Với những gì mà chúng ta đã biết trong bài viết trước về sự lan truyền xung động qua tim, rõ ràng rằng là bất kỳ thay đổi nào trong cách lan truyền xung động có thể gây ra các điện thế bất thường quanh tim và sau đó là sự thay đổi hình dạng của các sóng trong điện tâm đồ (ECG). Vì lý do này, các bất thường nghiêm trọng nhất của cơ tim có thể được chẩn đoán bằng cách phân tích các đường nét của các sóng trong các chuyển đạo điện tâm đồ khác nhau.
Sự phân tích vector của các điện tâm đồ
1. Các vector có thể biểu diễn cho các điện thế
Để hiểu được cách mà các bất thường tại tim ảnh hưởng đến các đường nét của ECG thì chúng ta phải làm quen với khái niệm vector và sự phân tích vector khi áp dụng cho các điện thế trong và xung quanh tim. Trong bài viết trước, chúng ta đã biết rằng dòng điện trong tim chạy theo một hướng cụ thể ở bất kỳ thời điểm nào trong suốt chu kỳ tim. Một vector là một mũi tên giúp chỉ ra hướng của điện thế được tạo ra bởi dòng điện, với đầu mũi tên chỉ về phía tích điện dương. Ngoài ra, theo quy ước, chiều dài của mũi tên được vẽ tỷ lệ với điện áp của điện thế.
Vector tổng trong tim ở bất kỳ thời điểm nào. Vùng tô màu đậm và các dấu trừ (-) trong Hình 1 cho thấy sự khử cực của vách tâm thất và của các phần thuộc các thành nội tâm mạc tại đỉnh tim của 2 tâm thất. Ngay khi tim bị kích thích, dòng điện đi giữa các vùng khử cực bên trong tim và các vùng không khử cực bên ngoài tim, như được thể hiện bởi các mũi tên hình elip dài. Một số dòng điện cũng đi bên trong các buồng tim một cách trực tiếp từ các vùng khử cực về phía các vùng vẫn phân cực. Nhìn chung, các dòng điện đi xuống dưới từ đáy tim đến đỉnh tim thì nhiều hơn đáng kể so với các dòng điện đi lên từ đỉnh tim đến đáy tim. Vì thế, vector tổng của điện thế hình thành ở thời điểm cụ thể này, được gọi là vector trung bình tức thời, được biểu diễn bởi mũi tên màu đen dài qua trung tâm của các tâm thất theo một hướng từ đáy tim đến đỉnh tim. Hơn thế nữa, bởi vì dòng điện tổng thì khá lớn nên điện thế thì cũng sẽ lớn và vector sẽ dài.
2. Hướng của một vector được biểu diễn bởi số đo độ
Khi một vector nằm chính xác theo phương ngang và hướng về phía bên trái của một người thì vector được nói là mở theo hướng 0 độ, như trong Hình 2. Từ điểm tham chiếu 0 này, thang đo các vectors sẽ xoay theo chiều kim đồng hồ; khi vector mở từ trên và vuông góc xuống phía dưới thì nó sẽ có một hướng là +90 độ, khi nó mở từ phía bên trái sang phía bên phải của một người thì nó có một hướng là +180 độ, và khi nó mở vuông góc lên trên, nó sẽ có một hướng là -90 độ (hay +270 độ).
Trong một quả tim bình thường, hướng trung bình của vector trong suốt quá trình lan truyền sóng khử cực qua các tâm thất, được gọi là vector QRS trung bình, là khoảng +59 độ, thể hiện bởi vector A, được vẽ qua trung tâm của Hình 2 theo hướng +59 độ. Điều này có nghĩa là trong hầu hết quá trình xuất hiện sóng khử cực thì đỉnh của tim sẽ dương so với đáy tim, điều này sẽ được nói đến sau nhé.
