Fizika_l_r_Chast_2

Рис. 8. Равносторонний треугольник Эйнтховена. ПР – правая рука, ЛР – левая рука, ЛН – левая нога. Проекция нулевой точки центра треугольника, представляющего один конец центрального диполя, разделяет каждую сторону треугольника на два компонента: положительный (+) и отрицательный (–). Каждая сторона треугольника отражает так называемую ось отведения, на которую проектируются положительный или отрицательный компоненты диполя.

Если изобразить ЭДС источника (сердца) в виде вектора дипольного

момента P и расположить его в центре треугольника, а затем спроектировать

вектор P на каждую из трех сторон треугольника, то векторы рI, рII, рIII воспроизведут разность потенциалов соответствующих отведений. В процессе проведения возбуждения по сердечной мышце вектор дипольного момента

меняет свою величину и направление в
пространстве (условно считают, что точка
приложения вектора остается постоянной).	Рис.9.

При этом конец вектора описывает три замкнутые линии – петли Р, QRS и Т (рис. 9), которые соответствуют одноименным зубцам на

кардиограмме. Следовательно, если вектор P является функцией времени, то его проекции рI, рII и рIII также зависят от времени. Развертка каждого из мгновенных векторов рI, рII и рIII во времени есть электрокардиограммы в I,

11

II и III отведениях (рис. 10).

Рис. 10. Электрокардиограммы трех стандартных отведений, изображенные на треугольнике Эйнтховена, ПР – правая рука, ЛР – левая рука, ЛН – левая

нога; р1 – проекция результирующего вектора P на сторону ПР – ЛР, р2 – проекция вектора на сторону ПР – ЛН, р3 – проекция вектора на сторону ЛР – ЛН.

Таким образом, сущность теории Эйнтховена можно выразить тремя положениями:

1.Сигналы возбуждения сердечной мышцы поступают из синусного узла, расположенного в правом предсердии в области устья верхней полой вены. Постепенно возбуждение охватывает весь миокард, развиваясь по типу цепной реакции. Поэтому в период возбуждения сердце можно рассматривать как токовый диполь с электрическим дипольным моментом, который периодически изменяет свою величину и положение в пространстве с течением времени. Причѐм точку приложения вектора принято считать постоянной.

2.В процессе возбуждения диполь сердца создает в теле человека электрическое поле, параметры которого (напряженность, разность потенциалов) можно зарегистрировать в любой точке, в том числе и на поверхности тела человека. В процессе распространения возбуждения, когда изменяется величина и направление воображаемого диполя, происходит изменение параметров электрического поля на поверхности тела человека. Как следует из законов электростатики, по измерениям потенциалов поля можно судить об электрических параметрах самого диполя.

3.Для снятия ЭКГ отведения на поверхности тела выбирают таким

образом, чтобы измеряемая в них разность потенциалов была

12

максимальной. Стандартными отведениями считают отведения, образующие на поверхности тела человека условно равносторонний треугольник: I – левая рука – правая рука, II – правая рука – левая нога, III

– левая рука – левая нога.

Определение электрической оси сердца. В практике электрокардиографии в ряде случаев требуется найти по записанным электрокардиограммам I, II и III отведений направление электрической оси сердца и величину дипольного момента сердца. При этом задача сводится

к определению величины самого вектора P по его проекциям на стороны треугольника и является задачей, обратной вышеизложенной, когда по

вектору P находили его проекции (рис. 10).

Для построения электрической оси сердца по данным электрокардиограммы в равностороннем треугольнике В. Эйнтховена (рис. 11) делят горизонтальную сторону пополам и на точке деления ставят ноль, тогда отсчет вправо будет положителен, а влево – отрицателен; для двух других сторон от нуля – отсчет вверх – отрицателен, а вниз – положителен.

Около данного треугольника описывают окружность и наносят градусную шкалу. Через центр окружности, параллельно стороне правая рука – левая рука, проводят диаметр и ставят справа точку А, а отсчет от нее влево (вниз) будет считаться от нуля до +180 градусов, а влево (вверх) от нуля до –180 градусов. Обычно электрическая ось определяется по I и III стандартным отведениям.

Рис. 11. Построение электрической оси сердца (направление Оа) по известным амплитудам зубцов R первого и третьего отведений с помощью равностороннего треугольника Эйнтховена. рI – проекция зубца R первого отведения на сторону ПР – ЛР, рIII – проекция зубца R третьего отведения на сторону

ЛР – ЛН. Вектор P – дипольный момент сердца при формировании зубца R.

13

Известно, что электрокардиограмма есть график изменения разности потенциалов, измеренных в мВ, во времени. Линия нулевого потенциала (изолиния), проходящая прямые участки ЭКГ, и ось времени – параллельны. Для удобства эти линии часто совмещают. Затем в ЭКГ I и III отведений замеряют высоту зубцов R и величины их откладывают от нулевых точек треугольника Эйнтховена, соблюдая полярность. Тогда зубец R первого отведения отразится на соответствующей стороне треугольника отрезком о – рI, а третьего отведения – отрезком о – рIII (рис. 11). Из точек рI и рIII восстанавливают перпендикуляры и продолжают их до пересечения (точка «а»). Для получения направления электрической оси сердца достаточно провести прямую линию через центр окружности О и точку «а», пересечения перпендикуляров, и продолжить ее в обе стороны (линия МN). Направление электрической оси сердца определяется по градусной шкале окружности, описанной около треугольника Эйнтховена, от точки А (00) влево и вниз. На рис. 11 электрическая ось имеет направление около +45 градусов.

