ĐIỆN tử VIỄN THÔNG 4 chuong1 khotailieu

1

Chương 1
GIẢI PHẪU SINH LÝ TIM
1.1.

Hiện tượng điện sinh vật tại tế bào.

Trước tiên ta phải xét hiện tượng sinh lý tại tế bào. Đó là một quá trình
hóa lý,hóa sinh phức tạp xảy ra bên trong và ngoài tế màng tế bào. Màng tế
bào là hợp chất lipoprotein rất mỏng cỡ 7-15mm. Nó có tính không thấm đối
với protein và các anion hữu cơ khác.
Ở trạng thái nghỉ, màng tế bào cho ion Kali K+, ion Clo Cl- và ion Natri
Na+ vào thấm qua những mức độ thẩm thấu cảu Na+ ít hơn. Độ thẩm thấu của
ion Kali (PK) gấp khoảng từ 50 đến 100 lần độ thẩm thấu của ion Natri
(PNa).
Đối với cơ vận động của ếch chẳng hạn, nồng độ ion Kali K+ bên trong
màng tế bàolà 40mmol/lit, bên ngoài là 2,5 mmol/lit. Do đó xuất hiện gradient
khuếch tán hướng từ trong ra ngoài màng tế bào. Các ion K+ sẽ chuyển động
theo gradient này. Giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào sẽ xuất hiện điện
thế. Quá trình khuếch tán sẽ cân bằng khi lực tĩnh điện cân bằng với lực thẩm
thấu. Phương trình Nernst mô tả điện thế cân bằng này của ion Kali K+ ở
370C.

Ở đây:
n là hóa trị của K+ =1
[K]i và [K]0 là nồng độ của K+ bên trong và bên ngoài tế bào
(tính
bằng mol/lit)
R là hằng số khí (R=8,31 j/(mol.K))
T là nhiệt độ tuyệt đối (tính theo nhiệt độ Kenvin, ở 370C thì T=3100K)

F là hằng số Faraday (96500 Culong/Đương lượng);
Đương lượng = mol/hóa trị
Theo công trình của Goldman, Hodgkin và Katz thì điện thế qua màng tế bào
được mô tả gần đúng bằng công thức sau:

Thí dụ về tế bào cơ vận động của Ếch lần lượt nồng độ trong và ngoài như
sau:
Na+: 12,45 ; K+: 155,4 ; Cl-: 4,120
Người ta thí nghiệm ở nhiệt độ 200C, thẩm thấu đo được là:
PK= 2.10-6 cm/s ; PNa= 14.10-6 cm/s ; PCl= 2.10-8 cm/s


2

Sử dụng pt trên chuyển sang logarit cơ số 10 ở 20oC:
E = 0,0581 lg
= 0,0581 lg

= -85,3 mV

Ghi chú: nồng đọ trên tính theo mol/lit.
Do màng của tế bào rất mỏng nên điền trường của màng rất lớn , cỡ vài triệu
V/m.
Để duy trì trạng thái mất cân bằng về nồng độ ion trong và ngoài tế
bào, phải có cơ chế vận chuyển ion vào và ra khỏi tế bào. Cơ chế này gắn liền
với màng tế bào, người ta gọi cơ chế này là bơm Natri và Kali. Nó sẽ vận
chuyển Na+ ra khỏi tế bào và K+ vào trong tế bào. Năng lượng để bơm hoạt
động được cung cấp bởi nguồn năng lượng chung của tế bào , men adenosine
triphosphate (ATP).
Ở trạng thái nghỉ , màng tế bào có một điện thế chênh lệch gọi là điện

thế phân cực. Nếu kích thích một điện thế nào đó vào màng tế bào , đọ thẩm
thấu K+, Na+, và Cl- đột ngột thay đổi . Na+ lọt vào trong tế bào và K+ ra
ngoài tế bào , kéo theo sự thay đổi điện thế giữa trong và ngoài màng tế bào.
Hiệu điện thế giữa trong và ngoài màng tế bào lên tới +20mV. Quá trình này
là quá trình khử cực. Thời gian từ lúc kích thích tới lúc khử cực gọi là thời
gian trễ. Qua trình khử cực tồn tại một thời gian sau đó tế bào trở về trạng thái
nghỉ . Qua trình này gọi là quá trình tái cực.
( Hình 1)


3

Trong tổ sinh học có một số loại tế bào có khả năng tự khử cực nghĩa là
không cần kích thích từ bên ngoài. Những tế bào ở nút Keith-Flack của tim là
những tế bào có khả năng tự khử cực.
1.2. Giải phẫu tim.
Tim người cũng như tim động vật có 4 ngăn hoạt động một cách khá
đặc biệt. Bình thường chủ nhịp xuất phát từ nút Keith-Flack nằm ở phần trên
của nhĩ phải, gần chỗ đổ vào của tĩnh mạch chủ trên. Sau đó toàn bộ cơ nhĩ
được khử cực và xung động kích thích lan tới nút Tawara, gần nơi đổ vào tĩnh
mạch vành(xoang vành). Thời gian từ lúc khử cực tại nút Keith-Flack tới lúc
nút Tawara được kích thích là 70ms. Tại đây xung động lan truyền chậm lại,
rồi đi qua than bó His ở sát van 3 là phía vách liên thất và bờ trên của vách
liên thất. Thân bó Hí chia ra làm 2 phần:
Nhánh phải thanh mảnh, dài sẽ hoạt hóa thất phải. Nhánh trái dày hơn,
chia ra làm hai, hoạt hóa thất trái. Mạng lưới Purkije tiếp tục dẫn truyền từ các
nhánh bó His ở hai thất và nối tiếp với cơ thất. Thời gian truyền từ than bó
His tới lúc bắt đầu khử cực thất vào khoảng 40ms.
Tốc độ dẫn truyền trong nút nhĩ, thất tạo thời gian cho thất nhận được
đủ máu. Tốc độ dẫn truyền trong cơ thất nhanh gấp 4 đến 5 lần tạo xung động

