11749 0

ЭКГ — незаменимый метод диагностики нарушений сердечного ритма и проводящей системы сердца, гипертрофии миокарда желудочков и предсердий, ИБС, ИМ и других заболеваний сердца. Подробное описание теоретических основ ЭКГ, механизмов формирования ЭКГ-изменений при вышеперечисленных заболеваниях и синдромах приведено в многочисленных современных руководствах и монографиях по ЭКГ (В. Н. Орлов, В. В. Мурашко; А. В. Струтынский, М. И. Кечкер; А. З. Чернов, М. И. Кечкер; А. Б. де Луна, Ф. Циммерман, М. Габриэль Хан и др.). В настоящем руководстве мы ограничимся краткими сведениями о методике и технике традиционной ЭКГ в 12 отведениях, о принципах анализа ЭКГ и критериях диагностики ЭКГ-синдромов и заболеваний сердца.

Электрокардиографические отведения

ЭКГ - запись колебаний разности потенциалов, возникающих на поверхности миокарда или в окружающей его проводящей среде при распространении волны возбуждения по сердцу. ЭКГ регистрируют с помощью электрокардиографа - прибора, предназначенного для записи изменения разности потенциалов между двумя точками в электрическом поле сердца (например, на поверхности тела) во время его возбуждения. Современные электрокардиографы отличает техническое совершенство и способность к одноканальной и многоканальной записи ЭКГ. Изменения разности потенциалов на поверхности тела, возникающие во время работы сердца, фиксируют с помощью различных систем отведений ЭКГ. Каждое отведение регистрирует разность потенциалов между двумя точками (электродами) электрического поля сердца. Электроды подключают к гальванометру электрокардиографа. Один из электродов присоединяют к положительному полюсу гальванометра (это положительный, или активный электрод отведения), второй - к его отрицательному полюсу (отрицательный, или индифферентный электрод отведения). В клинической практике широко используют 12 отведений ЭКГ. Регистрация их показателей обязательна для каждого ЭКГ. Регистрируют:

• 3 стандартных отведения;
• 3 усиленных однополюсных отведения от конечностей;
• 6 грудных отведений.

Стандартные двуполюсные отведения, предложенные в 1913 г. Эйнтховеном, фиксируют разность потенциалов между двумя точками электрического поля, удалёнными от сердца и расположенными во фронтальной плоскости (электроды на конечностях). Для записи отведений электроды накладывают на правую руку (красная маркировка), левую руку (жёлтая маркировка) и левую ногу (зелёная маркировка) (рис. 1).

Рис. 1. Схема формирования трех стандартных электрокардиографических отведений от конечностей. Внизу - треугольник Эйнтховена, каждая сторона которого является осью того или иного стандартного отведения

Электроды попарно подключают к электрокардиографу для регистрации каждого из трёх стандартных отведений. Четвёртый электрод устанавливают на правую ногу для подключения заземляющего провода (чёрная маркировка). Стандартные отведения от конечностей регистрируют, попарно подключая электроды следующим образом:

• I отведение - левая рука (+) и правая рука (-);
• II отведение - левая нога (+) и правая рука (-);
• III отведение - левая нога (+) и левая рука (-).

Знаками (+) и (-) обозначены соответствующие подключения электродов к положительному или отрицательному полюсам гальванометра, то есть указаны положительный и отрицательный полюс каждого отведения. Три стандартных отведения образуют равносторонний треугольник (треугольник Эйнтховена). Его вершины - электроды, установленные на правой руке, левой руке и левой ноге. В центре равностороннего треугольника Эйнтховена расположен электрический центр сердца, или точечный единый сердечный диполь, одинаково удаленный от всех трех стандартных отведений. Гипотетическая линия, соединяющая два электрода одного электрокардиографического отведения, называется осью отведения. Оси стандартных отведений - стороны треугольника Эйнтховена. Перпендикуляры, опущенные из электрического центра сердца к оси каждого стандартного отведения, делят каждую ось на две равные части: положительную, обращенную в сторону положительного (активного) электрода (+) отведения, и отрицательную, обращенную к отрицательному электроду (-).

Усиленные отведения от конечностей предложены Гольдбергером в 1942 г. Они регистрируют разность потенциалов между активным положительным электродом данного отведения, установленным на правой руке, левой руке или левой ноге, и средним потенциалом двух других конечностей (рис. 2).

Рис. 2. Схема формирования трех усиленных однополюсных отведений от конечностей. Внизу - треугольник Эйнтховена и расположение осей трех усиленных однополюсных отведений от конечностей

Таким образом, роль отрицательного электрода в этих отведениях играет так называемый объединённый электрод Гольдбергера, образованный соединением двух конечностей через дополнительное сопротивление. Три усиленных однополюсных отведения от конечностей обозначают следующим образом:

• aVR - усиленное отведение от правой руки;
• aVL - усиленное отведение от левой руки;
• aVF - усиленное отведение от левой ноги.

Обозначение усиленных отведений от конечностей - это сокращение английских слов, означающих: (а) - augemented (усиленный); (V) - voltage (потенциал); (К) - right (правый); (L) - left (левый); (F) - foot (нога). Как видно на рис. 2, оси усиленных однополюсных отведений от конечностей получают, соединяя метрический центр сердца с местом наложения активного электрода данного отведения, то есть с одной из вершин треугольника Эйнтховена. Электрический центр сердца делит оси этих отведений на две равные части: положительную, обращенную к активному электроду, и отрицательную, обращенную к объединённому электроду Гольдбергера.

