Методика регистрации электрокардиограммы. Электрокардиографическая аппаратура

ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФ

Современные достижения физики, микроэлектроники и вычислительной техники произвели подлинную техническую революцию в методах исследования и построения медицинской аппаратуры для диагностики и терапии. Развитие оптических квантовых генераторов, интегральной схемотехники, средств хранения, отображения и обработки информации с использованием микропроцессорной техники, разработка новых сенсорных элементов и новых технологий определило существенный скачек по внедрению в медицинскую практику значительного числа новых электронных приборов и методов обработки информации.

Методами регистрации электрических сигналов исследуется сопротивление кожных покровов, полное сопротивление тканей, показатели дыхания, артериальное давление, пульсации вен, насыщение крови кислородом, состояние мозга, механические процессы в организме и другие явления.

Разработка ультразвуковых (УЗ), инфракрасных (ИК) приборов, а также приборов сверхвысокочастотных (СВЧ) и крайне высокочастотных (КВЧ) диапазонов расширила терапевтические и диагностические возможности медицинской аппаратуры. Тенденции развития современных медицинских аппаратов отражается в разработке и использовании многоканальных комбинированных приборов с автоматической цифровой обработкой и документированием информации на компьютерах.

Развитие научного и медицинского приборостроения позволяет значительно расширить возможности врачей путем измерения физических полей и излучений человеческого организма. Вот некоторые величины таких полей:

Оптическое излучение 10-12 Вт/см2

Акустическое излучение 10-11 Вт/см2•МГц

Индукция магнитного поля 10-12 Тл

Инфракрасное излучение 10-3 Вт/см2

СВЧ излучение 10-11 Вт/см2•ГГц

Напряжение электрического поля 10-5 Вт/см2

Среди большого числа разных приборов получения диагностической информации значительную часть занимают приборы, которые используют биоэлектрические сигналы. Эти сигналы имеют величину и обычно сопровождаются шумами наведением. Для управления приборами обработки информации эти сигналы необходимо усилить до значения нескольких вольт.

Усилители биоэлектрических сигналов применяются при исследовании биоэлектрической активности с последующим графическим отображением исследуемых колебаний или регистрацией их на магнитных носителях с целью последующей машинной обработки и анализа накопленной информации.

Электрические потенциалы возникают не только в нервных тканях и скелетных мышцах, но и во многих других органах и тканях: головном мозге, сетчатке глаза, костном мозге, железах внутренней и внешней секреции (потовых, слюнных, желудочно-кишечных).

История электрокардиографии

При возбуждении сердца на его поверхности и в его тканях возникает разность потенциалов, закономерно меняющаяся по величине и направлению по мере того, как вовлекаются в возбуждение новые участки сердца.

Биоэлектрическая активность разных отделов сердца возникает в строго определенной последовательности, повторяющейся в каждом сердечном цикле возбуждения. Возникающие при этом изменения зарядов поверхности сердца создают в окружающей сердце проводящей среде динамическое электрическое поле, которое может быть зарегистрировано с поверхности тела после соответствующего усиления в виде переменной разности потенциалов. При этом получается характерная кривая, состоящая из нескольких зубцов, разделенных определенными интервалами. Эта кривая получила название электрокардиограммы -- ЭКГ. Зубцы ЭКГ обозначаются латинскими буквами P, Q, R, S и T, а соответствующие интервалы, или сегменты, -- P-Q, S-T, Q-T. Зубцы и интервалы ЭКГ отражают активацию и процессы восстановления в разных отделах сердца. Фиксируют процессы с помощью прибора функциональной диагностики - электрокардиографа. Современные разработки швейцарской компании SCHILLER - это электрокардиографы: at 1, at 104, ат 101, ат 2 cardiovit, ат 104.

Впервые наличие электрических явлений в сокращающемся сердце лягушки предположили немецкие исследователи А. Келликер и Г. Мюллер (1856), которые при наложении на сердце нерва, подходящего к мышце, наблюдали ритмическое сокращение скелетной мышцы в такт с сердцем.