4

đi nhanh từ nội mạc thất tới thượng tâm mạc làm cơ thất co bóp đồng thời và
đủ mạnh để cung cấp máu cho cơ thể. (Hình 2).
Quá trình phân cực, khử cực và tái cực được trình bày ở trên. Trong ba
quá trình này thì quá trình tái cực tiêu thụ năng lượng.

Hình 2 : Chủ nhịp và các đường dẫn truyền đạt tim
Sự dẫn truyền xung động điện trong tế bào được biểu diễn qua phương
trình song Laplace. Đây là quá trình phân cực, khử cực và tái cực cục bộ. Tốc
độ dẫn truyền phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của màng tế bào. Trong khuân
khổ hạn chế tài liệu, vấn đề này không được trình bày.
Tổng hợp tất cả các thành phần điện thế của mọi tế bào trong tim với
giá trị biên độ và hình dáng hơi khác nhau , thời điểm xuất hiện khác nhau tạo
ra một điện thế đặc biệt người ta gọi là điện tim ( ECG).
Thông thường người ta quy ECG về một lưỡng cực điện .
( hình 3)


5

Hình 3: Lưỡng cục điện ECG , điểm 1 và điểm 2 là 2 điểm đo bất kì, R12 là
điện trở giữa 2 điểm , R1, R2 là điện trở vùng ngực từ lưỡng cực đến điểm đo.
Ф12 = Ф1 - Ф2 là hiệu điện thế đo được.
ECG có giá trị thay đổi theo thời gian và có hướng trong không gian ( cơ thể
người ).
Bằng cách đo một số điểm trên cơ thể người và theo dõi hình dạng theo
thời gian, người ta có thể định vị được hướng của lưỡng cực điện và biết sự

thay đổi giá trị của nó theo thời gian. Những chấn thương hay bệnh lí của tim
dẫn tới sự thay đổi dãn truyền của các tổ chức , thậm chí một số bộ phận
không được kích thích có thể tự khử cực làm thay đổi hình dạng ECG . Việc
nghiên cứu ECG có thể giúp thầy thuốc tìm ra một số bệnh về tim mạch.
Hệ tọa độ được chọn để đo ECG là hệ tọa độ tam giác. Tam giác này còn gọi
là tam giác Eindhoven để kỉ niệm người đầu tiên đã đo được ECG.( hình 4)
Sau thời gian dài người ta thấy rằng , với mức độ chấp nhận được chỉ cần đo 1
số điểm hạn chế trên cơ thể người là có thể đánh giá được ECG , tất nhiên chỉ
có 1 số tổ hợp được chọn.
Tổ hợp thứ nhất là 3 đạo trình lưỡng cực . Tổ hợp thư hai là 3 đạo trình
đơn cực . Hai tổ hợp trên gọi là tổ hợp ngoại vi. tổ hợp cuối cùng là 6 đạo
trình trước ngực.


6


7

1.2.

Tín hiệu điện tim.

Để thực hiện việc đo lường các đạo trình trên , người ta chế tạo ra các
thiết bị đo ECG (còn gọi là EKG - viết tắt của từ tiếng Đức ElektroKardiographie) ghi giá trị của nó lên giấy hoặc hiển thị lên màn hình – tín
hiệu này được gọi là tín hiệu điện tim hay tín hiệu điện tâm đồ. Các tín hiệu
điện tâm đồ dải tần khoảng 0.05-150Hz, dải đo 0.5-5mV, được đặc trưng bởi
sáu đỉnh núi và thung lũng có nhãn với các chữ cái liên tiếp của bảng chữ cái
P, Q, R, S, T, U
- Đoạn PQ gồm thời gian khử cực nhĩ và truyền xung động từ nhĩ tới thất.

- Phức bộ QS: khử cực của tâm thất .


8

- Đoạn ST: thời kỳ khử cực hoàn toàn của thất.
- Sóng T: Tái cực của tâm thất.

Hiện nay tồn tại hai loại cầu đo Wilson và cầu đo Eindhoven. Hình
dạng của các đạo trình đo là như nhau , chỉ khác nhau về giá trị biên độ của ba
đạo trình đơn cực. Biên đọ ECG của ba đạo trình đơn cực với cầu Wilson
bằng hai phần ba biên độ ECG tương ứng với cầu Eindhoven. ( hình 6)


9