Серце як еквівалентний диполь - динаміка серцево-судинної системи
Важко уявити, як функція такого великого і складного генератора електрорушійної сили, як серце, може бути відображена одиночним записаним одномоментно вектором. Спрощення це до певної міри обумовлено тим, що джерело струму в даному випадку подібний диполю (т. Е. Фіксованому одиночному пункту джерела струму). Близько 85% серцевих потенціалів, що відводяться з поверхні тіла здорової людини, можна віднести до такого диполю [10, II]. Орієнтацію диполя, який являє собою одиночну пару тісно пов`язаних один з одним позитивного і негативного полів, можна зобразити у вигляді його проекції на три прямокутні осі - X, Y, Z. Розглядати щодо великий і складний електричний генератор (описаний в попередньому розділі), як диполь з певним ступенем наближення можна на увазі взаємного погашення протилежно спрямованих електрорухомий сил. Принаймні 90% всіх потенціалів, що генеруються волокнами шлуночків, гасяться протилежно спрямованими хвилями збудження [12]. Крім того, необхідно врахувати, що провідність крові в серце в 10 разів більше, ніж провідність оточуючих серце легких- це сприяє короткого замикання внутрішніх струмів в серце, зменшує розміри генератора.
Векторний аналіз ЕКГ введений Einthoven з співр. [13] в 1913 р і поширений Grant [14]. При цьому методі аналізу компоненти ЕКГ об`єднуються в вектори пли сили певної величини і напрямки, які діють в тривимірному просторі. Такий підхід полегшує розшифровку ЕКГ і є кращим, ніж просте запам`ятовування особливостей змін малюнка зубців ЕКГ в 12 відведеннях МРІ різних захворюваннях.
ОСОБЛИВОСТІ ПРОВЕДЕННЯ ПОРУШЕННЯ
Клінічна електрокардіографія є аналіз змін електричних потенціалів, що реєструються на іоверхності тіла. Виникнення їх визначається не тільки електричними сигналами, що генеруються серцем, а й провідними властивостями тканин між серцем і поверхнею тіла.
МАЛ. 8.8. ЦЕНТРАЛЬНА терміналів ВІЛЬСОНА.
Точна униполярная реєстрація серцевих потенціалів вимагає використання індиферентного електрода, яка не піддається впливу потенціалів, що розвиваються серцем. Якщо електроди, накладені на все три кінцівки, які використовуються при стандартних відведеннях, об`єднати через опору 5000 Ом в одну терміналь (центральна терміналь Вільсона), то потенціали, що виникають на кінцівках, майже
повністю взаємо, забезпечуючи цілком надійний індиферентний електрод. Серце не вилучено точно на рівні відстані від кожного електрода, оскільки воно розташоване ближче до одного з кінців приблизно прямокутного об`ємного провідника, але вносяться цією обставиною помилки не мають занадто серйозного значення для практичних цілей.
На щастя, змінним електричних струмів, що генеруються серцем [15], людське тіло надає просте опір [16], форма хвиль ЕКГ при їхньому проходженні від серця до поверхні тіла істотно не порушується.
СИСТЕМИ відведених
Різні відведення ЕКГ реєструють при певному розташуванні електродів, розташованих на поверхні тіла і пов`язаних з двома входами гальванометра. Електроди можуть бути розташовані, наприклад, на лівій і правій руках (I стандартне відведення), і тоді це відведення називається біполярним, оскільки обидва електроди відзначають зміни потенціалів, пов`язані з діяльністю серця, і реєструються ними коливання струму відображають різницю потенціалів між двома електродами в кожен Наразі. При однополюсного відведенні теж використовуються два електроди, один з них (активний) реєструє зміни потенціалу по відношенню до другого (індиферентному) електроду, потенціал якого змінюється відносно мало. Останнє досягається зазвичай шляхом достатнього видалення електрода від джерела струму. У клініці застосовують індиферентний електрод, сформований за зразком, запропонованим Wilson для його центральної термінали [17] (рис. 8.8).
Стандартна система відведення складається з трьох біполярних відведень від кінцівок. Вона є основною в сучасній клінічній електрокардіографії. Ця система зображена на рис. 8.9, А у вигляді відомого «рівностороннього трикутника» Ейнтховена. Насправді ж цей «трикутник» не був би «рівносторонній» навіть якби серце посилало однакові no величині сигнали за всіма трьома напрямками.
МАЛ. 8.9. СИСТЕМИ ВІДВЕДЕННЯ ВІД КІНЦІВОК.
А. Ейнтховенскнй трикутник.
