Размещено на http://www.allbest.ru/

Теоретические основы электрокардиографии

Электрокардиограф многоканальный с автоматическим режимом переносной ЭК12Т модель АЛЬТОН-06

"Альтон-06" относится к новому поколению цифровых электрокардиографов, удачно сочетающих современные технологии, элегантный дизайн, универсальность применения, удобство в работе и надежность.

Основные возможности

· Автоматические измерения ЭКГ

· Регистрация "канала ритма"

· Большой объем памяти для зарегистрированных ЭКГ

· Широкий выбор форматов печати

Отличительными особенностями электрокардиографа «Альтон-06» являются удобные форматы вывода ЭКГ на бумагу, возможность регистрации длительной записи ЭКГ («ритм-канал») одновременно с печатью 12 синхронно зарегистрированных отведений, автоматические амплитудные и временные изменения ЭКГ, а также наличие встроенных автономных часов и календаря. При его разработке были применены специальные технологии сохранения энергии аккумулятора.

В измерительном тракте использованы прецизионные усилители и АЦП с частотой дискретизации 8000 Гц. Измерительная программа кардиографа «Альтон-06» автоматически находит представительный (репрезентативный) кардиокомплекс и определяет основные амплитудно-временные параметры ЭКГ-сигнала.

В кардиографе «Альтон-06» предусмотрены автоматический и ручной режимы работы. Автоматический режим работы позволяет записывать ЭКГ одним нажатием клавиши; продолжительность регистрации в этом режиме может составлять от 3 до 20 секунд (при этом продолжительность регистрации канала ритма составит соответственно от 12 до 80 секунд). В ручном режиме возможна запись трех или шести выбранных отведений ЭКГ.

В энергозависимой памяти кардиографа сохраняется не менее 80 ЭКГ. Сохраненные в память ЭКГ легко перенести в персональный компьютер.

Небольшие габариты электрокардиографа «Альтон-06», использование для печати недорогой бумаги, возможность длительной автономной работы от съемного аккумулятора, наличие ручки для переноски делают его очень удобным для работы в любых условиях. При этом «Альтон-06» обладает широкими функциональными возможностями.

Базовый комплект поставки: электрокардиограф с аккумулятором, кабель пациента, блок питания от сети (одновремено является зарядным устройством для аккумулятора), комплект электродов (4 конечностных и 6 грудных), электродный гель, термобумага, сумка для хранения и переноски.

Дополнительная комплектация: кабель связи с персональным компьютером, программное обеспечение «Кардис».

Технические параметры и характеристики

Мониторная электрокардиография

Мониторное наблюдение включает как основной параметр длительную, на протяжении нескольких часов или суток, регистрацию электрокардиограммы. Мониторная запись электрокардиограмм может осуществляться с помощью специальных кардиомониторов («Кардиокомплекс-2» и др.) или другими комплексными аппаратами, предназначенными для слежения за состоянием ряда жизненно важных функций организма (ЭКГ, дыхание, артериальное давление и др.). Таким образом, основным контролирующим показателем кардиомониторного наблюдения является электрокардиограмма. Запись последней при этом имеет особенности. Прежде всего отказываются от традиционного расположения электродов. Обычно для заземления используют электрод, наложенный несколько выше края реберной дуги у места пересечения с правой парастернальной линией. Электрод правой руки прикрепляют на уровне II ребра справа у края грудины, а электрод левой руки -- на уровне VI ребра по левой передней подмышечной линии. При этом морфология кривой будет напоминать шестое прекардиальное отведение. Возможны и другие варианты. Бывают случаи (ожоги, катетер в подключичной вене, операционное поле и др.), когда приходится самостоятельно решать вопрос, где накладывать электроды. Лучше пользоваться специальными электродами с липким фиксирующим кольцом. Запись электрокардиограммы можно проводить постоянно или периодически. В последнем случае в перерывах записи используется осциллоскопический визуальный контроль.

В последние годы все большее применение находят портативные кардиомониторы (типа Холтера). С их помощью можно зарегистрировать изменения электрокардиограммы при обычном режиме ребенка и тем самым выяснить связь между документированными отклонениями и выполнением тех или других нагрузок (занятия, прием пищи, ходьба и пр.).

Считают, что запись электрокардиограмм в течение короткого времени регистрирует лишь случайно выявленные изменения. R. Scott (1980) при исследовании 131 здорового ребенка в возрасте 10--13 лет показал, что максимальная частота сердечных сокращений колеблется в пределах 100 -- 200 сокращений в 1 мин, а минимальная--45--80 в 1 мин. Частота изменения формы зубца Р во сне составляет 15%, а в состоянии бодрствования 5 %. В 13 % наблюдений изменение зубца Р сочетается с атриовентрикулярным ритмом. В 8 % случаев имеет место атриовентрикулярная блокада I степени. Феномен Венкебаха выявлен автором в 10% наблюдений в ночное время в период максимальной брадикардии. В период пробуждения у 26% наблюдавшихся детей были документированы единичные желудочковые экстрасистолы. Кроме того, автор в 8 % случаев определил синоатриальную блокаду длительностью не более одного цикла.

Таким образом, мониторная электрокардиография является перспективным направлением в плане массовых профилактических обследований детского населения, контроля над действием лекарственных препаратов, оценки состояния больных и др.

