Изучение работы электрокардиографа

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.3

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ.

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФА

Мотивационная характеристика темы. Живые ткани являются источником электрических потенциалов (биопотенциалов).

Регистрация биопотенциалов тканей и органов с диагностической (исследо­вательской) целью получила название электрографии. Такой общий термин употребляется сравнительно редко, более распространены конкретные названия соответствующих диагностических методов: электрокардиография (ЭКГ) – регистрация биопотенциалов, возникающих в сердечной мышце при её возбуждении; электромиография – метод регистрации биоэлектрической активности мышц; электроэцефалография (ЭЭГ) – метод регистрации биоэлектрической активности головного мозга и др.

В большинстве случаев биопотенциалы снимаются электродами не непосредственно с органа (сердце, головной мозг), а с других, “соседних”, тканей, в которых этим органом создаются электрические поля. В клиническом отношении это существенно упрощает саму процедуру регистрации, делая её безопасной и несложной.

Цель работы: Изучить принцип работы электрокардиографа, снять электрокардиограмму и измерить ее характеристики.

К работе необходимо:

Знать	Уметь
1. Биопотенциалы и их регистрация. 2. Интегральный электрический вектор сердца, теория Эйнтховена. 3. Электрокардиограф: устройство, принцип действия, классификация электрокардиографов. 4. Генез зубцов электрокардиограммы. 5. Расшифровка электрокардиограмм. 6,Дипольная теория формирования зубцов ЭКГ.	1. Подготовить электрокардиограф к работе. 2. Снять электрокардиограмму. 3. Рассчитать основные параметры электрокардиограммы. 4. Построить и определить положение анатомической оси сердца

Литература:

Основная:

А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М.,1999, Гл.14

А.Н.Ремизов Курс физики, электроники и кибернетики”, 1982 г., Гл.15.

И.А.Эссаулова и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. М., 1987, Лб № 32.

Ю.А.Владимиров и др., “Медицинская биофизика”, 1983г., Гл.9..

Дополнительная:

4.Н.М.Ливенцев. Курс физики, 1978г, Часть.6, Гл.26.

5..Б.Т.Агапов. Лабораторный практикум по физике, 1982г., Гл.13.

Контрольные вопросы для определения

исходного уровня знаний

1. Сформулировать задания, выполняемые в данной лабораторной работе.

2. Правила работы с электрокардиографом.

Информационный блок

Одним из методов исследования, применяемых в медицине, является электрокардиография — регистрация электрических процессов в сердечной мышце, возникающих при ее возбуждении. Этот метод нашел широкое применение вследствие доступности и безвредности. В основе электрокардиографии лежит теория Эйнтховена, в которой сердце рассматривается как токовый диполь.

Изменение модуля и направления электрического дипольного момента сердца во времени можно отразить графически с помощью электрокардиограммы (ЭКГ). По теории Эйнтховена, существует связь между вектором электрического дипольного момента сердца и разностями потенциалов, измеряемыми между определенными точками на поверхности тела человека.

Рис.1

Таким образом, чтобы снять ЭКГ, нужно зарегистрировать изменение во времени этой разности потенциалов. Разность потенциалов, регистрируемая между двумя точками на поверхности тела, в физиологии называется отведением. Существуют различные системы отведении. Они отличаются местом положения точек, между которыми снимается разность потенциалов: грудные отведения, отведения от конечностей и т. д. Наиболее широко в клинической практике применяются отведения от конечностей (рис.1).

Отведения I, II и III называются стандартными. Для их получения электроды накладывают на верхние и нижние конечности. К правой ноге подключают провод заземления. Возможно также применение добавочного грудного электрода. Отведения с этим электродом называются грудными. Эти отведения дают дополнительную диагностическую информацию.

Рис.2

Нормальная ЭКГ за цикл работы сердца в отведении 1 изображена на рис.2. Зубцы ЭКГ условно обозначают буквами латинского алфавита Р, Q, R, S, Т. Основными характеристиками ЭКГ являются форма и высота зубцов и длительность интервалов. При патологических изменениях в сердце происходит изменение этих характеристик, что позволяет использовать электрокардиограммы для диагностики заболеваний сердца.

Зная высоту зубцов ЭКГ, можно определить углы, образованные вектором дипольного момента сердца с линиями отведении. Обычно определяют угол а, образованный диполем с линией I отведения. В работе 20 описано, как определяется угол между вектором дипольного момента токового диполя и стороной равностороннего треугольника. Принято считать, что линия АВ соответствует отведению I, AC - отведению II, ВС - отведению III. Тогда U_AB = U_I, U_AC= U_II, U_BC = U_III и á_AB = á. В соответствии с этим формула примет вид

(1)

где U_I, U_II, U_III — высота зубца R электрокардиограммы соответственно в отведениях I, II и III.