В норме для здоровых людей в направление электрической оси, построенной по зубцу R, может иметь направление от 30 до +70 градусов. Однако положение электрической оси может изменяться и не совпадать с направлением анатомической оси при некоторых заболеваниях, например, при инфаркте, при нарушении возбудимости одного из желудочков и других отклонениях от нормальной деятельности сердца.

Для определения направления электрической оси сердца можно воспользоваться аналитическим методом, т.е. вычислить угол между направлением электрической оси сердца и стороной треугольника, соответствующий первому отведению:

tg	1			(	2U 2	1)	1			(	U 2 U3	)	1			(	2U3	1)
																			,
		3 U1						3 U 2 U3					3				U1

где U1, U2, U3 – разности потенциалов, соответствующие зубцу R в I, II и III отведениях.

Эти формулы можно получить, используя соответствующие тригонометрические соотношения в равностороннем треугольнике Эйнтховена (рис. 9, 11).

Порядок выполнения работы

Упражнение 1. Автоматический режим регистрации ЭКГ по одному и трем каналам

14

1.Под руководством преподавателя познакомьтесь с устройством Электрокардиографа ЭК1Т-1/3-07 «АКСИОН», назначением индикаторов

икнопок управления, правилами ТБ при работе с прибором.

2.Подготовьте прибор к работе.

3.Подключите штыри кабеля пациента к электродам, наложенным на пациента (допускается наложение на пациента электродов с подключенными штырями кабеля пациента) с учетом цветной маркировки.

4.Установите выключатель питания в рабочее состояние, располагающийся на правой стенке электрокардиографа (будет слышен звуковой сигнал, сопровождающий сердечные сокращения).

5.Нажатием кнопки «←» или «→» выберите автоматический режим регистрации по одному каналу. При этом на дисплее в зоне отведений будет отражаться надпись АВТО.

ПРИМЕЧАНИЕ – при включении ЭК автоматический режим регистрации по одному каналу устанавливается по умолчанию.

6.Нажмите кнопку успокоения «>0<».

7.Задайте параметры записи ЭКГ по указанию преподавателя

–чувствительность 10 или 20 мм/мВ;

–скорость движения носителя записи 25 или 50 мм/с;

–СТ-фильтры включены.

8.Включите регистрацию ЭКГ, нажав кнопку с надписью «ПУСК/СТОП». Производится печать заголовка, отведений ЭКГ в следующей последовательности: I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1 – V6.

9.Нами регистрируются лишь первые три стандартных отведения (I, II, III), поэтому после окончания записи III отведения, прерываем печать нажатием кнопки с надписью «ПУСК/СТОП», перед остановкой печати на бумаге будет регистрироваться вычисленное значение ЧСС.

10.Вернувшись к пункту 5, выберем автоматический режим регистрации по трем каналам. При этом на дисплее в зоне отведений будет отражаться надпись АВТО 3К.

ПРИМЕЧАНИЕ – если ЭК находится в автоматическом режиме регистрации по одному каналу (АВТО) нажмите кнопку «←».

11.Повторить пункты 6 – 9, т.к. все три стандартных отведения будут печататься на бумаге параллельно друг другу, то после их регистрации следует остановить печать.

12.По окончании регистрации ЭКГ необходимо выключить питание ЭК и аккуратно отключив электроды от проводов кабеля пациента, привести прибор в порядок.

15

Упражнение 2. Обработка, полученной электрокардиограммы

1.По калибровочным импульсам определить истинную чувствительность прибора S.

2.Измерить в каждом отведении ЭКГ высоты зубцов h.

3.По измеренной высоте и чувствительности прибора вычислить разность потенциалов U, соответствующую каждому зубцу ЭКГ по формуле U = h/S.

4.Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

Таблица 1.

		S, мм/мВ					h, мм			U, мВ
Зубец						О т в е д е н и я
	I		II		III	I	II	III	I	II	III
P
Q
R
S
T

5.Пользуясь данными таблицы 1, определить угол наклона анатомической оси сердца аналитическим и графическим методами.

6.Для одного из отведений (по выбору) измерить длину зубцовых интервалов L.

7.Зная скорость движения ленты в кардиографе при записи ЭКГ, вычислить длительность временных зубцовых интервалов по формуле:

=L/ .

8.Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 2.

			Таблица 2.
Зубцовые		, мм/с
Интервалы	L, мм		, с
P–Q
QRS
QRST
T–P
R–R

9.Пользуясь данными табл. 2, найти число сердечных сокращений

(ЧСС) в минуту: ЧСС = .

16

10.Сравнить длительность интервалов R – R в различных местах кардиограммы и сделать вывод о ритмичности работы сердца.

Контрольные вопросы

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

2.Понятие о биопотенциалах действия.

3.Теория электрокардиографии, треугольник Эйнтховена.

4.Отведения при электрокардиографии.

5.Понятие о векторкардиоскопии и векторкардиографии.

6.Как определить длительность сердечного цикла, сердечный

(систолический) индекс, частоту сердечных сокращений?

7.Графический метод определения оси сердца.

8.Аналитический метод определения оси сердца.

9.Влияние возможных помех на ЭКГ.

17

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 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,

18

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

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.

19

Рассмотрим наиболее общие законы цепей переменного тока

Рис. 1. Рис. 2. Рис. 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

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:

20