В 2002 г. опубликовал редакционную статью «10 величайших открытий в кардиологии XX века». Среди них были и ангиопластика, и открытая операция на сердце. Однако, бесспорно, первым методом в этом списке стоит электрокардиография, а рядом - фамилия голландца Виллема Эйнтховена, создателя первого распространенного метода инструментальной неинвазивной диагностики, с которым сталкивался каждый из нас. Нобелевский комитет по достоинству оценил изобретение и с формулировкой «за открытие техники электрокардиографии» вручил Эйнтховену премию.
Рисунок 1. Огастес Дезире Уоллер и его собака Джимми.
Если быть совсем точными, то, конечно, первую в истории электрокардиограмму (ЭКГ) снял не Эйнтховен. Но рейтинг Texas Heart Institute Journal всё же справедлив - по ней было абсолютно ничего не понятно. И «голландцем» нашего героя назвать можно, но можно и по-другому. Однако все по порядку.
Если рассуждать по принципу «государство N - родина слонов», Резерфорд , к примеру, окажется первым новозеландским нобелевским лауреатом, а Виллем Эйнтховен - первым нобелиатом Индонезии. Потому что родился он на острове Ява, в городе Семаранг, ныне - пятом по величине городе Индонезии. Тогда это была Голландская Ост-Индия , о государстве Индонезия никто не слышал, ведь до признания ее независимости оставалось более 80 лет.
С происхождением у Эйнтховена тоже все замысловато: он потомок изгнанных из Испании евреев. Фамилия появилась при Наполеоне, который в своем Кодексе указал, чтобы все граждане его империи, куда входила Голландия, имели фамилии. Двоюродный дед Эйнтховена выбрал немного искаженное название города, где он жил (надеюсь, не нужно упоминать, какого).
Отцом будущего нобелиата был военный врач, Якоб Эйнтховен, который, к сожалению, не смог обеспечить собственное здоровье. В 1866 г. он умер от инсульта, и через четыре года (Виллему тогда было уже 10) его семья перебралась в Утрехт. Разумеется, большого достатка в семье не было - его мать осталась одна с тремя детьми. Виллем решил пойти по стопам отца - отчасти по призванию (медицина), отчасти - по нужде. Дело в том, что заключив военный контракт, он смог обучаться на медицинском факультете Утрехтского университета бесплатно.
В студенческие годы Виллем был очень спортивным человеком, регулярно заявлял, что и в учебе нужно «не дать погибнуть телу», был прекрасным фехтовальщиком и гребцом (последнее - опять же вынужденно, поскольку сломал запястье и занялся греблей для восстановления функциональности кисти). Да и первая работа Эйнтховена по медицине была посвящена механизму работы локтевого сустава, одинаково важного как гребцу, так и фехтовальщику. В этой работе, пожалуй, уже проявилась двойственность таланта Эйнтховена: прекрасное знание анатомии и физиологии и интерес к физическим принципам работы человеческого организма. В данном случае - механике. А ведь дальше были работы и по оптике, и, разумеется, по электричеству.
Рисунок 2. Капиллярный электрометр Липпманна.
Дальше нашему герою очень повезло. Правда, при этом не повезло профессору физиологии Лейденского университета Адриану Хейнсиусу: он умер. А юному Эйнтховену, четверти века от роду, вместо службы в медицинском корпусе досталось профессорское место в не самом последнем европейском университете. Это случилось в 1886 г., и с тех пор более 41 года Эйнтховен работал в Лейдене - до самой своей смерти в 1927 г.
Активно занимался Эйнтховен и офтальмологией - его докторская диссертация называлась «Стереоскопия посредством дифференцировки цветов». Позже вышли очень интересные работы «Простое физиологическое объяснение различных геометрико-оптических иллюзий», «Аккомодация человеческого глаза» и другие. Впрочем, больше всего времени молодой исследователь занимался физиологией дыхания. В том числе и работой нервных импульсов в механизме контроля дыхания.
Но тут подоспел Первый Международный конгресс по физиологии - важнейшее событие в мировой медицине (Базель, 1889 г.). Там и произошла эпохальная встреча с Огастесом Уоллером (рис. 1), который первым в мире показал, что можно снять запись электрических импульсов сердца, не вскрывая тело живого организма (1887 г.) . То, что само тело человека может производить электричество, было очень новой мыслью в физиологии.
В Базеле Уоллер показывал свою работу при помощи собственного пса Джимми. Именно Уоллера нужно называть (и называют) первооткрывателем ЭКГ.
Правда, надо сказать, что кардиограммы у Уоллера были ужасные. Он регистрировал импульсы при помощи капиллярного электрометра (кстати, разработанного нобелевским лауреатом по физике 1908 года и одним из изобретателей цветной фотографии Габриэлем Липпманном) (рис. 2).
Рисунок 3. Струнный гальванометр Эйнтховена.
Рисунок 5. Треугольник Эйнтховена.
В этом приборе электрические импульсы от сердца попадали на капилляр с ртутью, уровень которой менялся в зависимости от силы тока. Но сама по себе ртуть меняла положение не мгновенно, а обладала некоей инерцией (ртуть ведь очень тяжелая жидкость). В результате получалась каша. Более того, записать импульсы сердца - это интересная задача, но тут любой ученый должен уметь отвечать на самый главный вопрос - «и что?»
Пять лет (с 1890 по 1895 гг.) Эйнтховен занимался усовершенствованием технологии капиллярной электрометрии и попутно создал нормальный математический аппарат обработки «каши». Что-то начало получаться, но все равно прибор был ненадежным, неточным и громоздким. Однако нельзя сказать, что эти годы прошли зря: в 1893 г. на заседании Нидерландской медицинской ассоциации из уст Эйнтховена впервые официально прозвучал термин «электрокардиограмма» .
Однако нормальной кардиограммы получить капиллярным методом не удалось. И в 1901 году Виллем Эйнтховен сделал собственный прибор - струнный гальванометр , а первую статью о том, что на нем записана кардиограмма, он опубликовал в 1903 г. (издание датировано 1902 г. ).
Его главной частью была кварцевая струна - ниточка из кварца толщиной в 7 микрон (рис. 3). Она делалась весьма оригинальным способом: стрела, к которой было прикреплено кварцевое разогретое волокно, выстреливалась из лука (от себя добавим, что таким же способом 20 лет спустя в свежесозданном ленинградском Физтехе молодые исследователи Николай Семенов и Петр Капица получали сверхтонкие капилляры). Эта нить при попадании на нее электрических импульсов отклонялась в постоянном магнитном поле. Чтобы фиксировать отклонение нити, параллельно ей во время измерений двигалась фотобумага, на которую при помощи системы линз проецировалась тень от нити (рис. 4).
Рисунок 6. Зубцы и интервалы кардиограммы.
Интересно, как на первые кардиограммы наносилась временная координатная сетка (сейчас бумага для кардиограмм сразу содержит сетку, но у Эйнтховена-то была фотобумага!). Сетка наносилась при помощи теней от спиц велосипедного колеса, вращавшегося с постоянной скоростью.
Голландец недолго прожил в лауреатах - через два года после своей нобелевской лекции он умер от рака желудка. Печальнее всего, что, несмотря на открытость своей лаборатории (в ней часто бывали гости), ни учеников, ни научной школы после Эйнтховена не осталось. А вот лаборатория Эйнтховена есть: его именем названа лаборатория экспериментальной сосудистой медицины в его родном Лейдене (Лейденский университетский медицинский центр, LUMC).