Ь. Трикутник Бюргера, що враховує впливу перешкод проведенню збудження від серця до місць відведення від кінцівок але Еннгховену.
В. Шестіосевая еталонна система, при якій всі шість відведенні від кінцівок концентруються в електричному центрі серця, точці локалізації «еквівалентного диполя» (по Giitheroth. Pediatric Electrocardiography. Philadelphia, W. B. Sounders Co., 1965).
У трикутнику Бергера (Berger) (рис. 8.9, Б) враховані спотворення, що вносяться деякими фізичними факторами, особливо несиметричним положенням серця в грудній клітці і властивостями середовища їх, розташованої між серцем і відводять електродами. Особливості проведення струмів серця через тіло благається детально проаналізувати в експерименті. Вони враховуються в концепції нуля відведення AlcPnee і Johnston [18].
Загальноприйняті грудні відведення, введені Вільсоном [17], регістрірются активним електродом, який розміщується в певних анатомічних областях і індиферентним електродом (центральна терміналь Вільсона) (рис. 8.10). Хоча уніполярні відведення від кінцівок і грудні відведення виявилися дуже корисними для векторного аналізу ЕКГ, рекомендації для їх застосування були засновані на помилковій оцінці теоретичних і експериментальних даних. Передбачалося, що ці відведення в основному, якщо не виключно, реєструють потенціали підлягає міокарда, отже, з ях допомогою можна визначити локальні зміни, наприклад, локалізацію інфаркту міокарда. Інформація про локальні зміни потенціалів серця, звичайно, міститься в кривих, зареєстрованих за допомогою таких уніполярних відведень. Однак вона становить лише малий відсоток змін потенціалів (реєстрованих при даному положенні електродів) і пов`язаних з неточним розташуванням електродів на поверхні тіла.
-
В уніполярних відведеннях від кінцівок комбінується активний електрод, розташований на одній з кінцівок, і центральна термпналь Вільсона (за яку зазвичай приймають одночасне отве.денне від всіх кінцівок відразу, крім тієї, потенціал якої реєструють). Таку комбінацію електродів вважають посиленим уніполярних: відведенням від кінцівок і позначають як aVR, aVL і aVF відповідно для правої руки, лівої руки і лівої ноги.
МАЛ. 8.10. ЛОКАЛІЗАЦІЯ V-відведень ВІЛЬСОНА.
Розташування прекардіальний відведень V Вільсона по відношенню до фронтальної і горизонтальної проекцій грудної клітини. На фронтальній проекції Л означає кут Льюїса, відразу ж під яким розташований другий міжреберних проміжок, II. Vi і V2 розташовуються в області четвертого міжреберних проміжків, V4-в п`ятому міжреберному проміжку, по среднеключичной лінії, V3 -на середині відстані між V2 і V4, V5 і Уб - на тому ж рівні, що і V4- V5 - по передній пахвовій лінії , a Ve - по середній пахвовій лінії. У ц порівняно з У4 »розташоване на правій половині грудної клітини (по Gyntheroth. Pediatric Electrocardiography. Philadelphia, 1965).
Уніполярні відведення, як і грудні, можуть бути використані для векторного аналізу, подібно біполярним відведенням. Для спрощення аналізу використовуються Трехосевой або шестіосевие системи (рис. 8.9, В). Перетворення трикутної системи в Трехосевой виправдовується векторних аналізом електричних сил. При переміщенні вектор залишається незмінним до тих пір, поки не змінюються його напрямок і амплітуда. Так, наприклад, вектор величиною 2 мв, спрямований горизонтально вліво, залишається таким же, спостерігається він на рівні плечей (I стандартне відведення від кінцівок) або на рівні серця (Трехосевой відведення). Хоча уніполярні відведення від кінцівок не несуть додаткової інформації, проте вони використовуються в клініках при порушеннях проведення збудження, дозволяючи провести швидкий аналіз 30-градусних секторів фронтальної поверхні.
Незважаючи на те, що ще Einthoven використовував графічний векторний аналіз ЕКГ шляхом викреслювання величини і напрямки 10 одномоментних векторів для повного комплексу QRS, однак розвиток Векторкардіографія затрималося до появи катодно-променевої трубки (осцилоскопа). Першою популярною системою був рівносторонній чотирикутник Вільсона, який до трикутника Ейітховена, що дає входи лише для осей X і Y, приєднав ще переднезаднее напрямок для осі Z [20]. У новітніх системах відведень передбачається зменшення активів, що не варіаціями будови тіла і відмінностями положення серця [21], [22], [23], тому зазначені системи відведення вважаються більш точними.
