กลไกการเกิดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะและสรีรวิทยาไฟฟ้าหัวใจ

ภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะเกิดขึ้นเมื่อการสร้างและการนำกระแสไฟฟ้าหัวใจที่ปกติถูกรบกวน กลไกของภาวะเหล่านี้แบ่งออกเป็นหมวดหมู่หลักๆ ไม่กี่ประเภท ได้แก่ การสร้างกระแสไฟฟ้าผิดปกติ การนำกระแสไฟฟ้าผิดปกติ และการรวมกันของทั้งสองประเภท ซึ่งอธิบายความผิดปกติได้ตั้งแต่ภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วไปจนถึงภาวะหัวใจห้องล่างเต้นเร็ว การทราบกลไกเหล่านี้เป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจว่าเหตุใดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะจึงเกิดขึ้น และจะรักษาด้วยการจี้ไฟฟ้าหรือการผ่าตัดได้อย่างไร

Definition

กลไกการเกิดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะคือกระบวนการทางสรีรวิทยาไฟฟ้า ซึ่งเป็นการรบกวนการสร้างกระแสไฟฟ้า (การเกิดกระแสไฟฟ้าอัตโนมัติที่เพิ่มขึ้นหรือผิดปกติ, การกระตุ้นที่เกิดตามมา) และการนำกระแสไฟฟ้า (การนำกลับ, การบล็อก) ซึ่งทำให้เกิดจังหวะการเต้นของหัวใจที่ผิดปกติ

Scope

บทความนี้ครอบคลุมพื้นฐานทางสรีรวิทยาไฟฟ้าของการเกิดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ ได้แก่ ศักย์ไฟฟ้ากิจกรรมของหัวใจและช่องไอออน, การเกิดกระแสไฟฟ้าอัตโนมัติและการกระตุ้นที่เกิดตามมา, การนำกลับและการคงอยู่ของภาวะดังกล่าว, และการปรับโครงสร้างและไฟฟ้าที่ทำให้จังหวะต่างๆ เช่น ภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วคงอยู่ บทความนี้เป็นแหล่งอ้างอิงและหัวข้อเพื่อการศึกษา และไม่มีคำแนะนำเฉพาะบุคคลเกี่ยวกับการรักษาด้วยยาต้านภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะหรือขั้นตอนการรักษา

Core questions

• กระแสไอออนใดบ้างที่กำหนดศักย์ไฟฟ้ากิจกรรมของหัวใจและความแตกต่างในแต่ละภูมิภาค?
• การเกิดกระแสไฟฟ้าอัตโนมัติที่เพิ่มขึ้นและการกระตุ้นที่เกิดตามมาแตกต่างกันอย่างไรในฐานะกลไกของการสร้างกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ?
• เงื่อนไขของการนำกระแสไฟฟ้าและการดื้อต่อการกระตุ้นแบบใดที่ทำให้เกิดและคงอยู่ของการนำกลับ?
• การปรับโครงสร้างทางไฟฟ้าและโครงสร้างทำให้ภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ เช่น ภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วคงอยู่ได้อย่างไร?

Key concepts

• ศักย์ไฟฟ้ากิจกรรมของหัวใจและช่องไอออน
• การเกิดกระแสไฟฟ้าอัตโนมัติ
• การกระตุ้นที่เกิดตามมาและศักย์ไฟฟ้ากิจกรรมที่เกิดตามมา
• การนำกลับและการบล็อกแบบทิศทางเดียว
• การดื้อต่อการกระตุ้นและความเร็วในการนำกระแสไฟฟ้า
• การปรับโครงสร้างทางไฟฟ้าและโครงสร้าง

Key theories

การนำกลับ (Reentry)

การหมุนเวียนของกระแสไฟฟ้าที่คงอยู่ได้ด้วยตัวเองรอบสิ่งกีดขวางทางกายวิภาคหรือการทำงาน ซึ่งต้องมีการบล็อกแบบทิศทางเดียวและการนำกระแสไฟฟ้าที่ช้าพอที่เนื้อเยื่อที่ฟื้นตัวแล้วสามารถถูกกระตุ้นได้อีกครั้ง เป็นกลไกหลักของภาวะหัวใจเต้นเร็วผิดจังหวะที่คงอยู่หลายชนิด

การกระตุ้นที่เกิดตามมา (Triggered activity)

การเริ่มต้นของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากศักย์ไฟฟ้ากิจกรรมที่เกิดตามมา ซึ่งได้แก่ ศักย์ไฟฟ้ากิจกรรมที่เกิดตามมาในช่วงต้นระหว่างการกลับขั้ว และศักย์ไฟฟ้ากิจกรรมที่เกิดตามมาในช่วงปลายที่เกิดจากภาวะแคลเซียมเกิน ซึ่งถึงระดับเกณฑ์และเกิดการกระตุ้น

การปรับโครงสร้างในภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้ว (Remodelling in atrial fibrillation)

แนวคิดที่ว่าภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วเปลี่ยนแปลงสรีรวิทยาไฟฟ้าและโครงสร้างของหัวใจห้องบนในลักษณะที่ทำให้การดื้อต่อการกระตุ้นสั้นลงและส่งเสริมการสั่นพลิ้วเพิ่มเติม ซึ่งสรุปได้ในแนวคิดที่ว่า “ภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วก่อให้เกิดภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้ว”

