ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ г. СЕМЕЙ
Методическое пособие по теме:
Устройство, принцип работы электрокардиографа.
Регистрация ЭКГ и принципы анализа.
Основные вопросы темы:
1.Ритм сердца. Изменение ритма сердечной деятельности.
2.Показатели сердечной деятельности.
3.Проводящая система сердца.
4. Электрическая активность клеток миокарда
5.Электрокардиография.
6.Электрокардиограмма.
7.Регистрация ЭКГ и принципы анализа.
8. Устройство, принцип работы электрокардиографа.
Ритм сердца. Изменение ритма сердечной деятельности.
Сердечная мышца обладает возбудимостью, способностью проводить возбуждение и
сократимостью. В деятельности сердца можно выделить две фазы: систола (сокращение) и
диастола (расслабление). Рис 1.
Длительность различных фаз сердечного цикла
зависит от частоты сердечных сокращений. Ритм
сердца- это количество сокращений в 1 мин. Он
зависит главным образом от функционального
состояния блуждающих и симпатических нервов. При
возбуждении
симпатических
нервов
частота
сердечных сокращений возрастает. Это явление носит
название тахикардии. При возбуждении блуждающих
нервов частота сердечных сокращений уменьшается — брадикардия. Частота сердечных
сокращении при более редком ритме — брадикардии — 40—50, а при более частом —
тахикардии — превышает 90—100 и доходит до 150 и более в минуту. На ритм сердца
влияет также состояние коры головного мозга: при усилении торможения ритм сердца
замедляется, при усилении возбудительного процесса стимулируется. Ритм сердца может
изменяться под влиянием гуморальных воздействий, в частности температуры крови,
притекающей к сердцу. В опытах было показано, что местное раздражение теплом области
правого предсердия ведет к учащению ритма сердца, при охлаждении этой области сердца
наблюдается противоположный эффект. Местное раздражение теплом или холодом других
участков сердца не отражается на частоте сердечных сокращений. Частота сердечных
сокращений у здорового человека находится в зависимости от возраста.
Показатели сердечной деятельности.
Показателями работы сердца являются систолический и минутный объем сердца.
Систолический, или ударный, объем сердца- это количество крови, которое сердце
выбрасывает в соответствующие сосуды при каждом сокращении. Величина систолического
объема зависит от размеров сердца, состояния миокарда и организма. У взрослого здорового
человека при относительном покое систолический объем каждого желудочка составляет
приблизительно 70—80 мл. Таким образом, при сокращении желудочков в артериальную
систему поступает 120—160 мл крови. Минутный объем сердца- это количество крови,
которое сердце выбрасывает в легочный ствол и аорту за 1 мин. В среднем минутный объем
составляет 3-5 л. Систолический и минутный объем сердца характеризует деятельность всего
аппарата кровообращения.
Проводящая система сердца.
Сокращения сердца происходят вследствие периодически возникающих в сердечной
мышце процессов возбуждения. Возбуждение в сердце возникает периодически под
влиянием процессов, протекающих в нем самом. Это явление
получило название автоматии. Способностью к автоматии
обладают определенные участки миокарда. Специфическая
мускулатура образует в сердце проводящую систему, состоящую из
синусно-предсердного (синоатриального) узла- водителя ритма
сердца, расположенного в стенке предсердия у устьев полых вен и
предсердно-желудочкового
(атриовентрикулярного)
узла,
расположенного в нижней трети правого предсердия и межже-
лудочковой перегородке. Спонтанная генерация ритмических импульсов является результатом слаженной деятельности многих клеток синусно-предсердного узла. От этого узла
берет начало предсердно-желудочковый пучок (пучок Гиса). В области верхушки сердца
ножки предсердно-желудочкового пучка загибаются вверх и переходят в сеть сердечных
проводящих миоцитов (волокна Пуркинье), погруженных в рабочий (сократительный)
миокард желудочков (Рис. 1).
Рис. 1. Строение проводящей системы сердца и хронотопография распространения
возбуждения. SA — синоатриальный узел, AV — атриовентрикулярный узел. Цифры обозначают охват возбуждением отделов сердца в секундах от момента зарождения импульса в
синоатриальном узле.