Стандартные и усиленные однополюсные отведения от конечностей регистрируют изменения электродвижущей силы сердца во фронтальной плоскости, то есть в плоскости треугольника Эйнтховена. Для точного и наглядного определения различных отклонений электродвижущей силы сердца во фронтальной плоскости предложена шестиосевая система координат (Бэйли, 1943). Оси трёх стандартных и трёх усиленных отведений от конечностей, проведённые через электрический метр сердца, образуют шестиосевую систему координат. Электрический центр сердца делит ось каждого отведения на положительную и отрицательную часть, обращённую соответственно к активному (положительному) или к отрицательному электроду (рис. 3).

Рис. 3. Шестиосевая система координат по Бэйли

Электрокардиографические отклонения в отведениях от конечностей рассматривают как различные проекции одной и той же электродвижущей силы сердца на оси данных отведений. Таким образом, сопоставляя амплитуду и полярность электрокардиографических комплексов в отведениях, входящих в состав шестиосевой системы координат, можно точно определять величину и направление вектора электродвижущей силы сердца во фронтальной плоскости. Направление осей отведений определяют в градусах. За начало отсчёта принимают радиус, проведённый строго горизонтально из электрического центра сердца влево по направлению к положительному полюсу I стандартного отведения. Положительный полюс II стандартного отведения расположен под углом +60°, отведения aVF - под углом +90°, III стандартного отведения- под углом +120°, aVL - под углом -30°, а aVR - под углом -150° к горизонтали. Ось отведения aVL перпендикулярна оси II стандартного отведения, ось I стандартного отведения перпендикулярна оси aVF, а ось aVR перпендикулярна оси III стандартного отведения.

Грудные однополюсные отведения, предложенные Вильсоном в 1934 г., регистрируют разность потенциалов между активным положительным электродом, установленным в определённых точках на поверхности грудной клетки, и отрицательным объединённым электродом Вильсона (рис. 4).

Рис. 4. Места наложения 6 грудных электродов

Его образуют соединение дополнительных сопротивлений трёх конечностей (правой руки, левой руки и левой ноги) с объединённым потенциалом, близким к нулю (около 0,2 мВ). Для записи ЭКГ активные электроды устанавливают в 6 общепринятых позиций на грудной клетке:

• отведение V1 - в четвёртом межреберье по правому краю грудины;
• отведение V2 - в четвёртом межреберье по левому краю грудины;
• отведение V3 - между второй и четвёртой полицией, примерно на уровне V ребра по левой окологрудинной линии;
• отведение V4 - в пятом межреберье по левой срединно-ключичной линии;
• отведение V5 - на том же горизонтальном уровне, что и V4 , по левой передней подмышечной линии;
• отведение V6 - по левой средней подмышечной линии на том же горизонтальном уровне, что и электроды отведений V4 и V5 .

В отличие от стандартных и усиленных отведений от конечностей грудные отведения регистрируют изменения электродвижущей силы сердца в горизонтальной плоскости. Линия, соединяющая электрический центр сердца с местом расположения активного электрода на грудной клетке, образует ось каждого грудного отведения (рис. 5). Оси отведений V1 и V5 , а также V2 и V6 приблизительно перпендикулярны друг другу.

Рис. 5. Расположение осей 6 грудных электрокардиографических отведений в горизонтальной плоскости

Диагностичсекие возможности ЭКГ могут быть расширены с помощью дополнительных отведений. Их использование особенно целесообразно в тех случаях, когда обычная программа регистрации 12 общепринятых отведений ЭКГ не позволяет диагностировать ту или иную патологию или требуется уточнение количественных параметров обнаруженных изменений. Методика регистрации дополнительных грудных отведений отличается от методики записи 6 общепринятых грудных отведений локализацией активного электрода на поверхности грудной клетки. Роль электрода, соединённого с отрицательным полюсом кардиографа, играет объединённый электрод Вильсона. Для более точной диагностики очаговых изменений миокарда в заднебазальных отделах ЛЖ используют однополюсные отведения V7 -V9 . Активные электроды устанавливают по задней подмышечной (V7 ), лопаточной (V8 ) и околопозвоночной (V9 ) линии на уровне горизонтали электродов V4 -V6 (рис. 6).

Рис. 6. Расположение электродов дополнительных грудных отведений V7 - V9 (а) и осей этих отведений в горизонтальной плоскости (б)

Для диагностики очаговых изменений миокарда задней, переднебоковой и верхних отделов передней стенки применяют двухполюсные отведения по Небу. Для записи этих отведений применяют электроды для регистрации трёх стандартных отведений от конечностей. Электрод с красной маркировкой, обычно устанавливаемый на правой руке, помещают во второе межреберье по правому краю грудины; электрод с левой ноги (зелёная маркировка) переставляют в позицию грудного отведения V4 , (у верхушки сердца); электрод с жёлтой маркировкой, устанавливаемый на левую руку, помещают на том же горизонтальном уровне, что и зелёный электрод, но по задней подмышечной линии (рис. 7). Если переключатель отведений электрокардиографа находится в положении I стандартного отведения, регистрируют отведение. Перемещая переключатель на II и III стандартные отведения, записывают соответственно отведения (Inferior, I) и (Anterior, А). Для диагностики гипертрофии правых отделов сердца и очаговых изменений ПЖ применяют отведения V38 - V68 . Их активные электроды помещают на правой половине грудной клетки (рис. 8).