И еще одно любопытное наблюдение. Статья про Эйнтховена в русскоязычной Википедии гораздо подробнее и длиннее, чем статья в англоязычной , и более того, входит в число «хороших» статей (свидетельствую - хороша!). Удивительный факт, но у открывателя кардиограммы есть свои русскоязычные поклонники. Впрочем, теперь их стало минимум на одного больше.
Литература
- Mehta N.J., Khan I.A. (2002). Cardiology’s 10 greatest discoveries of the 20th century. Tex. Heart Inst. J. 29 , 164–71 ;
- Waller A. D. (1887). A demonstration on man of electromotive changes accompanying the heart’s beat . J. Physiol . 8 , 229–234 ;
- Einthoven W. (1901). Un nouveau galvanomètre. Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles. ». Сайт политехнического музея..
Анализ электрокардиограмм
Сердце человека – это мощная мышца. При синхронном возбуждении волокон сердечной мышцы, в среде, окружающей сердце, течет ток, который даже на поверхности тела создает разности потенциалов в несколько мВ. Эта разность потенциалов регистрируется при записи электрокардиограммы. Моделировать электрическую активность сердца можно с использованием дипольного электрического генератора.
Дипольное представление о сердце лежит в основе теории отведений Эйнтховена, согласно которой ‑ сердце ‑ это токовый диполь с дипольным моментом Р с (электрический вектор сердца), который поворачивается, изменяет свое положение и точку приложения за время сердечного цикла (рис. 34).
По Эйнтховену сердце располагается в центре равностороннего треугольника, вершинами которого являются: праваярука – левая рука – левая нога (рис. 35 а).
Разности потенциалов, снятые между этими точками – это проекции дипольного момента сердца на стороны этого треугольника:
Эти разности потенциалов, со времени Эйнтховена в физиологии принято называть «отведениями». Три стандартных отведения приведены на рис. 35 б. Направление вектора Р с определяет электрическую ось сердца.
Рис. 35 а.
Рис. 35 б. Нормальная ЭКГ в трех стандартных отведениях
Рис. 35 в. Зубец Р – деполяризация предсердия,
QRS – деполяризация желудочков, Т – реполяризация
Линия электрической оси сердца при пересечении с направлением 1-го отведения образует угол , который определяет направление электрической оси сердца (рис. 35 б). Так как электрический момент сердца-диполя изменяется со временем, то в отведениях будут получены зависимости разности потенциалов от времени, которые называются электрокардиограммами.
Ось О
– это ось нулевого потенциала. На ЭКГ отмечают три характерных зубца P
, QRS
, T
(обозначение по Эйнтховену).
Высоты зубцов в различных отведениях обусловлены направлением электрической оси сердца, т.е. углом (рис. 35 б). Наиболее высокие зубцы во втором отведении, низкие в третьем. Сопоставляя ЭКГ в трех отведениях за один цикл составляют представление о состоянии нервно-мышечного аппарата сердца (рис. 35 в).
Факторы, влияющие на ЭКГ
Положение сердца. Направление электрической оси сердца совпадает с анатомической осью сердца. Если угол находится в пределах от 40°до 70°, это положение электрической оси считается нормальным. ЭКГ имеет обычные соотношения зубцов в I, II, III стандартных отведениях. Если близок или равен 0°, то электрическая ось сердца параллельна линии первого отведения и ЭКГ характеризуется высокими амплитудами в I отведении. Если близок к 90°, амплитуды в I отведении минимальны. Отклонение электрической оси от анатомической в ту или другую сторону клинически означает одностороннее поражение миокарда.
Изменение положения тела вызывает некоторые изменения положения сердца в грудной клетке и сопровождается изменением электропроводности окружающих сердце сред. Если ЭКГ не изменяет своей формы при перемещении тела, то этот факт тоже имеет диагностическое значение.
На рисунке показана электрическая связь между конечностями пациента и электрокардиографом, необходимая для регистрации так называемых стандартных двуполюсных отведений от конечностей. Термин «двуполюсное отведение» означает, что электрокардиограмма регистрируется с помощью двух электродов, расположенных по обе стороны от сердца, например на конечностях. Следовательно, отведением не может быть один-единственный электрод и провод, соединяющий его с электрокардиографом. Отведением является сочетание двух электродов, провода от которых идут к прибору. В этом случае образуется полный замкнутый контур, включающий тело пациента и электрокардиограф. На рисунке в каждом отведении представлен простой электроизмерительный прибор, хотя на самом деле электрокардиограф является высокочувствительным аппаратом, снабженным лентопротяжным механизмом.
Стандартное отведение I . Для регистрации стандартного отведения I отрицательный вход электрокардиографа соединен с правой рукой, а положительный вход - с левой рукой. Таким образом, когда точка прикрепления правой руки к грудной клетке становится электроотрицательной по сравнению с точкой прикрепления левой руки, электрокардиограф регистрирует отклонение в положительную сторону, т.е. выше нулевой (изоэлектрической) линии. И наоборот, когда точка прикрепления правой руки к грудной клетке становится электроположительной по сравнению с точкой прикрепления левой руки, электрокардиограф регистрирует отклонение в отрицательную сторону, т.е. ниже нулевой линии.
Стандартное отведение II . Для регистрации стандартного отведения II отрицательный вход электрокардиографа соединен с правой рукой, а положительный вход- с левой ногой. Следовательно, когда правая рука оказывается электроотрицательной по сравнению с левой ногой, электрокардиограф регистрирует положительное отклонение от нулевой линии.
Стандартное отведение III . Для регистрации стандартного отведения III отрицательный вход электрокардиографа соединен с левой рукой, а положительный вход - елевой ногой. Следовательно, электрокардиограф регистрирует положительное отклонение, если левая рука оказывается электроотрицательной по сравнению с левой ногой.
Треугольник Эйнтховена . На рисунке вокруг местоположения сердца изображен треугольник, который называют треугольником Эйнтховена. Эта схема показывает, что обе руки и левая нога образуют вершины треугольника, окружающего сердце. Две вершины в верхней части треугольника представляют собой точки, откуда электрические токи по электропроводящим средам организма распространяются к верхним конечностям. Нижняя вершина - это точка, откуда идет распространение токов к левой ноге.
Закон Эйнтховена . Закон Эйнтховена гласит: если в данный момент известна величина электрических потенциалов в двух стандартных отведениях из трех, то величину потенциалов третьего отведения можно определить математически, путем простого сложения первых двух (При сложении необходимо учитывать знаки «плюс» и «минус».)
Например, предположим, что в данный момент потенциал правой руки -0,2 мВ (отрицательный), потенциал левой руки +0,3 мВ (положительный), а потенциал левой ноги +1,0 мВ (положительный). Учитывая показания измерительных приборов, можно видеть, что в отведении I в данный момент регистрируется положительный потенциал +0,5 мВ, т.к. это и есть разница между -0,2 мВ правой руки и +0,3 мВ левой руки. В отведении III регистрируется положительный потенциал +0,7 мВ, а во отведении II - положительный потенциал +1,2 мВ, т.к. это и есть моментная разность потенциалов между соответствующими парами конечностей.
Обратите внимание, что сумма потенциалов отведений I и III равна величине потенциала, зарегистрированного в отведении II (т.е. 0,5 плюс 0,7 равно 1,2). Этот математический принцип, названный законом Эйнтховена, справедлив в любой данный момент регистрации трех стандартных двуполюсных отведений электрокардиограммы.
Вернуться в оглавление раздела " "
ЭКГ (электрокардиография, или попросту, кардиограмма) является основным методом исследования сердечной деятельности. Метод настолько прост, удобен, и, вместе с тем, информативен, что к нему прибегают повсеместно. К тому же ЭКГ абсолютно безопасна, и к ней нет противопоказаний.
