Виды биоэлектрических отведений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Виды биоэлектрических отведений

При измерении электрических параметров биообъектов их соединяют с измерительной схемой с помощью биоэлектрических электродов. При этом можно выделить для рассмотрения так называемое отведение - зону контакта биообъекта с электродом, ответственную за протекание биохимических процессов в измерительной цепи, электродное контактное вещество, собственно электрод и отводящие провода.

Все используемые отведения можно разделить на биполярные, или двухполюсные, когда оба электрода являются измерительными и разность потенциалов регистрируется между двумя точками поверхности тела, и униполярные. При униполярных отведениях один электрод является измерительным, а другой представляет собой нулевой, индифферентный. Униполярное отведение позволяет регистрировать биоэлектрическую активность в точке наложения электрода. Выделяют также многоэлектродные отведения, когда в требуемых точках биообъекта накладываются две группы электродов, а электроды каждой группы соединяются через суммирующие цепи, образуя две ветви отведения. Реализация указанных классов отведений для разных методов исследования биопотенциалов различна.

Наибольшее распространение при регистрации электрокардиограммы получили 12 способов отведения, основанных на концепции треугольника Эйнтховена. При этом человеческое тело рассматривается в виде однородного проводника, генератор сердечной ЭДС заменяется точечным диполем и помещается в центре равностороннего треугольника, вершины которого расположены на правой и левой руках (у кистей) и левой ноге (у ступни).

Основными являются три стандартных отведения от конечностей (рис. 1), предложенные Эйнтховеном (правая рука - левая рука, правая рука - левая нога, левая нога - левая рука). Они используются для определения величины и направления эквивалентного электрического диполя сердца, которым описывается его электрическая активность. Эти отведения обозначаются RL, LF, RF, где R - правая рука, L - левая рука, F - левая нога. Стандартные отведения биполярны.

Используются также униполярные отведения от конечностей. Для их образования искусственно создается нейтральный электрод. При этом три конечности (вершины треугольника Эйнтховена) подключаются через одинаковые резисторы к общей точке, потенциал которой принимается за нулевой. Измерительный электрод можно помещать в любой точке тела, в частности подводить к любой конечности. Центральный (индифферентный) электрод обозначается буквой V, однополюсные отведения от конечностей - VR, VL, VF.

Усиленные однополюсные отведения от конечностей введены в электрокардиографию Гольдбергером. В этой системе суммирующая цепь для формирования нулевого электрода подключается только к двум точкам отведения. Разность потенциалов измеряется между третьей точкой отведения и нейтральным электродом. Согласно концепции треугольника Эйнтховена, амплитуда регистрируемых электрических сигналов для этого типа отведений возрастает в 1,5 раза. Усиленные отведения обозначаются aVR, aVL, aVF.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В шести униполярных грудных отведениях по Вильсону также используется искусственный нейтральный электрод, образованный суммированием биопотенциалов конечностей. Измерительный электрод помещают в шести выбранных определенным образом точках в области грудной клетки (рис. 3). При этом большое значение имеет точность установки измерительного электрода. В связи с близостью грудных электродов к источнику электрического поля даже небольшие их перемещения приводят к значительным изменениям отводимых потенциалов. Грудные отведения обозначаются V1-V6 и входят в стандартную программу электрокардиографического исследования.

Для ряда специальных задач широко используются грудные отведения по Нэбу Все три электрода в этом случае расположены на грудной клетке так, что образуют малый сердечный треугольник. Разность потенциалов регистрируется между каждой парой электродов (рис. 4). При записи отведений по Нэбу конечности остаются свободными, что позволяет регистрировать электрокардиограмму при движениях. В связи с этим отведения по Нэбу широко используют в спортивной и профессиональной медицине, а также при проведении различных функциональных проб с физической нагрузкой.

Рисунок 4 - Схема расположения электродов при записи отведений по Нэбу

Ортогональными называются отведения, оси которых расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя систему прямоугольных координат. Под осью отведения понимается воображаемая линия, соединяющая точки наложения электродов на поверхности тела. Простейшей и часто используемой системой ортогональных отведений можно считать следующую комбинацию общепринятых отведений: первое стандартное RL (его ось проходит горизонтально), усиленное aVF (ось проходит вертикально) и грудное V2 (ось перпендикулярна грудной клетке).

В последние годы в клинической электрокардиографии широкое применение находят корригированные ортогональные отведения. С помощью только трех отведений этой системы можно получить всю информацию, которую содержат 12 стандартных отведений. В корригированных отведениях путем подбора нескольких соединенных друг с другом точек на поверхности тела и с помощью специальной электрической суммирующей цепи создаются условия, позволяющие регистрировать высокоинформативные кардиограммы и оценивать полученные кривые методами количественного анализа.

Существует несколько систем корригированных отведений, но наибольшее распространение приобрела система Франка, предложенная в 1956 г. На тело пациента по специальной схеме (рис. 5, а) накладывают семь электродов, обозначаемых латинскими буквами. Электроды соединяют проводами с переходным коммутатором, к выходу которого подключают входы кардиографа (рис. 5, б). В результате появляется возможность регистрации трех биполярных отведений. И в норме, и при различных патологических изменениях отведение X напоминает стандартное отведение RL, отведение Y сходно с отведением aVF, а отведение Z почти идентично отведению V2.

