทการน าไฟฟา (conductivity constant) Q = ประจ x ระยะทางระหวางขว (dipole moment) d = ระยะทางจากจดกงกลางของแกนขวไฟฟาทงสองไปยงจดทตองการวดศกยไฟฟา = มมระหวาง d กบแกนขวไฟฟา

จากความสมพนธนจะเหนวา ศกยไฟฟาทจดใดๆ จะขนกบ

1. ความเปนตวน าหรอสภาพน าไฟฟาของตวกลาง 2. ขนาดของประจแตละขวและระยะทางระหวางขว 3. ต าแหนงทวางท ามมกบขวไฟฟา 4. ระยะทางจากจดกงกลางระหวางขวไฟฟา ถาน าโวลตมเตอร (voltmeter) มาท าการวดความตางศกยไฟฟาระหวางสองจดใดๆในสารละลาย

จะไดคาแตกตางกนออกไป โดยขวโวลตมเตอรทอยใกลกบขวไฟฟาลบจะอานศกยไฟฟาเปนลบ และขวทอยใกลขวบวกจะอานศกยไฟฟาเปนบวก สวนคาความแตกตางของศกยไฟฟานนขนกบต าแหนงทขวของโวลตมเตอรทงสองวาวางอยทใด และหางจากขวไฟฟาทงสองมากนอยเพยงใด การวดดวยวธนเรยกวา การ

91

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

วดแบบสองขว (bipolar recording) ถาน าขวโวลตมเตอรไปวางในต าแหนงใดๆกตามทอยบนเสนตงฉากทลากจากจดกงกลางของแกนขวไฟฟา จะอานไดความตางศกยไฟฟาเทากบศนยเรยกวา ศกยไฟฟาไอโซอเลกตรก (isoelectric potential) และเสนตงฉากทลากนนเรยกวา เสนไอโซอเลกตรก (isoelectric line) บรเวณนไดรบอทธพลจากศกยไฟฟาบวกและลบเทากน ศกยไฟฟาทจดนจงมคาเทากบศนย ในทางตรงขาม ถาวางขววดทงสองในแนวขนานกบแกนของขวไฟฟา จะอานไดคาความตางศกยสงสดเมอวางทบแกนขวไฟฟา และลดลง เมอแนวขววดวางขนานหางจากแกนขวไฟฟาออกไปมากขน ถาแนวขววดท ามมทแยงกบแกนขวไฟฟา จะไดคาความตางศกยไฟฟาลดลงตามสวน

รปท 4-1 ภาพจ าลองแสดงคณสมบตความเปนตวน าของรางกาย (the body as volume conductor) การวางขวไฟฟาในสารละลายท าใหเกดการไหลของกระแสไฟฟาระหวางสองขวในแนวตางๆ (เสนประระหวางขว) ลกษณะเชนนท าใหเกดสนามไฟฟาทมศกยไฟฟาแตละต าแหนงแตกตางกน ขนกบต าแหนงทวดวาหางจากขวไฟฟาบวกหรอลบ แตถาวางในแนวเสนแบงกงกลางระหวางขว (isoelectric line) จะอานคาเปนศนย

ถาตอขวหนงของโวลตมเตอรลงดน (ground) แลววางอกขวหนงในต าแหนงตางๆของสารละลาย จะวดไดศกยไฟฟาทจดตางๆตามต าแหนงทวางเทยบกบศนย การวดความตางศกยไฟฟาแบบนเรยกวา การวดแบบขวเดยว (unipolar recording) หมายความวา ศกยไฟฟาทไดขนกบขววดเพยงขวเดยว อยางไรกตามในการวดบางกรณขวทใชเปรยบเทยบอาจไมใชสายดน แตเปนผลรวมของศกยไฟฟาในต าแหนงตางๆ เชน อาจตอขวอเลกโทรดจากมมทงสของสารละลายมาเขาขวลบของโวลตมเตอร เสรจแลวใชขวบวกของโวลตมเตอรไปวางในต าแหนงตางๆของสารละลาย ศกยไฟฟาทไดนเปนการเปรยบเทยบระหวางขวบวกซงวางในต าแหนงตางๆ กบสขวรวมเปนขวลบขวเดยว การวดเชนนกยงคงเรยกวา การวดแบบขวเดยว โดยขว

92

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ลบทเกดจากผลรวมของศกยไฟฟาในต าแหนงตางๆนเรยกวา ขวไมตางกน (indifferent electrode) หรอขวเปรยบเทยบ (reference electrode) ในหลายกรณขวนมศกยไฟฟาเปนศนย การวดเชนนมกจะมการตอขวไฟฟาจากจดทไมตองการศกษาลงดน (ground) เพอปองกนสญญาณรบกวนจากจดนนตอบรเวณทเราตองการศกษา การวดแบบขวเดยวทมขวเปรยบเทยบนนนยมใชในคน เนองจากคาศกยไฟฟาทไดเปนสเกลาร (scalar) มแตขนาด ไมมทศทาง การทราบต าแหนงขววด ซงอยบนรางกายชวยท าใหสามารถก าหนดทศทางของแนวขววดและน าคาศกยไฟฟาทวดไดในแตละแนวมาเปรยบเทยบกนแบบเวคเตอรได

จากขอมลทงหมดทไดกลาวมาแลวสามารถสรปไดวา ศกยไฟฟาทขวใดๆจะมากหรอนอยขนกบตวแปรดงน

1. ความตางศกยไฟฟาของขวไฟฟาตนก าเนด ถามคามากกมโอกาสเกดกระแสไฟฟามากและแผไปไดไกล (V = IR)

2. ความเปนตวน าของตวกลางหรอความตานทานไฟฟาของตวกลาง กระแสไฟฟาจะไหลไปยงจดตางๆ ไดมาก ถาตวกลางมความตานทานไฟฟาต า

3. ระยะทางจากขววดถงขวไฟฟาทงสอง ถาหางมากกจะไดรบอทธพลจากสนามไฟฟานอย ปกตระยะทางในกรณนจะนบจากจดกงกลางของระยะทางระหวางขวไฟฟาทงสอง

4. ต าแหนงทวางขววด ถาวางเยองไปทางขวลบ ผลรวมของไฟฟาทขวนนจะเปนลบ ถาวางใกลขวบวกผลรวมจะเปนบวกมากกวา แตถาวางในแนวเสนตงฉากจากจดกงกลางของระยะทางระหวางขวไฟฟาทงสองจะไดศกยไฟฟาเปนศนย ถาขววดวางอยในต าแหนงทคงท การเปลยนแปลงต าแหนงและทศทางของขวไฟฟากจะใหผลไดในท านองเดยวกน

5. เทคนคและวธการวด การวดแบบขวเดยวหรอสองขวจะใหผลตางกนขนกบการวางขววด นอกจากนการใชวธการวดและเทคนคอยางถกตองกมผลอยางมากตอศกยไฟฟาทได

ความหมายของคลนไฟฟาหวใจ เมอพจารณามนษยเราจะพบวา หวใจเองมการเกดดโพลาไรเซชนขนทปมเอสเอกอนแลวแผไปยง

กลามเนอหวใจหองบน และกลามเนอหวใจหองลาง ตามล าดบ โดยอาศยหลกการเหนยวน าแบบกระแสวนเฉพาะท (local current) บรเวณทเกดดโพลาไรเซชนจะมศกยไฟฟาภายนอกเซลลเปนลบ ในขณะบรเวณรอบๆทยงไมเกดดโพลาไรเซชนยงคงมศกยไฟฟาภายนอกเซลลเปนบวก ลกษณะเชนนท าใหเกดความตางศกยไฟฟาขนระหวางสองบรเวณของหวใจ คลายกบขวไฟฟาบวกและลบดงกลาวแลว เนองจากรางกายนนมคณสมบตในการน าไฟฟาได (volume conductor) สนามไฟฟาหรอกระแสไฟฟาทเกดขนจะแผไปในทกทศทางจากขวบวกไปลบ ในลกษณะเดยวกบขวไฟฟาในสารละลายดงกลาวมาแลว ดงนนเราจงสามารถวดการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของหวใจไดทผวหนง กราฟการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของหวใจทวดไดทผวหนงนเรยกวา คลนไฟฟาหวใจ (electrocardiogram, ECG or EKG From the German Elektrokardiogramm) เปนการวดศกยไฟฟาภายนอกเซลล (extracellular recording) และเปนการวด

93

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ศกยไฟฟาทเกดขนทหวใจทางออม สวนการวดศกยไฟฟาของหวใจจากชนสวนของหวใจหรอบรเวณเฉพาะของหวใจโดยตรง เรยกกราฟศกยไฟฟาทวดไดวา อเลกโทรแกรม (electrogram)

เนองจากหวใจมโครงสรางแบบสามมตอยภายในชองอก กราฟทแสดงการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของหวใจในแตละรอบท างานของหวใจ (cardiac cycle) เรยกวา คลนไฟฟาหวใจแบบสเกลาร หรอเรยกสนๆ วา คลนไฟฟาหวใจ (scalar ECG or ECG) คาทไดมแตขนาดไมมทศทาง สวนกราฟทแสดงการเปลยนแปลงขนาดและทศทางหรอเวคเตอรของคลนตางๆ ในแตละรอบท างานของหวใจเรยกวา คลนไฟฟาหวใจแบบเวคเตอรหรอเวคโตคารดโอแกรม (vector ECG or vectocardiogram) ในปจจบนสามารถวดการเปลยนแปลงเวคเตอรออกมาในรปของกราฟไดอยางตอเนอง คลายกบกราฟคลนไฟฟาหวใจแบบสเกลาร เรยกวา โพลารคารดโอแกรม (polarcardiogram) ซงเปนเวคโตคารดโอแกรมประเภทหนง คาทวดไดในแตละเวลาของรอบท างานของหวใจหนงๆ นน เกดจากการเปลยนแปลงทศทางการแผของสญญาณไฟฟาของหวใจในต าแหนงตางๆ ท าใหเกดลกษณะทคลายกบวา แกนของขวไฟฟาบวกและลบมการเปลยนแปลงไปตลอดเวลา นอกจากนจ านวนและขนาดเซลลทเปนแหลงของศกยไฟฟากแตกตางกนออกไป ท าใหคาของศกยไฟฟาทไดในแตละเวลานนตางกนออกไป แมวาจะวางขววดไวในต าแหนงทคงทตลอดเวลากตาม จากลกษณะเชนน การวเคราะหชวงเวลาและขนาดของคลนตางๆ จงบอกความผดปกตของการแผสญญาณไฟฟาในหวใจในต าแหนงและทศทางตางๆได อนมประโยชนตอการวนจฉยโรคหวใจอยางมาก

หลกการวดคลนไฟฟาหวใจ จากหลกการเกดสนามไฟฟาดงกลาวแลว การเกดศกยไฟฟาในบรเวณหนงๆ ของหวใจในเวลาใดก

ตาม จงมลกษณะไดโพล (dipole) คลายกบแทงแมเหลกไฟฟา การวดความตางศกยไฟฟาระหวางสองขว ปกตเราใชโวลตมเตอรซงเปนกลวานอมเตอรชนดหนง เครองวดประกอบดวยขวบวกและขวลบและมขดลวดบงคบการเคลอนทของเขมทหนาปด ถาตอขวบวกเขากบบรเวณทเปนศกยไฟฟาบวกและขวลบกบศกยไฟฟาลบ กระแสไฟฟาจะไหลเขาเครองวดทางขวบวกและออกทขวลบ การไหลของกระแสนจะท าใหเกดสนามไฟฟาขนในขดลวดตามหลกของฟาราเดย แลวท าใหเขมของเครองวดเคลอนทไปทางดานบวก ซงปกตจะไปทางขวามอ (รปท 4-2) แตถาตอกลบขวกน นนคอ ขวบวกของเครองวดตอกบศกยไฟฟาลบ และขวลบตอกบศกยไฟฟาบวก กระแสจะวงเขาเครองวดทางขวลบและออกทางขวบวก การไหลของกระแสนสวนทางกบกรณแรก ท าใหเกดสนามไฟฟาในขดลวดในทศทางตางกน และเขมของเครองวดเคลอนทไปทางลบ ซงปกตจะเปนซายมอ เขมจะเคลอนทไปดานใดมากนอยเพยงใดนนขนกบความตางศกยไฟฟาของไดโพลทวด จากหลกการน เราสามารถเปลยนแปลงสญญาณไฟฟาจากเครองวดนนดวยระบบวงจรไฟฟาทเหมาะสม แลวสงไปแสดงผลดวยการบงคบหนวยเขยนลงบนกระดาษซงเคลอนทดวยความเรวคงทคาหนง การขดขนหรอลงมากนอยของเขมเปนสดสวนกบความตางศกยไฟฟาทวดได เชน ถาตอขวบวกของเครองวดเขากบศกยไฟฟาบวกและขวลบเขากบศกยไฟฟาลบ กระแสทไหลเขาเครองวดสามารถบงคบให

94

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เขมขดขนหรอลงกได ขนกบการควบคมของเรา สมมตในกรณนเราใหเขมขดขน ซงจะขดขนไดมากหรอนอยขนกบความตางศกยไฟฟาระหวางสองขว แตถาเราตอขวกลบกน เขมจะขดลง

รปท 4-2 ภาพจ าลองแสดงกราฟคาศกยไฟฟาทวดไดแบบขวเดยว (ลางสด) ในต าแหนงตางๆ ของสารละลายอเลกโทรไลต (วงกลมทบ) ทมขวไฟฟาบวกและลบจมอย และมไฟฟากระแสตรงไหลเปนวงจร ต าแหนงระหวางสองขวเรยกวา ไดโพลหรอขวค เสนแบงกงกลางระหวางขวเรยกวา เสนอเลกตรก

ดวยวธการวดความตางศกยไฟฟาดงกลาวแลว ตอไปเราลองมาพจารณาการวดอเลกโทรแกรมใน

ชนเนอของกลามเนอหวใจหองบน น าชนเนอทแยกออกมาไดไปแชสารละลายทเหมาะสมพรอมวางอเลกโทรดทหวและทายของชนเนอ แลวตออเลกโทรดเขากบเครองวดความตางศกยไฟฟาทเขยนบนกระดาษได เมอวดศกยไฟฟาในขณะพก ซงผวนอกเซลลมศกยไฟฟาเปนบวกทงหมด (เมอเทยบกบภายในเซลล) ความตางศกยไฟฟาทวดไดจะมคาเทากบศนย เขมของเครองวดจะขดเปนเสนตรงไปเรอยๆ เรยกวา เสนไอโซอเลกตรก (isoelectric line) (รปท 4-3) ตอไปเราลองใชอเลกโทรดขวลบอกอนหนงกระตนทชนเนอดานขวลบของเครองวดจนเกดศกยะเพองานขน ผลทตามมาคอ บรเวณทเกดดโพลาไรเซชนจะมศกยไฟฟาเปนลบเมอเทยบกบภายในเซลลและสวนอนภายนอกเซลลทยงไมเกดดโพลาไรเซชน ท าใหเกดความตางศกยไฟฟาขนระหวางขววด เขมของเครองวดจะขดขน โดยจะขดสงขนเรอยๆและมากทสดเมอดโพลาไรเซชนไปถงกงกลางของชนเนอพอด เพราะสภาวะนเกดความตางศกยไฟฟาระหวางสองขวมากทสดเนองจากมสนามไฟฟาลบและบวกบนผวนอกของชนเนออยางละครง ท าใหมกระแสไหลระหวางสองขวไดมาก หลงจากนนความตางศกยไฟฟาจะเปนบวกลดลงเรอยๆ เมอดโพลาไรเซชนแผไปทางดานขวามอ ความตางศกยไฟฟาทวดไดจะเปนศนยเมอทกสวนของชนเนอเกดดโพลาไรเซชนหมด เพราะศกยไฟฟา

95

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ภายนอกเซลลเปนลบเทากนทกจด สกครหนงจะเกดการรโพลาไรเซชนขนในสวนแรกทถกกระตน กระบวนการนจะท าใหศกยไฟฟาภายนอกเซลลในบรเวณนเปนบวกเมอเทยบกบในเซลลและบรเวณทยงมการดโพลาไรเซชนอย ท าใหกระแสไหลเขาเครองวดทางขวลบและออกทางขวบวก สงผลใหเขมขดบนกระดาษในแนวลง โดยจะขดลงเรอยๆ เมอสญญาณรโพลาไรเซชนแผไปทางขวา และมคาต าสดเมอการรโพลาไรเซชนแผไปถงจดกงกลางชนเนอ ดวยเหตผลคลายกบการเกดดโพลาไรเซชน เพยงแตกระแสไฟฟาไหลเขาเครองวดกลบทศทางกน การเปลยนแปลงจากคาศกยไฟฟาไอโซอเลกตรกในกรณน จะมแอมพลจดสงสดเทากบเมอเกดดโพลาไรเซชน แตมทศทางตรงขามกน ศกยไฟฟาทวดไดจะเปนลบนอยลงเรอยๆ เมอสญญาณรโพลาไรเซชนแผไปทางขวามากขน และเปนศนยเมอการรโพลาไรเซชนเสรจสนสมบรณ การเปลยนแปลงเชนนท าใหวดความตางศกยไฟฟาระหวางขวของชนเนอ ในหนงรอบของการเกดศกยะเพองาน ไดเปนกราฟทมการตอบสนองแบบไบเฟสก (biphasic response) ทงนเนองจากดโพลาไรเซชนและรโพลาไรเซชนเรมเกดทจดเดยวกนในเวลาตางกน แลวแผไปจนทวชนเนอในแนวเดยวกน

รปท 4-3 การวดอเลกโทรแกรมจากชนเนอของหวใจแบบสองขว (บวกซาย ลบขวา) ในขณะพก (1) เมอเรม

เกดดโพลาไรเซชนหนงในสสวนทมมซาย (2) เมอดโพลาไรเซชนไดครงหนง (3) เมอดโพลาไรเซชนไดสามในสสวนจากซาย (4) และเมอดโพลาไรเซชนสมบรณ (5) เมอเกดการรโพลาไรเซชน ถาเปนกลามเนอหวใจหองบน จะเรมเกดทดานซาย (ทวางขวบวก) ไปยงดานขวาจนสมบรณ ในทศทางเดยวกบการดโพลาไรเซชน และไดกราฟศกยไฟฟาหวตง (เปนบวก) แตความสงเทากนกบการดโพลาไรเซชน สวนกลามเนอหวใจหองลางจะเรมรโพลาไรเซชนทดานขวา (ทวางขวลบ) ไปยงดานซาย สวนทศทางกบการดโพลาไรเซชน และไดกราฟศกยไฟฟาหวกลบเชนเดยวกบการดโพลาไรเซชน

96

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เมอชนเนอจากกลามเนอหวใจหองลางเกดดโพลาไรเซชน จะวดไดกราฟหวตงเมอสญญาณดโพลา

ไรเซชนแผจากดานซายไปขวา แตการแผของสญญาณรโพลาไรเซชน จะใหกราฟหวตงคลายกน แทนทจะหวกลบเหมอนชนเนอจากกลามเนอหวใจหองบน ทงนเปนเพราะวา ชนเนอจากกลามเนอหวใจหองลาง เรมรโพลาไรซจากเซลลทดโพลาไรซหลงสด นนคอจากขวาไปซายเมอกระตนใหเกดดโพลาไรเซชนเรมแรกทดานซาย อยางไรกตามความสงของกราฟทงสองอาจไมเทากน สวนหนงเนองจากรโพลาไรเซชนอาจมไดเกดสวนทางกบการเกดดโพลาไรเซชนในทกๆเซลล เซลลบางเซลลอาจมคณสมบตคลายกบเซลลกลามเนอหวใจหองบน

ขนาดหรอมวลของชนเนอมความส าคญมากตออเลกโทรแกรมทวดได ศกยไฟฟาทวดไดจากชนเนอหวใจทมมวลมากกวา จะมแอมพลจดและชวงเวลามากกวาคาทวดไดจากชนเนอทมมวลนอยกวา ชนเนอขนาดใหญทมจ านวนเซลลมากกวา หรอจ านวนเซลลเทากนแตเซลลแตละเซลลใหญกวา หรอเกดรวมกนทงสองกรณ ลวนแตใหผลตออเลกโทรแกรมไดในท านองเดยวกน แตผลทเกดขนอาจมขอปลกยอยตางกนออกไป เพราะแตละเซลลอาจมคณสมบตทางไฟฟาตางกน ไดแก การดโพลาไรเซชน การน าไฟฟา และการรโพลาไรเซชน เปนตน ซงเปนกระบวนการทท าใหคลนไฟฟาหวใจของคนทมภาวะหวใจโตแตกตางจากคนปกต

ในคนปกต การดโพลาไรเซชนในหวใจเรมเกดทปมเอสเอแลวแผไปทวหวใจทงหองบนและหองลาง แตละชวงเวลาทเกดดโพลาไรเซชนในแตละบรเวณนน ท าใหเกดผลรวมเปนไดโพลทวางตวในแนวตางๆ ในชองอก ตามทศทางของสญญาณไฟฟาทแผไป โดยมขนาดและทศทางแตกตางกนขนกบพนทและมวลทเกยวของ ลกษณะเชนนยอมใหผลตอความตางศกยไฟฟาทวดระหวางสองจดใดๆ ทคงท แตกตางกนไปในแตละชวงเวลา ดวยคณสมบตของไดโพลและระยะทางจากขววดไปยงไดโพลทเกดขน นอกจากการเกดไดโพลในแตละชวงเวลา สมพนธกบการเกดดโพลาไรเซชนในแตละบรเวณและเวลาแลว ยงสมพนธกบการเกดรโพลาไรเซชนในแตละบรเวณและเวลาดวย จงท าใหคลนไฟฟามสวนประกอบทสามารถบงชความผดปกตของคณสมบตทางไฟฟาของหวใจ ตลอดจนความสามารถในการบบตวดวย

วธการวดคลนไฟฟาหวใจ 1. เครองมอวด เครองมอทใชวดคลนไฟฟาหวใจหรอศกยไฟฟาทเกดขนจากหวใจ ปจจบนมสวนประกอบทส าคญ

คอ หนวยรบสญญาณไฟฟาจากอเลกโทรดทใชวด สญญาณทรบจะถกขยายดวยวงจรไฟฟาทเหมาะสม แลวสงไปควบคมหนวยเขยนซงอาศยหลกของกลวานอมเตอร หนวยเขยนจะขดลงไปบนกระดาษซงเคลอนทดวยความเรวสม าเสมอ การขดมลกษณะขนลงมากนอยแลวแตสญญาณไฟฟาของตนก าเนด โดยทวไปกระดาษทใชบนทกคลนไฟฟาหวใจเปนกระดาษกราฟ ซงมเสนเลกๆตตามแนวนอนและแนวตง ขนาดชองละ 1 มลลเมตร และทกๆ 5 มลลเมตรจะมเสนหนาตกนไว การวดคลนไฟฟาหวใจตามปกตจะใชความเรว

97

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

กระดาษเทากบ 25 มลลเมตรตอวนาท ดวยเหตนชองตามแนวนอน 1 มลลเมตร จงมคาเทากบ 0.04 วนาท สวนศกยไฟฟาจะวดไดตามแนวตงเปนคามลลเมตร ซงตามมาตรฐานทวไปจะปรบเครองวดใหตไป 10 มลลเมตรตอศกยไฟฟา 1 มลลโวลต ปจจบนวทยาการมความกาวหนามากเปนล าดบ ท าใหสญญาณจากเครองวดสามารถตอไปยงอปกรณอนๆ เพอดรายละเอยดของคลนไฟฟาหวใจทวดได เปนตนวา ตอกบออสซลโลสโคป (oscilloscope) ซงนยมใชกนทางการแพทย และเครองบนทกเทป ตลอดจนตอกบเครองคอมพวเตอรซงสามารถบนทกและแปลผลเปนตวเลข หรอขอความได สามารถระบความผดปกตทเกดขน และบางกรณสามารถบอกดวยวาจะแกไขหรอรกษาภาวะนนๆ ไดอยางไร นอกจากนเนองจากคลนไฟฟาหวใจเปนสญญาณไฟฟาชนดหนง จงสามารถสงจากสถานทหนงไปยงอกสถานทหนงไดโดยการสอสารทางคลนวทยและโทรทศน อนเปนประโยชนอยางมากตอการวนจฉยโรคในโรงพยาบาลทอยหางไกลและขาดแคลนผเชยวชาญ

2. ลดวดทระยางคแบบสองขว (bipolar limb leads) ลดวดทระยางคแบบสองขวหรอลดมาตรฐาน (bipolar limb lead or standard lead) เปนวธการวด

คลนไฟฟาหวใจในแนวดานหนา (frontal plane) ก าหนดครงแรกในป พ.ศ. 2446 โดย วลเลม ไอนโทเวน (Willem Einthoven) ซงเปนนายแพทยและนกสรรวทยาชาวฮอลแลนด การวดประกอบดวยอเลกโทรด 3 ขว (รปท 4-4) ขวแรกตอจากแขนขวา (RA) ขวทสองตอจากแขนซาย (LA) และขวทสามตอจากขาซาย (LL) ปกตในเครองวดทวไปจะมอเลกโทรดขวทสส าหรบตอจากขาขวา (RL) เพอท าหนาทเปนสายดน (ground) ในทกลด การวดแบบนแบงออกไดเปน 3 ลด ซงเขยนแทนดวยเลขโรมน (รปท 4-5ข) (1) ลด I (lead I) วางขวบวกของเครองวดทแขนซาย และขวลบทแขนขวา (2) ลด II (lead II) วางขวบวกของเครองวดทขาซาย และขวลบทแขนขวา (3) ลด III (lead III) วางขวบวกของเครองวดทขาซาย และขวลบทแขนซาย

ลดทงสามมความสมพนธกนเปนไปตามกฎไฟฟาของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff rule) ดงน

II = I + III หรอ I - II + III = 0

ความสมพนธนแสดงใหเหนวา ลดสองมคาศกยไฟฟาเทากบลดหนงบวกกบลดสาม เพยงแตศกยไฟฟามทศทางตรงขามกนตามกฎของเคอรชอฟฟ เนองจากเราทราบต าแหนงทวางขวและแนวขวในแตละลด จงสามารถน าคาศกยไฟฟาทวดได ซงเปนสเกลาร (scalar) มาเปรยบเทยบกนในลกษณะของเวคเตอร (vector) ได โดยเขยนอยในรปของแรงเปนสามเหลยมดานเทาเรยกวา สามเหลยมของไอนโทเวน (Einthoven triangle) (รปท 4-4) ในการเขยนเวคเตอรโดยใชสามเหลยมน มการแบงศกยไฟฟาลบและบวกทจดกงกลางของแตละลด การหาแรงรวมของทงสามลดใชหลกการของเวคเตอร (ดเรองแกนไฟฟาหวใจ)

98

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 4-4 แนวแกนและการตอขววด (ขวบวก และขวลบ) ส าหรบลดมาตรฐานหรอลดวดทระยางคแบบสอง ขว โดยขวาท าหนาทเปนสายดน (earth or ground) ความสมพนธระหวางลด I, II และ III มลกษณะเปนสามเหลยมแทนแรง เรยกวา สามเหลยมของไอนโทเวน

ในการวดแบบสองขวน ถาวางขวสลบกนในลดหนงๆ จะไดกราฟทมรปรางตรงขามกน เชน ตองการวดลด I ปกตจะวางขวลบของเครองวดไวแขนขวาและขวบวกไวแขนซาย ถาวางกลบขวกนจะไดกราฟทมรปรางและทศทางตรงขามกน คอ ถาปกตวดไดหวตง การตอขวสลบกนจะไดกราฟหวกลบแทน แตคาตามแนวนอนและแนวตงจะเทากน ส าหรบการตอขววดกบแขนทงสองขางนน ใหวางแผนอเลกโทรดหางจากขอมอมาทางแขนประมาณ 1-2 นว และควรเปนดานเดยวกบฝามอเพราะผวหนงเรยบไมมขน และมหลอดเลอดมากกวา (ชวยใหน าไฟฟาจากหวใจไดด) สวนการวางขววดทขา ใหวางเหนอตาตมประมาณ 2 นว และวางแปะไวดานนอกหรอทางดานใน (อยาวางบนหนาแขง เพราะน าไฟฟาไมด) การวางอเลกโทรดแตละแหงนนมกจะทาผวหนงดวยครมทชวยก าจดไขมนและมสวนผสมของอเลกโทรไลต เพอท าใหน าไฟฟาไดด และปองกนการเกดศกยไฟฟาทขววดดวย (ปองกน junctional potential) ปกตอเลกโทรดจะถกรดใหแนบสนทอยกบผวรางกายดวยสายรดเทปกาว การรดสายรดตองใหแนนพอสมควรเพอปองกนการเลอนของอเลกโทรด แตตองไมแนนจนเกนไป เพราะอาจท าใหเลอดไหลไปยงปลายมอปลายเทาลดลง และกอใหเกดความผดปกตในการท างานของหวใจและคลนไฟฟาหวใจได การวดคลนไฟฟาหวใจแบบสองขว มประโยชนในการบอกแกนไฟฟาของหวใจ (cardiac electrical axis) ในแนวดานหนา (frontral plane) ไดดกวาการวดดวยวธอนๆ และความเขมของศกยไฟฟาทวดไดมคาสงกวาทวดดวยลดอนๆ แตบอกคลนไฟฟาหวใจในแนวดานหนาไดเพยงสามแนวเทานน