Поэтому ее используют не только диагностики сердечно-сосудистых заболеваний, но и в качестве профилактики при плановых медицинских осмотрах, перед спортивными соревнованиями. Помимо этого ЭКГ регистрируют для определения пригодности к некоторым профессиям, связанным с тяжелыми физическими нагрузками.
Наше сердце сокращается под действием импульсов, которые проходят по проводящей системе сердца. Каждый импульс представляет собой электрический ток. Этот ток зарождается в месте генерации импульса в синсусовом узле, и далее идет на предсердия и на желудочки. Под действием импульса происходит сокращение (систола) и расслабление (диастола) предсердий и желудочков.
Причем систолы и диастолы возникают в строгой последовательности – сначала в предсердиях (в правом предсердии чуть раньше), а затем в желудочках. Только так обеспечивается нормальная гемодинамика (кровообращение) с полноценным снабжением кровью органов и тканей.
Электрические токи в проводящей системе сердца создают вокруг себя электрическое и магнитное поле. Одна из характеристики этого поля – электрический потенциал. При ненормальных сокращениях и неадекватной гемодинамике величина потенциалов будет отличаться от потенциалов, свойственных сердечным сокращениям здорового сердца. В любом случае, как в норме, так и при патологии электрические потенциалы ничтожно малы.
Но ткани обладают электропроводностью, и поэтому электрическое поле работающего сердца распространяется по всему организму, а потенциалы можно фиксировать на поверхности тела. Все, что для этого нужно – это высокочувствительный аппарат, снабженный датчиками или электродами. Если с помощью этого аппарата, именуемого электрокардиографом, регистрировать электрические потенциалы, соответствующие импульсам проводящей системы, то можно судить о работе сердца и диагностировать нарушения его работы.
Эта идея легла в основу соответствующей концепции, разработанной голландским физиологом Эйнтховеном. В конце XIX в. этот ученый сформулировал основные принципы ЭКГ и создал первый кардиограф. В упрощенном виде электрокардиограф представляет собой электроды, гальванометр, систему усиления, переключатели отведений, и регистрирующее устройство. Электрические потенциалы воспринимаются электродами, которые накладываются на различные участки тела. Выбор отведения осуществляется с помощью переключателя аппарата.
Поскольку электрические потенциалы ничтожно малы, они сначала усиливаются, а затем подаются на гальванометр, а оттуда, в свою очередь на регистрирующее устройство. Это устройство представляет собой чернильный самописец и бумажную ленту. Уже вначале XX в. Эйнтховен впервые применил ЭКГ в диагностических целях, за что и был удостоен Нобелевской премии.
ЭКГ Треугольник Эйнтховена
Согласно теории Эйнтховена сердце человека, расположенное в грудной клетке со смещением влево, находится в центре своеобразного треугольника. Вершины этого треугольника, который так и называют треугольником Эйнтховена, образованы тремя конечностями – правой рукой, левой рукой, и левой ногой. Эйнтховен предложил регистрировать разницу потенциалов между электродами, накладываемыми на конечности.
Разница потенциалов определяется в трех отведениях, которые именуют стандартными, и обозначают римскими цифрами. Эти отведения являются сторонами треугольника Эйнтховена. При этом в зависимости от отведения, в котором происходит запись ЭКГ, один и тот же электрод может быть активным, положительным (+), или отрицательным (-):
- Левая рука (+) – правая рука (-)
- Правая рука (-) – левая нога (+)
- Левая рука (-) – левая нога (+)
Рис. 1. Треугольник Эйнтховена.
Немногим позже было предложено регистрировать усиленные однополюсные отведения от конечностей – вершин треугольника Эйтховена. Эти усиленные отведения обозначают английскими аббревиатурами aV (augmented voltage – усиленный потенциал).
aVL (left) – левая рука;
aVR (right) – правая рука;
aVF (foot) – левая нога.
В усиленных однополюсных отведениях определяется разность потенциалов между конечностью, на которую накладывается активный электрод, и средним потенциалом двух других конечностей.
В середине XX в. ЭКГ была дополнена Вильсоном, который помимо стандартных и однополюсных отведений предложил регистрировать электрическую активность сердца с однополюсных грудных отведений. Эти отведения обозначают буквой V. При ЭКГ исследовании пользуются шестью однополюсными отведениями, расположенными на передней поверхности грудной клетки.
Поскольку сердечная патология, как правило, случаев затрагивает левый желудочек сердца, большинство грудных отведений V располагаются в левой половине грудной клетки.
Рис. 2.
V 1 – четвертое межреберье у правого края грудины;
V 2 – четвертое межреберье у левого края грудины;
V 3 – середина между V 1 и V 2 ;
V 4 – пятое межреберье по среднеключичной линии;
V 5 – по горизонтали по передней подмышечной линии на уровне V 4 ;
V 6 – по горизонтали по средней подмышечной линии на уровне V 4 .
Эти 12 отведений (3 стандартных + 3 однополюсных от конечностей + 6 грудных) являются обязательными. Их регистрируют и оценивают во всех случаях проведения ЭКГ с диагностической или с профилактической целью.
Помимо этого существует ряд дополнительных отведений. Их регистрируют редко и по определенным показаниям, например, когда нужно уточнить локализацию инфаркта миокарда, диагностировать гипертрофию правого желудочка, предсердий, и т.д. К дополнительным ЭКГ отведениям относят грудные:
V 7 – на уровне V 4 -V 6 по задней подмышечной линии;
V 8 – на уровне V 4 -V 6 по лопаточной линии;
V 9 – на уровне V 4 -V 6 по околопозвоночной (паравертебральной) линии.
В редких случаях для диагностики изменений верхних отделов сердца грудные электроды могут располагаться на 1-2 межреберья выше, чем обычно. При этом обозначают V 1 , V 2 , где верхний индекс отображает, на какое количество межреберий выше располагается электрод.
Иногда для диагностики изменений в правых отделах сердца грудные электроды накладывают на правую половину грудной клетки в точках, которые симметричны таковым при стандартной методике регистрации грудных отведений в левой половине грудной клетки. В обозначении таких отведений используют букву R , что значит right, правый – В 3 R , В 4 R .
Кардиологи иногда прибегают к двуполюсным отведениям, в свое время предложенным немецким ученым Небом. Принцип регистрации отведений по Небу приблизительно такой же, как и регистрации стандартних отведений I, II, III. Но для того чтобы образовался треугольник, электроды накладывают не на конечности, а на грудную клетку.
Электрод от правой руки руки устанавливают во втором межреберье у правого края грудины, от левой руки – по задній подмышечной линии на уровне вертушки сердца, а от левой ноги – непосредственно в точку проекции вертушки сердца, соответствующую V 4 . Между этими точками регистрируют три отведения, которые обозначают латинскими буквами D, A, I:
D (dorsalis) – заднее отведение, соответствует стандартному отведению I, имеет сходство с V 7 ;
A (anterior) – переднее отведение, соотвествует стандартному отведению II, имеет сходство с V 5 ;
I (inferior) – нижнее отведение, соответствует стандартному отведению III, имеет сходство с V 2 .
Для диагностики заднебазальных форм инфаркта регистрируют отведения по Слопаку, обозначаемые буквой S. При регистрации отведений по Слопаку електрод, накладываемый на левую руку, устанавливают по левой задней подмышечной линии на уровне верхушечного толчка, а електрод от правой руки перемещают поочередно в четыре точки:
S 1 – у левого края грудины;
S 2 –по среднеключичной линии;
S 3 – посредине между С 2 и С 4 ;
S 4 – по передней подмышечной линии.