В тот момент времени, когда дипольный момент сердца принимает максимальное значение (зубец R на ЭКГ), направление дипольного момента (электрическая ось сердца) совпадает с его анатомической осью. На основании этого, используя электрокардиограмму, можно определить положение анатомической оси сердца.

Прибор, производящий запись ЭКГ, называется электрокардиографом. Существует много различных марок электрокардиографов, которые отличаются количеством каналов для записи, типом питания (батарейное, сетевое), видом записи (чернильно-перьевая, фотозапись, тепловая запись).

Описание установки

В лабораторной работе используется одноканальный электрокардиограф ЭК1Т-ОЗМ с тепловой записью (рис.3). Структурная схема аппарата приведена на рис.4.

Рис.3 Рис.4.

Биоэлектрические сигналы через кабель отведении и переключатель отведении (ПО) подаются на вход усилителя напряжения (УН). Ко входу усилителя напряжения подключается также источник калибровочного напряжения ИК. Усиленный сигнал с выхода усилителя напряжения подается на вход усилителя мощности (УМ), после которого сигнал поступает на электромеханический преобразователь (ПЭМ), осуществляющий преобразование электрического сигнала в перемещение теплового пера. Теплочувствительная бумага движется равномерно относительно пера с помощью лентопротяжного механизма (ЛПМ). Для питания усилителя биопотенциалов, электродвигателя лентопротяжного механизма, теплового пера в приборе имеется блок питания (БП).

Органы управления прибором: сетевой выключатель 1; регулятор накала пера 2; индикатор включения питания 3; разъем для подключения кабеля отведении 4; переключатель отведении 5; регулятор смещения пера 6; кнопка калибровки “I мВ” 7; кнопка переключателя скорости движения ленты 8; кнопка успокоения “0-МТ” 9; переключатель чувствительности 10; кнопка включения лентопротяжного механизма.

Для снятия электрокардиограммы электроды накладываются на пациента по системе стандартных отведении на внутренние поверхности предплечий и голеней. Для лучшего контакта электрода с кожей между ними помещаются прокладки из марли, смоченные 10%-ным раствором поваренной соли в воде. Провода кабеля отведении соединяются с электродами в следующем порядке: красный — к электроду на правой руке, желтый — к электроду на левой руке, зеленый — к электроду на левой ноге, черный — к электроду на правой ноге.

При выполнении лабораторной работы пациент может быть заменен имитатором электрокардиограммы. Имитатор представляет собой генератор электрических колебаний, по форме совпадающие с ЭКГ. Прибор имеет три выхода, соответствующие трем отведениям ЭКГ. Частоту получаемых колебаний можно изменять.

Учебные задачи

Приборы и принадлежности: электрокардиограф, звуковой генератор. имитатор электрокардиограмм, электроды для конечностей

Задание 1. Подготовка прибора ЭК1Т-ОЗМ к работе;

а) заправьте электрокардиограф бумажной лентой;

б) установите: включатель сети в положение.ОТКЛЮЧЕНО; переключатель отведении в положение 1 мВ; переключатель чувствительности в положение 10 мм/мВ;; кнопку включения лентопротяжного механизма М в положение ОТКЛЮЧЕНО; кнопку успокоения “0-МТ” в нижнее положение; кнопку переключателя скорости движения ленты в положение 25 мм/с;

в) соедините электрокардиограф с заземляющим контуром (гнездо заземления расположено на задней стенке электрокардиографа);

г) включите электрокардиограф в сеть;

д) наложите электроды на пациента и подключите провода кабеля отведении к электродам (или к выходу имитатора ЭКГ);

е) подключите кабель отведении к разъему 4 электрокардиографа.

Задание 2. Записать электрокардиограмму:

установите перо на середину поля записи регулятором смещения пера;

кнопку успокоения “0-МТ” установите в верхнее положение;

включите запись, нажав кнопку включения лентопротяжного механизма, и, нажимая кнопку “I мВ”, запишите несколько кратковременных импульсов;

запишите ЭКГ в трех стандартных отведениях, изменяя положение переключателя отведении. При переключении отведений в приборе ЭК1Т-ОЗМ предусмотрено автоматическое успокоение;

Если амплитуда ЭКГ в каком-либо из отведении выходит за пределы поля записи или слишком мала, то следует изменить чувствительность, поставив переключатель чувствительности соответственно в положение 5 или 20 мм/мВ, и снова записать калибровочные импульсы.