Кардиоинтервалография

Кардиоинтервалография -- метод, позволяющий по параметрам синусового сердечного ритма оценить состояние адаптационно-приспособительных механизмов целостного организма. В основу метода положена концепция Р. М. Баевского (1968) о двухконтурном управлении ритмом сердца (PC) (центральный и автономный). В настоящее время существуют два метода получения информации о длительности кардиоинтервалов: метод визуальной оценки, «вручную» и автоматический с помощью специальных устройств или по специально созданным программам на электронно-вычислительных машинах.

Самым простым и доступным способом является изучение ритма сердца по записи электрокардиограммы. С этой целью в любом отведении, где лучше выражены зубцы Р и R, чаще -- это II стандартное отведение, непрерывно записывается массив кардиоциклов. Длительность записи выбирается в зависимости от целей исследования от 100 до 400 -- 800 кардиоциклов. Для изучения статистических параметров ритма сердца обычно достаточно 100 кардиоциклов. С помощью циркуля или линейки измеряют интервалы R --R, записывая их в статистический ряд. Анализ динамического ряда интервалов R -- R может идти путем построения гистограмм, вариационных пульсограмм, нормированных гистограмм, скатерграмм, вычисления статистических показателей. Гистограммы -- это графические изображения сгруппированных значений кардиоинтервалов, где по оси абсцисс откладываются временные значения, а по оси ординат их количество. Изображение той же функции в виде сплошной линии есть вариационная пульсограмма. Кривые распределения PC (гистограммы и вариационные пульсограммы) различают по видам и типам: 1) -- нормальная, близкая по своему виду к кривым Гаусса, типична для здоровых людей в состоянии покоя; 2) -- асимметричные кривые -- указывают на нарушение стационарности процесса, наблюдаются при переходных состояниях; 3) -- эксцессивные -- характеризуются очень узким основанием и заостренной вершиной, регистрируются при выраженном стрессе, патологических состояниях; 4) -- многовершинные (много- модовые) кривые -- характерны для мерцательной аритмии.. Кроме визуальной оценки кривых, по ним можно рассчитать и статистические показатели, которые будут перечислены далее. В зависимости от состояния типа нервной системы различают три варианта вариационных кривых [Баевский Р. М. и др., 1968]: нормотонические (мономерные, с модой в районе 0,7 -- 0,9 с и колеблемостью от 0,15 до 0,40 с), симпатотонические (мономерные, с модой 0,5 -- 0,7 и колеблемостью менее 0,10 с), ваготонические (моно-или полимерные, с модой 1,0 -- 1,2 и колеблемостью более 0,40 с).

Статистические показатели синусового сердечного ритма. Наиболее разработана и исследована оценка динамического ряда значений продолжительности сердечного цикла с позиции теории вероятностей. Последовательность временных интервалов рассматривается как случайный процесс. Заимствованные у статистиков показатели получили медико-биологическое содержание [Парин В. В., Баевский Р. М., 1966]. Математические ожидания (М) -- среднее значение длительности интервалов R -- R.

где Xj значение i-ro интервала кривой распределения,, гц -- число попаданий значений в этот интервал, N -- количество интервалов. Мо -- мода, наиболее часто встречающееся значение кардиоинтервала. Малая разница между М и Мо свидетельствует о нормальном законе распределения Гаусса.

Амплитуда моды (АМо) -- число значений интервалов, соответствующих Мо и выраженное в процентах к общему числу кардиоциклов массива.

Амплитуда моды позволяет судить о плотности распределения. При нормальном законе распределения АМо обратно пропорциональна среднеквадратичному отклонению (а).

где Xj -- текущий интервал, X -- средний интервал, N -- количество интервалов. Вариационный размах (АХ) -- границы распределения,

Среднее квадратичное отклонение (а) -- характеризует рассеивание отдельных значений вокруг среднего значения кривой распределения, отражает процессы регуляции в системе.

С физиологической точки зрения, АМо и ДХ отражают соответственно активность симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, а Мо характеризует гуморальный канал регуляции.

Степень централизации управления оценивают по соотношению активности симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, .

При усилении процессов авторегуляции показатель уменьшается, в случае централизации управления -- увеличивается.

Более удобными и наглядными при оценке степени напряжения регуляторных механизмов по вариационной пульсограмме являются: вегетативный показатель ритма (ВПР) и новый интегральный показатель-индекс напряжения (ИН), разработанный Р. М. Баевским (1975), учитывающий соотношение между основными показателями PC и отражающий степень централизации процессов управления.

Y здоровых людей в состоянии физического и психического покоя ИН равен 80-140 [Клецкин С. 3., 1979].

О стационарности PC судят по значениям степеней асимметрии (As) и эксцесса (Ех). При нормальном типе распределения As и Ех равны 0, а при переходных процессах они дают количественную оценку возмущающего фактора. Абсолютные значения степени асимметрии и эксцесса рассчитываются но формулам

