Треугольник В. Эйнтховена
Теоретические основы
Стандартные отведения
Отведение I.
Отведение II.
Отведение III.
Электрокардиограф
Электрокардиограф – прибор регистрирующий разности потенциалов, вызванных электрической активностью сердца, между точками на поверхности тела.
Типовые блоки электрокардиографа:
1. Входное устройство - система электродов, кабелей их подключения к прибору, приспособлений для фиксации электродов.
2. Усилитель биопотенциалов. Коэффициент усиления – порядка 1000.
3. Регистрирующее устройство - обычно термопринтер с разрешением не менее 8 точек/мм. Применяются значения скорости протяжки ленты 25 мм/с и 50 мм/с
4. ЖКИ – экран с видеоконтроллером.
5. Центральный процессор.
6. Клавиатура.
7. Блок питания
8. Блок калибровки. При его кратковременных включениях, на вход усилителя вместо пациента подключается калибровочный прямоугольный импульс амплитудой (1±0.01) мВ. Если коэффициент усиления по п.2 в допуске, то на ленте прописывается прямоугольный импульс высотой 10 мм
Требования ГОСТ 19687-89
ГОСТ 19687-89 «ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ СЕРДЦА» (см. Приложение 1) определяет основные характеристики электрокардиографов и электрокардиоскопов и методы их измерения. Основные параметры приборов должны соответствовать приведенным в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование параметра | Значение параметра |
| 1. Диапазон входных напряжении U, мВ. впределах 2. Относительная погрешность измерения напряжения* и, в диапазонах: от 0,1 до 0,5 мВ, %, не более от 0,5 до 4 мВ, %, не более 3. Нелинейность, %, в пределах: для электрокардиографов для электрокардиоскопов 4. Чувствительность S, мм/мВ 5. Относительная погрешность установки чувствительности, %. в пределах 6. Эффективная ширина записи (изображения) канала В, мм, не менее 7. Входной импеданс Zвх, МОм, не менее 8. Коэффициент ослабления синфазных сигналов Кс, не менее: для электрокардиографов для электрокардиоскопов 9. Напряжение внутренних шумов, приведенных ко входу Uш, мкВ, не более 10. Постоянная времени, с. не менее 11. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в диапазонах частот: от 0,5 до 60 Гц, % от 60 до 75 Гц, % 12. Относительная погрешность измерения интервалов времени в диапазоне интервалов времени от 0.1 до 1.0 с,% не более 13. Скорость движения носителя записи (скорость развертки) Vн мм/с 14. Относительная погрешность установки скорости движения носителя записи (скорости развертки) ,%, в пределах: для электрокардиографов для электрокардиоскопов | От 0,03 до 5 ±15 ±7 ±2 ±2.5 2.5**; 5; 10; 20; 40** ±5 40*** 100000 28000 20 3.2 от -10 до +5 от -30 до +5 ±7 25,50 допустимы и иные значения ±5 ±10 |
* Допускается не проверять при проведении приемо-сдаточных испытаний.
** Допускается по согласованию с заказчиком.
***Для носимых приборов по согласованию с заказчиком допускаются значения менее 40 мм.
В международном стандарте IEC 60601-2-51 “Medical electrical equipment-Part 2-51: Particular requirements for safety, including essential performance, of recording and analysing single channel and multichannel electrocardiographs”, принятом целиком в РФ требования установлены в SECTION EIGHT - ACCURACY OF OPERATING DATA AND PROTECTION AGAINST HAZARDOUS OUTPUT (см. Приложение 2).
Типовая схема электрокардиографа с активной компенсацией синфазной помехи.
Рис. 5. Типовая структура ЭКГ- канала с активной компенсацией синфазной помехи.
Рис. 6. Главная часть схемы канала ЭКГ
Кардиограф DIXION ECG-1001a
Кабель отведений пациента
Согласующее устройство
Задняя и передняя панель соответственно.
Схема установки.