99

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

3. ลดวดแบบขวเดยว (unipolar leads) ลดวดแบบขวเดยวเปนวธการวดทน ามาใชทางคลนกโดยวลสน (Frank Norman Wilson, 1890-

1952) ในป พ.ศ. 2475 ประกอบดวยขววดสองขว ขวหนงซงเปนขวบวกของเครองวดเปนอเลกโทรดอสระ (exploring electrode) ส าหรบวางทต าแหนงตางๆ ตามตองการ สวนอกขวหนงซงเปนขวลบของเครองวดเปนผลรวมของศกยไฟฟาจากสามแหลง (แตละต าแหนงผานลวดความตานทาน 5 กโลโอหม) คอ แขนขวา (RA) แขนซาย (LA) และขาซาย (LL) เรยกขวนวา อเลกโทรดไมแตกตางหรอเทยบ (indifferent or reference electrode or Wilson's central terminal) อเลกโทรดขวนปกตมศกยไฟฟาเทากบศนย เนองจากผลรวมของกระแสไฟฟาทไหลจากจากแขนขวา (RA) แขนซาย (LA) และขาซาย (LL) มารวมทจดหนงมคาเทากบศนย ตามหลกไฟฟาของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff's law requires that IRA + ILA +ILL = 0) ดงนนการเปลยนแปลงศกยไฟฟาจงขนกบศกยไฟฟาของอเลกโทรดอสระ ซงขนกบต าแหนงทวางอเลกโทรด โดยไมขนกบศกยไฟฟาของอเลกโทรดเทยบ จงเปนทมาของชอ ลดวดแบบขวเดยว การวดดวยวธนตองตออเลกโทรดอกขวหนงทขาขวา (RL) เพอใหเปนสายดน คอลดอทธพลของสนามไฟฟาบรเวณนตอศกยไฟฟาทตองการวด ลดวดแบบขวเดยวแบงตามต าแหนงของอเลกโทรดอสระทวางไดเปน 5 แบบใหญๆ คอ ลดวดทระยางคแบบขวเดยวชนดขยายและชนดไมขยาย (augmented and non-augmented unipolar limb leads) ลดวดทอกแบบขวเดยว (unipolar chest leads) ลดวดทหลอดอาหารแบบขวเดยว (unipolar esophageal leads) และลดวดภายในหวใจแบบขวเดยว (unipolar intracardiac leads)

3.1 ลดวดทระยางคแบบขวเดยว (unipolar limb or extremitry leads) ลดวดทระยางคแบบขวเดยวเปนการวดคลนไฟฟาหวใจในแนวดานหนา คลายกบลดมาตรฐาน ม

อเลกโทรดเทยบเปนผลรวมของศกยไฟฟาทแขนขวา แขนซาย และขาซาย จงมศกยไฟฟารวมเปนศนยในภาวะปกต (ดงกลาวแลวขางตน) สวนอเลกโทรดอสระจะวางในทตางๆ แบงไดเปน 3 ลด คอ

(1) VR วางอเลกโทรดอสระทแขนขวา (2) VL วางอเลกโทรดอสระทแขนซาย (3) VF วางอเลกโทรดอสระทขาซาย เมอเปรยบเทยบกบลดมาตรฐาน ซงมความสมพนธเปนรปสามเหลยมดานเทา ต าแหนงของ

อเลกโทรดเทยบจะอยทจดตดของเสนมธยฐาน ศกยไฟฟาทวดไดแตละลด จงเปนการเปรยบเทยบต าแหนงทวางอเลกโทรดอสระ คอ แขนซาย แขนขวา หรอขาซาย ซงอยทมมของสามเหลยมดานเทา กบจดกงกลางสามเหลยม ดงนนแนวแกนของลดทวดจงอยในแนวเสนมธยฐานแตละเสน

100

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 4-8 การตอขววดส าหรบลดวดทระยางคแบบขวเดยวชนดขยาย (A) และแนวแกนของแตละลดเมอเทยบกบสามเหลยมของไอนโทเวน (B) (CT’ = central terminal or reference electrode of each lead, R’ = right arm, L’ = left arm, F’ = left leg) (From www.bem.fi/book)

อยางไรกตามเนองจากวธการวดเชนน ไดคาความสงของคลนตางๆต ามากจงไมนยมใช แตไดเปลยนแปลงวธการวดใหมทยงคงใหทศทางของเวคเตอรเหมอนเดม แตใหความสงของคลนมากกวาเดมถง 50% พฒนาขนโดย อมานเอล โกลดเบอเกอร เรยกวธการวดแบบใหมวา การวดทระยางคแบบขวเดยวชนดขยาย (unipolar augmented limb leads or Goldberger's leads) (รปท 4-5) สวนการวดแบบเดมเรยกวา การวดทระยางคแบบขวเดยวชนดไมขยาย (unipolar non-augmented limb leads) ดงไดกลาวมาแลว การวดทระยางคแบบขวเดยวชนดขยายเปนการเปรยบเทยบศกยไฟฟาระหวางระยางคดานหนงเทยบกบสองระยางคทเหลอ ซงท าหนาทเปนอเลกโทรดเทยบ แตศกยไฟฟารวมมไดเทากบศนย แบงไดเปน 3 ลด ดงน

(1) aVR เปนการวดเปรยบเทยบศกยไฟฟาของแขนขวา (อเลกโทรดอสระ) กบผลรวมของศกยไฟฟาจากแขนซายและขาซาย (อเลกโทรดเทยบ)

(2) aVL เปนการวดเปรยบเทยบศกยไฟฟาของแขนซาย (อเลกโทรดอสระ) กบผลรวมของศกยไฟฟาจากแขนขวาและขาซาย (อเลกโทรดเทยบ)

(3) aVF เปนการวดเปรยบเทยบศกยไฟฟาของขาซาย (อเลกโทรดอสระ) กบผลรวมของศกยไฟฟาจากแขนทงสอง (อเลกโทรดเทยบ)

101

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เมอใชสามเหลยมของไอนโทรเวนเปรยบเทยบจะพบวา การวดทระยางคแบบขวเดยวชนดขยายเปนการเปรยบเทยบศกยไฟฟาทมมสามเหลยมแตละมม กบศกยไฟฟาทกงกลางดานตรงขามมม นนคอ ความตางศกยไฟฟาของปลายเสนมธยฐานแตละเสน ถารางกายน าไฟฟาสม าเสมอ การวดแบบขยายจะไดศกยไฟฟาเปน 3/2 เทาของการวดแบบไมขยายทมแนวแกนของลดเหมอนกน

การวดทระยางคแบบขวเดยวทงสองชนดนน อเลกโทรดอสระตอเขากบขวบวกของเครองวด สวนอเลกโทรดเทยบตอเขากบขวลบของเครองวด การตอขวสลบกนจะไดกราฟหวกลบกน อยางไรกตามเครองมอวดสมยใหมจะมปมใหตออเลกโทรดและเลอกใชไดอยางถกตอง โอกาสผดพลาดจงนอย สวนสายดนตอจากขาขวาเสมอ

3.2 ลดวดทอกแบบขวเดยว (unipolar chest or precordial leads) ลดวดทอกแบบขวเดยวเปนการวดคลนไฟฟาหวใจ ในแนวตดขวางของรางกายหรอแนวระดบ

(horizontal plane) มอเลกโทรดเทยบเปนผลรวมของศกยไฟฟาจากแขนขวา แขนซาย และขาซาย และเปนขวลบของเครองวด ดงกลาวแลวกอนหนาน สวนขวบวกของเครองวดเปนอเลกโทรดอสระทวางในต าแหนงตางๆ ของรอบอก สวนสายดนตอจากขาขวาเสมอ คลนไฟฟาหวใจทวดไดไดรบอทธพลจากหวใจหองลางทงสองเปนสวนใหญ แตละลดใชเลขโรมน (V) เปนตวก ากบ ไมไดมความหมายวาหวใจหองลาง (ventricle) แตเปนล าดบตามทคนพบตอเนองกนมา คอ I, II, III, IV และ V ตามล าดบ โดยลด IV ซงเปรยบเทยบศกยไฟฟาดานหนาอกกบดานหลงไมไดใชแลวในปจจบน ลดวดทอกแบบขวเดยวแบงไดดงน (รปท 4-6, 4-10)

(1) V1 วางอเลกโทรดอสระไวระหวางกระดกซโครงซท 4 และ 5 (4th intercostal space) ทาง

ดานขวาของกระดกสเตอรนม (sternum) (2) V2 วางอเลกโทรดอสระไวระหวางกระดกซโครงซท 4 และ 5 ทางดานซายของกระดก สเตอร

นม (3) V3 วางอเลกโทรดอสระไวระหวางกระดกซโครงซท 4 และ 5 บรเวณจดกงกลางระหวาง

ต าแหนงของ V2 และ V4 (4) V4 วางอเลกโทรดอสระไวระหวางกระดกซโครงซท 5 และ 6 (5

th intercostal space) ตรงบรเวณเสนทลากตามแนวดงจากกงกลางกระดกไหปลาราดานซาย (left midclavicular line)

(5) V5 วางอเลกโทรดอสระไวระหวางกระดกซโครงซท 5 และ 6 ตรงบรเวณเสนจากรกแรทางดานหนา (anterior axillary line) หรอตรงจดกงกลางระหวาง V4 และ V6

(6) V6 วางอเลกโทรดอสระไวระหวางกระดกซโครงซท 5 และ 6 ตรงบรเวณทตดกบเสนทลากจากกลางรกแร (midaxillary line)

(7) V7 วางอเลกโทรดอสระไวระหวางกระดกซโครงซท 5 และ 6 ตรงบรเวณเสนจากรกแรทางดานหลง (posterior axillary line)

102

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(8) V8 วางอเลกโทรดอสระไวระหวางกระดกซโครงซท 5 และ 6 ตรงบรเวณปลายกระดกสะบกทางดานลาง (posterior scapular line)

(9) V9 วางอเลกโทรดอสระไวระหวางกระดกซโครงซท 5 และ 6 ตรงบรเวณดานซายของแงงกระดกสนหลง (spine)

(10) V3R-9R วางอเลกโทรดอสระในต าแหนงตางๆคลาย V3 ถง V9 แตอยดานขวาของกระดกซโครง สวน V2R คอ V1 และ V1R คอ V2 นนเอง

(11) 3V1-9 วางอเลกโทรดอสระในต าแหนงทสงกวา V1-9 หนงชองของชองวางระหวางกระดกซโครง การวาง 3V1 ถง 3V9 ในกรณน ท าคลายกบการวด V1 ถง V9 ปกต เพยงแตวางอเลกโทรดอสระทชองวางระหวางกระดกซโครงสงกวาหนงชองทกๆลด เทานน สวนเลขสามหมายถงเรม V1 ทชองวางระหวางกระดกซโครงอนดบท 3 (3rd intercostal space) จากหลกการนสามารถวดคลนไฟฟาหวใจในแนวอนๆ ได โดยเรมทชองวางระหวางกระดกซโครงอนดบตางๆ กน เชน 2V1-9 แสดงวา เรมทชองวางระหวางกระดกซโครงอนดบท 2 (2nd intercostal space) เปนตน

รปท 4-6 การตอขววดส าหรบลดวดทอกแบบขวเดยว (A) และต าแหนงตางๆรอบทรวงอกส าหรบวางขววดอสระ เมอมองดานหนา (B) และภาคตดขวางเมอมองจากดานหวลงไปหาหวใจ พรอมแนวแกนของแตละลด (C)

103

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(12) 3V3R-9R เปนการวดคลนไฟฟาหวใจคลาย V3R-9R ปกต แตเรม V1 ทชองวางระหวางกระดก

ซโครงอนดบท 3 ดวยหลกการเดยวกบการวด 3V1-9 (13) VE วางขวอเลกโทรดอสระไวบรเวณกระดกออนเอนซฟอรม (ensiform cartilage) แมวาเราสามารถวดไดหลายลด แตในภาวะปกตจะท าการวดกนเพยง 6 ลด เทานน คอ V1 ถง V6 3.3 ลดมอนเตอร (monitor leads) ในบางกรณมความจ าเปนตองวดคลนไฟฟาหวใจทตางออกไป เพอดพยาธสภาพเฉพาะ เชน การ

วเคราะหจงหวะการเตนของหวใจ การวดนไดปรบปรงจากลดวดทอกแบบขวเดยว โดยการวางขวบวกของเครองวดไวทต าแหนง V1 (รปท 4-11ก) และขวลบไวทใกลๆ กบไหลดานซายเพอท าหนาทเปนอเลกโทรดเทยบ สวนอเลกโทรดขวทสามวางในต าแหนงทหางจากทรวงอก ซงอาจอยบรเวณกระดกไหปลาราดานขวาเพอท าหนาทเปนสายดน คาทวดไดจะเหมอนกบ V1 เรยกวา "modified CL1" นยมใชวดในผปวยอยางตอเนอง และการวดในขณะเคลอนไหวตางๆ เชน ขณะออกก าลงกาย

รปท 4-7 ต าแหนงทวางขววดส าหรบลด "modified CL1" ขวบวกอยทต าแหนง V1 (+) ขวลบทใกลบาซาย (-) และสายดนทใกลไหลขวา (G)

3.4 ลดวดทหลอดอาหารแบบขวเดยว (unipolar esophageal leads) ลดวดทหลอดอาหารแบบขวเดยว เปนการวดคลนไฟฟาหวใจในแนวแสกขมอม (sagittal plane)

มอเลกโทรดเทยบเหมอนกบลดวดทอกแบบขวเดยว แตอเลกโทรดอสระจะตอกบหลอดสวน (catheter) ซงจะสอดเขาจมก ผานหลอดอาหาร แลววดคลนไฟฟาหวใจทระดบตางๆเทยบจากจมก ใชสญลกษณวา E

104

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เชน E50 หมายถง วดคลนไฟฟาหวใจเมอปลายอเลกโทรดอสระอยในหลอดอาหารหางจากจมก 50 ซม. เปนตน (รปท 4-8)

รปท 4-8 ภาพดานขางแสดงการวดดวยลดหลอดอาหาร และกราฟคลนไฟฟาหวใจทอานไดแตละต าแหนง สงเกตวาคลนไฟฟาหวใจหองลางอานไดชดเจน (A = atrium, V = ventricle) (From www.cardiocommand.com)

(1) E15-25 เปนคลนไฟฟาหวใจในบรเวณดานหลงของหวใจหองบน

(2) E25-35 เปนคลนไฟฟาหวใจในบรเวณรองรอยตอของหวใจหองบน กบหวใจหองลาง (atrioventricular groove)

(3) E45-50 เปนคลนไฟฟาหวใจในบรเวณดานหลงของหวใจหองลาง เนองจากระยะทางจากจมกถงต าแหนงตางๆนนแตกตางกนไปในแตละคน จงจ าเปนตองวดหลายๆ

ลดเพอใหไดคาคลนไฟฟาหวใจในต าแหนงตางๆอยางถกตอง ในบางครงเพอใหไดต าแหนงตามทตองการจ าเปนตองใชหลกการวาวแสง (fluoroscopy) ชวย อยางไรกตามการวดคลนไฟฟาหวใจดวยวธนไมไดกระท าในภาวะปกต แตอาจใชไดดถาตองการดความผดปกตของการเตนของหวใจหองบน เชน การกระตกรวของหวใจหองบน (atrial fibrillation)

3.5 ลดวดภายในหวใจแบบขวเดยว (unipolar intracardiac leads) ลดวดภายในหวใจแบบขวเดยว เปนการวดคลนไฟฟาหวใจคลายกบลดวดทหลอดอาหารแบบขว

เดยว เพยงแตสอดหลอดสวนเขาหลอดเลอดด าทแขน แลวใหปลายหลอดสวนซงเปนอเลกโทรดอสระวางอยในต าแหนงตางๆภายในหวใจ อาจอยภายในหองหวใจ สมผสกบผวผนงหองหวใจหรอเสนใยน าไฟฟา

105

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ภายในหวใจกได คลนไฟฟาทวดไดนเรยกวา อเลกโทรแกรม มประโยชนในการศกษาชนดของภาวะหวใจเสยจงหวะ (arrhythmia) ทเกดขน และคณสมบตในการน าไฟฟาของหวใจ โดยเฉพาะอยางยงการน าไฟฟาผานปมเอว การวางต าแหนงของปลายอเลกโทรดอสระนน สามารถตรวจสอบไดจากคลนไฟฟาหวใจทวดได หรออาจใชหลกการวาวแสงในการสงเกตปลายของอเลกโทรดกได การวดดวยวธนใชในการศกษาทดลองทางหองปฏบต การเปนสวนใหญ เนองจากมอนตรายตอการท างานของหวใจมากพอสมควร จงใชในผปวยบางราย ทแพทยตองทราบรายละเอยดอยางมาก เกยวกบพยาธสภาพของโรคหรอความผดปกตทเกดขน

4. การวดคลนไฟฟาหวใจในปจจบน แมวาการวดคลนไฟฟาหวใจสามารถท าไดหลายวธดงกลาวแลว แตโดยทวไปจะวดกนเพยง 12 ลด

อนไดแก I, II, III, aVR, aVL, aVF และ V1-6 เครองวดจะประกอบดวยอเลกโทรด 5 ขว ส าหรบแขนขวา (RA) แขนซาย (LA) ขาขวา (RL) ขาซาย (LL) และอเลกโทรดส าหรบวดทอก (C) สวนทเครองวดจะมปมใหเลอกวด I, II, III, aVR, aVL, aVF และ V1-6 (รปท 4-12) ปม V1-6 นนเปนลดวดทอกแบบขวเดยว บางเครองอาจตองวดดวยการเคลอนอเลกโทรดอสระ (C) ไปวางทต าแหนงตางๆ ของรางกายใหตรงกบต าแหนงของ V1, V2, V3, V4, V5 และ V6 แตสวนใหญสามารถวางต าแหนงอเลกโตรดไวไดทงหมดและกดปมเลอกลดไดเลย นอกจากนเครองวดทวไปสามารถใชวดลดแบบขวเดยวชนดอนๆ ทมอเลกโทรดเทยบแบบเดยวกนได เชน ลดวดทหลอดอาหารแบบขวเดยว และลดวดภายในหวใจแบบขวเดยว เปนตน การวดดวยเครองมอนกระท าไดงาย เพยงตออเลกโทรดทงหาขว ตามต าแหนงทก าหนด แลวหมนปมเลอกลดทตองการวด กจะไดคลนไฟฟาหวใจจากลดนนๆ ตามตองการ นอกจากนการวดดวยระบบคอมพวเตอรตางๆ กอาศยหลกการเดยวกน คอ ประกอบดวยอเลกโทรดรบสญญาณไฟฟา ชดรบและขยายสญญาณไฟฟา ชดควบคมและบนทกขอมล และชอฟแวรส าหรบวเคราะหขอมล การบนทกดวยคอมพวเตอรนยมใชมากในปจจบน สามารถแสดงภาพไดตอเนอง แปลผล สรปผล และใชเตอนสภาพผปวยได จากคลนไฟฟาหวใจทไดจากคอมพวเตอรนสามารถน าไปวเคราะหการปลยนแปลงของอตราการเตนของหวใจ (heart rate variability) ซงเปนดชนบงชการท างานของประสาทอตโนวตได

106

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 4-8 การตอขววดส าหรบวดลดตางๆในปจจบน (From www.ispub.com)

ความสมพนธระหวางลด ความสงของคลน (wave) ใดๆ ในคลนไฟฟาหวใจแตละรอบเปนสเกลลาร มแตขนาดไมมทศทาง

อยางไรกตาม การททราบต าแหนงของขววดและแนวแกนของลด สามารถน าคามาเปรยบเทยบกนในรปของเวคเตอรได โดยคาบวกหมายถง คลนหวตง สวนคาลบหมายถง คลนหวลง ลด I, II, III, VR, VL, VF, aVR, aVL และ aVF เปนการวดคลนไฟฟาหวใจในแนวดานหนา ซงอยในระนาบเดยวกน มแนวแกนและขนาดตางกน สามารถน ามาเทยบกน ในลกษณะการแตกและรวมแรงทางเวคเตอรได ความสมพนธของศกยไฟฟาหรอความสงของคลนใดๆ ทวดดวยลดตางๆ ในแนวดานหนาพจารณาไดดงน

(1) II = I + III (2) I = VL - VR จากความสมพนธทวา LA - RA = I (3) II = VF - VR จากความสมพนธทวา LL - RA = II (4) III = VF - VL จากความสมพนธทวา LL - LA = III

เนองจากลดวดทระยางคแบบขวเดยวชนดขยายแตละลดมคาศกยไฟฟาเทากบ 3/2 เทาของลดวดทระยางคแบบขวเดยวชนดไมขยายทสมพนธกน จงไดวา

(5) I = 2/3 (aVL - aVR) (6) II = 2/3 (aVF - aVR) (7) III = 2/3 (aVF - aVL)

เนองจาก VR + VL + VF = 0 เพราะ RA + LA + LL = 0 ตามหลกทางไฟฟาของเคอรซอฟฟ จงไดวา (8) aVR + aVL + aVF = 0 (9) VR = -(I + II)/3 (10) VL = (I - III)/3 (11) VF = (II + III)/3 (12) aVR = -(I + II)/2 (13) aVL = (I - III)/2 (14) aVF = (II + III)/2 ในทางปฏบตความเขมของศกยไฟฟาทวดได (strength) ดวยวธวดทระยางคแบบสองขวและวดท

ระยางคแบบขวเดยว ไมเทากนตามทฤษฎขางตน ความเขมทไดจากลดวดทระยางคแบบขวเดยวชนดไมขยายมคาเพยง 58% ของลดวดทระยางคแบบสองขวทสมพนธกน และการวดดวยลดวดทระยางคแบบขวเดยวชนดขยายมความเขมเพยง 87% ของลดวดทระยางคแบบสองขวทสมพนธกน ดงนนจากความสมพนธของลดตางๆทกลาวมาแลว จงไดความสมพนธทไดจากคาทวดไดจรง ดงน

(15) aVR = -(I + II)(0.87)/2 (16) aVL = (I - III)(0.87)/2

107

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(17) aVF = (II + III)(0.87)/2 (18) I = 2/3 (aVL - aVR)(100/87) (19) II = 2/3 (aVF - aVR)(100/87) (20) III = 2/3 (aVF - aVL)(100/87)

ความผดพลาดในการวดคลนไฟฟาหวใจ ความถกตองของคลนไฟฟาหวใจเปนสงจ าเปนมากในการวนจฉยโรคทเกดขน อยางไรกตาม

เนองจากตวแปรทวดไดเปนคณสมบตทางไฟฟา ดงนนจงมขอควรระวงหลายประการเพอใหไดคลนไฟฟาหวใจทเชอถอได

1. การวดควรท าในสถานททเหมาะสม มสญญาณรบกวนนอย ผรบการตรวจวดควรนอนราบบนเตยงทเหมาะสม อยในสภาพผอนคลายไมเครยด มการเคลอนไหวนอยทสด ยกเวนในกรณทวดในขณะออกก าลงกาย กอนวดทกครงผตรวจควรอธบายวธการวดคราวๆ ใหผรบการตรวจทราบดวย เพอความรวมมอทด และปองกนผลของความเครยด

2. การวางอเลกโทรดตองถกต าแหนงทวด และตองใหอเลกโทรดและผวหนงสมผสกนอยางด แนนกระชบพอสมควร โดยเฉพาะอยางยงการวดในขณะออกก าลงกาย มฉะนนอาจท าใหไดคาความสงของคลนนอยกวาปกต หรอเกดคลนรบกวนขนได

3. เครองวดตองถกก าหนดใหวดความสงของคลนไดในสดสวน 1 มลลโวลต ตอ 1 ซม.พอด มฉะนนจะไดความสงของคลนแตกตางจากคาปกต ทงๆทผรบการตรวจปกตดทกประการ

4. ทงผรบการตรวจและเครองวดตองมสายดน (ground) เพอปองกนสญญาณรบกวนและไฟฟารว

5. การวดซงกระท าในขณะทผรบการตรวจมอปกรณรกษาอนๆ ทใชไฟฟาอยดวย เชน เครองฉดสารละลายเขาหลอดเลอด เปนตน สามารถท าใหเกดสญญาณรบกวนได เพราะฉะนนเมอวดคลนไฟฟาหวใจอาจตองเอาอปกรณนออกกอนชวคราว

6. ในการวดแบบขวเดยวซงอเลกโทรดเทยบตอจากแขนขวา แขนซาย และขาซายนน ตามปกตจะมศกยไฟฟาเทากบศนย (RA + LA + LL = 0) แตถาขวนเกดมศกยไฟฟาไมเทากบศนยขนเนองจากสาเหตใดกตาม เชน ตอขวทงสามไมกระชบสม าเสมอกน จะท าใหศกยไฟฟาทวดไดตางไปจากคาจรง เพราะศกยไฟฟาทวดได เปนความแตกตางระหวางศกยไฟฟาของขวอสระกบอเลกโทรดเทยบซงไมเปนศนย

7. การวดในขณะออกก าลงกาย ตองวางอเลกโทรดไวบรเวณทมการเคลอนไหวนอยทสดและตองแนนกระชบพอด นอกจากนการหายใจมากขนในขณะออกก าลงกายท าใหคลนไฟฟาหวใจผดปกตได โดยเฉพาะอยางยงตอนเอสทของคลนไฟฟาหวใจอาจลดต าลง (ST segment depression) ดงนนจงควรวดผลของการระบายหายใจเกน (hyperventilation) ในขณะพกกอน เพอใชเปรยบเทยบกบคาทวดไดในขณะออกก าลงกาย

108

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

8. ตรวจสอบขววดใหถกตองกอนท าการวดเสมอ และเมอตรวจวดเสรจควรตรวจสอบการวางขววดอกครงโดยเฉพาะเมอพบคลนไฟฟาหวใจผดปกต

แนวแกนของลด (lead axes) การวดคลนไฟฟาหวใจไมวาลดใดกตาม เปนการเปรยบเทยบศกยไฟฟาระหวางขวบวกกบขวลบ

ของเครองวด ถาขวหนงของเครองวดโดยเฉพาะอยางยงขวลบมศกยไฟฟาเทากบศนย เชนทท าหนาทเปนอเลกโทรดเทยบ ศกยไฟฟาทวดไดกจะขนกบขวบวกอยางเดยว แตกยงคงลกษณะเปนขวบวกและขวลบอย ลกษณะเชนนกคอ ไดโพลหรอขวค (dipole) นนเอง เนองจากการวางอเลกโทรดในต าแหนงทแตกตางกนออกไป ท าใหแนวแกนของไดโพลของแตละลดแตกตางกนไปดวย นนคอ แนวแกนขววดมผลตอคลนไฟฟาหวใจทวดได เพราะขนกบวาแนวแกนของขววดวางอยในแนวใดของเวคเตอรของไดโพลทเกดขนในหวใจ (ขนาน ตงฉาก หรอท ามมตอกน)

1. แนวดานหนา (frontal plane) จากรปสามเหลยมของไอนโทรเวน เราสามารถดดแปลงเขยนแนวแกนแทนไดโพลของลด I, II

และ III ใหตดกนทจดหนงซงอยกลางทรวงอกได โดยทความสมพนธของลดตางๆยงคงเหมอนเดม ในท านองเดยวกน เรากสามารถเขยนแนวแกนส าหรบลดวดทระยางคแบบขวเดยวชนดขยายได (รปท 4-10) แนวแกนของลดถกแบงออกเปนบรเวณทเปนสนามไฟฟาบวกและสนามไฟฟาลบ ตรงกงกลางของแตลดหรอจดตดของทกลด ดวยการลากเสนตงฉากตดกบจดน เพอประโยชนในการบอกทศทางของแตละลด เราจงก าหนดใหขวบวกของลด I อยทมม 0 องศา และขวลบเปน -180 องศา ขวบวกของ aVF อยทต าแหนง +90 องศา และขวลบอยท -90 องศา (+270 องศา) ส าหรบต าแหนงของลดอนๆกเปนไปตามรปท 4-14 การเขยนแนวแกนของแตละลดในแนวดานหนา มประโยชนในการก าหนดเวคเตอรรวมของคลนตางๆ ทวดได และการคาดคะเนความสงของคลนใดๆ ทวดไดในแตละลด โดยอาศยหลกการแตกแรงไปทบแนวลดทตองการทราบ แนวเวคเตอรของคลนไฟฟาหวใจหรอไดโพลทขนานกบแนวแกนของลดวดใด จะไดคามากทสด แตถาตงฉากจะมความสงของคลนเปนศนย (isopotential) ส าหรบการรวมแรงและแตกแรงของเวคเตอรตางๆ เปนไปตามหลกการแตกแรงและรวมแรงทกประการ โดยเวคเตอรรวมของคลนใดๆ กตามทมลกษณะขวไฟฟาเหมอนกบแนวแกนของลดทวดจะไดศกยไฟฟาเปนบวก (upward deflection) แตถาเวคเตอรรวมมลกษณะขวไฟฟาตรงขามกบแนวแกนของลดทวด จะไดคาศกยไฟฟาเปนลบ (downward deflection) ถาทราบแรงรวมของคลนใดๆ สามารถหาขนาดของคลนในลดตางๆ ไดดวยการวางตนเวคเตอรรวม (ดานลบ) ทจดกงกลางของลดทตองการคาดคะเน แลวลากเสนจากปลายเวคเตอร (ดานบวก) ไปตงฉากกบลดทตองการ หลงจากนนลากเสนจากจดกงกลางลดไปตามแนวลดจนถงจดตดดงกลาว เสนนคอ ความสงของคลนทควรมในลดน ถาแนวเวคเตอรชไปทางดานบวกของลดจะไดคลนหวตง แตถาไปทางดานลบ จะไดคลนหวกลบ สวนแรงทแตกไปตงฉากกบลดจะมคาเปนศนย