Для выяснения внутренней структуры процесса и оценки периодических составляющих сердечного ритма применяются автокорреляционный и спектральный ана- лизы [Баевский Р. М., 1975, 1979; Воскресенский А. Л. и др., 1965, 1974; Никитин Я. Г., 1971; Нидеккер И. Г., 1976]. Автокорреляционные функции (АКФ) являются результатом сравнения процесса со своими же копиями, сдвинутыми по времени, и рассчитываются по специально созданным программам на ЭВМ. Для характеристики АКФ применяются несколько эмпирически выбранных показателей [Глазенко О. Г. и др., 1969]: 1 к -- значение функции после первого сдвига; то -- число сдвигов до появления первого отрицательного значения; шо3 -- число сдвигов до появления значений меньше 0,3, скорость уменьшения коэффициентов корреляции зависит от степени и характера «организованности» исследуемого процесса. Чем менее он организован, тем быстрее коэффициент корреляции приближается к нулю или становится отрицательным. На основании этих показателей можно говорить о большей или меньшей связи центрального и автономного контуров управления PC. АКФ PC здорового человека в состоянии покоя достигает нулевого значения после 7--15 сдвигов [Баевский Р. М. и др., 1968]. При повышении стационарности процесса, при усилении тонуса симпатической нервной системы то -- больше 15; быстрое затухание АКФ говорит о нестационарпости процесса. Соотношение то и то3 отражает прямое или опосредованное влияние ЦНС на PC. В последнем случае шо3 меньше, чем то.

Спектор -- распределение дисперсий по частотам, также рассчитывается по специальным программам на ЭВМ.

По данным автокорреляционного и спектрального анализов рассчитывается индекс централизации (ИЦ), отражающий соотношение уровней функционирования автономного и центрального контуров регуляции.

где Ад -- амплитуда дыхательных волн, Ам -- амплитуда медленной волны; Бд -- сумма дисперсий на максимуме дыхательной периодики, So -- на нулевой частоте.

Ни один из рассматриваемых подходов к анализу ритма сердца сам по себе не дает исчерпывающей картины динамики его регуляции в организме. В связи с этим желательно использование комплексных алгоритмов.

Электрокардиография

Электрокардиография -- метод электрофизиологического исследования деятельности сердца в норме и патологии, основанный на регистрации и анализе электрической активности миокарда, распространяющейся по сердцу в течение сердечного цикла. Регистрация производится с помощью специальных приборов -- электрокардиографов. Записываемая кривая -- электрокардиограмма (ЭКГ) -- отражает динамику в течение сердечного цикла разности потенциалов в двух точках электрического поля сердца, соответствующих местам наложения на теле обследуемого двух электродов, один из которых является положительным полюсом, другой -- отрицательным (соединены соответственно с полюсами + и -- электрокардиографа). Определенное взаимное расположение этих электродов называют электрокардиографическим отведением, а условную прямую линию между ними -- осью данного отведения. На обычной ЭКГ величина электродвижущей силы (ЭДС) сердца и ее направление, меняющиеся в течение сердечного цикла, отражаются в виде динамики проекции вектора ЭДС на ось отведения, т.е. на линию, а не на плоскость, как это происходит при записи векторкардиограммы (см. Векторкардиография), отражающей пространственную динамику направления ЭДС сердца в проекции на плоскость. Поэтому ЭКГ, в противопоставление векторкардиограмме, иногда называют скалярной. Чтобы с ее помощью получить пространственное представление об изменениях электрических процессов в сердце, необходимо ЭКГ снимать при различном положении электродов, т.е. в разных отведениях, оси которых не являются параллельными.

Теоретические основы электрокардиографии строятся на законах электродинамики, приложимых к электрическим процессам, происходящим в сердце в связи с ритмичной генерацией электрического импульса водителем ритма сердца и распространением электрического возбуждения по проводящей системе сердца и миокарду. После генерации импульса в синусном узле возбуждение распространяется вначале на правое, а через 0,02 с и на левое предсердие, затем после недлительной задержки в атриовентрикулярном узле переходит на перегородку и синхронно охватывает правый и левый желудочки сердца, вызывая их сокращение. Каждая возбужденная клетка становится элементарным диполем (двухполюсным генератором): сумма элементарных диполей в данный момент возбуждения составляет так называемый эквивалентный диполь. Распространение возбуждения по сердцу сопровождается возникновением в окружающем его объемном проводнике (теле) электрического поля. Изменение за сердечный цикл разности потенциалов в 2 точках этого поля воспринимается электродами электрокардиографа и регистрируется в виде зубцов ЭКГ, направленных от изоэлектрической линии вверх (положительные зубцы) или вниз (отрицательные зубцы) в зависимости от направления ЭДС между полюсами электродов. При этом амплитуда зубцов, измеряемая в милливольтах или в миллиметрах (обычно запись производится в режиме, когда стандартный калибровочный потенциал lmv отклоняет перо регистратора на 10 мм), отражает величину разности потенциалов по оси отведения ЭКГ.

Основоположник Э. голландский физиолог Эйнтховен (W. Einthoven) предложил регистрировать разность потенциалов во фронтальной плоскости тела в трех стандартных отведениях -- как бы с вершин равностороннего треугольника, за которые он принял правую руку, левую руку и лонное сочленение (в практической Э. в качестве третьей вершины используется левая нога). Линии между этими вершинами, т.е. стороны треугольника, являются осями стандартных отведений.

