Электрофизиологические методы исследования

 

дегенеративные изменения нерва приводят к тому, 
что соответствующая мышца не отвечает на переменный ток, а при раздражении постоянным током выявляется извращение полюсов (АЗС>КЗС или АЗС==КЗС). Сокращение мышцы обычно вялое, червеобразное. 
 
При электродиагностике можно обнаружить миастениче-скую реакцию, проявляющуюся постепенным угасанием мышечной возбудимости. Миотоническая реакция состоит в снижении фарадической возбудимости мышцы при сохранности гальванической. Возбудимость нервов при средних величинах тока нормальная, возбудимость мышц—резко повышена. При фарадизации мышц наступает длительное сокращение, при гальванизации сокращение носит более вялый характер, держится долго после размыкания h спадает довольно медленно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема регистрации биоэлектрических процессов человека

 
Прежде чем описывать отдельные элементы электрографической установки, необходимо представить себе общую схему регистрации биоэлектрических процессов больного в условиях клиники, уяснить назначение каждого элемента этой схемы и их взаимосвязь. С этой целью рассмотрим схему регистрации биоэлектрических процессов человека, показанную на рис. 1.

 
 
Электрографическая установка включает электроды 5, электродные провода 6, блок переключателей (коммутатор) электродов 7, калибратор напряжения 8, устройство для измерений междуэлектродного сопротивления 9,усилители 10, регистраторы 11,входящие в состав осциллографа 12, анализатор электрической активности 13 и стимулятор 14. 
 
Орган 1, электрическая активность которого исследуется, как и органы 2, наличие электрической активности которых мешает анализу первой, представляют собой своеобразные электрические генераторы, которые , как и физические электрические генераторы, характеризуются развиваемой ими электродвижущей силой (ЭДС) и внутренним сопротивлением. ЭДС в свою очередь характеризуется амплитудой, формой и диапазоном частот.  
 
Продуцируемая органами ЭДС низкоамплитудна (тысячные доли вольта и меньше). Форма ЭДС весьма разнообразна. Диапазон частот

биоэлектрических активностей простирается от постоянных напряжений до десятков килогерц. ЭДС, продуцируемая органом 1, вызывает в соединительных тканях 8 и в коже 4 биотоки, которые создают разность потенциалов на поверхности кожи 4, отражающую все изменения ЭДС самого органа 1. Эта разность потенциалов и регистрируется с помощью электрографической установки на электрограмме, которая, как известно , представляет собой графическое изображение изменений разности потенциалов во времени в точках наложения электродов на тело исследуемого больного.

 
С помощью электрографической установки регистрируются разность потенциалов между электродами , наложенными на ткань , а не биотоки; здесь и далее применяются термины “бионапряжение” и “усилитель бионапряжений”, а не “биотоки” и “усилитель биотоков”. 
 
Получить электрограмму записанную при наложении электродов на кожу 4, тождественную ЭДС, продуцируемой электрически активным органам, удается лишь в том случае, когда учитываются электрические характеристики органа 1, электрическое сопротивление тканей 3 и кожи 4 и характеристики самой электрографической установки.

 
Электрическая активность исследуемого органа 1 и электрические активности органов 2,мешающие выявить первую, создают в точках наложения электродов суммарную разность потенциалов. Поэтому исследуя биопотенциалы органа 1 , прибегают к приемам, позволяющим исключить или ослабить на электрограмме артефакты, вызываемые активностью органов 2. 
 
Электроды 5 электрографической установки предназначаются для снятия исследуемой разности потенциалов. В зависимости от назначения электроды бывают различной формы и площади.  Состояние контакта электрод - тело исследуемого человека играет решающую роль в получении высококачественной электрограммы без электродных артефактов. 

 
Для получения хорошего электрического контакта между электродом и телом исследуемого человека принимаются меры для уменьшения переходного сопротивления электрод - тело. Фиксация электродов производится весьма тщательно.

