 |
Основная задача метода ЭКГ
|
|
|
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
Лабораторная работа
Тема: «Физические основы электрокардиографии»
Дисциплина Биофизика
Регистрационный №___
Экземпляр №___
Цель работы. 1) Изучение электрического поля сердца и его изменений. 2) Ознакомление с работой электрокардиографа и методикой получения электрокардиографии.
Краткая теория
Введение.
Свойства биологических объектов, являющиеся результатом жизнедеятельности самого организма и за счет которых осуществляется поддержание градиента потенциала, называются активными. Активные электрические свойства обеспечивают определенное движение и перераспределение ионов. К ним относят биоэлектрические потенциалы.
Биопотенциал — это разность потенциалов (напряжение), снимаемая между двумя точками. Биопотенциалы имеют ионную природу и образуются вследствие разницы концентраций положительных и отрицательных ионов по обе стороны мембран клеток, тканей и органов живого организма. Биопотенциалы очень тонко и точно отражают функциональное состояние органов и тканей в норме и в патологии, поэтому регистрация их с последующим анализом является весьма распространенным приемом при физиологических исследованиях и при диагностике заболеваний.
Электрокардиография (ЭКГ) – метод графической регистрации характеристик электрического поля сердца и их изменений в процессе сердечных сокращений. По виду и особенностям соответствующей кривой – электрокардиограммы – можно судить о деятельности сердца и ее нарушениях.
В настоящее время метод ЭКГ – один из широко распространенных и информативных методов клинической диагностики, совершенно безвредный для пациента. Соответствующие регистрирующие приборы – электрокардиографы – просты в эксплуатации, портативные и являются наиболее доступными и массовыми медицинскими приборами.
|
|
|
Электрическое поле сердца. Сердце как диполь
Источником электрического поля сердца являются электрические заряды – ионы, распределенные сложным образом в клетках и межклеточном пространстве миокарда.
Рис. 1
Картина эквипотенциальных линий электрического поля изображена на рис. 1а (в момент сокращения желудочков). Вид этих линий напоминает поле, создаваемое электрическим диполем (рис. 1б) – пунктирными линиями изображены эквипотенциальные линии, сплошными силовые линии электрического поля.
Электрический диполь – это два близко расположенных заряда разного знака, равных по абсолютной величине (- q и+ q).
Основной физической величиной для диполя является вектор электрического момента диполя 
, равный по величине произведению
, (1)
где 
– расстояние между зарядами. При этом вектор направлен вдоль оси диполя АА от отрицательного заряда (- q) к положительному (+ q) (рис. 1в).
Электрическое поле диполя в любой удаленной точке полностью определяется вектором . Напряжение (разность потенциалов) между двумя равноудаленными от диполя точками прямо пропорционально проекции вектора .
| Рис. 2 |
3. Вектор дипольного момента сердца и его изменение во время сердечного цикла.
Основная задача метода ЭКГ
В простейшей теории ("теория Эйнтховена") сердце в электрическом отношении считают диполем, находящимся в однородной среде, которой приближенно являются окружающие сердце ткани. Поэтому за основную электрическую характеристику сердца принимают вектор дипольного момента сердца (рис. 2а), в дальнейшем ДМС.
В течение цикла сердечного сокращения (ЦСС) вектор непрерывно изменяется по величине и направлению, приближенно оставаясь во фронтальной плоскости тела. Эти изменения связаны с процессами де- и реполяризации клеточных мембран и целых участков ткани миокарда, сопровождающих механические сокращения сердечной мышцы. За время одного ЦСС конец вектора ДМС движется по почти плоской кривой, состоящей из трех замкнутых частей – "петель" (рис. 2б): Р, qRs, T. При этом начало вектора условно считают фиксированным (обычно в точке, расположенной в межпредсердечной перегородке, около верхушки сердца). Направление движения конца вектора на рис. 7 указано жирными стрелками.
|
|
|
Каждая часть этой кривой (Р, qRs, T) связана со вполне определенной электрической фазой ЦСС ("петл я " Р – с возбуждением предсердий, "петля" qRs и Т – с процессами де- и реполяризации желудочков). При этом максимальное по величине значение вектора имеет в положении R (рис. 2б), соответствующем стадии наибольшей поляризации желудочковых отделов миокарда. Это положение вектора определяет направление электрической оси сердца АА, в норме почти совпадающее с анатомической осью сердца.
Каждая клетка миокарда представляет собой маленький электрический генератор, который разряжается и заряжается при прохождении волны возбуждения. ЭКГ является отражением суммарной работы этих генераторов и показывает процессы распространения электрического импульса в сердце. В норме электрические импульсы автоматически генерируются в небольшой группе клеток, расположенных в предсердиях и называемых синоатриальным узлом (рис. 3). Поэтому нормальный ритм сердца называется синусовым. Когда электрический импульс, возникая в синусовом узле, проходит по предсердиям, на электрокардиограмме появляется зубец P (см. рис. 4).