Рис. 7. Расположение электродов и осей дополнительных грудных отведений по Небу

Рис. 8. Расположение электродов дополнительных грудных отведений V38 - V68

Струтынский А.В.

Электрокардиография

Анализ электрокардиограмм

Сердце человека – это мощная мышца. При синхронном возбуждении волокон сердечной мышцы, в среде, окружающей сердце, течет ток, который даже на поверхности тела создает разности потенциалов в несколько мВ. Эта разность потенциалов регистрируется при записи электрокардиограммы. Моделировать электрическую активность сердца можно с использованием дипольного электрического генератора.

Дипольное представление о сердце лежит в основе теории отведений Эйнтховена, согласно которой ‑ сердце ‑ это токовый диполь с дипольным моментом Р с (электрический вектор сердца), который поворачивается, изменяет свое положение и точку приложения за время сердечного цикла (рис. 34).

П

Рис. 34. Распределение

эквипотенциальных линий

на поверхности тела

о Эйнтховену сердце располагается в центре равностороннего треугольника, вершинами которого являются: правая рука – левая рука – левая нога (рис. 35 а).

Разности потенциалов, снятые между этими точками – это проекции дипольного момента сердца на стороны этого треугольника:

Эти разности потенциалов, со времени Эйнтховена в физиологии принято называть «отведениями». Три стандартных отведения приведены на рис. 35 б.Направление вектораР с определяет электрическую ось сердца.

Рис. 35 а.

Рис. 35 б. Нормальная ЭКГ в трех стандартных отведениях

Рис. 35 в. Зубец Р – деполяризация предсердия,

QRS – деполяризация желудочков, Т – реполяризация

Линия электрической оси сердца при пересечении с направлением 1-го отведения образует угол , который определяет направление электрической оси сердца (рис. 35 б). Так какэлектрический момент сердца-диполя изменяется со временем, то в отведениях будут получены зависимости разности потенциалов от времени, которые называются электрокардиограммами.

Ось О – это ось нулевого потенциала. На ЭКГ отмечают три характерных зубцаP ,QRS ,T (обозначение по Эйнтховену). Высоты зубцов в различных отведениях обусловлены направлением электрической оси сердца, т.е. углом(рис. 35 б). Наиболее высокие зубцы во втором отведении, низкие в третьем. Сопоставляя ЭКГ в трех отведениях за один цикл составляют представление о состоянии нервно-мышечного аппарата сердца (рис. 35 в).

§ 26. Факторы, влияющие на экг

Положение сердца. Направление электрической оси сердца совпадает с анатомической осью сердца. Если уголнаходится в пределах от 40°до 70°, это положение электрической оси считается нормальным. ЭКГ имеет обычные соотношения зубцов в I, II, III стандартных отведениях. Еслиблизок или равен 0°, то электрическая ось сердца параллельна линии первого отведения и ЭКГ характеризуется высокими амплитудами в I отведении. Еслиблизок к 90°, амплитуды в I отведении минимальны. Отклонение электрической оси от анатомической в ту или другую сторону клинически означает одностороннее поражение миокарда.

Изменение положения тела вызывает некоторые изменения положения сердца в грудной клетке и сопровождается изменением электропроводности окружающих сердце сред. Если ЭКГ не изменяет своей формы при перемещении тела, то этот факт тоже имеет диагностическое значение.

Дыхание . При вдохе электрическая ось сердца отклоняется примерно на 15°, при глубоком вдохе до 30°. Нарушения или изменения дыхания также могут быть диагностированы по изменению ЭКГ.

всегда вызывает существенное изменение в ЭКГ. У здоровых людей эти изменения состоят главным образом в учащении ритма. При функциональных пробах сфизической нагрузкой могут иметь место такие изменения, которые явно указывают на патологические изменения в работе сердца (тахикардия, экстрасистолия, мерцательная аритмия и т.д.).

Диагностическая значимость метода ЭКГ несомненно велика (совместно с другими методами диагностики).

На рисунке показана электрическая связь между конечностями пациента и электрокардиографом, необходимая для регистрации так называемых стандартных двуполюсных отведений от конечностей. Термин «двуполюсное отведение» означает, что электрокардиограмма регистрируется с помощью двух электродов, расположенных по обе стороны от сердца, например на конечностях. Следовательно, отведением не может быть один-единственный электрод и провод, соединяющий его с электрокардиографом. Отведением является сочетание двух электродов, провода от которых идут к прибору. В этом случае образуется полный замкнутый контур, включающий тело пациента и электрокардиограф. На рисунке в каждом отведении представлен простой электроизмерительный прибор, хотя на самом деле электрокардиограф является высокочувствительным аппаратом, снабженным лентопротяжным механизмом.

Стандартное отведение I . Для регистрации стандартного отведения I отрицательный вход электрокардиографа соединен с правой рукой, а положительный вход - с левой рукой. Таким образом, когда точка прикрепления правой руки к грудной клетке становится электроотрицательной по сравнению с точкой прикрепления левой руки, электрокардиограф регистрирует отклонение в положительную сторону, т.е. выше нулевой (изоэлектрической) линии. И наоборот, когда точка прикрепления правой руки к грудной клетке становится электроположительной по сравнению с точкой прикрепления левой руки, электрокардиограф регистрирует отклонение в отрицательную сторону, т.е. ниже нулевой линии.

Стандартное отведение II . Для регистрации стандартного отведения II отрицательный вход электрокардиографа соединен с правой рукой, а положительный вход- с левой ногой. Следовательно, когда правая рука оказывается электроотрицательной по сравнению с левой ногой, электрокардиограф регистрирует положительное отклонение от нулевой линии.

