Электроды. Требования, предъявляемые к электродам. Классификация накожных и подкожных электродов: по назначению, по электрическим свойствам, специфичности.

Требования к биомедицинским электродам:

К конструкции и материалу электродов предъявляется ряд тре­бований, определяемых специфическими условиями физиологического эксперимента и свойствами биообъекта:

1. хорошая электропроводность;

2. биологическая инертность (нетоксичность);

3. высокая прочность;

4. возможность надежного и удобного крепления;

5. отсутствие поляризации, высокая помехоустойчивость к специфическим помехам;

6. легкость и пластичность;

7. Физико-химическая инертность;

8. стабильность измерений;

9. малые габариты и вес;

10. простота и долговечность.

Так как живой ткани присуща реакция на любое инородное тело, с которым оно соприкасается, то материал электрода должен быть биологически инертным (нетоксичным). Кроме того, электрод должен иметь по возможности минимальные размеры, так как тканевая реакция выражена тем сильнее, чем больше инородное тело. Размер электрода должен быть небольшим еще и потому, что с увеличением электрода увеличиваются помехи от соседних участков ткани. С другой стороны, препятствием к уменьшению электрода является требование высокой электропроводности и прочности. Чтобы избежать по­ломки при интенсивной мышечной работе, электроды и подходящие к ним провода должны быть достаточно мягкими и гибкими. Конструкция электродов должна предусматривать возможность надежного и удобного крепления. Этими требованиями объясняется разнообразие конструкций электродов.

1.2.2 Классификация биомедицинских электродов

По особенностям применения можно выделить четыре группы электродов: 1) для кратковременного использования (в основном в кабинетах функциональной диагностики); 2) для длительного, непрерывного наблюдения биоэлектрических сигналов (в условиях палат реанимации, интенсивной терапии, при исследовании состояния человека в процессе трудовой деятельности); 3) для динамических наблюдений (при наличия интенсивных мышечных помех в условиях физических нагрузок, в спортивной медицине и палатах реабилитации); 4) для экстренного применения в условиях скорой помощи.

По функциональному назначению биомедицинские электроды различают в соответствии о видом регистрируемой электрофизиологической активности (электрокардиографические, электромиографические, электроэнцефалографические, микроэлектроды для внутриклеточного исследования и т.д.).

В зависимости от способа контактирования с биообъектом различают накожные (поверхностные) и подкожные (игольчатые) электроды. В свою очередь, среди поверхностных электродов в зависимости от характера сопротивления кожно-электродного контакта можно выделить следующие группы: металлические, емкостные, резистивные и резистивно- емкостные.

По склонности к поляризации электроды делятся на поляризую­щиеся, слабополяризующиеся и неполяризующиеся. Биомедицинские электроды также классифицируют по форме, материалу активного слоя, способу крепления, поляризуемости и другим признакам. Кроме электрофизиологических измерений, в медицинской практике электро­ды широко применяются для оказания терапевтического воздействия на организм электрическим током и другими факторами. Наиболее полная классификация биомедицинских измерительных электродов при­ведена в ГОСТ 24878-81 (СТ СЭВ 2483-80) "Электроды для съема биоэлектрических потенциалов".

1.2.3 Структура и особенности контакта "электрод-кожа"

Общим требованием, предъявляемым к поверхностным электродам, является требование уменьшения переходного сопротивления элект­род-кожа, целиком определяющего погрешность импеданса. Значение этого сопротивления зависит от типа материала электрода, свойств кожи, площади ее соприкосновения с электродом, от свойств межконтактного слоя между электродом и кожей. В общем случае структуру участка контакта электрода с кожей можно представив в виде, изображенном на рисунке 1.1. Между кожей и электродом размещен тонкий слой электролита, возникающий естественно (выделения потовых желез) или вносимый при наложении электрода (токопроводящие пас­ты, физиологический раствор).

Ткани тела являются проводником второго рода, импеданс которого содержит активную и реактивную составляющие. Емкость тканей создается мембранами образующих ткани клеток и многочисленными поверхностями, разделяющими отдельные органы и структуры тела. Реактивная составляющая тока, протекающего по подкожным тканям, по крайней мере, на порядок меньше активной составляющей, и ею можно пренебречь. Емкость тканей кожи достигает 0,1 мкФ/см², и ее необходимо учитывать,

Электрические свойства контакта "электрод-кожа" определяются в основном поляризационными свойствами поверхностей раздела с разными типами проводимостей - перехода "ткани тела-электролит" и переход "электролит-электрод". Типичная кривая поляризации E=f(j), где Е - разность потенциалов на переходе; j - плотность тока, приведена на рисунке 1.2. Она носит нелинейный характер, но при малых плотностях тока (до 10-15 мкА/см²) на ней можно выде­лить линейный начальный участок. На практике даже при максималь­ных амплитудах регистрируемых биоэлектрических сигналов кожно-электродный импеданс можно считать линейным.