В 1862 И. М. Сеченов в монографии «О животном электричестве» писал, что при наложении на желудочек сердца кролика нерва «движущего аппарата» лягушки «мышца лягушачьего аппарата при каждой систоле желудочка вздрагивает». Это первое из известных упоминаний о наличии электрических явлении в сердце теплокровных животных. Первая инструментальная запись электрической активности сердца у черепахи и лягушки была осуществлена Мореем в 1876 с помощью капиллярного электрометра Липмана.

Первая ЭКГ человека была записана в 1887 английским исследователем А. Уоллером при помощи капиллярного электрометра. Электроды для регистрации потенциалов Уоллер разместил на туловище (грудь и спина) и на конечностях человека. Позже этот же исследователь опубликовал методику регистрации ЭКГ у животных (собака, кошка, лошадь). Он приучил своих домашних животных спокойно стоять в ванночках с водой для обеспечения надежного контакта покровов тела с регистрирующей аппаратурой и у всех животных получил однотипные кривые.

Методика отведения ЭКГ от конечностей впоследствии по предложению голландского ученого В. Эйнтховена стала универсальной, стандартной. В своих исследованиях В. Эйнтховен использовал более совершенный струнный гальванометр, который позволял регистрировать ЭКГ в современном ее выражении, он же в самом начале века ввел в практику термин «электрокардиограмма», дал обозначение зубцам и интервалам ЭКГ, ввел стандартные отведения, разработал первую теорию генеза электрокардиограммы.

В России внедрение электрокардиографического метода (электрокардиография) связано с работами А.Ф. Самойлова, который и ввел в практику термин ЭКГ и создал одну из теорий генеза электрокардиограммы.

2. Понятие электрокардиографии

Электрокардиография - метод электрофизиологического исследования деятельности сердца в норме и патологии, основанный на регистрации и анализе электрической активности миокарда, распространяющейся по сердцу в течение сердечного цикла. Регистрация производится с помощью специальных приборов -- электрокардиографов. Записываемая кривая -- электрокардиограмма (ЭКГ) -- отражает динамику в течение сердечного цикла разности потенциалов в двух точках электрического поля сердца, соответствующих местам наложения на теле обследуемого двух электродов, один из которых является положительным полюсом, другой -- отрицательным (соединены соответственно с полюсами + и -- электрокардиографа). Определенное взаимное расположение этих электродов называют электрокардиографическим отведением, а условную прямую линию между ними -- осью данного отведения.

На обычной ЭКГ величина электродвижущей силы (ЭДС) сердца и ее направление, меняющиеся в течение сердечного цикла, отражаются в виде динамики проекции вектора ЭДС на ось отведения, т.е. на линию, а не на плоскость, как это происходит при записи векторкардиограммы, отражающей пространственную динамику направления ЭДС сердца в проекции на плоскость.

Поэтому ЭКГ, в противопоставление векторкардиограмме, иногда называют скалярной. Чтобы с ее помощью получить пространственное представление об изменениях электрических процессов в сердце, необходимо ЭКГ снимать при различном положении электродов, т.е. в разных отведениях, оси которых не являются параллельными.

Теоретические основы электрокардиографии строятся на законах электродинамики, приложимых к электрическим процессам, происходящим в сердце в связи с ритмичной генерацией электрического импульса водителем ритма сердца и распространением электрического возбуждения по проводящей системе сердца и миокарду. После генерации импульса в синусном узле возбуждение распространяется вначале на правое, а через 0,02 с и на левое предсердие, затем после недлительной задержки в атриовентрикулярном узле переходит на перегородку и синхронно охватывает правый и левый желудочки сердца, вызывая их сокращение.