Схема согласующего устройства для проверки диапазона регистрируемых сигналов, погрешности чувствительности, погрешности измерения напряжения, погрешности измерения интервалов времени, погрешности скорости движения, погрешности калибровочного сигнала, постоянной времени, АЧХ
Условные обозначения элементов схемы и их номинальные значения:
G1 – генератор сигналов специальной формы;
G2 – генератор импульсов прямоугольной формы;
R1 – 51 кОм ±5%;
R2– 100 кОм ±0,1%;
R3– 100 Ом ±0,1%;
R4– 51 Ом ±5%;
R5 – выбирают для получения напряжения на R4±(300 мВ±10%) в зависимости от напряжения источника;
R8 - 100 Ом ±5%;
C1 – 47 нФ ±10%;
Z1 - параллельно соединенные R1 и C1;
Z2 - параллельно соединенные R6 и C2;
U – источник постоянного напряжения, обеспечивающий напряжение на R4±(300±10%).
Порядок выполнения работы
Под контролем лаборанта собрать схему установки.
Перед проверкой основных параметров прибор подвергают испытанию на допустимые перегрузки по входному напряжению в каждом регистрирующем канале гармоническим сигналом размахом 1В ÷5% и частотой 50 Гц±5%, приложенным между отводящими электродами в течении времени не менее 10 с. Фильтры должны быть выключены. Испытания не должны приводить к повреждению пишущего механизма или электрической схемы прибора.
Установить скорость протяжки ленты 25 мм/с (в меню кардиографа). Это означает, что при расшифровке записей одному миллиметру вдоль ленты соответствует время t = 1/25 = 0,04 с/мм.
1. Выполнить проверку относительной погрешности установки чувствительности подавая на вход прибора прямоугольный сигнал 5 Hz ±5% и амплитудой 1 V ±2% и изменяя усиление (20, 10, 5).
Для этого:
· Из библиотеки сигналов (кнопка More Function) выбрать прямоугольный сигнал, CardTest01_05_1(0,33Hz), изображенный на рис.12.3 и задаём частоту 0,33 Hz.
· На панели генератора установить амплитуду сигнала 2 V.
· На кардиографе выбрать чувствительность равной 5mm/mV кнопкой SENS. Возможны следующие уровни чувствительности: ×1 (10mm/mV) → ×2 (20mm/mV) →AGC → · 25 (2.5mm/mV)→ · 5 (5mm/mV)).
· Запустить сигнал кнопкой RUN.
· Повторить всё, установив амплитуду 1V, и чувствительность 10mm/mV. А затем задать амплитуду 0,5V и чувствительность 20mm/mV.
· С помощью линейки и циркуля измеряем отклонение амплитуды, допустимы отклонение ±5%.
· Заносим результаты в таблицу.
2. Проверку неравномерности АЧХ проводить подачей на вход прибора гармонического сигнала в соответствие со схемой 7.1.
Неравномерность АЧХ в процентах вычисляют по формуле: δ 1 = *100,
где h о - размер размаха изображения синусоиды на записи на опорной частоте 10 Гц, мм.
h max - размер размаха изображения синусоиды на записи максимально отличающегося от h о в положительную или отрицательную стороны, мм.
Для проверки АЧХ погрешности измерения напряжения рекомендуется использовать комплексные испытательные сигналы генератора PCSGU-250, представленные на Рис.12. (1 и 2 сигнал)
Для этого:
· Из библиотеки сигналов выбрать сигнал, CardTest10_20_30_40_50_60_75_100(0,5Hz).
· Установить частоту 0,5 Hz и амплитуду 2V.
· На кардиографе устанавливаем чувствительность 10mm/mV.
· Записываем сигнал.
· С помощью линейки и циркуля измеряем h о (для 10 Hz пачки сигналов)и h max 1 (для 60 Hz пачки сигналов) и h max 2 (для 75 Hz пачки сигналов.
· Проводим расчет по формуле для 60 и 75 Hz сигналов.
· Повторяем все действия для сигнала CardTest05_2_10_25(0,25Hz), установив амплитуду 2V, частоту 0,25 Hz.
· Измеряем h о для пачки сигналов 0,5 Hz и h max для пачки сигналов 10 и 25Hz, h max 1 (для 10 Hz) и h max 2 (для 25 Hz)
· Результаты вносим в таблицу.
Отклонения АЧХ допустимы следующие: в первом сигнале для пачки 60Гц "-10%", для пачки 75Гц - "30%". Во втором сигнале ±5%.