109

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 4-10 แนวแกนของลดในแนวดานหนาของลดมาตรฐาน และลดวดทระยางคแบบขวเดยวชนดขยาย หวลกศรหมายถง ขวบวก ตนลกศรหมายถง ขวลบ จดตดหมายถง จดแบงสนามไฟฟาบวกและลบในแนวตงฉากกบแตละแกน (รปเลก)

2. แนวระดบ (horizontal plane) ลดวดทอกแบบขวเดยวเปนการวดคลนไฟฟาหวใจในแนวระดบของล าตว แนวแกนของแตละลดม

ขวบวกอยดานหนาอก จดกงกลางลดอยประมาณกลางหวใจ และดานลบอยดานตรงขาม (รปท 4-6C) หลกทวไปในการคาดคะเนแอมพลจดและทศทางของคลนใดๆ คอ ถาเวคเตอรของคลนไฟฟาหวใจรวมแลวแผเขามายงต าแหนงทวางขววดของลดใด จะไดคาศกยไฟฟาเปนบวก (แสดงวาบรเวณขววดยงมศกยไฟฟาเปนบวกเมอเทยบกบบรเวณทเกดดโพลาไรเซชนแลว) แตถารวมแลวมทศทางแผออกไปจากขววดจะอานคาศกยไฟฟาเปนลบ ความสงหรอแอมพลจดของคลนหวตงหรอหวกลบรวมทงทศทางในรายละเอยดเปนไปตามหลกการรวมและแตกเวคเตอร นนคอ ถาการแผของสญญาณไฟฟามทศทางขนานกบแนวแกนของลดกจะอานคาไดสงสด แตถามทศทางตงฉากกจะอานคาเปนศนย แตถาท ามมกบแนวแกนตองอาศยการคาดคะเนแอมพลจดและทศทางของคลน ดวยการแตกแรงเหมอนกบการวดในแนวดานหนา

3. แนวแสกขมอม (sagittal plane) ลดวดทหลอดอาหารแบบขวเดยว เปนการวดคลนไฟฟาหวใจในแนวแสกขมอม พจารณาโดยการ

มองจากแขนขวาหรอแขนซายกไดไปยงหวใจ คอ กงกลางซกซายและซกขวา ปกตนยมมองจากแขนขวา แนวแกนของแตละลดมศกยไฟฟาลบอยสวนบนและศกยไฟฟาบวกอยสวนลางของรางกาย จากต าแหนงทวางขววด

110

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

คณสมบตของคลนไฟฟาหวใจ 1. สวนประกอบ คลนไฟฟาหวใจทวดไดจากลดตางๆดงกลาวแลว เรยกวา คลนไฟฟาหวใจแบบสเกลาร (scalar

electrocardiogram) เปนผลลพธของการแผของคลนดโพลาไรเซชนและคลนรโพลาไรเซชนทหวใจ มแตขนาดไมมทศทาง (ศกยไฟฟาบวกหรอลบ เปนการเปรยบเทยบความตางศกยไฟฟาวา ศกยไฟฟาของจดใดมคาสงกวา ไมใชทศทางตามความหมายของเวคเตอร) คลนไฟฟาหวใจทวดไดแตละลด อาจมลกษณะแตกตางกนออกไปบางในรายละเอยด แตโดยทวไปประกอบดวยคลนตางๆ และชวงเวลาดงแสดงในรปท 4-17 คลนทมแอมพลจดมากกวา (หวตงหรอกลบกได) 5 มม. จะเขยนดวยภาษาองกฤษตวพมพใหญ แตถาขนาดต ากวา 5 มม. จะเขยนดวยตวพมพเลก แตถาเขยนแบบไมเฉพาะเจาะจง โดยทวไปใชตวพมพใหญ

1. ความหมายของคลนตางๆ 1.1 คลนพ (P wave) เปนผลรวมของการดโพลาไรเซชนระยะทศนยของเซลลกลามเนอหวใจ

หองบนทงหมด (atrial depolarization or activation) จะหวตงหรอหวกลบ ขนกบลดทวดและความผดปกต 1.2 คลนทเอหรอพท (Ta หรอ Pt wave) เปนผลรวมของการรโพลาไรเซชนในหวใจหองบน

(atrial repolarization) ปกตไมพบคลนนเนองจากศกยไฟฟาทเกดขนไปตกอยในชวงดโพลาไรเซชนของหวใจหองลางซงมศกยไฟฟาสงกวา แตจะพบไดในการกดกนเอวตงแตอนดบสอง (second-degree A-V block) ขนไป โดยเฉพาะการเตนระรวของหวใจหองบน (atrial flutter) และการกระตกรวของกลามเนอหวใจหองบน (atrial fibrillation) จะหวตงหรอหวกลบกได

1.3 คลนผสมควอารเอส (QRS complex) เปนผลรวมของการเกดดโพลาไรเซชนระยะทศนยของเซลลกลามเนอหวใจหองลางทงหมด (ventricular depolarization) แบงไดเปนสามคลนยอย คอ (รปท 4-18)

1.3.1 คลนคว (Q wave) เปนคลนแรกของคลนผสมควอารเอสทหวกลบ ถาวดลด II, aVF และ V6 ปกตเกดจากการเกดดโพลาไรเซชนทผนงประจนของหวใจหองลาง (septal depolarization)

1.3.2 คลนอาร (R wave) เปนคลนหวตงคลนแรกของคลนผสมควอารเอส ถาวดดวยลด II, aVF และ V6 ปกตเกดจากดโพลาไรเซชนในกลามเนอหวใจหองลางทงสองหองสวนใหญ (major ventricular depolarization) ถาพบครงทสอง เขยนวา R wave หรอ r wave

1.3.3 คลนเอส (S wave) เปนคลนหวลงคลนแรกหลงคลนอาร ถาวดดวยลด II, aVF, V6 ปกตเกดจากดโพลาไรเซชนของหวใจหองลางทชาสด (late ventricular depolarization of posterobasal portion of left ventricle, pulmonary conus, and uppermost portion of interventricular septum) ถาพบครงทสอง เขยนวา S wave หรอ s wave

111

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 4-11 ภาพบนแสดงสวนประกอบของคลนไฟฟาหวใจในแตละรอบท างานของหวใจ โดยเรมทคลนพและไปสนสดทคลนทหรอคลนย ความสงของคลนเทยบกบเสนไฟฟาสะเทน (isoelectric line) ถาหวตงอยเหนอเสนมคาเปนบวก แตถาหวกลบมคาเปนลบ แกนนอนเปนวนาท สวนแกนตงเปนมลลโวลต

1.3.4 คลนท (T wave) เปนผลรวมของการเกดรโพลาไรเซชนในหวใจหองลางทงหมด (ventricular repolarization) จะหวตงหรอกลบขนกบลดทวดและความผดปกต

1.3.5 คลนย (U wave) เปนคลนทพบหลงคลนท ยงไมทราบทมาอยางแนชด แตอาจเกดจากการรโพลาไรเซชนของเสนใยน าไฟฟาภายในหวใจหองลาง โดยเฉพาะอยางยงเสนใยพรคนเย ในภาวะปกตอาจจะไมพบคลนน จะหวตงหรอหวกลบขนกบลดทวดและความผดปกต

2. ชวงเวลาของคลนตางๆ 2.1 ชวงเวลาอารอาร (RR interval) เปนระยะเวลาระหวางยอดของคลนอารทอยตดกน ถา

คลนไฟฟาหวใจสม าเสมอ ชวงเวลาอารอารทวดไดเปนวนาทน าไปหาร 60 วนาท (60/RR interval) จะมคาเทากบอตราการเตนของหวใจ แตถาหวใจเตนไมสม าเสมอ ซงมกพบไดในภาวะปกต เชน ระหวางหายใจเขาและหายใจออก ใหวดชวงเวลาอารอาร (วนาท) หลายคา ซงควรวดใหครบหนงรอบของการหายใจ แลวเฉลยเปนคาเดยว กอนน าไปหาร 60 วนาท ดงกลาวแลว จะไดคาถกตองมากทสด

2.2 ชวงเวลาพพ (PP interval) เปนระยะเวลาระหวางยอดของคลนพทอยตดกน มคาเทากบชวงเวลาอารอาร และใชค านวณหาอตราการเตนของหวใจไดเหมอนกบชวงเวลาอารอาร

2.3 ชวงเวลาของคลนพ (Pwave interval or duration) เปนชวงเวลาทเรมเกดคลนพจนถงสนสดคลนพ (เทยบจากเสนไอโซอเลกตรก)

112

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

2.4 ชวงเวลาพอาร (PR interval) เปนเวลาทวดตงแตเรมเกดคลนพจนกระทงถงเรมเกดคลนควหรอคลนผสมควอารเอส เปนชวงเวลาทใชส าหรบการเกดดโพลาไรเซชนทหวใจหองบนทงหมด การน าไฟฟาผานปมเอว การน าไฟฟาผานกลมเสนใยของฮส และการน าไฟฟาผานเสนใยพรคนเย จนเรมเกดดโพลาไรเซชนทกลามเนอหวใจหองลาง ชวงเวลาพอารเปนคาทวดกนตามปกต แตการวดชวงเวลาพคว (PQ interval) คอ เรมคลนพถงจดยอดคลนคว อาจจะไดคาถกตองกวา เพราะยอดของคลนคววดไดงายกวา ปกตชวงเวลาพอารมคาอยระหวาง 0.12-0.20 วนาท เนองจากชวงเวลาพอารจะยาวถาหวใจเตนชา แตถาหวใจเตนเรว ชวงเวลานจะสนลง ซงอาจลดลงไดถง 0.035 วนาท เมอหวใจเตนเรวกวา 130 ครงตอนาท ดงนนการใชคาชวงเวลาพอาร จงจ าเปนตองมการแกไขคา เนองจากอตราการเตนของหวใจทแตกตางกนกอน นอกจากนชวงเวลาพอารยงขนกบอายและปรมาตรของเหลวในรางกายอกดวย โดยเดกจะมคาสงสดต ากวาผใหญ คออยระหวาง 0.125-0.19 วนาท

2.5 ชวงเวลาควอารเอส (QRS interval or duration) เปนเวลาทวดไดตงแตเรมเกดคลนควหรอคลนผสมควอารเอสจนกระทงถงจดทคลนเอสเกดเสรจสน คาจ ากดสงสดในคนปกตเทากบ 0.1 วนาท เมอวดดวยลดในแนวดานหนา สวนลด V2 หรอ V3 อาจมคาของชวงเวลานเปน 0.11 วนาท

2.6 วเอท (ventricular activation time or VAT) เปนเวลาทใชส าหรบการแผของคลนดโพลาไรเซชน จากผนงหวใจหองลางดานในผานกลามเนอหวใจสผวนอกของหวใจหองลาง เปนเวลาทวดจากเรมตนเกดคลนควจนถงจดยอดของคลนอาร จะไดคานถกตองเมอวดอเลกโทรแกรมทผวหวใจโดยตรงเทานน แตถาวดจากลดทวไป ควรไดคาไมมากกวา 0.03 วนาท เมอวดดวยลด V1 และ V2 และไมเกน 0.05 วนาท เมอวดดวยลด V5 และ V6 2.7 ชวงเวลาควท (QT interval) เปนชวงเวลาตงแตเรมเกดคลนควหรอคลนผสมควอารเอส จนกระทงเกดคลนทเสรจสน เปนเวลาทใชในการเกดดโพลาไรเซชนและรโพลาไรเซชนของหวใจหองลาง ซงเปนศกยไฟฟาทเกดขนในขณะหวใจหองลางบบตว (electrical systole) ชวงเวลาควทขนกบอตราการเตนของหวใจ ดงนนจงตองมการแกไขคาเนองจากความแตกตางของอตราการเตนของหวใจ กอนน าไปใชเปรยบเทยบกบคาปกต เรยกวา ชวงเวลาควทซ (QTc interval) การแกไขท าไดงายโดยใชสตรค านวณตางๆ

ซงอาจไดคาแตกตางทใกลเคยงกน (ตารางท 4-1) ชวงเวลาควทซส าหรบอตราการเตนของหวใจ 60 ครงตอนาท ในผชายไมควรเกน 0.42 วนาท และในผหญงไมควรเกน 0.43 วนาท

2.8 ชวงเวลาควย (QU interval) เปนชวงเวลาตงแตเรมเกดคลนควหรอคลนผสมควอารเอส จนกระทงเกดคลนยเสรจสน เปนชวงเวลาทใชส าหรบการเกดดโพลาไรเซชนและรโพลาไรเซชนของหวใจหองลาง รวมทงเสนใยน าไฟฟาภายในหวใจหองลางดวย

2.9 ชวงเวลาเอสท (ST interval) เปนชวงเวลาของตอนเอสท (ST segment) นนเอง ปกตไมวดคาน

113

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ตารางท 4-1 สตรตางๆ ทใชค านวณเพอแกไขคาชวงควท กรณทอตราการเตนของหวใจตางกน

Logarithmic formulae for correction of QT interval (Log-linear) Bazett’s formula: QT / (RR)0.5 [Observed QT interval divided by root of RR interval, in seconds] Fridericia’s formula: QT / (RR)0.33 [Observed QT interval divided by cube root of RR interval, in seconds] Baseline correction: QT / (RR)0.37 [Observed QT interval divided by RR interval, in seconds raised to the power of 0.37]

Linear formulae for correction of QT interval Framingham formula: QT + 0.154 (1 – RR) Hodges formula: QT + 1.75 (HR – 60)

3. คาปกตของตอนและรอยตอ (segments and junctions) 3.1 ตอนพอาร (PR segment) เปนสวนของคลนไฟฟาหวใจทวดจากจดสนสดของคลนพ

จนกระทงถงจดเรมตนของคลนควหรอคลนผสมควอารเอส ปกตเปนศกยไฟฟาไอโซอเลกตรก (isoelectric potential)

3.2 รอยตอเจ (J or RS-T junction) เปนจดซงคลนผสมควอารเอสสนสดและตอนเอสทเรมตน 3.3 ตอนเอสท (ST or RS-T segment) เปนสวนของคลนไฟฟาหวใจทวดจากรอยตอเจ

จนกระทงถงจดเรมตนของคลนท ปกตชวงนเปนศกยไฟฟาไอโซอเลกตรก แตอาจมคาระหวาง -0.5 ถง +2.0 มลลเมตรได ในลดวดทอกแบบขวเดยว ตอนเอสทจะมคาสงขน (ST segment elevation) เมอตอนเอสทมคาสงกวา +2.0 มลลเมตร และต าลง (ST segment depression) เมอตอนเอสทมคาต ากวา -0.5 มลลเมตร (โดยเทยบกบเสนไอโซอเลกตรก)

เวคโตคารดโอแกรม (vectocardiogram) 1. หลกการเบองตน คลนไฟฟาหวใจทวดไดทผวนอกของรางกายนน เปนผลของการเปลยนแปลงทศทางการแผของ

คลนดโพลาไรเซชนและรโพลาไรเซชน และปรมาณของศกยไฟฟาทเกดขนในสวนตางๆ ของหวใจ ตามเวลาของรอบท างานของหวใจ เมอพจารณาขนาดและทศทางของศกยไฟฟาทเกดขนในหวใจในลกษณะของไดโพลหรอเวคเตอร ตงแตเรมเกดดโพลาไรเซชนทปมเอสเอ จนถงการเกดรโพลาไรเซชนของหวใจหองลางเสรจสน เราสามารถเขยนเวคเตอรแทนการเกดไดโพลในแตละชวงเวลาไดหลายแนวและขนาด

114

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เมอน าเวคเตอรในเวลาตางๆ เขยนลงในแนวแกน x, y, z ทตงฉากกนและมทศทางบวกลบของแตละแกนทชดเจนตามมาตรฐานภาพสามมต จะไดภาพลายเสนเปนวง (loop) หรอเปนลกศรแทนแรงทมจดรวมกนทศนยกได (รปท 4-12) เรยกกราฟทไดนวา เวคโตคารดโอแกรมเกยวกบทวาง (spatial vectocardiogram) หรอเวคโตคารคโอแกรม เปนการบอกวาในเวลาตางๆ ในแตละรอบท างานของหวใจ เวคเตอรหรอไดโพลทเกดขนมขนาดและทศทางอยางไร ผลรวมของเวคเตอรแตละต าแหนงเปนตวก าหนดวา ขนาดและทศทางรวมทคลนดโพลาไรเซชน หรอคลนรโพลาไรเซชน เกดขนทต าแหนงนนมคาบวกลบ สงต า เทาใด นนเอง (รปท 4-20ง) วงของเวคเตอรในหวใจทมการศกษากนทวไปม 3 วง คอ วงพ (P loop) วงควอารเอส (QRS loop) และวงท (T loop)

ตามปกตนยมวดเวคโตคารดโอแกรมในแนวดานหนาและแนวระดบ โดยการก าหนดทศทางหรอแกนของเวคเตอรดงแสดงในรปท 4-12 การวดเวคโตคารดโอแกรมนน อาศยการวดคลนไฟฟาหวใจดวยลดวดแบบขวเดยวและแบบสองขวรวมสบสองลด นนเอง เพยงแตสญญาณทไดจะถกแปลงเปนเวคเตอรในแนวตางๆโดยใชออสซลโลสโคปหรอคอมพวเตอร ดวยหลกการทวา คลนไฟฟาหวใจเปนผลของเวคเตอรทเกดขนในหวใจในเวลาตางๆ การวดกระท าไดหลายวธ แตทนยมใชคอระบบของแฟรงค (Frank system) ซงประกอบดวยอเลกโทรด 7 ขวคอ H, F, I, E, C, A และ M ซงวางในต าแหนงตางๆ ดงแสดงในรปท 4-13

รปท 4-12 ภาพจ าลองแสดงทศทางและขนาดของเวคเตอรของคลนผสมควอารเอสของหวใจหองลาง ทเกดขนในเวลาตาง ๆ (เรยงตามล าดบตวเลข) ของแตละรอบท างานของหวใจ เมอวดในแนวดานหนา (frontal plane) เมอน ามารวมกนทจดหนง (ก) หรอเรยงตอกน (loop) (ข) หรอเขยนเปนวงตอเนองและมคาแรวรวม (ค)

115

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(1) H วางทหนาผากหรอคอ (2) F วางทขาซาย (3) I, E, C, A และ M วางอยในแนวทผานชองวางระหวางกระดกซโครงอนดบส (4th intercostal

space) เมอผรบการตรวจอยในทานอนหงาย และอยในแนวทผานชองวางระหวางกระดกซโครงทหาในทายน โดย I อยทเสนจากรกแรดานหนาทางขวามอ (right anterior axillary line) E อยกลางกระดกสเตอรนม A อยทเสนจากรกแรดานหนาซายมอ (left anterior axillary line) (รปท 4-22ก) C อยทมม 45 องศา ระหวาง A และ E และ M อยทกลางกระดกสนหลง

ความจรงการวางต าแหนงอเลกโทรดในแนวดานหนานน ตามระบบของแฟรงคมต าแหนงแตกตางจากลดสามญทวไปบางสวน (รปท 4-22ง) แตคาทไดสามารถบอกเวคโตคารดโอแกรมทงในแนวดานหนาและแนวระดบของลดตางๆไดอยางถกตอง นอกจากนเวคโตคารดโอแกรมในแนวแสกขมอมกสามารถวดไดดวยวธนเชนกน ส าหรบทศทางการเคลอนทของเวคเตอรในแนวตางๆ มหลกการพจารณาดงน (รปท 4-23ก)

รปท 4-13 ภาพซายแสดงต าแหนงทวางขวส าหรบวดเวคโตคารดโอแกรม ดวยระบบของแฟรงค (Frank system) ซงวดไดสามมต (แกน x, y, z) ภาพขวาแสดงวงจรไฟฟาทวด (Px,y,z คอเวคเตอรของศกยไฟฟาทวดไดในแนวแกน x, y, z ตามล าดบ)

116

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(1) การเคลอนทในแนวขวาไปซาย (right-to-left movement) พบไดในแนวดานหนาและแนวระดบ

(2) การเคลอนทในแนวบนลาง (superior-inferior movement) พบไดในแนวดานหนาและแนวแสกขมอม

(3) การเคลอนทในแนวหนาหลง (anteroposterior movement) พบไดในแนวแสกขมอมและแนวระดบ

ถาการวดกระท าไดอยางถกตอง การวดเพยงแนวระดบและแนวดานหนากใหเวคโตคารดโอแกรมทถกตองแลว ทศทางของเวคเตอรบอกเปนองศาของวงกลมทม 360 องศา สวนแนวแสกขมอมทวดในบางกรณ นยมวดทางดานซาย (มองจากแขนขวา)

2. เวคโตคารดโอแกรมในคนปกต เวคโตคารดโอแกรมทวดไดในแตละรอบท างานของหวใจ แตละแนวแบงไดเปน 3 วง ดงน 2.1 วงพ (P loop) เกดจากการดโพลาไรเซชนของหวใจหองบนทงสองหอง เปนวงแรกของเวคโต

คารดโอแกรม มขนาดเลกมาก แรงรวมของวงพ เรยกวา เวคเตอรพ (P vector) มทศทางจากบนลงลาง (inferior) เฉยงไปทางซาย และคอนไปทางดานหนา (anterior) จากลกษณะของเวคเตอรพเชนน ท าใหคลนพของคลนไฟฟาหวใจทวดไดจากลด I, II, III, aVF และ V4-6 มศกยไฟฟาเปนบวก (upright deflection) ทวดไดจาก aVR และ aVL มศกยไฟฟาเปนลบ (downward deflection) และทวดไดจาก V1-2 มศกยไฟฟาไมแนนอน (รปท 4-14)

รปท 4-14 ต าแหนงและทศทางของเวคโตคารดโอแกรมของวงพ ในแนวดานหนา (frontal plane) และแนวระนาบ (horizontal plane)

117

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

2.2 วงควอารเอส (QRS loop) เกดจากการดโพลาไรเซชนของหวใจหองลางทงสองหอง เปนวงทมขนาดใหญ และเปนวงทไดรบการศกษากนมากทสด แรงรวม เรยกวา เวคเตอรควอารเอส (QRS vector) ในผใหญทวไปมทศทางชไปทางซาย เยองลงลาง และคอนไปทางดานหลง (รปท 4-15) ประกอบดวยสามเวคเตอรใหญคอ เวคเตอรแรก (initial septal vector) เวคเตอรหลก (major ventricular vector) และเวคเตอรหลงสด (late ventricular vector)

รปท 4-15 ต าแหนงและทศทางของเวคโตคารดโอแกรมของวงควอารเอส ในแนวดานหนา (frontal plane) และแนวระนาบ (horizontal plane)

(1) เวคเตอรแรก เปนเวคเตอรแรกของวงควอารเอส เกดจากการดโพลาไรเซชนทผนงประจนของหวใจหองลาง มทศทางชไปทางขวา คอนไปทางดานหนา และปกตจะชเยองขนไปทางสวนหว ท าใหเกดคลนควในลด I, II, III, aVL, aVF และ V4-6 และคลนอารในลด aVR และ V1-2

(2) เวคเตอรหลก เปนเวคเตอรรวมชวงกลางวงควอารเอส เกดจากการดโพลาไรเซชนของกลามเนอหวใจหองลางทงสองหองสวนใหญ มเวคเตอรรวมชไปทางซาย เยองลงลาง และคอนไปทางดานหลง ท าใหเกดคลนอารในลด I, II, III, aVF และ V4-6 และคลนเอสในลด aVR, aVL และ V1-2

(3) เวคเตอรหลงสด เปนเวคเตอรชวงสดทายของวงควอารเอส เกดจากการดโพลาไรเซชนกลามเนอหวใจหองลางหลงสด เวคเตอรนมทศทางชไปทางขวาและคอนไปทางหว ท าใหเกดคลนเอสในลด I, II, III, aVF และ V4-6 ถาเวคเตอรชไปดานหนาอกดวย จะพบคลนอารไพ (R wave) ในลด aVR และ V1 ในขณะทวดดวยลด aVL เวคเตอรนอาจไมท าใหเกดคลนใด

3. วงท (T loop) (รปท 4-16) การรโพลาไรเซชนของหวใจหองลางทงหมดท าใหเกดเวคเตอรทขน วงทมขนาดใหญกวาวงพ แตเลกกวาวงควอารเอส ปกตเวคเตอรทชไปทางดานหนาอก เฉยงลงไปดานลาง และเยองไปทางขวาเมอเทยบกบเวคเตอรควอารเอสประมาณ 0-40 องศา นนคอ เวคเตอรทชไป

118

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ทางดานซายแตนอยกวาเวคเตอรควอารเอส ดงนนเมอวดดวยลด I, II, III, aVF และ V4-6 คลนทจงหวตงตามคลนผสมควอารเอส ในขณะทคลนทจะหวกลบ เมอวดดวย aVR, aVL และ V1-2

รปท 4-16 ต าแหนงและทศทางของเวคโตคารดโอแกรมของวงท ในแนวดานหนา (frontal plane) และแนวระนาบ (horizontal plane)

รปท 4-17 แสดงวธหาความสมพนธระหวางเวคเตอรรวมของวงควอารเอส และแอมพลจดของคลนควอารเอสทควรวดไดดวยลดตางๆในแนวดานหนา (ซาย) และแนวระนาบ (ขวา) ซงใชหลกการแตกแรงทวไป โดยการลากเสนจากปลายเวคเตอรรวมไปตงฉากกบแนวแกนของลดทวด แอมพลจดของคลนในลดนนวดจากจดตดของทกลด ซงคอจดเรมตนของเวคเตอรรวมดวย ไปยงจดตงฉากทได ในทางกลบกนเมอทราบขนาดและทศทางของคลนในแตละลด กสามารถหาเวคเตอรรวมหรอแกนไฟฟาหวใจได (ปลายลกศรของแนวแกนของลด แสดงบรเวณสนามไฟฟาบวกตงแตจดตดของทกลด สวนดานตรงขามเปนสนามไฟฟาลบ)

119

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

3. ความสมพนธระหวางเวคเตอรและคลนไฟฟาหวใจ เวคเตอรทางไฟฟาทเกดขนในหวใจหรอเวคโตคารดโอแกรมวงตางๆ นน เปนตวก าหนดวาคลน

และชวงเวลา ในแตละรอบของคลนไฟฟาหวใจ ควรมคาเทาใด เพอใหเขาใจไดงายขน ขอใชแรงรวมของแตละวงในการอธบาย ซงแรงรวมนเปนตวก าหนดวาคลนทวดไดในแตลดนนควรจะมความสงเหรอแอมพลจดทาใด และเปนบวกหรอลบ หนวยเปนมลลโวลตหรอเปนมลลเมตรกได วธการงายๆ คอจากแรงรวมหรอเวคเตอรรวมของแตละวง เชน วงควอารเอส (ดรปท 4-17 ประกอบ) ใหวางแรงรวมนในแนวของลดดานหนาและแนวระนาบ โดยตงตนทจดตดของแนวลด ถาตองการรวาคลนควอารเอสทวดดวยลดหนงๆ ควรมความสงเทาใด กใชหลกการแตกแรงไปยงแนวแกนของลดนน นนคอ ลากเสนตรงจากปลายแรงรวมไปตงฉากกบแนวแกนของลดทตองการ ระยะทางจากจดตดของแนวแกนของทกลด ซงคอจดเรมตนของแรงรวมดวย ไปยงจดทตงฉากดงกลาวในแตละลด เปนตวก าหนดความสงของคลนควอารเอสทควรวดไดดวยลดนน โดยถาแรงทแยกมาแลวนตกอยในทศทางของลดทเปนสนามไฟฟาบวก คลนทไดจะเปนบวกหรอไดคลนหวตง แตถาไปอยในสนามไฟฟาลบของลด จะไดคลนเปนลบหรอคลนหวกลบ ส าหรบความสมพนธระหวางวงพกบคลนพ วงทกบคลนท หรอวงยอยอน กพจารณาไดในท านองเดยวกนกบทยกตวอยางน ในทางกลบกนเมอท าการวดคลนไฟฟาหวใจในแนวตางๆ หลายลด กสามารถค านวนหรอประมาณยอนกลบไปไดวา แรงรวมของเวคเตอร หรอแกนไฟฟาของหวใจแตละหองมขนาดหรอทศทางอยางไรไดดวย (ดเรองแกนไฟฟาหวใจ)

4. ขอสงเกต เวคโตคารดโอแกรมมประโยชนมาก ส าหรบใชอธบายการเกดคลนไฟฟาหวใจ แตปกตมไดท า

การวดกนเปนประจ า มกจะท าการวดในคลนกโรคเฉพาะทางตางๆเทานน ทงนอาจเนองจากไมมคามาตรฐานส าหรบเปรยบเทยบทแนชด ไมมขอก าหนดทแนนอนในการวางอเลกโทรด เวคโตคารดโอแกรมไมคอยมประโยชนตอการบอกภาวะหวใจเสยจงหวะ ถาไมวดคลนไฟฟาหวใจดวย และไมสามารถบอกศกยไฟฟาไอโซอเลกตรกในชวงเวลาพอาร ตอนเอสท และตอนทพได ดงนนจงไมสามารถใชอธบายความผดปกตบางอยางได เชน หวใจโต การกดกนเสนใยน าไฟฟา และกลามเนอหวใจอดตาย เปนตน อยางไรกตาม เนองจากเทคนคทางดานคอมพวเตอรมการพฒนาอยางรวดเรว การวดเวคโตคารดโอแกรมจงมประโยชนมากขนในปจจบน โดยเปลยนจากกราฟเวคเตอรในแตละรอบท างานของหวใจ เปนกราฟทมองคประกอบของเวคเตอรคลายกบคลนไฟฟาหวใจ เรยกวา โพลารคารดโอกราฟ ซงไมขอกลาวรายละเอยดในทน

