Elektrody jsou umístěny (viz obrázek) na pravé paži (červené označení), levé paži (žluté označení) a levé noze (zelené označení). Tyto elektrody jsou připojeny v párech k elektrokardiografu pro záznam každého ze tří standardních svodů. Čtvrtá elektroda je instalována na pravé noze pro připojení zemnícího vodiče (černé označení)
Standardní vedení z končetin se zaznamenávají s následujícím párovým připojením elektrod:
vést já- levá ruka(+) a pravá ruka (-);
Svod II - levá noha (+) a pravá paže (-);
III vedení - levá noha (+) a levá paže (-).
Jak je vidět na obrázku výše, tři standardní svody tvoří rovnostranný trojúhelník (Einthovenův trojúhelník), v jehož středu je elektrické centrum srdce, nebo jeden srdeční dipól. Kolmice vedené ze středu srdce, tzn. od umístění jediného srdečního dipólu k ose každého standardního svodu rozdělte každou osu na dvě stejné části: kladnou, směřující ke kladné (aktivní) elektrodě (+) svodu, a zápornou, směřující k záporné elektrodě (-).
Vylepšené EKG svody z končetin
Rozšířené svody pro končetiny zaznamenávají rozdíl potenciálu mezi jednou z končetin, na které je nainstalována aktivní kladná elektroda tohoto svodu, a průměrným potenciálem ostatních dvou končetin (viz obrázek níže). Jako záporná elektroda v těchto svodech je použita tzv. kombinovaná Goldbergerova elektroda, která vzniká spojením dvou ramen prostřednictvím dodatečného odporu.Tři vylepšené unipolární končetinové svody jsou označeny takto:
aVR - zesílená abdukce z pravé ruky;
aVL - zvýšená abdukce z levé paže;
aVF - zvýšená abdukce z levé nohy.
Jak je vidět na obrázku níže, osy zesílených unipolárních končetinových svodů získáme připojením elektrického středu srdce k místu aplikace aktivní elektrody daného svodu, tzn. ve skutečnosti z jednoho z vrcholů Einthovenova trojúhelníku.
Vytvoření tří zesílených unipolárních končetinových svodů. Dole - Einthovenův trojúhelník a umístění os tří zesílených unipolárních končetinových svodů
Elektrické centrum srdce jakoby rozděluje osy těchto svodů na dvě stejné části: kladnou, směřující k aktivní elektrodě, a zápornou, směřující ke kombinované Goldbergerově elektrodě.
PŘEDNÁŠKA 13 DIPOL. FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY ELEKTROGRAFIE
PŘEDNÁŠKA 13 DIPOL. FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY ELEKTROGRAFIE
1. Elektrický dipól a jeho elektrické pole.
2. Dipól ve vnějším elektrickém poli.
3. Proudový dipól.
4. Fyzikální základy elektrografie.
5. Einthovenova teorie svodů, tři standardní svody. Srdeční dipólové pole, analýza elektrokardiogramů.
6. Vektorová kardiografie.
7. Fyzikální faktory, definující EKG.
8. Základní pojmy a vzorce.
9. Úkoly.
13.1. Elektrický dipól a jeho elektrické pole
Elektrický dipól- systém dvou stejně velkých, ale opačných ve znaménkových bodech elektrických nábojů umístěných v určité vzdálenosti od sebe.
Vzdálenost mezi náboji se nazývá dipólové rameno.
Hlavní charakteristikou dipólu je vektorová veličina tzv elektrický točivý moment dipóly (P).
Elektrické pole dipólu
Dipól je zdroj elektrického pole, jehož siločáry a ekvipotenciální plochy jsou znázorněny na Obr. 13.1.
Rýže. 13.1. Dipól a jeho elektrické pole
Středová ekvipotenciální plocha je rovina procházející kolmo na rameno dipólu jejím středem. Všechny jeho body mají nulový potenciál (φ = 0). Rozděluje elektrické pole dipólu na dvě poloviny, jejichž body jsou kladné (φ > 0) a negativní (φ < 0) потенциалы.
Absolutní hodnota potenciálu závisí na dipólovém momentu P, dielektrické konstantě prostředí ε a na pozici daného bodu pole vzhledem k dipólu. Nechť je dipól v nevodivém nekonečném prostředí a nějaký bod A vzdálený od jeho středu ve vzdálenosti r >> λ (obr. 13.2). Označme podle α úhel mezi vektorem P a směrem k tomuto bodu. Potom je potenciál vytvořený dipólem v bodě A určen následujícím vzorcem:
Rýže. 13.2. Potenciál elektrického pole vytvořený dipólem
Dipól v rovnostranném trojúhelníku
Pokud je dipól umístěn do středu rovnostranného trojúhelníku, bude stejně vzdálený od všech jeho vrcholů (na obr. 13.3 je dipól znázorněn vektorem dipólového momentu - P).
Rýže. 13.3. Dipól v rovnostranném trojúhelníku
Lze ukázat, že v tomto případě je potenciální rozdíl (napětí) mezi libovolnými dvěma vrcholy přímo úměrný průmětu dipólového momentu na odpovídající stranu (U AB ~ P AB). Proto je poměr napětí mezi vrcholy trojúhelníku roven poměru průmětů dipólového momentu na odpovídající strany:
Porovnáním velikostí projekcí lze posoudit velikost samotného vektoru a jeho umístění uvnitř trojúhelníku.
13.2. Dipól ve vnějším elektrickém poli
Dipól není jen moje maličkost je zdrojem elektrického pole, ale také interaguje s vnějším elektrickým polem vytvořeným jinými zdroji.
Dipól v rovnoměrném elektrickém poli
V rovnoměrném elektrickém poli o intenzitě E působí na póly dipólu síly stejné velikosti a opačného směru (obr. 13.4). Protože součet takových sil je nulový, nezpůsobují translační pohyb. Nicméně oni
Rýže. 13.4. Dipól v rovnoměrném elektrickém poli
vytvořit točivý moment, jehož hodnota je určena následujícím vzorcem:
Tento moment „má tendenci“ umístit dipól rovnoběžně se siločárami, tzn. přeneste jej z nějaké polohy (a) do polohy (b).