Особенностью проводящей системы сердца является способность каждой клетки
самостоятельно генерировать возбуждение. Синусно-предсердный узел генерирует
импульсы с частотой до 60—80 в минуту. В случае поражения и выхода из строя этого узла
водителем ритма может стать предсердно-желудочковый узел. Импульсы при этом будут
возникать с частотой 40—50 в минуту. Если окажется выключенным и этот узел, водителем
ритма могут стать волокна предсердно-желудочкового пучка (пучок Гиса). Частота
сердечных сокращений в этом случае не превысит 30—40 в минуту. Если выйдут из строя и
эти водители ритма, то процесс возбуждения спонтанно может возникнуть в клетках волокон
Пуркинье. Ритм сердца при этом будет очень редким — примерно 20 в минуту.
Отличительной особенностью проводящей системы сердца является наличие в ее клетках
большого количества межклеточных контактов- нексусов. Эти контакты являются местом
перехода возбуждения с одной клетки на другую. Такие же контакты имеются и между
клетками проводящей системы и рабочего миокарда. Благодаря наличию контактов миокард,
состоящий из отдельных клеток, работает как единое целое. Существование большого
количества межклеточных контактов увеличивает надежность проведения возбуждения в
миокарде.
Электрическая активность клеток миокарда
В естественных условиях клетки миокарда находятся в состоянии ритмической
активности (возбуждения), поэтому об их потенциале покоя можно говорить лишь условно.
У большинства клеток он составляет около 90 мВ и определяется почти целиком
концентрационным градиентом ионов К+.
В потенциале действия различают следующие фазы: быструю начальную
деполяризацию — фаза 1; медленную реполяризацию, так называемое плато — фаза 2; быструю реполяризацию — фаза 3; фазу покоя — фаза 4.
Фаза 1 обусловлена повышением натриевой проницаемости, т. е. активацией быстрых
натриевых каналов клеточной мембраны. Во время пика ПД происходит изменение знака
мембранного потенциала (с -90 до +30 мВ).
Деполяризация мембраны вызывает активацию медленных натрий-кальциевых каналов.
Поток ионов Са2+ внутрь клетки по этим каналам приводит к развитию плато ПД (фаза 2). В
период плато натриевые каналы инактивируются и клетка переходит в состояние
абсолютной рефрактерности. Одновременно происходит активация калиевых каналов.
Выходящий из клетки поток ионов К+ обеспечивает быструю реполяризацию мембраны
(фаза 3), во время которой кальциевые каналы закрываются, что ускоряет процесс
реполяризации (поскольку падает входящий кальциевый ток, деполяризующий мембрану). И
клетка переходти в состояние покоя, т.е. потенциал покоя востанавливается.
Рис.2. Потенциал действия одиночной клетки миокарда.
Стрелками показаны преобладающие потоки ионов
Na+, Са2+, К+, ответственные за различные фазы ПД (14).
Реполяризация мембраны вызывает постепенное
закрывание калиевых и реактивацию натриевых
каналов. В результате возбудимость миокардиальной
клетки восстанавливается -это период называется
относительной рефрактерностью.
Ионные механизмы генерации электрических потенциалов в клетках водителя ритма
полностью не расшифрованы.
Способность клеток миокарда в течение жизни человека находиться в состоянии
непрерывной ритмической активности обеспечивается эффективной работой ионных насосов
этих клеток. В период диастолы из клетки выводятся ионы Na+, а в клетку возвращаются
ионы К+. Ионы Са2+, проникшие в цитоплазму, поглощаются эндоплазматической сетью.
Ухудшение кровоснабжения миокарда (ишемия) ведет к обеднению запасов АТФ и
креатинфосфата в миокардиальных клетках; работа насосов нарушается, вследствие чего
уменьшается электрическая и механическая активность миокардиальных клеток.
Электрокардиография.
Электрокардиография широко применяется в медицине как диагностический метод,
позволяющий оценить динамику распространения возбуждения в сердце и судить о
нарушениях сердечной деятельности при изменениях ЭКГ.
В настоящее время пользуются специальными приборами — электрокардиографами.