д) измерьте для каждого отведения высоты h зубцов ЭКГ. По измеренной высоте зубцов и чувствительности S электрокардиографа вычислите разность потенциалов U = h/S, соответствующую каждому зубцу;

е) результаты измерений и вычислений занесите в табл.1;

Таблица 1

Условное обо­значение зубца ЭКГ	h, мм vv, мм	S, мм/мВ мм/и <В мм/	U, мВ . мВ }
обозначение	В отведении     в от веде НИИ
зубца ЭКГ	I	II	III	I	II	III	I	II	III
Р R S Т ———————————

ж) пользуясь данными табл.1, определите угол а по формуле (1);

з) вычислите для отведения 1 длительности t временных интервалов ЭКГ по формуле

t = l / u

где l — расстояние между соответствующими точками электрокардиограммы; u —скорость движения ленты;

и) результаты измерений и вычислений занесите в табл.2;

Таблица 2

Условное обозначение интервала	u, мм/с	l мм	t, с
R-R P-Q Q-R-S S - T Q - T

к) определите частоту пульса пациента (или частоту колебаний имитатора ЭКГ);

л) если работа выполняется с имитатором ЭКГ, то, изменив частоту колебаний имитатора, проделайте задания п. г), з) - к).

Задание 3. Изучить влияние возможных помех на ЭКГ (задание выполняется только при работе с пациентом):

а) замените под электродом правой руки мокрую прокладку сухой и запишите ЭКГ в отведении /;

б) учитывая установленную чувствительность электрокардиографа, определите амплитуду помехи задания 2];

в) проверьте установку пера на середине поля записи;

г) начните запись ЭКГ в отведении /. Во время записи пациент должен слегка сжимать и разжимать пальцы руки;

д) определите амплитуду отклонения записи от нулевой линии.

Задание 4.. Снять частотную характеристику электрокардиографа:

a) поставьте переключатель чувствительности электрокардиографа в положение 5 мм/мВ;

б) контролируя выходной сигнал звукового генератора по вольтметру, установите амплитуду сигнала U_o и частоту 1 Гц;

в) подключите провода, соответствующие отведению I к выходным клеммам звукового генератора;

г) поставьте переключатель отведении в положение 1. При этом следите за тем, чтобы колебания пера не выходили за пределы поля записи. В противном случае необходимо уменьшить амплитуду подаваемого сигнала;

д.) включите лентопротяжный механизм (на 2—3 с);

е) запишите сигнал со звукового генератора (не изменяя его амплитуды) при частотах /==1, 10, 30, 50, 80, 120, 140, 160, 170, 180, 190, 200Гц;

ж) измерьте по полученным графикам двойную амплитуду колебаний А для всех частот и вычислите соответствующие значения разности потенциалов U по формуле U == A/(2S),

где S — чувствительность электрокардиографа;

з) вычислите коэффициент усиления k электрокардиографа для всех частот:

k=U/Uo;

и) результаты измерений и вычислений занесите в табл.3;

Таблица.3

f,Гц				….....
l, мм
U, мВ
k

к) постройте график зависимости коэффициента усиления электрокардиографа от частоты входного сигнала (частотную характеристику) k =f (f).

л) сделайте вывод.

Вопросы для контроля результатов усвоения

1. Можно ли рассчитать ЭКГ не имея калибровочного сигнала “1 милливольт” и не зная скорости движения ленты?

2. Какие параметры ЭКГ можно рассчитать: не имея калибровочного сигнала “1 милливольт”, не зная скорости движения ленты?

3. Что необходимо знать для определения пульса?

4. Как по ЭКГ оценить ритмичность сердечного цикла?

5. Что показывает прямолинейный участок электрокардиограммы?

6. Какие параметры электрокардиограммы позволяют поставить диагноз сердечных заболеваний?

7. Какой параметр ЭКГ является самым информативным? Почему?

8. Как связаны между собой интегральный электрический вектор и зубцы электрокардиограммы?

9. Порядок подготовки пациента к снятию электрокардиограммы.

10. Порядок снятия электрокардиограммы.

11. Каковы правила техники безопасности при снятии электрокардиограмм?

12. Какие виды электрокардиографов вы знаете и их преимущественное применение?

13.Можно ли исключить влияние внешних помех при снятии электрокардиограмм?

Лабораторная работа № 4.4

---

Дата добавления: 2015-07-12