Рис.12. Комплексные испытательные сигналы, используемые при поверке электрокардиографов.
3. Проверку постоянной времени провести в каждом канале при чувствительности 5мм/мВ подачей на вход прибора сигнала прямоугольной формы размахом 4мВ±3% длительностью менее 5 с. Постоянную времени определить по записи как время затухания сигнала до уровня 0,37согласно чертежу без учета выбросов.
Изображение переходной характеристики на записи для каждого канала должно быть монотонным, обращенным в сторону нулевой линии.
· Выбираем прямоугольный сигнал с размахом 4мВ.
· Устанавливаем чувствительность на кардиографе 5мм/мВ.
· Записываем сигнал.
· С помощью линейки измеряем максимальную амплитуду (А), затем проводим горизонтальную линию на уровне 0,37А до пересечения с линией сигнала, и измеряем τ как показано на рисунке ниже.
Таблица результатов при измерении погрешности чувствительности
Таблица результатов при проверне неравномерности АЧХ
Таблица результатов при проверне постоянной времени
| τ |
Выводы:
Теоретические основы
Интегральный электрический вектор сердца (ИЭВС) – это векторная сумма дипольных моментов токовых диполей по всему объему сердца. В ходе сердечного сокращения ИЭВС меняется как по величине, так и по направлению, что вызывает распространение электромагнитной энергии в пространстве.
Стандартные отведения
Эта энергия, распространяясь от сердца по многим направлениям, вызывает появление поверхностных потенциалов на коже разных в различных точках. Эта разница в потенциалах, называемая отведением, может быть зарегистрирована.
Отведение обеспечивает оценку электрической активности сердца между двумя точками (полюсами). Каждое отведение состоит из положительного (+) полюса, или активного электрода, и отрицательного (-) полюса. Между положительным и отрицательным полюсами проходит воображаемая линия, представляющая ось отведения. Поскольку отведения позволяют измерять электрический потенциал сердца с разных позиций, сигналы, регистрируемые этими отведениями, дают свою характерную для каждого отведения кривую.
Направление движения электрического сигнала определяет форму зубцов ЭКГ. Когда оно совпадает с направлением оси отведения и направлено к положительному полюсу, линия на ЭКГ отклоняется вверх («положительное отклонение»). Когда электрический ток направлен от положительного полюса к отрицательному, отклоняется вниз от изолинии («отрицательное отклонение»). Когда направление тока перпендикулярно к оси, зубцы ЭКГ направлены в любом направлении или могут быть низкими. Если электрическая активность отсутствует или слишком мала для измерения, на ЭКГ отображается прямая линия, что обозначается как изоэлектрическое отклонение.
В плоскости, проходящей через сердце вертикально от верхушки к основанию, электрические токи рассматриваются в направлении на сердце спереди. Фронтальную плоскость обеспечивают шесть отведений от конечностей (I, ІІ, ІІІ, aVR, aVL, aVF) (рис. 1).
В плоскости, проходящей горизонтально через середину сердца, направление электрических токов рассматривается сверху вниз. Такой подход обеспечивают шесть грудных отведений (V 1 -V 6) (рис. 2).
Рис. 2. Горизонтальная плоскость
отведения I, II и III (по Эйнтховену). Эти три отведения называются стандартными, или двухполюсными, отведениями от конечностей.
Для записи стандартных отведений от конечностей электроды размещают на правом предплечье, левом предплечье и левой голени. Четвертый электрод помещают на правую голень, он используется как заземление для стабилизации записи ЭКГ и не влияет на характеристику электрических сигналов, регистрируемых на ЭКГ
Эти отведения называют двухполюсными, потому что каждое имеет два электрода, которые обеспечивают одновременную запись электрических токов сердца, идущих по направлению к двум конечностям. Двухполюсные отведения позволяют измерять потенциал между положительным (+) и отрицательным (-) электродами.
Отведение I. Регистрирует электрические токи между правым (красный электрод) и левым предплечьями (желтый электрод).
Отведение II. Регистрирует электрические токи между правым предплечьем (красный электрод) и левой голенью (зеленый электрод).
Отведение III. Регистрирует электрические токи между левой голенью (зеленый электрод) и левым предплечьем (желтый электрод).