Для регистрации ЭКГ производят отведение потенциалов от конечностей и поверхности
грудной клетки. Обычно используют три так называемых стандартных отведения от
конечностей: I отведение: правая рука — левая рука; II отведение: правая рука — левая нога;
III отведение: левая рука — левая нога (рис. 3). Кроме того, регистрируют три униполярных
усиленных отведения по Гольдбергеру: aVR; aVL; aVF. При регистрации усиленных
отведений два электрода, используемые для регистрации стандартных отведений,
объединяются в один и регистрируется разность потенциалов между объединенными и
активными электродами. Так, при aVR активным является электрод, наложенный на правую
руку, при aVL — на левую руку, при aVF — на левую ногу. Вильсоном предложена
регистрация шести грудных отведений.
Рис. 3. Наложение электродов при стандартных отведениях
электрокардиограммы (I—III) и формы ЭКГ, получаемых
при этих отведениях.
Рис. 4. Места наложения электродов при грудных отведениях электрокардиограммы (1—6) и
формы ЭКГ, получаемых при этих отведениях. I—IV — межреберные промежутки.
Вторым электродом служат три соединенных вместе электрода, наложенных на обе руки и
левую ногу. В этом случае форма ЭКГ отражает электрические изменения только на участке
приложения грудного электрода. Объединенный электрод, приложенный к трем
конечностям, является индифферентным, или «нулевым», так как его потенциал не
изменяется на протяжении всего сердечного цикла. Такие электрокардиографические
отведения называются униполярными, или однополюсными. Эти отведения обозначаются
латинской буквой V (V1, V2 и т. д.).
Электрокардиограмма
Нормальная ЭКГ человека, полученная во II стандартном отведении, приведена на рис. 5.
Рис. 5. Электрокардиограмма во II стандартном отведении.
При анализе ЭКГ определяют амплитуду зубцов в мВ (mV), время их протекания в секундах,
длительность сегментов — участков изопотенциальной линии между соседними зубцами и
интервалов, включающих в себя зубец и прилегающий к нему сегмент. Формирование ЭКГ
(ее зубцов и интервалов) обусловлено распространением возбуждения в сердце и отображает
этот процесс. Зубцы возникают и развиваются, когда между участками возбудимой системы
имеется разность потенциалов, т. е. какая-то часть системы охвачена возбуждением, а другая
нет. Изопотенциальная линия возникает в случае, когда в пределах возбудимой системы нет
разности потенциалов, т. е. вся система не возбуждена или, наоборот, охвачена
возбуждением. Зарегистрированная ЭКГ отражает последовательный охват возбуждением
сократительного миокарда предсердий и желудочков.
Зубец Р (см. рис. 5) отображает охват возбуждением предсердий и получил название
предсердного. Далее возбуждение распространяется на предсердно-желудочковый узел и
движется по проводящей системе желудочков. В это время электрокардиограф регистрирует
изопотенциальную линию (оба предсердия полностью возбуждены, оба желудочка еще не
возбуждены, а движение возбуждения по проводящей системе желудочков не улавливается
электрокардиографом — сегмент PQ на ЭКГ). Охват возбуждением предсердий отображается монофазным зубцом Р. Охват возбуждением желудочков осуществляется
посредством передачи возбуждения с элементов проводящей системы на сократительный
миокард, что обусловливает сложный характер комплекса QRS, отражающего охват
возбуждением желудочков. При этом зубец Q обусловлен возбуждением верхушки сердца,
правой сосочковой мышцы и внутренней поверхности желудочков, зубец R — возбуждением
основания сердца и наружной поверхности желудочков. Процесс полного охвата возбуждением миокарда желудочков завершается к окончанию формирования зубца S. Теперь
оба желудочка возбуждены, и сегмент ST находится на изопотенциальной линии вследствие
отсутствия разности потенциалов в возбудимой системе желудочков.
Зубец Т отражает процессы реполяризации, т. е. восстановление нормального
мембранного потенциала клеток миокарда. Эти процессы в различных клетках возникают не
строго синхронно.
Электрокардиограмма позволяет оценить характер нарушений проведения возбуждения в
сердце. Так, по величине интервала Р—Q (от начала зубца Р и до начала зубца Q) можно
судить о том, совершается ли проведение возбуждения от предсердия к желудочку с
нормальной скоростью. В норме это время равно 0,12—0,2 с. Общая продолжительность
комплекса QRS отражает скорость охвата возбуждением сократительного миокарда
желудочков и составляет 0,06—0,1 с (см. рис. 5).