I стандартное отведение соответствует расположению регистрирующих электродов на правой и левой руках, II -- на правой руке и левой ноге, III -- на левой руке и левой ноге. Как бы в центр треугольника Эйнтховена проецируется интегральный вектор ЭДС, представляющий собой сумму множества элементарных векторов ЭДС клеток миокарда, на данный момент возбуждения сердца. Величина интегрального вектора ЭДС сердца и направление его в пространстве зависят от массы миокарда, расположения сердца в грудной клетке и от хода возбуждения по миокарду. Проекция интегрального вектора на треугольник Эйнтховена (рис. 1, а) представляет собой так называемую манифестирующую ось сердца, а ее проекция на каждую из сторон треугольника соответствует отраженной в трех стандартных отведениях скалярной величине ЭДС сердца, динамика которой на протяжении сердечного цикла и формирует ЭКГ. Величины проекции сердечного вектора на стороны треугольника Эйнтховена в каждый момент времени определяются уравнением:

I_II = I_I + l_III,

где I_I, I_II, l_III -- алгебраическая сумма амплитуд сигналов, зарегистрированных соответственно в I, II и III стандартных отведениях. Указанное соотношение носит название правила Эйнтховена. Направление средней проекции интегрального вектора ЭДС желудочков сердца на фронтальную плоскость тела называют средней электрической осью сердца. Ее определяют по соотношению положительных и отрицательных зубцов комплекса QRS в I и III отведениях, зная, что положительные зубцы образуются, если вектор направлен в сторону положительного электрода, а отрицательные, если вектор направлен к отрицательному или к так называемому индифферентному (объединенному) электроду. Этот электрод используют для регистрации ЭКГ в однополюсных (униполярных) отведениях -- от конечностей и грудных, предназначенных для регистрации проекции вектора сердца на горизонтальную плоскость тела. При этом индифферентный электрод объединяет через смешивающие резисторы потенциалы обеих верхних и левой нижней конечностей. Воображаемые оси грудных однополюсных отведений соединяют точки наложения положительных электродов с центром сердца, который имеет потенциал, близкий к нулю. Т. о., однополюсные отведения фактически являются двухполюсными (однополюсными их называют по традиции): полюса этих отведений лежат на одной оси с «электрическим центром» сердца (центр линии нулевого потенциала электрического поля).

Электрокардиографические отведения, широко используемые в клинической практике, унифицированы. Во всех странах принята система, включающая 12 отведений: три стандартных отведения от конечностей (I, II, III), три усиленных однополюсных отведения от конечностей (от правой руки -- aVR, от левой руки -- aVL и от левой ноги -- aVF) и шесть однополюсных грудных отведений (V₁, V₂, V₃, V₄, V₅, V₆). Расположение положительного электрода для регистрации ЭКГ в стандартных и однополюсных отведениях от конечностей представлено на схеме.

Стандартные отведения от конечностей (фронтальная плоскость проекции интегрального вектора сердца) регистрируют, устанавливая электроды на правое и левое предплечья и левую голень. При записи ЭКГ в I отведении электрод правой руки соединен с минусом электрокардиографа (отрицательный электрод), электрод левой руки -- с плюсом (положительный электрод). Ось I отведения расположена горизонтально; ось II отведения направлена сверху вниз и справа налево; ось III отведения идет сверху вниз и слева направо. Т. к. по Эйнтховену оси стандартных отведений образуют стороны равностороннего треугольника, то углы между осями равны 60° (в действительности они несколько отличаются у разных людей).

Все грудные отведения имеют общий отрицательный полюс (отрицательный электрод электрокардиографа, объединяющий электроды правой руки, левой руки и левой ноги), потенциал которого близок к нулю. Положительные полюса соответствуют положению грудных электродов: ось каждого отведения проходит между центром сердца и положением соответствующего грудного электрода. Располагают грудные электроды отведений V₁--V₆ следующим образом: V₁ -- в четвертом межреберье по правому краю грудины; V₂ -- на том же уровне по левому краю грудины; V₃ -- на уровне IV ребра по левой окологрудинной (парастернальной) линии; V₄ -- в пятом межреберье по левой среднеключичной линии; V₅ -- на уровне V₄ по левой передней подмышечной линии; V₆ -- на том же уровне по левой средней подмышечной линии. Из такого расположения электродов следует, что оси грудных отведений лежат в плоскости, близкой к горизонтальной; она несколько опущена в сторону электродов отведений V₅ и V₆. Анализ ЭКГ, зарегистрированной в грудных отведениях, позволяет оценить отклонения интегрального вектора сердца в горизонтальной плоскости.

Двенадцать общепринятых отведений ЭКГ дают основную и в большинстве случаев достаточную диагностическую информацию, но иногда возникает необходимость использовать дополнительные отведения, многие из которых также унифицированы. Дополнительные крайние правые грудные отведения V_3R -- V_6R регистрируют (например, при декстрокардии) справа от грудины симметрично V₃ -- V₆. Крайние левые грудные отведения V₇ (на уровне V₄ по задней подмышечной линии), V₈ и V₉ (на том же уровне соответственно по левой лопаточной и паравертебральной линиям) могут дать важную диагностическую информацию при задних и боковых инфарктах миокарда, а высокие грудные отведения V¹₂,V²₂,V²₃, V³₄, V³₅, V³₆, при которых электроды располагаются на два или одно межреберье выше, чем в отведениях V₁--V₆ (надстрочный индекс обозначает межреберье), -- при базальных передних инфарктах. Низкие грудные отведения V⁶₁, V⁶₂, V⁶₃, V⁷₄, V⁷₅,V⁷₆ используют при смещении сердца в грудной полости в случае низкого стояния диафрагмы.

Отведение по Лиану применяют для уточнения диагноза сложных аритмий: его регистрируют при положении рукоятки коммутатора на I отведении, электрод для правой руки располагают во втором межреберье у правого края грудины, электрод для левой руки -- у основания мечевидного отростка справа или слева от него в зависимости от того, при каком положении электрода лучше выявляется зубец Р.