 
Электродные провода 6 соединяют электроды 5 с электрографической установкой. При исследовании электрической активности органов и тканей человека часто бывает необходимо записать количество процессов, превышающее число каналов регистрации электрографической установки. В таких случаях на тело человека накладывается необходимое число электродов 5, которые с помощью блока переключателей (коммутатора) электродов 7 последовательно подключают к электрографической установке. Переключатели (коммутатор) электродов обеспечивают подключение любого электрода к любому каналу регистрации , части электродов - к своей группе каналов или могут осуществлять определенную, заранее выбранную комбинацию подключения электродов к каналам регистрации с помощью поворота одной ручки.

 
Неотъемлемой частью электрографической установки является также калибратор напряжения 8, с помощью которого на электрограмму наносится масштаб напряжения для того, чтобы, сравнивая с ним, можно было бы оценить амплитуду бионапряжений.

Масштаб напряжения (“калибровка”) наносят на электрограмму в начале или в конце исследования, а в некоторых случаях в процессе записи. 
Измерение междуэлектродного сопротивления производят с помощью устройства.Регистраторы и малочувствительны и требуют усиления бионапряжений, осуществляемого с помощью усилителей 10. 
 
Осциллограф 12 состоит: из 1) регистраторов 11, 2) ленты, на которую с их помощью наносится графическое изображение исследуемых процессов, 3) лентопротяжного механизма, обеспечивающего равномерное движение ленты, 4) отметчика времени , наносящего отметки на ленту, и 5) устройства визуального наблюдения за исследуемыми процессами перед записью их на ленте. 
Для того чтобы установить реакцию биоэлектрических ответов на стимулы различной физической природы, необходимо на ленту осциллографа 12, кроме исследуемых процессов и отметок времени, наносить также отметки о подаче раздражений от стимулятора 14. 
Электрографическая установка может быть выполнена из отдельных блоков (блок переключателей электродов 7, усилители бионапряжений 10 и осциллограф 12) либо представлять собой единую конструкцию, состоящую из перечисленных блоков.

 
Кривая электрической активности какого-либо органа не всегда отражает патологические изменения, которые могут быть выявлены при визуальном анализе. Часто для их выявления требуется произвести более детальный анализ электрограммы.

 
Детальный анализ одной кривой электрограммы, проводимый путем измерения амплитуд и длительностей ее зубцов вручную, отнимает много времени, а такой анализ нескольких кривых настолько трудоемок, что является практически неосуществимым. Это и обусловило необходимость создания автоматических анализаторов биоэлектрических процессов, производящих запись результатов анализа на той же электрограмме, на которой записывается и анализируемая биоэлектрическая активность. 
 
Автоматические анализаторы 13 становятся непременной частью электроэнцефалографических и электромиографических установок. Информация, получаемая от электрограмм, в которых зарегистрированы биоэлектрические ответы на дозированные стимулы, оказалась значительно богаче таковой, получаемой от электрограмм , отражающих “спонтанную” активность... Поэтому в комплект электроэнцефалографов и электромиографических установок входят соответствующие стимуляторы 14. 
 
На электрограмме, кроме исследуемой биоэлектрической активности, регистрируются также напряжения , вызванные источниками помех электрографии 15, имеющимися в любом лечебном учреждении. 
Одним из источников помех является электрическая сеть переменного тока (осветительная или силовая). Создаваемое ею электрическое переменное поле воздействует на тело исследуемого. На электрограмме записывается переменное напряжение помехи, которая, накладываясь на кривую биоэлектрической активности, искажает ее.

Помехи электрографии создаются также переменными магнитными полями, высокочастотными полями и др. 
Если в прошлом регистрация биоэлектрических процессов человека производилась только в экранирующей камере (в комнате, обитой металлическими листами или сеткой), исключающей влияние многих видов помех, то теперь такая регистрация производится даже в операционной без применения экранировки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Внутренние органы, ткани и кожа как электрические генераторы.