3. Trục cho mỗi chuyển đạo chi lưỡng cực tiêu chuẩn và mỗi chuyển đạo chi đơn cực
Trong bài viết trước, 3 chuyển đạo chi lưỡng cực tiêu chuẩn và 3 chuyển đạo chi đơn cực đã được mô tả. Mỗi chuyển đạo thực sự là một cặp điện cực được kết nối với cơ thể trên các hướng đối diện của tim và hướng từ điện cực âm đến điện cực dương được gọi là trục của chuyển đạo. Chuyển đạo I được ghi lại từ 2 điện cực được đặt tương ứng trên hai tay. Bởi vì các điện cực nằm theo đúng phương ngang nên với điện cực dương nằm sang bên trái thì trục của chuyển đạo I sẽ là 0 độ.
Trong quá trình ghi lại chuyển đạo II, các điện cực được đặt trên tay phải và chân trái. Tay phải kết nối đến thân mình ở góc phải bên trên và chân trái kết nối đến thân mình ở góc trái bên dưới. Vì thế, hướng của chuyển đạo này là khoảng +60 độ.
Bằng cách phân tích tương tự, có thể thấy được rằng chuyển đạo III có một trục khoảng +120 độ, trục chuyển đạo aVR là +210 độ, trục chuyển đạo aVF là +90 độ và trục chuyển đạo aVL là -30 độ. Các hướng của tất cả các trục chuyển đạo này được thể hiện trên Hình 3 và được gọi là hệ thống tham chiếu hình lục giác. Các sự phân cực của các điện cực được thể hiện bởi các dấu cộng (+) và các dấu trừ (-) trên hình. Bạn đọc phải học thuộc những trục này và các sự phân cực của chúng, đặc biệt là đối với các chuyển đạo chi lưỡng cực I, II và III để hiểu được các phần còn lại của bài viết nhé.
4. Phân tích vector của các điện thế được ghi lại trong các chuyển đạo khác nhau
Hình 4 cho thấy một quả tim được khử cực một phần với vector A biểu diễn cho hướng trung bình tức thời của dòng điện trong các tâm thất. Trong trường hợp này, hướng của vector là +55 độ và điện áp của điện thế, được biểu diễn bởi chiều dài của vector A, là 2 millivolts. Trong sơ đồ bên dưới tim, vector A được biểu diễn lại và một đường thẳng được vẽ để biểu thị cho trục của chuyển đạo I theo hướng 0 độ. Để xác định điện áp trong vector A mà sẽ được ghi lại trong chuyển đạo I thì một đường vuông góc với trục của chuyển đạo I được vẽ từ đỉnh của vector A đến trục chuyển đạo I và được gọi là vector chiếu (B), được vẽ dọc theo trục của chuyển đạo I. Mũi tên của vector chiếu chỉ về phía dương của chuyển đạo I, có nghĩa là sự ghi lại tức thời của chuyển đạo I trên ECG là dương. Điện áp ghi lại tức thời sẽ bằng với chiều dài của B chia cho chiều dài của A nhân với 2 millivolts hay khoảng 1 millivolt.
Hình 5 cho thấy một ví dụ khác của việc phân tích vector. Trong ví dụ này, vector A biểu diễn cho điện thế và trục của nó ở một thời điểm cho trước trong suốt sự khử cực tâm thất trong tim mà trong đó phía bên trái của tim khử cực nhanh hơn nhiều so với bên phải. Trong trường hợp này, vector tức thời có hướng là +100 độ và điện áp của nó lại là 2 millivolts. Để xác định điện thế thực sự được ghi trong chuyển đạo I, chúng ta sẽ vẽ đường vuông góc từ đỉnh của vector A đến trục của chuyển đạo I và tìm vector chiếu B. Vector B thì rất ngắn và lần này nó có hướng âm, cho thấy rằng vào thời điểm cụ thể này thì sự ghi lại ECG trong chuyển đạo I sẽ là âm (bên dưới đường 0 (đường zero – zero line) trong điện tâm đồ), và điện áp ghi lại sẽ nhỏ, khoảng -0.3 millivolts. Hình này cho thấy rằng khi vector trong tim có hướng gần vuông góc với trục chuyển đạo thì điện thế ghi lại được trong ECG của chuyển đạo này sẽ rất thấp. Ngược lại, khi vector tim có trục gần như giống với trục của chuyển đạo thì về cơ bản toàn bộ điện áp của vector sẽ được ghi lại.