120

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ศกยะเพองานของเซลลหวใจและการเกดคลนไฟฟาหวใจ คลนไฟฟาหวใจทวดไดเปนผลลพธของเวคเตอรทเกดจาก การเกดและแผของคลนดโพลาไรเซชน

และคลนรโพลาไรเซชนในหวใจ ลกษณะของเวคเตอรคลายกบมไดโพลทมขนาดของขว (ความแรงของศกยไฟฟาของขวบวกและขวลบ) และทศทาง วางอยในต าแหนงทตางกนภายในชองอกในเวลาตางๆกน ส าหรบการเกดไดโพลนน ความจรงเกดจากการเกดศกยไฟฟาลบหรอขวลบขนกอน เนองจากการดโพลาไรเซชนของเซลลหวใจจ านวนหนง หรอเซลลเกดศกยะเพองานขน นนเอง ความแรงของศกยไฟฟาทจดใดๆรอบๆ ไดโพล เชน แขนขวา ขนกบกระแสไฟฟาจากไดโพลทไปถงจดนน กระแสไฟฟาทเกดขนทไดโพล นน เปนผลรวมของกระแสไฟฟาทเกดจากการเคลอนทของไอออนทเกดขนในแตละเซลล เมอเซลลเกดศกยะเพองานขน กระแสไฟฟาทเกดขนในเซลลหนงๆ ในขณะเกดศกยะเพองาน (Im) ค านวณไดดงน จาก Im = dqm/dt และ qm = CmVm จะไดวา

Im = Cm dVm/dt

เมอ qm = ประจทเกดขนระหวางเยอหมเซลลในเวลาใดๆ ขณะเกดศกยะเพองาน Vm = ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในเวลาใดๆ ขณะเกดศกยะเพองาน Cm = ความจไฟฟาของเยอหมเซลล (membrane capacitance) มคาคงทหนง

ความสมพนธนอาศยคณสมบตทวาเยอหมเซลลมคณสมบตเปนตวเกบประจ (capacitor) และมชองไอออน (ซงมความตานทานคาหนง) ทยอมใหไอออนหรอกระแสไฟฟาผานได

เมอพจารณาการเกดศกยะเพองานของแตละเซลลแลวจะพบวา กระแสไฟฟาเกดไดมากในชวงระยะทศนยและระยะทส (รปท 4-18) ซงเปนชวงทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปลยนแปลงมาก (aVm/dt มคาสง) สวนบรเวณทเปนแพละโทนน ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลคอนขางคงท จงใหกระแสไฟฟานอย นอกจากนยงพบอกวา ศกยะเพองานในเซลลกลามเนอหวใจใหกระแสไฟฟาเกดขนไดมากกวาเซลลคมจงหวะ เพราะความชน (dVm/dt) ของระยะทศนยของศกยะเพองานในเซลลกลามเนอหวใจและเสนใยน าไฟฟามคามากกวา ยงไปกวานนเรายงตองทราบอกดวยวา คลนตางๆของคลนไฟฟาหวใจเปนผลรวมของไฟฟา ทเกดจากการเกดศกยะเพองานของเซลลหลายๆเซลล ในแตละชวงเวลา ถาเซลลกลมหนงๆ เกดศกยะเพองานในเวลาใกลกนมาก ผลรวมของศกยไฟฟาทเกดขนกจะสง และชวงเวลาของคลนกจะสน แตถาเกดศกยะเพองานในเวลาตางกนมาก เชน การน าไฟฟาลดลง ผลรวมของศกยไฟฟาทวดไดกจะนอย และชวงเวลาของคลนทเกยวของกจะยาวขน สวนในภาวะทเซลลมขนาดโตขน ผลรวมของศกยไฟฟาจะมคามากขนและชวงเวลาของคลนทเกยวของจะยาวขน เพราะใหกระแสมากและใชเวลาดโพลาไรเซชนนาน

121

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ดงนนเมอพจารณาคณสมบตทางไฟฟาของเซลลตางๆของหวใจแลว สามารถอธบายสวนประกอบของคลนไฟฟาหวใจไดดงน

รปท 4-18 ความสมพนธระหวางการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเซลลกลามเนอหวใจหองบน กลามเนอหวใจหองลาง และเซลลพรคนเย ตอการเกดคลนไฟฟาหวใจ ในแตละรอบท างานของหวใจ ในภาพแสดงเฉพาะเซลลแรกและเซลลสดทายในแตละหองหวใจ ทเปนตวก าหนดคลนตางๆ ใหสงเกตเซลลพรคนเยทรโพลาไรซชากวาเซลลอน

(1) คลนพ เปนผลรวมของศกยไฟฟาทเกดขนในชวงระยะทศนยของศกยะเพองานของเซลลตางๆในกลามเนอหวใจหองบนทงสองหอง

(2) คลนผสมควอารเอส เปนผลรวมของศกยไฟฟาทเกดขนในชวงระยะทศนยของศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจหองลางทงสองหอง

(3) คลนท เปนผลรวมของศกยไฟฟาทเกดขนในสวนปลายของระยะทสาม (terminal repolarization) ของศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจหองลางทงสองหอง

(4) ตอนเอสท อยในชวงเกดแพละโทของศกยะเพองานในเซลลหวใจหองลาง จงท าใหไดศกยไฟฟาไอโซอเลกตรกในภาวะปกต

(5) ตอนพอาร เปนเวลาทใชในการน าไฟฟาผานปมเอวเปนสวนใหญ และเปนศกยไฟฟาไอโชอเลกตรก

122

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

จากขอมลนจะเหนวา ศกยไฟฟาในชวงระยะทหนงไมปรากฏในคลนไฟฟาหวใจ เพราะมชวงเวลาสนและการเปลยนแปลงนอย อนท าใหมกระแสเกดขนนอยดวย เนองจากคลนไฟฟาหวใจเปนผลรวมของศกยไฟฟาทเกดขนในแตละเซลลทสมพนธกน แอมพลจดของคลนจงขนกบทงจ านวนเซลล ขนาดของเซลล และความเรวในการน าไฟฟาของกลมเซลลทเกยวของ ดวยเหตน คลนพจงมแอมพลจดต ากวาคลนผสมควอารเอส เมอเทยบคาทไดจากลดทใหคลนแตละอนสงสด เพราะมวลของหวใจหองบนนอยกวาหองลาง ในท านองเดยวกนการทเวคเตอรควอารเอสมทศทางชไปทางหวใจหองลางซาย ทงๆ ทหวใจหองลางทงสองหองเกดการดโพลาไรเซชนไดพรอมกน กเปนเพราะวา หวใจหองลางซายมมวลมากกวาหวใจหองลางขวา นนเอง สวนชวงเวลาของคลนตางๆกขนกบมวลและความเรวในการน าไฟฟาดวย ดวยเหตนชวงเวลาควอารเอสของกระตาย (35 มลลวนาท) จงนอยกวาของสนข (55 มลลวนาท) เดกเกดใหม (40-50 มลลวนาท) และผใหญ (80-100 มลลวนาท) ตามล าดบ เพราะมวลของหวใจกระตายนอยกวาของสนข เดกเกดใหมและผใหญ ตามล าดบ นอกจากนการทสตวใหญๆ เชน ชาง มา และวว เปนตน มชวงเวลาควอารเอสยาวกวามนษย ยงเกดจากเสนใยพรคนเยในหวใจมนษยแผไปทวสวนตางๆของหวใจหองลาง ไดทวถงดกวาสตวตางๆเหลานน การน าไฟฟาในหวใจของมนษยจงไวกวา และเซลลหวใจหองลางเกดศกยะเพองานไดในเวลาใกลเคยงกนมากกวา

ถาน าความรเกยวกบสรรวทยาไฟฟาของเซลล (cellular electrophysiology) มาอธบายการเกดการเปลยนแปลงตอนเอสทจะพบวา ถาแพละโทมชวงเวลาสนจะท าใหตอนเอสทสนและต าลงกวาปกตหรอไมม เชน ในขณะเกดอาการหวใจเตนเรว ภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไป และการใชยาดจทอลส เปนตน ภาวะเชนนอาจเกดจากศกยไฟฟาในชวงแพละโทของหวใจหองลาง ไดรบอทธพลจากคลนรโพลาไรเซชนของหวใจหองบนเมอชวงเวลาพอารสนลง ภาวะอนเชน หวใจโต กท าใหตอนเอสทต าลงได ทงนอาจเกดจากการรโพลาไรเซชนไมสม าเสมอเหมอนปกตเพราะเซลลมคณสมบตผดปกตไป สวนตอนเอสทต าลงหรอสงขนในภาวะหวใจขาดเลอด อาจเกดจากการไหลของกระแสบาดเจบ (injury current) (ดบทท 5) ในภาวะทแพละโทยาวขน เชน ภาวะเลอดมแคลเซยมนอยไป ภาวะรางกายมอณหภมต า (hypothermia) และอาการหวใจเตนชา จะท าใหตอนเอสทยาวขนดวย โดยไมมผลตอชวงเวลาของคลนท

ดจทอลสท าใหแพละโทสนลง และการรโพลาไรเซชนในชวงปลายๆ ของหวใจหองลางเกดไดชา (มความชนนอย) การเปลยนแปลงนสมพนธกบตอนเอสทต าและสนลง แอมพลจดของคลนทลดลง และชวงเวลาควทสนลง ควนดน (Quinidine) ท าใหแพละโทยาวขน การรโพลาไรเซชนในชวงปลายๆชาลง และท าใหชวงเวลาของศกยะเพองานยาวขน การเปลยนแปลงนสมพนธกบตอนเอสทยาวขน แอมพลจด ของคลนทลดลง และชวงเวลาควทยาวขน แสดงใหเหนวา การเปลยนแปลงแพละโทนาจะเปนตวก าหนดตอนเอสท สวนการเปลยนแปลงความชนของการรโพลาไรเซชนในชวงปลายๆ เปนตวก าหนดแอมพลจด ของคลนท การทคลนทในผปวยภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกนมลกษณะสงและแคบ เกยวของกบความชนหรอความเรวของการรโพลาไรเซชนในชวงปลายๆเพมขน เนองจากความน าโปแตสเซยมของเยอหมเซลลหวใจเพมขน สวนภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไปจะท าใหคลนทเตยลง ตอนเอสทต าลง และแอมพลจด

123

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ของคลนยสงมากขน ทงนเกยวของกบชวงเวลาของแพละโทลดลงและความชนของการรโพลาไรเซชนในชวงปลายๆลดลงดวย

สรปตวแปรพนฐานทก าหนดคลนไฟฟาหวใจ จากทกลาวมาขางตนพอสรปตวแปรพนฐานทมผลตอคลนไฟฟาหวใจไดดงน 1. ทศทางการแผของคลนดโพลาไรเซชนและสญญาณรโพลาไรเซชน 2. รปรางและลกษณะของศกยะเพองานในแตละเซลล (ความชนและแอมพลจดของคลน) 3. แหลงผลตสญญาณไฟฟาในหวใจ 4. มวลในแตละสวนของเนอเยอหวใจ 5. ความเรวในการแผของสญญาณไฟฟาของสวนตางๆ 6. ชนดของลดทวด 7. เทคนคและความถกตองในการวด 8. ขนาดของทรวงอกและน าหนกรางกาย คนทมไขมนมากมกไดคาคลนไฟฟาหวใจต ากวาคนผอม

เพราะไขมนน าไฟฟาไมด ปจจยตางๆทมผลตอคลนไฟฟาหวใจ เชน ความเขมขนของอเลกโทรไลตในเลอด เปนตน มกลไก

ผานตวแปรดงกลาวแลวขางตน โดยเฉพาะอยางยงความเรวในการน าไฟฟา รปรางและลกษณะของศกยะเพองาน และการก าเนดเซลลคมจงหวะผดทขน การเปลยนแปลงเหลานจะท าใหคลนไฟฟาหวใจผดปกต ซงอาจสงผลใหหวใจท างานผดปกตดวย

แกนไฟฟาหวใจ (cardiac electrical axis) 1. ความรทวไป แกนไฟฟาหวใจคอ เวคเตอรรวมของคลนดโพลาไรเซชนทเกดขนในหวใจหองลางในแตละรอบ

ท างานของหวใจ แกนไฟฟาหวใจไมเหมอนกบแกนหวใจทางกายวภาคศาสตร แมวาทงสองตวแปรมความสมพนธกน การอานคาคลนไฟฟาหวใจปกตตองทราบแกนไฟฟาและจงหวะการเตนของหวใจ กอนทจะพจารณาความผดปกตอนๆ ทศทางของแกนไฟฟาหวใจก าหนดมมเปนองศา การหมน (rotation) หรอเบยงเบน (deviation) ของแกนไฟฟาหวใจอาจเกดไดทงแนวดานหนาและแนวระดบ

1.1 แกนในแนวดานหนา (frontal plane axis) แยกไดเปนแกนในแนวดง (vertical axis) แกนในแนวขนาน (horizontal axis) แกนในแนวระยะกลาง (intermediate axis) แกนกงแนวดง (semivertical axis) และแกนกงแนวระดบ (semihorizontal axis)

1.2 แกนในแนวระดบ (horizontal plane axis) แยกไดเปน การหมนตามเขมนาฬกา (cockwise rotation) และการหมนทวนเขมนาฬกา (countercockwise rotation)

124

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

2. การค านวณ แกนไฟฟาหวใจทวดตามปกตคอ แกนในแนวดานหนาของหวใจหองลาง โดยใชคลนผสมควอาร

เอสทไดจากลด I, II และ III สวนการวดในแนวระดบกระท าในบางกรณโดยใชลดวดทอกแบบขวเดยว 2.1 การวดแกนไฟฟาหวใจในแนวดานหนา มขนตอนดงน

(1) อานคาความสงของคลนอารของลด I, II และ III โดยเรมจากเสนไอโซอเลกตรก ถาคลนอารมคาบวก (หวตง) ใหใสเครองหมายบวกก ากบ ถามคาลบ (หวกลบ) ใหใสเครองหมายลบก ากบ สมมตเทากบ +1.5 ซม. ส าหรบลด I

(2) อานความสงของคลนควและคลนเอส โดยเรมจากเสนไอโซอเลกตรกเชนกน ก ากบเครองหมายบวกและลบดวย สมมตคลนคว = -0.2 ซม. และคลนเอส = -0.3 ซม. ส าหรบลด I

(3) ค านวณความสงของคลนผสมควอารเอส ดวยการบวกทางพชคณตของคลนคว คลนอาร และคลนเอส ของลดเดยวกน นนคอ คลนผสมควอารเอสส าหรบลด I ในกรณนเทากบ +1.5 - 0.2 - 0.3 = +1.0 ซม.

(4) ท าการวดความสงของคลนผสมควอารเอสในลด II หรอลด III ลดใดลดหนงกได ดวยวธการเดยวกบขอ (1) ถง (3) สมมตไดลด II = +2.5 ซม. และลด III = 0.5 ซม.

(5) อาศยสามเหลยมของไอนโทเวน (รปท 4-19) วดระยะจากจด (กงกลาง) ของลด I ไปทางบวก 1.0 ซม. (ตามเครองหมายและขนาดของเวคเตอรทวดได) ถาใชคลนผสมควอารเอสของลด II ใหลากเสนจากจดกงกลางลด II ไปทางบวก 1.5 ซม. แตถาใชลด III ใหลากเสนจากจดกงกลางลด III ไปทางบวก 0.5 ซม. แลวลากเสนตงฉากจากปลายเวคเตอรของ 2 ลดใหไปตดกนทจดจดหนง หลงจากนนลากเสนจากจดกงกลางของสามเหลยมดานเทา (จดตดของเสนมธยฐาน) ไปยงจดทตดกนนน เสนนเรยกวา แกนไฟฟาหวใจในแนวดานหนา ถาลากเสนนตอไปจนถงเสนรอบวงของวงกลมจะท าใหทราบวา แกนไฟฟาหวใจนอยในแนวท ามมเทาใดในแนวดานหนา

นอกจากวดโดยใชลดมาตรฐานแลว ยงสามารถหาแกนไฟฟาหวใจในแนวดานหนาดวยการใชลด I และ aVF ดวย สองลดน ท ามม 90 องศาตอกน วธการกคอ ลากเสนลด I ในแนวนอน (0 องศาทางขวามอ) และลด aVF (+90 องศาในแนวดง) ในแนวตงฉาก ใหตดกน จดตดคอ จดแบงแนวขวบวกและลบ (รปท 4-20) อานคาคลนผสมควอารเอสของลด I และ aVF ในท านองเดยวกบขอ (1) ถง (3) แลวลากแนวเวคเตอรของแตละลดตามความสงของคลนผสมควอารเอส หลงจากนนลากเสนตงฉากจากปลายเวคเตอรของแตละลดใหไปตดกนทจดหนง แลวลากแกนไฟฟาหวใจจากจดตดของแนวลดมายงจดตดน มมทไดคอ แกนไฟฟาหวใจในแนวดานหนาโดยประมาณ มมนเปนบวกมากกวาใชลดมาตรฐานประมาณ 13 % เพราะลด aVF มความเขมเพยง 87 % ของลดมาตรฐาน คนปกตมแกนไฟฟาหวใจในแนวดานหนาอยในชวง -30 ถง +110 องศา ถามทศทางอยในแนวท ามมมากกวา +110 องศา แสดงวา แกนไฟฟาหวใจเบยงเบนไปทางขวา (right axis deviation) แตถามทศทางตกอยต ากวา -30 องศา แสดงวา แกนไฟฟาหวใจเบยงเบนไป

125

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ทางซาย (superior or left axis deviation) การหมนนจะท าใหรปรางของคลนไฟฟาหวใจตางกนออกไป (ตารางท 4-3)

2.2 การวดแกนไฟฟาหวใจในแนวระดบ การวดแกนไฟฟาหวใจในแนวระดบนน กระท าไดในลกษณะเดยวกนกบแนวดานหนา เพยงแตวางแนวแกนของลดวดทอกในต าแหนงตางๆใหตดกนทจดหนง (ซงอยบรเวณกงกลางหวใจ) แทนทจะเปนสามเหลยมดานเทา และวางระยะของคลนผสมควอารเอสของลด ตาง ๆ ไปตามแนวเวคเตอรของลดนนๆ โดยเรมจากจดตดน (จดแบงแนวขวบวกและลบของลดวดทอก) แลวลากเสนตงฉากจากปลายเวคเตอรของลดอยางนอยสองลด ไปตดกนทจดหนง หลงจากนนใหลากเสนจากจดตดทแบงแนวแกนของลดตางๆ ไปยงจดตดของแรงรวมของสองลดทได เสนนกคอ แกนไฟฟาหวใจในแนวระดบ การหมนตามเขมนาฬกาเกดจากแกนไฟฟาหวใจเบยงเบนไปทางซายเมอมองจากดานบนหวไปยงหวใจ พบไดเมอมคลนเอสในลด V5 และ V6 สวนการหมนทวนเขมนาฬกา มการเบยงเบนของแกนไฟฟาของหวใจไปทางขวาเมอมองจากดานบนหวไปยงหวใจ พบการดโพลาไรเซชนของหวใจหองลางซาย (left ventricular complex) เรมแรกท V2 เวคเตอรควอารเอสชไปทางดานหนามากขน และ ตอนเอสทสงขนในลด V2 ในการพจารณาวา แกนไฟฟาหวใจในแนวระดบจะหมนตามเขมหรอทวนเขมนาฬกานน ใหมองจากดานลางของกลามเนอกระบงลมขนไปยงหวใจ (รปท 4-21)

รปท 4-19 สามเหลยมของไอนโทเวนส าหรบวดแกนไฟฟาหวใจในแนวดานหนา

126

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 4-20 การวดแกนไฟฟาหวใจในแนวดานหนาโดยใช Lead I และ Lead aVF ซงวางตงฉากกน

การเบยงเบนตามปกตของคลนไฟฟาหวใจ 1. สาเหต คลนไฟฟาหวใจทถอเปนคาปกตทวไปดงกลาวแลวกอนหนาน เปนขอมลทไดจากการศกษาใน

ประชากรกลมใหญ โดยถอเอาระดบความเชอมน 95 - 98% ดวยเหตนจงมประชากรอกประมาณ 2 ถง 5% ทมคลนไฟฟาหวใจตางจากคาปกต ทงๆ ทเปนประชากรทปกตดและมไดเปนโรคหวใจแตอยางใด เรยกวา การเบยงเบนตามปกต (normal variants) ตวแปรทอาจท าใหคลนไฟฟาหวใจเบยงเบนตามปกต (มใชผดปกต) ไดแก อาย เพศ น าหนกรางกาย โครงสรางของทรวงอก ต าแหนงของหวใจในทรวงอก นกกฬา การรบประทานอาหาร อณหภมของสงแวดลอม การออกก าลงกาย การสบบหร การระบายหายใจเกน (hyperventilatation) และต าแหนงของลดวดทอก ตามทฤษฎแลว ผปวยควรพกประมาณสบหานาทกอนทจะถกวดคลนไฟฟาหวใจ ตองไมรบประทานอาหารมาใหมๆ และตองหยดสบบหรกอนถกวดประมาณสามสบนาท การวางต าแหนงอเลกโทรดบนหนาอกตองก าหนดใหแมนย า และตองท าเครองหมายไวกอนวางอเลกโทรด เพอปองกนการเคลอนยาย การเบยงเบนตามปกตของคลนไฟฟาหวใจในภาวะตางๆ ในคนทไมมความผดปกตของหวใจหรออาการของโรคใดๆ ไดสรปไวในตารางท 4-4

127

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 4-21 แสดงทศทางการเบยงเบนของแกนไฟฟาหวใจในแนวระดบ ตามลกษณะการหมนของเขมนาฬกา เมอมองจากกลามเนอกระบงลมขนไปยงหวใจ การเบยงเบนไปทางแขนซายหรอลดวหนง เรยกวา การหมนทวนเขมนาฬกา (counterclockwise rotation) สวนการหมนไปทางแขนขวาหรอลดวหก เรยกวา การหมนตามเขมนาฬกา (clockwise rotation) ลดใดจะมคาความสงของคลนเปนเทาใด ใชหลกการรวมแรงและแยกแรงทวไป ตารางท 4-4 ความผดปกตของคลนไฟฟาหวใจในคนทไมมอาการของโรคและไมเปนโรคหวใจ 1. Abnormally tall P wave (P wave height is affected by heart rate, sympathetic tone, and position of the

heart relative to the diaphragm) 2. Notched P waves of normal duration. 3. Abnormal Q waves (affected by body build, position of the heart relation to the diaphragm, chest cage

abnormalities such as kyphoscoliosis, and pulmonary conditions such as pneumothorax). 4. Tall right precordial R waves (prominent anterior forces). 5. Prominent precordial voltage (affected by ventricular muscle mass, distance of recording electrodes

From cardiac muscle, and bodybuild). 6. Intraventricular conduction delay, notched QRS complexes, and bundle branch block patterns. 7. AV nodal conduction delay and block (affected by vagal tone). 8. Early repolarization. 9. Isolated T wave inversions.

128

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

2. ตอนเอสทสงขน (ST segment elevation) รอยตอเจและตอนเอสทอาจสงขนสองมลลเมตร เมอวดดวยลดวดทอกแบบขวเดยวในภาวะปกต

บอยครงทตอนเอสทอาจสงขนถงสมลลเมตร เมอขววดอยทอกทางดานซาย ลดทพบตอนเอสทสงขน ตอนเอสทมกจะมรปเปนระฆงหงายและคลนทมลกษณะหวตง ในขณะออกก าลงกาย ตอนเอสทจะเขาสศกยไฟฟาไอโซอเลกตรกได การสงขนของตอนเอสทในคนปกตน อาจเกดจากเซลลของหวใจบางกลมเกดรโพลาไรเซชนขน ในขณะทเซลลทวไปยงคงดโพลาไรซอย

3. ตอนเอสทสงขนพรอมกบคลนทหวกลบ (ST segment elevation with inversed T wave)

คลนทหวกลบสามารถพบไดในลดทวดแลวพบวาตอนเอสทสงขน ความผดปกตเชนนมลกษณะคลายกบโรคหวใจ ดวยเหตนจงตองมการวเคราะหในรายละเอยดทางคลนกตอไป อยางไรกตาม ดวยเหตผลทยงไมทราบ เราสามารถพบตอนเอสทสงขนพรอมกบคลนทหวกลบไดบอยในคนผวด า เมอออกก าลงกายซงหวใจเตนเรวขน สามารถท าใหคาเหลานเขาสปกตได

4. การระบายหายใจเกน (hyperventilation) ในคนปกต ซงมความกระวนกระวายและมการระบายหายใจเกน จะพบความผดปกตของ

คลนไฟฟาหวใจไดหลายอยาง เชน ชวงเวลาพอารยาวขน อาการหวใจเตนเรวจากไซนส (sinus tachycardia) และตอนเอสทต าลง โดยคลนทอาจหวกลบหรอปกตกได ความผดปกตนพบไดบอยเมอวดดวยลด II, III, aVF และลดวดทอกทางดานซาย (V4-6) ความผดปกตนสวนหนงเกดจากความไมสมดลของระบบประสาทอตโนวตทไปควบคมหวใจ ยาบางอยาง (เชน อะโทรปน และโปรแพรโนลอล) และโปแตสเซยม สามารถท าใหคลนไฟฟาหวใจในภาวะนเขาสปกตได ลกษณะความผดปกตนคลายกบทพบในผปวยโรคหวใจขาดเลอด ดงนนเมอพบความผดปกตของคลนไฟฟาหวใจในลกษณะน ตองท าการตรวจวดหวใจดวยวธอนประกอบดวย

5. ผลของการรบประทานอาหาร (food intake) หลงการรบประทานอาหารมอหลก โดยเฉพาะอาหารทมคารโบไฮเดรตมาก อาจพบตอนเอสท

ต าลงหรอคลนทหวกลบได การเปลยนแปลงนเปนภาวะปกตของรางกาย สวนหนงเกยวของกบการทโปแตสเซยมเขาเซลลมากขน เนองจากอทธพลของอนซลนและอพเนฟรน ซงคดหลงมากในขณะรบประทานอาหาร คลนไฟฟาหวใจทเปลยนไปนมลกษณะคลายกบความผดปกตของหวใจหลายอยาง

6. ผลของการหายใจลก (deep respiration) การหายใจลกมผลตอแกนไฟฟาหวใจทเกดขน และสงผลตอคลนไฟฟาหวใจทปรากฏออกมา ทงน

เนองจากหวใจวางตวอยบนเยอหมปอด สวนฐานตดกบหลอดเลอดขนาดใหญ จงไมสามารถเคลอนทได แตสวนขวเปนอสระสามารถเคลอนทเบยงเบนไดบางสวน เมอหายใจเขาลก ปอดขยายมาก ขวหวใจจะถกดนใหเบยงตวอยในแนวดงมากขน ท าใหแกนไฟฟาของหวใจอยในแนวดง (vertical axis) และหมนตามเขมนาฬกา เมอหายใจออกมาก ปอดเลกลงมาก ขวหวใจจะถกดนใหเบยงไปทางซาย ท าใหแกนไฟฟาของ

129

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

หวใจเบยงเบนไปอยในแนวระดบ (horizontal axis) และหมนตามเขมนาฬกา (มองจากกระบงลมขนไปหาหวใจ นอกจากนเนองจากในขณะหายใจเขาลก เลอดไหลกลบหวใจดานขวามาก แตไหลกลบหวใจดานซายลดลง ท าใหหวใจดานขวาบบตวแรงขนและปรมาตรสโตรกมาก ในขณะหวใจดานซายบบตวแรงนอยลง และปรมาตรสโตรกลดลง ซงสงผลตอความดนเลอดและอตราการเตนของหวใจ (ดบทท 6) สวนในขณะหายใจออกมากจะเกดผลตรงขาม การเปลยนแปลงปรมาตรสโตรกนรวมกบการเปลยนแปลงแกนไฟฟาหวใจ ท าใหคลนไฟฟาหวใจในขณะหายใจเขาและออกตางกนออกไป ความเบยงเบนเชนนพบไดชดเจนเมอใชลดวดทอกแบบขวเดยว

