Thăm dò điện sinh lý tim

Nghiên cứu điện sinh lý tim là một phương pháp thông tim đặc biệt nhằm phân tích một cách có hệ thống các hiện tượng điện sinh lý tim ở bệnh nhân trong tình trạng cơ sở và đáp ứng của tim với các kích thích điện có chương trình. 

Sau 30 năm từ khi được tiến hành lần đầu tiên, thăm dò điện sinh lý tim ngày nay đã trở thành một phương pháp thăm dò quan trọng không thể thiếu trong tim mạch học, đặc biệt trong lĩnh vực rối loạn nhịp tim, giúp chẩn đoán chính xác các cơ chế gây rối loạn nhịp tim và tạo nên một cuộc cách mạng trong điều trị các rối loạn nhịp tim. 

Thăm dò điện sinh lý tim cùng với triệt đốt các rối loạn nhịp tim bằng năng lượng sóng tần số radio qua đường ống thông được triển khai lần đầu tiên ở nước ta vào năm 1998 và hiện nay đã trở thành một kỹ thuật thường quy tại một số trung tâm tim mạch lớn trên cả nước.

2.1. Cấu tạo cơ tim và hệ thống dẫn truyền tim

• Cấu tạo cơ tim

Cơ tim có cấu tạo đặc biệt gồm những thớ cơ vân đan chằng chịt với nhau mà chức năng của chúng là co bóp khi được kích thích. Bên cạnh các sợi co bóp, còn có các sợi biệt hóa với nhiệm vụ tạo ra và dẫn truyền xung động đến các sợi cơ của tim.

• Hệ thống dẫn truyền tim
  • Nút xoang: Được Keith và Flack tìm ra năm 1907, có hình dấu phẩy, dài từ 10 - 35 mm và rộng từ 2 - 5 mm, nằm ở vùng trên nhĩ phải giữa chỗ đổ vào của tĩnh mạch chủ trên và tiểu nhĩ phải. Các tế bào chính của nút xoang được gọi là tế bào P có tính tự động cao nhất nên là chủ nhịp chính của tim.
  • Đường liên nút: gồm các tế bào biệt hóa chủ yếu là có khả năng dẫn truyền xung động, nhưng cũng có một số tế bào có khả năng tự động phát xung. Các đường này nối từ nút xoang đến nút nhĩ thất (Tawara) gồm đường trước có một nhánh đi sang nhĩ trái (Bachman), đường giữa (bó Wenckebach) và đường sau (bó Thorel).
  • Nút nhĩ thất: Được Tawara tìm ra từ năm 1906, có hình bầu dục, mặt phải lõm, mặt trái lồi, dài 5 - 7 mm, rộng 2 - 5 mm, dầy 1,5 - 2 mm, nằm ở mặt phải phần dưới vách liên nhĩ giữa lá vách van ba lá và xoang vành. Nút nhĩ thất gồm nhiều tế bào biệt hóa đan với nhau chằng chịt làm cho xung động qua đây bị chậm lại và dễ bị blốc. Nút nhĩ thất chủ yếu làm nhiệm vụ dẫn truyền và chỉ có ít tế bào tự động.
  • Bó His: Được His mô tả từ năm 1893, rộng 1 - 3 mm, nối tiếp với nút nhĩ thất, có đường đi trong vách liên thất ngay dưới mặt phải của vách dài khoảng 20 mm, bó His chia 2 nhánh phải và trái. Cấu tạo bó His gồm các sợi dẫn truyền nhanh đi song song và có tế bào có tính tự động cao. Vì bó His và nút nhĩ thất nối tiếp với nhau không có ranh giới rõ rệt, rất khó phân biệt về mặt tổ chức học nên được gọi chung là bộ nối nhĩ thất.
• Các nhánh và mạng lưới Purkinje: Bó His chia ra 2 nhánh: nhánh phải và nhánh trái, nhánh phải nhỏ và mảnh hơn, nhánh trái lớn chia ra 2 nhánh nhỏ là nhánh trước trên trái và sau dưới trái. Nhánh phải và trái chia nhỏ và đan vào nhau như một lưới bọc hai tâm thất. Mạng này đi ngay dưới màng trong tâm thất và đi sâu vài milimet vào bề dầy của lớp cơ. Hai nhánh bó His và mạng Purkinje rất giầu các tế bào có tính tự động cao có thể tạo nên các chủ nhịp tâm thất.
• Các sợi Kent: Sợi tiếp nối giữa nhĩ và thất.
• Các sợi Mahaim: Các sợi đi từ nút nhĩ thất tới cơ thất, từ bó His tới cơ thất, từ nhánh trái tới cơ thất.