Поверхности разделов характеризует также равновесная разность потенциалов Е₀, возникающая на переходе при отсутствии тока, которая определяется природой контактирующих сред. В зависимости от материала электрода, свойств электролита, температуры, способа обработки кожи значение е_с, изменяется в пределах 0,1- 50 мВ. Поляризация электродов может сильно искажать форму регистрируемого сигнала, поэтому она крайне нежелательна. При регистрации биопо­тенциалов величина Е₀ должна оставаться постоянной, поэтому для некоторых типов электродов необходимо применение специальных мер для стабилизации значения Е₀. Разработаны и неполяризующиеся электроды. Регистрация биоэлектрических сигналов, где это возможно, осуществляется с помощью усилителей переменного тока, нижняя граничная частота которых составляет доли герц, поэтому в расче­тах величиной Е₀, если она постоянна, можно пренебречь.

Электроды

Наиболее распространенным типом электродов для съема биопотенциалов являются металлические электроды. В качестве материалов для их изготовления применяются золото, серебро, платина, палладий, нержавеющая сталь, иридиевые сплавы и другие металлы, сплавы и соединения, полученные прессованием, электролитическим хромированием и т. д.

Выбор материала и способа обработки поверхности существенно влияет на величину контактного сопротивления (кожно- электродный импеданс), уровень шума и величину артефактов, а также на интен­сивность потенциалов поляризации.

Переходное сопротивление между чистой сухой кожей и электродом может достигать сотен килоом. С целью уменьшения этого сопротивления при использовании металлических электродов применяют марлевые прокладки, смоченные физиологическим раствором, которые помещают между электродом и кожей, илиспециальные токопроводящие пасты. Это позволяет уменьшить переходное сопротивление до десятков килоом.

Переходное сопротивление уменьшается также при увеличении площади контакта электрод – кожа. Однако при значительном увеличении размеров электрода возрастает погрешность усреднения, а, следовательно, уменьшается диагностическая ценность измеряемого биопотенциала как сигнала о локальных изменениях электрической активности.

Так как для металлического электрода R_э = 0, то эквивалентная схема входной цепи усилителя биопотенциалов принимает вид, изображенный на рисунке 1.4.

Наиболее широко используемыми металлическими электродами для съема биопотенциалов с поверхности тела являются металлические пластинки круглой или овальной формы из нержавеющей стали площадью до 20 см², неполяризующиеся электроды из хлорированного серебра, электроды-присоски, снабженные резиновым баллончиком, который дает возможность просто и достаточно надежно укрепить электрод в нужной точке тела, и ряд специальных электродов. Среди электродов специальной конструкции следует отметить поверхностные слабополяризующиеся электроды типов ЭПСК (электрокардиографические), ЭПСМ (электромиографические), ЭПСЭ (электроэнцефалографические), которые предназначены для съема биоэлектрических сигналов при длительном наблюдении за состоянием тяжелобольных и больных во время операций, при биотелеметрии труда и спортивных нагрузок. Электроды типов ЭПСК и ЭПСМ состоят из нескольких собственно электродов. Каждый такой электрод состоит из рабочего хлоросеребряного элемента, запрессованного в пластмассовый корпус ив полистирола марки ПСМ, и имеет полость для электродной пасты (рисунок 1.5). Электроды типов ЭПСК и ШСМ укрепляют к биообъекту с помощью клейких колец. Конструкция электродов типа ЭПСЭ отличается наличием паза, который служит для фиксации электродов посредством энцефалографического шлема в соответствующих зонах головы (рисунок 1.6). Для регистрации ЭМГ также применяют игольчатые электроды.

64. Система отведения биопотенциалов. Правила наложения электродов.

Отведения

Каждая из измеряемых разностей потенциалов в электрокардиографии называется отведением. Отведения I, II и III накладываются на конечности: I — правая рука (-) — левая рука (+),

II — правая рука (-) — левая нога (+), I

II — левая рука (-) — левая нога (+).

С электрода на правой ноге показания не регистрируются, его потенциал близок к условному нулю, и он используется только для заземления пациента.

 

Регистрируют также усиленные отведения от конечностей: aVR, aVL, aVF — однополюсные отведения, они измеряются относительно усреднённого потенциала всех трёх электродов (система Вильсона) или относительно усредненного потенциала двух других электродов (система Гольдбергера, дает амплитуду примерно на 50 % большие).

При так называемом однополюсном отведении регистрирующий (или активный) электрод определяет разность потенциалов между точкой электрического поля, к которой он подведён, и условным электрическим нулём (например, по системе Вильсона). Однополюсные грудные отведения обозначаются буквой V.

 

Отведения	Расположение регистрирующего электрода
V1	В 4-м межреберье у правого края грудины
V2	В 4-м межреберье у левого края грудины
V3	На середине расстояния между V2 и V4
V4	В 5-м межреберье по срединно-ключичной линии
V5	На пересечении горизонтального уровня 4-го отведения и передней подмышечной линии
V6	На пересечении горизонтального уровня 4-го отведения и средней подмышечной линии
V7	На пересечении горизонтального уровня 4-го отведения и задней подмышечной линии
V8	На пересечении горизонтального уровня 4-го отведения и срединно-лопаточной линии
V9	На пересечении горизонтального уровня 4-го отведения и паравертебральной линии

Схема установки электродов V₁—V₆.

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: