 |
на отрицательных зарядах. Силовые линии одного и того же поля не пересекаются.
|
|
|
|
Физические основы электрокардиографии
1. Физические принципы и задачи электрокардиографии.
В результате электрической активности возбудимых клеток возникает электрическое поле. С помощью электродов биопотенциалы можно снять, измерить и отобразить. Регистрация биопотенциалов органов и тканей с диагностической или исследовательской целью называется электрографией.
Электрограмма – это зависимость разности потенциалов на разных участках тела от времени. Название электрограмм указывает на орган или ткань, функционирование которых приводит к появлению регистрируемой разности потенциалов: электрокардиограмма, электроэнцефалограмма, электромиограмма.
2 задачи электрограмм: выяснение механизма их возникновения и определение состояния органа по характеру его электрограммы.
2. Основные характеристики электрического поля.
Электрическое поле – вид материи, посредством которого происходит взаимодействие электрических зарядов.
Е – напряжённость электрического поля – векторная величина – основная характеристика электрического поля. Е = F/q, F – сила действующая со стороны поля на заряд. [В/м].
|
|
Напряжённость поля точечного заряда Е = q/4πεε0r2.
Распределение электрического поля в пространстве
изображают с помощью силовых линий –
воображаемых линий, касательные к которым силовая линия
в каждой точке совпадают с направлением Е в каждой точке.
Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются
на отрицательных зарядах. Силовые линии одного и того же поля не пересекаются.
Однородное поле – в каждой точке которого вектор напряжённости Е одинаков по величине и направлению.
|
|
|
Потенциал электрического поля в данной точке пространства является скалярной электрической характеристикой и равен отношению потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда. φ =W/q = q·Е·d/q=E·d
Потенциал поля точечного заряда q в однородном диэлектрике с диэлектрической проницаемостью ε равен φ(r)=q/4π·εε0r.
Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками – отношение работы поля по перемещению заряда из точки 1 в точку 2. φ 1- φ2 =U = A/q [B].
Эквипотенциальные поверхности –поверхности с одинаковымпотенциалом.
3. Электрический диполь, поле диполя.
Электрический диполь – система из двух равных по величине и противоположных по знаку точечных зарядов, расположенных на расстоянии l.
|
|
|
Диполь создаёт в пространстве электрическое поле.
Клетка – минимальный элемент возбудимой ткани,
способный электрически возбудиться и проводить возбуждение.
Мембрана разделяет два раствора электролитов, разделяющихся по составу. – – + + + + +
Раздражение участка клеточной мембраны сигналом, вырабатываемым
синусовым узлом деполяризует этот участок. – – + + + + +
Локальный ток приводит к деполяризации всего мышечного волокна.
В области соприкосновения участков, находящихся в разных состояниях, возникает электрическое поле, подобное полю диполя. Возбуждающееся волокно можно рассматривать как перемещающийся диполь.
Сердце – множество возбуждающихся мышечных волокон (электрических диполей, со своим вектором – дипольным моментом). Они формируют интегральный электрический вектор сердца, величина и направление которого меняются в каждый момент сердечного цикла.
Сердце – диполь образует электрическое поле во всём организме
|
|
|
и на его поверхности.
|
|
|
Диполь с электрическим моментом р находится в точке О.
|
|
|
от диполя: U = φ 1- φ2 = sin β/2/2πεε0r2· p·cos γ =k·p·cos γ
|
|
прямую, соединяющую точки А и В.
если диполь в центре равностороннего треугольника – то разность потенциалов на сторонах этого треугольника пропорциональны проекциям вектора р на его стороны. Сопоставляя эти проекции можно судить о величине и направлении вектора р в данной плоскости.
4. Теория Эйнтховена.
ü Сердце – диполь, состоящий из множества элементарных диполей. Причём, величина и направление этого суммарного диполя меняется со временем.
ü Сердце – диполь находится в центре равностороннего треугольника с вершинами –запястья рук и лодыжка левой ноги (т.к. сердце сдвинуто от средней линии тела влево).
ü Разность потенциалов в отведении пропорциональна проекции вектора электрического диполя на это направление.
Зная разность потенциалов в двух точках, можно говорить о величине и направлении вектора дипольного момента. U = φ 1- φ2 = k·p·cos γ
5. Основные отведения при снятии ЭКГ. Усиленные униполярные отведения от конечностей.
Пара точек с которых снимается изменение разности потенциалов, называется отведением.