Электрод на правом предплечье всегда рассматривается в качестве отрицательного полюса, на левой голени всегда в качестве положительного. Электрод на левом предплечье может быть либо положительным, либо отрицательным в зависимости от отведения: в отведении I он положительный, а в отведении III - отрицательный.
Когда ток направлен к положительному полюсу, зубец ЭКГ направлен вверх от изоэлектрической линии (положительный). Когда ток идет к отрицательному полюсу, зубец ЭКГ инвертирован (отрицательный). В отведении II ток распространяется от отрицательного к положительному полюсу, поэтому зубцы на обычной ЭКГ направлены вверх.
Понятие о треугольнике Эйнтховена.
Размещение электродов для регистрации отведений I, II и Ш, как показано на рис. 3, образует так называемый треугольник Эйнтховена. Каждая сторона этого равностороннего треугольника между двумя электродами соответствует одному из стандартных отведений Эйнтховен считал, что сердце расположено в центре генерируемого им электрического поля. Поэтому сердце рассматривается как центр этого равностороннего треугольника. Из треугольника Эйнтховена получается фигура с трехосевой системой координат для стандартных отведений I, II и III.
Рис. 3. Треугольник Эйнтховена
Закон Эйнтховена гласит: сумма электрических потенциалов, рёгистрируемых в любой момент в отведениях I и Ш, равна электрическому потенциалу, регистрируемому в отведении П. Этот закон может быть использован для обнаружения ошибок, допущенных при наложении электродов, выяснения причин регистрации необычных сигналов в одном из трех стандартных отведений и для оценки серийных ЭКГ.
Отведения aVR, aVL и aVF (по Голбдбергу). Эти три отведения имеют общее название усиленных однополюсных отведений от конечностей.
В этих отведениях используются те же положения электродов, что и в стандартных отведениях I, II и III, то есть электроды фиксируются на правом предплечье, левом предплечье и левой голени. Электрод, наложенный на правую голень, при записи сигналов в этих отведениях не используется.
В отведениях aVR, aVL и aVF исследуется разность электрических потенциалов между конечностями и центром сердца. Их называют однополюсными, потому что лишь один электрод используют для регистрации электрического сигнала; центр сердца всегда нейтрален, поэтому второго электрода не требуется. Обозначение усиленных отведений от конечностей происходит от первых букв английских слов «а» - augmented (усиленный), «V»-voltage (потенциал), «R»-right (правый), «L»-left (левый), «F»-foot (нога).
В связи с изложенным, все электроды в этих отведениях являются положительными. Отрицательный электрод получают путем сложения сигналов отведений I, ІІ и III, алгебраическая сумма которых равна нулю.
Эти отведения также называют усиленными, так как амплитуда комплексов увеличена на 50% по сравнению со стандартными отведениями. Запись усиленных отведений более удобна для интерпретации.
Соотношения, положенные в основу работы электрокардиографа :
UI= Uвх(L)-Uвх(R);
UII= Uвх(F)-Uвх(R);
UIII= Uвх(F)-Uвх(L);
UaVR=Uвх(R)-(Uвх(L)-Uвх(F))/2;
UaVL=Uвх(L)-(Uвх(F)-Uвх(R))/2;
UaVF=Uвх(F)-(Uвх(L)-Uвх(R))/2;
UVi= Uвх(Ci)-(Uвх(R)+Uвх(L)+Uвх(F))/3, где i=1,2,…,6.
Отведения V1- V6 (по Вильсону). Эти шесть отведений называют однополюсными сердечными, или грудными, отведениями. Их обозначают буквой V, а точки съёма положительных потенциалов j (и соответствующие провода кабеля отведений) - буквой С с номером, соответствующим положению электрода (рис. 4). Отрицательный потенциал берётся с точки, потенциал которой формируется в соответствии с соотношением (j R +j L +j F)/3.
Электроды располагают в следующих точках:
С(V)1 - в четвертом межреберье по правому краю грудины (красный электрод);
С(V)2 - в четвертом межреберье по левому краю грудины (желтый электрод);
C(V)3 - посредине линии, соединяющей точки V2 и V4 (зеленый электрод);
C(V)4 - в пятом межреберье по левой срединно-ключичной линии (коричневый электрод);
C(V)5 - в пятом межреберье по левой передней подмышечной линии (черный электрод);
 |
C(V)6 - в пятом межреберье по левой средней подмышечной линии (фиолетовый электрод).
