Giải phẫu và điện sinh lý học cơ bản – PGS – Bác sĩ Romulo F. Baltazar

Bài viết Giải phẫu và điện sinh lý học cơ bản được biên dịch từ Sách “ĐIỆN TIM CĂN BẢN VÀ LÂM SÀNG” của bác sĩ Romulo F. Baltazar – Phó giáo sư, khoa Y, Đại học Johns Hopkins, kiêm Giám đốc khoa tim mạch không can thiệp, Bệnh viện Sinai, Baltimore.

1.Giải phẫu cơ bản của tim

Các buồng tim: Quả tim là trung tâm của hệ thống tuần hoàn và là cơ quan bơm máu đi khắp các phần khác nhau của cơ thể. Quả tim gồm có hai buồng cơ nhận máu ở phía trên-tâm nhĩ phải và tâm nhĩ trái và hai buồng cơ bơm máu ở phía dưới-tâm thất phải và tâm thất trái (Hình. 1.1).

Nhĩ phải: Nhĩ phải nhận máu tĩnh mạch từ các phần khác nhau của cơ thể thông qua tĩnh mạch chủ trên và tĩnh mạch chủ dưới và máu được đưa trực tiếp vào tâm thất phải.

Thất phải: Thất phải bơm máu lên phổi qua động mạch phổi.

Nhĩ trái: Nhĩ trái nhận máu giàu Oxy từ phổi thông qua bốn tĩnh mạch phổi riêng biệt và phân phối máu cho tâm thất trái.

Thất trái: Thất trái bơm máu giàu Oxy lên động mạch chủ để phân phối đến các phần khác nhau của cơ thể.

2. Nút xoang và hệ thống dẫn truyền trong thất

Nút xoang và hệ thống dẫn truyền: Tim có một bộ phận tạo ra các xung động điện và một mạng lưới dẫn truyền các xung động này; điều này cho phép các xung động trong tim lan truyền từ tâm nhĩ đến tâm thất theo trật tự và liên tiếp nhau. Bộ phận phát xung của tim là nút xoang và mạch điện là hệ thống dẫn truyền trong thất (Hình.1.2A,B).

Hệ thống dẫn truyền trong thất: Bó His, các nhánh phải và trái, các phân nhánh của nhánh trái, và các sợi Purkinje tạo thành hệ thống dẫn truyền trong thất. Các tế bào của nó được biệt hóa để dẫn truyền nhanh và có trật tự xung điện và có thể được xem như là mạch điện của tim.

Nút xoang: Nút xoang là nơi phát xung và đóng vai trò Giải phẫu cơ bản của tim là nút chủ nhịp. Nút xoang nằm ở vị trí cao trong tâm nhĩ phải gần chỗ đổ vào của tĩnh mạch chủ trên.

Tâm nhĩ: Tâm nhĩ gồm một lớp mỏng các tế bào cơ để dẫn truyền xung động trực tiếp từ nút xoang đến nút nhĩ thất (AV). Tâm nhĩ cũng co cùng lúc với sự truyền xung động từ nút xoang. Sự co của tâm nhĩ góp phần tống máu xuống tâm thất.

Nút nhĩ thất (AV): Nút nhĩ thất là con đường duy nhất mà xung động từ nút xoang đi qua để đến tâm thất. Nút nhĩ thất nằm ở sàn của tâm nhĩ phải, gần vách liên thất. Nút nhĩ thất dẫn truyền chậm xung động từ nút xoang xuống tâm thất vì vậy sự co tâm nhĩ và tâm thất không xảy ra cùng lúc. Điều này giúp cung lượng tim hiệu quả hơn.

Bó His: đây là một cấu trúc ngắn bắt đầu từ điểm tiếp nối với với nút nhĩ thất, sau đó lập tức phân ra hai nhánh chính: nhánh trái và nhánh phải.

Nhánh phải: Nhánh phải là một nhánh dài và mỏng của bó His. Nó chạy ở ngay phía bên phải của vách liên thất và tận cùng ở mạng Purkinje ở trong nội tâm mạc của tâm thất phải.

Nhánh trái: Nhánh trái là một nhánh ngắn của bó His Nó chạy ở mặt trái của vách liên thất và tách ra tạo thành ba nhánh riêng biệt như hình nan quạt.

Phân nhánh trái trước: Nhánh này chạy ở thành trước và trên của tâm thất trái.

Phân nhánh giữa vách: Nhánh này đến vách liên thất và kết nối phức tạp với phân nhánh trước và phân nhánh sau.

Phân nhánh trái sau: Nhánh này chạy ở thành sau và dưới trước khi tận cùng ở mạng Purkinje.

Hệ thống Purkinje : Hệ thống Purkinje là phần tận cùng của hệ thống dẫn truyền bao gồm một mạng lưới các sợi ở trong nội tâm mạc của cả hai thất. Nó truyền xung động trực tiếp đến các sợi cơ tim, làm cho hai tâm thất co đồng thời.

Tâm Thất: Tâm thất là buồng bơm máu chính của tim. Bởi vì tâm thất là phần dày nhất nên nó tạo ra các sóng lớn nhất trên điện tâm đồ (ECG).