Каждая возбужденная клетка становится элементарным диполем (двухполюсным генератором): сумма элементарных диполей в данный момент возбуждения составляет так называемый эквивалентный диполь. Распространение возбуждения по сердцу сопровождается возникновением в окружающем его объемном проводнике (теле) электрического поля. Изменение за сердечный цикл разности потенциалов в 2 точках этого поля воспринимается электродами электрокардиографа и регистрируется в виде зубцов ЭКГ, направленных от изоэлектрической линии вверх (положительные зубцы) или вниз (отрицательные зубцы) в зависимости от направления ЭДС между полюсами электродов.

При этом амплитуда зубцов, измеряемая в милливольтах или в миллиметрах (обычно запись производится в режиме, когда стандартный калибровочный потенциал lmv отклоняет перо регистратора на 10 мм), отражает величину разности потенциалов по оси отведения ЭКГ.

Основоположник Э. голландский физиолог Эйнтховен (W. Einthoven) предложил регистрировать разность потенциалов во фронтальной плоскости тела в трех стандартных отведениях -- как бы с вершин равностороннего треугольника, за которые он принял правую руку, левую руку и лонное сочленение (в практической Э. в качестве третьей вершины используется левая нога). Линии между этими вершинами, т.е. стороны треугольника, являются осями стандартных отведений.

I стандартное отведение соответствует расположению регистрирующих электродов на правой и левой руках, II -- на правой руке и левой ноге, III -- на левой руке и левой ноге. Как бы в центр треугольника Эйнтховена проецируется интегральный вектор ЭДС, представляющий собой сумму множества элементарных векторов ЭДС клеток миокарда, на данный момент возбуждения сердца. Величина интегрального вектора ЭДС сердца и направление его в пространстве зависят от массы миокарда, расположения сердца в грудной клетке и от хода возбуждения по миокарду.

Проекция интегрального вектора на треугольник Эйнтховена (рис. 1, а) представляет собой так называемую манифестирующую ось сердца, а ее проекция на каждую из сторон треугольника соответствует отраженной в трех стандартных отведениях скалярной величине ЭДС сердца, динамика которой на протяжении сердечного цикла и формирует ЭКГ. Величины проекции сердечного вектора на стороны треугольника Эйнтховена в каждый момент времени определяются уравнением:

III = II + lIII

где II, III, lIII -- алгебраическая сумма амплитуд сигналов, зарегистрированных соответственно в I, II и III стандартных отведениях.

Указанное соотношение носит название правила Эйнтховена. Направление средней проекции интегрального вектора ЭДС желудочков сердца на фронтальную плоскость тела называют средней электрической осью сердца. Ее определяют по соотношению положительных и отрицательных зубцов комплекса QRS в I и III отведениях, зная, что положительные зубцы образуются, если вектор направлен в сторону положительного электрода, а отрицательные, если вектор направлен к отрицательному или к так называемому индифферентному (объединенному) электроду.

Этот электрод используют для регистрации ЭКГ в однополюсных (униполярных) отведениях -- от конечностей и грудных, предназначенных для регистрации проекции вектора сердца на горизонтальную плоскость тела. При этом индифферентный электрод объединяет через смешивающие резисторы потенциалы обеих верхних и левой нижней конечностей.

Воображаемые оси грудных однополюсных отведений соединяют точки наложения положительных электродов с центром сердца, который имеет потенциал, близкий к нулю. Т. о., однополюсные отведения фактически являются двухполюсными (однополюсными их называют по традиции): полюса этих отведений лежат на одной оси с «электрическим центром» сердца (центр линии нулевого потенциала электрического поля).

3. Назначение и структура кардиографа

3.1 Принцип работы кардиографа

Электрокардиография (ЭКГ) - метод исследования электрической активности сердца. Электрические процессы сердца охватывают диапазон 0,15…300 Гц при уровне сигналов, отводимых с поверхности кожных покровов, 0,3…3 мВ.

Среди многочисленных инструментальных методов исследования состояния пациентов ведущее место справедливо принадлежит электрокардиографии.

