Электрокардиография

Оглавление

 

 

 

Введение

Основные источники помех при регистрации ЭКГ принято разделять на высокочастотные: биологического происхождения – миограмма; наводки от оборудования – шум 50 (60) Гц; "броски" изолинии; быстрые изменения потенциала поляризации электродов – "броски" изолинии; артефакты регистрации; и низкочастотные – медленные изменения потенциала поляризации электродов – дрейф изолинии.

В данной курсовой работе будет произведена фильтрация сигнала ЭКГ от высокочастотной помехи: шум 50 Гц (сетевая помеха), и низкочастотной помехи: дрейфа изолинии.

В таблице 1. Представлены возможные в настоящее время способы устранения помех их сигнала ЭКГ.

Таблица 1. Основные виды помех на ЭКГ и средства борьбы с ними

Вид помех	Способ устранения	"Побочные эффекты"   на ЭКГ
Шум 50(60) Гц	Фильтрация полосно-заграждающим фильтром и конструктивные решения в электрокардиографе Расположение оборудования с учетом электромагнитной обстановки	При неправильной конструкции фильтра – уменьшение амплитуд Q, R, S, артефактов стимулятора Нет
Мио-грамма	Фильтрация фильтром нижних частот Наложение электродов вне больших мышечных массивов	Уменьшение амплитуд Q, R, S, артефактов стимулятора, расширение QRS Нет или минимальные
Шумы высоких частот	Фильтрация фильтром нижних частот Использование качественных электродов, контактной среды	Уменьшение амплитуд Q, R, S, артефактов стимулятора, расширение QRS Нет
Дрейф изолинии	Фильтрация фильтром верхних частот Использование активных систем стабилизации изолинии (ADS) Использование качественных электродов, контактной среды	Уменьшение смещения сегмента ST   Задержка до 0,5 с в выводе ЭКГ   Нет

 

         

 Требования стандартов для регистрации ЭКГ в покое для фильтра нижних частот "миографического" – 75 Гц, а для фильтра верхних частот "дрейфа" < 0,05 Гц или постоянная времени не менее 3,2 с.

Основная часть.

1.Электрокардиография.

Сердце является самым необычным органом в организме человека. Контроль деятельности сердца осуществляется нервной системой (сосудодвигательный центр, симпатические и блуждающие нервы), а также посредством влияния различных веществ (гормонов, ионов).

Сердце имеет собственную автономную «нервную систему». Существуют зоны активации в синоатриальном узле (ее называют «водитель ритма») и особых нервных путей (проводящие пути). Импульс, рождаемый в «водителе ритма», за считанные доли секунды проводится до мышечных клеток сердца по проводящим путям. (Рис.1)

Рис. 1 - Проводящая система сердца

 

 

Как результат, возникает сокращение мышечных стенок, кровь из-за повышения давления в камерах направляется в артерии. Этим импульсом является электрический ток, который можно уловить в любой точке организма, так как организм легко проводит электричество.

Электрокардиография представляет собой метод графической регистрации электрических процессов, возникающих при деятельности сердца. Кривая, которая при этом регистрируется, называется электрокардиограммой. Слово «электрокардиограмма» с латинского языка переводится дословно следующим образом: «электро» - электрические потенциалы; «кардио» - сердце; «грамма» - запись. (Рис 2.)

 

 

 

Рис.2-Электрокардиограмма

 

На ЭКГ записывается суммарная разность потенциалов от всех клеток миокарда, или, как ее называют, электродвижущая сила сердца (ЭДС сердца).

При разборе ЭКГ используют проекции вектора ЭДС сердца, поэтому такой анализ ЭКГ называется векторным. (Рис.3)

В процессе электрической активности сердца возникают и в определенном порядке взаимодействуют многочисленные и разнонаправленные силы, отражающие множество появляющихся диполей. Представим, что дифферентный электрод располагается слева внизу от массы возбуждающегося миокарда, а индефферентный - справа наверху (такой принцип размещения электродов является самым обычным в электрокардиографии).

Наиболее высоким автоматизмом обладает синусовый узел, поэтому в норме именно он является водителем ритма сердца. Однако, из-за слишком малой величины возникающей разности потенциалов, электрическая активность синусового узла на ЭКГ не регистрируется. Возбуждение миокарда предсердий начинается в области синусового узла и распространяется по поверхности миокарда во все стороны. Разнонаправленные векторы, деполяризации, взаимодействуя друг с другом, частично нейтрализуются. Так как синусовый узел находится в верхней части правого предсердия, то большинство векторов ориентированы вниз и влево. Результирующий вектор возбуждения предсердий направлен, благодаря этому, вниз и влево. Такому направлению волны деполяризации способствует и ускоренное проведение импульса вниз и влево по межузловым и межпредсердным специализированным трактам. Находящийся внизу слева дифферентный электрод обращен к положительному заряду диполя во время деполяризации предсердий, поэтому регистрируется положительное отклонение - зубец Р, продолжительность которого в норме достигает 0,1 с. В течение первых 0,02 - 0,03 с своего формирования зубец Р отражает возбуждение только правого предсердия, после этого - суммарную активность обоих предсердий, а последние 0,02 - 0,03 с зубца Р связаны с деполяризацией только левого предсердия, т.к. правое предсердие к этому времени уже полностью возбуждено.