Электрическая активность органов и тканей обладает важной информацией о происходящих в них физиологических и патологических процессах. Для получения этой информации следует зарегистрировать электрическую активность. Необходимо знать электрические характеристики «генераторов» (органов и тканей), так как без учета этих характеристик невозможно неискаженно зарегистрировать биоэлектрические процессы.     Всякий электрический генератор, в том числе электрически активный орган или ткань, характеризуется следующими параметрами: а) характером изменения ЭДС во времени (диапазоном изменения амплитуд ЭДС, частотным диапазоном и формой); б) внутренним сопротивлением.     Прежде чем рассмотреть эти параметры применительно к органам и тканям, необходимо остановиться на некоторых терминах.     При изучении незатухающих синусоидальных колебаний под их амплитудой понимают наибольшее отклонение колеблющейся величины от среднего значения.     Кривые биоэлектрической активности органов и тканей значительно отличаются от синусоиды и поэтому под амплитудой в электрографии условно понимают либо размах колебаний между пиками, либо величину отклонения кривой от средней линии, что, как правило, оговаривают.     Под периодом незатухающих синусоидальных колебаний - Т  понимают время, в течение которого совершается одно полное колебание; частотой - f называется число периодов за одну секунду       f = 1/Т  . 

Биоэлектрические процессы можно условно разделить на две группы - квазипериодические (электрическая активность сердца, a=ритм электрической активности мозга) и апериодические (электрическая активность мышц и др.). Но даже в квазипериодических биоэлектрических процессах период не остается неизменным и поэтому под частотой колебаний нужно понимать их среднюю частоту за какое-то определенное время.     Какими же характеристиками обладают ткани и органы человека и животных, если их рассматривать как электрические генераторы? При возбуждении клетки - элементарного электрического генератора – ее возбужденная часть становится электроотрицательной относительно невозбужденной части и разность потенциалов достигает 50 мв. Клетки в органах и тканях человека и животных соединены параллельно, поэтому суммарная ЭДС возбужденного органа должна была быть того же порядка, что и ЭДС клетки. Однако суммарная электрическая активность клеток, регистрируемая с органа, всегда бывает ниже электрической активности отдельной клетки. Это объясняется тем, что в органе элементарные электрические генераторы - клетки, имеющие относительно большое внутреннее сопротивление, шунтируются сравнительно малым сопротивлением межклеточной жидкости, что приводит к ощутимому снижению разности потенциалов, развиваемой возбужденным органом.     При регистрации биоэлектрической активности мышц и сердца человека с помощью электродов, наложенных на кожу, амплитуда колебаний не превышает единиц милливольт, а амплитуда электрической активности мозга - сотом микровольт.     Таким образом, можно сделать вывод, что амплитуды колебаний бионапряжений весьма малы и составляют тысячные и стотысячные доли вольта.     Некоторые виды биоэлектрической активности тканей и органов являются апериодичными процессами сложной формы (например, электрическая активность мышц).

При регистрации биоэлектрических процессов человека, внутренним сопротивлением эквивалентного электрического генератора, например, мышцы, является междуэлектродное сопротивление, включающее в себя сопротивление кожи, ряда других тканей и сопротивление органа, электрическая активность которого регистрируется. Оно зависит от ряда факторов (сила и форма тока, площадь электродов, качество обработки кожи, температура воздуха и др.) и достигает большой величины.     На требования к электрографическим установкам, естественно, влияют характеристики органов и тканей как электрических генераторов. Так, низкая амплитуда биоэлектрических процессов органов и тканей человека ведет к тому, что электрографические установки должны обладать весьма высокой чувствительностью, а их усилители – высоким коэффициентом усиления. Для того чтобы электрограмма, записанная с помощью электродов, наложенных на кожу человека, была тождественна электрической активности исследуемого органа, входное сопротивление установки должно быть во много раз больше, чем междуэлектродное сопротивление.     Электрически активный орган окружен тканями, являющимися объемным проводником. Разность потенциалов, продуцируемая органом, вызывает в окружающих его тканях биотоки, и, следовательно, в последних создаются разности потенциалов, повторяющие все изменения ЭДС электрически активного органа.      
 

