Физика Часть 2

ПР
ЛР
ЛН
Г	V
	ПР
б
Рисунок 6а и 6б. Грудные отведения
ПР
ЛР	aVR
ЛН
Г
	ПН
в
ПР
ЛР
	aVL
ЛН
Г
	ПН
г
23

ПР

ЛР
ЛН	aVF

Г

ПН

д

Рисунок 6в, 6г и 6д. Усиленные отведения

Использование ЭВМ при анализе (расшифровке) электрокардиограмм

По теории Фурье электрокардиограмму можно представить как сумму гармонических колебаний с соответствующими амплитудами и частотами (гармонический спектр электрокардиограммы).

При изменении характера ЭКГ изменяется и ее гармонический спектр. С помощью специальных программ для ЭВМ электрические сигналы с отведений (на практике в стационарах используются многоканальные ЭКГ, которые одновременно регистрируют сигналы с нескольких отведений) подаются на компьютер. После расшифровки ЭКГ компьютер показывает параметры электрокардиограммы и с какой-то вероятностью предлагает диагнозы заболеваний сердца.

Наиболее эффективна ЭВМ при расшифровке ЭКГ, записанных на магнитный носитель (дискета, диск) при длительной (час, сутки и т.п.) регистрации ЭКГ.

Но во всех случаях окончательный диагноз ставит врач.

24

Некоторые методы снижения уровня помех при записи ЭКГ

1.ЭКГ желательно устанавливать на большом расстоянии от источников электромагнитных полей (от физиотерапевтических аппаратов, от высоковольтных линий электропередач, от троллейбусных линий, от проводов электропроводки и т.д.).

2.ЭКГ заземляется.

3.Обеспечивается хороший контакт электродов с телом человека.

4.Пациент во время записи должен расслабить мышцы, успокоиться.

5.Электрокардиограф должен обеспечивать высокий уровень подавления синфазных помех (помех в одинаковой фазе). Рассмотрим это положение более подробно.

Недостатки теории Эйнтховена для ЭКГ

1. Организм не является однородной проводящей средой.

2.Начало ИЭВС - P с за цикл работы сердца незначительно меняет свое положение.

3.С электрической точки зрения представить сердце как токовый диполь можно лишь приближенно.

Однако, несмотря на эти (несущественные) недостатки теория Эйнтховена успешно используется по настоящее время.

В научно-исследовательских работах иногда используется многодипольная модель сердца.

Обратная задача электрокардиографии – оценка состояния органа по электрограмме изучается при дальнейшем обучении на ряде кафедр (нормальная физиология, патологическая физиология, пропедевтика внутренних болезней, функциональная диагностика, кардиология и др.).

		Выполнение работы
	на электрокардиографе			ЭК1Т-03М
При	работе	с	прибором	экономьте		ленту,
КРАТКОВРЕМЕННО			включая	"М"	(ЗАПИСЬ).
			25

Электрокардиограф должен быть заземлен. Записанные сигналы наклейте в отчет по лабораторной работе.

Упражнение №1. Проверка правильности записи калибровочного сигнала 1мВ

При расшифровке ЭКГ амплитуда зубцов находится путем сравнения с амплитудой записанного калибровочного импульса 1мВ. При неисправности калибровочного устройства, формирующего сигнал в 1 мВ, при расшифровке ЭКГ неверно будет определена амплитуда записанных зубцов кардиограммы. Поэтому и необходима периодическая проверка правильности записи калибровочного сигнала 1 мВ.

1.Переключатель отведений поставьте в положение "1mv", вилку прибора подключите к сети и нажмите на приборе кнопку включения сети (слева вверху), при этом перо прибора для тепловой записи начнет нагреваться (в процессе работы с прибором не трогайте перо руками или какими-то предметами).

2.Нажмите кнопки: "25 мм/с" (переключатель чувствительности прибора в положение 20 мм/мВ) и затем ручкой "↕" сместите перо на 10 мм ниже середины ленты.

3.Нажмите кнопку "М" (ЗАПИСЬ), дождитесь движения ленты, а затем частыми и кратковременными нажатиями кнопки 1 мВ запишите 4-5 импульсов и остановите нажатием кнопки "М" лентопротяжный механизм. Амплитуда записанных импульсов должна быть в пределах: 20 1мм.

4.Сделайте вывод об исправности (правильности записи) калибровочного устройства 1 мВ.

Упражнение №2. Проверка линейности записи

Проверка линейности записи производится с целью выявления возможных амплитудных искажений в записи ЭКГ на различных участках ленты: вверху, в середине, внизу.