ภาวะหวใจเสยจงหวะเนองจากการหายใจ (respiratory-cardiac arrhythmia) อตราการเตนของหวใจในขณะหายใจเขาจะสงกวาในขณะหายใจออก ท าใหชวงเวลาอารอารในขณะหายใจเขาสนกวาในขณะหายใจออก (รปท 4-22) กระบวนการนเกดจากการเปลยนแปลงของพลงกระทบประสาทอตโนวตทไปยงหวใจ ทระดบระบบประสาทสวนกลาง โดยเฉพาะทกานสมอง ในขณะหายใจเขาประสาทซมพาเทตกไปยงปมเอสเอท างานเพมขน ในขณะทประสาทเวกสไปยงปมเอสเอท างานลดลง ท าใหอตราการผลตสญญาณไฟฟาของปมเอสเอเรวขนในขณะหายใจเขา สวนในขณะหายใจออกจะมการเปลยนแปลงทตรงขามกน (ส าหรบกลไกการเปลยนแปลงนจะไดกลาวรายละเอยดในบทท 6) ดวยเหตทชวงเวลาอารอารในขณะหายใจเขาและออกไมเทากน การวดอตราการเตนของหวใจโดยใชชวงเวลาอารอาร จงตองหาคาเฉลยชวงเวลาดงกลาวทงในขณะหายใจเขาและหายใจออก ใหครบหนงรอบของการหายใจ จงจะไดอตราการเตนของหวใจเฉลยทถกตอง

รปท 4-22 ภาวะหวใจเสยจงหวะเนองจากการหายใจ ในขณะหายใจเขาหวใจเตนเรว สวนขณะหายใจออก

หวใจเตนชา

130

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ประโยชนและขอจ ากดของการวดคลนไฟฟาหวใจ คลนไฟฟาหวใจเปนผลของการเปลยนแปลงสญญาณไฟฟาในหวใจ ซงสงผลตอการท างานของ

หวใจอยางมาก การวดคลนไฟฟาหวใจจงมประโยชนในการบอกภาวะผดปกตหลายอยาง 1. ภาวะหวใจหองบนและหองลางโต (atrial and ventricular hypertrophy) 2. กลามเนอหวใจขาดเลอดและอดตาย (myocardial ischemia and infarction) การตรวจหาความ

ผดปกตประเภทนตองวดคลนไฟฟาหวใจดวยลดหลายชนด อาจตองหาเวคโตคารดโอแกรม และวดคลนไฟฟาหวใจในขณะออกก าลงกายดวย

3. ภาวะหวใจเสยจงหวะ (arrhythmia) การวดคลนไฟฟาหวใจไมเพยงแตบอกความผดปกตประเภทนไดเทานน ยงบอกต าแหนงทผดปกตไดดวย

4. เยอหมหวใจอกเสบ (pericarditis) 5. โรคสวนกาย (systemic diseases) ทมผลกระทบตอหวใจ 6. ผลของยาทใชกบหวใจ เชน ดจทอลส (digitalis) และควนดน (quinidine) เปนตน 7. ความผดปกตของอเลกโทรไลตในเลอด โดยเฉพาะอยางยงโปแตสเซยมไอออนและแคลเซยม

ไอออน แมวาคลนไฟฟาหวใจมประโยชนหลายประการ แตกมขอจ ากดทตองพจารณาดงน 1. คลนไฟฟาหวใจเปนเพยงการวดทางหองปฏบตการเทานน ไมไดบอกความผดปกตของ

โรคหวใจไดทกกรณ คนปกตอาจมความผดปกตของคลนไฟฟาหวใจ ในขณะทคนทเปนโรคหวใจอาจมคลนไฟฟาหวใจปกตด

2. ผลทไดจากการอานคลนไฟฟาหวใจ ตองใชพจารณารวมกบการตรวจวดอยางอน กอนทจะวนจฉยวาเปนโรคใดโรคหนงอยางแนนอน

3. ผทจะอานคลนไฟฟาหวใจไดถกตองทสด ปกตคอแพทยเจาของไข ซงมการตรวจรกษาผปวยอยางใกลชดอยเปนประจ า

4. การวดคลนไฟฟาหวใจ มขอก าหนดทางทฤษฎหลายอยางดงน (1) การเกดเวคเตอรของคลนตางๆมลกษณะเปนไดโพล (dipole hypothesis)

(2) จดศนยกลางของการเกดคลนไฟฟาหวใจอยทใจกลางของทรวงอก (3) ลด I, II และ III อยหางจากจดศนยกลางของแกนไฟฟาของหวใจเทากน (4) รางกายของมนษย (human torso) ถกสมมตใหมรปรางกลม (5) ทกสวนของรางกายมความสามารถในการน าไฟฟาอยางดสม าเสมอกน จากขอสมมตเบองตนจะเหนวา เฉพาะคณสมบตความเปนไดโพลของเวคเตอรตางๆเทานนท

เปนไปได นอกนนมความถกตองนอยกวา 100% คอมความถกตองมากพอสมควรเทานน เชน จดศนยกลางของแกนไฟฟาหวใจมไดอยกลางทรวงอก การน าไฟฟาของสวนตางๆ ของรางกายไมเทากน และรางกายของมนษยมไดเปนทรงกลม เปนตน

131

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

5. คลนไฟฟาหวใจทวดไดตองมลกษณะทชดเจน และไมมคลนรบกวน 6. การอานคาควรพจารณาจากจากหลายๆลด และควรอานคาจากกระดาษหลายๆ จด กอนตด

บางสวนมาศกษา เพราะความผดปกตอาจเกดเปนชวงๆ และเวนระยะนานกได 7. การวเคราะหคลนตองทราบขอมลพนฐานไดแก อาย เชอชาต ความสง น าหนก ปรมาณ

ของเหลวในรางกาย โรคปอด การรกษาโรคบางอยาง ความดนเลอด และขอมลอนๆ เกยวกบโรคหวใจและระบบทางเดนหายใจ เพราะตวแปรเหลานกมอทธพลตอคลนไฟฟาหวใจ

ส าหรบเทคนคในการอานคลนไฟฟาหวใจนน มหลกทวไปดงน 1. พจารณาแผนบนทกอยางทวถง เพอใหแนใจวาไมไดเกดจากความผดพลาดทางเทคนค เชน ไม

มคลนรบกวน เปนตน 2. พจารณาจงหวะการเตนของหวใจ ถามภาวะหวใจเสยจงหวะ ใหเลอกลดทอานคาไดชดทสดมา

พจารณา ปกตคอ II หรอ V1 3. พจารณาอตราการเตนของหวใจ ถาจงหวะการเตนของหวใจหองบนและหองลางไมเทากน ให

ค านวณหาอตราการเตนของหวใจหองบน และหวใจหองลางแยกกน 4. หาคาชวงเวลาพอาร ชวงเวลาควอารเอส และชวงเวลาควทซ โดยเฉพาะจากลดมาตรฐาน แต

อาจวดจากลดอนๆกได 5. ศกษาลดในแนวดานหนาตางๆ ค านวณหาแกนไฟฟาหวใจในแนวดานหนา และระบความ

ผดปกตของคลนพ คลนผสมควอารเอส ตอนเอสท และคลนท ถามขอสงสยเกยวกบความผดปกตของคลนทใหค านวณหาคาเฉลยของเวคเตอรท และมมระหวางคลนควอารเอสและคลนท (QRS T angle)

6. ศกษาลดวดทอกแบบขวเดยว ระบองศาของการหมนในแนวระดบ ความผดปกตของคลนพ คลนท คลนผสมควอารเอส และตอนเอสท

7. จากขอมลทงหมดสามารถวนจฉยผลไดดงน (1) คลนไฟฟาหวใจปกต (2) อาจมความผดปกตบางอยาง (3) มความผดปกตอยางชดเจนในเรองใด (4) มความผดปกตอยางสมพนธกบภาวะใด (5) มความผดปกตแตไมทราบรายละเอยด การวนจฉยภาวะเหลานตองอยาลมวา คลนไฟฟาหวใจผดปกตมไดหมายความวาตองเปนโรคหวใจ

และคลนไฟฟาหวใจปกตกมไดหมายความวาไมไดเปนโรคหวใจ ดงนนกอนวนจฉยโรคจงตองพจารณารวมกบผลการตรวจอยางอนดวย

132

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

บรรณานกรม 1. Aaronson PI, Ward JPT. The cardiovascular system at a glance, 3rd edition. Massachusetts:

Blackwell, 2007. 2. Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H. Ganong's review of medical physiology, 23rd edition.

Boston, McGraw-Hill, 2010. 3. Berne RM, Sperelakis N, Geiger SR. Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system;

volume I: the heart. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1979. 4. Boron WF, Boulpaep EL. Medical physiology: a cellular and molecular approach, 2nd edition.

Philadelphia, Saunders, 2009. 5. Fuster V, Walsh RA, Harrington RA. Hurst's the heart, 13th edition. New York: McGraw-Hill, 2011. 6. Goldschlager N, Goldman MJ. Principles of clinical electrocardiography, 13th edition. Connecticus:

Appleton & Lange, 1989. 7. Hall JE. Guyton and Hall textbook of medical physiology, 12th edition. Philadelphia, Saunders,

2011. 8. Josephson ME. Clinical cardiac electrophysiology: techniques and interpretations, 4th edition.

Philadelphia, Lippincott Williams & Wilkins, 2008. 9. Koeppen RM, Stanton BA. Berne & Levy physiology, 6th edition. Philadelphia, Mosby, 2010. 10. Macfarlane PW, Lawrie TDV. Comprehensive electrocardiology. New York, Pergamon Press, 1989,

volume 1-3. 11. Mohrman DE, Heller LJ. Cardiovascular physiology, 7th edition. New York, McGraw-Hill, 2010. 12. Phibbs BP. Advanced ECG: boards and beyond, 2nd edition. Philadelphia: W.D. Saunders, 2006. 13. Goldberger AL. Clinical electrocardiography: a simplified approach, 7th edition. Missouri, Elsevier

Mosby, 2006. 14. Wagner GS. Marriott's practical electrocardiography, 11th edition. Philadelphia, Lippincott Williams

& Wilkins, 2008. 15. Rhoades RA, Bell DR. Medical physiology: principles for clinical medicine, 3rd edition. Philadelphia,

Lippincott Williams & Wilkins, 2009. 16. Rimmerman CM, Jain AK. Interactive electrocardiography, 2nd edition. Philadelphia, Lippincott

Williams & Wilkins, 2008. 17. Thaler MS. The only EKG book you'll ever need, 6th edition. Philadelphia, Lippincott Williams &

Wilkins, 2010. 18. Zipes, DP, Jalife J. Cardiac electrophysiology: From cell to bedside, 5th edition. Philadelphia, W.B.

Saunders, 2009.

133

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

บทท 5 ภาวะหวใจเสยจงหวะ

ความหมายของภาวะหวใจเสยจงหวะ

ภาวะหวใจเสยจงหวะ (arrhythmias) คอภาวะซงหวใจมจงหวะการเตนแตกตางจากปกต อาจเตนเรวขน ชาลง ไมสม าเสมอ หรอเกดผสมผสานกนระหวางตวแปรเหลานกได การเปลยนแปลงนสามารถตรวจพบไดโดยการวดคลนไฟฟาหวใจ ซงถาวดหลายลดประกอบกน อาจบอกไดทงชนดของความผดปกตทเกดขน สาเหต และต าแหนงทผดปกต

กลไกการเกดภาวะหวใจเสยจงหวะ ในแตละรอบท างานของหวใจ (cardiac cycle) ปมเอสเอจะเกดศกยะเพองานกอน แลวแผไปยง

หวใจสวนอนทางเสนไยน าไฟฟา ปมเอว และเซลลกลามเนอหวใจ โดยมล าดบและแบบแผนทเฉพาะ ท าใหเกดคลนไฟฟาหวใจ และการหดตวและคลายตวของกลามเนอหวใจ ตามล าดบ ความผดปกตของจงหวะการเตนของหวใจจงขนกบการผลตและการน าสญญาณไฟฟาของหวใจ

1. การผลตสญญาณไฟฟาผดปกต (abnormal impulse generation) ภาวะหวใจเสยจงหวะทเกดจากการผลตสญญาณไฟฟาผดปกตนน แยกไดเปนจงหวะอตโนมต

(automatic rhythm) และจงหวะถกเหนยวน า (triggered rhythm) 1.1 จงหวะอตโนมต เซลลหวใจทท าหนาทเปนเซลลคมจงหวะปกตคอ ปมเอสเอ เนองจากมพรโพเทนเชยลชน และเกด

ศกยะเพองานไดในอตราทเรวกวาเซลลคมจงหวะอน เซลลหวใจอนทสามารถท าหนาทเปนเซลลคมจงหวะได ไดแก ปมเอว เสนไยน าไฟฟา เซลลพรคนเย และกลามเนอหวใจบางสวน เรยกวา เซลลคมจงหวะแฝง (latent pacemaker) ภาวะทปมเอสเอท างานผดปกต หรอเกดเซลลคมจงหวะผดทขนจากเซลลคมจงหวะแฝง เนองจากภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอย ภาวะไฮเปอรโปโพลาไรเซชน กระแสบาดเจบ (injury current) ประสาทอตโนวต และฮอรโมนนน เปนปรากฎการณทเกดขนไดในภาวะทวไป การเปลยนแปลงจงหวะการเตนของหวใจดวยความผดปกตเหลาน เรยกวา ความอตโนมตธรรมดา (normal automaticity)

134

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ตารางท 5-1 กลไกทางดานไฟฟาทท าใหเกดภาวะหวใจเสยจงหวะ

I. Abnormal impulse generation II. Abnormal impulse conduction

A. Automatic rhythm S-A node and latent pacemakers

A. Conduction block A-V node and conducting fibers

1. Normal automaticity Usually activated by hypokalemia, hyperpolarization, autonomic nerve activity, injury current, and hormones

1. A-V blocks First, second, completed degree A-V blocks Usually caused by parasympathetic nerve overactivity and related drugs

2. Abnormal automaticity Abnormally activated by severe hypopolarization (above – 60 mV) and related factors

2. Bundle branch blocks Commonly caused by ischemia and hyperkalemia

B. Triggerd rhythm (latent or ectopic

pacemakers)

B. Unidirectional conduction block and reentry

1. Early afterdepolarization Usually induced by prolonged action potential duration Phase 3 activation of same cells

2. Delayed afterdepolarization Usually induced by hypercalcemia, partial depolarization, increased action potential amplitude, and prolong action potential duration Phase 4 activation of same cells

1. Circus movement Unidirectional block of some Purkinje fibers within a groups Circular reactivation of an affected group

2. Reflection Delayed electrical conduction of some conducting areas Reactivation of the early depolarized cells by the post affected cell action potential

III. Abnormal impulse generation and conduction

135

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ปกตเซลลคมจงหวะแฝงไมเกดศกยะเพองานขนเอง เพราะถกควบคมดวยการสงสญญาณไฟฟาจากปมเอสเอเปนจงหวะอยางตอเนอง การไหลของกระแสระหวางเซลลทมศกยไฟฟาของเยอหมเซลลตางกนและอยใกลกน (ปกตเซลลไมคมจงหวะ เชน กลามเนอหวใจ มศกยไฟฟาภายในเซลลเปนลบมากกวาเซลลคมจงหวะแฝง) และอทธพลของระบบประสาทอตโนวตและฮอรโมน ตอเซลลเหลาน ในภาวะปกตมอยระดบหนง แตไมมากพอทจะเอาชนะสญญาณไฟฟาจากปมเอสเอทสงมาถงอยตลอดเวลาได ถาในภาวะทปมเอสเอผลตสญญาณไฟฟาไดไมพอเพยง (หรออตราการเกดศกยะเพองานชากวาเซลลคมจงหวะแฝง) มการกดกนการน าไฟฟา (conduction block) มการเรงเราทเซลลคมจงหวะแฝงเองดวยระบบประสาทอตโนวตและหรอฮอรโมน และหรอเกดกระแสบาดเจบไหลจากเซลลทบาดเจบ (ขาดเลอด ขาดออกซเจน ขาดพลงงาน ฯลฯ) เซลลคมจงหวะแฝงเหลานจะแสดงตวเปนเซลลอตโนมตได ภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไปและหรอไฮเปอรโพลาไรเซชน ท าใหชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงปด (ดวยประตอนแอคตเวชน) และกระตนชองไอออนชนดเอฟ ศกยไฟฟาในขณะพกหรอระยะทสจงคอยๆ ดโพลาไรซอยางชาๆ จนถงขดเรมเปลยน และเซลลคมจงหวะแฝงแสดงตวเปนเซลลอตโนมตได ตามล าดบ

ในภาวะทเยอหมเซลลมศกยไฟฟาเปนบวกมากกวาปกตอยางมาก (เปนลบนอยกวา -60 มลลโวลต) โดยทวไปเซลลคมจงหวะแฝงและเซลลกลามเนอหวใจ จะไมเกดศกยะเพองานขนเอง แตถาเซลลเหลาน แสดงตวเปนเซลลคมจงหวะผดทขน คอเกดศกยะเพองานไดเองเปนจงหวะในภาวะน เรยกความผดปกตนวา ความอตโนมตไมธรรมดา (abnormal automaticity) การดโพลาไรเซชนท าใหชองโซเดยมไอออนปด การท างานของชองโซเดยมไอออน จงมไดเปนเหตของความอตโนมตไมธรรมดา แตภาวะนท าใหชองโปแตสเซยมไอออนชนดเคหนงและชองไอออนไหลออกชวครปด ในขณะทมไอออนบวกอนอาจแพรเขาเซลลอยางชาๆ ท าใหเซลลดโพลาไรซอยางชาๆ จนถงขดเรมเปลยน และเกดศกยะเพองานไดเอง ซงอาจเกดขนเชนนตอเนองเปนจงหวะได 1.2 จงหวะถกเหนยวน า นอกจากจะเกดเซลลคมจงหวะผดทขนดวยกระบวนการดงกลาวขางตนแลว เซลลคมจงหวะผดทอาจเกดจากเซลลไดรบการกระตนจากศกยะเพองานของเซลลอน หรอกระแสไฟฟาจากอปกรณตางๆ (trigger) ใหเกดศกยะเพองานได แตหลงจากเกดศกยะเพองาน เซลลกลบเหนยวน าตวเองใหเกดศกยะเพองานขนเองได (afterdepolarization) ซงอาจเกดอยางเปนจงหวะตอเนองไป เรยกจงหวะทเกดลกษณะนวา จงหวะถกเหนยวน า (triggered rhythm) แบงออกไดเปนสองกรณ ดงน (รปท 5-1)

(1) แอฟเตอรดโพลาไรเซชนแบบเรว (early afterdepolarization) เปนการเกดดโพลาไรเซชนขนในชวงปลายของระยะทสอง หรอชวงตนๆของระยะทสาม เนองจากชวงเวลาของแพละโทยาวขน นนคอ เซลลถกกระตนใหเกดศกยะเพองานกอนโดยสญญาณไฟฟาจากเซลลอน แตเนองจากแพละโทยาวขน อาจท าใหชองโซเดยมไอออนกลบคนสภาวะพกไดบางสวน เมอเซลลยงคงมการดโพลาไรเซชนบางสวนอย เซลลนจงกระตนตวเองใหเกดศกยะเพองานอกครงหนง หรออาจเกดจากการกระตนใหมการน าโซเดยมไอออนเขาเซลลแลกเปลยนกบการน าแคลเซยมไอออนออกจากเซลล ท าใหมประจบวกเขาเซลลสทธ และ

136

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เกดศกยะเพองานขนอกครงหนง การเปลยนแปลงนคลายกบการกระตนใหเกดศกยะเพองานในชวงเวลาตานทานสมพทธ สญญาณไฟฟาทเกดขนนจะถกสงตอไปยงเซลลอนได เซลลนจงเปนเซลลคมจงหวะผดทเนองจากถกเหนยวน า ไมใชเซลลคมจงหวะทวไป เพราะเกดสญญาณไฟฟาเองไมไดถาไมมการกระตนกอน เซลลหวใจทมโอกาสเปนเชนนมากคอ เสนไยพรคนเย พบไดในภาวะทอตราการเตนของหวใจชามาก (ถาหวใจเตนชา ชวงเวลาของศกยะเพองานจะยาวขน) และศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนลบมาก

รปท 5-1 ภาพจ าลองแสดงการเกดจงหวะถกเหนยวน า (trigger rhythm) ของเซลลหวใจ เนองจากแอฟเตอรดโพลาไรเซชนแบบเรว (บน) และแบบชา (ลาง)

(2) แอฟเตอรดโพลาไรเซชนแบบชา (delayed afterdepolarization) แอฟเตอรดโพลาไรเซชนชนดนเปนการเกดดโพลาไรเซชน ในระยะทสของศกยไฟฟาของเยอหมเซลล พบไดบอยในเสนไยพรคนเย โดยเฉพาะในภาวะทมความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายในเซลลสงขน เซลลอนของหวใจกอาจเกดขนไดบางในภาวะปกต โดยเฉพาะเซลลทมขนาดโตขน กลไกทเปนไปไดคอ การทแคลเซยมไอออนเขาเซลลมาก จะไปกระตนใหแคลเซยมไอออนคดหลงจากแหลงภายในเซลลออกมามากขนอยางเปนจงหวะ (Ca-induced cyclic-Ca release) สลบกบการน ากลบเขาแหลงเกบสะสมเปนระยะๆ ท าใหความเขมขนของ

137

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

แคลเซยมไอออนในไซโตพลาซมสงขนและต าลงเปนชวงๆ การเพมความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายในเซลล ท าใหเกดกระแสไหลเขาเซลลชวครและเกดการดโพลาไรเซชนขน กระแสทเกยวของอาจเนองจากการกระตนชองไอออนทไวตอแคลเซยม (calcium-activated channel) และ/หรอการแลกเปลยนโซเดยมไอออนกบแคลเซยมไอออน ถาการดโพลาไรเซชนนถงขดเรมเปลยนจะท าใหเกดศกยะเพองานขน และสงตอไปยงเซลลอนได ซงอาจท าใหเกดการบบตวของหวใจกอนก าหนด (premature beat) หรอถาอตราการเกดสญญาณไฟฟามความเรวพอ กสามารถก าหนดอตราการเตนของหวใจแทนปมเอสเอได พบไดบอยในภาวะทอตราการเตนของหวใจเรวขน ศกยะเพองานมแอมพลจดสงและ/หรอชวงเวลายาว และศกยไฟฟาของเยอหมเซลลดโพลาไรซบางสวน (-80 ถง -70 มลลโวลต)

2. การน าสญญาณไฟฟาผดปกต (abnormal impulse conduction) การน าสญญาไฟฟาผดปกตเปนสาเหตส าคญทสดทท าใหเกดภาวะหวใจเสยจงหวะ นอกจากเปน

เหตใหเซลลคมจงหวะแฝงแสดงตวเปนเซลลคมจงหวะผดทแลว ยงท าใหหวใจเตนดวยจงหวะผดปกตโดยไมเกยวของกบการเกดเซลลคมจงหวะผดทดวย ความผดปกตทสญญาณไฟฟาไมสามารถแผไปดวยความเรวและ/หรอทศทางตามปกต อาจเกดจากถกกดกนดวยการเปลยนแปลงโครงสราง (ทางแยกและขนาดของเซลล) สารเคม อณหภม ฮอรโมน การขาดเลอด การขาดพลงงาน หรอปจจยอนๆ การกดกนอาจท าใหคลนดโพลาไรเซชนแผไปไดชา ผานไปไดบางสวน ผานไปไมได หรอผสมกน การกดกนอาจเปนไปทงสองทศทาง (bidirectional block) คอสญญาณไฟฟาแผผานไปและแผยอนกลบได หรออาจเปนการกดกนเพยงทศทางเดยว (unidirectional block) คอ สญญาณไฟฟาแผผานไปไดแตแผยอนกลบไมได หรอแผผานไมไดแตแผยอนกลบได การกดกนเพยงดานเดยวท าใหเกดการแผของสญญาณไฟฟาหมนวนกลบไปกลบมาไดเรยกวา ปรากฏการณการวนเขาไปอก (reentry phenomenon) ซงแยกได 2 แบบ ดงน

(1) การเคลอนทเปนวง (circus movement) เปนการแผของสญญาณไฟฟาหมนเปนวงรอบบรเวณทเกยวของ เนองจากเกดการกดกนทางเดยว (รปท 5-2) เปนความผดปกตทเกดขนในโครงสรางทมลกษณะเปนวง โดยเฉพาะเสนไยพรคนเยสวนปลาย หรอกลมเซลลทอยชดกนเปนมด (bundle) เมอเกดการกดกนทเสนไยพรคนเยแขนงทไปเลยงกลามเนอหวใจดานซายของวง ในลกษณะทวา สญญาณไฟฟาแผผานสวนนไปยงกลามเนอหวใจหองลางทางดานซายของวงไมได แตแผยอนกลบจากกลามเนอหวใจสวนนขนไปยงเสนไยพรคนเยแขนงหลกได ปรากฏการณนจะท าใหสญญาณไฟฟาจากปมเอสเอทมาในชวงแรกไปเลยงกลามเนอหวใจหองลางทางดานขวาของวงกอน แลวแผตามเซลลกลามเนอหวใจทางดานขวาไปยงกลามเนอหวใจทางดานซายของวง จากนนคลนดโพลาไรเซชนจงแผยอนกลบทางแขนงเสนไยพรคนเยดานซาย ไปยงเสนไยพรคนเยแขนงหลก แลวแผวกกลบไปยงแขนงเสนไยพรคนเยดานขวา ไปกระตนกลามเนอหวใจหองลางดานขวาของวงใหเกดศกยะเพองานไดอก การวนเกดขนได เพราะการกระตนอยในชวงทเสนไยพรคนเยและกลามเนอหวใจทเกยวของรโพลาไรซเสรจสนแลว จงท าใหเกดการดโพลาไรเซชนและการรโพลาไรเซชนของกลามเนอหวใจทเกยวของขนเปนจงหวะหมนวนอยเชนนไดเอง ดวยค าสง

138

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ทมาจากปมเอสเอ (หรอสวนอน) เพยงครงเดยว ปกตเหตการณนไมเกดขน เพราะกลามเนอหวใจทงสองดานของวงใดๆ ไดรบสญญาณดโพลาไรเซชนและเกดศกยะเพองานในเวลาใกลเคยงหรอพรอมกน

รปท 5-2 ภาพจ าลองแสดงการกดกนแขนงเสนไยพรคนเยทอยใกลกนแบบทางเดยว (ดานซาย) และการเคลอนทเปนวงของสญญาณไฟฟา (circus movement) ปกตสญญาณไฟฟาจะแผจากแขนงใหญแลวแผผานเสนไยพรคนเยทงสองดาน ไปดโพลาไรซกลามเนอหวใจหองลางพรอมกนทงดานซายและขวา สญญาณไฟฟานไมสามารถยอนกลบไปดโพลาไรซต าแหนงกอนหนานได เพราะศกยะเพองานของต าแหนงดงกลาวอยในระยะพกสมบรณ แตกรณนสญญาณไฟฟาแผลงตามดานขวาได แตผานดานซายไมไดเพราะมภาวะกดกนขาลง กลามเนอหวใจทางดานซายจะดโพลาไรซชากวาปกต เพราะตองอาศยสญญาณไฟฟาทแผมาทางกลามเนอหวใจทางดานขวา ซงเวลานเสนไยพรคนเยทางดานซายเหนอต าแหนงทกดกนทางเดยวไดรโพลาไรซแลว สญญาณไฟฟาจากกลามเนอหวใจทางดานซายจงแผยอนขนไป (เนองจากขาขนไมมภาวะกดกน) แลวท าใหเกดศกยะเพองานทแขนงใหญ ซงสญญาณไฟฟานกสามารถแผไปทางดานขวาไดซ าอก จงเกดการเหนยวน าใหเกดศกยะเพองานในต าแหนงเหลานตลอดเวลาในลกษณะเปนวง

(2) การสะทอนกลบ (reflection) การสะทอนกลบเปนการแผของสญญาณไฟฟายอนกลบบรเวณทมการกดกนการน าไฟฟาไดเพยงบางสวน และสญญาณไฟฟาสามารถแผผานบรเวณนไดทงสองทศทาง แตความน าไฟฟาชาลงกวาเดม (delayed conduction) บรเวณนอาจจะไมเกดศกยะเพองาน แตกระแสสามารถไหลผานบรเวณนไปไดแบบอเลกโทรโทนก แตถาเกดศกยะเพองานไดจะมแอมพลจดต าและจงหวะขนไมชน ลกษณะเชนนท าใหสญญาณดโพลาไรเซชนทผานจดนนไปได สามารถท าใหเกดศกยะเพองานขนในดานตรงขามได แตเนองจากเวลาทใชผานจดกดกนนานกวาปกต ท าใหเซลลในสวนตนของจดกดกนรโพลาไรซบางสวนหรอเสรจสนแลว ในขณะทอกดานหนงยงคงดโพลาไรซ จงท าใหสญญาณดโพลาไร

139

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เซชนจากดานน สงกลบไปเหนยวน าดานตรงขามใหเกดดโพลาไรซและศกยะเพองานขนได (รปท 5-3) ในท านองเดยวกน ศกยะเพองานทเกดขนอกน กสามารถแผผานจดกดกนกลบไปกระตนอกดานหนงไดอกเชนกน จงท าใหเกดการเหนยวน ากลบไปกลบมาเชนนอยตลอดเวลา ทงๆ ทไดรบสญญาณดโพลาไรเซชนจากปมเอสเอหรอเซลลอนเพยงครงเดยว การเปลยนแปลงนไดรบการศกษามากในเสนไยพรคนเย ในภาวะปกต เหตการณเชนนไมเกดขน เพราะการดโพลาไรเซชนและการรโพลาไรเซชนระหวางสองบรเวณเกดขนในเวลาใกลเคยงกน ท าใหสญญาณไฟฟาขางหนาไมสามารถยอนกลบไปกระตนใหบรเวณขางหลงเกดดโพลาไรซขนใหมได เพราะอยในชวงเวลาตานทานสมบรณ ความผดปกตเชนนท าใหบรเวณสะทอนกลบเปนแหลงผลตสญญาณดโพลาไรเซชน สงไปยงกลามเนอหวใจทเกยวของ จนเกดการเตนเสยจงหวะได