Отведения по Небу записывают при положениях рукоятки переключателя на стандартных отведениях, электроды которых помещают на грудную клетку: электрод для правой руки -- во втором межреберье у правого края грудины, электрод для левой руки -- в точку, находящуюся на уровне верхушечного толчка по левой задней подмышечной линии, для левой ноги -- на область верхушечного толчка. При этом в положении переключателя на I отведении регистрируют отведение D (dorsalis), на II отведении -- A (anterior), на III отведении -- I (inferior). Оси этих отведений составляют малый треугольник Неба. Отведения Неба часто применяют при проведении велоэргометрической и других функциональных электрокардиографических проб с физической нагрузкой.

Иногда регистрируют пищеводные отведения ЭКГ, для которых в качестве активного электрода используют оливу дуоденального зонда. На ЭКГ в этих отведениях хорошо виден предсердный зубец Р, а также изменения ЭКГ при инфаркте миокарда задней стенки левого желудочка Обычно пищеводные отведения применяют для диагностики нарушений ритма сердца, плохо идентифицируемых на ЭКГ в общепринятых отведениях.

В специальных диагностических и научных клинических исследованиях используют метод регистрации ЭКГ в 35 однополостных грудных отведениях по Мароко и электрокардиотопографию -- синхронную регистрацию ЭКГ в 50 грудных отведениях, предложенную Р.З. Амировым (1965). Анализ таких ЭКГ трудоемок и обычно проводится с применением электронной вычислительной техники.

Внедрение в практику систем автоматизации анализа синхронно зарегистрированных ЭКГ в разных отведениях показало возможность замены 12 общепринятых отведений тремя корригированными ортогональными (взаимно перпендикулярными) отведениями X, Y, Z, в которых интегральный вектор сердца проецируется на три взаимно перпендикулярные оси пространств, что позволяет проводить количественный пространственный анализ ЭКГ.

Нормальная электрокардиограмма отражает процесс распространения возбуждения по проводящей системе сердца и сократительному миокарду после генерации импульса в синусно-предсердном узле, который в норме является водителем ритма сердца. На ЭКГ в период диастолы (между зубцами Т и Р) регистрируется прямая горизонтальная линия, называемая изоэлектрической (изолинией). От импульса в синусно-предсердном узле возбуждение распространяется по миокарду предсердий, что формирует на ЭКГ предсердный зубец Р, и одновременно по межузловым путям быстрой проведения к предсердно-желудочковому узлу. Благодаря этому импульс попадает в предсердно-желудочковый узел еще до окончания возбуждения предсердий. По предсердно-желудочковому узлу импульс идет медленно, поэтому после зубца Р до начала зубцов, отражающих возбуждение желудочков, на ЭКГ регистрируется изоэлектрическая линия; за это время завершается механическая систола предсердий. Затем импульс быстро проводится по предсердно-желудочковому пучку (пучку Гиса), его стволу и ножкам (ветвям), разветвления которых через волокна Пуркинье передают возбуждение непосредственно волокнам сократительного миокарда желудочков. Возбуждение (деполяризация) миокарда желудочков отражается на ЭКГ появлением зубцов Q, R, S (комплекса QRS), а реполяризация в ранней фазе -- сегментом RST (точнее, сегментом SТ либо RT, если зубец S отсутствует), почти совпадающим с изолинией, а в основной (быстрой) фазе -- зубцом Т. Часто за зубцом Т следует небольшая волна U, происхождение которой связывают с реполяризацией в системе Гиса -- Пуркинье. Первые 0,01--0,03 с комплекса QRS приходятся на возбуждение межжелудочковой перегородки, которое в стандартных и левых грудных отведениях отражается зубцом Q, а в правых грудных отведениях -- началом зубца R. Продолжительность зубца Q в норме не более 0,03 с. В следующие 0,015--0,07 с возбуждается миокард верхушек правого и левого желудочков от субэндокардиальных к субэпикардиальным слоям, их передняя, задняя и боковая стенки, в последнюю очередь (0,06--0,09 с) возбуждение распространяется на основания правого и левого желудочков. Интегральный вектор сердца в период между 0,04 и 0,07 с комплекса ориентирован влево -- к положительному полюсу отведений II и V₄, V₅, а в период 0,08--0,09 с -- вверх и слегка вправо. Поэтому в указанных отведениях комплекс QRS представлен высоким зубцом R при неглубоких зубцах Q и S, а в правых грудных отведениях формируется глубокий зубец S. Соотношение величин зубцов R и S в каждом из стандартных и однополюсных отведении определяется пространственным положением интегрального вектора сердца электрической оси сердца), что в норме зависят от расположения сердца в грудной клетке.

Таким образом, на ЭКГ в норме выявляются предсердный зубец Р и желудочковый комплекс QRST, состоящий из отрицательных зубцов Q, S, положительного зубца R, а также зубца Т, положительного во всех отведениях, кроме VR, в котором он отрицателен, и V₁--V₂, где зубец Т может быть как положительным, так и отрицательным или мало выраженным. Предсердный зубец Р в отведении aVR в норме также всегда отрицательный, а в отведении V₁ он обычно представлен двумя фазами: положительной -- большей (возбуждение преимущественно правого предсердия), затем отрицательной -- меньшей (возбуждение левого предсердия). В комплексе QRS могут отсутствовать зубцы Q или (и) S (формы RS, QR, R), а также регистрироваться два зубца R или S, при этом второй зубец обозначается R¹ (формы RSR¹ и RR¹) или S¹.

