Регистрация и анализ электрокардиограммы человека с построением средней электрической оси сердца в треугольнике эйндховена

При электрокардиографии осуществляется внеклеточная регистрация потенциалов возбуждения сердечной мышцы на поверхности тела. Прибор, производящий запись ЭКГ, называется электрокардиографом. Топографические и временные особенности распространения возбуждения по миокарду предопределяют сложную форму электрокардиосигнала.

Электрокардиограмма (ЭКГ) здорового человека состоит из трех зубцов (P, R, T), направленных вверх от изолинии, и двух зубцов (Q, S), направленных в противоположную сторону. Зубец Р – предсердный комплекс. Он является алгебраической суммой потенциалов возбуждения, возникающих в обоих предсердиях при распространении по ним возбждения. Зубцы Q, R, S, Т образуют желудочковый комплекс, то есть отображают распространение возбуждения по желудочкам, причем Q, R, S, возникают при их деполяризации, а Т – при реполяризации.

Анализ ЭКГ основан на измерении ее амплитудных и временных параметров (см. рис.). Амплитуды зубцов (в вольтах) характеризуют возбудимость определенных участков миокарда, тогда как интервалы между зубцами – их проводимость и автоматизм (последнее свойство миокарда определяется частотой сердечных сокращений – величиной, обратной интервалу R₁ – R₂, то есть интервалу между зубцами R двух последовательных циклов ЭКГ). При патологических процессах в сердечной мышце (например, при инфаркте миокарда) свойства сердечной мышцы нарушаются, о чем удается судить по изменению ЭКГ.

ЭКГ регистрируется на поверхности тела человека потому, что при распространении возбуждения по миокарду ее эквипотенциальность нарушается и между разными точками образуется разность потенциалов. Она имеет порядок 0,1-1,0 мВ. Для измерения столь слабого сигнала используется усилитель напряжения с коэффициентом передачи 10³-10⁴. Усилитель биопотенциалов (У) является основным узлом электрокардиографа.

Для подачи электрокардиосигнала на вход усилителя служат электроды, накладываемые на определенные участки тела человека. В лабораторной работе применяются так называемые стандартные отведения: І – от двух рук, ІІ – от правой руки и левой ноги, ІІІ – от левой руки и левой ноги. Принято сразу накладывать электроды на обе руки и обе ноги. Посредством трех электродов осуществляются все три стандартные отведения, а четвертый электрод фиксируется на правой ноге и служит для заземления пациента. Чтобы последовательно подать на вход усилителя сигналы от разных пар из трех электродов, наложенных на руки и левую ногу, в составе электрокардиографа имеется переключатель (коммутатор) отведений.

С выхода усилителя электрокардиосигнал (разность потенциалов) подается на регистрирующее устройство, представляющее собой самописец. При выполнении лабораторной работы на разных рабочих местах имеются электрокардиографы с чернильной и тепловой записью. В первом случае используется лента из обычной бумаги, а к перу регистратора подводятся чернила. Во втором – применяется бумага с теплочувствительным покрытием. Тогда не требуются чернила, и через перо пропускается слабый ток для его незначительного нагревания. Развертка электрокардиосигнала во времени осуществляется лентопротяжным механизмом, причем скорость лентопротяжки точно известна (задана), что позволяет калибровать ось абсцисс в секундах (например, при скорости лентопротяжки 50 мм·с^-1 цена деления на оси абсцисс составляет 0,02 с·мм^-1).

Для калибровки оси ординат служит специальное приспособление, генерирующее прямоугольные импульсы амплитудой 1 мВ. Кнопка, нажатием которой калибровочные импульсы подаются на вход усилителя, выведена на лицевую панель электрокардиографа (ее обозначают либо «мВ» – милливольт, либо «К» - калибратор). Перед регистрацией ЭКГ прибор нужно прокалибровать таким образом, чтобы сигнал напряжением 1 мВ отклонял перо от изолинии точно на 10 мм. Усиление, необходимое для этого, подбирается при помощи ручек на лицевой панели прибора, обозначенных либо буквой «У», либо словом «усиление» (одна из ручек регулировки усиления обеспечивает грубое – ступенчатое переключение, а другая – плавное изменение коэффициента усиления). Итак, в электрокардиографии принято, чтобы чувствительность по оси ординат была точно равна 1 мВ на 10 мм, то есть S_y = 0,1 мВ·мм^-1.

Только зная цену деления на осях абсцисс (при скорости лентопротяжки 50 мм·с^-1 S_х = 0,02 с·мм^-1) и ординат (S_y = 0,1 мВ·мм^-1), можно приступить к анализу ЭКГ, то есть к определению амплитуды всех ее зубцов (P, Q, R, S, T) и интервалов между ними (в работе измеряются интервалы P – Q, Q - S, Q – T, R₁- R₂).

Определив амплитуду зубцов Q, R, S в двух стандартных отведениях, можно найти положение средней электрической оси сердца, которая позволяет судить о расположении сердца в грудной полости. Отклонения этой оси влево или вправо являются признаками изменений состояния миокарда соответствующего желудочка. Построение средней электрической оси сердца проводится в так называемом треугольнике Эйнтховена (рис.).