รปท 5-3 ภาพจ าลองแสดงการเกดการสะทอนกลบของสญญาณไฟฟา (electrical reflection) ในเสนไยพรคนเย ภาพซายมอแสดงการแผของสญญาณไฟฟาในภาวะปกตจากดานซายมอไปขวามอ สงเกตการดโพลาไรเซชนยงคงอยท งเสนไย (ภาพลาง) ภาพขวามอแสดงการแผของสญญาณไฟฟาเมอเกดการน าไฟฟาชาลงทบรเวณแถบสเทา (บรเวณนอาจเกดศกยะเพองานได แตเกดยาก หรอเกดได แตรปรางผดปกต) สงเกตวา เมอปลายเสนไยดโพลาไรลหมดนน ตนเสนไยไดรโพลาไรลแลว ลกษณะนสญญาณไฟฟาทปลายเสนไย จะยอนกลบมาเหนยวน าใหตนเสนไยเกดศกยะเพองานได และเกดสลบขางไปมาเชนนตอเนองไป

2.3 การผลตและการน าสญญาณไฟฟาผดปกต (abnormal impulse generation and conduction)

โดยทวไปภาวะหวใจเสยจงหวะมกเกดรวมกนระหวางการเกดเซลลคมจงหวะผดท และการน าไฟฟาผดปกต ปกตสญญาณดโพลาไรเซชนจากปมเอสเอเปนตวก าหนดการแสดงออกของเซลลคมจงหวะอนๆ เนองจากปมเอสเอมอตราการผลตสญญาณไฟฟาเรวกวา แตถาการน าไฟฟาบรเวณใดกตามมความ

140

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ผดปกตเกดขน จะท าใหเซลลคมจงหวะแฝงแสดงตวเปนเซลลคมจงหวะผดทขน เชน ถาเกดการกดกนการน าไฟฟาผานปมเอว แลวท าใหสญญาณไฟฟาแผไปไมไดหรอไดบางสวน จะท าใหเซลลตางๆในหวใจหองลางทมศกยภาพในการเปนเซลลคมจงหวะอยแลว แสดงคณสมบตนนออกมาได เรยกภาวะทหวใจหองลางบบตวไดเนองจากมเซลลคมจงหวะผดทเกดขนเอง โดยไมไดรบอทธพลของสญญาณจากปมเอสเอนวา การหนของหวใจหองลาง (ventricular escape) และถาหวใจหองลางเตนไดเปนจงหวะ 30-40 ครงตอนาท อยางสม าเสมอหรอคอนขางสม าเสมอเรยกวา อาการหวใจหองลางเตนเอง (idioventricular tachycardia) นนหมายความวา ความผดปกตของการน าไฟฟาท าใหเกดการผลตสญญาณไฟฟาผดปกตได ซงภาวะเชนนพบไดบอยมาก อยางไรกตามถาการผลตสญญาณไฟฟาผดปกตกอน กอาจท าใหเกดการน าไฟฟาผดปกตตามมาได กระบวนการทท าใหการน าสญญาณไฟฟาชาลงหรอเกดไมไดเมอถกกระตนถๆเรยกวา การระงบตวเองเมอถกกระตนถมาก (overdrive suppression) (ดบทท 3) ภาวะทพบบอยคอ อาการหวใจหองบนเตนระรว (atrial flutter) แลวท าใหเกดการกดกนปมเอวขน

เนองจากการเกดเซลลคมจงหวะผดทเกยวของกบการผลตสญญาณไฟฟาทผดปกต สวนปรากฎการณการวนเขาไปอกเกยวของกบความผดปกตในการน าไฟฟา แตทงสองกรณสามารถท าใหหวใจเตนเสยจงหวะได เพอสะดวกในการท าความเขาใจ จงเรยกต าแหนงทก าหนดจงหวะการเตนของหวใจนอกเหนอจากปมเอสเอวา แหลงจงหวะผดท (ectopic focus)

ภาวะหวใจเสยจงหวะไซนส (sinus arrhythmia) เซลลอตโนมตในภาวะปกตทเปนตวก าหนดอตราการเตนของหวใจคอ ปมเอสเอ จงหวะการเตน

ของหวใจทเกดจากค าสงจากปมเอสเอ เรยกวา จงหวะไซนส (sinus rhythm) ปกตมคา 60-100 ครงตอนาท ถาหวใจเตนเรวขนมากกวา 100 ครงตอนาท เนองจากปมเอสเอผลตสญญาณไฟฟาไดเรวขน เรยกวา อาการหวใจเตนเรวไซนส (sinus tachycardia) เชน การกระตนประสาทซมพาเทตกทไปเลยงหวใจ เปนตน แตถาอตราการเตนของหวใจนอยกวา 60 ครงตอนาท เนองจากปมเอสเอผลตสญญาณไฟฟาไดชาลง เรยกวา อาการหวใจเตนชาไซนส (sinus bradycardia) เชน การกระตนเสนประสาทเวกสทไปเลยงหวใจ เปนตน (รปท 5-4) การเปลยนแปลงจงหวะไซนสในลกษณะน จะท าใหชวงเวลาพพและชวงเวลาอารอารสนลงในอาการหวใจเตนเรวไซนส และยาวขนในอาการหวใจเตนชาไซนส โดยลกษณะของคลนตางๆของคลนไฟฟาหวใจอาจยงคงปกต ความจรงแลวอาการหวใจเตนเรวหรอเตนชาไซนสอาจมใชเปนความผดปกตของหวใจ แตอาจเปนการเปลยนแปลงอตราการเตนของหวใจ ทตอบสนองตอการเปลยนแปลงบางอยางของรางกาย เชน อาการหวใจเตนเรวในขณะออกก าลงกาย เปนตน การเปลยนแปลงจงหวะไซนสอาจเกดจากความผดปกตทหวใจหองบนกได เชน บรเวณรอบปมเอสเอบางสวนเกดการขาดเลอด ท าใหคณสมบตทางไฟฟาบรเวณนผดปกต แลวเกดกระแสบาดเจบ (injury current) ไหลไปกระตนใหปมเอสเอเกดศกยะเพองาน ดวยอตราทเรวขนหรอชาลงแลวแตกรณ เปนตน ความผดปกตของอตราการเตนของหวใจ เนองจากความผดปกตหรอการเปลยนแปลงทจงหวะของไซนสน เรยกรวมกนวา ภาวะหวใจเสย

141

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

จงหวะไซนส ถาไมมความผดปกตอนรวมดวย สญญาณไฟฟาจะแผไปยงสวนอนของหวใจเหมอนกบจงหวะไซนสปกต คลนไฟฟาหวใจจงมคลนพน าหนาคลนผสมควอารเอสเหมอนปกต

ในภาวะซงปมเอสเอหยดท างานเฉยบพลน ในชวงแรกอาจไมมคลนไฟฟาหวใจเกดขนเลย เรยกภาวะนวา การหยดของไซนสหรอไซนสหยด (sinus arrest) ซงท าใหหวใจหยดเตน (cardiac arrest) ดวย โดยทวไปถาไซนสหยดท างาน จะเกดเซลลคมจงหวะผดทขน และท าหนาทควบคมอตราการเตนของหวใจแทนปมเอสเอตอไป แตอาจไมสม าเสมอและไมพอเพยงตอความตองการของรางกาย จงจ าเปนตองแกไขโดยใชไฟฟากระตนหรอใสอปกรณคมจงหวะหวใจ (artificial pacemaker)

รปท 5-4 คลนไฟฟาหวใจเนองจากการเปลยนแปลงจงหวะไซนสหรอปมเอสเอทเรวกวาปกต (ภาพบน) ชากวาปกต (ภาพลาง) เมอเทยบกบคาปกต (ภาพกลาง)

การบบตวกอนก าหนด (premature beat)

การบบตวกอนก าหนดทเกดจากแหลงจงหวะผดท อาจพบไดทงในภาวะปกตและในภาวะทผดปกต แตสวนมากจะพบในภาวะทมความผดปกต แหลงจงหวะผดทสามารถพบไดทกสวนของหวใจ ดวยกลไกดงไดกลาวมาแลว ภาวะนท าใหเกดคลนไฟฟาหวใจขนใหมแทรกคลนไฟฟาหวใจทเกดจากจงหวะไซนส

142

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

คลนไฟฟาหวใจทวดไดจงมจงหวะและหรอลกษณะผดปกตไป จงหวะของปมเอสเอบางชวงอาจเกดไมได เพราะไปตกอยในชวงเวลาตานทานสมบรณของการบบตวกอนก าหนด ท าใหชวงเวลาอารอารหลงคลนไฟฟาทเกดจากแหลงจงหวะผดทยาวขน เรยกวา การหยดชดเชย (compensatory pause) สวนการบบตวของหวใจกอนก าหนดนนอาจเรยกอกอยางหนงวา การบบตวนอกจงหวะ (extrasystole) ซงมกเกดขนอยางไมสม าเสมอ แตถาการบบตวกอนก าหนดเกดขนคอนขางสม าเสมอ สลบกบจงหวะไซนส เรยกการบบตวในลกษณะนวา การบบตวดวยจงหวะค (parasystole) หมายความวา หวใจมเซลลคมจงหวะอยสองแหงคอ ปมเอสเอและเซลลอนอก 1 เซลล

รปท 5-5 คลนไฟฟาหวใจเมอหวใจหองบน (ภาพบน) หรอหวใจหองลางบบตวกอนก าหนด (ภาพลาง) ลกศรชแสดงต าแหนงคลนทผดปกต

ส าหรบคลนไฟฟาหวใจทเกดแทรกขนมานนจะมลกษณะเชนใดขนกบวา ต าแหนงของเซลลคม

จงหวะผดทนนอยทใดในหวใจ (รปท 5-5) ถาแหลงจงหวะผดทอยทหวใจหองบน เรยกวา หวใจหองบนบบตวกอนก าหนด (premature atrial contraction) คลนไฟฟาหวใจของภาวะนคลายกบจงหวะไซนสปกต แตมลกษณะของคลนพแตกตางจากปกต ในขณะทคลนผสมควอารเอสและคลนทจะเหมอนหรอใกลเคยงกบปกต เพราะสญญาณไฟฟาแผผานปมเอวเหมอนจงหวะไซนส ชวงหยดชดเชยในกรณนไมนานมากหรออาจเทากบชวงเวลาอารอารปกต ถาแหลงจงหวะผดทอยทหวใจหองลาง เรยกวา หวใจหองลางบบตวกอนก าหนด (premature ventricular contraction) คลนผสมควอารเอสและคลนทในภาวะนอาจจะปกตหรอผดปกตกได ถาแหลงจงหวะผดทอยทกลมเสนไยของฮสจะไดคลนทงสองปกต แตถาอยทเสนไยพรคนเย

143

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

หรอกลามเนอหวใจหองลางสวนใดสวนหนง จะใหลกษณะของคลนทงสองแตกตางไปจากปกต แลวแตวาเกดในต าแหนงและแผไปในทศทางใด ลกษณะส าคญทตางจากหวใจหองบนบบตวกอนก าหนดคอ คลนผสมควอารเอสอาจเกดขนโดยไมมคลนพน ามากอน แตอาจเหนคลนพไดบางครงในตอนเอสท เนองจากจงหวะของไซนสท าใหหวใจหองบนดโพลาไรซได แตแผไปท าใหหวใจหองลางดโพลาไรซไมได เพราะสญญาณไฟฟาตกอยในชวงเวลาตานทานสมบรณของหวใจหองลาง นอกจากนการทดโพลาไรเซชนและรโพลาไรเซชนของหวใจหองลาง ใชเวลานานกวาทเกดในหวใจหองบน ท าใหชวงเวลาหยดชดเชยเมอหวใจหองลางบบตวกอนก าหนด นานกวาหวใจหองบนบบตวกอนก าหนด

อาการหวใจเตนเรวผดท (ectopic tachycardia) อาการหวใจเตนเรวผดท เปนภาวะซงหวใจเตนเรวขนโดยมจงหวะสม าเสมอ เนองจากมแหลง

จงหวะผดทเกดขน ถาแหลงจงหวะผดทอยในหวใจหองบน เรยกสนๆวา อาการหวใจหองบนเตนเรว (ectopic atrial tachycardia or atrial tachycardia) แตถาอยในหวใจหองลาง เรยกวา อาการหวใจหองลางเตนเรว (ectopic ventricular tachycardia or ventricular tachycardia) โดยทวไปอาการหวใจเตนเรวผดท อาจจะเกดอยในชวงเวลาใดเวลาหนงแลวหยดไป เนองจากจงหวะของปมเอสเอเรวกวาจงหวะของเซลลคมจงหวะผดท และอาจเกดในลกษณะนเปนชวงๆสลบกนไปกได เรยกหวใจเตนเรวในลกษณะนวา อาการหวใจหองบนเตนเรวชวขณะ (paroxysmal atrial tachycardia) หรอ อาการหวใจหองลางเตนเรวชวขณะ (paroxysmal ventricular tachycardia) แลวแตกรณ การเปลยนแปลงนอาจเกดจากการผลตสญญาณไฟฟาผดปกต การน าไฟฟาผดปกต หรอเกดรวมกนทงสองกรณกได สวนมากอาการหวใจหองบนเตนเรวเกดจากการผลตสญญาณไฟฟาผดปกต ในขณะทอาการหวใจหองลางเตนเรวสวนใหญเกดจากปรากฏการณการวนเขาไปอก

อาการหวใจหองบนเตนเรวเกดจากแหลงจงหวะผดท มอตราเรวในการผลตสญญาณไฟฟาสงกวาปมเอสเอ เลยท าหนาทแทนปมเอสเอในการผลตสญญาณไฟฟา แตอทธพลนอาจหายไปเมอจงหวะไซนสเรวกวา โดยทวไปคลนไฟฟาหวใจในภาวะนมคลนพน าคลนผสมควอารเอสและคลนท (รปท 5-6) ลกษณะของคลนพจะแตกตางจากปกตมากนอยเพยงใด ขนกลบต าแหนงทเกดแหลงจงหวะผดทในหวใจหองบน สวนคลนผสมควอารเอสและคลนทนนจะปกต เพราะไดรบสญญาณไฟฟาทแผผานปมเอวเหมอนเดม และทส าคญคอ ชวงเวลาอารอารจะสนลง ถาอตราการผลตสญญาณไฟฟาของแหลงจงหวะผดทนเรวมาก จะท าใหการน าสญญาณไฟฟาผานปมเอวไปยงหวใจหองลางผดปกตดวย โดยเฉพาะอาจเกดการกดกนทปมเอวเนองจากปมเอวดโพลาไรซบางสวน (depolarizing block) ความผดปกตนท าใหลกษณะของคลนไฟฟาหวใจทไดอาจไมมคลนพน าคลนผสมควอารเอส ทงนเนองจากจงหวะการเตนของหวใจหองลางและหวใจหองบนไมสมพนธกนทกจงหวะ และคลนผสมควอารเอสทไดบางครงเหมอนกบทวดไดในอาการหวใจหองลางเตนเรว เนองจากมแหลงจงหวะผดทเกดขนในหวใจหองลางดวย

144

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ถาเซลลคมจงหวะผดทเกดขนทปมเอวเรยกวา อาการหวใจเตนเรวทปมรอยตอ (junctional nodal tachycardia) คลนควอารเอสและคลนทในภาวะนมรปรางปกต แตอาจเหนคลนพในตอนเอสทได ทงนเนองจากสญญาณจากปมเอวไปดโพลาไรซหวใจหองลางและหองบนในเวลาใกลเคยงกน หรออาจเกดจากจงหวะไซนสเองทดโพลาไรซทหวใจหองบน แตแผผานปมเอวไมได เพราะสญญาณไฟฟาไปตกอยในชวงเวลาตานทานสมบรณของปมเอวพอด ถาจงหวะของปมเอวเกดเรวมาก คลนไฟฟาหวใจทวดไดจะมลกษณะไมแตกตางจากอาการหวใจหองบนเตนเรว จงเรยกการเตนเรวของหวใจในภาวะนวา อาการหวใจเตนเรวเหนอหวใจหองลาง (supraventricular tachycardia) เพอบอกวามแหลงจงหวะผดทอยในสวนทเหนอหวใจหองลาง อาจเปนหวใจหองบน ปมเอว หรอกลมเสนไยของฮสกได โดยทวไปการวดคลนไฟฟาหวใจโดยล าพงไมสามารถบอกต าแหนงทผดปกตไดชดเจน

รปท 5-6 คลนไฟฟาหวใจในภาวะทมอาการหวใจหองบนเตนเรว (atrial tachycardia)

อาการหวใจหองลางเตนเรวชวขณะ เกดจากมแหลงจงหวะผดทในหวใจหองลาง กระบวนการเหลานสงสญญาณไฟฟาออกไปดวยอตราทเรวกวาจงหวะของปมเอสเอ ในภาวะนอาจพบคลนพไดบางครง เนองจากสญญาณไฟฟาจากปมเอสเอท าใหหวใจหองบนดโพลาไรซ แตไมสามารถแผลงไปยงหวใจหองลางได เพราะสญญาณไฟฟาไปตกอยในชวงเวลาตานทานสมบรณของหวใจหองลาง โดยทวไปไมพบคลนพ เพราะคลนควอารเอสมขนาดใหญ สง ชวงเวลากวาง และมหยก (notch) (รปท 5-7) คลนพสวนใหญจงถกปดบง ปกตอาการหวใจหองลางเตนเรวมอตราเรวระหวาง 150 ถง 250 ครงตอนาท และสวนมากเกดจากปรากฏการณการวนเขาไปอก แตอาจต ากวานไดบางแลวแตกรณ ผปวยทมภาวะหวใจเสยจงหวะชนดนมอนตราย มากกวาอาการหวใจเตนเรวทมเซลลคมจงหวะผดทอยเหนอหวใจหองลาง เพราะการทหวใจหองลางบบตวเรวเกนไป ท าใหมชวงเวลาคลายตวนอย เลอดไหลกลบหวใจลดลง ปรมาตรสโตรกลดลง และผลงานของหวใจลดลง ตามล าดบ นอกจากนยงพบอกวา อาการหวใจหองลางเตนเรวอาจท าใหเกดหวใจหองลางกระตกรว และเสยชวตไดในทสด

145

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

การเตนระรวและการกระตกรว (flutter and fibrillation) ถาหวใจหองบนเกดสญญาณไฟฟาเรวขนดวยอตราเรวมากกวา 250 ครงตอนาท โดยมจงหวะ

สม าเสมอหรอคอนขางสม าเสมอ อนเนองจากมแหลงจงหวะผดทเกดขนในหวใจหองบน เรยกภาวะนวา การเตนระรวของหวใจหองบน (atrial flutter) ถาเกดขนโดยไมมการกดกนการน าไฟฟาผานปมเอวดวย จะท าใหหวใจหองลางเตนระรวในอตราเดยวกน (รปท 5-8) ในกรณนคลนพจะตางจากปกตหรอไม ขนกบวาแหลงจงหวะผดทอยทใด แตคลนผสมควอารเอสและคลนทอาจจะปกต เนองจากไดรบสญญาณไฟฟาจากหวใจหองบนทแผผานปมเอวเหมอนปกต คลนพทตดกนนมลกษณะคลายฟนเลอย เรยกวา คลนการเตนระรว (flutter wave) ถาการเตนระรวของหวใจหองบนเกดเรวจนท าใหเกดการกดกนทปมเอว จะท าใหสญญาณไฟฟาจากหวใจหองบนแผไปยงหวใจหองลางไดบาง ไมไดบาง แลวแตกรณ ท าใหหวใจหองลางดโพลาไรซดวยจงหวะทไมสม าเสมอ และหวใจหองลางบบตวกอนก าหนดในชวงคลนการเตนระรว เนองจากมแหลงจงหวะผดทเกดขนในหวใจหองลาง

รปท 5-7 คลนไฟฟาหวใจของอาการหวใจหองลางเตนเรว (ventricular tachycardia)

รปท 5-8 คลนไฟฟาหวใจเมอเกดการเตนระรวของหวใจหองบน (atrial flutter)

146

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 5-9 คลนไฟฟาหวใจเมอเกดการกระตกรวของกลามเนอหวใจหองบน (atrial fibrillation) ถาหวใจหองบนดโพลาไรซดวยอตราทเรว ไมสม าเสมอ และไมแนนอน ซงสวนมากเกดจากมแหลงจงหวะผดทเกดขนหลายแหงในเวลาเดยวกนทหวใจหองบน เรยกการเตนผดปกตนวา การกระตกรวของหวใจหองบน (atrial fibrillation) (รปท 5-9) โดยทวไปภาวะนท าใหเกดการกดกนทปมเอวดวย หวใจ

หองบนและหวใจหองลางจงดโพลาไรซและบบตวไมสมพนธกน และท าใหกลามเนอหวใจหองลางกระตกรวตามมา ถาการกระตกรวของกลามเนอหวใจหองบนเกดเรวมาก จะท าใหคลนพทไดมความสงนอย (โดยทวไปนอยกวา 5 มลลเมตร) อาจเนองจากการหกลางซงกนและกนของคลนจากแหลงจงหวะผดทหลายแหลง หรอเกดจากการเปลยนแปลงความเรวขาขนของศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจหองบน หรอเกดรวมกนกได ในกรณนจะท าใหไมเหนคลนพหรอเหนคลายๆกบคลนรบกวน แตอาจเหนคลนผสมควอารเอสและคลนทเปนระยะๆ ขนกบระดบของการกดกนปมเอว และอาจเหนหวใจหองลางบบตวกอนก าหนด แมกระนนกตามหวใจหองลางเองกอาจเกดการกระตกรวตามหวใจหองบนได การรกษาการกระตกรวนในบางครงใชยาดจทอลสไปท าใหเกดการกดกนปมเอว เพอปองกนไมใหสญญาณไฟฟาจากหวใจหองบนแผไปยงหวใจหองลาง เรวมากจนหวใจหองลางไมมเวลารบเลอดและบบตวอยางพอเพยง อนจะท าใหปรมาตรสโตรกและผลงานของหวใจลดลงจนเปนอนตรายแกชวตได

การเตนระรวของหวใจหองลาง (ventricular flutter) เกดจากแหลงจงหวะผดทคลายอาการหวใจหองลางเตนเรว และคลนไฟฟาหวใจมลกษณะคลายกน เพยงแตจงหวะการเตนของหวใจหองลางเรวกวา 250 ครงตอนาท การกระตกรวของหวใจหองลาง (ventricular fibrillation) เกดจากมแหลงจงหวะผดทเกดขนหลายแหงในเวลาเดยวกนทหวใจหองลาง ภาวะเชนนท าใหคลนผสมควอารเอสของคลนไฟฟาหวใจ มลกษณะสงๆ ต าๆ ยาวๆ สนๆ ไมสม าเสมอ (รปท 5-10) และทส าคญคออาจไมเหนคลนพเลย

147

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

แมวาจงหวะไซนสอาจมผลตอหวใจหองบนได เพราะถกหกลางดวยคลนผสมควอารเอสทเกดขนจากแหลงจงหวะผดทในหวใจหองลาง สญญาณไฟฟาจากปมเอสเอไมมอทธพลตอหวใจหองลางในกรณน เพราะสญญาณไฟฟาแผผานปมเอวไมได เนองจากไปตกอยในชวงเวลาตานทานสมบรณของหวใจหองลางหรอปมเอว นนเอง มขอสงเกตกคอ การกระตกรวของกลามเนอทงหวใจหองบนและหวใจหองลาง ตางกนทความสงของคลน หองบนกระตกรวมความสงของคลนนอยกวา 5 มลลเมตร สวนหองลางกระตกรวมความสงของคลนมากกวา 5 มลลเมตร การกระตกรวท าใหกลามเนอหวใจ ในแตละต าแหนงหดตวไมสมพนธกนและไมพรอมกน แรงบบตวของหวใจจงลดลงหรอไมมแรงทจะบบเลอดออกจากหวใจได ดวยเหตน ความผดปกตนจงเปนอนตรายมากตอรางกาย โดยเฉพาะอยางยงการกระตกรวของกลามเนอหวใจหองลาง การแกไขการกระตกรวนนอกเหนอจากการใชยาบางอยางแลว ยงใชไฟฟาไปดโพลาไรซกลามเนอหวใจทงหมดพรอมๆ กน เพอกระตนใหเกดการดโพลาไรเซชนและการรโพลาไรเซชนอยางสมบรณ แลวจงหวะของปมเอสเอกจะเดนในการท างานตอไป การกระตนดวยวธนตองระวงมากพอควร เพราะการกระตนใหเกดดโพลาไรเซชนขนกสามารถท าใหเกดการกระตกรวของกลามเนอหวใจตามมาได ถากอนท าไมมการกระตกรวดงกลาว การใชวธการทางไฟฟาเชนนเรยกวา คารดโอเวอรชน (cardioversion) ในปจจบน การแกไขภาวะกระตกรวนใชวธการใสตวคมจงหวะภายนอก (external pacemaker) ซงควบคมดวยคอมพวเตอร สามารถปรบการปลอยกระแสใหมอตราเรว ชา หรอหยดท างานเมอหวใจสามารถท างานเองได

รปท 5-10 คลนไฟฟาหวใจเมอเกดการเตนระรว (ventricular flutter) (ภาพบน) เปรยบเทยบกบเมอเกดการกระตกรวของกลามเนอหวใจหองลาง (ventricular fibrillation) (ภาพลาง)

148

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ภาวะหวใจเสยจงหวะค (pararrhythmias) นอกเหนอจากภาวะหวใจเสยจงหวะทกลาวมาแลว หวใจอาจเตนผดปกตขนไดเนองจากมเซลล

คมจงหวะสองแหลง ทท างานเปนอสระตอกน คอ ตางกผลตสญญาณไฟฟาขนเอง ซงอาจเกดขนทหวใจหองบน หองลาง หรอเนองจากปมเอสเอและปมเอวท างานเปนอสระตอกนกได การเปลยนแปลงการเตนของหวใจชนดนไมจ าเปนตองท าใหจงหวะไซนสเปลยนไป เรยกภาวะนวา ภาวะหวใจเสยจงหวะค ทส าคญมดงน

1. การบบตวดวยจงหวะค (parasystole or parasystolic rhythm) เปนภาวะหวใจเสยจงหวะค เนองจากปมเอสเอเปนเซลลคมจงหวะ รวมกบแหลงจงหวะผดทอกกลมหนง ซงเกดขนในชวงเวลาทตางกน ท าใหมคลนไฟฟาหวใจปกตสลบหรอแทรกดวยคลนไฟฟาทมาจากเซลลคมจงหวะผดท ทอาจอยทหวใจหองบน (atrial bigeminy) หรออยทหวใจหองลาง (ventricular bigeminy) ถาอยทหวใจหองบน จะพบคลนพหรอชวงเวลาพอารทมลกษณะตางจากคลนพจากปมเอสเอ และตามดวยคลนผสมควอารเอสทเหมอนจงหวะปกต แตถาเซลลคมจงหวะผดทอยทหวใจหองลาง จะไดคลนผสมควอารเอสและหรอคลนททแตกตางจากคลนปกต และไมมคลนพน าหนา (รปท 5-11)

รปท 5-11 คลนไฟฟาหวใจในภาวะหวใจเสยจงหวะค (pararrhythmias) กรณมเซลลคมจงหวะผดทอยทหวใจหองบน (atrial bigeminy) (ภาพบน) หรอหวใจหองลาง (ventricular bigeminy) (ภาพลาง)

2. ภาวะหวใจหองบนและหองลางบบตวเปนอสระตอกน (AV dissociation) เปนภาวะหวใจเสยจงหวะคเนองจากปมเอสเอควบคมการท างานเฉพาะหวใจหองบน สวนจงหวะการเตนของหวใจหองลางถกควบคมดวยเซลลคมจงหวะผดทอนทอยในหวใจหองลางรวมทวปมเอวดวย ปกตเกดจากเซลลคมจงหวะผด

149

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ทในหวใจหองลาง มอตราผลตสญญาณไฟฟาเรวกวาปมเอสเอ หรอเกดการกดกนทปมเอวอยางสมบรณ การเปนอสระอาจจะสมบรณหรอบางสวนกได (รปท 5-12) ภาวะหวใจหองลางเตนเรวหรอเตนระรวกเปนตวอยางหนงของภาวะน ซงจะเหนคลนผสมควอารเอสชดเจน แตไมพบคลนพน าหนา

รปท 5-12 คลนไฟฟาหวใจในภาวะหวใจเสยจงหวะค (pararrhythmias) ชนดหวใจหองบนและหองลางบบตวเปนอสระตอกน (atrioventicular dissociation) ลกศรชแสดงต าแหนงทเกดคลนพ ซงไมสมพนธกบคลนผสมควอารเอส