После окончания деполяризации предсердий начинается их реполяризация, которая происходит в той же последовательности, как происходило возбуждение. Ранее всего положительный потенциал покоя восстанавливается в области синусового узла, поэтому результирующий вектор реполяризации предсердий направлен вверх вправо, от дифферентного электрода. То обусловливает формирование отрицательного зубца Т, отражающего конечную фазу реполяризации предсердий. Он очень мал по амплитуде, а по времени совпадает с желудочковым комплексом ЭКГ, поэтому в обычных условиях не может быть выделен и подвергнут анализу.

 

Рис. 3 - Зубцы, сегменты и интервалы на ЭКГ

 

Через 0,02 - 0,04 с от начала деполяризации предсердий волна возбуждения уже достигает области атриовентрикулярного узла. Здесь скорость распространения возбуждения резко снижается, после чего импульс быстро распространяется по пучку Гиса и внутрижелудочковым проводящим путям, достигая миокарда желудочков. На ЭКГ выделяется сегмент Р - Q(R) - отрезок линии записи от конца зубца Р до начала желудочкого комплекса QRS. Интервал P - Q(R) отражает время предсердно-желудочкого проведения импульса и составляет в норме 0,12 - 0,19 с. Нормальные колебания продолжительности P - Q(R) зависят от изменений продолжительности атриовентрикулярной задержки.

Возбуждение желудочков, в отличие от возбуждения предсердий, распространяется не из одного центра, а из множества очагов, расположенных преимущественно в субэндокардиальных слоях миокарда. Источниками деполяризации являются волокна Пуркинье - конечный разветвления внутрижелудочковых проводящих путей. Распространение возбуждения стенки желудочков направлено от множественных очагов в субэндокардиальных отделах к субэпикардиальным отделам, т.е. перпендикулярно к наружной поверхности сердца. Для детального разбора электрических сил, отражающих деполяризацию желудочков, удобно разделить этот непрерывный процесс на три этапа.

Первый - начальный - связан с появлением очагов деполяризации в левой части межжелудочковой перегородки, куда раньше всего приходит волна возбуждения по разветвлениям левой ножки пучка Гиса. Вектор деполяризации направлен от левой к правой поверхности межжелудочковой перегородки. При расположении активного электрода слева начальный этап деполяризации желудочков отражается небольшим отрицательным отклонением (зубцом Q), продолжительность которого составляет 0,02 с. Вслед за деполяризацией левой поверхности межжелудочковой перегородки начинается деполяризация ее правых отделов, куда возбуждение приходит по правой ножке пучка Гиса. Направление вектора этой деполяризации справа налево нейтрализует первоначально возникшее электрическое поле, и поэтому начальный этап возбуждения желудочков отражается небольшим и непродолжительным зубцом.

Следующий - главный - этап отражает распространение возбуждение через миокард свободных стенок желудочка. Суммарный вектор деполяризации левого желудочка ориентирован влево. Равнонаправленность этих векторов приводит к частичной нейтрализации электрических сил. Большая мышечная масса левого желудочка обусловливает его электрического поля над электрическим полем правого желудочка, поэтому результирующий вектор деполяризации желудочков ориентирован влево. При расположении активного электрода слева, этот главный этап деполяризации желудочков, соответствующий 0,03 - 0,05 с, регистрируется в виде положительного отклонения (зубец R).

Заключительный этап деполяризации желудочков отражает возбуждение заднебазальных межжелудочковой перегородки и желудочков. Вектор деполяризации ориентирован вверх и чаще вправо; направление терминальной деполяризации значительно варьирует. При расположении дифферентного электрода слева от сердца терминальных этап деполяризации чаще отражен небольшим отрицательным зубцом (S).