Dipól v nerovnoměrném elektrickém poli
V nestejnoměrném elektrickém poli nejsou velikosti sil působících na póly dipólu (síly F + a F - na obr. 13.5) stejné a jejich součet nerovná se nule Vznikne tedy výsledná síla, která vtáhne dipól do oblasti silnějšího pole.
Velikost zatahovací síly působící na dipól orientovaný podél siločáry závisí na gradientu intenzity a vypočítá se podle vzorce:
Zde je osa X směr siločáry v místě, kde se nachází dipól.
Rýže. 13.5. Dipól v nerovnoměrném elektrickém poli. P - dipólový moment
13.3. Aktuální dipól
Rýže. 13.6. Stínění dipólu ve vodivém médiu
V nevodivém médiu může elektrický dipól přetrvávat neomezeně dlouho. Ve vodivém prostředí však vlivem elektrického pole dipólu dochází k vytěsnění volných nábojů, dipól je stíněný a zaniká (obr. 13.6).
Pro zachování Dipól ve vodivém prostředí vyžaduje elektromotorickou sílu. Dvě elektrody napojené na zdroj konstantního napětí nechť zavedeme do vodivého prostředí (například do nádoby s roztokem elektrolytu). Pak se na elektrodách udrží konstantní náboje opačného znaménka a v prostředí mezi elektrodami vznikne elektrický proud. Kladná elektroda se nazývá aktuální zdroj, a negativní - proudový odběr.
Nazývá se dvoupólový systém ve vodivém médiu, který se skládá ze zdroje proudu a odvodu dipólový elektrický generátor nebo proudový dipól.
Vzdálenost mezi zdrojem a odběrem proudu (L) se nazývá rameno proudový dipól.
Na Obr. 13.7 a plné čáry se šipkami znázorňují vytvořené čáry proudu dipólový elektrický generátor
Rýže. 13.7. Proudový dipól a jeho ekvivalentní elektrický obvod
rum, a tečkované čáry jsou ekvipotenciální plochy. Poblíž (obr. 13.7, b) je znázorněn ekvivalentní elektrický obvod: R je odpor vodivého prostředí, ve kterém jsou umístěny elektrody; r je vnitřní odpor zdroje, ε je jeho emf; kladná elektroda (1) - zdroj proudu; záporná elektroda (2) - proudový odběr.
Odpor prostředí mezi elektrodami označme R. Intenzitu proudu pak určuje Ohmův zákon:
Pokud je odpor média mezi elektrodami výrazně menší než vnitřní odpor zdroje, pak I = ε/r.
Aby byl obraz jasnější, představme si, že do nádoby s elektrolytem nejsou spuštěny dvě elektrody, ale obyčejná baterie. Čáry elektrického proudu, které v tomto případě v nádobě vznikly, jsou znázorněny na Obr. 13.8.
Rýže. 13.8. Aktuální dipól a jím vytvořené proudové vedení
Elektrická charakteristika proudového dipólu je vektorová veličina tzv dipólový moment(PT).
Dipólový moment proudový dipól - vektor řízený z vypustit(-) Komu ke zdroji(+) a číselně se rovná součinu síly proudu a ramene dipólu:
Zde ρ je měrný odpor média. Geometrické charakteristiky jsou stejné jako na obr. 13.2.
Tedy mezi aktuálním dipólem a elektrický dipól existuje úplná analogie.
Současná dipólová teorie se používá k modelovému vysvětlení výskytu potenciálů zaznamenaných při pořizování elektrokardiogramů.
13.4. Fyzikální základy elektrografie
Živé tkáně jsou zdrojem elektrických potenciálů. Nazývá se registrace biopotenciálů tkání a orgánů elektrografie.
V lékařská praxe Používají se následující diagnostické metody:
EKG - elektrokardiografie- registrace biopotenciálů vznikajících v srdečním svalu při jeho excitaci;
ERG - elektroretinografie- registrace biopotenciálů sítnice vyplývajících z expozice oka;
EEG - elektroencefalografie- Registrace bio elektrická aktivita mozek;
EMG - elektromyografie - registrace bioelektrické aktivity svalů.
Přibližný popis biopotenciálů zaznamenaných v tomto případě je uveden v tabulce. 13.1.
Tabulka 13.1 Charakteristika biopotenciálů
Při studiu elektrogramů se řeší dva problémy: 1) přímý - objasnění mechanismu výskytu elektrogramu nebo výpočet potenciálu v oblasti měření na základě daných charakteristik elektrického modelu orgánu;
2) reverzní (diagnostická) - identifikace stavu orgánu podle povahy jeho elektrogramu.
Téměř ve všech existujících modelech je elektrická aktivita orgánů a tkání redukována na působení určitého souboru současné elektrické generátory, umístěné v hromadném elektricky vodivém prostředí. Pro generátory proudu platí pravidlo superpozice elektrických polí:
Potenciál pole generátorů se rovná algebraickému součtu potenciálů pole vytvořených generátory.
Další úvahy o fyzikálních otázkách elektrografie jsou uvedeny na příkladu elektrokardiografie.
13.5. Einthovenova teorie svodů, tři standardní svody. Srdeční dipólové pole, analýza elektrokardiogramu
Lidské srdce je silný sval. Při synchronním buzení mnoha vláken srdečního svalu protéká okolím srdce proud, který i na povrchu těla vytváří potenciální rozdíly v řádu několika mV. Tento rozdíl potenciálů se zaznamenává při záznamu elektrokardiogramu.
Elektrickou aktivitu srdce lze simulovat pomocí dipólového ekvivalentního elektrického generátoru.
Základem je dipólový koncept srdce Einthovenova teorie olova, podle kterého:
srdce je proudový dipól s dipólovým momentem P c, který se otáčí, mění svou polohu a místo působení v čase srdeční cyklus.
(V biologické literatuře se místo termínu „dipólový moment srdce“ obvykle používají termíny „vektor elektromotorické síly srdce“, „elektrický vektor srdce“.)