1. Внимательно ознакомиться со всеми ручками, кнопками и прочими приспособлениями, вынесенными на наружную поверхность кожуха электрокардиографа. Проверить заземление прибора, убедиться в его надежности и включить электрокардиограф в сеть.

2. Прокалибровать ось абсцисс. Если на приборе нет ручки переключателя скоростей, то это означает, что скорость лентопротяжки 50мм·с^-1 и S_х = 0,02 с·мм^-1. При наличии такой ручки необходимо установить такую же скорость и тем самым обеспечить S_х = 0,02 с·мм^-1.

3. Прокалибровать ось ординат. Переключатель отведений (коммутатор) поставить в положение «0». Ручками «У» отрегулировать усиление таким образом, чтобы при нажатии кнопки калибратора («мВ») перо отклонялось от изолинии точно на 10 мм. Тогда S_y = 0,1 мВ·мм^-1.

4. Посадить испытуемого на стул в удобной для него позе и наложить электроды на руки и ноги для записи ЭКГ в стандартных отведениях (в соответствии с рисунком на приборе). Для обеспечения надежного контакта между электродами и кожей поместить марлевые прокладки, смоченные в 5% растворе хлорида натрия и слегка отжатые. Марлевая прокладка должна выступать примерно на 0,5-1,0 см из-под электрода (по всему его периметру), чтобы избежать непосредственного контакта электрода с кожей. Несоблюдение этого правила приводит к появлению наводок.

5. Записать электрокардиограмму в трех стандартных отведениях, последовательно переводя ручку коммутатора в положения: Ι, ΙΙ, ΙΙΙ и регистрируя в каждом из них не менее трех циклов ЭКГ.

6. Отключить электрокардиограф от сети, снять электроды с испытуемого, привести в порядок рабочее место.

7. Измерить на электрокардиограмме (удобнее – на ЭКГ, снятой во втором отведении) расстояния (l, мм) между следующими зубцами: P – Q, Q - S, Q – T, R₁ - R₂. При измерениях ориентироваться на рис. Результаты занести в табл.1.

Таблица 1

Таблица для записи результатов определения временных параметров ЭКГ

Результаты измерений и расчетов	Интервалы ЭКГ
	P – Q	Q - S	Q – T	R1- R2
Расстояния между зубцами (l, мм)
Длительность интервалов (t, с)

8. Измерить на электрокардиограммах (во всех отведениях) высоту (h, мм) зубцов P, Q, R, S, T и занести результаты измерений в табл.2.

Таблица 2

1. Рассчитать длительность интервалов ЭКГ по формуле: t = S_x · l [с]. Результаты записать в табл.

2. Рассчитать амплитуды зубцов ЭКГ по формуле:

A = S_y · h [мВ].

Результаты записать в табл.

3. Построить среднюю электрическую ось сердца.

По результатам расчета амплитуд зубцов Q, R, S в двух отведениях построить среднюю электрическую ось сердца так, как это показано на рис. Углы при основании перевернутого равностороннего треугольника (треугольника Эйнтховена) соответствуют правой (А) и левой (В) рукам, а угол при вершине (С) – левой ноге пациента. Точка О – центр треугольника, а точка О₁, О₂ и О₃ – ее проекции на стороне треугольника. От точки О₁ на стороне АВ (Ι отведение) отложить вправо отрезок, равный алгебраической сумме амплитуд зубцов Q, R, S, измеренных на ЭКГ в Ι отведении: О₁Х₁ = R₁ - (Q₁ + S₁). Из точки Х₁ восстановить перпендикуляр к АВ.

От точки О₃ на стороне ВС (ΙΙΙ отведение) отложить вниз отрезок, равный алгебраической сумме зубцов Q, R, S, измеренных в ΙΙΙ отведении ЭКГ: О₃Х₃ = R₃ - (Q₃ + S₃). Из точки Х₃ восстановить перпендикуляр к ВС до пересечения с перпендикуляром к АВ из точки Х₁. Точка пересечения двух перпендикуляров (К) – конец вектора, отображающего среднюю электрическую ось сердца. Его начало – центр треугольника. Таким образом, ОК – искомая средняя электрическая ось сердца.

Для определения положения сердца в грудной полости нужно найти угол (α) между отрезком ОК и горизонтальной прямой, параллельной АВ и проходящей через центр треугольника (0). Положение сердца принято считать нормальным, если угол α лежит в пределах от 30° до 69°.

Построение средней электрической оси сердца в треугольнике Эйнтховена следует выполнить на миллиметровой бумаге.
Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1) электрокардиограммы, зарегистрированные в трех стандартных отведениях, с калибровочым сигналом (мВ);

2) две таблицы с результатами измерений и расчетов, заполненные в ходе выполнения лабораторной работы;

3) рисунок треугольника Эйнтховена с построенной в нем средней электрической осью сердца;