Стандартное отведение III . Для регистрации стандартного отведения III отрицательный вход электрокардиографа соединен с левой рукой, а положительный вход - елевой ногой. Следовательно, электрокардиограф регистрирует положительное отклонение, если левая рука оказывается электроотрицательной по сравнению с левой ногой.

Треугольник Эйнтховена . На рисунке вокруг местоположения сердца изображен треугольник, который называют треугольником Эйнтховена. Эта схема показывает, что обе руки и левая нога образуют вершины треугольника, окружающего сердце. Две вершины в верхней части треугольника представляют собой точки, откуда электрические токи по электропроводящим средам организма распространяются к верхним конечностям. Нижняя вершина - это точка, откуда идет распространение токов к левой ноге.

Закон Эйнтховена . Закон Эйнтховена гласит: если в данный момент известна величина электрических потенциалов в двух стандартных отведениях из трех, то величину потенциалов третьего отведения можно определить математически, путем простого сложения первых двух (При сложении необходимо учитывать знаки «плюс» и «минус».)

Например, предположим, что в данный момент потенциал правой руки -0,2 мВ (отрицательный), потенциал левой руки +0,3 мВ (положительный), а потенциал левой ноги +1,0 мВ (положительный). Учитывая показания измерительных приборов, можно видеть, что в отведении I в данный момент регистрируется положительный потенциал +0,5 мВ, т.к. это и есть разница между -0,2 мВ правой руки и +0,3 мВ левой руки. В отведении III регистрируется положительный потенциал +0,7 мВ, а во отведении II - положительный потенциал +1,2 мВ, т.к. это и есть моментная разность потенциалов между соответствующими парами конечностей.

Обратите внимание, что сумма потенциалов отведений I и III равна величине потенциала, зарегистрированного в отведении II (т.е. 0,5 плюс 0,7 равно 1,2). Этот математический принцип, названный законом Эйнтховена, справедлив в любой данный момент регистрации трех стандартных двуполюсных отведений электрокардиограммы.

Вернуться в оглавление раздела " "

ЛЕКЦИЯ 13 ДИПОЛЬ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОГРАФИИ

ЛЕКЦИЯ 13 ДИПОЛЬ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОГРАФИИ

1. Электрический диполь и его электрическое поле.

2. Диполь во внешнем электрическом поле.

3. Токовый диполь.

4. Физические основы электрографии.

5. Теория отведений Эйнтховена, три стандартных отведения. Поле диполя сердца, анализ электрокардиограмм.

6. Векторкардиография.

7. Физические факторы, определяющие ЭКГ.

8. Основные понятия и формулы.

9. Задачи.

13.1. Электрический диполь и его электрическое поле

Электрический диполь - система из двух равных по величине, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга.

Расстояние между зарядами называется плечом диполя.

Основной характеристикой диполя является векторная величина, называемая электрическим моментом диполя (P).

Электрическое поле диполя

Диполь является источником электрического поля, силовые линии и эквипотенциальные поверхности которого изображены на рис. 13.1.

Рис. 13.1. Диполь и его электрическое поле

Центральная эквипотенциальная поверхность представляет собой плоскость, проходящую перпендикулярно плечу диполя через его середину. Все ее точки имеют нулевой потенциал (φ = 0). Она делит электрическое поле диполя на две половины, точки которых имеют соответственно положительные (φ > 0) и отрицательные (φ < 0) потенциалы.

Абсолютная величина потенциала зависит от дипольного момента Р, диэлектрической проницаемости среды ε и от положения данной точки поля относительно диполя. Пусть диполь находится в непроводящей бесконечной среде и некоторая точка А удалена от его центра на расстояние r >> λ (рис. 13.2). Обозначим через α угол между вектором Р и направлением на эту точку. Тогда потенциал, создаваемый диполем в точке А, определяется следующей формулой:

Рис. 13.2. Потенциал электрического поля, созданного диполем

Диполь в равностороннем треугольнике

Если диполь поместить в центр равностороннего треугольника, то он будет равноудален ото всех его вершин (на рис. 13.3 диполь изображен вектором дипольного момента - Р).

Рис. 13.3. Диполь в равностороннем треугольнике

Можно показать, что в этом случае разность потенциалов (напряжение) между двумя любыми вершинами прямо пропорциональна проекции дипольного момента на соответствующую сторону (U AB ~ P AB). Поэтому отношение напряжений между вершинами треугольника равно отношению проекций дипольного момента на соответствующие стороны:

Сопоставляя величины проекций, можно судить о величине самого вектора и его расположении внутри треугольника.

13.2. Диполь во внешнем электрическом поле

Диполь не только сам является источником электрического поля, но и взаимодействует с внешним электрическим полем, созданным другими источниками.

Диполь в однородном электрическом поле

В однородном электрическом поле напряженностью E на полюса диполя действуют равные по величине и противоположные по направлению силы (рис. 13.4). Поскольку сумма таких сил равна нулю, поступательного движения они не вызывают. Однако они

Рис. 13.4. Диполь в однородном электрическом поле

создают вращательный момент, величина которого определяется следующей формулой:

Этот момент «стремится» расположить диполь параллельно линиям поля, т.е. перевести его из некоторого положения (а) в положение (б).

Диполь в неоднородном электрическом поле

В неоднородном электрическом поле величины сил, действующих на полюсы диполя (силы F + и F - на рис. 13.5), неодинаковы, и их сумма не равна нулю Поэтому возникает равнодействующая сила, втягивающая диполь в область более сильного поля.