Современные приборы ЭКГ непрерывно совершенствуются, используя успехи развития цифровой техники и разработки новых ИМС, запоминающих устройств (ЗУ) и микропроцессорных систем (МПС). В клинической практике наиболее широко используют 12 отведении ЭКГ, запись которых, обязательна при обследовании больного. Это 3 стандартных отведения, 3 усиленных однополюсных отведения от конечностей и 6 грудных отведений.

Для формирования трех усилительных однополюсных отведений, в качестве отрицательного электрода применяют объединенный электрод Гольдберга, который образуется при соединении двух конечностей через дополнительное сопротивление. На рис.1. показан треугольник Эйнтховена и расположение трех осей усиленных однополюсных отведений от конечностей.

Рисунок 1. - треугольник Эйнтховена и расположение трех осей усиленных однополюсных отведений от конечностей

При грудных отведениях регистрируют разность потенциалов между положительным электродом, установленным на поверхности грудной клетки и отрицательным объединенным электродом Вильсона. Этот электрод образуется при соединении через дополнительные сопротивления трех конечностей (правой руки, левой руки и левой ноги), объединенный потенциал, которых близок к 0 (около 0,2 мВ).

Потенциалы грудных отведений обозначаются заглавными буквами V1…V6. Для расширения диагностических возможностей ЭКГ применяют 3 дополнительных грудных отведения V7, V8, V9 с установкой электродов на спинной левой поверхности грудной клетки. Анализ формы и амплитуды зубцов кардиограммы в различных отведениях позволяет проводить диагностику с учетом результирующего вектора желудочковой деполяризации сердца. Такую процедуру, несомненно, легче поводить по записанной на бумажную ленту многоканального ЭКГ. Любая ЭКГ состоит из зубцов, сегментов и интервалов, отражающих сложный процесс регистрации волны возбуждения по сердцу.

На кардиограмме выделяются зубцы P, Q, R, S и Т, которые могут изменятся в различных отведениях. Соотношение амплитуд зубцов позволяет определить положение вектора электрической оси сердца и величину угла?.

3.2 Общая структурная схема кардиографа

Многоканальный цифровой кардиометр (рис. 2) предназначен для снятия ЭКГ одновременно по нескольким отведением, преобразования этих сигналов в цифровую форму и записи в ОЗУ для дальнейшего документирования и анализа. Особенностью МЦК является автоматическое измерение основных параметров ЭКГ и логическая обработка результатов измерений. МЦК может, выполнятся как отдельный переносной прибор, так и в виде входного блока стационарного кардиографа.

Рисунок 2. - Структурная схема кардиометра

Обозначение блоков кардиометра: ВУ - входной усилитель; КНО - код номера отведения; Ф - фильтр нижних частот; КИ - код информации; НО - номер отведения; АК - аналоговый коммутатор; МУ - масштабный усилитель; АЦП - аналогово-цифровой преобразователь; Г - генератор; С1 - счетчик-делитель отведения; С2 - счетчик временных интервалов; СС - схема согласования; ДН - дешифратор номера отведения; ДИ - дешифратор номеров интервалов; НК - накопитель ОЗУ; МБА - многоканальный блок анализа; УК - узел калибровки; УС - узел сигнализации; ЛУ - логический узел; БП - блок питания

Положительные электроды отведений подключаются на l входов Х1l, сигналы которых усиливаются ВУ и через фильтр подаются на аналоговый коммутатор АК. В качестве фильтра нижних частот можно применять фильтр Баттерворта или другой тип такого звена. Коммутатор на АК подключает каждое из отведений с частотой fk = 100 Гц к АЦП, входные коды которого записываются в ОЗУ. Синхронное управление МЦК выполняется схемой синхронизации (СХС), состоящей из генератора Г задающей частоты fзд, счетчиков делителя С1, С2, дешифратора номеров ДН отведений и дешифратора ДН номеров временных интервалов ЭКГ. Если выбрать соотношение:

то при коэффициенте счета ксч = l на выходах дешифратора ДН будут появляться импульсы с частотой 100 Гц, которые будут переключать сигналы l отведений. Эти же импульсы управляются адресами цифровых слов отведений для записи в ОЗУ.