Рис. 4. Отведения по Вильсону
В грудных отведениях измеряется разность электрических потенциалов между электродами, размещенными на груди, и центральным терминалом. Грудные электроды в любом из отведений V всегда положительны. Отрицательный электрод получают за счет сложения сигналов отведений I, II и III, алгебраическая сумма которых равна нулю.
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.
Благодаря использованию очень лёгкой и тонкой нити и возможности изменять её напряжение для регулирования чувствительности прибора струнный гальванометр позволил получить более точные выходные данные, чем капиллярный электрометр. Первую статью о записывании электрокардиограммы человека на струнном гальванометре Эйнтховен опубликовал в 1903 году. Существует мнение, что Эйнтховену удалось достичь точности, превосходящей многие современные электрокардиографы.
В 1906 году Эйнтховен опубликовал статью «Телекардиограмма» (фр. Le tlcardiogramme), в которой описал метод записи электрокардиограммы на расстоянии и впервые показал, что электрокардиограммы различных форм сердечных заболеваний имеют характерные различия. Он привёл примеры кардиограмм, снятых у пациентов с гипертрофией правого желудочка при митральной недостаточности, гипертрофией левого желудочка при аортальной недостаточности, гипертрофией левого ушка предсердия при митральном стенозе, ослабленной сердечной мышцей, с различными степенями блокады сердца при экстрасистоле.
Вскоре после опубликования первой статьи о применении электрокардиографа Эйнтховена посетил инженер из Мюнхена Макс Эдельманн с предложением наладить производство электрокардиографов и выплачивать Эйнтховену отчисления примерно по 100 марок за каждый проданный аппарат. Первые электрокардиографы, произведённые Эдельманном, были фактически копиями образца, сконструированного Эйнтховеном. Однако изучив чертежи электрокардиографа Эйнтховена, Эдельманн понял, что его можно усовершенствовать. Он увеличил мощность и уменьшил размеры магнита, а также устранил необходимость его водяного охлаждения. В результате Эдельманн сконструировал аппарат, сильно отличающийся по параметрам и дизайну от первоисточника, к тому же он узнал об аппарате Адера и использовал это как довод к тому, чтобы больше не выплачивать дивиденды от продаж. Разочаровавшись, Эйнтховен принял решение в дальнейшем не сотрудничать с Эдельманном и обратился с предложением заключить соглашение о производстве к директору компании CSIC Хорэсу Дарвину.
Представителю компании, посетившему лабораторию Эйнтховена, не приглянулись возможности аппарата в силу его громоздкости и требовательности к людским ресурсам: он занимал несколько столов, весил приблизительно 270 килограммов и требовал для полноценного обслуживания до пяти человек. Однако в своей статье «Дополнительно об электрокардиограмме» (нем. Weiteres ber das Elektrokardiogramm, 1908) Эйнтховен показал диагностическое значение электрокардиографии. Это послужило серьёзным аргументом, и в 1908 году CSIC начала работы по усовершенствованию аппарата; в том же году был произведён и продан британскому физиологу Эдварду Шарпей-Шеферу первый произведённый компанией электрокардиограф.
К 1911 году была разработана «настольная модель» аппарата, владельцем одной из которых стал кардиолог Томас Льюис. Используя свой аппарат, Льюис изучил и классифицировал различные типы аритмии, ввёл новые термины: пейсмейкер, экстрасистола, мерцательная аритмия и опубликовал несколько статей и книг об электрофизиологии сердца. Устройство и управление аппаратом всё же оставалось затруднительным, о чём косвенно свидетельствует прилагавшаяся к нему десятистраничная инструкция. В период с 1911 по 1914 годы было продано 35 электрокардиографов, десять из которых было отправлено в США. После войны было налажено производство аппаратов, которые можно было бы подкатить непосредственно к больничной койке. К 1935 году удалось снизить вес аппарата до примерно 11 килограммов, что открыло широкие возможности к его использованию в медицинской практике.
