О методе получения электрокардиограммы

Электрокардиография является одним из ведущих методов исследования сердечно-сосудистой системы, в основе которого лежит регистрация биопотенциалов, возникающих в сердечной мышце при еѐ возбуждении (см. Введение). Согласно теории Эйнтховена (теория формирования электрокардиограммы) сердце рассматривается как бесконечно малый (точечный) электрический диполь4, располо-женный в центре равностороннего треугольника и непрерывно меняющий величину и направление вектора электродвижущей силы (ЭДС). Проекции вектора на каждую из сторон треугольника определяют форму электрокардиограммы в трех стандартных отведениях.

4 Точечным электрическим диполем называют систему двух равных по величине и противоположных по знаку электрических зарядов, расположенных на расстоянии друг от друга, малом, по сравнению с расстоянием до рассматриваемой точки.

Электродвижущую силу любого источника тока, в том числе и сердца, можно зарегистрировать, устанавливая электроды не только на поверхности возбуждаемой ткани, но и в проводящей среде, окружающей источник. Это возможно благодаря существованию вокруг каждого источника тока электрического поля. Помещая электроды в любые точки электрического поля, можно зарегистрировать разность потенциалов, несущую определѐнную информацию об ЭДС источника.

При сокращении сердечной мышцы происходит одновременно возбуждение многих участков миокарда, причѐм направление векторов деполяризации и реполяризации в каждом из этих участков может быть различным и даже противоположным. Электрокардиограф записывает результирующую ЭДС сердца для данного момента возбуждения. Электрический вектор сердца движется в грудной клетке в трехмерном пространстве во фронтальной, горизонтальной и сагиттальной плоскости. Поэтому в зависимости от используемого при диагностике типа отведения получаются различные виды кар-диограмм.

Как правило, биопотенциалы сердца измеряют не на поверхности сердца, а на поверхности тела. Измеренные на поверхности тела напряжения будут иметь меньшие значения, по сравнению с напряжениями на поверхности сердца.

Рис. 3.4. Схемы трех стандартных отведений (URL: http://www.cardioportal.ru)

Поскольку электроды располагаются вдали от сердца, то практически безразлично, на какую часть конечности они накладываются. Для удобства электроды чаще всего размещают у запястья и вблизи щиколотки. Как видно из рис. 3.4, все три стандартных отведения образуют равносторонний треугольник, вершинами которого являются правая рука, левая рука и левая нога с установленными там электродами. Осями стандартных отведений являются стороны треугольника Эйнтховена. В центре треугольника расположен электрический центр сердца. Перпендикуляры, проведѐнные из центра сердца к осям отведений, делят каждую ось на две равные части: положительную, обращѐнную в сторону положительного (активного) электрода, и отрицательную, обращѐнную в сторону отрицательного электрода.

Если в какой-то момент сердечного цикла электрический вектор сердца проецируется на положительную часть оси отведения, то на электрокардиограмме записываются положительные зубцы R, T, P (рис. 3.5), если на отрицательную, то зубцы – отрицательные (Q, S).

Рис. 3.2

Основными характеристиками электрокардиограммы являются высота, форма зубцов и длительность интервалов. В момент времени, когда дипольный момент сердца принимает максимальное значение (зубец R), направление дипольного мо-мента (электрическая ось сердца) совпадает с его анатомической осью.

Рис. 3.5

Прибор, предназначенный для регистрации электрокардиограммы, называется электрокардиографом. Биопотенциалы, возникающие в процессе жизнедеятельности сердца, имеют малую величину 1–2 мВ, поэтому для уверенной регистрации их надо усилить примерно в 100 раз. Основными частями электрокардиографа являются: электроды, усилитель и регистрирующая система (рис. 3.6). В качестве регистратора может использоваться самописец, осциллограф или персональный компьютер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Экспериментальная часть

Цель – научиться:

1)находить зону контакта электрода с биообъектом и правильно накладывать электроды на выбранные зоны в соответствии с I стандартным отведением;

2) устанавливать режимы работы используемой аппаратуры;

3) проводить регистрацию электрокардиограмм в спокойном состоянии, после физической нагрузки и их анализ;

4) определять различные виды помех.

Аппаратура:электроды, резиновые бинты, кабель для присое-динения электродов к усилителю, биоусилитель Bio-Amplifier, соединительные провода, универсальная установка Кобра 3 (Basic-Unit), источник питания 12 В, персональный компьютер (РС), элек-тродный крем.

В используемой нами установке (см. рис. 3.6) биопотенциал с электродов подается на вход дифференциального усилителя(Bio-Amplifier), с выхода которого поступает на аналоговый вход уни-версальной установки Кобра 3 (Basic-Unit), вкоторойаналоговый сигнал переводится в цифровую форму.

Рис. 3.6. Подготовка к эксперименту

Работа базовой установки управляется персональным компьютером.