Рисунок 5 - Формирование ортогональных отведений по системе Франка

Рисунок 6 - Схема крепления електроэнцефалогических электродов

При регистрации биопотенциалов мозга применяются как униполярные, так и биполярные отведения. В качестве индифферентной точки для униполярных отведений используется обычно мочка уха. Крепление электродов осуществляется при помощи шлема из резиновых трубок, скрепленных специальными шайбами (рис. 6). Шлем закрепляют с помощью подбородника и двух заушников. Подгонку шлема производят подтягиванием трубок в шайбах и заушниках. Электроды устанавливают под резиновые электроэнцефалографических трубки шлема. В местах наложения электродов волосы раздвигаются, кожа обезжиривается смесью спирта с эфиром и покрывается электродной пастой.

В биполярном отведении к каждому каналу регистрации подключают два электрода. При униполярном отведении ушной электрод является общим для всех каналов. Применяются также отведения по отношению к усредненному потенциалу, который формируется путем соединения всех электродов через резистивную суммирующую схему. Основные схемы отведений в электроэнцефалографии представлены на рис. 7--9.

отведение электрический биообъект эйнтховен

Рисунок 7 - Международная система расположения электродов (в процентах)

В энцефалографии часто используется регистрация так называемых вызванных биопотенциалов мозга - реакции на действие какого-либо внешнего раздражителя. Для этой цели применяют специальные стимуляторы (световые, звуковые и т. д.). Моменты подачи стимула фиксируются в регистрирующем устройстве.

В электромиографии используют два основных метода съема биопотенциалов мышц - непосредственно с мышечных волокон и с поверхности тела. В первом случае используются игольчатые электроды, вводимые в мышцу. При этом регистрируются биопотенциалы отдельных двигательных единиц. Во втором случае применяют пару накожных электродов небольшой площади, находящихся над двигательной точкой мышцы на расстоянии 1-2 см друг от друга.

Электроокулография - метод исследования двигательной активности глазного яблока с помощью измерения суммарных биопотенциалов в точках, близко расположенных к зрительному анализатору. Электроды небольшой площади накладываются на веки и мышцы вблизи глаза. При перемещении глазного яблока вправо и влево от плоскости симметрии головы человека возникают биопотенциалы действия в виде положительных и отрицательных выбросов. Регистрация электроокулограмм позволяет выявить расстройства вестибулярного аппарата и ряд других патологий.

Рисунок 8 - Схема отведений ЭЭГ

Регистрация электрической активности желудка с поверхности тела позволяет изучать в динамике его моторную функцию без неприятной для пациента процедуры зондирования.

Снятие электрогастрограммы производится после стандартного завтрака и нескольких глотков бариевой массы. Место наложения активного электрода на брюшную стенку определяют с помощью рентгеноскопии.

Индифферентный электрод накладывают на внутреннюю поверхность голени правой ноги.

Места установки электродов обезжириваются и покрываются слоем электродной пасты, которую втирают в кожу. Площадь поверхности тела с нанесенной пастой должна примерно соответствовать размерам электрода. Электрогастрограмма снимается обычно от получаса до часа.

Рисунок 9 - Три способа отведений при съеме ЭЭГ: униполярный с опорной точкой(а); униполярный с опорной точкой, образованной соединением всех электродов (б); биполярный (в)

Биопотенциалы, регистрируемые при различных видах электрофизиологических исследований, являются существенно малыми по амплитуде и занимают области низких и инфранизких частот.

Эти обстоятельства определяют жесткие требования к электродам по минимизации потерь полезного сигнала.

Их необходимо учитывать при разработке как конструкций электродов, так и методики проведения регистрации биопотенциалов.

Значения параметров биопотенциалов тканей и органов приведены в табл.

Таблица 1 Характеристики биопотенциалов тканей и органов

Сложная структура отведений при большинстве электрофизиологических исследований приводит к возникновению специфических погрешностей, которые могут быть отнесены к методическим. Обычно выделяют пять основных составляющих методической погрешности съема биопотенциалов:

погрешность импеданса - падение части сигнала на сопротивлении кожа-электрод;

погрешность искажения - искажение электрического поля проводящим материалом электрода и входными токами усилителя биопотенциалов;

погрешность усреднения - усреднение потенциалов поверхности тела под электродом в силу его конечных размеров;

погрешности разбаланса - разбаланс суммирующих цепей нулевых электродов с учетом сопротивления кожи и входного сопротивления усилителя;

погрешности наложения - результат неточности наложения электрода в выбранную точку и различия в свойствах токопроводящих жидкостей и паст.

Теоретическая оценка всех составляющих методической погрешности затруднена сложностью и многообразием связей между параметрами электродов, свойствами кожи и подкожных тканей и характеристиками внешних физических факторов. Наиболее полно теоретически и экспериментально изучена погрешность импеданса. Оценка величины этой составляющей методической погрешности связана непосредственно с разработкой конструкций электродов.

Размещено на Allbest.ru