3. Điện sinh lý cơ bản

Điện sinh lý học cơ bản: Tim bao gồm ba loại tế bào riêng biệt với đặc tính điện sinh lý khác nhau (Hình. 1.3). Các loại tế bào này bao gồm:

•  Tế bào cơ: Tế bào cơ chuyên biệt cho sự co bóp và hiện diện ở cả hai tâm nhĩ và hai tâm thất.
•  Tế bào dẫn truyền: Tế bào dẫn truyền được biệt hóa cho sự dẫn truyền nhanh các xung động điện và hiện diện trong toàn bộ hệ thống His-Purkinje.
•  Tế bào tạo nhịp: Tế bào tạo nhịp có tính tự động và có khả năng tạo ra xung động điện. Tế bào tạo nhịp hiện diện ở nút xoang và khắp hệ thống His- Purkinje.
•  Tất cả các tế bào cơ tim đều phân cực điện với điện thế bên trong tế bào âm hơn bên ngoài. Điện thế âm này do sự khác nhau về nồng độ chất điện giải bên trong so với bên ngoài tế bào. Bởi vì tế bào đang ở trạng thái phân cực, chúng có khả năng phát xung. Khi các tế bào phát xung, điện thế hoạt động sẽ được sinh ra. Ghi lại điện thế hoạt động của tế bào cơ thất, tế bào dẫn truyền từ hệ thống His- Purkinje và tế bào tạo nhịp từ nút xoang được mô tả ở Hình 1.3

Điện thế hoạt động của tế bào cơ tâm thất: Khi một tế tào cơ thất phát xung, điện thế hoạt dộng được sinh ra. Điện thế hoạt động được ghi lại và trình bày ở Hình 1.4. Điện thế hoạt động có thể được phân chia thành 5 pha riêng biệt: 0, 1, 2, 3, và 4. Năm pha của điện thế hoạt động cùng nhau tạo nên một chu trình điện hoàn chỉnh với pha 0 biểu diễn sự khử cực, pha 1 đến pha 3 biểu diễn sự tái cực, và pha 4 biểu diễn trạng thái nghỉ hay tĩnh.

Pha 4: Tế bào cơ tâm thất có điện thế nghỉ khoảng –90 mV, nghĩa là bên trong tế bào âm hơn bên ngoài khoảng 90mV. Điều này chủ yếu là do nồng độ kali bên trong tế bào cao hơn bên ngoài. trạng thái nghỉ này tương ứng với pha 4 của điện thế hoạt động.
Pha 0: Sự khử cực của tế bào tương ứng với pha 0 trong điện thế hoạt động. Trong pha 0, chiều phân cực của tế bào thay đổi nhanh từ -90mV đến 0 mV sau đó tăng đến +20 mV. Quá trình khử cực nhanh là do sự vận chuyển chủ động natri mang điện thế dương từ ngoài vào trong tế bào và biểu thị bằng một đường đi lên nhanh của điện thế hoạt động.

Pha 1: Tương ứng với sự giảm dần điện thế từ đỉnh cao nhất về 0 mV

Pha 2: Tương ứng với pha cao nguyên của điện thế hoạt động, được duy trì ở khoảng 0 mV.

Pha 3: Tạo nên do sự tái phân cực nhanh đưa tế bào trở về trạng thái phân cực như ban đầu với điện thế nghỉ -90mV

Điện thế hoạt động của tế bào nút xoang: Điện thế hoạt động của tế bào nút xoang tế bào tạo nhịp khác với các tế bào cơ. Những điểm khác biệt của tế bào tạo nhịp với các tế bào khác được tóm tắt ở biểu đồ (Hình. 1.5).

Khử cực tự động: Điểm khác biệt quan trọng giữa tế bào tạo nhịp và tế bào khác là trong pha 4, tế bào tạo nhịp có khả năng khử cực chậm tâm trương tự động, đặc điểm này được biểu thị bởi sự đi lên dần dần của đường biểu diễn điện thế nghỉ. Điều này gây r a bởi sự giảm dần điện thế âm do ion Natri đi vào chậm trong tế bào. Bởi vì Natri mang điện tích dương, tế bào trở nên bớt âm cho đến khi đạt đến một ngưỡng cụ thể (ngưỡng điện thế), ngưỡng mà khi đấy tế bào tự động phát xung. Đặc điểm này không xuất hiện ở những tế bào khác bởi vì các tế bào không tạo nhịp có điện thế nghỉ đi ngang hay đi lên rất chậm trong pha 4, điều này khiến chúng không bao giờ đạt được ngưỡng điện thế.

Điện thế nghỉ: Điện thế nghỉ của nút xoang khoảng –60 mV bởi vậy ít âm hơn điện thế nghỉ của tế bào cơ thất, khoảng –90 mV. Điều này làm đường biểu diễn pha 0 đi lên chậm và chỉ vượt quá mức 0 mV một đoạn nhỏ khoảng 10 mV (xem Hình.1.5) khi so sánh với các tế bào không tạo nhịp.

