Фізичні принципи і завдання електрокардіографії.
В результаті електричної активності збудливих клітин виникає електричне поле. За допомогою електродів біопотенціали можна зняти, виміряти і відобразити. Реєстрація біопотенціалів органів і тканин з діагностичною або дослідницькою метою називається електрографом.
Електрограма - це залежність різниці потенціалів на різних ділянках тіла від часу. Назва електрограм вказує на орган або тканину, функціонування яких призводить до появи реєструється різниці потенціалів: електрокардіограма, електроенцефалограма, електроміограма.
2 завдання електрограм: з'ясування механізму їх виникнення та визначення стану органу за характером його електрограми.
Основні характеристики електричного поля.
Електричне поле - вид матерії, за допомогою якого відбувається взаємодія електричних зарядів.
Е - напруженість електричного поля - векторна величина - основна характеристика електричного поля. Е = F / q. F - сила діє з боку поля на заряд. [В / м].
апряжённость поля точкового зарядаЕ = q / 4πεε0r2.
Розподіл електричного поля в просторі
зображують за допомогою силових ліній -
уявних ліній, дотичні до яких силова лінія
кожній точці збігаються з напрямом Е в кожній точці.
Силові лінії починаються на позитивних зарядах і закінчуються
на негативних зарядах. Силові лінії одного і того ж поля не перетинаються.
Однорідне поле - в кожній точці якого вектор напруженості Е однаковий за величиною і напрямком.
Потенціал електричного поля в даній точці простору є скалярною електричної характеристикою і дорівнює відношенню потенційної енергії взаємодії заряду з полем до величини цього заряду. φ = W / q = q · Е · d / q = E · d
Потенціал поля точкового заряду q в однорідному діелектрику з діелектричної проникністю ε дорівнює φ (r) = q / 4π · εε0r.
Різниця потенціалів (напруга) між двома точками - відношення роботи поля по переміщенню заряду з точки 1 в точку 2. φ1- φ2 = U = A / q [B].
Еквіпотенціальні поверхні -Поверхня з однаковим потенціалом.
Електричний диполь, поле диполя.
Електричний диполь - система з двох рівних за величиною і протилежних за знаком точкових зарядів, розташованих на відстані l.
лектріческая (дипольний) момент - вектор, спрямований від негативного заряду до позитивного.
Іполіт створює в просторі електричне поле.
Клітка - мінімальний елемент збудливою тканини,
здатний електрично збудитися і проводити збудження.
Мембрана розділяє два розчини електролітів, що розділяються по составу.- - + + + + +
Роздратування ділянки клітинної мембрани сигналом, що виробляється
синусовим вузлом деполяризує цей участок.- - + + + + +
Локальний ток призводить до деполяризації всього м'язового волокна.
В області зіткнення ділянок, які перебувають у різних станах, виникає електричне поле, подібне полю диполя. Збуджує волокно можна розглядати як переміщається диполь.
Серце - безліч возбуждающихся м'язових волокон (електричних диполів, зі своїм вектором - дипольниммоментом). Вони формують інтегральний електричний вектор серця. величина і напрямок якого змінюються в кожен момент серцевого циклу.
Серце - диполь утворює електричне поле у всьому організмі
і на його поверхні.
Іполіт з електричним моментомр знаходиться в точці О.
азность потенціалів двох точок Аі В, рівновіддалених
ависит від проекції електричного моменту диполя на
пряму, що сполучає точки А і В.
якщо диполь в центрі рівностороннього трикутника - то різниця потенціалів на сторонах цього трикутника пропорційні проекція векторар на його боку. Зіставляючи ці проекції можна судити про величину і напрямку вектора р в даній площині.
Серце - диполь, що складається з безлічі елементарних диполів. Причому, величина і напрямок цього сумарного диполя змінюється з часом.
Серце - диполь знаходиться в центрі рівностороннього трикутника з вершинами -запястья рук і кісточка лівої ноги (тому що серце зрушено від середньої лінії тіла вліво).
Різниця потенціалів у відведенні пропорційна проекції вектора електричного диполя на цей напрямок.
Знаючи різницю потенціалів в двох точках, можна говорити про величину і напрямку вектора дипольного моменту. U = φ1- φ2 = k · p · cos γ
Основні відведення при знятті ЕКГ. Посилені уніполярні відведення від кінцівок.
Пара точок з яких знімається зміна різниці потенціалів, називається відведенням.