Всего 12 отведений: 3 стандартных и 3 усиленных от конечностей, 6 грудных
|
|
проекциями электрического момента сердца на
|
Стандартные биполярные отведения от конечностей:
I отведение – правая рука - левая рука.
II отведение – правая рука - левая нога.
III отведение – левая рука - левая рука.
|
Униполярные отведения от конечностей –
|
|
|
электродом, наложенным на конечность и
электродом, представляющим собой объединённый
электрод от двух других конечностей.
|
|
угла между стандартными отведениями I и II.
Оси отведений aVL и aVF являются биссектрисами
|
|
|
двух других углов треугольника Эйнтховена.
|
В этих отведениях регистрируются увеличенные по амплитуде потенциалы.
Рассмотренные отведения от конечностей отражают проекции векторной петли на фронтальную плоскость. Грудные отведения позволяют судить о проекции интегрального вектора на горизонтальную плоскость. При снятии этих отведений один электрод объединяет три отведения от конечностей, а активный электрод помещают на определённые участки в области сердца.
6. Электрокардиограмма, её вид, зубцы и комплексы, их связь с фазами сокращения сердца.
Электрокардиограмма – кривая изменения электрической активности сердца, характеризующая деятельность сердечной мышцы во времени.
На графике ЭКГ по вертикали регистрируются значения напряжения U (разности потенциалов φ1- φ2), изменяющегося в соответствии с колебаниями величины и направления электрического поля сердца.
На кривой ЭКГ видны положительные и отрицательные зубцы, обозначаемые латинскими буквами от Р до Т. Предсердный комплекс начинается с зубца Р, соответствующего распространению возбуждения по обоим предсердиям. Сегмент PQ – все отделы предсердий охвачены возбуждением. Реполяризация предсердий (не отражается на ЭКГ) совпадает с началом желудочкового комплекса – участка кривой от начала зубца Q до конца Т. QRS – комплекс, отражает распространение возбуждения по желудочкам, а зубец Т их реполяризацию.
Зная расстояние между вершинами соседних R-зубцов, можно рассчитать длительность одного сердечного цикла, который обратно пропорционален частоте сокращений сердца (60/длит.инт.RR(с)=уд./мин).
Амплитуды зубцов в норме лежат в пределах 0,1- 5 мВ. Сохранение во времени формы, фазы, амплитуды кривой означает нормальную работу сердца. Отклонения от нормы характеризуют нарушения сердечной деятельности.
7. Блок-схема электрокардиографа. Электроды, усилитель, регистрирующая часть. Калибровка.
 |
|
|
|
Электроды
(сигнал электрического происхождения)
Электрокардиограф состоит из:
ü электродов, накладываемых на тело пациента;
ü комплекта проводов, соединяющих электроды с кардиографом;
ü широкополосного дифференциального усилителя;
ü регистрирующего устройства (самописец, монитор);
ü переключателя отведений;
ü источника калибровочного напряжения, указывающего масштаб измеряемого напряжения.
Т.к. амплитуда потенциалов, записываемых с поверхности тела, может быть меньше 1мВ, во всех электрокардиографах вмонтированы электронные усилители.
Частотный спектр регистрируемого сигнала охватывает диапазон частот от 0,5 до 400 Гц. Он включает и частоту 50 Гц промышленной электросети. Это приводит к значительным искажениям измеряемого сигнала. Поэтому в электрокардиографах применяется дифференциальный усилитель, имеющий 3 клеммы, одна из которых является опорной для двух других. Один сигнал между 1 клеммой и опорной, другой между 2 клеммой и опорной. При этом выходной сигнал будет усиленной копией разности 2-х входных сигналов.
Измеряемый сигнал представляет собой разность потенциалов между электродами А и В.
U1= φА- φ0+Uпом U2= φВ- φ0+Uпом
U2 - U1= k(φВ + φ0+Uпом) – k(φА+ φ0+Uпом)= k(φВ - φА)
Получаем усиленный измеряемый сигнал, свободный от помех.
Все электрокардиографы имеют блок калибровки: калибровочный сигнал величиной 1мВ должен вызывать отклонение пера на 1 или 0,5 или 2,5 см (по выбору).
Для снятия электрокардиограммы электроды накладываются по системе стандартных отведений на внутреннюю поверхность предплечий и голеней. Для уменьшения переходного сопротивления между электродами и кожей помещают прокладки из марли, смоченные раствором поваренной соли в воде. Провода кабеля отведений соединяются с электродами так:
красный – к электроду на правой руке,
жёлтый – к электроду на левой руке,
зелёный – к электроду на левой ноге,
чёрный – к электроду на правой ноге.
|
|
|