Треугольник Эйнтховена
В 1913 году Виллем Эйнтховен в сотрудничестве с коллегами опубликовал статью, в которой предложил к использованию три стандартных отведения: от правой руки к левой, от правой руки к ноге и от ноги к левой руке с разностями потенциалов: V1,V2 и V3 соответственно. Такая комбинация отведений составляет электродинамически равносторонний треугольник с центром в источнике тока в сердце. Эта работа положила начало векторкардиографии, получившей развитие в 1920-х годах ещё при жизни Эйнтховена.
Закон Эйнтховена
Закон Эйтховена является следствием закона Кирхгофа и утверждает, что разности потенциалов трёх стандартных отведений подчиняются соотношению V1 + V3 = V2. Закон имеет применение, когда вследствие дефектов записи не удаётся идентифицировать зубцы P, Q, R, S, T и U для одного из отведений; в таких случаях можно вычислить значение разности потенциалов, при условии, если для других отведений получены нормальные данные.
Поздние годы и признание
В 1924 году Эйнтховен прибыл в США, где помимо посещения различных медицинских заведений прочитал лекцию из цикла Лекций Харви (англ. Harvey Lecture Series), положил начало циклу Лекций Данхема (англ. Dunham Lecture Series) и узнал о присуждении ему Нобелевской премии. Примечательно, что когда Эйнтховен в первый раз прочитал эту новость в Boston Globe, он подумал, что это либо шутка, либо опечатка. Однако его сомнения развеялись, когда он ознакомился с сообщением от Reuters. В том же году он получил премию с формулировкой «За открытие техники электрокардиограммы». За свою карьеру Эйнтховен написал 127 научных статей. Последняя его работа была опубликована посмертно, в 1928 году, и посвящалась токам действия сердца. Исследования Виллема Эйнтховена порой причисляются к десяти величайшим открытиям в области кардиологии в XX веке. В 1979 году был основан Фонд Эйнтховена, целью которого является организация конгрессов и семинаров по кардиологии и кардиохирургии.
Эйнтховен долгие годы страдал от артериальной гипертензии. Однако причиной его смерти 29 сентября 1927 года стал рак желудка. Эйнтховен был похоронен на церковном кладбище в городе Угстгест.
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).
По Эйнтховену сердце располагается в центре равностороннего треугольника, вершинами которого являются: праваярука – 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 вектора Р 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 как электрический 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 зубца P
, 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).
Факторы, влияющие на ЭКГ
Положение сердца. Направление электрической оси сердца совпадает с анатомической осью сердца. Если угол находится в пределах от 40°до 70°, это положение электрической оси считается нормальным. ЭКГ имеет обычные соотношения зубцов в I, II, III стандартных отведениях. Если близок или равен 0°, то электрическая ось сердца параллельна линии первого отведения и ЭКГ характеризуется высокими амплитудами в I отведении. Если близок 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.
Физические основы электрокардиографии
Физические основы ЭКГ заключаются в создании модели электрического генератора, который создавал бы разность потенциалов, соответствующую по величине разности потенциалов между какими-то точками на поверхности тела, созданной сердцем как источником электрического поля.
Голландский ученый Эйнтховен предложил теорию ЭКГ, которая используется в медицине по настоящее время (за цикл работ по ЭКГ Эйнтховен в 1924 г удостоен Нобелевской премии).
Основные положения теории Эйнтховена:
1. Электрическое поле, созданное сердцем можно представить как поле, созданное токовым диполем с электрическим моментом токового диполя т, называемого в электрокардиографии интегральным электрическим вектором сердца (ИЭВС) - с.
2. ИЭВС с находится в однородной проводящей среде.
3. ИЭВС с за цикл работы сердца изменяется по величине и по направлению, причем его начало неподвижно и находится в атриовентрикулярном узле, а конец с описывает в пространстве сложную кривую, проекция которой на плоскости (например, фронтальную) в норме имеет 3 петли: Р , QRS и Т (рис.4).
