Подавления синфазных помех электрокардиографом

При записи ЭКГ на человеке, на проводах, соединяющих электроды с входом ЭКГ, как на приемных антеннах наводятся сигналы от внешних электромагнитных полей, которые по величине могут значительно превосходить сигналы от отведений. Запись ЭКГ обычным способом из-за помех, как правило, невозможна.

Помехи на близко расположенных проводах от электродов практически одинаковы (по величине и по фазе). Для подавления таких синфазных помех при записи ЭКГ используются в электрокардиографии, электроэнцефалографии и т.д. так называемые дифференциальные усилители (ДУ), которые имеют 2 входа U_вх1 и U_вх2 (рис.4) и усиливают разность входных сигналов, т.е. на выходе ДУ получают:

U_{вых ДУ} = К_ДУ (U_вх1 - U_вх2),

где К_ДУ – коэффициент усиления ДУ по напряжению. А поэтому при записи ЭКГ от одного отведения необходимо 3 провода. При записи ЭКГ, например с I-го отведения на вход ДУ подаются U_вх1 (ПР - ПН) и U_вх2 (ЛР - ПН) – рис.4.

 

 

 

Сигналы U_вх1 и U_вх2 противофазные – рис. 5а.

Общий входной сигнал U_вх=U_вх1-U_вх2 в результате будет суммироваться рис.5б, а синфазные помехи U_{вх1 помех} и U_{вх2 помех} показаны, например, на рис.6 будут вычитаться, в результате при идеальном ДУ

U_{вых помехи} = К_ДУ(U_{вх1 помех} - U_{вх2 помех}) = 0

Рис. 5

Противофазные входные сигналы ЭКГ - рис.5а

Выходной усиленный сигнал ЭКГ – рис.5б

 

 

Рис.6

Синфазная помеха

Реально в электрокардиографах полезный сигнал должен усиливаться не менее как в 10000 раз больше, чем синфазная помеха.

Степень подавления синфазных помех ЭКГ характеризуется коэффициентом подавления синфазных помех М_сф=К_ДУ/К_{ДУ помех}, показывающим во сколько раз ДУ усиливает больше полезный сигнал, чем синфазную помеху.

Для ЭКГ необходимо обеспечить значение величины М_сф ³ 10000.

Недостатки теории Эйнтховена для ЭКГ

1. Организм не является однородной проводящей средой.

2. Начало ИЭВС - _с за цикл работы сердца незначительно меняет свое положение.

3. С электрической точки зрения представить сердце как токовый диполь можно лишь приближенно.

Однако, несмотря на эти (несущественные) недостатки теория Эйнтховена успешно используется по настоящее время.

В научно-исследовательских работах иногда используется многодипольная модель сердца.

Обратная задача электрокардиографии – оценка состояния органа по электрограмме изучается при дальнейшем обучении на ряде кафедр (нормальная физиология, патологическая физиология, пропедевтика внутренних болезней, функциональная диагностика, кардиология и др.).

Порядок выполнения работы

(на электрокардиографе ЭК1Т-04М)

При работе с прибором экономьте ленту, кратковременно включая " запись ". Электрокардиограф должен быть заземлен. Записанные сигналы наклейте в отчет по лабораторной работе.

Упражнение №1. Проверка правильности записи калибровочного сигнала 1мВ

При расшифровке ЭКГ амплитуда зубцов находится путем сравнения с амплитудой записанного калибровочного импульса 1мВ. При неисправности калибровочного устройства, формирующего сигнал в 1 мВ, при расшифровке ЭКГ неверно будет определена амплитуда записанных зубцов электрокардиограммы. Поэтому и необходима периодическая проверка правильности записи калибровочного сигнала 1 мВ.

Выполнение упражнения

1. Переключатель отведений поставьте в положение " К ", вилку прибора подключите к сети и нажмите на приборе кнопку " ВКЛ", при этом перо прибора для тепловой записи начнет нагреваться (в процессе работы с прибором не трогайте перо руками или какими-то предметами).

2. Нажмите кнопки: " 25 мм/с ", " 2:1 " (чувствительность прибора при этом 20 мм/мВ) и затем ручкой " ↕ " сместите перо на 10 мм ниже середины ленты.

3. Нажмите кнопку " запись ", дождитесь движения ленты, а затем частыми и кратковременными нажатиями кнопки 1 мВ запишите 4-5 импульсов и нажатием кнопки " запись " остановите лентопротяжный механизм.

Амплитуда записанных импульсов должна быть в пределах: 20 ± 1мм. Сделайте вывод об исправности (правильности записи) калибровочного устройства 1 мВ.

Упражнение №2. Проверка линейности записи

Проверка линейности записи производится с целью выявления возможных амплитудных искажений в записи ЭКГ на различных участках ленты: вверху, в середине, внизу.

1. Ручкой " ↕ " сместите перо на 10 мм выше середины ленты, кнопки "2:1", "1:2" поставьте в отжатое положение (чувствительность 10 мм/мВ).

2. Нажмите кнопку " запись " и, записав нажатием кнопки " 1мВ " 2-3 импульса, остановите лентопротяжный механизм, нажав кнопку " запись ".

3. Произведите аналогично запись импульсов, сместив перо сначала в середину ленты, а затем в нижнюю ее часть на 15 мм ниже середины ленты.

Амплитудные искажения считаются допустимыми, если амплитуды записанных импульсов отличаются друг от друга не более чем на 1 мм. Сделайте вывод.

Упражнение №3. Проверка постоянной времени прибора

Проверка постоянной времени прибора производится с целью выявления возможных искажений в форме записанных импульсов (на примере интегрирующей и дифференцирующейцепей Вы при выполнении работы " мультивибраторы и электростимуляторы " убедились или убедитесь в изменении формы импульсов с помощью RC -цепей, которые присутствуют и в схеме электрокардиографа).

1. Нажмите кнопку "2:1" и ручкой "↕" сместите перо на 10 мм ниже середины ленты.

2. Нажмите кнопку " запись " и, удерживая кнопку " 1мВ " в течение 8-10 сек., запишите кривую экспоненциально уменьшающегося сигнала. Остановите лентопротяжный механизм нажатием кнопки " запись ".

3. По заданной кривой определите постоянную времени "t" прибора, для чего проведите линию на 7,5 мм выше начального положения пера (см. рисунок 7). Определение постоянной времени прибора " t " произведите по нижеуказанной формуле. Если постоянная времени лежит в пределах t = 3,25 ± 0,25 с, то искажения в форме записи ЭКГ считаются допустимыми. Сделайте вывод.

t =L₂/v = L₂ /25 (с).

Рис.7