Рис. 4
Дальше импульс через атриовентрикулярный (АВ) узел распространяется на желудочки по пучку Гиса. Клетки АВ-узла обладают более медленной скоростью проведения и поэтому между зубцом P и комплексом, отражающим возбуждение желудочков, имеется промежуток. Расстояние от начала зубца Р до начала зубца Q называется интервал PQ. Он отражает проведение между предсердиями и желудочками и в норме составляет 0,12-0,20 сек. Потом электрический импульс распространяется по проводящей системе сердца, состоящей из правой и левой ножек пучка Гиса и волокон Пуркинье, на ткани правого и левого желудочка. На ЭКГ это отражается несколькими отрицательными и положительными зубцами, которые называются комплексом QRS. В норме длительность его составляет до 0,09 сек. Далее кривая вновь становится ровной, т.е, находится на изолинии. Затем в сердце происходит процесс восстановления исходной электрической активности, называемый реполяризацией, что находит отражение на ЭКГ в виде зубца Т и иногда следующего за ним небольшого зубца U. Расстояние от начала зубца Q до конца зубца Т называется интервалом QT. Он отражает так называемую электрическую систолу желудочков. По нему врач может судить о продолжительности фазы возбуждения, сокращения и реполяризации желудочков.
|
|
|
ЭКГ является ценным диагностическим инструментом. По ней можно оценить источник (так называемый водитель) ритма, регулярность сердечных сокращений, их частоту. Все это имеет большое значение для диагностики различных аритмий. По продолжительности различных интервалов и зубцов ЭКГ можно судить об изменениях сердечной проводимости. Изменения конечной части желудочкового комплекса (интервал ST и зубец Т) позволяют врачу определить наличие или отсутствие ишемических изменений в сердце (нарушение кровоснабжения).
Основной задачей метода ЭКГ является получение максимально возможной информации о направлении вектора ДМС и его изменении в течение ЦСС и ее анализ.
Эта задача решается непосредственно в специальной разновидности метода ЭКГ - векторной электрокардиографии. В обычном методе ЭКГ информацию о векторе ДМС получают косвенно, восстанавливая вектор по величине его проекций.
Отведения
Для получения сведений о векторе ДМС в методе ЭКГ измеряют электрическое напряжение (то есть разности потенциалов) 
(где k = 1, 2, 3, …) между парами фиксированных точек на поверхности тела пациента. Каждое измерение, производимое с наложением электродов в соответствующих точках тела, принято
| Рис. 5 |
называть отведением. Графическая кривая, определяющая зависимость этих напряжений от времени, 
, называется электрокардиограммой (кривой ЭКГ) в отведении номер k.|
|
|
Три основные отведения I, II, III получаются (предложено Эйнтховеном), когда в качестве точек, между которыми измеряются напряжения, берутся следующие: точка А – на правой руке, В – на левой руке, С – на левой ноге, причем эти точки образуют (приближенно) вершины равностороннего треугольника АВС, в центре О которого находится сердце (рис. 5а). Зависимость от времени напряжения U АВ между точками А и В – 
– соответствует отведению I(рис. 5б, 6а), U АС(
) –отведению II и U ВС(
) – отведению III.
| Рис. 6 |
, приближенно соответствует зависимости 
проекции вектора ДМС на соответствующее направление от времени (рис. 6а).
| Рис. 7 |
При вращении вектора ДМС по замкнутым "петлям" кривой ВКГ его проекция изменяет свою величину, которую и фиксирует прибор (рис. 6б). Из сравнения кривых ЭКГ в I, II, III отведениях нетрудно получить представление о направлении вектора ДМС в каждый момент времени, то есть решить основную задачу метода ЭКГ. Например, сопоставляя относительные величины зубцов R в трех отведениях, можно легко определить положение электрической оси сердца АА, что часто имеет важное значение для диагностики сердечных заболеваний.
Для получения дополнительной информации об электрической активности сердца в настоящее время используются также другие отведения ЭКГ, например, усиленные отведения от конечностей (aVR, aVL, aVF), а также комплекс грудных отведений (V) – специальные электроды с резиновыми присосками прикрепляются в определенных анатомических точках грудной поверхности (рис. 7).
В отведении aVR (от правой руки) "снимается" напряжение U A(BC) между точкой А и общей точкой (ВС), то есть электроды, прикладываемые в точках В и С, соединяются между собой проводником. Аналогично отведение aVL (от левой руки) соответствует напряжению U B(AC), а отведение aVF (от левой ноги) – напряжению U C(AB).
Наконец, для получения кривой ЭКГ высокого качества еще один электрод присоединяется к правой ноге пациента; он соединяется с корпусом измерительного прибора с заземлением.
Таким образом, принятая в современной клинической практике система электрографического обследования предполагает получение 6 основных (I, II, III, aVR, aVL, aVF) и 6 грудных V 1 - V 6) отведений.
|
|
|