В редких случаях для проведения ЭКГ диагностики прибегают к прекардиальному картированию, когда 35 электродов в 5 рядов по 7 в каждом располагаются на левой переднебоковой поверхности грудной клетки. Иногда электроды располагают в эпигастральной области, продвигают в пищевод на расстоянии 30-50 см от резцов, и даже вводят в полость камер сердца при его зондировании через крупные сосуды. Но все эти специфические методики регистрации ЭКГ осуществляются только в специализированных центрах, имеющих необходимое для этого оснащение и квалифицированных врачей.
Методика ЭКГ
В плановом порядке запись ЭКГ проводится в специализированном помещении, оборудованном электрокардиографом. В некоторых современных кардиографах вместо обычного чернильного самописца используется термопечатающий механизм, который с помощью тепла выжигает кривую кардиограммы на бумаге. Но в этом случае для кардиограммы нужна особая бумага или термобумага. Для наглядности и удобства подсчета параметров ЭКГ в кардиографах используют миллиметровую бумагу.
В кардиографах последних модификаций ЭКГ выводится на экран монитора, посредством прилагаемого программного обеспечения расшифровывается, и не только распечатывается на бумаге, но и сохраняется на цифровом носителе (диск, флешка). Несмотря на все эти усовершенствования принцип устройства кардиографа регистрации ЭКГ практически не изменился с того времени, как его разработал Эйнтховен.
Большинство современных электрокардиографов являются многоканальными. В отличие от традиционных одноканальных приборов они регистрируют не одно, а несколько отведений сразу. В 3-х канальных аппаратах регистрируются сначала стандартные I, II, III, затем усиленные однополюсные отведения от конечностей aVL , aVR, aVF, и затем грудные – V 1-3 и V 4-6 . В 6-канальных электрокардиографах сначала регистрируют стандартные и однополюсные отведения от конечностей, а затем все грудные отведения.
Помещение, в котором осуществляется запись, должно быть удалено от источников электромагнитных полей, рентгеновского излучения. Поэтому кабинет ЭКГ не следует размещать в непосредственной близости от рентгенологического кабинета, помещений, где проводятся физиотерапевтические процедуры, а также электромоторов, силовых щитов, кабелей, и т.д.
Специальная подготовка перед записью ЭКГ не проводится. Желательно чтобы пациент был отдохнувшим и выспавшимся. Предшествующие физические и психоэмоциональные нагрузки могут сказаться на результатах, и поэтому нежелательны. Иногда прием пищи тоже может отразиться на результатах. Поэтому ЭКГ регистрируют натощак, не ранее чем через 2 часа после еды.
Во время записи ЭКГ обследуемый лежит на ровной жесткой поверхности (на кушетке) в расслабленном состоянии. Места для наложения электродов должны быть освобождены от одежды.
Поэтому нужно раздеться до пояса, голени и стопы освободить от одежды и обуви. Электроды накладываются на внутренние поверхности нижних третей голеней и стоп (внутренняя поверхность лучезапястных и голеностопных суставов). Эти электроды имеют вид пластин, и предназначены для регистрации стандартных отведений и однополюсных отведений с конечностей. Эти же электроды могут выглядеть как браслеты или прищепки.
При этом каждой конечности соответствует свой собственный электрод. Чтобы избежать ошибок и путаницы, электроды или провода, посредством которых они подключаются к аппарату, маркируют цветом:
- К правой руке – красный;
- К левой руке – желтый;
- К левой ноге – зеленый;
- К правой ноге – черный.
Зачем нужен черный электрод? Ведь правая нога не входит в треугольник Эйнтховена, и с нее не снимаются показания. Черный электрод предназначен для заземления. Согласно основным требованиям безопасности вся электроаппаратура, в т.ч. и электрокардиографы, должны быть заземлена.
Для этого кабинеты ЭКГ снабжаются заземляющим контуром. А если ЭКГ записывается в неспециализированном помещении, например, на дому работниками скорой помощи, аппарат заземляют на батарею центрального отопления или на водопроводную трубу. Для этого есть специальный провод с фиксирующим зажимом на конце.
Электроды для регистрации грудных отведений имеют вид груши-присоски, и снабжены проводом белого цвета. Если аппарат одноканальный, присоска одна, и ее передвигают по требуемым точкам на грудной клетке.
В многоканальных приборах этих присосок шесть, и их тоже маркируют цветом:
V 1 – красный;
V 2 – желтый;
V 3 – зеленый;
V 4 – коричневый;
V 5 – черный;
V 6 – фиолетовый или синий.
Важно, чтобы все электроды плотно прилегали к коже. Сама кожа должна быть чистой, лишенной сально-жировых и потовых выделений. В противном случае качество электрокардиограммы может ухудшиться. Между кожей и электродом возникают наводные токи, или попросту, наводка. Довольно часто наводка возникает у мужчин с густым волосяным покровом на грудной клетке и на конечностях. Поэтому здесь особо тщательно нужно следить за тем, чтобы контакт между кожей и электродом не был нарушен. Наводка резко ухудшает качество электрокардиограмме, на которой вместо ровной линии отображаются мелкие зубцы.
Рис. 3. Наводные токи.
Поэтому место наложения электродов рекомендуют обезжирить спиртом, смачивают мыльным раствором или токопроводящим гелем. Для электродов с конечностей подойдут и марлевые салфетки, смоченные с физраствором. Однако следует учитывать, что физраствор быстро высыхает, и контакт может нарушиться.
Перед тем как проводить запись, необходимо проверить калибровку прибора. Для этого на нем есть специальная кнопка – т.н. контрольный милливольт. Данная величина отображает высоту зубца при разнице потенциалов 1 милливольт (1 мV). В электрокардиографии принято значение контрольного милливольта в 1 см. Это значит, что при разнице электрических потенциалов в 1 мV высота (или глубина) ЭКГ зубца равна 1 см.
Рис. 4. Каждой записи ЭКГ должна предшествовать проверка контрольного милливольта.
Запись электрокардиограмм осуществляется при скорости движения ленты от 10 до 100 мм/с. Правда, крайние значения используются очень редко. В основном кардиограмму записывают со скоростью 25 или 50 мм/с. Причем последняя величина, 50 мм/с, является стандартной, и чаще всего используемой. Скорость 25 мм/ч применяют там, где нужно регистрировать наибольшее количество сокращений сердца. Ведь чем меньше скорость движения ленты, тем большее количество сокращений сердца она отображает в единицу времени.
Рис. 5. Одна и та же ЭКГ, записанная со скоростью 50 мм/с и 25 мм/с.
Запись ЭКГ проводится при спокойном дыхании. При этом обследуемый не должен разговаривать, чихать, кашлять, смеяться, делать резкие движения. При регистрации III стандартного отведения может потребоваться глубокий вдох с кратковременной задержкой дыхания. Делается это для того чтобы отличить функциональные изменения, которые довольно часто обнаруживаются в этом отведении, от патологических.
Участок кардиограммы с зубцами, соответствующий систоле и диастоле сердца, именуют сердечным циклом. Обычно в каждом отведении регистрируют 4-5 сердечных циклов. В большинстве случаев этого достаточно. Однако при нарушениях сердечного ритма, при подозрении на инфаркт миокарда может потребоваться запись до 8-10 циклов. Для перехода с одного отведения на другой медсестра пользуется специальным переключателем.