Sự phân tích vector của các điện thế trong 3 chuyển đạo chi lưỡng cực tiêu chuẩn. Trong Hình 6, vector A mô tả điện thế tức thời của một quả tim được khử cực một phần. Để xác định điện thế được ghi lại ở thời điểm này trong ECG đối với một trong 3 chuyển đạo chi lưỡng cực tiêu chuẩn thì các đường vuông góc (các đường nét đứt) được vẽ từ đỉnh của vector A đến 3 đường thẳng biểu diễn cho các trục của 3 chuyển đạo tiêu chuẩn khác nhau, như được thể hiện trên hình. Vector chiếu B mô tả điện thế được ghi lại ở thời điểm đó trong chuyển đạo I, vector chiếu C mô tả cho điện thế trong chuyển đạo II và vector chiếu D mô tả cho điện thế trong chuyển đao III. Trong mỗi vector chiếu này, sự ghi lại trên điện tâm đồ đều là dương – nghĩa là, phía trên đường 0 – bởi vì các vectors chiếu đều chỉ theo các hướng dương dọc theo các trục của tất cả các chuyển đạo. Điện thế trong chuyển đạo I (vector B) bằng khoảng một nửa điện thế thực sự bên trong tim (vector A), trong chuyển đạo II (vector C) thì gần như là bằng với vector A, và trong chuyển đạo III (vector D) thì bằng khoảng 1/3 so với vector A.
Một sự phân tích tương tự có thể được sử dụng để xác định các điện thế được ghi lại trong các chuyển đạo chi tăng cường, trừ việc các trục tương ứng của các chuyển đạo chi tăng cường (xem Hình 3) được sử dụng thay thế cho các trục chuyển đạo chi lưỡng cực được sử dụng trong Hình 6.
Sự phân tích vector của điện tâm đồ bình thường
1. Các vectors xuất hiện ở các khoảng thời gian kế tiếp trong suốt quá trình khử cực của các tâm thất – phức hợp QRS
Khi xung động tim đi vào trong các tâm thất qua bó nhĩ-thất, phần đầu tiên của các tâm thất trở nên khử cực là mặt nội tâm mạc trái của vách tâm thất. Sau đó, sự khử cực lan nhanh đến cả 2 mặt nội tâm mạc của vách tâm thất, được thể hiện bởi phần tô màu đậm của tâm thất trong Hình 7A. Tiếp theo, sự khử cực lan theo các mặt nội tâm mạc của phần còn lại của 2 tâm thất, như được thể hiện trong Hình 7B và Hình 7C. Cuối cùng, nó sẽ lan qua cơ tâm thất đến mặt ngoài của tim, như được thể hiện tuần tự trong Hình 7C đến Hình 7E.
Ở mỗi giai đoạn trong Hình 7A đến Hình 7E, điện thế trung bình tức thời của các tâm thất được biểu diễn bởi một vector màu đỏ đè lên trên tâm thất trong mỗi hình. Mỗi vector trong số các vectors này sau đó được phân tích bởi phương pháp được mô tả trong phần trước để xác định các điện áp mà sẽ được ghi lại ở mỗi thời điểm trong mỗi chuyển đạo của 3 chuyển đạo điện tâm đồ tiêu chuẩn. Ở phía bên phải của mỗi hình thì sẽ là sự biểu diễn cho quá trình phát triển dần dần của phức hợp QRS trên điện tâm đồ. Luôn luôn nhớ là một vector dương trong một chuyển đạo sẽ làm cho sự ghi lại trên ECG của chuyển đạo đó nằm ở trên đường 0 (zero line), ngược lại một vector âm sẽ làm cho sự ghi lại nằm bên dưới đường 0.