Podle Einthovena se srdce nachází ve středu rovnostranného trojúhelníku, jehož vrcholy jsou: pravá ruka - levá ruka - levá noha. (Vrcholy trojúhelníku jsou navzájem stejně vzdálené
od sebe a od středu trojúhelníku.) Potenciální rozdíly mezi těmito body jsou tedy průměty dipólového momentu srdce na strany tohoto trojúhelníku. Od dob Einthovena se párům bodů, mezi nimiž se měří rozdíly v biopotenciálech, ve fyziologii běžně říká „vedení“.
Einthovenova teorie tedy vytváří spojení mezi rozdílem v biopotenciálech srdce a potenciálními rozdíly zaznamenanými v odpovídajících svodech.
Tři standardní vodiče
Obrázek 13.9 ukazuje tři standardní svody.
Svod I (pravá paže - levá paže), svod II (pravá paže - levá noha), svod III (levá paže - levá noha). Odpovídají potenciálním rozdílům U I, U II, U lII. Vektorový směr R s určuje elektrickou osu srdce. Linie elektrické osy srdce, když se protne se směrem prvního svodu, svírá úhel α. Velikost tohoto úhlu určuje směr elektrické osy srdce.
Vztahy mezi rozdílem potenciálů na stranách trojúhelníku (svody) lze získat podle vzorce (13.3) jako poměr průmětů vektoru Pc na strany trojúhelníku:
Protože se elektrický moment dipólu - srdce - mění s časem, získáme časové závislosti napětí ve svodech, které jsou tzv. elektrokardiogramy.
Rýže. 13.9. Schematické znázornění tří standardní vedení EKG
Předpoklady Einthovenovy teorie
Elektrické pole srdce dlouhé vzdálenosti z ní je podobné jako pole proudového dipólu; dipólový moment - integrální elektrický vektor srdce (celkový elektrický vektor excitovaného tento moment buňky).
Všechny tkáně a orgány, celé tělo, jsou homogenním vodivým prostředím (se stejným odporem).
Elektrický vektor srdce se během srdečního cyklu mění ve velikosti a směru, ale začátek vektoru zůstává stacionární.
Body standardních svodů tvoří rovnostranný trojúhelník (Einthovenův trojúhelník), v jehož středu je srdce - proudový dipól. Projekce dipólového momentu srdce – Einthovenovy svody.
Dipólové pole - srdce
V každém okamžiku srdeční činnosti vytváří jeho dipólový elektrický generátor kolem sebe elektrické pole, které se šíří vodivými tkáněmi těla a vytváří potenciály v jeho různých bodech. Pokud si představíme, že základna srdce je nabitá záporně (má záporný potenciál) a horní část je nabitá kladně, pak rozložení ekvipotenciálních čar kolem srdce (a siločar) při maximální hodnotě dipólového momentu P c bude stejný jako na obr. 13.10.
Potenciály jsou uvedeny v několika relativních jednotkách. Vzhledem k asymetrické poloze srdce v hrudníku se jeho elektrické pole šíří převážně směrem k pravé paži a levé noze a nejvyšší potenciálový rozdíl lze zaznamenat při umístění elektrod na pravé paži a levé noze.
Rýže. 13.10. Rozložení silových (plných) a ekvipotenciálních (přerušovaných) čar na povrchu tělesa
Tabulka 13.2 ukazuje hodnoty maximálního dipólového momentu srdce ve srovnání s hmotností srdce a těla.
Tabulka 13.2. Hodnoty dipólového momentu Р с
Analýza elektrokardiogramů
Teoretická analýza elektrokardiogramů je složitá. Vývoj kardiografie probíhal převážně empiricky. Katz poukázal na to, že elektrokardiogramy jsou dešifrovány na základě zkušenosti, založené pouze na nejelementárnějším pochopení teorie vzniku biopotenciálů.
Údaje EKG se obvykle doplňují klinický obraz nemocí.
Obrázek 13.11 ukazuje normální lidský elektrokardiogram (označení vln zadal Einthoven a představují po sobě jdoucí písmena latinské abecedy).
Představuje graf časové změny potenciálového rozdílu měřeného dvěma elektrodami odpovídajícího svodu během srdečního cyklu. Vodorovná osa není jen osou času, ale také osou nulového potenciálu. EKG je křivka sestávající ze tří charakteristických vln, označených P, QRS, T, oddělených intervalem nulového potenciálu. Výšky zubů v různých svodech jsou určeny směrem elektrické osy srdce, tzn. úhel α (viz obr. 13.9). Elektrokardiogram zaznamenaný za normálních podmínek ve standardních svodech se vyznačuje tím, že jeho vlny v různých svodech budou nestejné v amplitudě (obr. 13.12).
Rýže. 13.11. Elektrokardiogram zdravý člověk a jeho spektrum:
P - depolarizace síní; QRS - depolarizace komor; T - repo-
polarizace; tepová frekvence 60 tepů za minutu (doba kontrakce - 1 s)
Rýže. 13.12. Normální EKG ve třech standardních svodech
Vlny EKG budou nejvyšší ve svodu II a nejnižší ve svodu III (s normální pozici elektrická osa).
Porovnáním křivek zaznamenaných ve třech svodech lze posoudit povahu změny Pc během srdečního cyklu, na základě které se vytváří představa o stavu neuromuskulárního aparátu srdce.
K analýze EKG se využívá i jeho harmonické spektrum.
13.6. Vektorová kardiografie
Konvenční elektrokardiogramy jsou jednorozměrné. V roce 1957 německý lékař a fyziolog Schmitt vyvinul metodu objemových křivek (vektorkardiografie).
Napětí ze dvou vzájemně kolmých svodů je přivedeno na vzájemně kolmé desky osciloskopu. V tomto případě se na obrazovce získá obraz, který se skládá ze dvou smyček - velké a malé. Malá smyčka je uzavřena ve velké a posunuta na jeden z pólů.