По окончании записи обследуемого освобождают от электродов, и ленту подписывают – в самом ее начале указывают Ф.И.О. и возраст. Иногда для детализации патологии или определения физической выносливости ЭКГ проводят на фоне медикаментозных или физических нагрузок. Медикаментозные тесты проводят с различными препаратами – атропином, курантилом, калия хлоридом, бета-адреноблокаторами. Физические нагрузки осуществляются на велотренажере (велоэргометрия), с ходьбой на беговой дорожке, или пешими прогулками на определенные расстояния. Для полноты информации ЭКГ регистрируется до нагрузки и после, а также непосредственно во время велоэргометрии.
Многие негативные изменения работы сердца, например, нарушения ритма, имеют преходящий характер, и могут не выявляться во время записи ЭКГ даже с большим количеством отведений. В этих случаях проводят холтеровское мониторирование – записывают ЭКГ по Холтеру в непрерывном режиме в течение суток. Портативный регистратор, снабженный электродами, крепят к телу пациента. Затем пациент направляется домой, где ведет обычный для себя режим. По истечении суток регистрирующее устройство снимают, и расшифровывают имеющиеся данные.
Нормальная ЭКГ выглядит примерно следующим образом:
Рис. 6. Лента с ЭКГ
Все отклонения в кардиограмме от срединной линии (изолинии) именуют зубцами. Отклоненные вверх от изолинии зубцы принято считать положительными, вниз – отрицательными. Промежуток между зубцами называют сегментом, а зубец и соответствующий ему сегмент – интервалом. Прежде чем выяснить, что представляет собой тот или иной зубец, сегмент или интервал, стоит вкратце остановиться на принципе формирования ЭКГ кривой.
В норме сердечный импульс зарождается в синоатриальном (синусовом) узле правого предсердия. Затем он распространяется на предсердия – сначала правое, затем левое. После этого импульс направляется в предсердно-желудочковый узел (атриовентрикулярное или АВ-соединение), и далее по пучку Гиса. Ветви пучка Гиса или ножки (правая, левая передняя и левая задняя) заканчиваются волокнами Пуркинье. С этих волокон импульс распространяется непосредственно на миокард, приводя к его сокращению – систоле, которая сменяется расслаблением – диастолой.
Прохождение импульса по нервному волокну и последующее сокращение кардиомиоцита – сложный электромеханический процесс, в ходе которого меняются значения электрических потенциалов по обе стороны мембраны волокна. Разница между этими потенциалами называют трансмембранным потенциалом (ТМП). Эта разница обусловлена неодинаковой проницаемостью мембраны для ионов калия и натрия. Калия больше внутри клетки, натрия – вне ее. При прохождении импульса эта проницаемость изменяется. Точно так же изменяется соотношение внутриклеточного калия и натрия, и ТМП.
При прохождении возбуждающего импульса ТМП внутри клетки повышается. При этом изолиния смещается вверх, образуя восходящую часть зубца. Данный процесс именуют деполяризацией. Затем после прохождения импульса ТМП старается принять исходное значение. Однако проницаемость мембраны для натрия и калия не сразу приходит в норму, и занимает определенное время.
Этот процесс, именуемый реполяризацией, на ЭКГ проявляется отклонением изолинии вниз и образованием отрицательного зубца. Затем поляризация мембраны принимает исходное значение (ТМП) покоя, и ЭКГ вновь принимает характер изолинии. Это соответствует фазе диастолы сердца. Примечательно, что один и тот же зубец может выглядеть как положительно, так и отрицательно. Все зависит от проекции, т.е. отведения, в котором он регистрируется.
Компоненты ЭКГ
Зубцы ЭКГ принято обозначать латинскими прописными буквами, начиная с буквы Р.
Рис. 7. Зубцы, сегменты и интервалы ЭКГ.
Параметры зубцов – направление (положительный, отрицательный, двухфазный), а также высота и ширина. Поскольку высота зубца соответствует изменению потенциала, ее измеряют в мV. Как уже говорилось, высота 1 см на ленте соответствует отклонению потенциала, равному 1 мV (контрольный милливольт). Ширина зубца, сегмента или интервала соответствует продолжительности фазы определенного цикла. Это временная величина, и ее принято обозначать не в миллиметрах, а миллисекундах (мс).
При движении ленты со скоростью 50 мм/с каждый миллиметр на бумаге соответствует 0,02 с, 5 мм – 0,1 мс, а 1 см – 0,2 мс. Все очень просто: если 1 см или 10 мм (расстояние) разделить на 50 мм/с (скорость), то мы получим 0.2 мс (время).
Зубец Р. Отображает распространение возбуждения по предсердиям. В большинстве отведений он положителен, и его высота составляет 0,25 мV, а ширина – 0,1 мс. Причем начальная часть зубца соответствует прохождению импульса по правому желудочку (поскольку он возбуждается раньше), а конечная – по левому. Зубец Р может быть отрицательным или двухфазным в отведениях III, aVL, V 1 , и V 2 .
Интервал P- Q (или P- R) – расстояние от начала зубца P до начала следующего зубца – Q или R. Этот интервал соответствует деполяризации предсердий и прохождению импульса через АВ-соединение, и далее по пучку Гиса и его ножкам. Величина интервала зависит от частоты сердечных сокращений (ЧСС) – чем она больше, тем интервал короче. Нормальные величины находятся в пределах 0,12 – 0,2 мс. Широкий интервал свидетельствует о замедлении предсердно-желудочковой проводимости.
Комплекс QRS . Если P отображает работу предсердий, то следующие зубцы, Q,R,S и T, отображают функцию желудочков, и соответствуют различным фазам деполяризации и реполяризации. Совокупность зубцов QRS так и называют – желудочковый комплекс QRS. В норме его ширина должна составлять не более 0,1 мс. Превышение свидетельствует о нарушении внутрижелудочковой проводимости.
Зубец Q . Соответствует деполяризации межжелудочковой перегородки. Этот зубец всегда отрицательный. В норме ширина этого зубца не превышает 0,3, мс, а его высота – не более ¼ следующего за ним зубца R в том же отведении. Исключение составляет лишь отведение aVR, где регистрируется глубокий зубец Q. В остальных отведениях глубокий и уширенный зубец Q (на медицинском сленге – куище) может указывать на серьезную патологию сердца – на острый инфаркт миокарда или рубцы после перенесенного инфаркта. Хотя возможны и другие причины – отклонения электрической оси при гипертрофии камер сердца, позиционные изменения, блокады ножек пучка Гиса.
Зубец R .Отображает распространение возбуждения по миокарду обоих желудочков. Этот зубец положительный, и его высота не превышает 20 мм в отведениях от конечностей, и 25 мм в грудных отведениях. Высота зубца R неодинакова а в различных отведениях. В норме во II отведении он наибольший. В рудных отведениях V 1 и V 2 он невысок (из-за этого его часто обозначают буквой r), затем увеличивается в V 3 и V 4 , в V 5 и V 6 вновь снижается. При отсутствии зубца R комплекс принимает вид QS, что может свидетельствовать о трансмуральном или рубцовом инфаркте миокарда.
Зубец S . Отображает прохождение импульса по нижней (базальной) части желудочков и межжелудочковой перегородке. Это отрицательный зубец, и его глубина варьирует в широких пределах, но не должна превышать 25 мм. В некоторых отведениях зубец S может отсутствовать.
Зубец Т . Конечный отдел ЭКГ комплекса, отображающий фазу быстрой реполяризации желудочков. В большинстве отведений этот зубец положительный, но может быть и отрицательным в V 1 , V 2 , aVF. Высота положительных зубцов напрямую зависит от высоты зубца R в этом же отведении – чем выше R, тем выше Т. Причины отрицательного зубца Т многообразны – мелкоочаговый инфаркт миокарда, дисгормональные нарушения, предшествующий прием пищи, изменения электролитного состава крови, и многое другое. Ширина зубцов Т обычно не превышает 0,25 мс.