Trước khi đi đến những khám phá sâu hơn về phân tích vector thì các bạn cần hiểu rõ sự phân tích của các vector bình thường kế tiếp được thể hiện trên Hình 7. Mỗi trong số các sự phân tích vector này nên được học kỹ lưỡng bởi quá trình được mô tả ở bên dưới đây. Một sự tổng kết ngắn gọn về trình tự này sẽ là như sau:
Trong Hình 7A, cơ tâm thất bắt đầu khử cực, đại diện cho một thời điểm khoảng 0.01 giây sau sự khởi phát của quá trình khử cực. Vào thời điểm này, vector sẽ ngắn bởi vì chỉ một phần nhỏ của các tâm thất – vách tâm thất – được khử cực. Vì thế, tất cả các điện áp trên điện tâm đồ đều thấp, như được ghi lại ở phía bên phải của cơ tâm thất đối với mỗi chuyển đạo. Điện áp trong chuyển đạo II thì lớn hơn các điện áp trong các chuyển đạo I và III bởi vì vector tim mở ra gần như cùng hướng với trục của chuyển đạo II.
Trong Hình 7B, đại diện cho thời điểm khoảng 0.02 giây sau sự khởi phát của quá trình khử cực, vector tim thì sẽ dài bởi vì nhiều cơ tâm thất trở nên khử cực. Vì thế, các điện áp trong tất cả các chuyển đạo của điện tâm đồ đều tăng.
Trong Hình 7C, khoảng 0.035 giây sau khi khởi phát quá trình khử cực, vector tim trở nên ngắn hơn và các điện áp trên điện tâm đồ được ghi lại thì sẽ ngắn hơn bởi vì phía ngoài đỉnh tim bây giờ sẽ tích điện âm, làm trung hòa đi nhiều tính dương trên các mặt thượng tâm mạc khác của tim. Ngoài ra, trục của vector bắt đầu dịch chuyển về phía bên trái của ngực bởi vì thất trái thì hơi chậm khử cực hơn so với thất phải. Vì thế, tỷ lệ của điện áp trong chuyển đạo I so với điện áp trong chuyển đạo III sẽ tăng lên.
Trong Hình 7D, khoảng 0.05 sau khi khởi phát quá trình khử cực, vector tim hướng về phía đáy thất trái và nó thì sẽ ngắn bởi vì chỉ một phần nhỏ của cơ tâm thất vẫn phân cực dương. Bởi vì hướng của vector lúc này nên các điện áp được ghi lại trong các chuyển đạo II và III đều âm – nghĩa là bên dưới đường 0 – ngược lại, điện áp của chuyển đạo I thì vẫn dương.
Trong Hình 7E, khoảng 0.06 giây sau khi khởi phát quá trình khử cực, toàn bộ cơ tâm thất bị khử cực nên không có các dòng điện đi quanh tim và không có điện thế được tạo ra. Vector tim trở thành vector 0 và các điện áp trong tất cả các chuyển đạo đều có giá trị 0.
Từ đó, các phức hợp QRS được hoàn thành trong 3 chuyển đạo chi lưỡng cực tiêu chuẩn.
Đôi khi phức hợp QRS hơi đi xuống phía âm ở phần khởi đầu của nó trong một hoặc nhiều hơn các chuyển đạo, điều này không được thể hiện trên Hình 7; sự đi xuống này chính là sóng Q. Khi nó xuất hiện thì nó sẽ được tạo ra bởi quá trình khử cực ban đầu của phía bên trái vách tâm thất trước phía bên phải vách tâm thất, điều này sẽ tạo ra một vector yếu từ trái sang phải trong tích tắc trước khi vector hướng từ đáy tim đến đỉnh tim bình thường xuất hiện. Phần lệch dương chủ yếu được thể hiện trong Hình 7 là sóng R, và phần lệch âm cuối cùng chính là sóng S.
2. Điện tâm đồ trong suốt quá trình tái cực tâm thất – sóng T
Sau khi cơ tâm thất trở nên khử cực, khoảng 0.15 giây sau, sự tái cực bắt đầu và kéo dài cho đến khi hoàn thành, ở thời điểm khoảng 0.35 giây sau khử cực thất. Sự tái cực này tạo ra sóng T trên ECG.
