Система отведения биопотенциалов в ЭКГ: стандартное отведение, усиленное от конечностей и грудные отведения. Расположение электродов.

Электрокардиографические отведения Изменения разности потенциалов на поверхности тела, возникающие во время работы сердца, записываются с помощью различных систем отведений ЭКГ. Каждое отведение регистрирует разность потенциалов, существующую между двумя определенными точками электрического поля сердца, в которых установлены электроды. Таким образом, разные электрокардиографические отведения отличаются между собой, прежде всего, участками тела, на которых измеряется разность потенциалов. Электроды, установленные в каждой из выбранных точек на поверхности тела, подключаются к гальванометру электрокардиографа. Один из электродов присоединяют к положительному полюсу гальванометра (положительный или активный электрод отведения), второй электрод — к его отрицательному полюсу (отрицательный электрод отведения). Сегодня в клинической практике наиболее широко используют 12 отведений ЭКГ, запись которых является обязательной при каждом электрокардиографическом обследовании больного: 3 стандартных отведения, 3 усиленных однополюсных отведения от конечностей и 6 грудных отведений. Стандартные отведения Три стандартных отведения образуют равносторонний треугольник (треугольник Эйнтховена), вершинами которого являются правая и левая руки, а также левая нога с установленными на них электродами. Гипотетическая линия, соединяющая два электрода, участвующие в образовании электрокардиографического отведения, называется осью отведения. Осями стандартных отведений являются стороны треугольника Эйнтховена (рис. 1. 2). Рис. 1.2. Формирование трех стандартных отведений от конечностей Перпендикуляры, проведенные из геометрического центра сердца к оси каждого стандартного отведения, делят каждую ось на две равные части. Положительная часть обращена в сторону положительного (активного) электрода отведения, а отрицательная — к отрицательному электроду. Если электродвижущая сила (ЭДС) сердца в какой-то момент сердечного цикла проецируется на положительную часть оси отведения, на ЭКГ записывается положительное отклонение (положительные зубцы R, Т, Р), а если на отрицательную — на ЭКГ регистрируются отрицательные отклонения (зубцы Q, S, иногда отрицательные зубцы Т или даже Р). Для записи этих отведений электроды накладывают на правой руке (красная маркировка) и левой (желтая маркировка), а также левой ноге (зеленая маркировка). Эти электроды попарно подключаются к электрокардиографу для регистрации каждого из трех стандартных отведений. Стандартные отведения от конечностей регистрируют попарно, подключая электроды: I отведение — левая (+) и правая (–) рука; II отведение — левая нога (+) и правая рука (–); III отведение — левая нога (+) и левая рука (–); Четвертый электрод устанавливается на правую но гу для подключения заземляющего провода (черная маркировка). Знаками «+» и «–» здесь обозначено соответствующее подключение электродов к положительному или отрицатель ному полюсам гальванометра, то есть указаны положительный и отрицательный полюс каждого отведения. Усиленные отведения от конечностей Усиленные отведения от конечностей были предложены Гольдбергом в 1942 г. Они регистрируют разность потенциалов между одной из конечностей, на которой установлен активный положительный электрод данного отведения (правая рука, левая рука или нога) и средним потенциалом двух других конечностей. В качестве отрицательного электрода в этих отведениях используют так называемый объединенный электрод Гольдберга, который образуется при соединении двух конечностей через дополнительное сопротивление. Таким образом, aVR — это усиленное отведение от правой руки; aVL — усиленное отведение от левой руки; aVF — усиленное отведение от левой ноги (рис. 1.3). Обозначение усиленных отведений от конечностей проис ходит от первых букв английских слов: «a» — augmented (усиленный); «V» — voltage (потенциал); «R» — right (правый); «L» — left (левый); «F» — foot (нога). Рис. 1.3. Формирование трех усиленных однополюсных отведений от конечностей. Внизу — треугольник Эйнтховена и расположение осей трех усиленных однополюсных отведений от конечностей