Сегмент S- T – расстояние от конца желудочкового комплекса QRS до начала зубца Т, соответствующее полному охвату возбуждением желудочков. В норме этот сегмент расположен на изолинии или отклоняется от нее незначительно – не более 1-2 мм. Большие отклонения S-T свидетельствуют о тяжелой патологии – о нарушении кровоснабжения (ишемии) миокарда, которая может перейти в инфаркт. Возможны и другие, менее серьезные причины – ранняя диастолическая деполяризация, сугубо функциональное и обратимое расстройство преимущественно у молодых мужчин до 40 лет.
Интервал Q- T – расстояние от начала зубца Q до зубца Т. Соответствует систоле желудочков. Величина интервала зависит от ЧСС – чем быстрее бьется сердце, тем интервал короче.
Зубец U . Непостоянный положительный зубец, который регистрируется вслед за зубцом Т спустя 0,02-0,04 с. Происхождение этого зубца до конца не выяснено, и он не имеет диагностического значения.
Расшифровка ЭКГ
Ритм сердца . В зависимости от источника генерации импульсов проводящей системы различают синусовый ритм, ритм из АВ-соединения, и идиовентрикулярный ритм. Из этих трех вариантов только синусовый ритм является нормальным, физиологическим, а остальные два варианта свидетельствуют о серьезных нарушениях в проводящей системе сердца.
Отличительной чертой синусового ритма является наличие предсердных зубцов Р – ведь синусовый узел расположен в правом предсердии. При ритме из АВ соединения зубец Р будет наслаиваться на комплекс QRS (при этом он не виден, или же следовать за ним. При идиовентрикулярном ритме источник водителя ритма находится в желудочках. При этом на ЭКГ регистрируются уширенные деформированные комплексы QRS.
ЧСС . Рассчитывается по величине промежутков между зубцами R соседних комплексов. Каждый комплекс соответствует сердечному сокращению. Рассчитать ЧСС при этом несложно. Нужно разделить 60 на промежуток R-R, выраженный в секундах. Например, промежуток R-R равен 50 мм или 5 см. При скорости движения ленты 50 м/с он равен 1 с. 60 делим на 1, и получаем 60 ударов сердца в минуту.
В норме ЧСС находится в пределах 60-80 уд/мин. Превышение этого показателя свидетельствует об учащении сердечных сокращений – о тахикардии, а снижение – об урежении, о брадикардии. При нормальном ритме промежутки R-R на ЭКГ должны быть одинаковыми, или примерно одинаковыми. Допускается небольшая разница значений R-R, но не более 0,4 мс, т.е. 2 см. Такая разница характерна для дыхательной аритмии. Это физиологическое явление, которое нередко наблюдается у молодых людей. При дыхательной аритмии отмечается незначительное урежение ЧСС на высоте вдоха.
Угол альфа. Этот угол отображает суммарную электрическую ось сердца (ЭОС) – общий направляющий вектор электрических потенциалов в каждом волокне проводящей системы сердца. В большинстве случаев направления электрической и анатомической оси сердца совпадают. Угол альфа определяют по шестиосевой системе координат по Бейли, где в качестве осей используются стандартные и однополюсные отведения от конечностей.
Рис. 8. Шестиосевая система координат по Бейли.
Угол альфа определяется между осью первого отведения и осью, где регистрируется наибольший зубец R. В норме этот угол составляет от 0 до 90 0 . При этом нормальное положение ЭОС – от 30 0 до 69 0 , вертикальное – от 70 0 до 90 0 , а горизонтальное – от 0 до 29 0 . Угол 91 и более свидетельствует об отклонении ЭОС вправо, а отрицательные значения этого угла – об отклонении ЭОС влево.
В большинстве случаев для определения ЭОС не используют шестиосевую систему координат, а делают это приблизительно, по величине R в стандартных отведениях. При нормальном положении ЭОС высота R наибольшая во II отведении, и наименьшая в III.
С помощью ЭКГ диагностируют различные нарушения ритма и проводимости сердца, гипертрофию камер сердца (в основном – левого желудочка), и многое другое. ЭКГ играет ключевую роль в диагностике инфаркта миокарда. По кардиограмме без труда можно определить давность и распространенность инфаркта. О локализации судят по отведениям, в которых обнаружены патологические изменения:
I – передняя стенка левого желудочка;
II, aVL, V 5 , V 6 – переднебоковая, боковая стенки левого желудочка;
V 1 -V 3 – межжелудочковая перегородка;
V 4 – верхушка сердца;
III, aVF – заднедиафрагмальная стенка левого желудочка.
Также ЭКГ используется для диагностики остановки сердца и оценки эффективности реанимационных мероприятий. При остановке сердца всякая электрическая активность прекращается, и на кардиограмме видна сплошная изолиния. Если реанимационные м6роприятия (непрямой массаж сердца, введение лекарств) оказались успешными, на ЭКГ вновь отображаются зубцы, соответствующие работе предсердий и желудочков.
А если пациент смотрит и улыбается, а на ЭКГ изолиния то возможны два варианта – либо ошибки в технике регистрации ЭКГ, либо неисправности аппарата. Регистрацию ЭКГ проводит медсестра, интерпретацию полученных данных – кардиолог или врач функциональной диагностики. Хотя ориентироваться в вопросах ЭКГ диагностики обязан врач любой специальности.
Теоретические основы
Стандартные отведения
Отведение I.
Отведение II.
Отведение III.
Электрокардиограф
Электрокардиограф – прибор регистрирующий разности потенциалов, вызванных электрической активностью сердца, между точками на поверхности тела.
Типовые блоки электрокардиографа:
1. Входное устройство - система электродов, кабелей их подключения к прибору, приспособлений для фиксации электродов.
2. Усилитель биопотенциалов. Коэффициент усиления – порядка 1000.
3. Регистрирующее устройство - обычно термопринтер с разрешением не менее 8 точек/мм. Применяются значения скорости протяжки ленты 25 мм/с и 50 мм/с
4. ЖКИ – экран с видеоконтроллером.
5. Центральный процессор.
6. Клавиатура.
7. Блок питания
8. Блок калибровки. При его кратковременных включениях, на вход усилителя вместо пациента подключается калибровочный прямоугольный импульс амплитудой (1±0.01) мВ. Если коэффициент усиления по п.2 в допуске, то на ленте прописывается прямоугольный импульс высотой 10 мм
Требования ГОСТ 19687-89
ГОСТ 19687-89 «ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ СЕРДЦА» (см. Приложение 1) определяет основные характеристики электрокардиографов и электрокардиоскопов и методы их измерения. Основные параметры приборов должны соответствовать приведенным в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование параметра | Значение параметра |
| 1. Диапазон входных напряжении U, мВ. впределах 2. Относительная погрешность измерения напряжения* и, в диапазонах: от 0,1 до 0,5 мВ, %, не более от 0,5 до 4 мВ, %, не более 3. Нелинейность, %, в пределах: для электрокардиографов для электрокардиоскопов 4. Чувствительность S, мм/мВ 5. Относительная погрешность установки чувствительности, %. в пределах 6. Эффективная ширина записи (изображения) канала В, мм, не менее 7. Входной импеданс Zвх, МОм, не менее 8. Коэффициент ослабления синфазных сигналов Кс, не менее: для электрокардиографов для электрокардиоскопов 9. Напряжение внутренних шумов, приведенных ко входу Uш, мкВ, не более 10. Постоянная времени, с. не менее 11. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в диапазонах частот: от 0,5 до 60 Гц, % от 60 до 75 Гц, % 12. Относительная погрешность измерения интервалов времени в диапазоне интервалов времени от 0.1 до 1.0 с,% не более 13. Скорость движения носителя записи (скорость развертки) Vн мм/с 14. Относительная погрешность установки скорости движения носителя записи (скорости развертки) ,%, в пределах: для электрокардиографов для электрокардиоскопов | От 0,03 до 5 ±15 ±7 ±2 ±2.5 2.5**; 5; 10; 20; 40** ±5 40*** 100000 28000 20 3.2 от -10 до +5 от -30 до +5 ±7 25,50 допустимы и иные значения ±5 ±10 |
* Допускается не проверять при проведении приемо-сдаточных испытаний.