Sự tái cực: Sau quá trình khử cực, tế bào sẽ quay trở lại trạng thái ban đầu trước khi một xung động mới đến. Quá trình trở lại trạng thái ban đầu này được gọi là sự tái cực. Tái cực là một quá trình dài hơn khử cực và bao gồm pha 1, 2, và 3 của điện thế hoạt động. Trong quá trình tái cực, tế bào có thể không có khả năng đáp ứng với bất kỳ kích thích nào. Khả năng đáp ứng phụ thuộc vào trạng thái điện của tế bào (Hình.1.6).

Thời kỳ trơ tuyệt đối: Tế bào không có khả năng đáp ứng với bất kỳ kích thích nào trong thời kỳ này. Thời kì này gồm pha 1 và 2.

Thời kỳ trơ hữu hiệu: Tế bào có thể phát sinh ra điện thế; tuy nhiên, nó rất yếu để có thể lan truyền. Nó bao gồm một phần nhỏ của pha 3.

Thời kỳ trơ tương đối: Tế bào đã được tái cực một phần và có thể có khả năng đáp ứng với kích thích nếu kích thích đó mạnh hơn bình thường. Thời kỳ này gồm một phần của pha 3 mở rộng đến ngưỡng điện thế, vào khoảng –70 mV.

Thời kỳ siêu bình thường: Tế bào có thể đáp ứng với các kích thích yếu hơn bình thường. Thời kỳ này gồm phần cuối của pha 3 khi mà sự tái cực hầu như đã hoàn thành và đã đạt đến điện thế âm hơn ngưỡng –70 mV.

4. Giải phẫu cơ bản và điện sinh lý học

4.1 Giải phẫu cơ bản

Nút xoang: Nút xoang nằm ở trên và ở bên ranh giới của tâm nhĩ phải. Trong đó, phần đầu hầu hết bắt nguồn từ ngoại tâm mạc ở nơi giao nhau của tĩnh mạch chủ trên và tâm nhĩ phải và phần đuôi hầu hết nằm ở dưới nội tâm mạc. Nút xoang bao gồm các tế bào tạo nhịp phân bố khắp chiều dài của nó. Các tế bào này có tính tự động và khả năng tự phát xung. Mặc dù tim có những tế bào khác có khả năng tự phát xung, nhưng tế bào ở nút xoang có khả năng phát xung nhanh nhất. Vì vậy nút xoang là nút chủ nhịp của tim. Nút xoang được cấp máu bởi động mạch nút xoang, khoảng 60% đến 65% xuất phát từ động mạch vành phải. Phần còn lại xuất phát từ động mạch mũ của động mạch vành trái.

Đường dẫn truyền liên nút: Có ba đường dẫn truyền liên nút kết nối nút xoang và nút nhĩ thất lần lượt là đường dẫn truyền liên nút trước, sau và giữa. Tầm quan trọng của đường dẫn truyền liên nút là chưa chắc chắn bởi vì xung động truyền từ nút xoang đến nút nhĩ thất thông qua tâm nhĩ.

Nút nhĩ thất: Nút nhĩ thất nhỏ hơn so với nút xoang và nằm ở phần thấp của nhĩ phải ngay trên phần gắn vào vách ngăn mỏng của van ba lá và phía trước lỗ đổ của xoang vành vào phần thấp của nhĩ phải. Nút nhĩ thất gồm có 3 phần với những tính chất riêng biệt: Phần trên, giữa và dưới. Phần trên còn gọi là AN (atrionodal) vùng kết nối tâm nhĩ và phần giữa hay phần N (nodal).

Phần thấp cũng gọi là vùng NH (nodal-His), kết nối với bó His. Vùng giữa là vùng chính chịu trách nhiệm cho sự dẫn truyền chậm qua nút nhĩ thất và cũng là nơi acetylcholine được phóng thích. Nó không có đặc tính tự động trái ngược với vùng trên và dưới nơi chứa đựng những tế bào có tính tự động. Trong khoảng 90% bệnh nhân, nút AV được cấp máu bởi động mạch nút AV là nhánh của động mạch vành phải. Còn lại 10%, động mạch AV bắt nguồn từ động mạch mũ của độnh mạch vành trái.

Hệ thống His-Purkinje: Bó His liên tiếp với nút nhĩ thất (AV), ngay sau đấy cho ra nhánh phải và nhánh trái. Nhánh phải là sự tiếp nối trực tiếp từ bó His và tiếp tục đi xuống ở mặt phải của vách liên thất hướng về đỉnh của tâm thất phải và nền của cơ nhú trước. Nhánh trái chia thành nhiều nhánh nhỏ như rẽ quạt. Các nhánh nhỏ này có thể được gộp thành 3 phân nhánh chính: phân nhánh trước, giữa vách, và sau. Các phân nhánh này được kết nối với nhau. Tầm quan trọng của phân nhánh giữa vách là chưa rõ ràng, mặc dù nó có thể chịu trách nhiệm cho sự khử cực đầu tiên của vách liên thất. Nhánh phải và các phân nhánh tận cùng bằng một mạng lưới sợi Purkinje trải khắp nội tâm mạc cả hai tâm thất. Sự dẫn truyền qua hệ His-Purkinje bị ảnh hưởng bởi hệ phó giao cảm và bị ảnh hưởng không đáng kể bởi hệ giao cảm. Bó His được cấp máu bởi động mạch vành xuống trước và động mạch vành xuống sau thông qua các nhánh vách.

4.2 Điện sinh lý cơ bản

Tim có ba loại tế bào riêng biệt, mỗi loại có đặc tính điện sinh lý đặc trưng. Các loại tế bào bao gồm tế bào cơ như tâm nhĩ và tâm thất, tế bào dẫn truyền như là hệ thống His- Purkinje, và tế bào tạo nhịp như là nút xoang.

Tất cả tế bào phân cực với điện thế bên trong âm hơn điện thế bên ngoài tế bào. Sự chênh lệch điện thế này là do sự khác biệt về nồng độ ion bên trong so với bên ngoài tế bào. Những ion chính quyết định sự chênh lệch về điện thế bên trong và bên ngoài tế bào là:

• Kali: Nồng độ K bên trong tế bào cao hơn bên ngoài tế bào từ 30 đến 50 lần.
• Natri: Nồng độ Na bên ngoài cao hơn bên trong tế bào 10 lần, ngược với Kali.
• Canxi: Nồng độ caxi bên ngoài cao hơn bên trong tế bào.

Màng tế bào không thấm với các Ion một cách tương đối. Sự di chuyển ra vào của các Ion qua màng tế bào được kiểm soát bởi các kênh đặc hiệu cho từng ion nhất định. Kênh Na chỉ đặc hiệu duy nhất cho ion natri. Kênh K và Ca2 cũng chỉ đặc hiệu duy nhất cho Ion kali và canxi.

Tuy nhiên các Ion này không thể di chuyển vào ra khỏi màng tế bào bất cứ lúc nào. Các kênh chỉ đóng mở vào những thời điểm định sẵn. Nói cách khác chúng như những chiếc cổng. Điện thế của màng tế bào được kiểm soát bới những chiếc cổng; do vậy việc đóng và mở các kênh rất nhạy cảm với điện thế màng. Các kênh chỉ đặc hiệu cho Natri, được gọi là kênh Natri nhanh, chúng đóng lại khi điện thế của tế bào là –90 mV (điện thế nghỉ). Kênh Natri nhanh chỉ mở trong trường hợp khử cực tế bào, kết quả là gây ra sự di chuyển nhanh Natri vào trong tế bào. Điều này tương ứng với đường đi lên nhanh (pha 0) của điện thế hoạt động.

4.3 Điện thế hoạt động của tế bào cơ tâm nhĩ và tâm thất

Bơm Natri: Điện thế nghỉ của tế bào cơ ở tâm thất khoảng –90 mV, âm hơn so với tâm nhĩ. Ở trạng thái nghỉ, màng tế bào không thấm với natri. So với bên trong tế bào một nồng độ cao natri tập trung ngoài tế bào, bởi vì sự có mặt của kênh Na /K ở trong màng tế bào. Kênh Na /K trao đổi 3 ion Na từ bên trong tế bào đổi lấy 2 ion K từ bên ngoài tế bào. Quá trình trao đổi này cần có năng lượng, chúng được lấy từ quá trình phân hủy adenosine triphosphate bởi enzyme sodium-potassium adenosine triphosphatase (ATPase). Bởi vì có 3 ion Na trao đổi với 2 ion K , do vậy làm ion dương bị mất dần trong quá trình trao đổi tạo điện thế bên trong tế bào ngày càng âm.

•  Sự tăng dần điện tích âm của tế bào khi Na trao đổi với K là do sự hiện diện Protein lớn tích điện âm bên trong tế bào. Các Protein lớn này không có khả năng khuếch tán ra bên ngoài tế bào bởi vì kích thước của chúng. Vì thế, khi 3 ion Na ra khỏi tế bào để trao đổi với 2 ion K vào trong tế bào, các protein lớn sẽ có một điện tích âm mà không thể trung hòa, tạo nên điện thế càng âm hơn bên trong tế bào cho đến khi điện thế đạt khoảng – 90 mV.
•  Cơ chế tác dụng của digitalis: Nếu kênh Na /K ATPase bị bất hoạt, natri sẽ được loại bỏ thông qua trao đổi ở kênh Na /Ca2 . Natri bên trong tế bào được trao đổi với canxi, đây chính là nguyên nhân làm gia tăng sự tích lũy canxi bên trong tế bào. Sự gia tăng canxi trong tế bào thông qua ức chế kênh Na+/K+ ATPase là cơ chế mà thông qua đó digitalis tác động đến sự co bóp của cơ tim. Trong ngộ độc digitalis, sự trao đổi này vẫn tiếp tục ngay cả sau khi tế bào hoàn thành sự tái phân cực của nó (vược quá pha 3). Điều này làm cho điện thế của tế bào trở nên ít âm hơn trong thời gian ngắn, dẫn đến sự trì hoãn sau khi khử cực. Vì thế sau quá trình khử cực không phải luôn luôn lúc nào cũng dạt đến ngưỡng điện thế. Trong trường hợp khi đạt đến ngưỡng điện thế, nó có thể dẫn đến sự giao động lặp đi lặp lại của màng tế bào và có thể gây nhịp nhanh do hiện tượng lẫy cò (trigger activity)

Điện thế hoạt động gồm có 5 pha: pha 0, 1, 2, 3, và 4. Một chu kỳ điện học đầy đủ của tim gồm có sự khử cực (tương ứng với pha 0), sự tái cực (pha 1, 2, và 3), và thời kỳ nghỉ hay im lặng (tương ứng với pha 4 của điện thế hoạt động).