Druhý podobný obrázek lze získat na druhém osciloskopu, kde je jeden ze dvou již použitých vodičů porovnán se třetím. Obrazy na obou osciloskopech lze prohlížet stereoskopickým čočkovým systémem nebo fotografovat současně, aby se následně vytvořil prostorový (trojrozměrný) model.
Dešifrování elektrokardiogramů vyžaduje hodně zkušeností. S příchodem počítačů bylo možné proces „čtení“ křivek automatizovat. Počítač porovná křivku pacienta se vzorky uloženými v jeho paměti a dá lékaři předpokládanou diagnózu.
Při provádění elektrokardiotopografických studií se používá jiný přístup. V tomto případě je na hrudník umístěno asi 200 elektrod, obraz elektrického pole je vytvořen pomocí 200 křivek, které jsou současně analyzovány.
13.7. Fyzikální faktory určující vlastnosti EKG
EKG odlišní lidé a i v rámci téhož člověka se vyznačují velkou variabilitou. To je způsobeno individuálními anatomickými rysy vodičový systém srdce, rozdíly v poměru svalových hmot anatomických fragmentů srdce, elektrická vodivost tkání obklopujících srdce, individuální reakce nervový systém na vliv vnějších a vnitřních faktorů.
Faktory, které určují charakteristiky EKG u jedince, jsou: 1) poloha srdce v hrudníku, 2) poloha těla, 3) dýchání, 4) působení fyzických podnětů, především fyzické aktivity.
Poloha srdce v hrudníku má významný vliv na tvar EKG. V tomto případě musíte vědět, že směr elektrické osy srdce se shoduje s anatomickou osou srdce. Má-li úhel α, charakterizující směr elektrické osy srdce (obr. 13.9), hodnotu:
a) v rozsahu od 40 do 70°, pak je tato poloha elektrické osy srdce považována za normální; v těchto případech bude mít EKG obvyklé vlnové poměry ve standardních svodech I, II, III;
b) blízko 0°, tzn. elektrická náprava srdce je rovnoběžné s linií prvního svodu, pak je tato poloha elektrické osy srdce označena jako horizontální a EKG se vyznačuje vysokými amplitudami vln v prvním svodu;
c) blízko 90°, poloha je označena jako vertikální, vlny EKG budou nejmenší ve svodu I.
Zpravidla se poloha anatomické a elektrické osy srdce shoduje. V některých případech však může dojít k nesrovnalosti: rentgenový snímek ukazuje normální polohu srdce a EKG ukazuje odchylku elektrické osy v jednom nebo druhém směru. Takové nesrovnalosti jsou diagnosticky významné (klinicky to znamená jednostranné poškození myokardu).
Změna polohy těla vždy způsobí nějaké změny v poloze srdce v hrudníku. To je doprovázeno změnou
elektrická vodivost médií obklopujících srdce. EKG osoby s vertikální polohou srdce se bude lišit od normálního. Pokud EKG při pohybu těla nemění svůj tvar, pak má tato skutečnost i diagnostický význam; charakteristiky zubů se mění s jakoukoli odchylkou elektrické osy.
Dech. Amplituda a směr vln EKG se mění s jakoukoli odchylkou elektrické osy, mění se s nádechem a výdechem. Při nádechu se elektrická osa srdce vychyluje přibližně o 15°, při hlubokém nádechu může tato odchylka dosáhnout 30°. Poruchy nebo změny dýchání (při tréninku, rehabilitačním cvičení a gymnastice) lze diagnostikovat změnami na EKG.
V medicíně je role fyzické aktivity nesmírně důležitá. Fyzická aktivita vždy způsobí výraznou změnu na EKG. U zdravých lidí tyto změny spočívají především ve zvýšení rytmu, v určitém vzoru se mění i tvar zubů. Na funkční testy s fyzickou aktivitou mohou nastat změny, které jasně naznačují patologické změny v práci srdce (tachykardie, extrasystola, fibrilace síní atd.).Zkreslení při záznamu EKG. Při záznamu EKG byste měli vždy mít na paměti, že existují důvody, které mohou zkreslit jeho formu: poruchy v zesilovači elektrokardiografu; střídavý proud městské sítě může vyvolat emf. v důsledku elektromagnetické indukce v blízkých obvodech zesilovače a dokonce i biologických objektů, nestability napájení atd. Dešifrování zkresleného EKG vede k nesprávné diagnóze.
Diagnostický význam metody elektrokardiografie je nepochybně velký. Spolu s dalšími metodami pro hodnocení srdeční činnosti (metody pro záznam mechanických vibrací srdce, rentgenovou metodou) umožňuje získat důležité klinické informace o fungování srdce.
V minulé roky V moderní lékařské diagnostické praxi se začaly používat počítačové elektrokardiografy s automatickými nástroji pro analýzu EKG.
13.8. Základní pojmy a vzorce
Konec stolu
Nejprve se zaznamenají svody končetin. Kovové elektrody elektrokardiografu jsou umístěny na pažích a nohách pacienta. Elektroda zapnutá pravá noha funguje jako elektrické uzemnění. Elektrody na pažích jsou připevněny těsně nad zápěstími, na nohou - nad kotníky.
Rýže. 3-3. Kovové elektrody se používají k záznamu elektrokardiogramu. Elektroda na pravé noze funguje jako uzemnění, aby se zabránilo rušení střídavým proudem.
Elektrické procesy srdce se mohou promítat na trup a končetiny. Z tohoto důvodu elektroda umístěná na pravém zápěstí registruje stejné elektrické napětí jako na pravém rameni; napětí v levém zápěstí nebo jiné oblasti levé paže odpovídá napětí v levém rameni.
Konečně napětí na elektrodě umístěné na levé noze je srovnatelné s napětím na levém stehně resp oblast třísel. V klinická praxe elektrody jsou připevněny na zápěstí a kotníky jednoduše pro pohodlí. Je zřejmé, že k záznamu elektrokardiogramu u pacienta s amputací končetiny resp sádrový odlitek Elektrody by měly být umístěny v blízkosti ramen nebo třísel, podle potřeby.