Bởi vì vách và các vùng nội tâm mạc của cơ tâm thất khử cực trước nên có vẻ là hợp lý khi nghĩ rằng những khu vực này cũng sẽ được tái cực trước. Tuy nhiên, điều này thì không đúng đối với trường hợp thông thường bởi vì vách và các vùng nội tâm mạc khác có một thời kỳ co dài hơn so với hầu hết các mặt ngoài của tim. Vì thế, phần lớn nhất của khối cơ tâm thất tái cực trước là toàn bộ mặt ngoài của các tâm thất, đặc biệt là gần đỉnh tim. Các khu vực nội tâm mạc thì ngược lại, bình thường thì sẽ khử cực sau cùng. Trình tự tái cực này được cho là gây ra bởi áp lực máu cao bên trong các tâm thất trong suốt quá trình co cơ, điều này làm giảm lưu lượng vành đến ngoại tâm mạc, do đó, làm chậm sự tái cực của các khu vực nội tâm mạc.
Bởi vì các mặt bên ngoài của vùng đỉnh của các tâm thất tái cực trước các mặt bên trong nên đầu dương của vector tâm thất tổng thể trong suốt quá trình tái cực thì sẽ hướng về đỉnh của tim. Kết quả là, sóng T bình thường trong tất cả 3 chuyển đạo chi lưỡng cực là sóng dương, đây cũng chính là sự phân cực của hầu hết phức hợp QRS bình thường.
Trong Hình 8, 5 giai đoạn của sự tái cực các tâm thất được thể hiện bởi sự tăng dần lên của các khu vực tô màu nhạt – các khu vực tái cực. Ở mỗi giai đoạn, vector mở từ đáy tim về phía đỉnh tim cho đến khi nó biến mất trong giai đoạn cuối. Ở giai đoạn đầu, vector thì tương đối nhỏ bởi vì khu vực tái cực thì nhỏ. Sau đó, vector trở nên mạnh hơn bởi vì mức độ tái cực lớn hơn. Cuối cùng, vector lại một lần nữa trở nên yếu hơn bởi vì các khu vực đang khử cực trở nên nhỏ đến mức làm cho tổng số lượng dòng điện giảm xuống. Những sự thay đổi này cũng cho thấy rằng vector tái cực sẽ lớn nhất khi khoảng một nửa tim trong trạng trái phân cực và khoảng một nửa tim trong trạng thái khử cực.
Các thay đổi trong các ECGs của 3 chuyển đạo chi tiêu chuẩn trong suốt quá trình tái cực được ghi lại dưới mỗi tâm thất, mô tả các giai đoạn liên tục của quá trình tái cực. Vì thế, trong khoảng 0.15 giây, khoảng thời gian cần cho toàn bộ quá trình diễn ra, sóng T của ECG sẽ được tạo ra.
3. Sự khử cực nhĩ – sóng P
Sự khử cực của các tâm nhĩ bắt đầu trong nút xoang và lan theo mọi hướng qua các tâm nhĩ. Vì thế, điểm gốc tích điện âm trong các tâm nhĩ sẽ ở gần vị trí đi vào của tĩnh mạch chủ trên nơi mà nút xoang nằm ở đó và hướng khử cực ban đầu được mô tả bởi vector màu đen trong Hình 9. Hơn thế nữa, vector nhìn chung thì vẫn đi theo hướng này trong suốt quá trình khử cực nhĩ bình thường. Bởi vì hướng này nhìn chung thì đi theo các hướng dương của các trục của 3 chuyển đạo chi lưỡng cực tiêu chuẩn I, II và III nên các ECGs được ghi lại từ các tâm nhĩ trong suốt quá trình khử cực cũng thường dương trong tất cả 3 chuyển đạo này, được thể hiện trong Hình 9. Sự ghi lại này của quá trình khử cực nhĩ được thể hiện bởi sóng P của tâm nhĩ.