1.Ручкой "↕" сместите перо на 10 мм выше середины ленты, чувствительность прибора поставьте в положение 10 мм/мВ.

26

2.Нажмите кнопку "М" и, записав нажатием кнопки "1мВ" 2-3 импульса, остановите нажатием кнопки "М" лентопротяжный механизм.

3.Произведите аналогично запись импульсов, сместив перо

сначала в середину ленты, а затем в нижнюю ее часть на 15 мм ниже середины ленты.

Амплитудные искажения считаются допустимыми, если амплитуды записанных импульсов отличаются друг от друга не более чем на 1 мм. Сделайте вывод (линейность записи в пределах нормы или нет?).

Упражнение №3. Проверка постоянной времени прибора

Проверка постоянной времени прибора производится с целью выявления возможных искажений в форме записанных импульсов (на примере интегрирующей и дифференцирующей цепей Вы при выполнении работы "МУЛЬТИВИБРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОРЫ" убедились в изменении формы импульсов с помощью RC-цепей, которые присутствуют и в схеме электрокардиографа).

1.Установите чувствительность 20 мм/мВ и ручкой "↕" сместите перо на 10 мм ниже середины ленты.

2.Нажмите кнопку "М" и, удерживая кнопку "1мВ" в течение 6-8 сек., запишите кривую экспоненциально уменьшающегося сигнала. Остановите лентопротяжный механизм нажатием кнопки "М".

3.По заданной кривой определите постоянную времени "" прибора, для чего проведите линию на 7,5 мм выше

начального положения пера		(см. рис.7) и определите
"".	Определите постоянную		времени	прибора по
нижеуказанной формуле		и	сделайте	вывод. Если

постоянная времени лежит в пределах 3,25 0,25 с, то искажения в форме записи ЭКГ считаются допустимыми.

Сделайте вывод.

=L2/υ = L2/25 (с).

27

L2	нулевая
7,5мм	линия

Рисунок 7. Записанная на ЭКГ кривая для оценки постоянной времени прибора

Упражнение№4. Запись ЭКГ пациента

1.Наложите электроды с использованием прокладок, смоченных физиологическим раствором.

2.Подсоедените кабель отведений к электродам: КРАСНЫЙ - к правой руке, ЖЕЛТЫЙ - к левой руке, ЗЕЛЕНЫЙ - к левой ноге, ЧЕРНЫЙ - к правой ноге (БЕЛЫЙ "грудной" - свободен).

3.Поставьте переключатель отведений в положение " II " (второе отведение).

4.Нажмите кнопку "50 мм/с" (отжатое положение), переключатель чувсвительности поствьте в положение "20 мм/мВ", сместите перо на 10 мм ниже середины ленты.

5.Пациент должен расслабиться, не прикасаться к прибору, после чего нажатием кнопки "М" запишите ЭКГ (4-6 периодов).

6.Поставьте ВСЕ кнопки в отжатое положение, переключатель отведений в положение "1 mV", нажатием кнопки выключения питания (слева вверху) выключите ЭКГ, отключите вилку прибора от сети.

7.Определите амплитуду одного из зубцов ЭКГ в мВ по формуле: U=A/H, где, A - амплитуда зубца на ЭКГ в мм, Н - чувствительность прибора в мм/мВ (амплитуда записанного калибровочного импульса в 1-м упражнении).

8.Найдите длительность одного из зубцов ЭКГ по формуле:

=50 мм/с -

скорость движения ленты.

9. Найдите частоту сердечных сокращений данного пациента (число сокращений в минуту) по формуле: n = (60 )/L1, где L1

28

- расстояние в мм между соответствующими зубцами ЭКГ (период сокращения – рис.8).

		L1
	R		R
P	T	P	T
Q	S	Q	S

Рисунок 8. Зубцы ЭКГ: P, Q, R, S, T

Контрольные вопросы

1.Определение диполя, электрическое поле диполя (с выводом формулы для разности потенциалов поля диполя).

2.Понятие о биопотенциалах действия.

3.Теорию электрокардиографии, треугольник Эйнтховена.

4.Отведения при электрокардиографии.

5.Структурная схема ЭКГ.

6.Понятие о векторкардиоскопии и векторкардиографии.

7.Методы повышения помехоустойчивости при снятии ЭКГ, дифференциальный усилитель. Назначение и сущность проверок правильности функционирования ЭКГ.