Грудные отведения Грудные однополюсные отведения, предложенные Wilson в 1934 г., регистрируют разность потенциалов между активным положительным электродом, установленным в определенных точках на поверхности грудной клетки и отрицательным объединенным электродом Вильсона. Этот электрод образуется при соединении через дополнительные сопротивления трех конечностей (правой и левой руки, а также левой ноги), объединенный потенциал которых близок к нулю (около 0,2 мВ). Для записи ЭКГ используют 6 общепринятых позиций активного электрода на передней и боковой поверхности грудной клетки, которые в сочетании с объединенным электродом Вильсона образуют 6 грудных отведений (рис. 1.5): отведение V 1 — в четвертом межреберье по правому краю грудины; отведение V 2 — в четвертом межреберье по левому краю грудины; отведение V 3 — между позициями V 2 и V 4, примерно на уровне четвертого ребра по левой парастернальной линии; отведение V 4 — в пятом межреберье по левой срединно-ключичной линии; отведение V 5 — на том же уровне по горизонтали, что и V 4, по левой передней подмышечной линии; отведение V 6 — по левой средней подмышечной линии на том же уровне по горизонтали, что и электроды отведений V 4 и V 5. Рис. 1.5. Расположение грудных электродов Таким образом, наиболее широкое распространение получили 12 электрокардиографических отведений (3 стандартных, 3 усиленных однополюсных отведения от конечностей и 6 грудных). Электрокардиографические отклонения в каждом из них отражают суммарную ЭДС всего сердца, то есть являются результатом одновременного воздействия на данное отведение изменяющегося электрического потенциала в левых и правых отделах сердца, в передней и задней стенке желудочков, в верхушке и основании сердца.

69. Электроэнцефалография. Основоположники метода ЭЭГ. Природа электрической активности Электроэнцефалография (ЭЭГ) – это способ записи электрической активности разных отделов головного мозга. ЭЭГ регистрирует колебания напряжения, возникающие в результате потоков ионного тока в нейронах мозга. Электроэнцефалограмма предполагает регистрацию внезапной электрической активности мозга за короткий промежуток времени, обычно 20-40 минут, так как запись идет от множества размещаемых на поверхности головы электродов. Диагностические методы посвящены, как правило, изучению спектрального состава электроэнцефалограммы, который является типом нейронных колебаний, наблюдаемых в сигналах ЭЭГ. мозга. Основные ритмы ЭЭГ и их характеристики (ритм покоя и бодрствования).

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) – это обследование, в ходе которого измеряется и регистрируется электрическая активность мозга. На голове пациента устанавливаются специальные электроды, связанные с компьютером проводами. Компьютер отображает запись электрической активности мозга на экране или на бумаге в виде волнистых линий. Определенные условия, такие как приступы, могут быть замечены в виде изменений в нормальной структуре электрической активности мозга.