Процессы деполяризации и реполяризации возникают в разных участках миокарда
неодновременно, поэтому величина разности потенциалов между различными участками
сердечной мышцы на протяжении сердечного цикла изменяется. Условную линию, сое-
диняющую в каждый момент две точки, обладающие наибольшей разностью потенциалов,
принято называть электрической осью сердца. В каждый данный момент электрическая ось
сердца характеризуется определенной величиной и направлением, т. е. обладает свойствами
векторной величины. Вследствие неодновременности охвата возбуждением различных
отделов миокарда этот вектор изменяет свое направление. Оказалась полезной регистрация
не только величины разности потенциалов сердечной мышцы (т. е. амплитуды зубцов на
ЭКГ), но и изменений направления электрической оси желудочков сердца. Одновременная
запись изменений величины разности потенциалов и направления электрической оси
получило название векторэлектрокардиограммы (ВЭКГ).
Устройство, принцип работы электрокардиографа.
Технические данные электрокардиографа трехканального с автоматическим режимом
ЭКЗТ-12-03 «Альтон».
Питание электрокардиографа осуществляется от:
сети переменного тока напряжением от 110 до 220 В, частотой 50 Гц;
внутреннего источника питания - аккумулятора 12,6 В.
Диапазон входных напряжений электрокардиосигналов в пределах от 0,03 до 10 мВ.
Относительная погрешность измерения напряжения на частоте 2 Гц в диапазонах: от 0,1 до
0,5 мВ - не более 10%; свыше 0,5 до 5 мВ - не более 5%.
Электрокардиограф трехканальный с автоматическим режимом переносной ЭКЗТ-12-03
«Альтон» - портативный электрокардиограф, позволяющий оперативно снимать
электрокардиограмму
в
различных
условиях.
Конструктивное
исполнение
электрокардиографа обеспечивает надежную электробезопасность пациента и работающего
персонала.
Электрокардиограф состоит из основного блока, выносного блока с кабелем
пациента и блока питания.В основном блоке расположены:
микропроцессорный блок;
элементы управления режимами работы
электрокардиографа;
индикаторы сигналов и режимов работы;
термопечатающее устройство (ТПУ).
Внешний
вид
основного
блока
электрокардиографа представлен на рисунке 6.
В основании корпуса расположена ниша, куда
помещается съёмный источник автономного питания – аккумулятор (рис. 7)
Подключение аккумулятора.
При длительном хранении, аккумулятор отделен от основного блока электрокардиографа.
Для работы необходимо подключить аккумулятор, как показано на рис. 8.
Переверните электрокардиограф клавиатурой вниз. Опустите аккумулятор в нишу
корпуса электрокардиографа так, чтобы он выступал на 3 - 8 мм за край корпуса. Плотно
прижмите аккумулятор ко дну ниши. Сдвигайте его в направлении, указанном стрелкой.
Защелка аккумулятора должна зайти в углубление корпуса и надежно зафиксироваться.
Поверните электрокардиограф так, чтобы защелка аккумулятора оказалась вверху. Слегка
тряхните прибор, чтобы удостовериться в надежной фиксации аккумулятора. Будьте
внимательны! При слабой фиксации тяжелый аккумулятор может упасть, что приведет к
травмам или вызовет повреждение аккумулятора или защелки.
Выносной блок электрокардиографа конструктивно выполнен как кабель пациента с
защитными элементами. Он предназначен для съёма биопотенциалов, преобразования их в
цифровую форму и передачи в основной блок.
Органы управления и индикации
На рисунке представлен общий вид панели управления и индикации
электрокардиографа.
Кнопка «Вкл/Выкл» служит для включения и выключения
электрокардиографа при работоспособном аккумуляторе. При
светящемся индикаторе электрокардиограф готов к съёму ЭКГ. Если
индикатор мигает, то ранее снятые ЭКГ сохраняются в памяти.
Кнопка «СТАРТ» включает и выключает режим съема ЭКГ и печати ее
термобумагу.