Mechanisms

จังหวะการเต้นของหัวใจปกติขึ้นอยู่กับการเกิดกระแสไฟฟ้าอัตโนมัติของเซลล์เพซเมกเกอร์ในไซโนเอเทรียลโนด (sinoatrial node) และการนำกระแสไฟฟ้าอย่างเป็นระเบียบผ่านเอเทรียลเวนทริคูลาร์โนด (atrioventricular node) และระบบฮิส-เพอร์คินเจ (His–Purkinje system) ภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะเกิดขึ้นเมื่อสิ่งเหล่านี้ถูกรบกวนในสามลักษณะ การสร้างกระแสไฟฟ้าผิดปกติรวมถึงการเกิดกระแสไฟฟ้าอัตโนมัติที่เพิ่มขึ้นหรือนอกตำแหน่ง และการกระตุ้นที่เกิดตามมาจากศักย์ไฟฟ้ากิจกรรมที่เกิดตามมาในช่วงต้นหรือช่วงปลาย ซึ่งอย่างหลังมักสะท้อนถึงภาวะแคลเซียมเกิน การนำกระแสไฟฟ้าผิดปกติทำให้เกิดการนำกลับ (reentry) ซึ่งกระแสไฟฟ้าจะหมุนเวียนผ่านเส้นทางที่มีการบล็อกแบบทิศทางเดียวและการนำกระแสไฟฟ้าที่ช้าพอที่จะกระตุ้นเนื้อเยื่อที่ฟื้นตัวแล้วได้อีกครั้ง ภาวะขาดเลือดและกล้ามเนื้อหัวใจตายสร้างการนำกระแสไฟฟ้าและการดื้อต่อการกระตุ้นที่แตกต่างกัน ซึ่งเอื้อต่อการนำกลับในหัวใจห้องล่าง ในขณะที่ภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วแสดงให้เห็นว่าภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะเองปรับโครงสร้างหัวใจห้องบนเพื่อรักษากระตุ้นที่ผิดปกติ

Clinical relevance

กลไกเหล่านี้อธิบายว่าเหตุใดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะจึงปรากฏขึ้นหลังภาวะขาดเลือด การผ่าตัด หรือการขยายตัวของห้องหัวใจ และเป็นพื้นฐานแนวคิดสำหรับการจี้ไฟฟ้าและการผ่าตัดเพื่อขัดขวางวงจรการนำกลับ บทความนี้อธิบายกลไกและไม่ใช่แนวทางในการเลือกการรักษาด้วยยาต้านภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะหรือขั้นตอนการรักษาสำหรับผู้ป่วยแต่ละราย

Evidence & guidelines

กรอบแนวคิดเชิงกลไกในที่นี้มาจากสรีรวิทยาไฟฟ้าเชิงทดลองและบทวิจารณ์ที่เชื่อถือได้ มากกว่าแนวทางการรักษา การจัดการทางคลินิกของภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะเฉพาะจะกล่าวถึงในแนวทางโรคหัวใจและสรีรวิทยาไฟฟ้าโดยเฉพาะนอกเหนือจากบทความนี้

History

แนวคิดการนำกลับย้อนไปถึงการศึกษาการกระตุ้นที่หมุนเวียนในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และความแตกต่างระหว่างการเกิดกระแสไฟฟ้าอัตโนมัติ การกระตุ้นที่เกิดตามมา และการนำกลับ ได้รับการชี้แจงผ่านสรีรวิทยาไฟฟ้าของเซลล์ในช่วงกลางและปลายศตวรรษที่ 20 บทวิจารณ์ที่ครอบคลุมของ Janse และ Wit เกี่ยวกับภาวะหัวใจห้องล่างเต้นผิดจังหวะจากภาวะขาดเลือด และการสังเคราะห์กลไกภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วของ Nattel เป็นตัวอย่างของความเข้าใจเชิงกลไกสมัยใหม่

Key figures

• Michiel Janse
• Andrew Wit
• Stanley Nattel
• Gordon Moe

Seminal works

• janse-wit-1989
• nattel-2002

Frequently asked questions

กลไกหลักของภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะคืออะไร?

แบ่งออกเป็นความผิดปกติของการสร้างกระแสไฟฟ้า (การเกิดกระแสไฟฟ้าอัตโนมัติที่เพิ่มขึ้นหรือผิดปกติ และการกระตุ้นที่เกิดตามมา) และความผิดปกติของการนำกระแสไฟฟ้า (ส่วนใหญ่คือการนำกลับ) โดยภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะหลายชนิดมีการรวมกันของทั้งสององค์ประกอบ

เหตุใดภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วจึงมีแนวโน้มที่จะคงอยู่เมื่อเริ่มต้นแล้ว?

ภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วกระตุ้นให้เกิดการปรับโครงสร้างทางไฟฟ้าและโครงสร้างที่ทำให้การดื้อต่อการกระตุ้นของหัวใจห้องบนสั้นลงและเปลี่ยนแปลงการนำกระแสไฟฟ้า สร้างพื้นฐานที่ทำให้การสั่นพลิ้วเพิ่มเติมมีแนวโน้มมากขึ้น ซึ่งเป็นแนวคิดที่ว่าภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วก่อให้เกิดภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้ว