Existují standardní bipolární (I, II, III) a. Bipolární svody byly tak historicky pojmenovány, protože zaznamenávají rozdíl elektrického potenciálu mezi dvěma končetinami.
Připojení standardních končetinových elektrod
Svod I například zaznamenává rozdíl napětí mezi elektrodami na levé a pravé ruce:
Svod I = levá paže - pravá paže.
Svod II zaznamenává rozdíl napětí mezi elektrodami na levé noze a pravé paži:
Svod II = levá noha - pravá paže.
Svod III umožňuje vyhodnotit rozdíl napětí mezi elektrodami na levé noze a levé paži:
III vedení = levá noha - levá paže.
Při záznamu svodu I nastane následující. Levá elektroda měří elektrickou excitaci srdce vektorem směřujícím k levé ruce a elektroda pravé ruky měří elektrickou excitaci srdce vektorem směřujícím k pravé ruce. Elektrokardiograf zaznamenává potenciální rozdíl mezi levou a pravou rukou a zobrazuje jej ve svodu I. Při záznamu svodu II se totéž děje s potenciály elektrod levé nohy a pravé ruky a při záznamu svodu III - levé nohy a levé ruky.
Svody I, II a III lze schematicky znázornit ve tvaru trojúhelníku tzv Einthovenův trojúhelník pojmenovaný po nizozemském fyziologovi, který na počátku 20. století vynalezl elektrokardiograf. Nejprve EKG sestávalo pouze ze záznamů svodů I, II a III. Einthovenův trojúhelník odráží prostorové uspořádání tří standardních končetinových svodů (I, II, III).
Rýže. 3-4. Umístění svodů I, II a III. (Svod I registruje rozdíl v elektrickém potenciálu mezi levou a pravou rukou, svod II - mezi levou nohou a pravou rukou, svod III - mezi levou nohou a levou rukou.)
Projekce olova I je umístěna vodorovně. Levý pól (levá paže) svodu I je kladný a pravý pól (pravá paže) záporný, takže svod I = levá paže – pravá paže. Projekce svodu II směřuje diagonálně dolů. Jeho spodní pól (levá noha) je kladný a horní pól (pravá paže) záporný, takže svod II = levá noha - pravá paže. Projekce svodu III je rovněž směrována diagonálně dolů. Jeho spodní pól (levá noha) je kladný a horní pól (levá paže) záporný, takže svod III = levá noha – levá paže.
Einthoven samozřejmě mohl určit vodítka jinak. V této podobě jsou bipolární elektrody popsány následujícím jednoduchým vzorcem:
Svod I + Svod III = Svod II.
Jinými slovy, pokud sečteme hodnoty napětí zubů svodů I a III, dostaneme napětí ve svodu II. Toto je jen hrubé pravidlo. Je to možné se současnou registrací tří standardních svodů pomocí synchronizovaného kanálu elektrokardiografu, protože vrcholy vln R ve třech svodech nejsou současné.
Tento vzorec lze ověřit. Sečtení napětí zubu R ve vedení I (+9 mm) a vln R ve svodu III (+4 mm), dostaneme +13 mm - vlnové napětí R ve vedení II. Totéž lze udělat se zuby a.
Při vyhodnocování elektrokardiogramu je užitečné nejprve rychle zkontrolovat svody I, II a III. Pokud zub R ve vedení II ne rovnající se součtu zuby R ve svodech I a III může být záznam nesprávný nebo elektrody nejsou správně přiloženy.
Einthovenova rovnice— výsledek záznamu bipolárních svodů. Elektrický potenciál z elektrody na levé ruce je kladný ve svodu I a záporný ve svodu III, rovnováha nastává po přidání dvou dalších svodů:
Vedení I = levá ruka - pravá ruka;
Svod II = levá noha - levá paže;
Svod I + Svod III = levá noha - pravá paže = Svod II.
Na EKG se tedy jedna plus tři rovná dvěma.
Tak, Svody I, II a III jsou standardní (bipolární) končetinové svody, které byly vynalezeny dříve než ostatní. Tyto svody zaznamenávají rozdíl elektrického potenciálu mezi vybranými končetinami.
Na obrázku je Einthovenův trojúhelník znázorněn tak, že svody I, II a III se protínají v centrálním bodě. Za tímto účelem bylo svod I jednoduše posunut dolů, svod II doprava a svod III doleva. Výsledkem je trojrozměrný diagram. Tento diagram, představující tři bipolární vodiče, je použit v části "".
Umístění elektrod pro záznam svodů I, II, III tvoří tzv. Einthovenův trojúhelník. Každá strana tohoto rovnostranného trojúhelníku mezi dvěma elektrodami odpovídá jednomu ze standardních svodů.
Srdce se nachází ve středu elektrického pole, které vytváří, a je považováno za střed tohoto rovnostranného trojúhelníku. Z trojúhelníku se získá obrazec s tříosým souřadným systémem pro standardní svody.
Součet elektrických potenciálů zaznamenaných kdykoli ve svodech I a III je roven elektrický potenciál, zaznamenané ve vedení II. Tento zákon lze použít k odhalení chyb vzniklých při aplikaci elektrod a určení důvodů registrace neobvyklé signály jejich tří standardních svodů a pro vyhodnocení sériových EKG.
Polarita elektrod při jejich upevnění na končetiny a povrch hruď
Standardní vedení. Tyto svody se nazývají bipolární, protože každý má dvě elektrody, které poskytují současný záznam elektrických proudů srdce proudících směrem ke dvěma končetinám. Bipolární svody umožňují měřit potenciál mezi dvěma kladnými (+) a zápornými (-) elektrodami.
Elektroda na pravém předloktí je vždy považována za záporný pól a na levé bérci - vždy za kladný pól. Elektroda na levém předloktí může být kladná nebo záporná v závislosti na svodu: ve svodu I je kladná a ve svodu III záporná.
Když je proud nasměrován ke kladnému pólu, vlna EKG směřuje nahoru od izoelektrické čáry (kladná). Když proud teče k zápornému pólu, vlna EKG je invertovaná (negativní). Ve svodu II proud teče od záporného ke kladnému pólu, a proto jsou vlny na konvenčním EKG směřovány nahoru.