Если выбрана определенная группа отведений, а режим
«АВТОМАТ» выключен, то нажатие на кнопку «СТАРТ» включает
непрерывную запись ЭКГ выбранной группы отведений. Для
остановки записи необходимо вновь нажать на эту кнопку.
Индикатор светится лишь во время съёма ЭКГ. При выбранном режиме «АВТОМАТ» после кратковременного нажатия на кнопку
«СТАРТ» индикатор будет светится 5 секунд {2,5 с}. За это время
электрокардиограммы всех 12 отведений будут записаны в память
электрокардиографа.
Кнопка «КОПИЯ». Нажатие на кнопку включает режим печати копии последнего исследования, снятого в режиме АВТОМАТ.
В режиме АВТОМАТ происходит синхронный съём и запись в память всех 12 отведений.
Поэтому в режиме КОПИЯ можно печатать все отведения или любую выбранную группу
отведений.
Скорость, кнопка «мм/с», индикаторы «12,5», «25», «50» - кнопка переключения
эквивалентной скорости развертки. При последовательном нажатии изменяется значение
эквивалентной скорости развертки. Установленное значение скорости индицируется светодиодом.
Значение эквивалентной скорости 50 мм/с возможно лишь при синхронном съёме
всех отведений (режим WW «АВТОМАТ»), или при печати копии. При этом реальная
скорость движения бумаги составляет 25 мм/с.
Группа «Масштаб», кнопка «мм/мВ», индикаторы «5», «10», «20» - кнопка переключения
эквивалентной чувствительности. При последовательном нажатии изменяется значение
чувствительности. Установленное значение чувствительности индицируется светодиодом.
Группа «Фильтр», кнопка «Гц», индикаторы «30», «25» - кнопка выбора частоты среза
фильтра. Если индикаторы не светятся, то фильтры выключены. Нажимая кнопку «Гц»,
можно выбрать частоту, при которой шумы минимальны.
Группа «Смещение», кнопка « » индикаторы «макс/мин», «среднее» - кнопка выбора
смещения записи ЭКГ относительно середины окна записи.
При печати полной ЭКГ отведения сгруппированы: вначале печатаются отведения I. II и III, затем aVR. aVI и aVF; 01, 02 и СЗ; С4, С5 и 06. При выборе одной группы отведений на бумагу
выводится только выбранная.
Отсутствие контакта на конечностных электродах (R, N, L, F) недопустимо, поскольку
приведет к неправильной регистрации ЭКГ одновременно в нескольких отведениях, включая
грудные. Индикаторы отсутствия контакта на конечностных электродах имеют красный
цвет; перед каждой регистрацией ЭКГ убедитесь в том, что оба индикатора не светятся.
Отсутствие контакта на любом из грудных электродов (С1 - С6) не приведет к ошибкам
регистрации в других отведениях. Индикатор желтого цвета сигнализирует об обрыве или
плохом контакте в цепи одного или нескольких грудных электродов.
Меры безопасности
К работе с электрокардиографом допускаются лица, ознакомившиеся с руководством по
эксплуатации электрокардиографа и прошедшие инструктаж по технике безопасности.
Электрокардиограф, в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50267.25, защищен от опасных
напряжений и энергий дефибриллятора.
Подготовка электрокардиографа к работе
Включите электрокардиограф нажатием кнопки «Вкл/Выкл» на панели управления. При
этом загорится индикатор включения. Одновременно
может
светиться
индикатор
«БАТАРЕЯ ЗАРЯДКА», это значит, что происходит заряд встроенного аккумулятора.
Основные электрические соединения электрокардиографа
Соедините выносной блок с основным. Вставьте пятнадцатиконтактную вилку кабеля
выносного блока в соответствующую розетку на корпусе основного блока. Закрепите ее
винтами, встроенными в корпус вилки.
Разъем на кабеле блока питания вставьте в гнездо на корпусе
основного блока.
Вилку блока питания включите в двухполюсную розетку сети
220 В, 50 Гц.
Будьте внимательны при сочленении разъемов, не прилагайте
чрезмерных усилий.
Не дергайте за кабель при расстыковке разъемов, усилия
прилагайте к корпусу разъема.