Sự tái cực của các tâm nhĩ – Sóng T tâm nhĩ. Sự lan truyền quá trình khử cực qua cơ tâm nhĩ thì chậm hơn nhiều so với trong các tâm thất bởi vì các tâm nhĩ không có hệ thống Purkinje giúp cho sự dẫn truyền nhanh tín hiệu khử cực. Vì thế, hệ thống cơ quanh nút xoang sẽ trở nên khử cực một khoảng thời gian dài trước hệ thống cơ trong các phần xa của các tâm nhĩ. Vậy nên, khu vực trong các tâm nhĩ mà được tái cực trước tiên là vùng nút xoang, cũng chính khu vực mà trở nên khử cực đầu tiên. Vì thế, khi sự tái cực bắt đầu, khu vực quanh nút xoang trở nên dương so với phần còn lại của các tâm nhĩ. Vì thế, vector tái cực nhĩ thì sẽ có hướng ngược lại với vector khử cực. (Chú ý rằng điều này là ngược lại với tác động mà xảy ra bên trong các tâm thất). Vì thế, như được thể hiện ở phía bên phải của Hình 9, sóng T nhĩ sẽ xuất hiện sau sóng P nhĩ khoảng 0.15 giây, nhưng sóng T này thì ở phía đối diện của đường tham chiếu không so với sóng P; nghĩa là bình thường thì sóng T nhĩ này sẽ âm chứ không phải dương trong các chuyển đạo chi lưỡng cực tiêu chuẩn.
Trong một ECG bình thường, sóng T nhĩ xuất hiện gần như cùng thời gian với phức hợp QRS của các tâm thất. Vì thế, nó gần như luôn luôn bị che khuất bởi phức hợp QRS lớn hơn nhiều của tâm thất, mặc dù trong một số tình trạng rất bất thường thì nó sẽ xuất hiện trên ECG được ghi lại.
Vector điện tâm đồ (vectorcardiogram)
Như được lưu ý trước đây, vector dòng điện qua tim sẽ thay đổi một cách nhanh chóng khi mà xung động lan qua cơ tim. Nó thay đổi về 2 khía cạnh. Đầu tiên, vector tăng và giảm chiều dài do tăng và giảm điện áp của vector. Thứ hai, vector thay đổi hướng do các thay đổi trong hướng trung bình của điện thế từ tim. Vector điện tâm đồ mô tả những sự thay đổi này ở các thời gian khác nhau trong suốt chu kỳ tim, được thể hiện trên Hình 10.
Trong vector điện tâm đồ lớn ở Hình 10, điểm 5 là điểm tham chiếu 0 và điểm này là đầu âm của tất cả các vector kế tiếp. Khi cơ tim phân cực giữa các nhịp đập của tim thì đầu dương của vector sẽ vẫn ở điểm 0 tham chiếu bởi vì không có điện thế của vector. Tuy nhiên, ngay khi dòng điện bắt đầu đi qua các tâm thất ở đầu quá trình khử cực thất thì đầu dương của vector rời khỏi điểm tham chiếu không.
Khi vách tâm thất khử cực đầu tiên, vector mở xuống dưới về phía đỉnh các tâm thất nhưng nó thì tương đối yếu, từ đó, tạo ra một phần đầu tiên của vector điện tâm đồ, được thể hiện bởi đầu dương của vector 1. Khi càng nhiều cơ tâm thất hơn bị khử cực thì vector trở nên ngày càng mạnh hơn, thường hơi lệch sang một bên. Vì thế, vector 2 của Hình 10 biểu diễn cho trạng thái khử cực của các tâm thất khoảng 0.02 giây sau vector 1. Sau 0.02 giây tiếp theo, vector 3 sẽ biểu diễn cho điện thế và vector 4 sẽ xuất hiện trong 0.01 giây tiếp theo. Cuối cùng, các tâm thất trở nên khử cực hoàn toàn và vector trở thành vector 0 một lần nữa, như được thể hiện tại điểm 5.
Hình elip được tạo ra bởi các đầu dương của các vectors được gọi là vector điện tâm đồ QRS.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!