Величина втягивающей силы, действующей на диполь, ориентированный вдоль силовой линии, зависит от градиента напряженности и вычисляется по формуле:

Здесь ось Х - направление силовой линии в том месте, где находится диполь.

Рис. 13.5. Диполь в неоднородном электрическом поле. Р - дипольный момент

13.3. Токовый диполь

Рис. 13.6. Экранирование диполя в проводящей среде

В непроводящей среде электрический диполь может сохраняться сколь угодно долго. Но в проводящей среде под действием электрического поля диполя возникает смещение свободных зарядов, диполь экранируется и перестает существовать (рис. 13.6).

Для сохранения диполя в проводящей среде необходима электродвижущая сила. Пусть в проводящую среду (например, в сосуд с раствором электролита) введены два электрода, подключенные к источнику постоянного напряжения. Тогда на электродах будут поддерживаться постоянные заряды противоположных знаков, а в среде между электродами возникнет электрический ток. Положительный электрод называют истоком тока, а отрицательный - стоком тока.

Двухполюсная система в проводящей среде, состоящая из истока и стока тока, называется дипольным электрическим генератором или токовым диполем.

Расстояние между истоком и стоком тока (L) называется плечом токового диполя.

На рис. 13.7,а сплошными линиями со стрелками изображены линии тока, создаваемого дипольным электрическим генерато-

Рис. 13.7. Токовый диполь и его эквивалентная электрическая схема

ром, а пунктирными линиями - эквипотенциальные поверхности. Рядом (рис. 13.7, б) показана эквивалентная электрическая схема: R - сопротивление проводящей среды, в которой находятся электроды; r - внутреннее сопротивление источника, ε - его э.д.с.; положительный электрод (1) - исток тока; отрицательный электрод (2) - сток тока.

Обозначим сопротивление среды между электродами через R. Тогда сила тока определяется законом Ома:

Если сопротивление среды между электродами значительно меньше, чем внутреннее сопротивление источника, то I = ε/r.

Для того чтобы сделать картину более наглядной, представим себе, что в сосуд с электролитом опущены не два электрода, а обычный элемент питания. Линии электрического тока, возникшего в сосуде в этом случае, показаны на рис. 13.8.

Рис. 13.8. Токовый диполь и созданные им линии тока

Электрической характеристикой токового диполя является векторная величина, называемая дипольным моментом (Р T).

Дипольный момент токового диполя - вектор, направленный от стока (-) к истоку (+) и численно равный произведению силы тока на плечо диполя:

Здесь ρ - удельное сопротивление среды. Геометрические характеристики такие же, как на рис. 13.2.

Таким образом, между токовым диполем и электрическим диполем существует полная аналогия.

Теория токового диполя применяется для модельного объяснения возникновения потенциалов, регистрируемых при снятии электрокардиограмм.

13.4. Физические основы электрографии

Живые ткани являются источником электрических потенциалов. Регистрация биопотенциалов тканей и органов называется электрографией.

В медицинской практике используют следующие диагностические методы:

ЭКГ - электрокардиография - регистрация биопотенциалов, возникающих в сердечной мышце при ее возбуждении;

ЭРГ - электроретинография - регистрация биопотенциалов сетчатки глаза, возникающих в результате воздействия на глаз;

ЭЭГ - электроэнцефалография - регистрация биоэлектрической активности головного мозга;

ЭМГ - электромиография - регистрация биоэлектрической активности мышц.

Примерная характеристика регистрируемых при этом биопотенциалов указана в табл. 13.1.

Таблица 13.1 Характеристики биопотенциалов

При изучении электрограмм решаются две задачи: 1) прямая - выяснение механизма возникновения электрограммы или расчет потенциала в области измерения по заданным характеристикам электрической модели органа;

2) обратная (диагностическая) - выявление состояния органа по характеру его электрограммы.

Почти во всех существующих моделях электрическую активность органов и тканей сводят к действию определенной совокупности токовых электрических генераторов, находящихся в объемной электропроводящей среде. Для токовых генераторов выполняется правило суперпозиции электрических полей:

Потенциал поля генераторов равен алгебраической сумме потенциалов полей, создаваемых генераторами.

Дальнейшее рассмотрение физических вопросов электрографии показано на примере электрокардиографии.

13.5. Теория отведений Эйнтховена, три стандартных отведения. Поле диполя сердца, анализ электрокардиограмм

Сердце человека - мощная мышца. При синхронном возбуждении множества волокон сердечной мышцы в среде, окружающей сердце, течет ток, который даже на поверхности тела создает разности потенциалов порядка нескольких мВ. Эта разность потенциалов регистрируется при записи электрокардиограммы.

Моделировать электрическую активность сердца можно с использованием дипольного эквивалентного электрического генератора.

Дипольное представление о сердце лежит в основе теории отведений Эйнтховена, согласно которой:

сердце есть токовый диполь с дипольным моментом Р с, который поворачивается, изменяет свое положение и точку приложения за время сердечного цикла.

(В биологической литературе вместо термина «дипольный момент сердца» обычно используются термины «вектор электродвижущей силы сердца», «электрический вектор сердца».)

По Эйнтховену, сердце располагается в центре равностороннего треугольника, вершинами которого являются: правая рука - левая рука - левая нога. (Вершины треугольника равноудалены как друг

от друга, так и от центра треугольника.) Поэтому разности потенциалов, снятые между этими точками, суть проекции дипольного момента сердца на стороны этого треугольника. Пары точек, между которыми измеряются разности биопотенциалов, со времен Эйнтховена в физиологии принято называть «отведениями».

Таким образом, теория Эйнтховена устанавливает связь между разностью биопотенциалов сердца и разностями потенциалов, регистрируемых в соответствующих отведениях.

Три стандартных отведения

На рисунке 13.9 представлены три стандартных отведения.

Отведение I (правая рука - левая рука), отведение II (правая рука - левая нога), отведение III (левая рука - левая нога). Им соответствуют разности потенциалов U I , U II , U lII . Направление вектора Р с определяет электрическую ось сердца. Линия электрической оси сердца при пересечении с направлением I-го отведения образует угол α. Величина этого угла определяет направление электрической оси сердца.

Соотношения между разностью потенциалов на сторонах треугольника (отведениях) могут быть получены в соответствии с формулой (13.3) как соотношения проекций вектора Р с на стороны треугольника:

Так как электрический момент диполя - сердца - изменяется со временем, то в отведениях будут получены временные зависимости напряжения, которые и называют электрокардиограммами.

Рис. 13.9. Схематическое изображение трех стандартных отведений ЭКГ

Допущения теории Эйнтховена

Электрическое поле сердца на больших расстояниях от него подобно полю токового диполя; дипольный момент - интегральный электрический вектор сердца (суммарный электрический вектор возбужденных в данный момент клеток).

Все ткани и органы, весь организм - однородная проводящая среда (с одинаковым удельным сопротивлением).

Электрический вектор сердца изменяется по величине и направлению за время сердечного цикла, однако начало вектора остается неподвижным.

Точки стандартных отведений образуют равносторонний треугольник (треугольник Эйнтховена), в центре которого находится сердце - токовый диполь. Проекции дипольного момента сердца - отведения Эйнтховена.

Поле диполя - сердца

В каждый данный момент деятельности сердца его дипольный электрический генератор создает вокруг электрическое поле, которое распространяется по проводящим тканям тела и создает потенциалы в его различных точках. Если представить, что основание сердца заряжено отрицательно (имеет отрицательный потенциал), а верхушка положительно, то распределение эквипотенциальных линий вокруг сердца (и силовых линий поля) при максимальном значении дипольного момента Р с будет таким, как на рис. 13.10.

Потенциалы указаны в некоторых относительных единицах. Вследствие асимметричного положения сердца в грудной клетке его электрическое поле распространяется преимущественно в сторону правой руки и левой ноги, и наиболее высокая разность потенциалов может быть зафиксирована в том случае, если электроды разместить на правой руке и левой ноге.

Рис. 13.10. Распределение силовых (сплошные) и эквипотенциальных (прерывистые) линий на поверхности тела

В таблице 13.2 приведены значения максимального дипольного момента сердца в сопоставлении с массой сердца и тела.

Таблица 13.2. Значения дипольного момента Р с

Анализ электрокардиограмм

Теоретический анализ электрокардиограмм сложен. Развитие кардиографии шло в основном эмпирическим путем. Катц указывал, что расшифровка электрокардиограмм производится на основе опыта, опирающегося лишь на самое элементарное понимание теории возникновения биопотенциалов.

Данные ЭКГ обычно дополняют клиническую картину заболевания.

На рисунке 13.11 представлена нормальная электрокардиограмма человека (обозначения зубцов были даны Эйнтховеном и представляют взятые подряд буквы латинского алфавита).

Она представляет собой график изменения во времени разности потенциалов, снимаемой двумя электродами соответствующего отведения за цикл работы сердца. Горизонтальная ось является не только осью времени, но и осью нулевого потенциала. ЭКГ представляет собой кривую, состоящую из трех характерных зубцов, обозначающихся Р, QRS, T, разделенных интервалом нулевого потенциала. Высоты зубцов в различных отведениях обусловлены направлением электрической оси сердца, т.е. углом α (см. рис. 13.9). Электрокардиограмма, записанная при норме в стандартных отведениях, характеризуется тем, что ее зубцы в разных отведениях будут неодинаковы по амплитуде (рис. 13.12).

Рис. 13.11. Электрокардиограмма здорового человека и ее спектр:

Р - деполяризация предсердия; QRS -деполяризация желудочков; Т - репо-

ляризация; частота пульса 60 ударов в минуту (период сокращения - 1 с)

Рис. 13.12. Нормальная ЭКГ в трех стандартных отведениях

Зубцы ЭКГ будут наиболее высокими во II отведении и наиболее низкими в III отведении (при нормальном положении электрической оси).

Сопоставляя кривые, зарегистрированные в трех отведениях, можно судить о характере изменения Р с за цикл работы сердца, на основании чего и составляется представление о состоянии нервномышечного аппарата сердца.

Для анализа ЭКГ используют также ее гармонический спектр.

13.6. Векторкардиография

Обычные электрокардиограммы являются одномерными. В 1957 г. немецкий врач физиолог Шмитт разработал метод объемных кривых (векторкардиография).

Напряжение от двух взаимно перпендикулярных отведений подают на взаимно перпендикулярные пластины осциллографа. При этом на экране получается изображение, состоящее из двух петель - большой и малой. Малая петля заключена в большой и сдвинута к одному из полюсов.

Вторая аналогичная картина может быть получена на втором осциллографе, где одно из двух уже использованных отведений сопоставляется с третьим. Картины на обоих осциллографах можно рассматривать через стереоскопическую систему линз или фотографировать одновременно, чтобы в дальнейшем построить пространственную (трехмерную) модель.