Велика вартість і мала доступність обладнання для Векторкардіографія поки обмежують її застосування в клінічній практиці, але векторкардіографія повинна мати великий вплив на тлумачення загальноприйнятих 12 відведень електрокардіограми.
МАЛ. 8.11. ЗМІНИ ЕКГ, ПОВ`ЯЗАНІ З частотні характеристики
Гальванометра.
А. Зверху вниз представлені записи каліброваного сигналу прямокутної форми, отримані при нормальній смузі пропускання частот при обмеженій зверху смузі пропускання і при обмеженій знизу смузі пропускання частот. При нормальній частотній характеристиці &ldquo-overshoot&rdquo- мінімальний- повільне зниження рівня плато пов`язано з постійною часу приладу.
Б. Друге стандартне відведення, одночасно реєстроване на всіх трьох реєстраторах, що демонструються на частини А малюнка. Відзначається явна депресія S-Т при обмеженні смуги пропускання частот зверху (середня запис) і штучне збільшення амплітуди S-хвилі при обмеженні пропускання низьких частот (по Guntheroth. Pediatric Electrocardiography. Philadelphia, W. B. Saunders Co., 1965).
реєструється
АПАРАТУРА
Сучасний електрокардіограф зазвичай являє собою компактний транзисторний підсилювач з нагрівається пісчік, за допомогою якого здійснюється запис на теплочутливі папері. На жаль, багато хто з реєстраторів, які використовуються в даний час, неадекватні за своїми частотними характеристиками [24]. Обмеження можливості реєстрації як високочастотних, так і низькочастотних коливань при записі ЕКГ може привести до серйозних перекручувань (рис. 8.11). Найбільш загальною проблемою при дослідженні ЕКГ є обмеження пропускання верхньої смуги частот високочастотних коливань. Прилади повинні пропускати частоти в 50 Дд і вище [25]. Грубі спотворення можна виявити шляхом дослідження записи сигналу, що подається від вбудованого в прилад калібратора. Для більш точного аналізу частотної характеристики час наростання прямокутної хвилі каліброваного сигналу повинно бути менше 0,01 с (час нарастанія- цей час, необхідне для відхилення пісчік від точки, розташованої на висоті, що складає 10% повної амплітуди сигналу, до точки, розташованої на висоті в 90% від усього відхилення) [26].
Приблизно частотну характеристику можна визначити пу;
тим ділення 0,40 на час наростання. Зайве говорити, що збільшення швидкості руху паперу в порівнянні з звичайно застосовується швидкістю 25 мм / с допомагає при аналізі частотної характеристики приладу. Багато сучасні реєстратори мають дві швидкості руху паперу - 25 і 50 мм / с, при цьому більш висока швидкість полегшує точне визначення тривалості різних компонентів ЕКГ, особливо при наявності тахікардії.
Спосіб з`єднання відведень від пацієнта з реєстратором впливає на більш повільні компоненти ЕКГ, такі, як хвилі Р і Т, і сегмент S-Т. Якщо пацієнта з`єднати з реєстратором безпосередньо, то часто спостерігається значна різниця потенцйалов між різними електродами в відведеннях ЕКГ, що вимагає балансування шляхом ретельного регулювання для кожного пацієнта, яка в цьому випадку повинна проводитися безліч разів протягом всього часу реєстрації для утримання пісчік на папері. У сучасних приладах ці труднощі усуваються шляхом підключення відведень від пацієнта не прямо до приладу, а через опір-конденсатор, що сприяє поверненню пісчік до центру паперу в відносно короткий час. Конденсатор підбирається таким чином, щоб постійна часу сягала 3 с, т. Е. Коли на вхід приладу подається сигнал від калібратора у вигляді прямокутної хвилі амплітудою в 1 мв, відхилення буде поступово повертатися до основної лінії так, що через 3 з відхилення гальванометра буде складати лише / з початкового відхилення. Такий тип спаду кривої представлений на рис. 8.11. Використання реєстраторів з іншими постійними часу, і особливо тих з них, у яких постійна часу дуже коротка, може призводити до серйозних артефактів за рахунок випадання більш повільних компонент. Наприклад, для реєстрації ЕКГ плода іноді застосовують електроенцефалографічні реєстратори, які мають дуже коротку постійну часу, що призводить до випадання хвиль Р і Т на ЕКГ і матері, і плоду.
Правильне обгрунтування основних вимог до приладу необхідно не тільки для здійснення реєстрації ЕКГ без перешкод, але також для безпеки, особливо у випадках порушення функції водія ритму серця, коли навіть дуже малі за величиною блукаючі струми можуть стати причиною фібриляції шлуночків [27].