Временные промежутки между одноименными зубцами соседних циклов называют межцикловыми интервалами (например, интервалы Р--Р, R--R), а между разными зубцами одного цикла -- внутрицикловыми интервалами (например, интервалы P--Q, О--Т). Отрезки ЭКГ между зубцами обозначают как сегменты, если описывается не их продолжительность, а смещение по отношению к изолинии или конфигурация (например, сегмент ST, или RT, отрезок протяженностью от окончания комплекса QRS до окончания зубца Т). В патологических условиях они могут смещаться вверх (элевация) или вниз (депрессия) по отношению к изолинии (например, смещение сегмента ST вверх при инфаркте миокарда, перикардите).

Синусовый ритм определяется по наличию в отведениях I, II, aVF, V₆ положительного зубца Р, который в норме всегда предшествует комплексу QRS и отстоит от него (интервал Р--Q или Р--R, если отсутствует зубец Q) не менее чем на 0,12 с. При патологической локализации предсердного водителя ритма близко к атриовентрикулярному соединению или в нем самом зубец Р в этих отведениях бывает отрицательным, сближается с комплексом QRS, может совпадать с ним по времени и даже выявляться после него.

Регулярность ритма определяется равенством межцикловых интервалов (Р--Р или R-- R). При синусовой аритмии интервалы Р--Р (R--R) различаются на 0,10 с и более. Нормальная продолжительность возбуждения предсердий, измеряемая по ширине зубца Р, равна 0,08--0,10 с. Интервал Р--Q в норме составляет 0,12--0,20 с. Время распространения возбуждения по желудочкам, определяемое по ширине комплекса QRS, -- 0,06--0,10 с. Продолжительность электрической систолы желудочков, т.е. интервал Q--Т, измеряемый от начала комплекса QRS до окончания зубца Т, в норме имеет должную величину, зависимую от частоты сердечных сокращений (должная продолжительность Q--Т), т.е. от длительности сердечного цикла (С), соответствующей интервалу R--R. По формуле Базетта должная продолжительность Q--Т равна k , где k -- коэффициент, составляющий 0,37 для мужчин и 0,39 для женщин и детей. Увеличение или уменьшение интервала Q--Т в сравнении с должной величиной более чем на 10% -- признак патологии.

Биоэлектрические основы электрокардиографии. Мембранная теория возникновения биопотенциалов

электрокардиография кардиоинтервалография мембранный

В основе возникновения электрических явлений в сердце лежит, как известно, проникновение ионов калия (К,⁺), натрия (Na⁺), кальция (Са 2⁺), хлора (СГ) и др. через мембрану мышечной клетки. В электрохимическом отношении клеточная мембрана представляет собой оболочку, обладающую разной проницаемостью для различных ионов. Она как бы разделяет два раствора электролитов, существенно отличающихся по своему составу. Внутри клетки, находящейся в невозбужденном состоянии, концентрация К⁺ в 30 раз выше, чем во внеклеточной жидкости. Наоборот, во внеклеточной среде примерно в 20 раз выше концентрация Na⁺, в 13 раз выше концентрация СГ и в 25 раз выше концентрация Са²⁺ по сравнению с внутриклеточной средой. Такие высокие градиенты концентрации ионов по обе стороны мембраны поддерживаются благодаря функционированию в ней ионных насосов, с помощью которых ионы Na, Ca и Сl выводятся из клетки, а ионы К входят внутрь клетки. Этот процесс осуществляется против концентрационных градиентов этих ионов и требует затраты энергии.

В невозбужденной клетке мембрана более проницаема для К⁺ и СГ. Поэтому ионы К⁺ в силу концентрационного градиента стремятся выйти из клетки, перенося свой положительный заряд во внеклеточную среду. Ионы СГ, наоборот, входят внутрь клетки, увеличивая тем самым отрицательный заряд внутриклеточной жидкости. Это перемещение ионов и приводит к поляризации клеточной мембраны невозбужденной клетки: наружная ее поверхность становится положительной, а внутренняя - отрицательной. Возникающая таким образом на мембране разность потенциалов препятствует дальнейшему перемещению ионов (К - из клетки и С1 - в клетку), и наступает стабильное состояние поляризации мембраны клеток сократительного миокарда в период диастолы. Если мы теперь с помощью микроэлектродов измерим разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью клеточной мембраны, то зарегистрируем так называемый трансмембранный потенциал покоя (ТМПП), имеющий отрицательную величину, в норме составляющую около - 90 mV.

При возбуждении клетки резко изменяется проницаемость ее стенки по отношению к ионам различных типов. Это приводит к изменению ионных потоков через клеточную мембрану и, следовательно, к изменению величины самого ТМПП. Кривая изменения трансмем¬бранного потенциала во время возбуждения получила название трансмембранного потенциала действия (ТМПД). Различают несколько фаз ТМПД миокардинальной клетки (рисунок 1).

Фаза 0. Во время этой начальной фазы возбуждения - фазы деполяризации - резко увеличивается проницаемость мембраны клетки для ионов Na, которые быстро устремляются внутрь клетки (быстрый натриевый ток). При этом, естественно, меняется заряд мембраны: внутренняя поверхность мембраны становится положительной, а наружная - отрицательной. Величина ТМПД изменяется от -90 mV до +20 mV, т.е. происходит реверсия заряда - перезарядка мембраны. Продолжительность этой фазы не превышает 10 мс.