История развития ЭЭГ описана Шварцем. В 1875 году практикующий врач Ричард Катон (1842–1926) из Ливерпуля представил результаты изучения электрического явления в Британском Медицинском Журнале, наблюдающегося при вскрытии им полушарий мозга обезьян и кроликов. В 1890 году Польский физиолог Адольф Бек опубликовал исследование внезапной электро-активности мозга собак и кроликов, проявлявшейся в виде ритмических колебаний, меняющихся под воздействием света. В 1912 году Владимир Владимирович Правдич-Неминский, русский физиолог, представил первую зарегистрированную ЭЭГ у животного и спровоцированные потенциалы млекопитающего (собаки). В 1914 году ученые Наполеон Цибульский и Еленска-Масижина сфотографировали запись ЭЭГ вызванного искусственно приступа. Немецкий физиолог и психиатр Ганс Бергер (1873–1941)зарегистрировал первую ЭЭГ человека в 1924 году. Развивая работу Ричарда Катона и других ученых некогда проведенную на животных, Бергер изобрел электроэнцефалограмму (Именно ему принадлежит этот термин) ЭЭГ названа одной из самых успешных изобретений в истории клинической неврологии. В дальнейшем его открытия развивали ученые Эдгар Дуглас Эдриан и Брайан Харольд Кабот Мэтьюс. В 1934 году Фишейр и Лоуэнбак впервые продемонстрироввали спайки эпилептиформной активности. В 1935 году Дэвис, Гиббс и Леннокс описали интериктальную спайковую активность и 3-х цикличный паттерн клинических малых эпилептических приступов. Этот год является началом клинической энцефалографии. В последствии, в 1936 году Джаспер и Гиббс описали интериктальную активность как очаговый признак эпилепсии. В этом же году в Массачусетском общем госпитале открылась первая лаборатория изучения ЭЭГ. Профессор биофизики Северо-западного Университета Франклин Оффнер (1911–1999) создал прототип ЭЭГ, включающий пьезоэлектрический самописец — кристограф (целиком всё устройство называлось Динографом Оффнера). В 1947 году было основано Американское Общество ЭЭГ и проведён первый Международный конгресс по вопросам ЭЭГ. В 1953 году Асеринский и Клейтман описали этап сна с быстрым движением глаз. В 1950-х годах 20 века Вильям Грей Вальтер создал приложение к ЭЭГ - способ, названный ЭЭГ-топографией, позволивший картировать электрическую активность мозга на его поверхности. Особенную популярность метод приобрел в 80-е годы и вызвал особый интерес у исследователей в сфере психиатрии. Этот метод не был принят неврологами, но им пользуются при проведении научных исследований.
Генерация электрического заряда в мозге достигается миллиардами нейронов. Поляризация нейронов происходит посредством трансмембранных белков, которые перекачивают ионы через их мембраны. Нейроны постоянно осуществляют обмен ионов с внеклеточной средой, к примеру, чтобы поддерживать остаточный (следовой) потенциал и распространять потенциалы действия. Одноименно заряженные ионы отталкиваются друг от друга, и когда ионы синхронно выпускаются из нейронов, они сталкиваются с соседними ионами, которые тоже сталкиваются с соседними ионами и т.д. Этот процесс известен как объемное проведение. Когда волна ионов достигает электродов на поверхности головы, они могут выталкивать, либо вытягивать электроны по металлическим пластинкам (электродам). Коль скоро металл свободно выталкивает и вытягивает электроны, разность потенциалов любых двух электродов можно измерить вольтметром. ЭЭГ регистрирует эти потенциалы. ЭЭГ и МЭГ не способны зафиксировать активность одного нейрона. Таким образом, ЭЭГ всегда отражает суммарную синхронную активность миллионов нейронов, которые имеют одинаковую пространственную ориентацию. Если клетки не имеют одинаковой ориентации, ионы не выстраиваются и волны не регистрируются. Будучи хорошо согласованными, пирамидальные нейроны порождают наибольший ЭЭГ сигнал. Поскольку сила магнитного поля убывает с квадратом расстояния от источника, активность из глубоких источников обнаружить труднее, чем токи непосредственно возле кожи черепа. ЭЭГ активности головного мозга показывает колебания на разных частотах. Некоторые из этих колебаний имеют характерные диапазоны частот, пространственное распределение и связаны с различными состояниями функционирования мозга (например, различных стадий сна и бодрствования). Эти колебания представляют синхронизированную активность целой сети нейронов. Нейронные сети, лежащие в основе некоторых из этих колебаний, идентифицированы (например, таламокортикальный резонанс, который лежит в основе «сонных веретен»), тогда как многие другие не установлены (например, система, которая генерирует основной ритм в задних отделах мозга). Исследование, которое измеряет ЭЭГ и спайку нейрона обнаруживает, что связь между ними сочетается с силой поверхности ЭЭГ только в двух диапазонах (гамма и бета), относящихся к импульсной активности нейронов.