Elektrody pro záznam EMF z prekordiální oblasti jsou umístěny v následujících bodech:
V-1 - ve čtvrtém mezižeberním prostoru podél pravého okraje hrudní kosti;
V-2 - ve čtvrtém mezižeberním prostoru podél levého okraje hrudní kosti;
V-3 - uprostřed čáry spojující body V-2 a V-4;
V-4 - v pátém mezižeberním prostoru podél levé střední klavikulární linie;
V-5 - v pátém mezižeberním prostoru podél levé přední axilární linie;
V-6 - v pátém mezižeberním prostoru podél levé střední axilární linie.
Signály, ze kterých se zaznamenávají části srdce
V šesti svodech (standardních a zesílených z končetin) je srdce viděno ve frontální rovině. Svod I odráží laterální stěnu srdce, svod II a III – spodní stěna. Svody prekordiální oblasti (V-1-6) umožňují analyzovat EMF srdce v horizontále.
Měření na pásce s grafem. EOS – elektrická osa srdce
Přítomnost tištěné mřížky na elektrokardiografické pásce umožňuje měřit elektrickou aktivitu během srdečního cyklu. EKG se zaznamenává pohybem vyhřívaného pera ve vertikálním směru podél termosenzitivní pásky se standardními buňkami kreslenými rychlostí 25 mm za sekundu. (Rychlost pásky je 50 mm za sekundu, používá se, pokud je nutné podrobněji vyšetřit změny EKG).
Horizontální osa. Délka určitého intervalu na této ose odpovídá době trvání specifického projevu elektrické aktivity srdce. Na straně všech malé náměstí odpovídá 0,04 s. Pět malých čtverců tvoří jeden velký - 0,2 s.
Vertikální osa. Výška zubů odráží elektrické napětí (amplitudu) v milivoltech. Výška každého malého čtverce odpovídá 0,1 mV, každého velkého čtverce 0,5. Amplituda je určena počítáním malých čtverců od izoelektrické čáry do nejvyšší bod zub
Hlavní složky, které tvoří hlavní obrazce EKG, jsou vlna P, komplex QRS a vlna T. Tyto jednotky elektrické aktivity lze rozdělit do následujících segmentů a intervalů: PR interval, ST segment a QT interval.
Vlna P. Přítomnost vlny P indikuje dokončení procesu depolarizace síní a to, že impuls pochází ze sinoatriálního uzlu, síní nebo tkáně atrioventrikulárního spojení. Pokud je tvar vlny P normální, znamená to, že impuls pochází z SA uzlu. Když P vlna předchází každému komplexu QRS, impulsy jsou vedeny ze síní do komor.
lokalizace – předchází QRS komplexu;
amplituda – ne více než 0,25 mV;
doba trvání – od 0,06 do 0,11 s;
tvar - obvykle kulatý a směřující nahoru.
PR interval. Odráží období od začátku depolarizace síní do začátku depolarizace komor - čas potřebný k tomu, aby impuls z SA uzlu přes síně a AV uzel dosáhl větví svazku. Poskytuje určitou představu o tom, kde se impuls tvoří. Jakékoli možnosti pro změnu tohoto intervalu. Ty, které překračují normu, naznačují zpomalení vedení vzruchu, například při AV blokádě.
Normální vlastnosti:
lokalizace – od začátku vlny P do začátku komplexu QRS;
amplituda – neměřeno;
doba trvání – 0,12-0,2 s.
QRS komplex. Odpovídá depolarizaci srdečních komor. Přestože současně dochází k repolarizaci síní, její známky jsou na EKG nerozlišitelné.
Rozpoznání a správná interpretace QRS komplexu je klíčovým bodem při hodnocení aktivity komorových kardiomyocytů. Doba trvání komplexu odráží dobu intraventrikulárního průchodu impulsu.
Když P vlna předchází každému QRS komplexu, impuls přichází z SA uzlu, síňové tkáně nebo tkáně AV junkce. Nepřítomnost vlny P před komorovým komplexem naznačuje, že impuls pochází z komor, tzn. existuje komorová arytmie.
Normální vlastnosti:
lokalizace – sleduje PR interval;
amplituda – rozdílná ve všech 12 svodech;
trvání - 0,06-0,10 s při měření od začátku vlny Q (nebo vlny R, pokud žádná vlna Q není) do začátku konce vlny S;
forma - skládá se ze tří složek: vlna Q, což je první negativní výchylka elektrokardiografického pera, pozitivní vlna R a vlna S - negativní výchylka, která nastává po vlně R. Všechny tři zuby komplexu nejsou vždy viditelné. Protože se komory rychle depolarizují, což je doprovázeno minimální dobou kontaktu mezi elektrokardiografickým perem a papírem, je komplex nakreslen tenčí čárou než ostatní složky EKG. Při posuzování komplexu byste měli věnovat pozornost jeho dvěma nejdůležitějším charakteristikám: trvání a tvaru.
ST segment a vlna T. Odpovídá konci depolarizace komor a začátku jejich repolarizace. Bod odpovídající konci komplexu, konci QRS komplexu a začátku úseku ST je označen jako J bod.
Změny v segmentu ST mohou naznačovat poškození myokardu.
Normální vlastnosti:
lokalizace – od konce S do začátku T;
amplituda – neměřeno;
tvar – neměřeno;
odchylky - obvykle ST je izoelektrický, přípustná je odchylka ne větší než 0,1 mV.
Vlna T. Vrchol vlny T odpovídá relativní refrakterní periodě komorové repolarizace, během níž jsou buňky zvláště citlivé na další stimuly.
Normální vlastnosti:
lokalizace – sleduje vlnu S;
amplituda – 0,5 mV nebo méně ve svodech I, II a III;
trvání – neměřeno;
tvar - horní část zubu je zaoblená a sama o sobě je relativně plochá.
QT interval a vlna U. Interval odráží čas potřebný pro cyklus depolarizace a repolarizace komor. Změna jeho trvání může naznačovat patologii myokardu.