Подготовка к регистрации ЭКГ

Соедините выходной порт биоусилителя с аналоговым входом 2 (Analog in 2/52) базовой установки (Basic-Unit).При этом необходимособлюдать полярность соединения:красныйпровод на"+"гнездо, синий –на "–"гнездо.

1. Включите РС. Раскройте имя пользователя – Student.

2. Смажьте электроды небольшим количеством электродного крема и плотно прикрепите их резиновым бинтом: на внутреннюю сторону левого и правого запястий и к левой лодыжке.

3. Подключите электродный кабель по схеме: красный вывод – к электроду на правой руке, желтый – к электроду на левой руке, зе-лѐный – к электроду на левойноге.

4. Переключатель режима работы усилителя переведите в положение EKG (ЭКГ), коэффициент усиления – х100и включите сетевой тумблер (расположен на задней панели).

Проведение эксперимента

Во время записи кардиограммы человек должен сидеть в расслаб-ленном состоянии, положив руки на стол (см. рис. 3.6).

1. Раскройте пиктограмму (иконку) m:

– кнопкой откройте "Новое измерение";

– установите параметры измерения в соответствии с рис. 3.7;

Рис. 3.7. Параметры измерения

– по окончании установки параметров измерения нажмите мышкой кнопку "Далее", затем"Начать измерения".

2. Проведите запись электрокардиограмм для человека, находящегося:

– в состоянии максимального расслаблении (состояние покоя);

– после кардионагрузки (например, после 10 полных приседаний).

Конец измерения автоматический по истечении установленного Вами времени/количества отсчѐтов.

3. По окончании записи ЭКГ сохраните данные в файл под своим именем, который будет находиться в папке "Мои документы".При необходимости повторите эксперимент.

4. Для определения регулярности сердечных сокращений проведите запись ЭКГ за большее время, например за 1020 сек.

5. Изучите влияние возможных помех на ЭКГ. Для этого проведите регистрацию ЭКГ:

– во время записи ЭКГ пациент слегка сжимает и разжимает пальцы руки. Назовите причину возникновения помехи и определите амплитуду смещения ЭКГ от изолинии;

– в процессе записи ЭКГ смоделируйте обрыв активного (жѐлтого) провода, отсоединив его от электрода;

– снимите электродную пасту с электрода правой руки, положите под электрод сухой бинт, запишите ЭКГ.

Сравните электрокардиограммы, записанные в п. 5, с полученными ранее ЭКГ (п. 2). Определите амплитуду, частоту помехи и назовите еѐ источник.

Предварительный анализ электрокардиограмм и обсуждение результатов

Анализ электрокардиограммы заключается визмерении и сравнении высоты отдельных зубцов, а также в определении длительности зубцов, формы и интервалов между ними.

Для просмотра и анализа электрокардиограммы в меню программы выберите Файл => Открыть измеренияизагрузите соответствующий файл. Далее в верхнем ряду панели инструментов активизируйте значок # "обзор".

После этого на экране появится рамка с параметрами данных по оси Х (времени) и Y (напряжения), которые соответствуют положению точек 1 и 2, а также разнице между ними (рис. 3.8). Для измерения интервала времени между выбранными импульсами необходимо подвести маркер к точке 1 и переместить еѐ в требуемое положение, затем повторить действия для точки 2. Компьютерная система авто-матически проведѐт расчет разности по времени и напряжению.

Рис. 3.8. Примерный вид электрокардиограмм

Если необходимо изменить масштаб электрокардиограммы по оси X или Y, то поместите курсор мышки чуть ниже соответствующей оси координат, при этом курсор превратится в двунаправленную стрелку. Вращение колѐсика мышки от себя увеличит размер изображения, вращение колѐсика к себе – уменьшит. Нажав левую кнопку мышки, можно перемещать изображение по горизонтали/вертикали в любую сторону, производя механические смещения мышки.

Расшифровку ЭКГ обычно производят в следующей последовательности.

1. Анализ сердечного ритма и проводимости:

– оценка регулярности сердечных сокращений,

– подсчѐт числа сердечных сокращений,

– определение источника возбуждения (при одном отведении определить невозможно),

– оценка функции проводимости.

2. Анализ предсердного зубца Р.

3. Анализ желудочкового комплекса QRST:

– анализ комплекса QRS,

– анализ сегмента RS–Т,

– анализ зубца Т,

– анализ интервала Q–Т.

Примечание. При расшифровке электрокардиограммы учитывайте усиление биосигналов в 100 раз!

В отчѐте по работе необходимо представить:

1. Описание процедуры получения электромиограммы.

2. Электрокардиограммы в состоянии покоя, после кардионагрузки и с различными видами помех.

3. Таблицы с результатами анализа полученных Вами электрокардиограмм.

Вопросы

1. Что называется электрокардиограммой?

2. Объясните метод еѐ получения.

3. Чем определяется амплитуда зубцов и длительность интервалов?

4. Назовите возможные помехи, искажающие ЭКГ, и причины их возникновения. Приложение к работе 3