Biophysics · 27.02

心機能の電気的記述

Electrical description of heart function

🧠 心臓の電気的興奮は洞房結節sinoatrial (SA) node洞房結節（sinoatrial (SA) node）sinoatrial (SA) node（洞房結節）から始まり、房室結節atrioventricular (AV) node房室結節（atrioventricular (AV) node）atrioventricular (AV) node（房室結節）で遅延した後、ヒス–プルキンエ系Purkinje systemプルキンエ系（Purkinje system）Purkinje system（プルキンエ系）（His–Purkinje system）を介して心室へ高速伝導する。この時間順序が、心房収縮atrial contraction心房収縮（atrial contraction）atrial contraction（心房収縮）の後に心室が同期して収縮する機械的ポンプ機能pump functionポンプ機能（pump function）pump function（ポンプ機能）を作る。

自動能と刺激伝導系

洞房結節sinoatrial (SA) node洞房結節（sinoatrial (SA) node）sinoatrial (SA) node（洞房結節）のペースメーカー細胞pacemaker cellペースメーカー細胞（pacemaker cell）pacemaker cell（ペースメーカー細胞）は自発的に脱分極し、通常の心拍リズムを開始する。興奮は心房筋atrial muscle心房筋（atrial muscle）atrial muscle（心房筋）を広がって房室結節atrioventricular (AV) node房室結節（atrioventricular (AV) node）atrioventricular (AV) node（房室結節）へ達し、そこで一時的に遅延する。この遅延により、心室収縮の前に心房から心室へ血液を送り込む時間が確保される。

房室結節atrioventricular (AV) node房室結節（atrioventricular (AV) node）atrioventricular (AV) node（房室結節）を通った興奮はヒス束bundle of Hisヒス束（bundle of His）bundle of His（ヒス束）、左右脚bundle branches左右脚（bundle branches）bundle branches（左右脚）、プルキンエ線維Purkinje fiberプルキンエ線維（Purkinje fiber）Purkinje fiber（プルキンエ線維）を進む。活動電位の伝導と不応期refractory period不応期（refractory period）refractory period（不応期）で扱うように、伝導速度conduction velocity伝導速度（conduction velocity）conduction velocity（伝導速度）と不応期refractory period不応期（refractory period）refractory period（不応期）は興奮の順序、一方向性unidirectional一方向性（unidirectional）unidirectional（一方向性）、再興奮の起こりやすさを決める。プルキンエ系Purkinje systemプルキンエ系（Purkinje system）Purkinje system（プルキンエ系）の高速伝導は広い心室筋を短時間で興奮させ、効率的な収縮を可能にする。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sinoatrial (SA) node'>洞房結節</span>が自発脱分極"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='atrial muscle'>心房筋</span>へ興奮が伝播"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='atrioventricular (AV) node'>房室結節</span>で伝導遅延"]
  C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='bundle of His'>ヒス束</span>・脚・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Purkinje fiber'>プルキンエ線維</span>"]
  D --> E["心室筋がほぼ同期して脱分極"]
  E --> F["心室内圧が上昇し<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ejection'>駆出</span>へ"]

電気活動とECG

体表心電図は単一細胞の活動電位を直接記録するものではない。多数の心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte)心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞）の脱分極・再分極が作る時間変化する電気ベクトルを、体表の電位差potential difference電位差（potential difference）potential difference（電位差）として測定する。P波は主に心房脱分極atrial depolarization心房脱分極（atrial depolarization）atrial depolarization（心房脱分極）、QRS群QRS complexQRS群（QRS complex）QRS complex（QRS群）は心室脱分極ventricular depolarization心室脱分極（ventricular depolarization）ventricular depolarization（心室脱分極）、T波は心室再分極ventricular repolarization心室再分極（ventricular repolarization）ventricular repolarization（心室再分極）を反映する。波形との詳しい対応はECG曲線の成因etiology成因（etiology）etiology（成因）で扱う。

ECG上の電気的イベントは機械的イベントに先行する。したがって波形から弁の開閉gating開閉（gating）gating（開閉）や血液駆出ejection駆出（ejection）ejection（駆出）を直接読むのではなく、興奮後に収縮張力と圧力が立ち上がる遅れを含めて心周期cardiac cycle心周期（cardiac cycle）cardiac cycle（心周期）へ接続する。

まとめ

洞房結節sinoatrial (SA) node洞房結節（sinoatrial (SA) node）sinoatrial (SA) node（洞房結節）の自動能automaticity自動能（automaticity）automaticity（自動能）が通常の心拍を開始する。
房室結節atrioventricular (AV) node房室結節（atrioventricular (AV) node）atrioventricular (AV) node（房室結節）の伝導遅延は、心房収縮atrial contraction心房収縮（atrial contraction）atrial contraction（心房収縮）から心室収縮への順序を作る。
ヒス–プルキンエ系Purkinje systemプルキンエ系（Purkinje system）Purkinje system（プルキンエ系）の高速伝導は心室筋をほぼ同期して興奮させる。
ECGは心臓全体の電気ベクトルの体表投影であり、機械的収縮そのものではない。