Pha 0: Pha 0 tương ứng với đường đi lên nhanh của điện thế hoạt động.

• n Pha 0 bắt đầu khi tế bào cơ bị khử cực bởi xung động từ nút xoang lan truyền từ tế bào này đến tế bào kế cận. Khi tế bào khử cực, kênh Na nhanh trên màng tế bào được hoạt hóa, cho phép natri đi vào trong tế bào. Bởi vì natri mang điện tích dương, chúng sẽ trung hòa điện tích âm tạo nên điện thế bên trong tế bào ít âm hơn. Sau khi đạt đến ngưỡng điện thế khoảng –70 mV, tất cả kênh natri nhanh được mở ra, để cho natri từ ngoài tế bào có nồng độ cao hơn từ 10 đến 15 lần so với bên trong tế bào đi nhanh vào trong tế bào. Sự di chuyển của natri vào trong tế bào là nguyên nhân tạo nên phần lên nhanh của điện thế hoạt động nơi chiều phân cực của tế bào không những trở về trung tính(0 mV) mà còn vược quá khoảng 20 đến 30 mV.
• n Na đi vào tế bào chỉ xảy ra trong một phần nhỏ của một giây, bời vì kênh natri nhanh đóng ngay lập tức khi điện thế màng trở nên trung tính. Sau khi kênh natri nhanh đóng, nó không thể tái hoạt động trở lại và không mở trở lại cho tới khi điện thế của tế bào phục hồi về điện thế nghỉ ban đầu của nó là –90 mV.
• n Sự khử cực hoặc pha 0 của điện thế hoạt động tương đương với sóng R (hoặc phức bộ QRS) của một tế bào cơ tim đơn độc. Bởi vì có hàng triệu tế bào cơ tim trong tâm thất khử cực cùng lúc, Mất khoảng 0.06 đến 0.10 giây để khử cực tất cả tế bào cơ tim ở cả hai tâm thất. Thời kỳ này ương ứng với tất cả thời gian của phức bộ QRS trên ECG. Vì vậy khi phì đại thất trái hoặc khi block nhánh, thời gian QRS sẽ trở nên dài hơn bởi vì sẽ tốn nhiều thời gian hơn để hoạt hóa toàn bộ tâm thất.
• n Sau khi khử cực, tế bào tái phân cực vì vậy nó có thể chuẩn bị cho sóng kích thích tiếp theo. Sự tái phân cực bao gồm pha 1 đến pha 3 của điện thế hoạt động.

Pha 1: Sự tái phân cực sớm bắt đầu ngay lập tức sau pha 0, với sự phục rồi chiều phân cực của tế bào từ khoảng 20 tới 30 mV về đến gần mức trung tính (0 mV).

• n Sự giảm điện thế hoạt động từ 20 tới 30 mV đến 0 mV là do sự đóng đột ngột của kênh natri nhanh và sự hoạt hóa tạm thời kênh kali làm Kali di chuyển hướng ra bên ngoài. Sự di chuyển ra bên ngoài của kali nổi bật ở ngoại tâm mạc so với nội tâm mạc, điều này có thể giải thích do thời gian điện thế hoạt động của tế bào ngoại tâm mạc ngắn hơn so với tế bào nội tâm mạc
• Sự khác nhau về thời gian điện thế hoạt động trên phương diện lâm sàng có ý nghĩa quan trọng bởi vì điều này tạo thuận lợi cho sự vào lại (xem hội chứng Brugada, Chương 23, Hội chứng vành cấp nhồi máu cơ tim ST chênh).
• n Trên ECG, pha 1 và pha 2 sớm trùng với điểm J , đây là dấu hiệu kết thúc phức bộ QRS và bắt đầu của đoạn ST.

Pha 2: Pha 2 tương ứng với pha cao nguyên mà tại đấy điện thế của tế bào được giữ không thay đổi ở khoảng 0 mV và duy trì trong một khoảng thời gian.

n Sự mở kênh natri nhanh trong pha 0 của điện thế hoạt động cũng đi kèm với sự mở kênh canxi khi điện thế của tế bào đạt khoảng –40 mV. Không giống như kênh natri nhanh được mở và đóng ngay, dòng chảy của canxi vào trong tế bào chậm hơn nhưng được duy trì lâu hơn. Bởi vì kali có khả năng thấm qua màng tế bào cao hơn các ion khác và cũng bởi vì kali có nồng độ cao bên trong hơn bên ngoài tế bào, kali thoát ra ngoài tế bào (mất ion dương), cân bằng với lượng canxi vào trong tế bào (bù đắp thêm ion dương). Hai tác dụng đối nghịch này duy trì điện thế của tế bào ở ngưỡng cân bằng khoảng 0 mV trong khoảng thời gian tương ứng với pha cao nguyên của điện thế hoạt động.