Таким образом, последовательные изменения величины и направления результирующего вектора электрического поля во время возбуждения желудочков приводят к тому, что этот единый процесс отражается комплексом QRS, состоящим их зубцов разной величины и разной полярности. В зависимости от положения электродов зубцы, отражающие начальный, главный и терминальный этапы деполяризации, могут иметь различные направления (и, вследствие этого, различные буквенные обозначения). Зубцом Q обозначают первое отклонение желудочкового комплекса, если оно направлено вниз от изолинии. Отклонение записи вверх от изолинии, независимо от того, когда оно регистрируется (т.е. является ли первым или последующим) называется зубцом R. Отрицательное отклонение, следующее за положительным, обозначают как зубец S. Таким образом, зубец Q может быть лишь один в желудочковом комплексе, а в тех случаях, когда комплекс начинается положительным отклонением, зубец Q отсутствует. Если положительных зубцов несколько, то они именуются зубцами R, но каждый последующий обозначается как Ŕ,Ŕ ́и т.д. Зубцов S тоже может быть несколько, и тогда они обозначаются как Ś, Ś ́и т.д. общая продолжительность комплекса QRS, отражающая время внутрижелудочковой проводимости составляет 0,06 - 0,10 с.

В отличие от предсердий, миокард желудочков различных слоев и отделов обладает различной продолжительностью электрических процессов. Потенциал действия субэпикардиальных слоев имеет меньшую продолжительность, чем потенциал действия субэндокардиальных слоев; потенциал действия миокардиальных волокон в области верхушки сердца короче, чем в области основания сердца. Это приводит к тому, что в стенке желудочка процессы реполяризации раньше начинаются в субэпикардиальных слоях и в области верхушки, тогда как субэндокардиальные слои и основание желудочков дольше сохраняют отрицательные заряды. Во время реполяризации результирующий вектор направлен поэтому влево, т. е. в ту же сторону, что и главный вектор деполяризации. Наибольшая электродвижущая сила возникает в фазе конечной реполяризации, этот процесс отображается появлением зубца Т. при расположении дифферентного электрода слева, вектор реполяризации желудочков направлен к этому электроду и зубец Т регистрируется положительным. Между концом комплекса QRS и началом зубца Т располагается сегмент S-T: он соответствует второй фазе реполяризации миокарда желудочков, во время которой потенциал почти не изменяет своей величины. Разность потенциалов почти отсутствует, поэтому сегмент S – T располагается на изолинии. Различная продолжительность потенциала действия в разных отделах миокарда желудочков приводит к небольшому асинхронизму фаз реполяризации и появлению небольшой разности потенциалов, что и сообщает сегменту S-T некоторую кривизну с плавным переходом его в зубец Т. интервал времени от начала комплекса QRS до начала зубца Т отражает весь период электрической активности желудочков (электрическая систола). В норме Q - T составляет 0,36 - 0,44 с и зависит от пола, возраста и частоты ритма. Вслед за зубцом Т обычно регистрируется еще одно положительное отклонение небольшой амплитуды - зубец U. Механизмы его появления точно не установлены и, по-видимому, не всегда однозначны.

Характеристики нормальной ЭКГ

Для характеристики амплитуды комплекса QRS используют как заглавные (Q, R и S) так и строчные буквы (q, r и s). При этом заглавными буквами обозначают преобладающие зубцы (> 5 мм), а строчными зубцы малой амплитуды (≤ 5 мм).

Амплитуду зубцов измеряют в милливольтах (мВ). Обычно электрокардиограф настроен таким образом, что сигнал величиной 1 мВ соответствует отклонению от изоэлектрической линии на 1 см.

Ширину зубцов и продолжительность интервалов измеряют в секундах.

Нормальная электрокардиограмма характеризуется следующими признаками:

• Ритм: синусовый
• Частота: 60-100 уд/мин
• Проводимость
• Интервал PQ: постоянной ширины, 120-200 мс
• Ширина QRS: 60-100 мс, зубец R заостренный, без расщепления
• Интервал QTc: 390-450 мс (используйте QTc калькулятор для вычислений)
• Электрическая ось: между -30 и +90 градусов
• Морфология зубца P:
• Максимальная амплитуда зубца P в отведениях II и III не более 2,5 мм (250 мкВ)
• Зубец P позитивный в отведениях II и AVF, двухфазный в V1
• Ширина зубца P менее 0,12 с (120 мс)
• Морфология комплекса QRS:
• Отсутствие патологических зубцов Q (не шире 20-40 мс и не глубже 1/3 зубца R)
• В отведении aVR зубец Р отрицательный, комплекс QRS ориентирован вниз от изоэлектрической линии
• Отсутствие гипертрофии левого или правого желудочков
• Отсутствие микровольтаций
• Нормальное нарастание зубца R (увеличение его амплитуды в V1-V5)
• Правые грудные отведения имеют форму rS
• Левые грудные отведения имеют форму qR
• Морфология ST:
• Отсутствие элевации или депрессии сегмента ST
• Зубцы T должны быть конкордантны комплексу QRS, т.е. направлен в ту же сторону, что и зубец R, четко выражен в I, II и левых грудных отведениях
• ЭКГ не должна иметь изменений по сравнению с предыдущими записями