Cơ tim và hệ thống dẫn truyền được nuôi dưỡng bởi hệ thống động mạch vành. Hệ thống dẫn truyền tim chịu chi phối bởi các nhánh thần kinh giao cảm, phó giao cảm có nhiệm vụ điều hòa hoạt động của tim.

Hình 1: Hệ thống dẫn truyền trong tim

2.2. Đặc tính điện sinh lí học cơ tim và hệ thống dẫn truyền tim

• Tính tự động: Là thuộc tính quan trọng nhất của tổ chức biệt hóa cơ tim, có thể phát ra những xung động nhịp nhàng với những tần số nhất định, đảm bảo cho tim đập chủ động. Tính tự động này hoàn toàn độc lập với hệ thần kinh, nên khi cắt bỏ hết các nhánh thần kinh tim vẫn đập.
• Tính dẫn truyền: Có cả ở thớ cơ biệt hóa và thớ cơ co bóp. Cả hai loại cơ tim khi được kích thích đều có thể dẫn truyền xung động tới các thớ cơ khác.

Bình thường, xung động phát ra từ nút xoang dẫn truyền trong hệ thống dẫn truyền của tim với vận tốc khác nhau. Qua bó liên nút: 1000 mm/s, ở phía trên nút nhĩ thất: 50 mm/s, qua nút nhĩ thất: 100 - 200 mm/s, bó His 800 - 2000 mm/s, mạng lưới Purkinje: 2000 - 4000 mm/s, cơ tim 300 mm/s. Hệ thống dẫn truyền có thể dẫn truyền xung động theo hai chiều xuôi và ngược.

• Tính chịu kích thích: Cơ tim đáp ứng theo định luật “tất cả hoặc không” nghĩa là khi tim nhận kích thích đủ mạnh (ngưỡng) thì cơ tim co bóp ở mức tối đa, dưới ngưỡng đó tim không đáp ứng, trên ngưỡng đó tim cũng không co bóp mạnh hơn.
• Tính trơ: Cơ tim chỉ đáp ứng theo nhịp kích thích đến một chu kỳ nhất định, kích thích đến đúng lúc tim đang co thì không được đáp ứng, kích thích đến vào thời kỳ tim giãn thì có đáp ứng. Người ta chia ra thời kỳ trơ tuyệt đối, thời kỳ trơ tương đối và còn có khái niệm thời kỳ trơ hiệu quả, đây là giai đoạn mà mọi kích thích lên sợi cơ tim đều không gây được đáp ứng cơ học đủ mạnh để lan truyền ra các sợi xung quanh. Thời kỳ trơ hiệu quả gồm thời kỳ trơ tuyệt đối cộng với phần đầu của thời kỳ trơ tương đối. Ngoài ra còn có thời kỳ trên bình thường (supernormal phase) nghĩa là đáp ứng dễ dàng với kích thích tương đối nhỏ.

2.3. Điện thế hoạt động

• Khi nghỉ ngơi, các tế bào cơ tim và hệ thống dẫn truyền ở trạng thái phân cực với điện thế (+) ở phía ngoài và điện thế (-) ở phía trong màng tế bào. Trung bình điện thế âm ở trong màng so với ngoài màng tế bào là -90 mV, điện thế này bắt nguồn từ sự chênh lệch nồng độ của các ion Na+, K+, Ca++ và các ion khác ở dịch trong và ngoài màng tế bào.
• Khi tế bào hoạt động, do sự vận chuyển các ion qua màng tế bào, điện thế (+) ngoài màng tế bào sẽ được thay thế bằng điện thế (-), đây là hiện tượng khử cực (depolarization).
• Các hiện tượng trên xẩy ra khi tế bào được kích thích bằng bất kỳ tác nhân nào. Muốn có điện thế hoạt động, kích thích đến tế bào phải làm hạ điện thế trong màng tới một ngưỡng nhất định, khi đó sẽ xẩy ra sự thay đổi về tính thẩm thấu của màng tế bào, các ion Na+ ồ ạt chui vào trong tế bào, hạ điện thế trong màng xuống 0 mV và còn nảy quá đà trở nên (+) khoảng 20 mV.
• Điện thế hoạt động gồm các pha sau:

+ Pha 0: Khử cực nhanh. Dòng Na+ nhanh từ ngoài vào trong tế bào.
Tiếp đó đến tái cực gồm 4 pha:
+ Pha 1: Tái cực nhanh sớm. Dòng Na+ từ ngoài vào trong tế bào đột ngột đóng lại. Dòng Ca++ bắt đầu vào trong tế bào.
+ Pha 2: Cao nguyên tái cực, điện thế trong màng vẫn (+), Na+ tiếp tục vào trong màng tế bào nhưng chậm hơn, Ca++ cũng vào trong màng và K+ thoát ra ngoài màng.
+ Pha 3: Tái cực nhanh muộn, K+ thụ động thoát ra ngoài màng tế bào, điện thế trong màng trở nên âm tính hơn.
+ Pha 4: Phân cực, ở đầu giai đoạn này các ion Na+ chủ động di chuyển ra ngoài màng tế bào, còn K+ lại chuyển vào trong. Khi điện thế màng đạt đạt đến mức cao nhất, tế bào trở lại trạng thái phân cực như khi nghỉ (trước giai đoạn 0 của điện thế hoạt động).
  