Для расшифровки электрокардиограмм нужен большой опыт. С появлением ЭВМ стало возможным автоматизировать процесс «чтения» кривых. ЭВМ сравнивает кривую данного больного с образцами, хранящимися в ее памяти, и выдает врачу предположительный диагноз.

Иной подход используется при проведении электрокардиотопографического исследования. При этом на грудную клетку накладывают около 200 электродов, строят картину электрического поля по 200 кривым, которые анализируются одновременно.

13.7. Физические факторы, определяющие особенности ЭКГ

ЭКГ у разных людей и даже у одного и того же человека характеризуются большой вариабельностью. Это связано с индивидуальными анатомическими особенностями проводниковой системы сердца, различиями в соотношении мышечных масс анатомических фрагментов сердца, электропроводностью окружающих сердце тканей, индивидуальной реакцией нервной системы на воздействие внешних и внутренних факторов.

Факторы, определяющие особенности ЭКГ у отдельного человека, следующие: 1) положение сердца в грудной клетке, 2) положение тела, 3) дыхание, 4) действие физических раздражителей, в первую очередь физических нагрузок.

Положение сердца в грудной клетке оказывает существенное влияние на форму ЭКГ. При этом надо знать, что направление электрической оси сердца совпадает с анатомической осью сердца. Если угол α, характеризующий направление электрической оси сердца (рис. 13.9), имеет величину:

а) в пределах от 40 до 70°, то такое положение электрической оси сердца считается нормальным; в этих случаях ЭКГ будет иметь обычные соотношения зубцов в I, II, III стандартных отведениях;

б) близкую к 0°, т.е. электрическая ось сердца параллельна линии первого отведения, то такое положение электрической оси сердца обозначается как горизонтальное, и ЭКГ характеризуется высокими амплитудами зубцов в I отведении;

в) близкую к 90°, положение обозначается как вертикальное, зубцы ЭКГ будут наименьшими в I отведении.

Как правило, положение анатомической и электрической осей сердца совпадают. Но в отдельных случаях может быть расхождение: рентгенограмма свидетельствует о нормальном положении сердца, а ЭКГ показывает отклонение электрической оси в ту или другую сторону. Такие расхождения являются диагностически значимыми (клинически это означает одностороннее поражение миокарда).

Изменение положения тела всегда вызывает некоторые изменения положения сердца в грудной клетке. Это сопровождается изменением

электропроводности окружающих сердце сред. ЭКГ у человека с вертикальным положением сердца будет отличаться от нормальной. Если ЭКГ не изменяет своей формы при перемещении тела, то этот факт тоже имеет диагностическое значение; характеристики зубцов изменяются при любом отклонении электрической оси.

Дыхание. Амплитуда и направленность зубцов ЭКГ изменяются при любом отклонении электрической оси, меняясь при вдохе и выдохе. При вдохе электрическая ось сердца отклоняется примерно на 15°, при глубоком вдохе это отклонение может достичь 30°. Нарушения или изменения дыхания (при тренировках, при реабилитационных упражнениях и гимнастике) могут быть диагностированы по изменению ЭКГ.

В медицине роль физических нагрузок чрезвычайно велика. Физическая нагрузка всегда вызывает существенное изменение в ЭКГ. У здоровых людей эти изменения состоят, главным образом, в учащении ритма, форма зубцов тоже изменяется в определенной закономерности. При функциональных пробах с физической нагрузкой могут иметь место такие изменения, которые явно указывают на патологические изменения в работе сердца (тахикардия, экстрасистолия, мерцательная аритмия и т.д.).

Искажения при записи ЭКГ. При записи ЭКГ всегда нужно иметь в виду, что существуют причины, которые могут исказить ее форму: неисправности в усилителе электрокардиографа; переменный ток городской сети может наводить э.д.с. вследствие электромагнитной индукции в рядом расположенных усилительных цепях и даже биологических объектах, нестабильность блока питания и т.д. Расшифровка искаженной ЭКГ приводит к постановке неправильного диагноза.

Диагностическая значимость метода электрокардиографии, несомненно, велика. Совместно с другими методами оценки деятельности сердца (методы регистрации механических колебаний сердца, рентгеновский метод) он позволяет получать важную клиническую информацию о работе сердца.

В последние годы в современной врачебно-диагностической практике стали использоваться компьютерные электрокардиографы со средствами автоматического анализа ЭКГ.

13.8. Основные понятия и формулы

Окончание таблицы

Сегодня почти каждый человек старше 50 лет страдает теми или иными сердечно-сосудистыми заболеваниями. Однако существует тенденция омоложения этих болезней. То есть все чаще встречаются молодые люди до 35 лет с инфарктом миокарда или сердечной недостаточностью. На фоне этого знание врачами электрокардиографии особенно актуально.

Треугольник Эйнтховена - основа ЭКГ. Без понимания его сути правильно поставить электроды и расшифровать качественно электрокардиограмму не получится. Статья расскажет о том, что это такое, зачем нужно знать о нем, как построить. В начале необходимо разобраться, что такое ЭКГ.

Электрокардиограмма

ЭКГ - это запись электрической активности сердца. Определение дано наиболее простое. Если же зреть в корень, то специальный прибор записывает суммарную электрическую активность мышечных клеток сердца, возникающую при их возбуждении.