การกดกนเอว (atrioventricular or AV block) ในภาวะปกตคลนดโพลาไรเซชนจากปมเอสเอ เปนตวบงคบใหหวใจหองบนและหองลางท างานสมพนธกน ดวยการสงสญญาณไฟฟาจากหวใจหองบนผานปมเอวไปยงหวใจหองลาง ถากลามเนอหวใจหองบนผดปกต (เซลลโตหรอน าไฟฟาผดปกต) ปมเอวผดปกต การใหอะเซทลโคลน หรอการกระตนเสนประสาทเวกส (โดยเฉพาะดานซาย) สามารถท าใหการน าไฟฟาจากหองบนสหองลางผดปกตได การเปลยนแปลงนสามารถตรวจพบไดโดยดทคลนไฟฟาหวใจ (รปท 5-13) ถาชวงเวลาพอารของคลนไฟฟาหวใจยาวขน มากกวา 0.21 มลลวนาท เรยกความผดปกตนวา การกดกนเอวระดบหนง (first-degree AV block) ถาคลนไฟฟาหวใจมคลนพสองครงตดตอกน แตมคลนผสมควอารเอสและคลนทตามหลงคลนพเพยงครงเดยว นนคอ หวใจหองบนบบตวสองครง หองลางบบตวตามเพยงครงเดยว (2 : 1 AV block) และเกดขนอยางสม าเสมอคงท เรยกวา การกดกนเอวระดบสองแบบคงท (second-degree AV block, constant type) ถาคลนไฟฟาหวใจมลกษณะทวา ชวงเวลาพอารของแตละรอบท างานของหวใจคอยๆ ยาวขนในแตละรอบท างานของหวใจทตดกน จนกระทงเกดคลนพแตไมมคลนผสมควอารเอสและคลนทตามมา เรยกวา ปรากฏการณของเวนกคแบชหรอการกดกนชนดทหนงของโมบตซ (Wenckebach phenomenon or Mobitz type I block) ซงจดเปนการกดกนเอวระดบสองชนดหนง ซงนยมเรยกวา การกดกนเอวระดบสองแบบเวนกคแบช (second-degree AV block, Wenckebach type) แตถาเกดคลนพสามครงตดตอกน แลวครงทสามจงมคลนผสมควอารเอสและคลนทตามมาครงหนง นนคอ หวใจหองบนบบตวสามครงตดตอกน แตหองลางบบตวตามหนงครง เรยกวา การกดกนเอวระดบสามหรอแบบสมบรณ (third-degree or complete AV block;

150

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

3:1 AV block) ความผดปกตของการน าไฟฟาจากหวใจหองบนไปยงหวใจหองลางของปมเอวทมากกวา 3:1 ขนไปกยงคงเรยกวา การกดกนเอวแบบสมบรณ

การกดกนเอวน นอกจากท าใหหวใจหองบนและหองลางท างานไมสมพนธกนแลว ยงอาจเปนตนเหตของหวใจหองลางบบตวกอนก าหนด อาการหวใจหองลางเตนเรว และการกระตกรวของหวใจหองลางได โดยเฉพาะอยางยงเมอเกดการกดกนเอวแบบสมบรณ เพราะในภาวะเชนนเซลลคมจงหวะแฝง ในหวใจหองลางเปนอสระจากจงหวะไซนส อยางไรกตามจากขอมลกอนหนานจะพบวา ภาวะหวใจหองบนเสยจงหวะและภาวะหวใจหองลางเสยจงหวะเอง กสามารถท าใหเกดการกดกนเอวไดเชนกน ดวยเหตนในบางครงการวนจฉยสาเหตของภาวะหวใจเสยจงหวะทเกดขนนน ไมสามารถบอกไดวาปจจยใดเปนสาเหตแรกของความผดปกตทเกดขน โดยทวไปมกจะทราบเพยงวา จากคลนไฟฟาหวใจทอานไดมอะไรทนาจะผดปกต และเกยวของกบกระบวนการใดบางเทานน การหาสาเหตทแนนอนตองอาศยขอมลดานอนดวย เชน การซกประวต และผลการตรวจทางหองปฏบตการ เปนตน

รปท 5-13 คลนไฟฟาหวใจในภาวะทมการกดกนเอวระดบตางๆ (AV blocks)

151

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

การกดกนแขนงของกลมเสนไย (bundle-branch blocks) ในภาวะปกตสญญาณไฟฟาจากปมเอสเอแผผานปมเอวไปยงกลมเสนไยของฮส จากเสนไยนม

แขนงใหญๆ แยกไดสามสวน (รปท 5-14) โดยแตละสวนแตกแขนงยอยๆ ออกเปนเสนไยพรคนเย เพอไปเลยงกลามเนอหวใจบรเวณผนงดานในของหวใจหองลางทงสองหอง

1. มดเสนไยเลกดานหลงทางซาย (left posterior fascicle) ไปเลยงผนงหวใจหองลางดานซายจากรอบๆ ผนงประจนไปยงขวหวใจ

2. มดเสนไยเลกดานหนาทางซาย (left anterior fascicle) ไปเลยงผนงหวใจหองลางดานซาย โดยเฉพาะสวนทอยเหนอขวหวใจ และผนงประจน

รปท 5-15 โครงสรางของเสนไยน าไฟฟาในหวใจ

3. แขนงของกลมเสนไยดานขวา (right bundle branch) ไปเลยงผนงหวใจหองลางขวาทงหมด 4. เสนไยไปผนงประจนดานซาย (left septal fiber) เปนแขนงทแตกออกจากแขนงของกลมเสนไย

ดานซาย (left bundle branch) ทงมดดานหนาและดานหลง (anterior and posterior fascicles) ไปเลยงผนงประจนของหวใจหองลางทางดานซาย

ความผดปกตในการน าไฟฟาผานเสนไยน าไฟฟาภายในหวใจหองลางน สามารถเกดไดทกๆ สวนของเสนไยเหลาน ซงจะท าใหคลนไฟฟาหวใจผดปกต และหวใจหองลางท างานผดปกตดวย ความผดปกตเนองจากการน าไฟฟานอาจเกดจากการกดกนอยางสมบรณ หรอบางสวน หรอการน าไฟฟาชาลงกได แตผลตอคลนไฟฟาหวใจทวดไดไมสามารถแยกออกจากกนไดอยางเดนชด จงอาจเรยกภาวะผดปกตเหลานรวมกนวา ความบกพรองในการน าไฟฟาของเสนไยน าไฟฟาภายในหวใจหองลาง (intraventricular conduction defects) ความผดปกตเหลานอาจวนจฉยดวยการฟงเสยงหวใจเตนไดบางสวน เชน การกดกนแขนงของกลมเสนไยดานขวา (right bundle-branch block) มกจะท าใหเกดเสยงหวใจอนดบสองแยกออกเปนสองเสยงยอยไดชดเจน (wide splitting of second-heart sound) ในขณะทการแยกของเสยงหวใจอนดบสองเปนสองเสยงยอยแตสลบกน (paradoxic splitting of second-heart sound) อาจเกดจากการกดกนแขนงของกลมเสนไยดานซาย (left bundle-branch block) เปนตน

152

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ในภาวะปกตเสนไยน าไฟฟาภายในหวใจหองลาง ท าใหคลนดโพลาไรเซชนสามารถแผจากกลมเสนไยของฮสไปยงสวนตางๆ ของหวใจหองลางทงสองหองไดเรวพอๆ กน โดยผนงของหวใจหองลางทเลยงดวยแขนงตางๆ เหลานจะถกดโพลาไรซในเวลาใกลเคยงกน หลงจากนนคลนดโพลาไรเซชนทบรเวณนนจะแผไปยงเซลลกลามเนออนๆ ทยงไมถกดโพลาไรซ โดยการสงผานชองวางตรงรอยตอระหวางเซลล ซงการแผโดยวธนจะชากวาการแผผานเสนไยน าไฟฟา การแผของคลนดโพลาไรเซชนในหวใจหองลางเชนน ท าใหเหนเพยงคลนผสมควอารเอสเทานนในภาวะปกต ดงนนถามความผดปกตเกดขนในแขนงของกลมเสนไยใดกตาม จะท าใหกลามเนอหวใจสวนทถกเลยงดวยแขนงนนดโพลาไรซไดชากวาปกต เพราะตองอาศยการแผของสญญาณไฟฟาจากบรเวณขางเคยงทเหมาะสมมายงบรเวณน แทนทบรเวณนจะแผไปยงทอนๆ เหมอนในภาวะปกต ผลลพธกคอท าใหทศทางการแผของคลนดโพลาไรเซชนในหวใจหองลางผดปกตไป เปนผลใหเวคเตอรในชวงเวลาตางๆ มทศทางและขนาดตางไปจากคาปกต สวนเวคเตอรจะเปนเชนไรนน ใหพจารณาจากทศทางการแผของคลนดโพลาไรเซชนเมอเกดการกดกนขน แลวจงรวมเวคเตอรเพอหาทศทางและขนาดในแนวดานหนาและแนวระดบ

รปท 5-15 คณสมบตของคลนไฟฟาหวใจ เมอเกดการกดกนแขนงของกลมเสนไยดานขวา (right bundle-branch block)

ในภาวะปกตเมอสญญาณไฟฟาแผจากปมเอวมาถงกลมเสนไยของฮส จะแผตอไปท าใหผนง

ประจนของหวใจหองลางทางดานซายดโพลาไรซขนกอน แลวแผไปยงผนงประจนดานขวา การเปลยนแปลงนท าใหเกดคลนควเมอวดดวยลด II, aVF และ V4-6 เมอแขนงดานขวาถกกดกน (right bundle branch block) การดโพลาไรเซชนของผนงประจนจงปกต และเวคเตอรแรกเหมอนเดม จงอาจพบคลนควไดตามเดม (รปท 5-15) ในภาวะนการแผของสญญาณไฟฟาไปยงหวใจหองลางซายเปนไปตามปกต

153

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ในขณะทหวใจหองลางขวาจะถกดโพลาไรซไดชากวาปกต เนองจากตองอาศยการแผของสญญาณไฟฟาจากหวใจหองลางซาย ผานการสงตอของเซลลกลามเนอหวใจ การแผในลกษณะเชนนท าใหเวคเตอรหลกในชวงแรกชไปทางซายและเยองลงลางคลายปกต แตเบยงเบนขนไปทางแนวระดบ (horizontal axis) มากขน เพราะไมถกลบลางดวยสญญาณดโพลาไรเซชนทเกดขนในหวใจหองลางขวาเหมอนกบภาวะปกต ท าใหคลนอารของลด I, aVL และ V4-6 อาจสงกวาปกต แตหลงจากนเวคเตอรหลกจะเปลยนทศทางกลบไปทางขวาและชไปทางดานหนาเลกนอย เนองจากการแผของสญญาณไฟฟาจากหวใจหองลางซายไปยงหวใจหองลางขวา จงอาจพบคลนอารหวตงมหยกในลด III และ V2-3 สวนเวคเตอรหลงสดปกตเกดจากการดโพลาไรเซชนในบรเวณรอบๆ รอยตอของหวใจหองบนกบหวใจหองลาง ทงผนงดานในและดานนอก ในเวลาใกลเคยงกนทงสองหอง ถาการกดกนแขนงของกลมเสนไยดานขวามความรนแรงมากขน จะท าใหหวใจหองลางขวาดโพลาไรซไดชากวาดานซายมากขน ท าใหเหนคลนเอสของ I, II และ V4-6 และคลนอารไพของ aVR และ V1-2 มแอมพลจดสงขน เพราะไมถกหกลางจากสญญาณดโพลาไรเซชนของดานขวา และเวคเตอรของคลนนมทศทางชไปทางขวาและเยองไปทางหนาอกมากขน การเปลยนแปลงเวคเตอรหลงสดเปนตวบงชการกดกนแขนงของกลมเสนไยดานขวาทส าคญทสด มขอสงเกตคอ ผลรวมของการกดกนแขนงของกลมเสนไยดานขวา ท าใหคลนผสมควอารเอสมชวงเวลายาวขนแตไมเกน 0.12 วนาท จงอยในเกณฑปกต

รปท 5-16 คณสมบตของคลนไฟฟาหวใจเมอเกดการกดกนแขนงของกลมเสนไยดานซาย (left bundle-branch block)

สวนผลการกดกนแขนงของกลมเสนไยดานซาย (left bundle-branch block) นน สวนใหญจะเกดผลตอคลนไฟฟาหวใจตรงขามกบการกดกนแขนงของกลมเสนไยทางดานขวา นนคอ คลนดโพลาไรเซชนจะแผไปทางดานขวากอน ตามแขนงของกลมเสนไยดานขวา แลวจงแผผานกลามเนอหวใจไปยงหวใจหองลางซาย ผลทไดคอ เวคเตอรแรกชไปทางซายและเยองไปทางดานลาง เนองจากเกดการดโพลาไรเซชนทผนงประจนดานขวากอนแลวแผไปดานซาย จงอาจไมพบคลนควในลด I, aVL และ V5-6 (รปท 5-16) แตถาพบแสดงวามความผดปกตอนรวมดวย โดยเฉพาะกลามเนอหวใจอดตาย (myocardial infarction) สวนเวคเตอรหลกนน ชวงแรกจะชลงลางและเยองไปทางขวา เพราะเกดการดโพลาไรเซชนทหวใจหองลางขวา

154

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

กอน หลงจากนนเวคเตอรหลกจะชลงลาง แตเยองไปทางดานซายมากกวาปกต เนองจากคลนดโพลาไรเซชนแผจากหวใจหองลางขวาไปหวใจหองลางซาย จงพบคลนอารมสองหยกหรอสงมากในลด I, aVL และ V5-6 และคลนเอสหรอควเอสมแอมพลจดมากในลด V1-4 สวนแกนไฟฟาหวใจแนวดานหนามมมระหวาง 0-30 องศา ส าหรบเวคเตอรหลงสดนนจะชไปทางซายและคอนไปทางสวนหว เพราะเกดการดโพลาไรเซชนทางดานขวากอนดานซาย จงอาจพบคลนเอสมแอมพลจดสงในลด III และ aVF โดยทวไป การกดกนแขนงของกลมเสนไยดานซาย ท าใหคลนผสมควอารเอสมชวงเวลานานกวา 0.12 วนาท นอกจากนการรโพลาไรเซชนของหวใจหองลาง ในภาวะนกผดปกตอยางชดเจนมากคอ เวคเตอรทมทศทางตรงขามกบปกต จงพบตอนเอสทต าลง และคลนทหวกลบในลด I และ V5-6 และพบตอนเอสทสงขนและคลนทหวตงในลด V1-3 สวนทศทางของเวคเตอรทในลด III, aVL และ aVF ตรงขามกบทศทางของเวคเตอรควอารเอส คอไดกราฟหวกลบกน

รปท 5-17 คลนไฟฟาหวใจเมอเกดการกดกนมดเสนไยเลกดานหนาทางซาย (left anterior fascicular block)

นอกจากความผดปกตในการกดกนแขนงของกลมเสนไยดานขวาและซายแลว ยงพบการกดกนแขนงสวนอนอก เชน การกดกนแขนงผนงประจน (septal block) การกดกนเสนไยเลกดานหลงหรอดานหนาทางซาย (left posterior or anterior fascicular blocks) (รปท 5-17, 5-18) และการกดกนแบบผสมหลายแหง เปนตน ความผดปกตเหลานจะท าใหไดคลนไฟฟาหวใจ ความตางกนออกไป ขนกบต าแหนงของหวใจทเลยงดวยเสนไยเหลาน ซงไมขอกลาวรายละเอยดในทน การกดกนแขนงของมดเสนไยแลวท าใหชวงเวลาควอารเอสยาวกวาปกต (> 0.12 วนาท) เรยกวา การกดกนแขนงของมดเสนไยแบบสมบรณ (complete bundle branch block) แตถาชวงเวลาควอารเอสมคาปกต เรยกวา การกดกนแขนงของมดเสนไย

155

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

แบบไมสมบรณ (incomplete bundle branch block) ความผดปกตนเกยวของกบโรคความดนเลอดสง ภาวะหวใจโต โรคหวใจขาดเลอด และกลามเนอหวใจอดตาย

รปท 5-18 คลนไฟฟาหวใจเมอเกดการกดกนมดเสนไยเลกดานหลงทางซาย (left posterior fascicular block)

ภาวะหวใจโต (cardiac hypertrophy or hypertrophic heart) ภาวะหวใจโต เปนภาวะซงหวใจหองใดหองหนงหรอมากกวาหนงหองขนไป มมวลมากกวาปกต

มวลทเพมขนนสวนใหญเกดจากเซลลกลามเนอหวใจมขนาดใหญขน สวนประกอบของเซลลทเพมขนสวนใหญคอ น า และโปรตน จ านวนเซลลนนอาจคงทหรอลดลงกได แตจะไมเพมขนถาภาวะหวใจโตเกดขนในผใหญ ในกรณทเปนรนแรง อาจพบวามเนอเยอเกยวพนแทรกขนมา และจ านวนเซลลลดลงได ทงนเนองจากการเพมมวลของกลามเนอหวใจ มกไมสมพนธกบการเพมจ านวนหลอดเลอดทไปเลยงเซลลเหลาน ท าใหการไหลของเลอดไปยงเซลลเหลานไมสมดลกบความตองการ เซลลจงขาดเลอด (ischemia) และถารนแรงเซลลจะตาย เรยกวา อดตาย (infarction) อาจเปนกลามเนอหวใจอดตายเฉยบพลนหรอเรอรงกได (acute or chronic myocardial infarction) ถาเรอรงจะมเนอเยอเกยวพนมาแทนเซลลทตาย และบรเวณนจะเสยคณสมบตทางไฟฟา ภาวะหวใจโตสวนใหญ เกดจากการทกลามเนอหวใจสวนนนมการท างานมากขน อาจเนองจากการเพมพรโหลด (preload) แอฟเตอรโหลด (afterload) คอนแทรคทลต (contractility) หรอเกดรวมกนกได แตสวนใหญเกยวของกบพรโหลดและเอฟเตอรโหลด การเปลยนแปลงนมผลตอคลนไฟฟาหวใจ ดวยกระบวนการทเกยวของกบการเพมมวลของหวใจ อนอาจท าใหคณสมบตในการเกดดโพลาไรเซชนผดปกต การน าไฟฟาผดปกต และการรโพลาไรเซชนเปลยนแปลงไป ความผดปกตเหลานมผลตอคลนไฟฟาหวใจแตกตางกนออกไป ขนกบวามภาวะหวใจโตทสวนใด และมากนอยเพยงใด

156

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

เนองจากทศทางการแผของคลนดโพลาไรเซชนและมวลของหวใจหองลาง เปนตวก าหนดแกนไฟฟาของหวใจ ดงนนภาวะหวใจหองลางโตจงท าใหแกนไฟฟาของหวใจเบยงเบนจากคาปกตได

1. ภาวะหวใจหองบนโต (atrial hypertrophy) ภาวะหวใจหองบนโตท าใหคลนพเปลยนแปลงไป โดยมชวงเวลากวางมากกวา 0.11 วนาท และ

ความสงมากกวา 2.5 มลลเมตร อาจเหนคลนทเอ (Ta wave) ซงอาจท าใหตอนพอารต าลงได (PR segment depression) เมอวดดวยลดมาตรฐาน การเปลยนแปลงคลนไฟฟาหวใจนมกจะแยกไมไดระหวางภาวะหวใจหองบนซายโตและภาวะหวใจหองบนขวาโต

1.1 ภาวะหวใจหองบนซายโต (left atrial hypertrophy) ภาวะนอาจมสาเหตมาจากลนไมทรลตบ (mitral stenosis) โดยตรง หรอเปนผลทางออมเนองจากหวใจหองลางซายโต (left ventricular hypertrophy) หรอความดนเลอดสวนกายสง (systemic hypertension) กได ผลตอคลนไฟฟาหวใจกคอ คลนพมชวงเวลากวางขน เพราะตองใชเวลาในการดโพลาไรเซชนมวลของหวใจหองบนนานขน ปกตจะเหนความผดปกตนชดในลด I และ II สวนลด V1 จะเหนคลนพกวาง และมลกษณะเปนคลนไบเฟสก (biphasic wave) โดยจะเหนสวนทหวกลบ (downward component) ไดชดเจน หยกทสองของคลนพซงหวตงในลด I และหวกลบในลด V1 เกดจากการดโพลาไรเซชนทชาลง (delayed depolarization) ของหวใจหองบนซาย โดยมเวคเตอรชไปทางซายและคอนไปทางดานหลง (รปท 5-19)

รปท 5-19 คลนไฟฟาหวใจในภาวะทหวใจหองบนซายโต (Left atrial hypertrophy is diagnosed when P waves are wider than 3 mm in older children and adults and wider than 2 mm in younger children; From www.pedcard.raush.edu)

157

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

1.2 ภาวะหวใจหองบนขวาโต (right atrial hypertrophy) ภาวะนอาจมสาเหตมาจากลนไตรคสปดตบ (tricuspid stenosis) โรคปอด (pulmonary diseases) ความบกพรองของผนงประจนของหวใจหองบน (interatrial septal defect) และเลอดคงในหลอดเลอดด ามาก (venous congestion) การเปลยนแปลงนท าใหไดคลนพทผอมสงและมจดยอดมากกวา 2.5 มลลเมตร และมลกษณะเปนคลนไบเฟสก เมอวดดวยลด II, III และ aVF (รปท 5-20)

รปท 5-20 คลนไฟฟาหวใจในภาวะทหวใจหองบนขวาโต (Right atrial hypertrophy is diagnosed when the P waves (in any lead, although best seen in lead II) is > 3 mm tall in older children and adults and > 2 mm in younger children. From www.pedcard.raush.edu)

2. ภาวะหวใจหองลางโต (ventricular hypertrophy) ภาวะนเกดจากการเปลยนแปลงใดๆ กตามทท าใหหวใจหองลางท างานหนกมากขน โดยมหลกวา

ถามการเปลยนแปลงความดนเลอดสวนกายจะท าใหหวใจหองลางซายโต (left ventricular hypertrophy) แตถาความดนเลอดในปอดสง (pulmonary hypertension) หรอมเลอดคงในหลอดเลอดด ามาก (venous congestion) จะท าใหหวใจหองลางขวาโต (right ventricular hypertrophy) ผลตอคลนไฟฟาหวใจทส าคญมดงน

(1) คลนผสมควอารเอสมแอมพลจดสงขน (บวกหรอลบกได) เนองจากมวลของหวใจหองลางเพมขน

(2) ชวงเวลาควอารเอสยาวขน อาจมากกวา 0.12 วนาท และคาวเอทยาวขน เนองจากมวลของหวใจหองลางเพมขนและการน าสญญาณไฟฟาของหวใจหองลางผดปกต

158

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

(3) ตอนเอสทต าลงในลดทคลนผสมควอารเอสเปนบวก อาจเกดจากกลามเนอหวใจขาดเลอดและ/หรอการน าสญญาณไฟฟาของหวใจหองลางผดปกต (4) คลนทหวกลบในลดทคลนผสมควอารเอสหวตง เกยวของกบความผดปกตของการรโพลาไรเซชนของกลามเนอหวใจหองลาง

(5) แกนไฟฟาหวใจจะเบยงไปทางซาย ถาหวใจหองลางซายโต และเบยงไปทางขวา ถาหวใจหองลางขวาโต

คลนไฟฟาหวใจในภาวะหวใจหองลางซายหรอขวาโต มความคลายคลงกนหลายประการและแตกตางกนเพยงในรายละเอยดเทานน นอกจากนยงมความคลายคลงกบคลนไฟฟาหวใจทพบในภาวะอนอก เชน การน าไฟฟาของหวใจหองลางผดปกต ภาวะกลามเนอหวใจขาดเลอดเฉยบพลน นกกฬา ผหญงทถกตดเตานม ผนงทรวงอกบาง และความแตกตางระหวางเพศและอาย เปนตน ดงนน ความแมนย าในการวนจฉยภาวะหวใจโตดวยคลนไฟฟาหวใจโดยล าพงจงนอยมาก ตองอาศยการชกประวต และการตรวจดวยวธอน โดยเฉพาะเอกโคคารดโอกราฟ (echocardiography)

รปท 5-21 คลนไฟฟาหวใจในภาวะทหวใจหองลางซายโต (left ventricular hypertrophy) สงเกตการมคลนอารทสงขนใน V4-6 และคลนเอสทลกหรอเปนลบมากขนใน V1-2 คลนผสมควอารเอสเปนบวกมากในลดหนงและเปนลบในลดสาม บงชวาแกนไฟฟาหวใจเบยงไปทางซาย

2.1 ภาวะหวใจหองลางซายโต ภาวะหวใจหองลางซายโตอาจเกดจากโรคความดนเลอดสง ลนเอออรตกตบ โรคกลามเนอหวใจ (cardiomyopathy) ลนเอออรตกรว ลนไมทรลรว เอออรตาแขง และการออกก าลงกายเปนประจ า (physiologic hypertrophy) เนองจากมวลของหวใจหองลางซายมากขน แกนไฟฟาหวใจจงมแนวโนมเบยงไปทางซาย แมวาบางสวนจะอยในเกณฑปกต โดยเฉพาะระหวาง 0-30 องศา

159

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

จงพบคลนอารสงในลด aVL และ V4-6 พรอมดวยตอนเอสทต าลง คลนทหวกลบ ชวงเวลาควอารเอสและวเอทยาวมากวาปกต (รปท 5-21) เกณฑต าสด (minimal criteria) คอ แอมพลจดของคลนอารใน aVL มากกวา 11 มลลเมตร หรอใน V5-6 มากกวา 27 มลลเมตร หรอคลนเอสใน V1 รวมกบคลนอารใน V5-6 มากกวา 35 มลลเมตร

2.2 ภาวะหวใจหองลางขวาโต ภาวะหวใจหองลางขวาโตอาจเกดจากโรคปอดอดตนเรอรง (chronic obstructive pulmonary disease) โรคความดนสงสวนปอด (pulmonary hypertension) ลนไตรคสปดรว และผนงประจนหวใจหองบนรว แกนไฟฟาหวใจหองลางในแนวดานหนามแนวโนมเบยงไปทางขวาเนองจากมวลของหวใจหองลางขวาเพมขน แตอาจอยในชวงปกตได จงพบคลนอารสงขนในลด II, III, aVF และ V1-3 พรอมดวยตอนเอสทต าลง คลนทหวกลบ และวเอทยาวกวา 0.03 วนาท นอกจากนยงพบคลนเอสชดเจนใน V5-6 ดวย (รปท 5-22) เกณฑต าสดคอ พบคลนผสมอารเอสหรอควอารใน V1 หรอ V3R วเอทมากกวา 0.03 วนาท และแกนไฟฟาหวใจเบยงไปทางขวา (> +110 องศา)

รปท 5-22 คลนไฟฟาหวใจในภาวะทหวใจหองลางขวาโต (right ventricular hypertrophy) สงเกตการเกด qR wave ในลดวหนง ซงปกตเปน qS wave และคลนผสมควอารเอสในลดหนงเปนลบ ลดสองคาใกลศนย สวนลดสามเปนบวกมากทสด ซงบงชการเบยงเบนของแกนไฟฟาหวใจหองลางไปทางขวา คอไปทางหวใจหองลางขวา (right axis deviation) 2.3 ภาวะหวใจหองลางซายและขวาโตรวมกน คลนไฟฟาหวใจในภาวะนไมสมพนธกบมวลทเพมขนทงสองหอง เพราะแรงทางไฟฟาทเกดแตละดานสมดลกนคลายหวใจปกต แกนไฟฟาหวใจจงอาจอยในเกณฑปกต เกณฑทเปนไปไดมากทสดคอ แกนไฟฟาหวใจเบยงไปทางขวา (> +90 องศา) ในแนวดานหนา รวมกบเกณฑทางไฟฟาของลดวดทอกในภาวะหวใจหองลางซายโตโดยล าพง (รปท 5-23)

160

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 5-23 คลนไฟฟาหวใจในภาวะทหวใจหองลางทงสองหองโตขน กรณนพบในเดกทผนงประจนหวใจหองลางรว ใหสงเกตวาคลนไฟฟาหวใจมลกษณะผสมกนระหวางหวใจหองลางขวาหรอหองลางซายโตอยางเดยว (From www.cardiophile.org)

ความผดปกตของอเลกโทรไลต รปรางของคลนไฟฟาหวใจอาจเปลยนแปลงไปได เมอความเขมขนของโปแตสเซยมไอออนและ

แคลเซยมไอออนในเลอดเปลยนแปลงไป ภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไป (hypokalemia, K+] o < 3 มลลโมลาร) ท าใหศกยะเพองานของเยอหมเซลลกลามเนอหวใจขณะพกเปนลบมากขน การน าไฟฟาจากหวใจหองบนลงหองลางชาลง (AV block) และเซลลรโพลาไรซชา การเปลยนแปลงนท าใหคลนทเตยลงหรอหวกลบ คลนยสงขนและอาจทบคลนท (อาจเกดจากเซลลพรคนเยรโพลาไรซชา) ชวงเวลาควยยาวขน ชวงเวลาพอารยาวขน และตอนเอสทต าลงใน V4-6 (รปท 5-24) นอกจากนยงกระตนใหเซลลคมจงหวะแฝงแสดงตวเปนเซลลคมจงหวะผดทขน โดยเฉพาะเซลลพรคนเย

ภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกน (hyperkalemia, [K+]o > 5.5 มลลโมลาร) ท าใหศกยไฟฟาของเยอหมเซลลหวใจในขณะพกเปนบวกมากขน โดยเฉพาะเสนไยน าไฟฟาและเซลลกลามเนอหวใจหองบน ในขณะทสวนอนๆ มผลนอย ท าใหจงหวะขาขนของศกยะเพองานชาลง เปนเหตใหกลามเนอหวใจและเสนไยน าไฟฟาน าสญญาณไฟฟาไมด ชวงเวลาพอารอาจยาวขน แตอยในชวงปกต คลนพเตยลง และคลนทสงขนในลด II, aVF และ V4-6 ถาโปแตสเซยมสงขนมากกวา 9 มลลโมลาร คลนพจะหายไป และคลนผสมควอารเอสจะกวางขนและมหยก (bizarre) บางครงมลกษณะคลายคลนไซน (sine wave) สวนมากเนองจากเกดเซลลคมจงหวะผดทขนทมดเสนไยของฮส แตอาจเกดจากปมเอสเอกได ในภาวะทรนแรงตอนเอสทมกสงขนในลด II, aVF และ V4-6 ซงคลายกบภาวะกลามเนอหวใจอดตายเฉยบพลนเนองจากโรคหลอดเลอด

161

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

โคโรนาร สวนคลนทจะมฐานแคบผอมสง และยอดไมแหลมในลด II, III, aVF และ V1-6 อาจเนองจากเซลลกลามเนอรโพลาไรซเรวขน (ดบทท 3) ลกษณะคลนทนเปนหลกฐานแรกของภาวะเลอดมโปแตสเซยมเกน (รปท 5-24) ดวยคณสมบตดงกลาว เมอฉดโปแตสเซยมเขาสตวทดลองอยางตอเนอง จะพบคลนพเตยลง และคลนทสงขน ตามดวยคลนพหายไป และคลนผสมควอารเอสกวางมหยก ถดไปจะพบอาการหวใจหองลางเตนเรว (ventricular tachycardia) หวใจหองลางกระตกรว (ventricular fibrillation) และหวใจหยดเตนในทาคลายตว ตามล าดบ

รปท 5-24 ผลการเปลยนแปลงระดบโปแตสเซยมไอออนในพลาสมา (ตวเลขใตรป หนวยเปน มลลโมลาร) ตอคลนไฟฟาหวใจลดสอง (lead II; From www.unboundmedicine.com)

ภาวะเลอดมแคสเซยมเกน (hypercalcemia) ซงระดบแคสเซยมไอออนในเลอดสงกวา 12 มก./ดล. จะท าใหชวงเวลาของศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจสนลง ชวงเวลาควทสนลง และอาจพบคลนเจ (J wave) ชวงเวลาควทสนลงเนองจากตอนควทสนลง (QT segment คอชวงเวลาเรมตนคลนผสมควอารเอสถงเรมตนคลนท) (รปท 5-25 ลาง) พบภาวะหวใจเสยจงหวะไดบางครง อยางไรกตาม ถาฉดแคลเซยมไอออนเขาสตวทดลองอยางตอเนอง จะท าใหแคลเซยมไอออนเขาเซลลมากเมอเกดศกยะเพองาน และไมสามารถขนสงออกจากเซลลไดเพยงพอ ระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโตพลาสซมจงสงขน เซลลกลามเนอหดตวเกรงโดยไมคลายตว หวใจหยดเตนในขณะบบตว หวใจบบเลอดออกไปไมได ความดนเลอดลดลง และหวใจหองลางกระตกรวขน ตามล าดบ

162

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

รปท 5-25 ผลของภาวะเลอดมแคลเซยมนอยไป (hypocalcemia) (บน) และภาวะเลอดมแคลเซยมเกน (hypercalcemia) (ลาง) ตอชวงเวลาควทและตอนควทของคลนไฟฟาหวใจ (Top From www.medscape.com, bottom From www.lifeinthefastlane.com)

สวนภาวะเลอดมแคลเซยมนอยไป (hypocalcemia) ท าใหชวงเวลาควทยาวขน เนองจากตอนควทยาวขน เพราะชวงเวลาของศกยะเพองานของเซลลกลามเนอหวใจหองลางยาวขน และไมพบคลนยทชดเจนซงตางจากทพบในภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไป (รปท 5-25 บน) ภาวะเลอดมแคลเซยมนอยไปสวนมากเปลยนแปลงรปรางของคลนไฟฟาหวใจ แตไมมผลตอจงหวะการเตนของหวใจ

163

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ภาวะกลามเนอหวใจขาดเลอด (myocardial ischemia) กลามเนอหวใจขาดเลอดเกดขน เมอเลอดไหลไปเลยงกลามเนอหวใจ ไมพอเพยงกบความตองการ เปนปรากฏการณทเกดขนชวครและผวนกลบได เซลลยงคงมคณสมบตทางไฟฟาได คออาจดโพลาไรซ และน าไฟฟาได แตมลกษณะทผดปกต เมอเซลลขาดเลอด จะท าใหเซลลขาดพลงงาน และสบกมมนตทงหลายท างานไดลดลงหรอท างานไมได โซเดยมไอออนและแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลมากขน และโปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลลมากขน ผลลพธคอ ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนบวกมากขน สงผลใหจงหวะขน (ระยะศนย) ของศกยะเพองานไมชน แอมพลจดไมสง เซลลน าไฟฟาไมด และการรโพลาไรเซชนผดปกต ในขณะพกศกยไฟฟาภายในเซลลทขาดเลอด จะเปนบวกมากกวาศกยไฟฟาของเซลลปกตทอยรอบๆ จงเกดกระแสไหลจากภายในเซลลทขาดเลอดไปยงเซลลขางเคยง และกระแสภายนอกเซลลจากเซลลขางเคยงมาสบรเวณภายนอกเซลลทขาดเลอด เรยกกระแสนวา กระแสบาดเจบ (injury current) กระแสบาดเจบท าใหตอนเอสทสงขนหรอต าลงขนกบลดทวด สวนการรโพลาไรเซชนผดปกตท าใหคลนทผดปกต ดงนนความผดปกตของคลนทและตอนเอสทจงเปนเกณฑหลกทใชบงชภาวะกลามเนอหวใจขาดเลอด อยางไรกตาม การเปลยนแปลงนสามารถตรวจพบไดจากความผดปกตอนๆ ดวย เชน ภาวะเลอดมโปแตสเซยมนอยไป ภาวะหวใจหองลางซายโต การใชยาบางชนด เยอหมหวใจอกเสบ และกลามเนอหวใจอกเสบ นอกจากนเนองจากภาวะกลามเนอหวใจขาดเลอดเกดขนเพยงชวครและอาจไมซ าทเดม จงตองท าการตรวจคลนไฟฟาหวใจอยางตอเนองหรอทนททเกดอาการปวดเคนอก (angina pectoris) จงจะตรวจพบความผดปกตดงกลาวไดอยางถกตอง ภาวะกลามเนอหวใจขาดเลอดสวนมากเกดขนทผนงหวใจดานใน (endocardium) ของหวใจหองลาง เนองจากถกอดดวยความดนเลอดในหองหวใจทสงมากเมอหวใจบบตว ผวนอกเซลลบรเวณผนงหวใจดานในทขาดเลอดนจะมศกยไฟฟาเปนลบเมอเทยบกบผนงหวใจชนกลาง (midcardium) ทอยตดกน ท าใหเกดกระแสบาดเจบไหล และเกดไดโพลขน โดยขวบวกของไดโพลหนออกไปทางผนงหวใจดานนอก (epicardium) (รปท 5-26) ในขณะพกตอนทพ (TP segment) ซงวดดวยลดวดทอกทมแนวแกนขนานกบไดโพลดงกลาวจงมคาเปนบวกเมอเทยบกบเสนไอโซอเลกตรกจรงหรอเทยบกบศนย สวนลดทมแนวแกนตงฉากกบไดโพลจะอานคาตอนเอสทไดเปนศนย ในขณะทลดซงมแนวแกนขนานกบไดโพลแตกลบขวกนจะมตอนทพเปนลบ เมอหวใจหองลางดโพลาไรเซชนทงสองหอง ในระยะทสองของศกยะเพองาน ภายนอกเซลลจะมศกยไฟฟาเปนลบหมด ไมเกดไดโพล จงวดความตางศกยไฟฟาบนผวหวใจไดเปนศนย หรอผวเซลลมศกยไฟฟาเปนลบเมอเทยบกบศนย ในกรณนถาเซลลสามารถดโพลาไรซไดเหมอนกน ทงเซลลปกตและทขาดเลอด ตอนเอสทจะเปนเสนไอโซอเลกตรกจรง แตเมอเทยบกบเสนทลากระหวางตอนทพ ซงใชเปนเสนเปรยบเทยบตามปกต จะพบตอนเอสทต าลง เมอวดดวยลดทมแนวแกนขนานและขวเหมอนกนกบไดโพลหรอลดทวดขวเดยวเทยบกบศนย แตลดทขนาน แตขวกลบกน จะพบตอนเอสทสงขน สวนลดทแนวแกนตงฉากกบไดโพล จะพบตอนเอสทปกต อยางไรกตาม โดยทวไปบรเวณทขาดเลอด เมอเกดดโพลาไรซ ศกยไฟฟาภายนอกเซลลของระยะทสองจะเปนลบนอยกวา การดโพลาไรเซชนของเซลลปกตท

164

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

อยรอบๆ จงเกดเปนไดโพลขณะหวใจหองลางดโพลาไรซ โดยมขวบวกอยบรเวณทขาดเลอด (คอ ผนงหวใจดานในในกรณน) และขวลบอยถดมาทางผวดานนอก จงท าใหลดทมแนวแกนขนานกบไดโพล และขวทบกนมตอนเอสทต าลงมากยงขน สวนลดทขนานแตกลบขวกนจะพบตอนเอสทสงขนมากกวาเดม สวนลดทมแนวแกนตงฉากกบไดโพลจะอานตอนเอสทไดปกต ในลดทพบตอนเอสทต าลงจะพบคลนทหวกลบดวย อาจเปนผลของกระแสบาดเจบ หรอเกดจากเซลลทขาดเลอดรโพลาไรซเรวขน ท าใหล าดบการรโพลาไรเซชนของเซลลหวใจหองลาง มเวคเตอรตรงขามกบเวคเตอรของการดโพลาไรเซชน ซงปกตจะเปนไปในแนวเดยวกน

รปท 5-26 แสดงการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของหวใจ เมอกลามเนอหวใจหองลางขาดเลอดในลกษณะตางๆ และผลตอคลนไฟฟาหวใจ ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในบรเวณทขาดเลอด จะดโพลาไรซเขาใกลศนย คอภายนอกเซลลในขณะพกจะเปนลบเมอเทยบกบเซลลขางเคยงทปกต ศกยไฟฟาลบจะแผจากต าแหนงทขาดเลอดไปตามลกศรทช (คอการแผของสญญาณดโพลาไรเซชนไปต าแหนงทมศกยไฟฟาบวกรอบๆ นนเอง) (T คอต าแหนงทวางขววดแบบขวเดยว) ใหสงเกตความแตกตางระหวางศกยไฟฟาขณะพก (กอนเกดคลนอาร) กบศกยไฟฟาของตอนเอสท ระหวางการขาดเลอดแบบเฉพาะทภายในผนงหวใจดานใน (non-transmural ischemia) เทยบกบแบบททอดยาวจากผนงดานในสดานนอก (transmural ischemia)

165

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

สวนภาวะกลามเนอหวใจขาดเลอดทผนงหวใจหองลางดานนอก หรอตลอดดานในสดานนอก (transmural myocardial ischemia) จะพบตอนเอสทสงขนในลดทวางอยตรงต าแหนงทขาดเลอด ถาพบวาตอนเอสทสงขน และต าลงสลบกนเปนจงหวะ (ST segment alternans) เปนตวบงชภาวะกลามเนอหวใจขาดเลอดทผนงหวใจดานนอกไดอยางด แตตรวจไมคอยพบลกษณะน จะพบไดในกรณทขาดเลอดรนแรง เชน ในกลมทหลอดเลอดหดเกรงเฉยบพลน (acute vasospasm) หรอขณะออกก าลงกายอยางหนก โดยทวไปบรเวณทเกดภาวะกลามเนอหวใจขาดเลอดคอ หวใจหองลางซาย โดยเฉพาะบรเวณขวหวใจ ดงนนจงตรวจพบตอนเอสทต าลงและคลนทหวกลบเมอผนงหวใจดานในขาดเลอด (รปท 5-27) และตอนเอสทสงขนเมอผนงหวใจดานนอกหรอตงแตดานในตลอดดานนอกขาดเลอด เมอวดดวยลด II, III, aVF และ V2-6 สวนการขาดเลอดในสวนอนๆ ลดทวดไดดคอ ลดวดทอกซงอยใกลบรเวณนน หรอมแนวแกนขนานกบไดโพลทเกดขน ดงกลาวแลวกอนหนาน

รปท 5-27 คลนไฟฟาหวใจของผปวยกลามเนอหวใจดานหนาขาดเลอดเฉยบพลน ซงมอาการปวดเคนอกมาเพยงสองวนและยงไมพบตวบงชวากลามเนอหวใจบาดเจบทชดเจน สงเกตการเกดตอนเอสทต าลงและคลนทหวกลบในลด II และ V2-6

ภาวะกลามเนอหวใจอดตาย (myocardial infarction) ภาวะกลามเนอหวใจอดตาย เปนภาวะทเซลลกลามเนอหวใจตาย (necrosis) เนองจากเซลล

กลามเนอขาดเลอดนานพอเหมาะ อาจเกดจากหลอดเลอดโคโรนารอดตนเนองจากมไขมนมาก (atherosclerosis) การเกดลมเลอด (thrombosis) หรอหลอดเลอดหดเกรง สวนใหญเกดขนทหวใจหองลางซายโดยล าพง หรอรวมกบหวใจหองลางขวา สวนนอยเกดขนทหวใจหองลางขวาโดยล าพง ภาวะกลามเนอหวใจอดตายเฉยบพลน (acute myocardial infarction) มกพบตอนเอสทและคลนทผดปกตรวมดวย อนเปน

166

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ผลของภาวะกลามเนอหวใจขาดเลอด เนองจากบรเวณทอดตายเฉยบพลนถกลอมรอบดวยบรเวณทขาดเลอดแตยงไมตาย กลามเนอทอดตายแลวจะเสยคณสมบตทางไฟฟาอยางถาวร และระยะยาวจะมเนอเยอเกยวมาแทน นนคอ เซลลดโพลาไรซไมได เกดศกยะเพองานไมได น าไฟฟาไมได และไมเหนยวน าใหเกดกระแสบาดเจบ หรออกนยหนง เซลลทอดตายแลว ไมมคณสมบตทางไฟฟาเลย (electrically silent) ผลเสยคอ

(1) จ านวนเซลลกลามเนอหวใจทดโพลาไรซไดลดลง ขนาดและทศทางของเวคเตอรรวมของคลนใดๆ จงเปลยนไป

(2) การน าไฟฟาของหวใจผดปกต (3) แรงบบตวของหวใจลดลง (4) ความยดหยนของหวใจลดลง

รปท 5-28 แสดงการพฒนาการของภาวะกลามเนอหวใจอดตายเฉยบพลน หนงคอปกต สองคอเรมมอาการ สามคอมอาการในหนงชวโมงถดมา สามคอเมอใหยาสลายลมเลอด สคออาการหลงยสบสชวโมงของการใหยา หาคอผลการรกษาซงใชเวลาเปนเดอน และหกคอหายเปนปกต (From www.nottingham.ac.th)

ในภาวะกลามเนอหวใจอดตายทงผนงดานในและดานนอก (transmural myocardial infarction)

(รปท 5-28) เมอวดดวยลดวดทอกแบบขวเดยวซงวางขวอสระบรเวณทอดตาย จะพบคลนผสมควอารเอส มแอมพลจดลดลง และคลนควหรอคลนผสมควเอสกวาง ( 0.04 วนาท) และลก ( 25% of R wave) คลนควปกตเกดจากการดโพลาไรเซชนทผนงประจนหวใจหองลาง แตในกรณนเปนผลของภาวะกลามเนอหวใจ

167

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

หองลางอดตายทงผนงดานในและดานนอก การดโพลาไรเซชนของหวใจหองลางบรเวณทกลามเนอหวใจจะเกดการอดตายน ตามปกตเมอวดดวยลดวดทอกจะไดคลนผสมควอารเอสหวตง เพราะดโพลาไรซเขาหาขววด เมอเซลลบรเวณทอดตาย คลนดโพลาไรเซชนจะแผออกไปจากรอบๆ บรเวณทอดตาย จงไดเวคเตอรตรงขามกบปกต คอ คลนควหรอคลนผสมควเอสทลก คลนควหรอคลนผสมควเอสทลกนตรวจพบไดเมอเกดภาวะกลามเนอหวใจอดตายทงผนงดานในและผนงดานนอกทมบรเวณกวางมากพอควร แตถาบรเวณทอดตายไมกวางมากนก อาจไมพบคลนควหรอคลนผสมควเอสทผดปกต แตจะพบคลนผสมควอารเอสมแอมพลจดลดลง เนองจากมวลของหวใจทดโพลาไรซลดลง และทศทางการแผของคลนดโพลาไรเซชนผดปกตไมมาก ถาท าการวดดวยลดวดทอกทงหกลด แลวดแนวโนมของแอมพลจดของคลนผสมควอารเอส จะหาต าแหนงทอดตายประเภทนได ตอนเอสทสงขนอาจพบไดในภาวะกลามเนอหวใจอดตายเฉยบพลน แตในระยะเรอรงอาจปกต สวนคลนทอาจสงขนในชวงแรกทเกดอดตาย แตหลงจากนนจะพบคลนทหวกลบ ทงๆ ทตอนเอสทอาจปกตหรอสงขน

รปท 5-29 คลนไฟฟาหวใจในภาวะกลามเนอหวใจบรเวณผนงหวใจดานหนาอดตายเฉยบพลน (From www.rcsed.ac.uk)

การหาต าแหนงของภาวะกลามเนอหวใจอดตาย อาศยกายวภาคศาสตรของหลอดเลอดโคโรนารทไปเลยงหวใจ ถากลามเนอหวใจหองลางอดตายบรเวณผนงดานหนา (anterior wall) (รปท 5-29) ใหดท V2-6 ผนงสวนลาง (inferior wall) ดท II และ aVF (และ III) ผนงดานขาง (lateral wall) ดท I, aVL และ V6 ผนงดานหลง (posterior wall) (รปท 5-30) ดท V1-2 และหวใจหองลางขวาดท V2-4R และบอยครงดท V1-3 ความผดปกตของภาวะกลามเนอหวใจอดตายทงผนงดานในและดานนอก มผลตอคลนไฟฟาหวใจทวดดวยลดวดทอกซงวางบรเวณทอดตาย ตามล าดบ คอ ตอนเอสทสงขนทนทและคงอยตอไปนานพอควร ภายใน 1 ชวโมงตงแตเรมเกดการอดตาย จะพบคลนควหรอคลนผสมควเอสกวางและลกมากกวาปกต ภายใน 2-3 ชวโมง จะพบคลนทขนาดใหญ (giant T wave) ความผดปกตของคลนควหรอคลนผสมควเอสจะคงอย

168

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ตอไปหลายชวโมง (หรอหลายวน) ตอมาตอนเอสทจะคนสเสนไอโซอเลกตรก สวนคลนทจะเปลยนเปนหวกลบและคงอยเชนนตอไป สวนภาวะกลามเนอหวใจอดตายเฉพาะผนงดานใน ผนงตรงกลาง ผนงดานนอก หรอผสมกนกบผวนอก ซงไมเกดตลอดทงผวดานในทอดสดานนอก (nontransmural myocardial infarction) อาศยหลกการพจารณาในท านองเดยวกบทกลาวมาแลว โดยการวดคลนไฟฟาหวใจหลายลด และพจารณาแตละลดอยางตอเนองกน แตใหขอมลทไมแนนอนตองอาศยการวดดวยวธอน และการตดตามผปวยอยางใกลชด

รปท 5-30 คลนไฟฟาหวใจในภาวะกลามเนอหวใจบรเวณผนงหวใจดานหลงอดตายเฉยบพลน (From www.clinicalcorrelations.org)

เยอหมหวใจอกเสบ (pericarditis) เยอหมหวใจอกเสบอาจเกดจากภมแพ ตดเชอ หรอยาบางชนด การเปลยนแปลงคลนไฟฟาหวใจท

พบเรมแรกคอ ตอนเอสทสงขนในลดทวดตรงบรเวณทมความผดปกต อนเปนตวบงชวามกระแสบาดเจบเกดขนบรเวณผวหวใจดานนอก (epicardial injury current) โดยตอนเอสทมลกษณะโคงขน (concave) ตรงขามกบภาวะกลามเนอหวใจอดตาย ซงมลกษณะเวาลง (convex) (รปท 5-31) สวนลดทอยตรงขามกบบรเวณทอกเสบจะวดไดตอนเอสทต าลง (โดยเฉพาะ aVR และ V1) เมอเวลาผานไปหลายวนหรอหลายสปดาห ตอนเอสทจะคนสเสนไอโซอเลกตรกตามปกต และเกดคลนทหวกลบขน โดยไมพบคลนควผดปกต คลนทหวกลบอาจเกดขนในขณะทพบตอนเอสทสงขนกได คลนททผดปกตนอาจคงอยไดนานหลายเดอน

169

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

ในภาวะเยอหมหวใจอกเสบทมของเหลวในเยอหมหวใจดวย (pericarditis with effusion) อาจพบคลนทและคลนผสมควอารเอสมแอมพลจดลดลง อาจเนองจากเกดการไหลลดของกระแสระหวางหวใจหองลางและหองบน ผานทางของเหลวในเยอหมหวใจ ท าใหกระแสทวดไดจากขววดซงวางอยทผวหนงมคานอยลง นอกจากนยงอาจพบคลนอารสงขน และต าลงสลบกน เรยกวา การสลบทางไฟฟาหรออเลกตรคลอลเทอรแนนส (electrical alternans) (รปท 5-32) กลไกยงไมแนนอน แตพบในผปวยทเยอหมหวใจอกเสบรนแรง และโรคหวใจอนๆ ทอยในขนรนแรง จงไมใชตวบงชทเฉพาะของภาวะเยอหมหวใจอกเสบ การสลบทางไฟฟาไมเหมอนกบการสลบทางกลหรอชพจร (mechanical or pulsus alternans) ซงพบไดในการวดความดนเลอดแดง ในบางครงพบวาความดนระยะหวใจบบตว (systolic pressure) สงขนสลบกบต าลง อนเปนผลเนองมาจากกลามเนอหวใจบบตวแรงมากบางและนอยบางสลบกน พบไดบอยในสนขทไดรบยาสลบนานๆ

รปท 5-31 เปรยเทยบคลนไฟฟาหวใจในภาวะเยอหมหวใจอกเสบเฉยบพลน (acute pericarditis) (From www.heartpearls.com)

กลามเนอหวใจอกเสบ (myocarditis) กลามเนอหวใจอกเสบ เปนภาวะทเกดบวมแดง (inflammation) ของกลามเนอหวใจ สวนใหญไม

ทราบสาเหต แตทพบไดบอยเกดจากการตดเชอไวรสทวไป ( เชน parvovirus B19, HIV, Polio virus) โปรโตซว (โดยเฉพาะ Trypanosoma cruzi) และภมแพ โรคเฉยบพลนหรอเรอรงหลายชนดกอาจท าใหกลามเนอหวใจอกเสบไดเชนกน ผลจากการตดเชอแบคทเรยโดยตรงพบไดนอย เวนแตมปญหาภมคมกนบกพรองรวมดวย ความผดปกตนอาจท าใหผปวยปวดเคนอก มภาวะหวใจวาย มไข และหวใจเตนผดปกต

170

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

คลนไฟฟาหวใจผดปกตทส าคญคอ ตอนทอารยาวขน ภาวะหวใจเสยจงหวะ ตอนเอสทผดปกต คลนทผดปกต ชวงเวลาควทยาวขน และลกษณะของคลนผสมควอารเอสเปลยนไป

รปท 5-32 คลนไฟฟาหวใจทมลกษณะของอเลกตรคลอลเทอรแนนส (electrical alternans) พบไดในภาวะเยอหมหวใจอกเสบและมของเหลวในเยอหมหวใจ และโรคหวใจทรนแรง (From www.cardiacedu.com)

อาการธยรอยดเกน (hyperthyroidism) ในภาวะทตอมธยรอยดสรางฮอรโมนธยรอยด (thyroid hormone) ออกมามาก จะพบอาการหว

ใจเตนเรวไซนส รวมกบตอนเอสทและคลนทผดปกตอยางไมเฉพาะ อาจมอาการหวใจกระตกรวรวมดวย และอาจพบอาการหวใจหองลางเตนเรวไดบางครง การรกษาภาวะนดวยวธการตางๆ อาจท าใหการเปลยนแปลงหลายอยางคนสปกตไดในเวลาอนสน แตคลนไฟฟาหวใจจะปกตไดตองอาศยเวลานานหลายสปดาหหรอหลายเดอนแลวแตกรณ ความผดปกตดงกลาวเกยวของกบการกระตนประสาทซมพาเทตก และการเพมความไวของหวใจตอแคทโคลามนส ดวยฮอรโมนธยรอยด

บรรณานกรม 1. Aaronson PI, Ward JPT. The cardiovascular system at a glance, 3rd edition. Massachusetts: Blackwell,

2007.

171

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

2. Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H. Ganong's review of medical physiology, 23rd edition. Boston, McGraw-Hill, 2010.

3. Berne RM, Sperelakis N, Geiger SR. Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system; volume I: the heart. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1979.

4. Boron WF, Boulpaep EL. Medical physiology: a cellular and molecular approach, 2nd edition. Philadelphia, Saunders, 2009.

5. Fuster V, Walsh RA, Harrington RA. Hurst's the heart, 13th edition. New York: McGraw-Hill, 2011. 6. Goldschlager N, Goldman MJ. Principles of clinical electrocardiography, 13th edition. Connecticus:

Appleton & Lange, 1989. 7. Hall JE. Guyton and Hall textbook of medical physiology, 12th edition. Philadelphia, Saunders,

2011. 8. Josephson ME. Clinical cardiac electrophysiology: techniques and interpretations, 4th edition.

Philadelphia, Lippincott Williams & Wilkins, 2008. 9. Koeppen RM, Stanton BA. Berne & Levy physiology, 6th edition. Philadelphia, Mosby, 2010. 10. Macfarlane PW, Lawrie TDV. Comprehensive electrocardiology. New York, Pergamon Press, 1989,

volume 1-3. 11. Mohrman DE, Heller LJ. Cardiovascular physiology, 7th edition. New York, McGraw-Hill, 2010. 12. Phibbs BP. Advanced ECG: boards and beyond, 2nd edition. Philadelphia: W.D. Saunders, 2006. 13. Goldberger AL. Clinical electrocardiography: a simplified approach, 7th edition. Missouri, Elsevier

Mosby, 2006. 14. Wagner GS. Marriott's practical electrocardiography, 11th edition. Philadelphia, Lippincott Williams

& Wilkins, 2008. 15. Rhoades RA, Bell DR. Medical physiology: principles for clinical medicine, 3rd edition. Philadelphia,

Lippincott Williams & Wilkins, 2009. 16. Rimmerman CM, Jain AK. Interactive electrocardiography, 2nd edition. Philadelphia, Lippincott

Williams & Wilkins, 2008. 17. Thaler MS. The only EKG book you'll ever need, 6th edition. Philadelphia, Lippincott Williams &

Wilkins, 2010. 18. Zipes, DP, Jalife J. Cardiac electrophysiology: From cell to bedside, 5th edition. Philadelphia, W.B.

Saunders, 2009.

172

โครงสราง หลกการ และไฟฟาของหวใจ สญญา รอยสมมต

วธการใชหนงสอและการสบคนขอความ

หนงสอเลมนจดท าเปนหนงสออเลกทรอนกในรปของไฟลพดเอฟ (PDF file) ตองเปดอาน และสามารถคนค าหรอขอความไดดวย Adobe reader หรอโปรแกรมทเกยวของ ผอานสามารถเลอกค าหรอขอความไดตามตองการ โดยมขนตอนงายๆ ดงน

1. เปดไฟลดวย Adobe reader หรอโปรแกรมทเกยวของ 2. เลอกค าหรอขอความทตองการคนหา ควรเปนค าทยาวพอควร เพอลดจ านวนหนาทจะเจอค า

ดงกลาว (ท าเหมอนกบการคนหาค าหรอขอมลในอนเทอรเนต) 3. ทต าแหนงคนหา (Find) ของ Adobe reader พมพค าหรอขอความลงไป 4. อาจเลอกแบบการคนหาทปมหลงชองทพมพขอความ (เชน whole word only) 5. เมอกด Enter โปรแกรมจะคนหาค าหรอขอความให โดยไปปรากฎทต าแหนงในหนาหนงๆ 6. หากไมไดความหมายทตองการ ใหกด Enter กจะคนหาหนาอนๆ ตอไป 7. ถาไมไดความหมายทตองการหรอตองการคนหาค าอน ใหกลบไปเรมทขอ 2 ใหม 8. ในบางครงค าทใชคนหา จะมมากในหลายหนา ใหเปลยนค าหรอขอความใหม เพอใหมความยาว

หรอลกษณะทเฉพาะมากขน โดยกลบไปเรมทขอ 2 ใหม 9. ทานอาจเลอกคนหาขอความไดโดยดหวขอยอยทสารบญและเปดอาน หรอท าแถบเพอจ ากดชวงให

โปรแกรมคนหา โดยตองท าแถบก าหนดชวงกอนด าเนนการตามขอ 2

จบเลมท 1