刺激伝導系

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刺激伝導系(しげきでんどうけい)とは、洞房結節で発生した心拍のリズムをあたかも神経のように心臓全体の心筋に伝え、有効な拍動を行わせるための構造である。


刺激伝導系を構成する細胞は特殊心筋と呼ばれ、心房・心室の壁を構成する一般の心筋細胞である固有心筋とは区別する。固有心筋は心房では長さ100μm、直径5μmの紡錐形をしており、心室では長さ100μm、直径10μmの枝分かれした円柱状をしているが、特殊心筋はこれら周辺の固有心筋とは明らかに異なった形態をしており、組織学的には区別できる。

刺激伝導系の構造[編集]

刺激伝導系の興奮伝導と心電図

刺激伝導系は洞房結節(Sinoatrial node:SA node 別名キース・フラック結節)に始まる。洞房結節は上大静脈と右心房の境界付近に存在するが、肉眼的にはほとんど判別できない。洞房結節は1000-2000個の細胞からなり、洞房結節の細胞は長さ20μm、直径4μmの紡錐形で、固有心筋細胞よりも小さい。

洞房結節で発生した刺激は、右心房壁の固有心筋細胞を波状に伝わり(このときに心房が収縮する)、右心房の下方で心室中隔近くに存在する房室結節(Atrioventricular node:AV node 別名田原結節)に至る。その速度は0.5-1m/秒である。

房室結節の細胞の大きさは洞房結節に近い。ここでは、刺激の電導が極端に遅くなり、0.05-0.1m/秒となる。その結果、心室の興奮は心房の興奮よりも0.12-0.18秒遅れることとなる。これにより、心房の収縮によって心室に送り込まれた血液が、ついで起こる心室の収縮によって肺動脈大動脈に駆出されるという、合理的で有効な収縮パターンが作られる。

房室結節を出た刺激伝導系は、ヒス束(Bundle of His)に移行して心室中隔に入る。ヒス束は心室中隔に下降してまもなく、左脚と右脚に分岐し、左脚はさらに前枝と後枝に分岐する。ヒス束に始まるこれらの線維はプルキンエ(Purkinje)線維と呼ばれ、その長さは数100μm、直径10-100μmの著しく長く、太い線維である。伝導速度は2-4m/秒と非常に早い。このプルキンエ線維が心臓全体の心室内膜下に至り、心室心筋に刺激を伝導する。

心室においては、伝導速度が他の心筋細胞に比べて著しく速いプルキンエ線維が刺激を伝達することにより、心室全体がすばやく、協調した収縮をすることができる。こうすることで初めて有効な駆出をすることができる。

刺激伝導系の生理[編集]

固有心筋と特殊心筋はともに、外部からの刺激を受けなくとも特有のペースで興奮を繰り返す。その自動的興奮のリズムは、洞房結節(70-80回/分)で最も速い。そのため、洞房結節が心臓全体の興奮のペースメーカーの役割を果たしている。洞房結節が障害された場合、より下部の心筋が替わってペースメーカーとなる(異所性ペースメーカー)。

また、心臓には交感系・副交感系双方の自律神経線維が分布しており、交感神経の刺激は洞房結節をはじめとした心筋細胞の興奮のペースを速くし、副交感神経の刺激では逆に遅くなる。運動やストレスなどで頻拍となり、逆に眠っているときなどは徐拍になるのは、この自律神経の作用によるものである。

刺激伝導系の障害[編集]

心電図は、刺激伝導系によって心臓全体に順次伝えられていく電気的興奮を、体表から測定したものである(心臓の筋電図と言える)。そのため、刺激伝導系の一部が障害されていることは心電図の異常として検出される。

洞房結節がその機能を障害され、ペースメーカーとして働かなくなった状態のことをこう呼ぶ。洞房結節の興奮が心房に伝わらない洞房ブロックでも、心電図所見や症状は同じである。この疾患では房室結節をはじめとした、他の心筋がペースメーカーの役割を果たすが、そのリズムは洞房結節がペースメーカーの場合よりも遅い。このため心臓全体の拍動は徐拍となる。またこの疾患では例えば、房室結節の興奮が逆行性に心房に伝わるのとほぼ同時に、ヒス束を通じて心筋にも伝わる。このため心房と心筋の有効な協調が行われない。この結果、分時拍出量(=1回拍出量×心拍数)が減少し、程度が著しければ心原性心不全となる。心臓ペースメーカー埋め込みの絶対適応である。
房室結節あるいはヒス束の上部(右脚と左脚に分岐する前)が機能不全となっている状態はこう呼ばれる。その機能不全の程度により、単に房室間の伝導速度が遅れるだけのI度房室ブロック、洞房結節の興奮が心室に伝わらない状態が間欠的に起こるII度房室ブロック、心房と心室が完全に別個に収縮するIII度(完全)房室ブロックに分類される。
さらにII度房室ブロックは、Wenckebach型とMobitzII型に分類される。Wenckebach型では、心房の興奮に対する心室の興奮の遅れ(心電図のPQ間隔)が徐々に大きくなっていき、ついには心室の収縮が1拍欠失する。その次の収縮では房室間の伝導時間は元に戻っており、再び心室の興奮の遅れが徐々に大きくなっていく。MobitzII型では、Wenckebach型と違い、突然心室の収縮が欠失する。
MobitzII型の高度のもの、III度房室ブロックはペースメーカー埋め込みの適応である。
  • 脚ブロックとヘミブロック
His束が右脚と左脚に分枝したよりも下部で起こる障害。右脚ブロック左脚ブロックのほか、左脚が前枝と後枝に分岐したよりも下部で障害されている場合にはヘミブロックと呼ばれる。高度の左脚ブロックはペースメーカー埋め込みの適応となりうる。
房室間に、His束以外にも伝導速度の速い副伝導路(Kent束)が存在している疾患。Kent束が左房-左室間にあるものをA型、右房-右室間にあるものをB型と呼ぶ。Kent束を通る刺激は、His束を通った刺激よりも速く末梢心筋に到達するため、心室の収縮が部分的に正常よりも早く始まる。この部分的な早い収縮は心電図上にδ(デルタ)波として表現される。
Kent束を伝わった刺激が、プルキンエ線維を逆行して再び房室結節に戻ってしまう(リエントリー)と、そこから再びKent束へと刺激が伝わり、心室頻拍類似の頻拍となる。この頻拍はときに心室細動へと移行し、突然死の原因となる。
また、WPW症候群では、心房粗動や心房細動のような本来致死的ではない頻脈性不整脈でも、洞房結節という律速段階を経ずに心室へと刺激が伝導してしまうため、心室頻拍類似の頻拍となり致命的となりうる。
このため、WPW症候群の治療は、カテーテルを用いてKent束を電気的に焼灼する(アブレーション)ことである。