Hình 2: Điện thế hoạt động

• Ở sợi cơ co bóp, điện thế tối đa trong màng được duy trì, giai đoạn 4 sẽ kéo dài cho đến khi có một kích thích từ ngoài đến làm hạ điện thế tới ngưỡng rồi khởi động điện thế hoạt động với các giai đoạn như đã mô tả ở trên.

Ở tế bào biệt hóa của hệ thống dẫn truyền thì hoàn toàn khác. Trong trạng thái nghỉ, tế bào tự khử cực: ion Na+ xâm nhập dần dần vào trong tế bào làm hạ dần điện thế trong màng, đó là sự khử cực chậm tâm trương, một đặc trưng của tế bào tự động. Khi điện thế trong màng hạ tới ngưỡng sẽ khởi động một điện thế hoạt động. Tần số tạo ra những điện thế hoạt động phụ thuộc vào tốc độ khử cực chậm tâm trương ở giai đoạn 4. Bình thường, tế bào tự động của nút xoang có tần số tự khử cực lớn nhất vì vậy điện thế trong màng của các nơi khác chưa xuống đến ngưỡng để tạo ra một điện thế hoạt động thì xung động từ nút xoang đã dẫn tới xóa những xung động đang hình thành từ các nơi đó và do vậy nó chỉ huy nhịp đập của tim.

Các chỉ định thăm dò điện sinh lý tim có thể tham khảo chi tiết trong phần phụ lục về Chỉ định thăm dò điện sinh lý tim, khuyến cáo của Hội tim mạch học Hoa Kỳ/Trường môn Tim mạch học Hoa Kỳ năm 1996 (ACC/AHA).  Tuy nhiên, nhìn chung có thể chia làm ba nhóm: rối loạn nhịp chậm, rối loạn nhịp nhanh và ngất.

3.1. Các rối loạn nhịp chậm: bao gồm hội chứng suy nút xoang, rối loạn dẫn truyền qua nút nhĩ thất hoặc dưới nút nhĩ thất. Nhìn chung, chỉ định trong nhóm nhịp chậm không phải là thường quy do chỉ định tạo nhịp tim chủ yếu dựa vào mối liên quan giữa nhịp chậm và triệu chứng hoặc có hay không rối loạn nhịp chậm nặng hay tình trạng vô tâm thu kéo dài. Thăm dò điện sinh lý tim trong nhóm nhịp chậm chỉ khi các phương pháp không xâm lấn như khám lâm sàng, điện tâm đồ thường quy, ghi điện tâm đồ liên tục (Holter), máy ghi biến cố (event recorder)... chưa thể cho chẩn đoán xác định. Thăm dò điện sinh lý tim giúp phát hiện các rối loạn dẫn truyền có thể gây biến cố nguy hiểm mà các phương pháp chẩn đoán khác không phát hiện được, chẳng hạn như tình trạng rối loạn dẫn truyền nặng dưới nút nhĩ thất (khoảng HV kéo dài).

3.2. Ngất: Thăm dò điện sinh lý tim có thể giúp phát hiện các rối loạn nhịp chậm là nguyên nhân gây ngất. Do vậy, những trường hợp ngất sau khi đã loại trừ các nguyên nhân không phải rối loạn nhịp tim cần được chỉ định thủ thuật. 

3.3. Các rối loạn nhịp nhanh: thăm dò điện sinh lý tim có giá trị đặc biệt trong nhóm các rối loạn nhịp nhanhnhất là những rối loạn nhịp gây ra do cơ chế vào lại. Cho phép xác định cơ chế giải phẫu sinh lý gây ra các rối loạn nhịp, lập bản đồ điện học (trình tự hoạt hoá điện học), đánh giá các biến đổi huyết động trong cơn tim nhanh và đặc biệt là giúp định hướng điều trị (bằng thủ thuật cường phế vị, thuốc chống loạn nhịp, triệt đốt bằng năng lượng có tần số radio hay cấy máy phá rung tim - ICD).

4.1. Máy và điện cực

• Hệ thống máy chụp mạch kỹ thuật số:

Hệ thống máy chụp mạch xóa nền kỹ thuật số giúp cho việc đưa các điện cực vào các vị trí cần thiết trong buồng tim cũng như cho việc lập bản đồ điện học thông qua các màn hình tăng sáng. Hệ thống còn cho phép chụp và ghi hình các giai đoạn của thủ thuật.