ЭЭГ обычно описывают с помощью таких терминов как ритмическая активность и кратковременные компоненты. Ритмичная активность делится на диапазоны по частоте. Существует определенная классификация диапазонов частот (например, любую ритмическую активность между 6-12 Гц можно описать как "альфа"). Эти обозначения возникли, так как было замечено, что ритмическая активность в конкретном диапазоне частот распределяется по поверхности головы по определенному закону. Диапазоны частот выделяют, как правило, с помощью спектральных методов, как это, например, реализовано в свободно доступной программе ЭЭГ такой как EEGLAB или комплекс нейрофизиологических биомаркеров. Большинство известных каналов ЭЭГ находятся в диапазоне частот от 1 до 20Гц (остальные ритмы – скорее всего артефакты). Сравнительная таблица Тип Частота (Гц) Наблюдаются В норме Патологическая активность Дельта До 4 у взрослых во фронтальной области; отличается медленными и высокоамплитудными волнами у взрослых в фазе медленного сна у детей возникает при продолжительном времени решения задач на внимание подкорковые повреждения диффузные поражения метаболическая энцефалопатии глубокие поражения срединных структур мозга Тета 4-8 в участках не связанных с ближайшей задачей у детей младшего возраста у взрослых и детей во время активации или в состоянии дремы в расслабленном состоянии очаговые нарушения при подкорковых поражениях метаболическая энцефалопатия поражения глубинных структур мозга в некоторых случаях при гидроцефалии Альфа 8-13 в задних отделах головы с обеих сторон, амплитуда их выше в доминантной части в расслабленном состоянии с закрытыми глазами в режиме комы Бета 13-20 распределяется симметрично, с обеих сторон, больше очевиден в лобной области; низкоамплитудные волны тревога/напряженная работа беспокойные и суетливые размышления, активная концентрация внимания бензодиазепины гамма 30-100+ в соматосенсорной коре головного мозга наблюдается во время кроссмодальной обработки информации уменьшение гамма - активности может быть связано со снижением когнитивных способностей, особенно с тета-волной Мю 8-13 в соматосенсорной коре головного мозга показывает двигательные нейроны в состоянии покоя. подавление мю-ритма – точный признак моторной активности мозга отсутствие подавления мю-ритма и активности зеркальных нейронов, используются в качестве показателя для выявления аутизма Характеристики волн Частота дельта-ритма - примерно до 4Гц. Данный ритм характеризуется медленными высокоамплитудными волнами. Как правило, имеется на этапе медленного сна у взрослых. Также встречается в норме у детей. Дельта-ритм способен возникать очагами в районе подкорковых повреждений или распространяться повсюду при диффузном поражении, гидроцефалии метаболической энцефалопатии или глубоких поражениях срединных мозговых структур. Обычно такой ритм больше всего замечается у взрослых во фронтальной области (например, FIRDA - лобная перемежающаяся ритмическая дельта-активность) и наименее у детей (например, преходящие дельта колебания в затылочной области – OIRDA). Тета-ритм отличается частотой 4-7Гц. Как правило, наблюдается у детей помладше. Он может обнаруживаться у взрослых и детей в состоянии подъёма или дремы, а также в состоянии медитации. Повышенное количество тета-ритмов у людей преклонного возраста говорит о патологической активности. Наблюдается в виде очагового дефекта при локальных подкорковых поражениях; может распространяться генерализованно при метаболической энцефалопатии, диффузных нарушениях, поражениях глубоких структур мозга или иногда при гидроцефалии. Напротив, с этим ритмом связаны представления о гармонии и творческом состоянии. Альфа-ритм отличается частотой 8-12Гц. Ганс Бергер назвал первый открытый им ритм ЭЭГ активности альфа-ритмом. Альфа-ритм был назван основным ритмом, «затылочным альфа-ритмом» или «затылочным доминирующим ритмом», поскольку наблюдается в задних отделах мозга с обеих сторон, при этом их амплитуда в доминантной части выше. Этот вид ритма выявляется при смыкании глаз или расслабленном состоянии и стихает при открытии глаз и в состоянии умственного напряжения. Основной ритм у детей имеет частоту >8Гц (таким образом, технически попадает в диапазоны тета-ритма). В дополнение к основному затылочному альфа-ритму в норме имеются еще несколько его нормальных альфа-ритмов: мю-ритм и височный ритм. Альфа-ритмы возникают и в патологических ситуациях: например, если у пациента в режиме комы на ЭЭГ прослеживается диффузный альфа-ритм, возникающий без внешней стимуляции, его называют «альфа-кома». Частота бета-ритма – 12-30Гц. Как правило, сигнал симметрически расположен, но больше всего очевиден в лобном районе. Бета-активность часто связана с беспокойным поведением и активным сосредоточением внимания. Ритмичные бета-волны с доминирующим набором частот связывают с действием лекарственных препаратов и разнообразными патологиями, особенно