Счетчик С2 управляет адресом ячеек ОЗУ по временным интервалам. Он изменяет адрес строки НК после записи строки цифровых слов и всех l отведений.

РЕОГРАФ

Введение

Реографией называется метод изучения состояния какой-либо системы и происходящих в ней процессов по изменению электрического сопротивления этой системы для постоянного или переменного тока. Реография - весьма точный метод, так как даже очень малые изменения сопротивления могут быть зарегистрированы современными приборами - реографами.

Реограммой называется кривая, соответствующая зависимости сопротивления исследуемой системы R (или его изменения D R) от времени: R = R (t) или D R = D R (t).

В медицинской диагностике разработаны методики регистрации реограмм любого органа человеческого тела: сердца (реокардиограмма), мозга (реоэнцефалограмма), магистральных сосудов, печени, легких, конечностей и др. При этом вид реограммы дает нужную информацию об изменениях кровенаполнения органа при пульсациях сердца, о скорости кровотока, состоянии сосудистой системы и др. Такая информация существенно дополняет, в частности, результаты электрографического обследования при диагностике сердечно- сосудистых и других патологий, поэтому реография часто применяется в комплексе с ЭКГ, ЭЭГ и т.д.

Реографическое обследование практически совершенно безвредно для пациента, так как проходящие через него при этом токи имеют очень малую величину. Поэтому реографическое обследование может продолжаться в течение длительного времени (например, при функциональной диагностике), либо неоднократно повторяться.

В настоящее время метод реографии считается весьма перспективным и широко используется в различных областях клинической диагностики и в физиологических исследованиях.

Метод медицинской реографии

2.1. Биологические ткани, в том числе ткани тела человека, способны проводить электрический ток. Основными носителями заряда в них являются ионы.

Наибольшей удельной электропроводимостью (g), то есть наименьшим удельным сопротивлением (r), обладают ярко выраженные электролиты - спинномозговая жидкость

(g» 0,018 Ом^-1× см^-1) и кровь (g» 0,006 Ом^-1× см^-1). Жировая, костная ткани, а также сухая кожа, имеют очень малую электропроводность (соответственно g» 0,0007 Ом^-1× см^-1; 10^-9 Ом^-1× см^-1; 10^-7 Ом^-1× см^-1).

Рассмотрим простейшую схему измерения сопротивления какого-либо органа или участка тела О (рис. 1). Если I - сила тока через участок О, измеряемая миллиамперметром тА; U - напряжение между электродами Э-Э, измеряемое вольтметром V, то .

Сопротивление R должно изменяться в такт с сердечными сокращениями, поскольку во время них происходят изменения кровенаполнения органа.

Однако практически эти изменения так малы (десятые доли Ом и меньше), что не могут быть надежно зарегистрированы на фоне большого общего сопротивления участка О(обусловленного большим сопротивлением кожи, межтканевых границ раздела, переходным сопротивлением кожа- электрод и др.). Кроме того, истинное сопротивление участка тела на постоянном токе вообще трудно зарегистрировать из-за возникающей поляризации тканей и появления дополнительных зарядов на электродах.

По этим причинам в медицинской реографии не используется постоянный ток, а вместо него применяется переменный ток большой частоты (порядка 100 кГц).

2.2. При подаче на электроды Э-Э (рис. 2) переменного напряжения

(1)

в цепи исследуемого объекта О протекает переменный ток, изменяющийся по закону

, (2)

- циклическая частота; - частота переменного тока; - сдвиг по фазе между током и напряжением.

Величина

(3)

называется, как известно, полным сопротивлением или импедансом объекта и зависит как от свойств самого объекта (электрического сопротивления R, емкости С и индуктивности L объекта), так и от частоты переменного тока.

В тканях тела человека структур, обладающих индуктивными свойствами, не обнаружено. Однако клеточные мембраны, а также границы раздела между различными тканями в определенном смысле подобны конденсаторам (при прохождении тока в них возникает двойной электрический слой зарядов ), поэтому любой участок тела обладает более или менее значительной емкостью С.

