3.4. Лабораторна робота №2 "робота з елек­трокардіографом експчт-4"

Мета роботи: вивчити фізичні основи електрокардіо­графії, набути навички роботи з електрокардіографом.

Контрольні питання до лабораторної роботи

1. Поняття про електрограму (ЕГ). Види ЕГ.

2. Серце як електричний диполь та інтегральний електричний век­тор серця (ІЕВ). Електричне поле диполя. Теорія Ейнтховена. Стандартна система відведень.

3. Поняття про вектор-електрокардіографію.

4. Серце як струмовий диполь. Потенціал поля струмового диполя.

5. Спрощена блок-схема електрокардіографа. Поняття про диференційний підсилювач. Принцип зниження шумів. Електроди для зняття ЕГ.

Література для підготовки до лабораторної роботи

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М.: Выс­шая школа, 1992.

2. Владимиров Ю.А. и др. Биофизика. - М.: Высшая школа. - Гл. 9 (разделы 1-7).

3. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М.: Выс­шая школа, 1987. - Гл. 14 (разделы 1-5), гл. 21 (разделы 2, 6), гл. 22 (разделы 1-5).

4. Ремизов А.Н. Курс физики, электроники, кибернетики для меди­цинских институтов. - М.: Высшая школа, 1982. - Гл. 15 (разделы 1, 3, 4).

Додаткові теоретичні відомості

Органи, тканини, окремі клітини та їхні частини володі­ють електричною активністю, тобто процес їхнього фун­кціонування супроводжується появою в навколишньому се­редовищі змінного електричного поля, характеристики яко­го (різницю потенціалів, величину електричного струму тощо) можна зареєструвати. Отриману інформацію викори­стовують з діагностичною метою та з метою вивчення при­роди електричних явищ у біологічних тканинах. Реєстрація різниці потенціалів між точками середовища, яке оточує електричко активні тканини, називається електрографією, а результат цієї реєстрації -електрограмою (ЕГ).

3.4.1. Природа електрокардіограми (екг)

І концепція - серце як електричний диполь (теорія Ейнтховена). Основні положення теорії Ейнтховена.

1. Серце являє собою диполь. Збуджена ділянка міокар­да заряджена негативно по відношенню до незбудженої ді­лянки (мал. 3.11). Такий розподіл заряду еквівалентний ди­польній системі зарядів, яку можна характеризувати інте­гральним електричним вектором серця

Мал. 3.11. Серце як електричний диполь.

2. Диполь розміщений в однорідному діелектрику, тоб­то струми в такому середовищі відсутні, і електричне поле розглядається як статичне. Величина потенціалу в кожній достатньо віддаленій точці середовища дорівнює:

3. Вибір стандартної системи відведень. Ейнтховен за­пропонував знімати різницю потенціалів між вершинами рівностороннього трикутника, у центрі якого знаходиться вектор Р (мал. 3.12). Можна показати, що в цьому випадку різниці потенціалів між вершинами трикутника про­порційні до відповідних проекцій вектора Р на сторони трикутника:

Мал. 3.12.

Кожна з цих проекцій відповідає одному з стандартних відведень, прийнятих в електрокардіографії (в цьому ви­падку це - стандартні відведення, для яких поло­ження точкивідповідає положенню електрода на правій руці,- на лівій,- на лівій нозі). Використання інших електродів (нейтрального - на правій нозі і грудного, який накладається у відповідній точці грудної клітини) доз­воляє використовувати також інші типи стандартних відведень, їх є в кардіології понад два десятки.

Основним недоліком цієї концепції є твердження, що тканини, які оточують серце, - діелектрики, тобто обчис­лення потенціалу будь-якої точки середовища за вищевка­заною формулою є некоректним.

II концепція - серце як сукупність струмових елек­тричних генераторів, які знаходяться в електропровідному середовищі.

Мал. 3.13. Мал. 3.14. Мал. 3.15.

1. Еквівалентна схема струмового генератора (струмового диполя) представлена на мал. 3.13. Тут - відповідно внутрішній опір генератора і опір зовнішнього середовища. Для струмового генератораотже,тобто величина струму не залежить від опору се­редовища.

2. Струмовий дипольний момент де- сила струму,- вектор, який з'єднує полюси диполя. Позитив­ний полюс називають джерелом (витоком), негативний -відтоком. Напрямок векторапоказано на мал. 3.15.

3. Потенціал поля струмового уніполя в однорідному середовищі (мал. 3.14). Користуючись законом Ома в диференційній формі, означенням густини струмуі тим, що у даному випадку- площа поверхні сфе­ри радіусомзнайдемо:

4. Потенціал електричного поля, створеного струмовим диполем. Використовуючи принцип суперпозиції, знайдемо потенціал точки як суму потенціалів двох уніполів (джерела та відтоку):

Якщо тоді останню формулу, яка визначає вели-

чину дипольного потенціалу, зручно представити через ве­личину дипольного моменту

5. Збуджений міокард розглядається як сукупність струмових диполів .кожен з яких призводить до виникнення дипольного потенціалув деякій точці

6. Потенціал електричного поля серця складається з по­тенціалів, створених окремими елементарними диполями. Приймаючи обмеження: провідне середовище є однорідним відстань г значно більша, ніжтобто розміри області збудження значно менші від розмірів тіла, цей по­тенціал можна наближено знайти у вигляді

де - загальна кількість диполів,- відстань від центру струмового диполя до точки відведення,- питомий опір середовища. Виразявляє собою еквівалентний диполь серця, він інтегрально відображає розповсюдження струмів збудження у локальній ділянці міокарда. Тоді по­тенціал електричного поля серця можна подати у вигляді:

, де - кут між векторомі напрям­ком