Normální vlastnosti:
lokalizace - od začátku komorového komplexu do konce vlny T;
amplituda – neměřeno;
trvání - liší se v závislosti na věku, pohlaví a tepové frekvenci, obvykle mezi 0,36-0,44 s. Je obecně známo, že QT interval by neměl překročit polovinu vzdálenosti mezi dvěma po sobě jdoucími R vlnami, když správný rytmus;
tvar – neměřeno.
Při posuzování intervalu je třeba věnovat pozornost jeho délce.
U vlna odráží repolarizaci His-Purkyňových vláken a na EKG může chybět.
Normální vlastnosti:
lokalizace - sleduje vlnu T;
amplituda – neměřeno;
trvání – neměřeno;
tvar – směřuje nahoru od středové čáry.
Při posuzování zubu byste měli věnovat pozornost především jeho důležitá vlastnost– formulář.
INTERPRETACE EKG
Krok 1: posouzení rytmu.
Krok 2: Určete frekvenci kontrakcí. Definice identity interval RR a R-R a zda spolu souvisejí.
Krok 3: Posouzení vlny P. Je nutné získat odpovědi na otázky:
Existují nějaké EKG vlny R?
Mají P vlny normální tvar (obvykle nahoru a zaoblené)?
Jsou P vlny všude stejné velikosti a tvaru?
Směřují P vlny všude stejným směrem – nahoru, dolů nebo dvoufázové?
Je poměr P vln a QRS komplexů všude stejný?
Je vzdálenost mezi vlnami P a QRS ve všech případech stejná?
Krok 4: Určete dobu trvání PR interval. Po určení doby trvání intervalu Р-R (norma je 0,12–0,2 s) zjistěte, zda jsou ve všech cyklech stejné?
Krok 5: Určete dobu trvání komplexu QRS. Potřebujete získat odpovědi na následující otázky:
Mají všechny komplexy stejnou velikost a obrys?
Jaká je doba trvání komplexu (norma je 0,06-0,10 s)?
Je vzdálenost mezi komplexy a vlnami T, které je následují, ve všech případech stejná?
Mají všechny komplexy stejnou orientaci?
Jsou na EKG nějaké komplexy, které se liší od ostatních? Pokud ano, změřte a popište každý takový komplex.
Krok 6: Hodnocení vlny T. Odpovědi na otázky:
Jsou na EKG vlny T?
Mají všechny T vlny stejný tvar a obrys?
Je vlna P skrytá ve vlně T?
Jsou T vlny a QRS komplexy směrovány stejným směrem?
Krok 7: Určete dobu trvání QT intervalu. Zjistěte, zda trvání intervalu odpovídá normě (0,36-0,44 s nebo 9-11 malých čtverců).
Krok 8: Vyhodnoťte další komponenty. Zjistěte, zda jsou na EKG nějaké další složky, včetně projevů mimoděložních a aberantních impulsů a dalších abnormalit. Zkontrolujte, zda v segmentu ST nejsou nějaké abnormality a poznamenejte si vlnu U. Popište svá zjištění.
V roce 2002 zveřejnil úvodník „10 největší objevy v kardiologii 20. století“. Ty zahrnovaly angioplastiku a otevřená operace na srdci. První metodou na tomto seznamu je však nepochybně elektrokardiografie a hned vedle je jméno Holanďana Willema Einthovena, tvůrce první rozšířené metody přístrojové neinvazivní diagnostiky, se kterou se setkal každý z nás. Nobelova komise ocenila vynález a jeho znění „za objev techniky elektrokardiografie“ předal Einthovenovi cenu.
Obrázek 1. Augustus Desiree Waller a jeho pes Jimmy.
Abychom byli úplně přesní, pak samozřejmě první elektrokardiogram (EKG) v historii nepořídil Einthoven. Ale hodnocení Texas Heart Institute Journal Stále spravedlivé – nebylo o ní vůbec nic jasné. A náš hrdina se může jmenovat „Nizozemec“, ale také jinak. Vše je však v pořádku.
Pokud budeme uvažovat podle zásady „stát N je vlastí slonů“, bude Rutherford například prvním Novým Zélandem. laureát Nobelovy ceny a Willem Einthoven se stal prvním nobelátem Indonésie. Protože se narodil na ostrově Jáva, ve městě Semarang, dnes pátém největším městě Indonésie. Pak to byla Nizozemská východní Indie, o státu Indonésie nikdo neslyšel, protože do uznání její nezávislosti zbývalo více než 80 let.
Einthovenův původ je také komplikovaný: je potomkem Židů vyhnaných ze Španělska. Příjmení se objevilo pod Napoleonem, který ve svém zákoníku naznačoval, že všichni občané jeho říše, kam patřilo i Holandsko, by měli mít příjmení. Einthovenův prastrýc zvolil trochu zkomolené jméno pro město, kde žil (doufám, že není třeba uvádět jaké).
Otcem budoucího laureáta Nobelovy ceny byl vojenský lékař Jacob Einthoven, který si bohužel nedokázal zajistit vlastní zdraví. V roce 1866 zemřel na mrtvici a o čtyři roky později (Willemovi bylo v té době již 10 let) se jeho rodina přestěhovala do Utrechtu. V rodině samozřejmě nebylo žádné velké bohatství – jeho matka zůstala sama se třemi dětmi. Willem se rozhodl jít ve stopách svého otce – částečně z povolání (lékařství), částečně z nutnosti. Faktem je, že uzavřením vojenské smlouvy mohl zdarma studovat na lékařské fakultě Utrechtské univerzity.
Během svých studentských let byl Willem velmi sportovní osoba, pravidelně uváděl, že i ve studiích je nutné „nenechat tělo zemřít“, byl vynikající šermíř a veslař (ten byl opět donucen, protože si zlomil zápěstí a začal veslovat, aby obnovil funkčnost ruky). A Einthovenova první práce o medicíně byla věnována mechanismu loketního kloubu, který je stejně důležitý jak pro veslaře, tak pro šermíře. V této práci se snad již projevila dualita Einthovenova talentu: vynikající znalost anatomie a fyziologie a zájem o fyzikální principy práce Lidské tělo. V v tomto případě- mechanika. Pak se ale pracovalo na optice a samozřejmě na elektřině.