n Canxi đi vào trong tế bào đồng thời cũng gây nên sự giải phóng nhiều canxi từ kho dự trữ ở lưới cơ tương. “calcium-triggered calcium release” là cơ chế chịu trách nhiệm cho sự bắt đầu co cơ. Từ đầu đến cuối khoảng thời gian của pha 2, các tế bào của tâm thất vẫn duy trì trạng thái co cơ. Trong suốt quá trình này, tế bào vẫn duy trì trạng thái trơ tuyệt đối và không khử cực với kích thích nào bên ngoài.

n Pha 2 tương ứng với đoạn ST trên ECG, bình thường sẽ duy trì trạng thái đẳng điện trong suốt thời gian của mình.

Pha 3: Pha 3 tương ứng với sự tái phân cực nhanh của tâm thất. Trong pha 3, điện thế của tế bào trở nên âm hơn cho đến khi đạt đến điện thế nghỉ ban đầu khoảng–90 mV.

• n Tế bào ngày càng âm hơn ở pha 3 là do sự bất hoạt kênh canxi làm giảm canxi vào trong tế bào. Cùng với đó, sự tiếp tục đi ra ngoài tế bào của Kali làm điện thế của tế bào ngày càng âm cho đến khi đạt – 90 mV. Sau khi đạt được điện thế nghỉ –90 mV, sự tái cực của tế bào hoàn thành và tế bào lại sẵn sàng cho sự khử cực tiếp theo.
• n Pha 3, hay sự tái cực nhanh của thất, tương ứng với sóng T trên ECG. Kết thúc của thời kỳ tái phân cực tương ứng với sự kết thúc của sóng T và là dấu hiệu khởi đầu pha 4.

Pha 4: Pha 4 tương ứng với trạng thái nghỉ của tế bào cơ tim. Điện thế của của tế bào khi tái cực hoàn thành là khoảng –90 mV.

• n Trong trạng thái nghỉ, kênh kali trên màng tế bào mở ra trong khi các kênh ion khác vẫn duy trì trạng thái đóng. Bời vì nồng độ kali bên trong cao hơn nhiều so với bên ngoài tế bào, kali vẫn tiếp tục đi ra ngoài. Do mất ion kali làm gia tăng điện tích âm bên trong tế bào và điện thế của tế bào càng trở nên âm hơn, một bậc thang điện hóa sẽ được tạo thành đưa các ion kali tích điện dương vào trong tế bào, đi ngược chiều gradient nồng độ. Vì vậy, trong pha 4, hai bậc thang tác động theo hướng ngược nhau làm cho ion kali di chuyển vào (bời vì bậc thang điện hóa) hoặc di chuyển ra (do sự chênh lệch Gradient nồng độ kali qua màng tế bào) cho đến khi trạng thái ổn định tương ứng với sự cân bằng giữa Kali vào và ra khỏi tế bào. Nó tương ứng với phần cuối của điện thế nghỉ của tế bào cơ thất, nơi mà điện thế khoảng –90 mV. Điện thế nghỉ này có thể được dự đoán bằng phương trình Nernst, với điện thế nghỉ của tế bào bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt nồng độ kali qua màng tế bào và bởi bậc thang điện hóa kéo kali ngược vào trong tế bào.
• n Ở tế bào cơ tâm thất, pha 4 được duy trì hằng định ở khoảng –90 mV,tạo nên độ dốc tương đối phẳng hơn. Tế bào cơ có thể phát xung chỉ bởi một kích thích bên ngoài như xung động từ nút xoang
• n Pha 4 tương ứng với khoảng T-Q trên ECG. Khoảng thời gian này là đẳng điện cho đến khi bị mất đi bởi sóng khử cực tiếp theo.

4.4 Tế bào dẫn truyền của hệ His-Purkinje

Hệ thống His-Purkinje có tính chất dẫn truyền nhanh. Điện thế hoạt động của tế bào His-Purkinje rất giống với tế bào tâm nhĩ và tâm thất ngoại trừ điện thế nghỉ âm hơn khoảng
–95 mV. Điện thế hoạt động càng âm, tốc độ đạt đến pha 0 của điện thế hoạt động càng nhanh hơn. Kết quả dẫn đến pha 0 dốc hơn, cao hơn và kéo dài thời gian điện thế haotj động hơn. Điều này giải thích vì sao xung động dẫn truyền qua hệ thống His-Purkinje nhanh hơn khoảng 5 lần so với tế bào cơ thông thường.

4.5 Tế bào tạo nhịp ở nút xoang

Tế bào tạo nhịp ở nút xoang và nút nhĩ thất (AV) có tính tự động. Tế bào có khả năng phát xung tự động không phụ thuộc vào kích thích từ bên ngoài. Ngược lại tế bào tâm nhĩ và tâm thấy không có tính tự động, tuy nhiên chúng có thể có khả năng này nếu chúng tổn thương hoặc bị thiếu máu.