 

 

 

 

Электрическая активность сердца.

Деятельность сердца, как известно, сопровождается электрической активностью. Возбуждение охватывает сердечную мышцу в определенной последовательности как в пространстве, так и во времени, и этот процесс периодически повторяется. Сердце правомерно рассматривать как суммарный диполь, являющийся результатом взаимодействия большого числа элементарных диполей, которые создают одиночные волокна миокарда.     При регистрации ЭДС всего миокарда записывается равнодействующая всех элементарных векторов, носящая название интегрального вектора.     На поверхности тела человека проецируются интегральный вектор и все изменения его величины и направления. Эти изменения регистрируются при наложении двух электродов на тело исследуемого.     Электрическая активность сердца является почти периодическим процессом изменений биопотенциалов во времени. Электрокардиограмма имеет ряд четко выраженных зубцов, величина амплитуды которых зависит от отведений. Диапазон амплитуд электрической активности сердца лежит в пределах от 0,05 до 2,5-3 мв. Для неискаженной регистрации электрокардиограммы необходимо, чтобы электрокардиограф регистрировал синусоидальные колебания в диапазоне по крайней мере от 0,1 до 100 Гц.    

Электрокардиографические электроды всех групп выполняются из различных металлов: латуни с покрытиями (например, оловянным), нержавеющей стали , нейзильбера.     Электроды первой группы разделяются на конечностные и грудные. Конечностные электроды выполняются обычно прямоугольной формы, площадью от 6 до 30 см2 и более. Электрод прикрепляется к конечности с помощью резинового бинта с отверстиями, два из которых надеваются на штырь электрода.     Грудные электроды делаются в форме диска площадью от 1 до 7 см2 . На груди электрод удерживается либо рукой, либо с помощью резиновой присоски. При кратковременных исследованиях присасывающиеся грудные электроды удобны. Значительная вариабельность площади электродов первой группы объясняется следующим. Электрокардиограмма может быть зарегистрирована с помощью электродов весьма малой площади, например 1 см2, наложенных как на грудь, так и на конечности.      Однако приходится весьма тщательно обрабатывать кожу для снижения междуэлектродного сопротивления. Для уменьшения последнего используются электроды с возможно большей площадью. Этим и объясняются большая площадь конечностных электродов, накладываемых на руки и ноги больного.     Конечности имеют поверхности равного потенциала: место наложения электрода не критично.     На груди эквипотенциальные линии электрической активности сердца расположены густо, а поэтому при помощи электрода большой площади не может быть записана электрокардиограмма в грудных отведениях. В связи с этим площадь грудных электродов относительно небольшая.     Для лучшего контакта электрода с кожей используются специальные электродные пасты или жидкости.     Электроды второй и третьей групп обычно имеют вид чашечек, которые наклеиваются на кожу с помощью клеола или коллодия. Электродная паста накладывается на металлический диск этого электрода и при наложении на кожу заполняет пространство между нею и диском, обеспечивая надежный электрический контакт. Диаметр диска может быть 10-15 мм. К электродам четвертой группы - специальным электродам - должен быть отнесен и пищеводный электрод, вводимый для регистрации электрокардиограммы в пищевод больного. При этом на форму электрокардиограммы резко влияет местоположение электрода в пищеводе.     В электрографической практике предварительную обработку кожи не всегда осуществляют, а так как электрокардиографы не снабжены омметром, измерения между  электродного сопротивления обычно не производят.   В то же время в литературе неоднократна указывалось, что искажение формы электрокардиограмм имеет место при плохо обработанной коже исследуемого.