Obrázek 2. Lippmannův kapilární elektrometr.
Pak měl náš hrdina velké štěstí. Pravda, profesor fyziologie na univerzitě v Leidenu Adrian Heinsius měl smůlu: zemřel. A mladý Einthoven, čtvrt století starý, místo služby v lékařském sboru získal profesuru na ne tak nedávné evropské univerzitě. Stalo se tak v roce 1886 a od té doby Einthoven pracoval v Leidenu více než 41 let – až do své smrti v roce 1927.
Einthoven se také aktivně podílel na oftalmologii – jeho doktorská disertační práce se jmenovala „Stereoskopie prostřednictvím barevné diferenciace“. Později vyšly velmi zajímavá díla„Jednoduché fyziologické vysvětlení různých geometricko-optických iluzí“, „Akomodace lidského oka“ a další. Většinu času však mladý badatel strávil studiem fyziologie dýchání. Včetně práce nervových impulsů v mechanismu řízení dýchání.
Ale pak přišel První mezinárodní kongres ve fyziologii - nejdůležitější událost ve světové medicíně (Basilej, 1889). Tam se uskutečnilo epochální setkání s Augustus Waller(obr. 1), který jako první na světě ukázal, že je možné zaznamenat elektrické impulsy srdce bez otevření těla živého organismu (1887). To, že lidské tělo samo může vyrábět elektřinu, byla velmi nová myšlenka ve fyziologii.
V Basileji Waller ukázal svou práci s vlastního psa Jimmy. Právě Waller by měl být nazýván (a je nazýván) objevitelem EKG.
Je pravda, že je třeba říci, že Wallerovy kardiogramy byly hrozné. Pulsy zaznamenával pomocí kapilárního elektrometru (mimochodem vyvinutý nositelem Nobelovy ceny za fyziku z roku 1908 a jedním z vynálezců barevné fotografie Gabrielem Lippmannem) (obr. 2).
Obrázek 3. Einthovenův strunový galvanometr.
Obrázek 5. Einthovenův trojúhelník.
V tomto zařízení elektrické impulsy ze srdce narážejí na kapiláru se rtutí, jejíž hladina se měnila v závislosti na síle proudu. Ale samotná rtuť nezměnila polohu okamžitě, ale měla určitou setrvačnost (rtuť je velmi těžká kapalina). Výsledkem byl nepořádek. Navíc zaznamenávání srdečních impulsů je zajímavý úkol, ale tady by měl každý vědec umět odpovědět nejvíce hlavní otázka- "Tak co?"
Pět let (od roku 1890 do roku 1895) Einthoven pracoval na zdokonalení technologie kapilární elektrometrie a zároveň vytvořil normální matematický aparát pro zpracování „kaše“. Něco začalo fungovat, ale zařízení bylo stále nespolehlivé, nepřesné a těžkopádné. Nelze však říci, že by tato léta byla marná: v roce 1893 na zasedání Nizozemské lékařské asociace tento termín poprvé oficiálně zazněl z Einthovenu. "elektrokardiogram".
nicméně normální kardiogram Nebylo možné jej získat pomocí kapilární metody. A v roce 1901 Willem Einthoven vyrobil své vlastní zařízení - strunový galvanometr, a první článek o tom, že na něm byl zaznamenán kardiogram, publikoval v roce 1903 (publikace je datována rokem 1902).
Jeho hlavní částí byla křemenná struna - vlákno z křemene o tloušťce 7 mikronů (obr. 3). Byl vyroben velmi originálním způsobem: z luku se střílel šíp, ke kterému bylo připevněno zahřáté křemenné vlákno (dodáme, že stejným způsobem o 20 let později v nově vzniklém Leningrad Phystech, ml. výzkumníci Nikolai Semenov a Pyotr Kapitsa získali ultratenké kapiláry). Toto vlákno, když na něj dopadly elektrické impulsy, se vychylovalo v konstantním magnetickém poli. Pro záznam výchylky nitě se při měření paralelně s ní pohyboval fotografický papír, na který se pomocí čočkové soustavy promítal stín nitě (obr. 4).
Obrázek 6. Vlny a intervaly kardiogramu.
Je zajímavé, jak byla na první kardiogramy aplikována dočasná souřadnicová mřížka (dnes papír na kardiogramy mřížku hned obsahuje, ale Einthoven měl fotografický papír!). Síť byla aplikována pomocí stínů z paprsků kola bicyklu rotujícího konstantní rychlostí.
Holanďan se jako laureát dlouho nedožil – dva roky po Nobelově přednášce zemřel na rakovinu žaludku. Nejsmutnější je, že přes otevřenost jeho laboratoře (často tam byli hosté) ani studenti, ani vědecká škola po Einthovenovi nezůstal žádný. Existuje však Einthovenova laboratoř: po něm je pojmenována laboratoř experimentální cévní medicíny v jeho rodném Leidenu (Leidenská univerzita zdravotní středisko, LUMC).
A ještě jeden zajímavý postřeh. Článek o Einthovenovi v ruskojazyčné Wikipedii je mnohem podrobnější a delší než článek v anglické Wikipedii a navíc je to jeden z „dobrých“ článků (potvrzuji - je to dobré!). Úžasný fakt, ale objevitel kardiogramu má své rusky mluvící fanoušky. Nyní je jich však minimálně o jednu více.
Literatura
- Mehta N.J., Khan I.A. (2002). 10 největších objevů kardiologie 20. století. Tex. Heart Inst. J. 29 , 164–71 ;
- Waller A. D. (1887). Ukázka elektromotorických změn doprovázejících tlukot srdce na člověku. J. Physiol. 8 , 229–234 ;
- Einthoven W. (1901). Nový galvanometr. Archives néerlandaises des sciences exclusivees et naturelles. " Stránky Polytechnického muzea...