Điện thế hoạt động của tế bào tự động ở nút xoang và nút nhĩ thất khác với tế bào không tạo nhịp. Quan trọng nhất là ở sự khử cực chậm tâm trương tự động trong pha 4 của điện thế hoạt động. Những sự khác biệ

Pha 4:

• n Trong pha 4, các tế bào tự động thể hiện sự khử cực tự phát. Điện thế của tế bào tự động trở nên ít âm hơn cho đến khi nó đạt được điện thế ngưỡng. Sự giảm âm hơn của điện thế nghỉ được gọi là khử cực chậm tâm trương tự động. Đây là một đặc điểm quan trọng để phân biệt tế bào tạo nhịp và tế bào không tạo nhịp. Tế bào không tạo nhịp có độ dốc đường biểu diễn tâm trương thấp trong pha 4 và không có khử cực chậm tâm trương tự động. Vì vậy điện thế của tế bào không tạo nhịp không bao giờ đạt được đến điện thế ngưỡng
  n Sự xuất hiện của khử cực chậm tâm trương tự phát là do kênh natri mở ra trong thời kỳ tâm trương. Các kênh natri này không giống như kênh natri nhanh chịu trách nhiệm cho pha 0 của điện thế hoạt động, chúng hoạt động ngay sau khi điện thế của tế bào đạt đến ngưỡng âm nhất, làm cho ion natri vào tế bào chậm. Dòng ion natri vào chậm trong tế bào được gọi là “pacemaker” hoặc “funny current”. Điều này làm cho sự phân cực của tế bào trong pha 4 ít âm hơn cho đến khi đạt được điện thế ngưỡng.
• n Trong pha 4, điện thế nghỉ tế bào tạo nhịp của nút xoang được xác định khoảng -50 đến -60mV và vì thế ít âm hơn so với điện thế nghỉ của tế bào cơ tâm nhĩ và tâm thất, khoảng –90 mV. Điện thế này âm không quá –50 to –60 mV làm bất hoạt kênh natri nhanh kéo dài. Điện thế nghỉ của tế bào phục hồi đến –90 mV trước khi kênh natri nhanh có thể hoạt động, vì vậy, pha 0 của điện thế hoạt động của nút xoang và tế bào tạo nhịp của nút nhĩ thất không phải do sự đi vào tế bào của natri thông qua các kênh natri nhanh, nhưng nó là trung gian bởi sự đi vào tế bào của canxi. Sau khi pha 4 đạt đến ngưỡng điện thế, khoảng –40 mV, kênh canxi mở ra, kết quả là canxi đi vào trong tế bào, điều này là nguyên nhân tạo ra pha 0 của điện thế hoạt động.
• n Trong số tất cả tế bào của tim có khả năng tạo nhịp, tế bào của nút xoang có tốc độ tăng nhanh nhất trong pha 4 của điện thế hoạt động. Điều này nói lên tại sao nút xoang có tần số nhanh nhất và là tế bào tạo nhịp của tim. Các tế bào khác có tính tự động có thể tìm thấy ở phần nào đó của tâm nhĩ, nút nhĩ thất, hệ thống His-Purkinje, và tế bào cơ của van 2 lá và van 3 lá. Mặc dù các tế bào này cũng có sự khử cực chậm tâm trương , tuy nhiên tốc độ tăng t này sẽ được thảo luận ở phần tiếp theo.điện thế rất chậm hay độ dốc tâm trương của pha 4 của các tế bào này rất thấp. Vì vậy, các tế bào này sẽ khử cực bởi xung động truyền từ nút xoang trước khi điện thế của chúng đạt đến ngưỡng.
• n Có một thứ tự phân cấp trong hệ thống dẫn truyền AV trong đó các tế bào gần nút AV hơn sẽ có tốc độ tăng điện thế nhanh hơn trong pha 4 của điện thế hoạt động so với các tế bào ở xa hơn. Vì vậy khi nút xoang thất bại trong việc làm chủ nhịp của tim, tế bào ở nút AV ở nơi nối với bó His thường là tế bào chủ nhịp tiếp theo bởi vì những tế bào tự động này có tốc độ nhanh nhất so với các tế bào tạo nhịp tiềm tàng khác của tim.

Pha 0:

n Như đã trình bày ở trên, kênh natri nhanh không đóng vai trò trong việc tạo nên pha 0 của điện thế hoạt động ở tế bào tạo nhịp của nút xoang và nút nhĩ thất vì điện thế nghỉ của những tế bào này không có khả năng đạt đến –90 mV. Vì vậy, kênh natri nhanh vẫn đóng và không đóng góp vào to pha 0 của điện thế hoạt động.

n Khử cực của tế bào xảy ra thông qua việc mở kênh canxi khi điện thế nghỉ của các tế bào tự động đạt -40mV

n Bởi vì điện thế nghỉ ít âm hơn ở mức –60 mV và pha 0 có điện thế tăng lên chậm. Điều này dẫn đến đường biểu diễn pha 0 ít dốc hơn và đạt điện thế đỉnh cũng thấp hơn so với tế bào cơ tâm nhĩ và tâm thất.