Лабораторная работа №11

Определение импеданса биологического объекта

Основные понятия и определения: основные характеристики переменного тока (мгновенные, амплитудные, эффективные значения напряжения и силы переменного тока, период, частоту и фазу переменного тока); импеданс, реография.

Цель работы: работать с электроизмерительными

приборами;	экспериментально	получать	зависимости
сопротивлений от частоты переменного тока:			индуктивного	-
xL f ( ),	емкостного - xC ( ),	биологической ткани		-

Z F( ); производить соответствующие расчеты и по графику

29

функциональной зависимости импеданса биообъекта от частоты переменного тока оценивать его активное сопротивление.

Краткая теория

Изучение переменных токов имеет большое значение при рассмотрении физиологических процессов в организме человека и животных. Переменные токи нашли большое применение при лечении различных заболеваний. На использовании переменных токов основаны ряд физиотерапевтических методов лечения и диагностики.

Переменные токи могут оказывать раздражающее действие на ткани организма. Оно связанно с кратковременным смещением ионов под действием переменного электрического поля, которое также может вызывать изменение концентрации тканевых ионов у клеточных мембран. Раздражающее действие переменного тока в значительной мере зависит от его частоты. С увеличением частоты, когда смещение ионов в направленном движении делается соизмеримым со смещением их при тепловом движении, ток уже не оказывает на ткани раздражающего действия. При этом оказывается тепловое действие тока. Это свойство используется для прогревания тканей организма высокочастотными переменными токами (диатермия).

Другими физиотерапевтическими методами, использующими высокочастотные переменные токи, является дарсонвализация – воздействие высокочастотным током в виде разряда, проходящего между специальным электродом и поверхностью кожи больного (аппараты типа «Искра» и др.). По сравнению с постоянным током для сопротивления в цепи переменного тока помимо активной нагрузки имеет большое значение наличие в цепи электроѐмкости «С» и индуктивности «L».

Сопротивление, которое оказывает электрическая цепь, содержащая компоненты R, L, C, соединѐнные последовательно называется импедансом и рассчитывается при их последовательном соединении по формуле:

Z R2 ( L 1 )2 .

C

30

Так как в биологических объектах индуктивность незначительна (L 0), то формула для расчѐта их импеданса принимает вид:

	Z	R2	1		.
			2C 2

Известно, что активное омическое сопротивление R биологической ткани практически не зависит от частоты тока, а ѐмкостное - значительно уменьшается по мере увеличения частоты, что приводит к увеличению проводимости всей емкостно-омической системы.

Импеданс тканей организма зависит от их кровенаполнения. На этом основан метод исследования функции кровообращения, называемый реографией. При этом в течение цикла сердечной деятельности регистрируются изменения импеданса определѐнного участка тканей, на границе которого накладываются электроды.

Рассмотрим наиболее общие законы цепей переменного тока

Рисунок 1. Рисунок 2. Рисунок 3. Подключение в цепь переменного тока сопротивления «R»

(рис. 1), индуктивности «L» (рис.2) и конденсатора электроемкостью «С» (рис. 3)

Если к концам проводника с сопротивлением R (рис.1) приложено переменное напряжение, величина которого во времени определяется уравнением

31

из уравнения (3)

U U0 Sin t

(1)

(где U 0 - амплитудное значение напряжения, - круговая

частота, равная = 2 , - частота тока), то в цепи пойдѐт ток, величина которого определяется согласно закону Ома уравнением:

I	U0	Sin t I	Sin t ,	(2)
	R	0

где R - активное сопротивление, I0 - амплитудное значение тока.

Из уравнений (1) и (2) видно, что ток и напряжение на активном сопротивлении совпадает по фазе.

2. Рассмотрим цепь переменного тока с индуктивностью L (рис.2) без омического сопротивления (R=0). Тогда в цепи пойдѐт ток:

I I0 Sin t .

(3)

Под действием этого тока в катушке индуктивности возникает э.д.с. самоиндукции:

		L	I	.	(4)
	сам
			t

Для замкнутой цепи, согласно второму правилу Кирхгофа (в замкнутом контуре алгебраически сумма электродвижущих сил равна алгебраической сумме падений напряжений) можно написать:

Тогда:

Вычисляя I

t

U сам IR 0; т.к. R 0.

U сам L It .

I I Cos t и, подставляя

t 0

это значение для нахождения U, имеем:
U L I	Cos t , но	Cos t Sin( t ), следовательно:
0				2
	U L I		Sin( t )	(5)
		0	2
			32