3. Физические основы электрокардиографии

Живые ткани являются источником электрических потенциалов (биопотенциалов).

Регистрация биопотенциалов органов и тканей с диагностической целью получила название электрографии.

В практике распространены названия соответствующих диагностических методов: электрокардиография (ЭКГ)- регистрация биопотенциалов, возникающих в сердечной мышце, при ее возбуждении, электромиография - метод регистрации биологической активности мышц; электроэнцефалография (ЭЭГ)- метод регистрации биологической активности мозга.

В большинстве случаев биопотенциалы снимаются электродами не непосредственно с органа, а с других тканей, в которых электрические поля этим органом создаются. В клиническом отношении это упрощает процедуру регистрации, делая ее безопасной.

Физический подход к выяснению связи между биопотенциалами сердца и их адекватной регистрацией заключается в моделировании источников этих потенциалов.

Все сердце в электрическом отношении представляется как некоторый эквивалентный электрический генератор ( рис.16.4). Для потенциала в некоторой точке можно записать (выражение для потенциала электрического поля вне системы зарядов, распространенных в некотором пространстве)

(16.9)

- расстояние от системы зарядов до т. А с потенциалом ; .-некоторые функции, зависящие от мультиполя, его зарядов и направления на т. А.

При больших значения , можно ограничиться дипольным приближением и получить

(16.10)

- дипольный момент дипольного электрического генератора.

В мультипольном эквивалентном генераторе сердца основной вклад в потенциал на поверхности тела человека вносится его дипольной составляющей.

Дипольное представление лежит в основе теории отведения Эйтховена. Согласно ей, сердце представляет собой диполь с дипольным моментом , который поворачивается, изменяя свое положение и точку приложения (изменением положения этого вектора часто пренебрегают) за время сердечного цикла.

На рис.16.4 показаны положения вектора и эквипотенциальных линий для момента времени, когда дипольный момент максимален; это соответствует зубцу на электрокардиограмме.

В табл.3 приведены значения максимального дипольного момента для человека и некоторых животных, они сопоставляются с массами сердца и тела.

В. Эйтховен предложил снимать разность биопотенциалов между вершинами равностороннего треугольника, которые приближенно расположены в правой ПР и левой ЛР руке и левой ноге ЛН (рис.16. 4).

Рис. 16.4

Таблица 3.

Объект	Масса сердце, г	Масса тела, кг	Макс. дипольный момент сердца, мАсм
Лягушка	0,16	0,036	0,005
Крыса	1,10	0,287	0,107
Собака	108	14,2	0,163
Человек	300	71,5	2,32
Лошадь	3060	419	13,0

На рис. 16.4 схематически изображен этот треугольник.

Разность потенциалов, регистрируемых между двумя точками тела, называют отведением.

Различает I отведение (правая рука - левая рука), II отведение (правая рука - левая нога) и III отведение (левая рука - левая нога), соответствующие разностям потенциалов . По Эйнтховену, сердце расположено в центре треугольника. Отведения позволяют определить потенциалы согласно выражению

Рис. 16.4

,

где соотношение значений разности потенциалов определяется отношением проекций электрического момента сердца на стороны треугольника.

Т.к. электрический момент диполя- сердца – изменяется со временем, то в отведениях будут получены временные зависимости напряжения, которые и называются электрокардиограммами.

Электрокардиограмма не дает представления о пространственной ориентации вектора . Однако для диагностических целей такая информация важна. В связи с этим иногда применяют метод пространственного исследования электрического поля сердца, называемый вектор - кардиограммой.

Вектор кардиограмма - геометрическое место точек, соответствующих концу вектора , положение которого изменяется за время сердечного цикла.

Таким образом, в лекции представлены основные положения, описывающие электрические явления в жидкостях. Приведены законы электролиза. Подробно освещены электрические явления в биологических тканях. Приведена электрическая эквивалентная схема, моделирующая омические и емкостные свойства биологических тканей. Представленная частотная зависимость импеданса позволяет оценить жизнеспособность тканей организма. Приведены физические основы электрокардиографии с учетом теории отведения Эйтховена.

55.