4.6 Thời kỳ trơ

Tế bào cơ tim cần tái cực trước khi xung động tiếp theo đến. Nếu không đạt được sự tái cực hoàn toàn, tế bào có thể hoặc không đáp ứng với kích thích, phụ thuộc vào cường độ của kích thích và mức độ hồi phục của tế bào tại thời điểm kích thích đến. Không ngạc nhiên, thời kỳ trơ được xác định theo pha của điện thế hoạt động khi xung động đến.

Thời kỳ trơ tuyệt đối: Thời kỳ trơ tuyện đối là thời kỳ trong điện thế hoạt động trong thời kỳ này tế bào không đáp ứng với bất kỳ kích thích nào. Thời kỳ này bao gồm pha 1 và pha 2 của điện thế hoạt động.

Thời kỳ trơ hữu hiệu: Thời kỳ trơ hữu hiệu là thời kỳ trong đó tế bào có thể bị kích thích; tuy nhiên, điện thế hoạt động được sinh ra không đủ mạnh để truyền đến các tế bào khác. Thời kỳ này gồm một phần nhỏ của pha 3 ( khoảng –25 mV).

Thời kỳ trơ tương đối: Thời kỳ trơ tương đối bắt đầu từ lúc kết thúc của thời kỳ trơ hữu hiệu và kéo dài đến khi đạt điện thế ít âm hơn –70 mV, chính là ngưỡng điện thế. Không phải tất cả các kênh natri nhanh điều trở về trạng thái ban đầu vào lúc này. Vì vậy, điện thế sinh ra có biên độ thấp hơn và tốc độ tăng lên của điện thế trong pha 0 của điện thế hoạt động chậm hơn. Xung động vẫn có thể truyền đi nhưng với tốc độ chậm hơn.

Thời kỳ siêu bình thường: Tế bào có thể đáp ứng với những kích thích yếu hơn bình thường-một điện thế thấp hơn (âm hơn) điện thế ngưỡng của nó là –70 mV. Điện thế của tế bào do vậy chỉ một vài millivolts trở thành điện thế ngưỡng. Vì vậy, một kích thích yếu hơn bình thường cũng đủ để kích thích tế bào. Khoảng ngắn này tương ứng thời kỳ siêu bình thường của quá trình tái cực.

5. Xung động nút xoang bình thường

Những xung động bình thường được phát ra từ nút xoang. Mặc dù có nhiều tế bào khác trong tim có thể tự phát xung nhưng nút xoang có tần số phát xung nhanh nhất và là nút chủ nhịp của tim.

Nhịp xoang bình thường: Bất kỳ xung điện nào có nguồn gốc từ nút xoang đều được gọi là nhịp xoang bình thường. Nút xoang phát xung với tần số 60 đến 100 lần/phút, mặc dù có thể biến đổi phụ thuộc vào nhu cầu chuyển hóa của cơ thể.

• Nhịp chậm xoang: khi tần số nút xoang nhỏ hơn 60 lần/phút.
• Nhịp nhanh xoang: khi tần số 100 lần/phút.
• Loạn nhịp xoang: Khi xung xoang không đều

Xung điện phát ra từ nút xoang lan truyền theo thứ tự từ nhĩ đến thất. Theo cách này, tâm nhĩ và tâm thất co bóp gần như là đồng bộ với nhau để hiệu quả tống máu của tim đạt tối đa (Hình. 2.1).

6. Sự hoạt hóa tâm nhĩ – Sóng P

Xung xoang: Khi nút xoang phát xung, không có sóng nào được ghi lại vì xung điện từ nút xoang không đủ mạnh để tạo ra tín hiệu điện. Sóng đầu tiên được ghi lại sau khi nút xoang phát xung là sóng P.

Sóng P: Sóng P là sóng đầu tiên trên ECG và là do kích hoạt tâm nhĩ.

• Hình dạng: Sóng P bình thường thì trơn và tròn. Vì nút xoang nằm ở bờ trên nhĩ phải nên xung điện từ nó phải truyền từ nhĩ phải sang nhĩ trái trên đường đến tâm thất. Nửa đầu sóng P là do sự kích hoạt nhĩ phải (Hình. 2.2A), nửa sau là do sự kích hoạt nhĩ trái (Hình. 2.2B).
• Thời gian: Độ rộng hay thời gian của sóng P bình thường thì 2.5 ô vuông nhỏ ( 0.10 giây). Đây là thời gian cần thiết để kích hoạt 2 nhĩ.
• Biên độ: độ cao hay biên độ của sóng P bình thường cũng ≤2.5 ô vuông nhỏ (≤0.25 mV).

7. Đọc thêm

Conover MB. Normal electrical activation of the heart. In: Un- derstanding Electrocardiography. 8th ed. St. Louis: Mosby; 2003:8–22.

Dunn MI, Lipman BS. Basic physiologic principles. In: Lipman- Massie Clinical Electrocardiography. 8th ed. Chicago: Year- book Medical Publishers Inc; 1989:24–50.

Greineder K, Strichartz GR, Lilly LS. Basic cardiac structure and function. In: Lilly LS, ed. Pathophysiology of Heart Disease. 2nd ed. Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins; 1993: 1– 23.

Shih H-T. Anatomy of the action potential in the heart. Texas Heart J. 1994;21:30–41.