Всього 12 відведень: 3 стандартних і 3 посилених від кінцівок, 6 грудних
тведенія дозволяють визначити співвідношення між
проекціями електричного моменту серця на
Стандартні біполярні відведення від кінцівок:
Iотведеніе - права рука - ліва рука.
II відведення - права рука - ліва нога.
III відведення - ліва рука - ліва рука.
Уніполярні відведення від кінцівок -
егістріруют різниця потенціалів між
лектродом, накладеним на кінцівку і
електродом, що представляє собою об'єднаний
електрод від двох інших кінцівок.
сь відведення aVR є бісектрису
кута між стандартними відведеннями I і II.
Осі відведень aVLі aVF є биссектрисами
двох інших кутів трикутника Ейнтховена.
voltage - вольтаж, augmented - посилений, Left- ліва).
У цих відведеннях реєструються збільшені за амплітудою потенціали.
Розглянуті відведення від кінцівок відображають проекції векторної петлі на фронтальну площину. Грудні відведення дозволяють судити про проекції інтегрального вектора на горизонтальну площину. При знятті цих відведень один електрод об'єднує три відведення від кінцівок, а активний електрод поміщають на певні ділянки в області серця.
Електрокардіограма, її вид, зубці й комплекси, їх зв'язок з фазами скорочення серця.
Електрокардіограма - крива зміни електричної активності серця, що характеризує діяльність серцевого м'яза в часі.
На графіку ЕКГ по вертикалі реєструються значення напруги U (різниці потенціалів φ1- φ2), що змінюється відповідно до коливань величини і напрямку електричного поля серця.
На кривій ЕКГ видно позитивні і негативні зубці, що позначаються латинськими літерами від Р до Т. Передсердний комплекс починається з зубця Р. відповідного поширенню збудження по обом предсердиям. Сегмент PQ - все відділи передсердь охоплені збудженням. Реполяризації передсердь (не відбивається на ЕКГ) збігається з початком шлуночкового комплексу - ділянки кривої від початку зубця Q до кінця Т. QRS - комплекс. відображає поширення збудження по шлуночках, а зубець Т їх реполяризацию.
Знаючи відстань між вершинами сусідніх R-зубців, можна розрахувати тривалість одного серцевого циклу, який обернено пропорційний частоті скорочень серця (60 / дліт.інт.RR (с) = уд. / Хв).
Амплітудизубців в нормі лежать в межах 0,1 5 мВ. Збереження в часі форми, фази, амплітуди кривої означає нормальну роботу серця. Відхилення від норми характеризують порушення серцевої діяльності.
Блок-схема електрокардіографа. Електроди, підсилювач, яка реєструє частина. Калібрування.
Диференціальний широкосмуговий підсилювач
(Сигнал електричного походження)
Електрокардіограф складається з:
електродів, накладених на тіло пацієнта;
комплекту проводів, що з'єднують електроди з кардіографом;
широкосмугового диференціального підсилювача;
реєструючого пристрою (самописець, монітор);
джерела каліброваного напруги, що вказує масштаб вимірюваної напруги.
Оскільки амплітуда потенціалів, записуваних з поверхні тіла, може бути менше 1мВ, у всіх електрокардіографах вмонтовані електронні підсилювачі.
Частотний спектр реєстрованого сигналу охоплює діапазон частот від 0,5 до 400 Гц. Він включає і частоту 50 Гц промислової електромережі. Це призводить до значних спотворень вимірюваного сигналу. Тому в електрокардіографах застосовується диференційний підсилювач, що має 3 клеми, одна з яких є опорною для двох інших. Один сигнал між 1 клемою і опорної, інший між 2 клемою і опорної. При цьому вихідний сигнал буде посиленою копією різниці 2-х вхідних сигналів.
Вимірюваний сигнал являє собою різницю потенціалів між електродами А і В.
Отримуємо посилений вимірюваний сигнал, вільний від перешкод.
Все електрокардіографи мають блок калібрування: калібрувальний сигнал величиною 1мВ повинен викликати відхилення пера на 1 або 0,5 або 2,5 см (за вибором).
Для зняття електрокардіограми електроди накладаються за системою стандартних відведень на внутрішню поверхню передпліччя і гомілок. Для зменшення перехідного опору між електродами і шкірою розміщують прокладки з марлі, змочені розчином кухонної солі у воді. Провід кабелю відведень з'єднуються з електродами так:
червоний - до електрода на правій руці,
жовтий - до електрода на лівій руці,
зелений - до електрода на лівій нозі,
чорний - до електрода на правій нозі.