Фаза 1. (фаза начальной быстрой реполяризации) Как только величина ТМПД достигает примерно +20 mV, проницаемость мембраны для Na+ уменьшается, а для СГ. Это приводит к возникновению небольшого тока отрицательных ионов С1 внутри клетки, которые частично нейтрализуют избыток положительных ионов Na внутри клетки, что ведет к некоторому падению ТМПД примерно до 0 или ниже.

Рисунок 1. Трансмембранный потенциал действия (ТМПД). АРП и ОРП - абсолютный и относительный рефракторный периоды

Фаза 2. (фаза плато) В течение этой фазы величина ТМПД поддерживается примерно на одном уровне, что приводит к формированию на кривой ТМПД своеобразного плато. Постоянный уровень величины ТМПД поддерживается при этом за счет медленного входящего тока Са²⁺ и Na⁺ направленного внутрь клетки, и тока К+ из клетки. Продолжительность этой фазы велика и составляет около 200 мс. В течение фазы 2 мышечная клетка остается в возбужденном состоянии, начало ее характеризуется деполяризацией, окончание - реполяризацией мембраны.

Фаза 3. (конечной быстрой реполяризации) К началу фазы 3 резко уменьшается проницаемость клеточной мембраны для Na⁺ и Са²⁺ и значительно возрастает проницаемость ее для К⁺. Поэтому вновь начинает преобладать перемещение ионов К наружу из клетки, что приводит к восстановлению прежней поляризации клеточной мембраны, имевшей место в состоянии покоя: наружная ее поверхность вновь оказывается заряженной положительно, а внутренняя поверхность - отрицательно. ТМПД достигает величины ТМПП.

Фаза 4. (фаза диастолы) Во время этой фазы ТМПД происходит восстановление исходной концентрации К⁺, Na⁺, Ca²⁺ , СГ соответственно внутри и вне клетки благодаря действию «Na⁺ - K⁺ -насоса». При этом уровень ТМПД мышечных клеток остается на уровне примерно - 90 mV.

Клетки проводящей системы сердца и клетки синусового узла обладают способностью к спонтанному медленному увеличению ТМПП - уменьшению отрицательного заряда внутренней поверхности мембраны во время фазы 4. Этот процесс получил название спонтанной диастолической деполяризации и лежит в основе автоматической активности клеток синоатриального (синусового) узла и проводящей системы сердца, т. е. способности к «самопроизвольному» зарождению в них электрического импульса.

Наружная поверхность клеточной мембраны заряжена:

· положительно - в невозбужденной мышечной клетке, находящейся в состоянии покоя;

· отрицательно - в клетке, находящейся в состоянии возбуждения в фазе 0 и 1 ТМПД (деполяризация и ранняя быстрая реполяризация);

· положительно - в клетке, восстанавливающей свой исходный потенциал (реполяризация клетки).

Методика регистрации электрокардиограммы Электрокардиографическая аппаратура

Электрокардиографы -- приборы, регистрирующие изменение разности потенциалов между двумя точками в электрическом поле сердца (например, на поверхности тела) во время его возбуждения.

Современные электрокардиографы отличаются высоким техническим совершенством и позволяют осуществить как одноканальную, так и многоканальную запись ЭКГ.

В последнем случае синхронно регистрируются несколько различных электрокардиографических отведений (от 2 до 6--8), что значительно сокращает время исследования и дает возможность получить более точную информацию об электрическом поле сердца.

Электрокардиографы состоят из входного устройства, усилителя биопотенциалов и регистрирующего устройства (рис 2 1). Разность потенциалов, возникающая на поверхности тела при возбуждении сердца, регистрируется с помощью системы металлических электродов, укрепленных на различных участках тела рези новыми ремнями или грушами. Через входные провода, маркированные различным цветом, электрический сигнал подается на коммутатор, а затем на вход усилителя, состоящего из катодных ламп, триодов или интегральных схем.

Малое напряжение, воспринимаемое электродами и не превышающее 1--3 mV , усиливается во много раз и подается в регистрирующее устройство прибора. Здесь электрические колебания преобразуются в механические смещения якоря электромагнита и тем или иным способом записываются на специальной движущейся бумажной ленте. В настоящее время чаще всего используют непосредственную механическую регистрацию этих перемещений якоря электромагнита с помощью очень легкого (малоинерционного) писчика, к которому подводятся чернила.

В этом случае запись проводится обычно на электрокардиографической бумажной ленте, напоминающей миллиметровку (рис. 2.2). В некоторых электрокардиографах осуществляется так называемая тепловая запись ЭКГ с помощью писчика, который нагревается и как бы выжигает соответствующую кривую на специальной тепловой бумаге.

Наконец, существуют такие электрокардиографы капиллярно го типа (мингографы), в которых запись ЭКГ осуществляется с помощью тонкой струи разбрызгивающихся чернил.

Независимо от технической конструкции каждый электрокардиограф имеет устройство для регулировки и контроля усиления. Для этого на усилитель подается стандартное калибровочное напряжение, равное 1 mV . Усиление электрокардиографа обычно устанавливается таким образом, чтобы это напряжение вызывало отклонение регистрирующей системы на 10 мм (см. рис. 2.2). Такая калибровка усиления позволяет сравнивать между собой ЭКГ, за регистрированные у пациента в разное время и (или) разными приборами.

