Головна

Фізичні основи електрокардіографії

  1. I. ОСНОВИ МАРКЕТИНГУ
  2. II.1. основи державності
  3. III. ФІЗИЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
  4. IV. Основіформальних-ЛОГІЧНИХ ЗАКОНИ
  5. IX. ПРАВОВІ ОСНОВИ ІНФОРМАЦІЙНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ ТА ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
  6. Money Management - основи управління капіталом
  7. " Основи екології та економіка природокористування "як міжгалузева навчальна дисципліна. Предмет і методологія курсу

Найбільшого поширення в медичній практиці в варте час отримало вивчення електричної активності серця - електрокардіографія.

Експериментальні дані показують, що процес поширення збудження по різних частинах серця складний. Швидкості поширення збудження варіюють в серце за напрямком і величиною. У стінках передсердь збудження поширюється зі швидкістю 30 - 80 см / с, в атріовентрикулярному вузлі воно затримується до 2 - 5 см / с, в пучку Гіса швидкість максимальна - 100 - 140 см / с.

Мал. .Послідовність поширення хвилі збудження по відділах серця. Стрілки вказують напрямки і часи приходу збудження в дану ділянку серцевого м'яза.

В результаті довжини хвиль збудження:

? = RV,

де R - період рефрактерності, в різних відділах системи проведення збудження також будуть відрізнятися: так в передсердях ? = 12 см, в атріовентрикулярному вузлі ? = 0,6 см, в ніжках пучка Гіса ? = 30 см.

Повний опис електричного стану серця, математичний опис розподілу мембранних потенціалів по всьому об'єму серця в кожній клітині і опис зміни цих потенціалів в часі неможливо.

Тому, відповідно до принципу еквівалентного генератора, серце замінюють еквівалентним генератором струму, електричне поле якого близько за властивостями електричного поля, створеного серцем. Токовий генератор з електрорушійної силою ? має таке велике внутрішнє опір r> R, що створений ним ток I = ? / (r + R) не залежить від опору навантаження R: I = ? / r.

Для розрахунку потенціалів електричного поля, створеного генератором струму в однорідній провідному середовищі, генератор представляють у вигляді струмового електричного диполя - системи з позитивного і негативного полюса (витоку і стоку електричного струму), розташованих на невеликій відстані 1 один від одного. Найважливіший параметр токового диполя -діпол'ний момент D = Il. Вектор D спрямований від "-" до "+", від стоку до витоку, тобто у напрямку електричного струму у внутрішньому ланцюзі генератора струму. Якщо в умовах досвіду l можна вважати дуже незначним l > 0, То диполь називається точковим.

Мал..Генератор струму

Для розрахунку потенціалів електричного поля токового поля спочатку розглядається поле уніполя - окремо розглянутого одного з полюсів диполя.

Потенціал електричного поля уніполя можна розрахувати на основі закону Ома в диференціальній формі.

Щільність електричного струму j, тобто електричний струм через одиницю площі: j = I / S, відповідно до закону Ома:

 (1)

де ? - Питомий опір середовища, в якій працює струмовий генератор, ?- потенціал електричного поля, r відстань від уніполя.

 (2)

тут I - струм, що генерується генератором струму, а 4?r2 - Площа сфери радіуса r, через яку проходить струм I. З (1) і (2):

 (3)

Вважаючи провідне середовище безмежно великий у порівнянні з розміром диполя і інтегруючи (3) від ? до r, можна знайти потенціал ?а точки А, віддаленої від уніполя на відстані r:

.

Цей вислів для потенціалу електричного поля позитивного уніполя (витоку).

Різниця потенціалів ?j електричного поля диполя тим більше, чим більше питомий опір провідного середовища ?, чим ближче точки А і В до диполю (чим менше r) і чим більше ? (чим більше відстань між точками А і В): ?? = Kdcos? = KDAB, K = .

Таким чином, різниця потенціалів двох точок поля точкового електричного диполя, розташованих на однаковій відстані від диполя, пропорційна проекції дипольного моменту на пряму, на якій лежать ці точки.

Досліджуючи зміни різниці потенціалів на поверхні людського тіла, можна судити про проекціях дипольного моменту серця, отже, про біопотенціалів серця. Ця ідея покладена в основу моделі Ейнтховена, голландського вченого, творця електрокардіографії, Нобелівського лауреата 1924 р

Основні постулати цієї моделі:

1. Електричне поле серця представляється як електричне поле точкового струмового диполя з дипольним моментом Е, званим інтегральним електричним вектором серця (ІЕВС) (складається з диполів різних частин серця: Е = ?Di).

2. ІЕВС знаходиться в однорідному ізотропному провідному середовищі, якої є тканини організму.

3. Інтегральний електричний вектор серця Е змінюється за величиною і напрямком. Його початок нерухомо і знаходиться в атріовентрикулярному вузлі, а кінець описує складну просторову криву, проекція якої на фронтальну площину утворює за цикл серцевої діяльності (в нормі) три петлі: Р, QRS і Т.