2.3. Так как емкостное сопротивление уменьшается при увеличении частоты переменного тока по закону

,

(4)

то можно ожидать, что и полное сопротивление (импеданс) участка тела также будет убывать с частотой.

Действительно, характерная зависимость импеданса живой ткани Z от частоты переменного тока n имеет вид, представленный на рис. 3. При малых частотах n (до 10⁴ Гц) импеданс велик и примерно равен активному сопротивлению R ткани для постоянного тока. При больших частотах Z уменьшается, достигая n ~ 10⁸ Гц некоторого минимального значения R'.

2.4. Такая зависимость импеданса от частоты может быть приближенно моделирована электрической схемой, представленной на рис. 4.

Действительно, при малых частотах и Z» R (весь ток идет через верхнее плечо схемы), при больших частотах и (параллельное соединение сопротивлений).

2.5. В медицинской реографии используются частоты переменного тока порядка 100 кГц. При столь больших частотах общий импеданс исследуемого органа или участка тела уменьшается и значительно большей степени зависит от кровенаполнения органа. Поэтому относительные изменения импеданса во время сердечных сокращений становятся большими, и их регистрация значительно облегчается. Причем эти изменения практически определяются лишь изменением активной составляющей R полного импеданса исследуемого органа, так как емкостная составляющая на используемых частотах при изменении кровенаполнения изменяется совершенно незначительно.

2.6. Перечислим основные факторы, определяющие вид реограммы органа:

б) скорость кровотока в органе (при увеличении скорости течения крови ее удельное сопротивление уменьшается);

в) плотность и химический состав крови;

г) толщина и упругость (эластичность) стенок кровеносных сосудов;

д) геометрия органа.

Состояние кожи, поверхностных слоев и соединительной ткани при правильной методике не должно оказывать существенного влияния на вид реограммы.

2.7. Другим важным преимуществом переменного тока является то, что на больших частотах его раздражающее действие уменьшается. А именно: величина плотности порогового тока ^*) в диапазоне частот 50 - 300 кГц увеличивается прямо пропорционально частоте тока n. Так, на частоте реографии n ~ 100 кГц - величина порядка 1 т А/см², тогда как во время реографического обследования плотность тока обычно не превышает 0,2 т а/см² (для этого электроды должны иметь площадь не менее 5 см² каждый!).

Такой ток, как правило, не ощущается пациентом, а реографическое обследование является абсолютно безвредным и может повторяться многократно.

Многоканальные реографы

Реограф 4РГ-1М относится к числу так называемых многоканальных реографов и имеет 4 независимых измерительных канала. Ко входам этих каналов может быть одновременно подключено 4 пациента или 4 разных участка тела одного пациента. Все 4 канала питаются одним генератором переменного напряжения и "настраиваются" по очереди с помощью одного индикатора тока. При этом каждый канал имеет два отдельных выхода (с усилителя и с дифференциатора). Внешний вид реографа 4РГ-1М представлен на рис. 9, где 1 - разъемы для подключения входных кабелей (к объекту); 2 - разъем для подключения шланга выходных кабелей (к регистратору); 3 - тумблер включения прибора; 4 - кнопка включения калибратора; 5 - кнопка включения индикатора; 6 - тумблер переключателя на эквивалентное сопротивление); 7 - тумблер переключения амплитуды калибровки; 8 - ручка потенциометра ; 9 - ручка потенциометра ; 10 - клеммы корпуса и заземления прибора.

Если напряжение с выходов канала подать на многоканальный регистратор (например, на кардиополиграф), то на нем можно одновременно наблюдать 4 обычных + 4 дифференциальных реограммы (например, по две реограммы от 4-х участков тела одного пациента), что часто имеет большое значение в комплексной диагностике. С другой стороны, при отсутствии многоканального регистратора напряжение с разных выходов реографа может быть подано на разные (одноканальные) регистраторы, где, например, могут сразу записываться реограммы нескольких пациентов. Такая методика полезна, например, при массовом кардиологическом обследовании населения.