Hình 3: Hệ thống máy chụp mạch kỹ thuật số xóa nền

• Máy kích thích tim có chương trình

Máy có chương trình kích thích tim từ tần số 50 ck/ph đến 800 ck/ph và có thể kích thích với nhiều khoảng ghép khác nhau (S1, S2, S3...).

• Hệ thống thăm dò điện sinh lý tim EP Tracer-70

Hệ thống có thể ghi đồng thời điện tâm đồ bề mặt 12 chuyển đạo và nhiều chuyển đạo trong buồng tim khác nhau, đơn cực hoặc lưỡng cực.
Phần mềm tích hợp hệ thống có thể cho phép đo đạc các khoảng thời gian với các tốc độ ghi khác nhau: 25, 50, 100, 150, 300 mm/s hoặc cao hơn và đo biên độ các điện đồ ở các mức độ khuếch đại khác nhau. Các kết quả này có thể in ra giấy qua hệ thống máy in laser hoặc chuyển thành dạng lưu giữ điện tử.
Hệ thống cho phép lập bản đồ trình tự hoạt hóa nội mạc trong các buồng tim qua đó giúp xác định được chính xác cơ chế gây rối loạn nhịp tim cũng như vị trí khởi phát các rối loạn nhịp tim.
  
Hình 4: Hệ thống thăm dò điện sinh lý tim và máy kích thích tim theo chương trình

Máy có công suất phát năng lượng tối đa là 50 - 75W.
Có khả năng kiểm soát năng lượng và nhiệt độ với nhiều chế độ điều trị khác nhau.
  
Hình 5: Máy phát năng lượng tần số radio

Cũng như các thủ thuật tim mạch can thiệp khác. Thăm dò điện sinh lý tim luôn tiềm tàng gây ra các rối loạn nhịp tim phức tạp, nguy hiểm như nhanh thất, rung thất… Để đảm bảo an toàn cho người bệnh, phòng thăm dò điện sinh lý tim luôn phải có máy phá rung và các thuốc cấp cứu rối loạn nhịp như Adrenalin, Atropin… với các bác sĩ, điều dưỡng viên có kinh nghiệm về cấp cứu tim mạch.

Điện cực thăm dò thường được sử dụng là loại 4 cực để ghi điện thế và kích thích thất phải, nhĩ phải, bó His (đường kính 4F, 5F và 6F).
Điện cực xoang vành thường dùng loại 4 hoặc 10 cực, kích thước 5F hoặc 6F. Khoảng cách giữa các vòng điện cực là 2-5-2 mm

Chiều dài đầu điện cực: 4 mm
Đường kính điện cực: 7F
Có loại gập duỗi 1 hướng (unidirectional) và 2 hướng (bi-directional).
Là điện cực chuyên biệt cho việc triệt đốt bằng năng lượng sóng radio. Tuy nhiên các điện cực đốt cũng có vai trò rất quan trọng trong thủ thuật thăm dò điện sinh lý tim, tham gia vào việc lập bản đồ điện học (thường được tiến hành ngay trước khi triệt đốt rối loạn nhịp). Đặc tính có thể gấp duỗi được một hướng và hai hướng có thể giúp cho việc đưa đầu điện cực vào những vị trí khó trong buồng tim mà điện cực thăm dò thường quy không thể lái vào được.

Hình 6: Điện cực thăm dò (trái) và điện cực đốt (phải)

• Bắt đầu với tần số kích thích thất cao hơn tần số tim cơ sở ít nhất 10 nhịp/ phút. Sau đó tăng dần tần số kích thích mỗi lần 10 nhịp/ phút hoặc thời gian chu kỳ kích thích sau ngắn hơn chu kỳ trước 10 - 20ms. Ngừng kích thích khi thời gian chu kỳ kích thích giảm đến 300 ms. Thời gian chu kỳ kích thích có thể ngắn hơn 300 ms trong một số trường hợp như để đánh giá mức độ dẫn truyền ngược của đường dẫn truyền phụ nhĩ-thất.

• Đáp ứng bình th­ường với ph­ương pháp kích thích thất với tần số tăng dần là thời gian dẫn truyền thất-nhĩ kéo dài dần rồi xuất hiện blốc thất-nhĩ chiều ngược. Kiểu blốc dẫn truyền thất nhĩ (V-A) có thể là chu kỳ Wenckebach hoặc mức cao hơn. Blốc thất-nhĩ kiểu chu kỳ Wenckebach thường biểu thị sự chậm trễ dẫn truyền trong nút nhĩ thất.

• Phương pháp kích thích thất với tần số tăng dần cho phép đánh giá:

Hình 13: Kích thích thất sớm dần với S1S1: 300 ms gây phân ly thất-nhĩ