Электрокардиограмма играет главенствующую роль в диагностике заболеваний. В первую очередь, конечно, ее назначают при подозрении на сердечные болезни. Кроме того, ЭКГ необходима всем, кто поступает в стационар. И неважно, это экстренная госпитализация или плановая. Кардиограмму назначают каждому при диспансеризации, плановом обследовании организма в условиях поликлиники.

Первые упоминания об электрических импульсах появились в 1862 году в трудах ученого И. М. Сеченова. Однако возможность записывать их появилась только с изобретением электромера в 1867 году. Огромный вклад в развитие метода электрокардиографии внес Виллиам Эйнтховен.

Кто такой Эйнтховен?

Виллиам Эйнтховен - голландский ученый, который в 25 лет стал профессором, заведующим кафедрой физиологии Лейденского университета. Интересно, что изначально он занимался офтальмологией, проводил исследования, написал докторскую диссертацию по данному направлению. Затем изучал дыхательную систему.

В 1889 году он посетил международный конгресс по физиологии, где впервые ознакомился с процедурой проведения электрокардиографии. После этого мероприятия Эйнтховен решил вплотную заняться улучшением функциональности прибора, записывающего электрическую активность сердца, а также качества самой записи.

Важнейшие открытия

В ходе изучения электрокардиографии Виллиам Эйнтховен ввел немало терминов, которыми все медицинское сообщество пользуется по сей день.

Ученый стал первым, кто ввел понятие зубцов P, Q, R, S, T. Сейчас сложно представить бланк ЭКГ без точного описания каждого из зубцов: амплитуды, полярности, ширины. Определение их значений, соотношений между собой играет важнейшую роль в диагностике заболеваний сердца.

В 1906 году в статье медицинского журнала Эйнтховен описал метод записи ЭКГ на расстоянии. Кроме того, он выявил существование прямой связи изменений на электрокардиограмме и определенных заболеваний сердца. То есть для каждого заболевания определяются характерные изменения на ЭКГ. В качестве примеров были использованы ЭКГ больных с при недостаточности митрального клапана, гипертрофия левого желудочка при недостаточности аортального клапана, различными степенями блокады проведения импульсов в сердце.

Перед построением треугольника Эйнтховена необходимо правильно поставить электроды. Красный электрод подсоединяют к правой руке, желтый прикрепляют к левой, а зеленый - к левой ноге. На правую нижнюю конечность накладывают черный, заземляющий, электрод.

Линии, условно соединяющие электроды, называются осями отведений. На чертеже они представляют собой стороны :

• I отведение - соединений обеих рук;
• II отведение связывает правую руку и левую ногу;
• III отведение - левую руку и ногу.

Отведения регистрируют разницу напряжений между электродами. Каждая ось отведений имеет положительный и отрицательный полюс. Перпендикуляр, опущенный из центра треугольника на ось отведения, делит сторону треугольника на 2 равные части: положительную и отрицательную. Таким образом, если результирующий вектор сердца отклоняется в сторону положительного полюса, то на ЭКГ линия регистрируется над изолинией - зубцы P, R, T. Если в сторону отрицательного полюса, то регистрируется отклонение ниже изолинии - зубцы Q, S.

Построение треугольника

Для построения треугольника Эйнтховена с обозначением отведений на листе бумаги рисуем геометрическую фигуру с равными сторонами и вершиной, направленной вниз. В центре ставим точку - это сердце.

Отмечаем стандартные отведения. Верхняя сторона - это I отведение, справа - III, слева - II. Обозначаем полярности каждого отведения. Они стандартны. Их необходимо выучить.

Треугольник Эйнтховена готов. Осталось только использовать его по назначению - определить и угол ее отклонения.

Следующий шаг - определение центра каждой стороны. Для этого нужно опустить перпендикуляры из точки в центре треугольника на его стороны.

Задача - определить с помощью треугольника Эйнтховена по ЭКГ.

Необходимо взять комплекс QRS I и III отведения, определить алгебраическую сумму зубцов в каждом отведении путем подсчета количества маленьких клеточек каждого зубца, учитывая их полярность. В I отведении это R+Q+S = 13 + (-1) + 0 = 12. В III это R + Q + S = 3 + 0 + (-11) = -8.

Затем на соответствующих сторонах треугольника Эйнтховена откладываем полученные величины. На верхней отсчитываем 12 мм вправо от середины, в сторону положительно заряженного электрода. По правой стороне треугольника отсчитываем -8 выше середины - ближе к отрицательно заряженному электроду.

Затем от полученных точек строим перпендикуляры внутрь треугольника. Отмечаем точку пересечения этих перпендикуляров. Теперь нужно соединить центр треугольника с образовавшейся точкой. Получается результирующий вектор ЭДС сердца.

Для определения электрической оси надо провести горизонтальную линию через центр треугольника. Угол, полученный между вектором и прочерченной горизонтальной линией, называется углом альфа. Он определяет отклонение оси сердца. Вычислить его можно с помощью обычного транспортира. В данном случае угол равен -11°, что соответствует умеренному отклонению оси сердца влево.

Определение ЭОС позволяет вовремя заподозрить проблему, возникшую в сердце. Особенно это актуально при сравнении с предыдущими пленками. Порой резкое изменение оси в ту или иную сторону является единственным явным признаком катастрофы, который позволяет назначить другие методы обследования для выявления причины этих изменений.

Таким образом, знание о треугольнике Эйнтховена, о принципах его построения позволяет правильно наложить и подключить электроды, провести своевременную диагностику, выявить изменения на ЭКГ в максимально быстрые сроки. Знание основ ЭКГ поможет спасти множество жизней.