1.6. Понятие о мультипольном эквивалентном электрическом генераторе сердца.

При исследовании зависимости потенциалов от r на небольшом удалении от сердца обнаруживается, что регистрируемые величины при небольших  уменьшаются с ростом r значительно резче, чем это должно быть по уравнению (16). Это объясняется тем, что в теории для небольших  и r потенциал элементарных конечных диполей занижен в процессе упрощения выражения (13). Второй член этого разложения называется квадрупольным потенциалом, следующий член, пропорциональный 1/r², октупольным потенциалом и т.д. Эти члены актуальны только при малых значениях r, поскольку они гораздо более резко падают с увеличением расстояния, чем дипольный потенциал.

Квадрупольный, октупольный и другие члены рассматриваемого мультипольного разложения потенциала можно получить в виде потенциала внешнего электрического поля более сложных, чем диполь, электрических генераторов: точечных квадруполя, октуполя и т.д.

Физико-математическая модель, описывающая потенциал внешнего электрического поля сердца мультипольным разложением выражения типа (13), в котором каждый член соответствует потенциалу точечного мультиполя, называется мультипольным эквивалентным электрическим генератором сердца. На практике оказывается достаточным принимать в расчет только дипольный и квадрупольный члены.

1.7. Электрокардиограф.

Прибор, с помощью которого производится запись электрокардиограммы, называется электрокардиографом. Электрокардиограф состоит из следующих основных частей: электродов, накладываемых на тело больного, широкополосного дифференциального усилителя, позволяющего получить электрокардиографический сигнал такой величины, который позволяет привести в действие электромагнитный преобразователь, осуществляющий преобразование электрического сигнала в перемещение пера; лентопротяжного механизма; эталонного (калибровочного) источника напряжения, указывающего масштаб измеряемого напряжения, и комплекта проводов, соединяющих электроды с кардиографом. Сигнал с электрокардиографа фиксируется на специальной бумажной ленте путем подачи чернил через перо, либо с помощью теплового пера. Существует много различных марок электрокардиографов. Остановимся подробнее на методике снятия электрокардиограммы. Регистрируемый сигнал имеет малую амплитуду, а его гармонический спектр охватывает диапазон частот от 0,5 до 400 Гц. Как видим, он включает и частоту 50 Гц промышленной электросети. Последнее обстоятельство приводит к большим электрическим помехам, которые могут исказить получаемую информацию. Помехи являются, прежде всего, следствием существования собственного электромагнитного излучения обычных проводов на частоте 50 Гц. Это требует применения в электрокардиографах дифференциального усилителя и предопределяет методику регистрации сигнала. Дифференциальный усилитель (рис.10) имеет три входных клеммы, одна из которых является опорной для двух других. Один входной сигнал может быть приложен между клеммой 1 и опорной, другой - между клеммой 2 и опорной. При этом выходной сигнал является усиленной копией разности (difference - разность) двух входных сигналов.

Предположим, что необходимо усилить напряжение (разность потенциалов) между двумя электродами, наложенными на тело. Электроды А и В подключены, соответственно, к клеммам 1 и 2 усилителя; третий электрод, который накладывается на правую ногу пациента, служит опорным между электродом А и В. Сигналы, поступающие на электроды, включают в себя почти идентичные напряжения помех. Если обозначить через _А, _В и ₀ потенциалы соответствующих мест наложения электродов, то для U₁ и U₂ можно записать:

U₁ = _А - ₀ +U_помех ; U₂ = _В - ₀ + U_помех.

Однако измеряемый сигнал (ЭКГ) представляет собой разность потенциалов между электродами В и А. Так как выходной сигнал - усиленная копия разности

U₂-U₁, а U₂-U₁= (_В - ₀ + U_nомех) - (_А - ₀ + U_nомех) = _В - _А

то, используя описанный метод регистрации, мы получаем усиленным именно измеряемый сигнал, свободный от помех.