0

ВСТУП

Однією з актуальних проблем сучасної кардіології залишається здобуття мак­симально повної інформації про електричний потенціал серця, на підставі якої мож­на було б розширити діагностику патологічних станів міокарду, його електрофізіо­логічних властивостей. Широкий розвиток комп'ютерних технологій, сучасних ме­тодів цифрової обробки даних і існуючі клінічні завдання зумовили розробку і ши­роке використання в повсякденній практиці комп'ютерних електрокардіографічних систем.

Реалізація нових технологій потребує різкого якісного удосконалення етапів збору і обробки інформації, які включали: перехід від формалізованої логіки лікаря до статистичних правил класифікації, від 12 стандартних відведень до синхронних множинних відведень, від кривих тимчасового виміру електричного потенціалу до образної візуалізації його фізіологічне осмислених параметрів, розподілених на від­повідних анатомічних поверхнях; розробку нових методів обробки ЕКГ-сигналу, що дозволяють отримувати якісно іншу інформацію, не доступну при традиційному, ві­зуальному аналізі ЕКГ.

Класичний електрокардіографічний метод з різними варіантами відведень і ін­терпретацією результатів (діагностикою), лікарської логіки, що базується на прин­ципах, і що дається лікарем або за допомогою ЕОМ, прийнято відносити до ЕКГ-систем 1-го і 2-го покоління.

Для позначення нових діагностичних систем, що базуються на нових методах збору, обробки і зображення ЕКГ-сигналу, використовується поняття електрокарді­ографії 3-го і 4-го покоління. Ці сучасні ЕКГ-системи є віддзеркаленням досягну­тих великих успіхів методів математичного опису і обробки виміряних даних з ви­користанням в аналізі складніших і змістовніших характеристик і параметрів, новим графічним представленням отриманих результатів.

1 Біоелектричні сигнали

Є значна кількість типів експериментальних установок для реєстрації біоелек­тричних потенціалів (БЕГІ). Проте всі вони включають три основні частини - елект­роди, підсилювач і реєструючий пристрій. Електроди контактують з об'єктом. Під­силювач служить для посилення реєстрованого потенціалу. Як правило, вхідний опір підсилювача буває дуже високим (декілька мегаом), що дозволяє в процесі ви­міру споживати від об'єкту дуже малий струм, і, таким чином, мінімально порушу­вати різницю потенціалів, що існує в тканині. Реєструючий пристрій дозволяє ре­єструвати біоелектричну активність і може бути разньїм залежно від її типа - галь­ванометр, самописець, осцилограф.

Для вивчення БЕП вирішальне значення мала розробка Ходжкиним і Хакслі (1939), а також Колом і Кертісом (1939) мікроелектродної техніки. Остання відріз­няється від звичайної тим, що електроди мають діаметр кінчика, що контактує з біо­логічним об'єктом, всього 0,5 - 1 мкм. Це дозволяє за допомогою особливих мікро­маніпуляторів вводити такі електроди всередину клітки і вивчати електричну актив­ність на клітинному рівні.

Величезний фактичний матеріал, накопичений до теперішнього часу, дозволяє говорити про велику різноманітність БЕП. У основному вони відрізняються двома параметрами: 1) амплітуді і 2) частотними характеристиками. Що стосується амплі­туди, то розкид величин дуже високий. Якщо розряд електричних риб (правда, ство­рюваний не однією кліткою) може досягати 800 вольт і це вистачає для того, щоб убити або, принаймні, відлякати дрібну тварину, то, наприклад, реєстровані з повер­хні голови людини біопотенціали мозку (електроенцефалограма) мають зазвичай ве­личину порядку декілька мікровольт. Не менше вариабельньї і частотні характерис­тики БЕП. Тут мі зустрічаємося, з одного боку, з практично постійними в часі вели­чинами. Такі, наприклад, потенціали, що відводяться від поверхні рослин в спокої, від поверхні шкіри і ін. З іншого боку, мають місце дуже швидкі коливання БЕП. Так, в серії нервових імпульсів хребетних тривалість шкірного з них може складати всього декілька мілісекунд.

Така різноманітність проявів біоелектричної активності неодноразово спону­кала створити класифікацію БЕП. Проте всі класифікації грунтувалися зазвичай на чисто зовнішніх ознаках, без достатнього врахування природи спостережуваних електричних явищ. Вперше можливість створення сповна строгої класифікації БЕП з'явилася після впровадження в практику електрофізіологічного експерименту мік-роелектродної техніки. Стало ясним, що електрична активність клітки визначається в основному іонними процесами, що відбуваються на поверхневій плазматичній мембрані. Відповідно до цього можна розрізняти два типа прояву електричної акти­вності: 1) потенціали спокою (ПП), тобто різниці потенціалів між внутріклітинним вмістом і зовнішнім середовищем (вони реєструються, коли один мікроелектрод вводиться всередину клітки, а інший знаходиться зовні поверхневої мембрани; їх величина зазвичай складає декілька десятків мілівольт); 2) потенціали дії (ПД), тобто зміни ПП в процесі збудження.

В наш час вимірювання біоелектричних потенціалів широко використовується в медицинській діагностиці, в тому числі, в кардіології.