с бензодиазепинами. Он может быть слабо выраженным или отсутствовать в областях повреждения коры. Бета-ритм доминирует у ЭЭГ людей, которые находятся в состоянии беспокойства или тревоги или у пациентов с открытыми глазами. Частота гамма-волн - приблизительно 26-100Гц. Считается, что гамма-ритмы представляют связь между различными нейронными популяциями в мозге, объединенных в сеть для выполнения умственной работы или некой двигательной функции. Мю-ритм характеризуется частотой 8-13Гц и частично перекрывает другие частоты. Подавление мю-ритма считается отражением активности системы зеркальных нейронов. При помощи усилителя постоянного тока в исследовательских целях регистрируется крайне медленная или близкая к постоянному току активность. Как правило, такой сигнал в клинических условиях не регистрируют, так как сигнал с такими частотами очень чувствителен к некоторым артефактам. Определённые виды активности на ЭЭГ скорее кратковременные, нежели периодические. Пики и острые волны отражают судорожную или интериктальную активность у людей, страдающих эпилепсией или предрасположенных к ней. Прочие временные явления - сонные веретена и вертекс-потенциалы считаются нормальными вариантами и наблюдаются в процессе обычного сна. Нужно отметить, что есть некоторые типы активности, очень редкие статистически, но их проявление не связано с каким-либо нарушением или заболеванием. Это, так сказать, «нормальные варианты» ЭЭГ. Примером подобного нормального варианта является мю-ритм. На результаты ЭЭГ влияет возраст. У новорождённого ЭЭГ значительным образом отлична от ЭЭГ взрослого человека. Обычно ЭЭГ ребенка включает более низкочастотные колебания в сравнении с ЭЭГ взрослого. Также характер ЭЭГ зависит от состояния больного. ЭЭГ регистрируется совместно с другими измерениями (электромиограммой и электроокулограммой) для определения в ходе полисомнографического исследования стадий сна. Дремота, первый этап сна, на ЭЭГ характеризуется исчезновением основного затылочного ритма. Наблюдается повышение количества тета-волн. Сантамария и Чиаппа создали каталог разнообразных вариантов ЭЭГ в процессе дремоты. На втором этапе сна возникают сонные веретена — короткие серии ритмичной активности в диапазоне 12-14Гц (иногда называются «сигма-полоса»), которые проявляют максимальную активность в лобной области. У большинства волн частота составляет 3-6 Гц на втором этапе сна. 3-я и 4-я стадии сна характеризуются присутствием дельта-волн и обобщенно называется «медленный сон». С первой по четвертую стадии - так называемый - сон с медленными движениями глазных яблок. ЭЭГ в процессе сна с быстрыми движениями глазных яблок схожа на ЭЭГ при бодрствовании. Результаты ЭЭГ, которая проведена под общим наркозом, зависят от вида использованного анестетика. Например, при введении галогенсодержащих анестетиков, галотана, или веществ для введения внутривенно (пропофол), почти во всех структурах мозга особенно в области лба, наблюдается «быстрый» паттерн ЭЭГ; Согласно старой терминологии, он был известен как распространенный быстрый паттерн, в противоположность медленному, возникающему при больших дозах опиатов. Лишь недавно ученые поняли механизм воздействия анестетиков на сигналы ЭЭГ (на уровне воздействия лекарственного вещества на различные типы синапсов, а также на уровне понимания схем, которые позволяют синхронизовать активность нейронов).
Дельта До 4 у взрослых во фронтальной области; отличается медленными и высокоамплитудными волнами у взрослых в фазе медленного сна у детей возникает при продолжительном времени решения задач на внимание подкорковые повреждения диффузные поражения метаболическая энцефалопатии глубокие поражения срединных структур мозга

Тета 4-8 в участках не связанных с ближайшей задачей у детей младшего возраста у взрослых и детей во время активации или в состоянии дремы в расслабленном состоянии очаговые нарушения при подкорковых поражениях метаболическая энцефалопатия поражения глубинных структур мозга в некоторых случаях при гидроцефалии

Альфа 8-13 в задних отделах головы с обеих сторон, амплитуда их выше в доминантной части в расслабленном состоянии с закрытыми глазами в режиме комы

Бета 13-20 распределяется симметрично, с обеих сторон, больше очевиден в лобной области; низкоамплитудные волны тревога/напряженная работа беспокойные и суетливые размышления, активная концентрация внимания бензодиазепины

гамма 30-100+ в соматосенсорной коре головного мозга наблюдается во время кроссмодальной обработки информации уменьшение гамма - активности может быть связано со снижением когнитивных способностей, особенно с тета-волной

Мю 8-13 в соматосенсорной коре головного мозга показывает двигательные нейроны в состоянии покоя. подавление мю-ритма – точный признак моторной активности мозга отсутствие подавления мю-ритма и активности зеркальных нейронов, используются в качестве показателя для выявления аутизма