** Допускается по согласованию с заказчиком.
***Для носимых приборов по согласованию с заказчиком допускаются значения менее 40 мм.
В международном стандарте IEC 60601-2-51 “Medical electrical equipment-Part 2-51: Particular requirements for safety, including essential performance, of recording and analysing single channel and multichannel electrocardiographs”, принятом целиком в РФ требования установлены в SECTION EIGHT - ACCURACY OF OPERATING DATA AND PROTECTION AGAINST HAZARDOUS OUTPUT (см. Приложение 2).
Типовая схема электрокардиографа с активной компенсацией синфазной помехи.
Рис. 5. Типовая структура ЭКГ- канала с активной компенсацией синфазной помехи.
Рис. 6. Главная часть схемы канала ЭКГ
Кардиограф DIXION ECG-1001a
Кабель отведений пациента
Согласующее устройство
Задняя и передняя панель соответственно.
Схема установки.
Схема согласующего устройства для проверки диапазона регистрируемых сигналов, погрешности чувствительности, погрешности измерения напряжения, погрешности измерения интервалов времени, погрешности скорости движения, погрешности калибровочного сигнала, постоянной времени, АЧХ
Условные обозначения элементов схемы и их номинальные значения:
G1 – генератор сигналов специальной формы;
G2 – генератор импульсов прямоугольной формы;
R1 – 51 кОм ±5%;
R2– 100 кОм ±0,1%;
R3– 100 Ом ±0,1%;
R4– 51 Ом ±5%;
R5 – выбирают для получения напряжения на R4±(300 мВ±10%) в зависимости от напряжения источника;
R8 - 100 Ом ±5%;
C1 – 47 нФ ±10%;
Z1 - параллельно соединенные R1 и C1;
Z2 - параллельно соединенные R6 и C2;
U – источник постоянного напряжения, обеспечивающий напряжение на R4±(300±10%).
Порядок выполнения работы
Под контролем лаборанта собрать схему установки.
Перед проверкой основных параметров прибор подвергают испытанию на допустимые перегрузки по входному напряжению в каждом регистрирующем канале гармоническим сигналом размахом 1В ÷5% и частотой 50 Гц±5%, приложенным между отводящими электродами в течении времени не менее 10 с. Фильтры должны быть выключены. Испытания не должны приводить к повреждению пишущего механизма или электрической схемы прибора.
Установить скорость протяжки ленты 25 мм/с (в меню кардиографа). Это означает, что при расшифровке записей одному миллиметру вдоль ленты соответствует время t = 1/25 = 0,04 с/мм.
1. Выполнить проверку относительной погрешности установки чувствительности подавая на вход прибора прямоугольный сигнал 5 Hz ±5% и амплитудой 1 V ±2% и изменяя усиление (20, 10, 5).
Для этого:
· Из библиотеки сигналов (кнопка More Function) выбрать прямоугольный сигнал, CardTest01_05_1(0,33Hz), изображенный на рис.12.3 и задаём частоту 0,33 Hz.
· На панели генератора установить амплитуду сигнала 2 V.
· На кардиографе выбрать чувствительность равной 5mm/mV кнопкой SENS. Возможны следующие уровни чувствительности: ×1 (10mm/mV) → ×2 (20mm/mV) →AGC → · 25 (2.5mm/mV)→ · 5 (5mm/mV)).
· Запустить сигнал кнопкой RUN.
· Повторить всё, установив амплитуду 1V, и чувствительность 10mm/mV. А затем задать амплитуду 0,5V и чувствительность 20mm/mV.
· С помощью линейки и циркуля измеряем отклонение амплитуды, допустимы отклонение ±5%.
· Заносим результаты в таблицу.
2. Проверку неравномерности АЧХ проводить подачей на вход прибора гармонического сигнала в соответствие со схемой 7.1.
Неравномерность АЧХ в процентах вычисляют по формуле: δ 1 = *100,
где h о - размер размаха изображения синусоиды на записи на опорной частоте 10 Гц, мм.
h max - размер размаха изображения синусоиды на записи максимально отличающегося от h о в положительную или отрицательную стороны, мм.
Для проверки АЧХ погрешности измерения напряжения рекомендуется использовать комплексные испытательные сигналы генератора PCSGU-250, представленные на Рис.12. (1 и 2 сигнал)
Для этого:
· Из библиотеки сигналов выбрать сигнал, CardTest10_20_30_40_50_60_75_100(0,5Hz).
· Установить частоту 0,5 Hz и амплитуду 2V.
· На кардиографе устанавливаем чувствительность 10mm/mV.
· Записываем сигнал.
· С помощью линейки и циркуля измеряем h о (для 10 Hz пачки сигналов)и h max 1 (для 60 Hz пачки сигналов) и h max 2 (для 75 Hz пачки сигналов.
· Проводим расчет по формуле для 60 и 75 Hz сигналов.
· Повторяем все действия для сигнала CardTest05_2_10_25(0,25Hz), установив амплитуду 2V, частоту 0,25 Hz.
· Измеряем h о для пачки сигналов 0,5 Hz и h max для пачки сигналов 10 и 25Hz, h max 1 (для 10 Hz) и h max 2 (для 25 Hz)
· Результаты вносим в таблицу.
Отклонения АЧХ допустимы следующие: в первом сигнале для пачки 60Гц "-10%", для пачки 75Гц - "30%". Во втором сигнале ±5%.
Рис.12. Комплексные испытательные сигналы, используемые при поверке электрокардиографов.
3. Проверку постоянной времени провести в каждом канале при чувствительности 5мм/мВ подачей на вход прибора сигнала прямоугольной формы размахом 4мВ±3% длительностью менее 5 с. Постоянную времени определить по записи как время затухания сигнала до уровня 0,37согласно чертежу без учета выбросов.
Изображение переходной характеристики на записи для каждого канала должно быть монотонным, обращенным в сторону нулевой линии.
· Выбираем прямоугольный сигнал с размахом 4мВ.
· Устанавливаем чувствительность на кардиографе 5мм/мВ.
· Записываем сигнал.
· С помощью линейки измеряем максимальную амплитуду (А), затем проводим горизонтальную линию на уровне 0,37А до пересечения с линией сигнала, и измеряем τ как показано на рисунке ниже.
Таблица результатов при измерении погрешности чувствительности
Таблица результатов при проверне неравномерности АЧХ
Таблица результатов при проверне постоянной времени
| τ |
Выводы:
Теоретические основы
Интегральный электрический вектор сердца (ИЭВС) – это векторная сумма дипольных моментов токовых диполей по всему объему сердца. В ходе сердечного сокращения ИЭВС меняется как по величине, так и по направлению, что вызывает распространение электромагнитной энергии в пространстве.
