Министерство здравоохранения Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тверская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации»
КАФЕДРА ФИЗИКИ
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ
Методические указания для лабораторной работы № 9
Тверь 2004
Методические указания составлены кафедрой медбиофизики ТГМА и предназначены в помощь студентам при подготовке и выполнении лабораторной работы.
Методические указания подготовили:
Ст. преподаватель Гординская Е.Н.
Ассистент Дунаевская Л.М.
Лабораторная работа N9
ИЗУЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1.Изучить теоретически физические закономерности возникновения биопотенциалов работающего сердца.
2. Изучить устройство и принцип работы электрокардиографа.
3. Получить навыки" работы с электрокардиографом и записи электрокардиограммы.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: электрокардиограф, электроды, кабель заземления, резиновые ленты для закрепления электродов на конечностях, бинт, физиологический раствор.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Электрокардиография как метод функционального исследования сердца основана на графической регистрация изменений во временя разности потенциалов электрического поля сердца (его биопотенциа-лов). Она изучает электрические процессы в работающем сердце в нормальных и патологических условиях. Электрокардиограмма . (ЭКГ) - это график зависимости во времени разности потенциалов электрического поля (биопотенциалов) сердца при его сокращениях. Эту кривую записывают с помощью электрокардиографа. Она имеет вид повторяющихся согласно сердечному циклу комплексов зубцов, максимальные амплитуды пиков имеют порядок нескольких милливольт. Длительности временных интервалов между отдельными пиками имеют значения десятых и сотых долей секунды.
Отдельные части кривой, обозначаемые буквами P, Q, R, S и Т, связаны с возбуждением сердца и при отсутствии нарушений ритма повторяются во время каждого сердцебиения, сохраняй неизменной форму при сохранении условий измерения (см. рис.1).
Рис.1
На рисунке изображена нормальная ЭКГ м прямоугольный импульс калибровочного сигнала амплитудой 1 мВ. Зубец Р отражает процесс возбуждения как деполяризацию предсердий. Интервал Р Q соответствует времени, необходимому для прохождения импульса деполяризации no проводящей системе к сократительной мускулатуре желудочков. Комплекс QRS отражает процесс возбуждения или деполяризацию миокарда желудочков. Волна Т характеризует спад возбуждения или реполяризацию.
Сердце обладает свойством автоматически сокращаться под действием импульсов возбуждения, возникающих в нем самом (в синусном узле) и проходящих через предсердия, а затем через желудочки. Известно, что различные части сердца непосредственно перед сокращением генерируют электрические токи. Эти токи пересекают клеточные мембраны и вытекают во внеклеточное пространство сердечной мышцы, а затем - в объемный проводник, образуемый остальной частью тела. Потенциалы, создаваемые этими токами, впервые были измерены Уоллером в конце XIX века. Им было представлено графически распределение максимальных амплитуд электрокардиограмм на диаграмме, изображавшей грудную клетку человека (см. рисунок в учебнике). Полученное распределение потенциалов по форме было сходно с распределением, которое мог бы создавать диполь, расположенный
внутри грудной клетки. Эйнтховен в начале прошлого века, рассматривая электрокардиографию как метод клинической диагностики, разработал схему съема м анализа ЭКГ, основные положения которой используют в клинической практике и сейчас. Им была построена теория электрокардиографического поля на основе допущений, что результирующую электрическую активность сердца в целом можно описать при помощи одного диполя, помещенного в однородную проводящую среду. В качестве модели тела (первой модели в этой области знаний) он использовал однородную проводящую пластину в форме равностороннего треугольника. По этой теории меняющийся за кардиоцикл диполь находится в центре треугольника, а электроды для измерения поля диполя (записи ЭКГ) - в вершинах треугольника. Позиции электродов в двух вершинах треугольника образуют одно электрокардиографическое двухполюсное отведение. По схеме равностороннего треугольника формируются три классических отведения Эйнтховена при располо-жении электродов на двух руках и левой ноге. При этом отведениям была предана полярность и направленность оси от отрицательного полюса к положительному: в I отведении - от правой к левой руке, во II отведении - от правой руки к левой ноге, в III отведении - от левой руки к ноге, т.к. в течение почти всего кардиоцикла потенциал правой руки отрицателен по отношению к левой руке и ноге, а левой руки - к левой ноге. Располагая электроды таким образом, Эйнтховен допускал, что сердце значительно отдалено и равно отстоит от трех точек и сопротивления между ними и сердцем равновелики.
В клинической практике запись ЭКГ в одном отведении позволяет судить только о том, что сердце электрически возбудимо, период активного возбуждения и покоя протекает с правильным режимом повторения, возбуждение распространяется по отделам сердца в
правильной последовательности. Комплекс записей ЭКГ в нескольких отведениях позволяет оценить влияние на ЭКГ фактора позиции сердца, электрической неоднородности окружающих тканей - жировой прослойки, воздушной среды лёгких, а также толщины грудной клетки и некоторых других особенностей строения тела.
Исходя из связи между потенциалами на поверхности тела и векторными свойствами дипольного источника этого поля, Эйнтховен характеризовал разность потенциалов в отведении не только величиной, но и направлением в соответствии с направлением оси отведения. Геометрическая сумма разностей потенциалов в двух отведениях в любой момент возбуждения сердца была названа манифестирующей величиной разности потенциалов или манифестирующим вектором, а позже - вектором сердца. Вектор сердца рассматривают как проекцию на фронтальную плоскость векторной характеристики источника тока -проекцию электрического момента диполя (см. рис.2).
левая
нога
левая
рука
правая
рука
Рис. 2
На рисунке показано направление вектора сердца в момент
максимальной разности потенциалов. Сложение производится относительно центра треугольника. Введя манифестирующий вектор, Эйнтховен охарактеризовал меняющееся электрическое поле сердца на поверхности тела не только величиной потенциала, но и определённым направлением распространения процесса за цикл.