 

Защита от посторонних помех

Поскольку изменения сопротивления участка тела во время сердечных пульсаций и соответствующие им напряжения на выходе измерителя и демодулятора весьма малы, то работу реографа могут существенно нарушить посторонние электрические воздействия (помехи), для защиты от которых необходимо предусмотреть специальные меры.

В реографии основную роль играют следующие виды помех:

1) медленные колебания сопротивления, связанные с дыхательными или вазотоническими реакциями пациента. Для защиты от них на выходе демодулятора реографа используются электрические фильтры с соответственно подобранными значениями сопротивления, емкости и индуктивности. Такие фильтры пропускают лишь ту составляющую напряжения, которая изменяется с периодом Т = 0,5 - 1,5 с (соответствующим периоду сердечных сокращений, и не пропускают более медленные колебания напряжения (Т ³3 с);

2) помехи, связанные с колебаниями переменного тока в электрической сети, имеют частоту n = 50 Гц. Для защиты от них необходимо заземлять корпусы реографа, регистратора, а также тело пациента (обычно через правую ногу). При этом корпус приборов вместе с пациентом и соединяющим им входным кабелем, покрытым защитной металлической оболочкой, как бы представляют собой металлический экран, внутрь которого электрическое поле сети переменного тока практически не проникает.

Кроме того, усилители реографа и регистратора обычно выполняются по схеме дифференциального усилителя, который усиливает полезный сигнал и ослабляет внешние помехи.

Органы управления реографом

Реограф 4РГ-1М (рис. 9) имеет 4 измерительных канала, 4 входа и 8 выходов. При выполнении данной лабораторной работы реограф работает в комплексе с портативным электрокардиографом ЭК1Т-04 или осциллографом (регистраторы).

Прибор питается от сети переменного тока ~ 220 В через блок питания. Генератор переменного напряжения - один для всех каналов и работает на частоте n» 100 кГц. При любых условиях максимальный ток в цепи пациента не превышает 5 мА (эффективное значение).

Реограф приспособлен к выполнение следующих задач:

1) измерение общего сопротивления (импеданс) исследуемого объекта;

2) получение реограммы объекта (в комплексе с регистратором);

3) получение дифференциальной реограммы объекта (в комплексе с регистратором);

4) калибровка реограммы (в комплексе с регистратором).

Порядок выполнения работы

ВНИМАНИЕ! Перед началом работы студент с помощью преподавателя или лаборанта знакомится с регулировками и ручками управления реографом и готовит его к работе. Необходимо проверить наличие хорошего заземления прибора. Включение прибора производится только преподавателем!

Упражнение 1. Исследование работы генератора реографа и определение силы тока в цепи объекта.

1. С помощью входного кабеля подключают сопротивление = 100 Ом ко входу 1-ого измерительного канала реографа (рис. 10).

Напряжение с сопротивлением подают на выход осциллографа.

2. Включают реограф и с помощью регулировок "контр.-раб." и "W" добиваются баланса измерительного моста (переключатель "ЭКВ-ПАЦ" должен находиться в положении "ПАЦ". По шкале "W" определяют значение сопротивления и сравнивают его с номинальным.

3. С помощью калибратора осциллографа определяют амплитуду напряжения на сопротивлении (между точками А и В).

4. По формуле

(13)

определяют эффективное значение силы тока в цепи объекта ( - амплитудное значение силы тока).

5. Определяют с помощью меток времени осциллографа точное значение частоты напряжения генератора реографа n.

Отчет:

1) Измеренное и номинальное значения сопротивления в цепи объекта.

2) Эффективное значение силы тока в цепи объекта.

3) Значение частоты напряжения генератора n.

Упражнение 2. Определение импеданса электрических схем с помощью реографа.