Общая схема электрического соединения электрокардиографа
должна соответствовать рисунку 9.
Порядок регистрации ЭКГ.
Наложение электродов
Перед наложением электродов кожу пациента в местах контакта желательно обезжирить
спиртом.
В качестве токопроводящей среды между электродами и кожей пациента необходимо
применять электродные гели, пасты или жидкости; допускается использование марлевых
подкладок,
смоченных
фи-
зиологическим
или
гипертоническим раствором или, в
крайнем случае, водой.
На
конечности
пациента
электроды
накладывают
в
соответствие с таблицей 1.
Таблица 1
Режимы регистрации ЭКГ.
Электрокардиограф обеспечивает регистрацию ЭКГ в различных режимах - автоматическом
(синхронная регистрация всех 12 отведений с занесением снятой ЭКГ в память прибора и
печатью их группами по 3 отведения) или мониторном (регистрация ЭКГ в любой
выбранной группе отведений без сохранения в памяти). Снятая в автоматическом режиме
ЭКГ сохраняется в памяти электрокардиографа, пока светится или мигает индикатор
включения.
Регистрация ЭКГ и печать копии последнего исследования
Включите электрокардиограф, нажав на кнопку «Вкл/Выкл» (или «СТАРТ»+« Вкл/Выкл»)
на панели управления. При этом должен загореться индикатор включения, сигнализируя о
включении
электрокардиографа.
Другие
загоревшиеся
индикаторы:
индикатор
эквивалентной скорости развертки; индикатор установленной чувствительности; индикаторы
регистрируемых групп отведений.
Если перед включением электрокардиографа не мигал индикатор включения, то вначале
проходит тест памяти, в это время индикаторы мигают.
Если перед включением электрокардиографа мигал индикатор включения, то информация
об установках (фильтр, смещение, группа отведений, скорость, чувствительность)
сохранялась в памяти, и установки будут восстановлены. Проверьте наличие термобумаги в
блоке термопринтера. При отсутствии бумаги светится индикатор «НЕТ БУМАГИ». При
необходимости вставьте бумагу Выберите режим регистрации: автоматический.
Если Вы выбрали автоматический режим регистрации (светится индикатор
«АВТОМАТ»), то при кратковременном нажатии кнопки «СТАРТ» сигналы всех 12
отведений будут сняты синхронно и записаны в память электрокардиографа. Если в
автоматическом режиме выбраны все группы отведений, запись остановится после печати
всех 12 отведений. Длина такой записи при скорости 12,5 мм/с - 345 мм {175 мм}.
Если в режиме «АВТОМАТ» удерживать в нажатом положении кнопку «СТАРТ» более 5 с
{2,5 с} (до 125 секунд), то будут занесены в память электрокардиографа сигналы по всем
отведениям и напечатаны выбранные отведения за весь промежуток времени, пока кнопка
«СТАРТ» удерживалась в нажатом состоянии.
Последнюю сохраненную в памяти электрокардиограмму можно распечатать в режиме
«КОПИЯ» даже после выключения электрокардиографа. О том, что информация в памяти
сохранилась, сигнализирует мигающий индикатор включения. Если индикатор погас, то восстановить информацию невозможно.
Перед печатью ЭКГ из памяти выберите необходимые параметры: набор отведений,
чувствительность, скорость, частоту фильтра и смещение. После этого нажмите кнопку
«КОПИЯ». Начнется печать ЭКГ. Если требуется остановить печать, повторно нажмите кнопку
«КОПИЯ».
Если выбран мониторный режим регистрации, т.е. не светится индикатор «АВТОМАТ»,
то при нажатии кнопки «СТАРТ» начнется печать выбранной группы отведений без
сохранения в памяти. Для остановки регистрации надо повторно нажать кнопку «СТАРТ».
Служебная информация
Каждая запись (нажатие на кнопки «СТАРТ» или «КОПИЯ») сопровождается служебной
информацией.
Начало записи обозначено следующим образом:
- Электрокардиограф АЛЬТОН-03 -ЭКГ-00001 25мм/с 10мм/мВ Фильтр 30 Гц
Во второй строке обозначаются номер снимаемой электрокардиограммы, эквивалентная
скорость, чувствительность и состояние фильтров.