Стандартные отведения
Эта энергия, распространяясь от сердца по многим направлениям, вызывает появление поверхностных потенциалов на коже разных в различных точках. Эта разница в потенциалах, называемая отведением, может быть зарегистрирована.
Отведение обеспечивает оценку электрической активности сердца между двумя точками (полюсами). Каждое отведение состоит из положительного (+) полюса, или активного электрода, и отрицательного (-) полюса. Между положительным и отрицательным полюсами проходит воображаемая линия, представляющая ось отведения. Поскольку отведения позволяют измерять электрический потенциал сердца с разных позиций, сигналы, регистрируемые этими отведениями, дают свою характерную для каждого отведения кривую.
Направление движения электрического сигнала определяет форму зубцов ЭКГ. Когда оно совпадает с направлением оси отведения и направлено к положительному полюсу, линия на ЭКГ отклоняется вверх («положительное отклонение»). Когда электрический ток направлен от положительного полюса к отрицательному, отклоняется вниз от изолинии («отрицательное отклонение»). Когда направление тока перпендикулярно к оси, зубцы ЭКГ направлены в любом направлении или могут быть низкими. Если электрическая активность отсутствует или слишком мала для измерения, на ЭКГ отображается прямая линия, что обозначается как изоэлектрическое отклонение.
В плоскости, проходящей через сердце вертикально от верхушки к основанию, электрические токи рассматриваются в направлении на сердце спереди. Фронтальную плоскость обеспечивают шесть отведений от конечностей (I, ІІ, ІІІ, aVR, aVL, aVF) (рис. 1).
В плоскости, проходящей горизонтально через середину сердца, направление электрических токов рассматривается сверху вниз. Такой подход обеспечивают шесть грудных отведений (V 1 -V 6) (рис. 2).
Рис. 2. Горизонтальная плоскость
отведения I, II и III (по Эйнтховену). Эти три отведения называются стандартными, или двухполюсными, отведениями от конечностей.
Для записи стандартных отведений от конечностей электроды размещают на правом предплечье, левом предплечье и левой голени. Четвертый электрод помещают на правую голень, он используется как заземление для стабилизации записи ЭКГ и не влияет на характеристику электрических сигналов, регистрируемых на ЭКГ
Эти отведения называют двухполюсными, потому что каждое имеет два электрода, которые обеспечивают одновременную запись электрических токов сердца, идущих по направлению к двум конечностям. Двухполюсные отведения позволяют измерять потенциал между положительным (+) и отрицательным (-) электродами.
Отведение I. Регистрирует электрические токи между правым (красный электрод) и левым предплечьями (желтый электрод).
Отведение II. Регистрирует электрические токи между правым предплечьем (красный электрод) и левой голенью (зеленый электрод).
Отведение III. Регистрирует электрические токи между левой голенью (зеленый электрод) и левым предплечьем (желтый электрод).
Электрод на правом предплечье всегда рассматривается в качестве отрицательного полюса, на левой голени всегда в качестве положительного. Электрод на левом предплечье может быть либо положительным, либо отрицательным в зависимости от отведения: в отведении I он положительный, а в отведении III - отрицательный.
Когда ток направлен к положительному полюсу, зубец ЭКГ направлен вверх от изоэлектрической линии (положительный). Когда ток идет к отрицательному полюсу, зубец ЭКГ инвертирован (отрицательный). В отведении II ток распространяется от отрицательного к положительному полюсу, поэтому зубцы на обычной ЭКГ направлены вверх.
Понятие о треугольнике Эйнтховена.
Размещение электродов для регистрации отведений I, II и Ш, как показано на рис. 3, образует так называемый треугольник Эйнтховена. Каждая сторона этого равностороннего треугольника между двумя электродами соответствует одному из стандартных отведений Эйнтховен считал, что сердце расположено в центре генерируемого им электрического поля. Поэтому сердце рассматривается как центр этого равностороннего треугольника. Из треугольника Эйнтховена получается фигура с трехосевой системой координат для стандартных отведений I, II и III.
Рис. 3. Треугольник Эйнтховена
Закон Эйнтховена гласит: сумма электрических потенциалов, рёгистрируемых в любой момент в отведениях I и Ш, равна электрическому потенциалу, регистрируемому в отведении П. Этот закон может быть использован для обнаружения ошибок, допущенных при наложении электродов, выяснения причин регистрации необычных сигналов в одном из трех стандартных отведений и для оценки серийных ЭКГ.
Отведения aVR, aVL и aVF (по Голбдбергу). Эти три отведения имеют общее название усиленных однополюсных отведений от конечностей.
В этих отведениях используются те же положения электродов, что и в стандартных отведениях I, II и III, то есть электроды фиксируются на правом предплечье, левом предплечье и левой голени. Электрод, наложенный на правую голень, при записи сигналов в этих отведениях не используется.
В отведениях aVR, aVL и aVF исследуется разность электрических потенциалов между конечностями и центром сердца. Их называют однополюсными, потому что лишь один электрод используют для регистрации электрического сигнала; центр сердца всегда нейтрален, поэтому второго электрода не требуется. Обозначение усиленных отведений от конечностей происходит от первых букв английских слов «а» - augmented (усиленный), «V»-voltage (потенциал), «R»-right (правый), «L»-left (левый), «F»-foot (нога).
В связи с изложенным, все электроды в этих отведениях являются положительными. Отрицательный электрод получают путем сложения сигналов отведений I, ІІ и III, алгебраическая сумма которых равна нулю.
Эти отведения также называют усиленными, так как амплитуда комплексов увеличена на 50% по сравнению со стандартными отведениями. Запись усиленных отведений более удобна для интерпретации.
Соотношения, положенные в основу работы электрокардиографа :
UI= Uвх(L)-Uвх(R);
UII= Uвх(F)-Uвх(R);
UIII= Uвх(F)-Uвх(L);
UaVR=Uвх(R)-(Uвх(L)-Uвх(F))/2;
UaVL=Uвх(L)-(Uвх(F)-Uвх(R))/2;
UaVF=Uвх(F)-(Uвх(L)-Uвх(R))/2;
UVi= Uвх(Ci)-(Uвх(R)+Uвх(L)+Uвх(F))/3, где i=1,2,…,6.
Отведения V1- V6 (по Вильсону). Эти шесть отведений называют однополюсными сердечными, или грудными, отведениями. Их обозначают буквой V, а точки съёма положительных потенциалов j (и соответствующие провода кабеля отведений) - буквой С с номером, соответствующим положению электрода (рис. 4). Отрицательный потенциал берётся с точки, потенциал которой формируется в соответствии с соотношением (j R +j L +j F)/3.
Электроды располагают в следующих точках:
С(V)1 - в четвертом межреберье по правому краю грудины (красный электрод);
С(V)2 - в четвертом межреберье по левому краю грудины (желтый электрод);
C(V)3 - посредине линии, соединяющей точки V2 и V4 (зеленый электрод);
C(V)4 - в пятом межреберье по левой срединно-ключичной линии (коричневый электрод);
C(V)5 - в пятом межреберье по левой передней подмышечной линии (черный электрод);
 |
C(V)6 - в пятом межреберье по левой средней подмышечной линии (фиолетовый электрод).
Рис. 4. Отведения по Вильсону
В грудных отведениях измеряется разность электрических потенциалов между электродами, размещенными на груди, и центральным терминалом. Грудные электроды в любом из отведений V всегда положительны. Отрицательный электрод получают за счет сложения сигналов отведений I, II и III, алгебраическая сумма которых равна нулю.