Лентопротяжные механизмы во всех современных электрокар диографах обеспечивают движение бумаги с различной скоростью: 25, 50, 100 мм с"¹ и т.д. В зависимости от выбранной скорости движения бумаги изменяется форма регистрирующей кривой: ЭКГ записывается либо растянутой (рис. 2.2, а), либо более сжатой (рис. 2.2, б).

Анализ электрокардиограммы 12-ти общепринятых стандартных отведений. Повсеместно распространенное исследование, имеющее давние традиции.

Распространенность объясняется относительно невысокими запросами к регистрирующей аппаратуре и возможностью постановки диагнозов по внешнему виду графика и небольшому количеству измерений на нем. При кажущейся простоте анализа именно автоматизированная "расшифровка" 12-ти канальной ЭКГ представляет большие затруднения из-за проблем в формализации рассуждения кардиолога при постановке диагноза.

Анализ вариабельности ритма сердца (ВСР). Метод основан на выделении из ЭКГ сердечного ритма (R-R интервалов) и последующего его анализа во временной и частотной областях.

ЭКГ высокого разрешения. При регистрации используется одна из ортогональных схем отведений. Метод основан на цифровом усреднении ЭКГ сигнала. В результате получается один сердечный цикл с высоким отношением сигнал-шум. Проводя дальнейшую частотную фильтрацию и нормализацию, получают кривую пригодную для количественного анализа на предмет наличия в сердце зон повреждения по методу Симсона (Simpson). Альтернативный метод с более высокой чувствительностью - преобразование сигнала для анализа в частотно-временной области, например, на основе волнового преобразования (Wavelet transformation).

ЭКГ картирование. Синхронная многоканальная регистрация сердечных потенциалов. Визуализация карты распределения потенциалов по поверхности грудной клетки (поверхностное картирование). При решении обратной задачи (сердце - как электрический генератор, тело - как объемный проводник) возможно построение карты распределения потенциалов непосредственно по поверхности сердца (эпикардиальное картирование). При использовании дипольных моделей электрической активности сердечной ткани можно локализовать источники возбуждения в каждый момент времени.

Суточное мониторирование электрокардиограммы (Холтеровское мониторирование). Длительная (24-48 часов) регистрация на носимый накопитель 2-3 отведений ЭКГ с последующим анализом на центральной станции. В современных системах в роли последней практически повсеместно используется персональный компьютер. Обработка записи сводится к выявлению и классификации эктопических ритмов и комплексов, анализу ВСР, а также для анализа динамики изменений интервалов QT и ST.

Требования к ЭКГ системам

Принципы построения аппаратуры для регистрации ЭКГ.

Электрокардиограф - прибор регистрирующий на бумаге изменение разности потенциалов между точками в электрическом поле сердца (на поверхности тела) во время его возбуждения. Приведем наиболее важные характеристики, диктуемые требованиями ГОСТ и международных стандартов к ПРИБОРАМ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ СЕРДЦА. ГОСТ 19687--89 определяет основные характеристики приборов типа электрокардиографы и электрокардиоскопы следующим образом.

Основные параметры приборов должны соответствовать приведенным в таблице.

Таблица 1

Выработанные за время развития электрокардиографии стандарты на технические характеристики приборов вполне обоснованы, объяснимы и в совокупности определяют структурный состав и схемотехническое решение основных блоков и узлов электрокардиографов.

Современные электрокардиографы должны осуществлять как одноканальную, так и многоканальную запись ЭКГ.

В случае многоканальной записи синхронно (изохронно) регистрируется несколько различных ЭКГ отведений, что значительно сокращает время исследования и дает возможность получить более точную информацию об электрическом поле сердца.

Электрокардиограф состоит из входного устройства (электроды, кабель отведений), усилителей биопотенциалов и регистрирующего устройства.

Разность потенциалов с поверхности тела снимается посредством металлических электродов, укрепленных на различных участках тела резиновыми ремнями или грушами.

Малое напряжение (не более 10 мВ), воспринимаемое электродами, подается на систему биоусилителей. В результате усиления небольшие колебания напряжения усиливаются во много раз и подаются в регистрирующее устройство прибора.

Электрокардиограмму регистрируют на бумаге чернильным или тепловым способом.

В настоящее время электрокардиограф условно можно разделить на следующие блоки:

- Входной узел;

- Преобразовательный узел;

- Обрабатывающий узел с устройством управления (клавиатура);

- Узел отображения (Индикация);

- Узел регистратора (пишущий узел);

- Узел связи с внешней средой;

Входная часть состоит из

-Входного кабеля (кабеля пациента) с определенным количеством электродов. Количество электродов варьируется в зависимости от методики взятия отведений. Для общепринятых стандартных отведений необходимо 10 проводов с электродами. Для методики исследования "по Франку" 7-мь электродов и т.д.;

- Блок входных усилителей;

- Системы защиты входов усилителей от кратковременных, но мощных перегрузок, - от воздействия диффибрилятора, (возможно от действия электроножа) и т.п.

Поскольку практически все современные электрокардиографические приборы являются цифровыми устройствами (имеют в своем составе микроконтроллер), то имеется узел преобразования аналоговых сигналов в цифровые, определенной разрядности АЦП (аналого-цифровые преобразователи).