1. Аналогично рис. 10 включают между точками А и Бпредложенную для изучения эквивалентную схему из сопротивлений и конденсаторов, например (рис. 11, а, б, в):

2. Добиваются баланса измерительного моста (см. упражнение 1) и по шкале " " определяют значение импеданса схемы Z.

Пользуясь известными значениями величин R и C, а также измеренным значением частоты реографа n (см. упражнение 1), рассчитывают теоретически значение импеданса Z по формулам:

а) параллельное соединение , (рис. 11, а)

;

(14)

б) последовательное соединение , (рис. 11, б)

;

(15)

в) в цепи только емкость (рис. 11, в)

,

(16)

где .

Сравните вычисленное значение величины Z с измеренным.

Отчет: Измеренное и вычисленное значение импеданса электрической схемы Z. Рисунок схемы и формула для вычисления импеданса.

Упражнение 3. Изучение работы калибратора и определение чувствительности прибора.

1. В схеме рис. 12 (R = 100 Ом) выход 1-ого измерительного канала реографа (маркировка кабелей - красная точка) соединяют со входами 1-ого отведения электрокардиографа ЭК1Т-04 (красный и желтый кабели), а на выходы 1-ого дифференциального канала (маркировка кабелей - белая точка) - со входами отведения СР (зеленый и белый кабели). Черный кабель кардиографа, а также его клемму заземления соединяют с клеммой заземления реографа, а короткий выходной кабель реографа - с клеммой корпуса реографа.
2. В положении переключателя отведений "К" проверяют калибратор кардиографа q = 5 мм/мВ. После этого переключатель отведений устанавливают в положение "I".
3. Добиваются баланса измерительного моста реографа как в положении переключателя "ПАЦ" (см. упражнение 1), так и в положении "ЭКВ" (с помощью ручки потенциометра " "). Переключатель калибровки первого измерительного канала устанавливают в положении "0,1".

4. Включают движение ленты кардиографа и многократным нажатием кнопки калибратора реографа получают запись калибровочных импульсов реографа, соответствующую по амплитуде измерительного импеданса Z объекта на D R = 0,1 Ом. По миллиметровой шкале ленты измеряют соответствующее смещение пера кардиографа D х.

5. По формуле (12) определяют полную чувствительность комплекса "реограф - регистратор" р. Используя значение q = 5 мм/мВ, по формуле (9) вычисляют чувствительность реографа k.

6. Повторяют измерения при значении амплитуды калибратора D R = 0,05 Ом. Находят среднее значение величин р и k.

7. Меняют местами кабели реографа с красной и белой маркировкой. При этом на вход 1-го отведения кардиографа поступает напряжение с выхода 1-го дифференциального канала реографа. Повторяют все измерения и находят значение чувствительностей р' и k' по дифференциальному каналу.

Отчет: Значение чувствительностей реографа k, k' и комплекса "реограф- регистратор" р, p' по основному и дифференциальному каналам.

Вопросы для самоконтроля

1. Каким методом, пассивным или активным, является реография?
2. Опасен ли метод реографии для здоровья пациентов?
3. Какую физическую величину измеряют в реографии?
4. Каково электрическое сопротивление организма человека для постоянного тока? Назовите хотя бы его порядок.
5. Какой ток, постоянный или переменный, используют в реографии? Ответ обоснуйте.
6. Какое устройство используют для точного измерения электрического сопротивления?
7. Объясните принцип работы моста Уитстона.
8. Что называют дифференциальной реограммой? Поясните полезность её анализа.
9. По данной преподавателем реограмме постройте дифференциальную реограмму.

 

ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФ

Современные достижения физики, микроэлектроники и вычислительной техники произвели подлинную техническую революцию в методах исследования и построения медицинской аппаратуры для диагностики и терапии. Развитие оптических квантовых генераторов, интегральной схемотехники, средств хранения, отображения и обработки информации с использованием микропроцессорной техники, разработка новых сенсорных элементов и новых технологий определило существенный скачек по внедрению в медицинскую практику значительного числа новы