Рисунок 4. Проекции ИЭВС ( с) на стороны равностороннего треугольника (на линии отведений) по теории Эйнтховена для ЭКГ
Эйнтховен предложил проектировать петли (проекции с на фронтальную плоскость) на стороны равностороннего треугольника (рис.4) и регистрировать разность потенциалов между двумя из трех точек равностороннего треугольника (называемого треугольником Эйнтховена) относительно общей точки (общий электрод подключается к правой ноге - ПН). В треугольнике находится с и конец этого вектора за цикл работы сердца описывает петли Р, QRS и Т (рис.4). Направление с, при котором значение | с | - максимально (максимальное значение зубца “R ”), называют электрической осью сердца.
Вершины треугольника условно обозначают ПР (правая рука), ЛР (левая рука), ЛН (левая нога), общая точка ПН (права нога). Стороны треугольника называют линиями отведения .
Регистрация разности потенциалов между вершинами треугольника называют регистрацией ЭКГ в стандартных отведениях: I (первое) отведение – разность потенциалов между вершинами ПР и ЛР относительно ПН, II (второе) отведение – ПР-ЛН, III (третье) отведение – ЛР-ЛН (рис. 4). Существует дополнительный электрод Г – грудные отведения V (грудной электрод фиксирует в нескольких точках на поверхности груди, получая соответственно несколько грудных ЭКГ).
Электроды при снятии ЭКГ фиксируют не в вершинах равностороннего треугольника, а в эквипотенциальных им точках - обычно в нижних частях соответственно правой руки, левой руки, левой ноги, правой ноги (общий электрод).
Примерный вид графической регистрации разности потенциалов II-го отведения показан на рис.5 (L 1 – период сердечных сокращений). Зубец “Р ” соответствует проекции петли “Р” на II-е отведение, Q – петли Q, R – петли R, S – петли S, Т – петли Т .
Рисунок 5. Зубцы ЭКГ: P, Q, R, S, T
Физиологический смысл зубцов ЭКГ:
Зубец “Р ” отражает возбуждение предсердий.
Зубец “Q” – деполяризация межжелудочковой перегородки (на многих отведениях отсутствует).
Зубец “R ” – деполяризация верхушки, передней, задней и боковой стенки желудочков сердца.
Зубец “S ” – возбуждение основания желудочков сердца.
Зубец “Т ” – реполяризация желудочков сердца.
Интервал “P-Q ” – деполяризация предсердий.
Интервал “Q-T ” – систола желудочков.
Интервал комплекса “QRS ” – деполяризация желудочков.
Интервал “Т-Р ” – состояние “покоя” миокарда.
Записанную на бумаге Dj(t) в каком-либо отведении называют электрокардиограммой , а метод регистрации – электрокардиографией.
Если разность потенциалов подать на вертикально отклоняющие пластины осциллографа, то на экране получим кривую, аналогичную рис.5. Метод называется электрокардиоскопией.
Метод регистрации петель P, QRS, T (рис. 4) путем записи их на бумаге называется векторкардиографией.
Если подать разность потенциалов с одного отведения на вертикально отклоняющие пластины, а с другого – на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (осциллографа), то при сложении взаимно перпендикулярных колебаний ЭКГ на экране получатся петли Р, QRS, Т, аналогичные петлям, изображенным на рис.4. Такой метод регистрации называется векторкардиоскопией .
Регистрация ЭКГ в каком-либо отведении дает только часть информации о пространственной кривой, описываемой концом с за цикл работы сердца. Поэтому для получения более полной информации о функционировании сердца используют, кроме стандартных отведений (рис.6), другие отведения, в том числе:
Отведение грудного электрода с каждым из стандартных, обозначаемых соответственно CR, CL, CF - (рис.6а);
Однополюсные отведения, которые образуются одним из стандартных электродов и средней точкой, полученной путем соединения трех стандартных электродов, каждого последовательно с высокоомным резистором. Наиболее распространено из них грудное (рис.6б);
Усиленные отведения – модификация однополюсных, образуемых одним из стандартных электродов и средней точкой, полученной соединением через высокоомный резистор двух других стандартных электродов. Усиленные отведения обозначают как aVR, aVL, aVF (рис. 6 в, г, д).
|
|
||||||
| |
|||||||
|
Рисунок 6. I-е II-е III-е стандартные отведения
Рисунок 6а и 6б. Грудные отведения
Рисунок 6в, 6г и 6д. Усиленные отведения