Очевидно, в цьому випадку в різних точках поверхні грудної клітини людини в певний момент часу будуть виникати різні за величиною і знаком електричні потенціали. В наступний момент часу розподіл цих потенціалів на поверхні тіла зміниться.

Рис .. Розподіл електричних потенціалів на поверхні тіла в момент формування комплексу QRS.

Зміна величини і напрямки вектора Е за один цикл скорочення серця пояснюється послідовністю поширення хвиль збудження по серцю. Хвиля починає поширюватися від синусового вузла по передсердям (петля Р), атріовентрикулярному вузлу, по ніжках пучка Гіса до верхівки серця і далі охоплює скоротливі структури до базальних відділах (комплекс QRS). Петлі Т відповідає фаза поляризації кардіоміоцитів.

Ейнтховен запропонував вимірювати різниці потенціалів двома з трьох точок, що представляють вершини рівностороннього трикутника, в центрі якого знаходиться початок ІЕВС.

У практиці електрокардіографії різниці потенціалів вимірювалися між лівою рукою (ЛР) і правою рукою (ПР) - I відведення, Між лівою ногою (ЛН) і правою рукою (ПР) - II відведення, Між лівою ногою (ЛН) і лівою рукою (ЛР) - ІІІ відведення. Руки і ноги розглядалися як провідники, що відводять потенціали від вершин трикутника Ейнтховена.

Передбачається, що відстані від центру трикутника Ейнтховена до вершин однаково, і тому для розрахунку різниці потенціалів кожного відведення можна скористатися формулою:

I відведення: ??I= ?лр-?пр= КЕI

II відведення: ??II= ?лн-?пр= КЕII

III відведення: ??III= ?лн-?лр= КЕIII

Різниця потенціалів i-гo відведення прямо пропорційно проекції Еi інтегрального електричного вектора серця Е на лінію цього відведення:

??i ~ Ei

електрокардіограма - Це графік тимчасової залежності різниці потенціалів у відповідному відведенні, а значить і тимчасової залежності проекції ІЕВС на лінію відведення

Електрокардіограма являє собою складну криву с, відповідно петель, п'ятьма зубцями Р, Q, R, S, Т і трьома інтервалами нульового потенціалу. Для будь-якого обраного моменту часу напрямок і модуль інтегрального електричного вектора серця мають певну величину, але проекції цього вектора на три відведення різні. Тому ЕКГ в I, в II і в III відведеннях мають різні амплітуди і конфігурації однойменних зубців.

Три відведення не дають повної інформації про роботу серця. Тому сучасна кардіологія використовує 12 стандартних відведень і ряд спеціальних.

Модель Ейнтховена не є суворої, а має ряд припущень:

1. Організм не є однорідною електропровідною середовищем: кров, лімфа, судини, м'язи та інші тканини мають різні питомі провідності. Крім того, провідність змінюється з часом, наприклад, при вдиху і видиху.

2. Вектор Е, обертаючись, створює складну об'ємну фігуру, а не проекцію лише на одну площину,

3. Не представляється можливим точно описати зміни Е серця тільки зміною моменту одного точкового диполя.

Проте медична практика показує, що ці недоліки не є настільки суттєвими. Модель Ейнтховена успішно використовується в електрокардіографії.

Мал. 5.7. Схема реєстрації комплексу QRS електрокардіограми

в трьох стандартних відведеннях. Знаки + і - відповідають знакам

на осях ЕКГ у відповідних відведеннях

Векторелектрокардіографія(ВЕКГ) - методика, що дозволяє судити про зміну ІЕВС в просторі. Реєструються проекції складної просторової кривої, що описується кінцем вектора Е, на фронтальну, саггитальной і горизонтальну площині.

Для отримання векторелектрокардіограмми використовується електронний осцилограф. На екрані осцилографа відбувається складання двох взаємно перпендикулярних коливань (фігури Ліссажу). На горизонтально відхиляють осцилографа подається різниця потенціалів I відведення, а на вертикально відхиляють - напруга іншого відведення.

Так отримують проекцію на фронтальну площину. Для отримання проекцій на інші площини використовують інші електроди, зокрема електрод, що накладається на спину близько кута лівої лопатки. Різні положення установки електродів дозволяють отримати ВЕКГ на різних площинах.




Пасивний перенос речовин через мембрану | Активний транспорт речовин. досвід Уссінга | Електрогенних іонні насоси | Вторинний (зв'язаний) активний транспорт. | Ліпідні пори: стабільність і проникність мембран | ГЛАВА 3. БІОЕЛЕКТРИЧНІ ПОТЕНЦІАЛИ | ГЛАВА 4. МЕХАНІЗМИ ГЕНЕРАЦІЇ ПОТЕНЦІАЛУ ДІЇ | Типи керованих каналів. | Структура іонного каналу. | Механізм генерації потенціалу дії кардіоміоцитів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати