Типы электрокардиографов и принцип их устройства - электрокардиографическая диагностика
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ
Соблюдение технических правил и методики регистрации электрокардиограммы является важнейшим условием правильного анализа кривой. Врач должен знать не технические детали устройства аппарата, а конструктивные принципы основных моделей электрокардиографов и те технические требования, которым должен удовлетворять аппарат. Только в тех электрокардиографических кабинетах, где врач, имея представление о технических особенностях аппарата, предъявляет соответствующие требования к лаборанту, записывающему электрокардиограмму, и к технику, наблюдающему за аппаратом, получают технически правильные и хорошо оформленные кривые.
Несоблюдение технических условий регистрации довольно часто служит причиной ошибочного воспроизведения электрических сигналов сердца, а следовательно, и их неправильного толкования (Riseman, Sagall, 1961). Поэтому анализ электрокардиограммы всегда должен начинаться с изучения технических условий записи кривой,
ТИПЫ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФОВ И ПРИНЦИП ИХ УСТРОЙСТВА
В клиниках и физиологических лабораториях применяются три типа электрокардиографов принципиально различной конструкции. Струнный стационарный электрокардиограф (рис. I) в настоящее время в клинической практике почти не применяется. Принцип его устройства заключается в том, что токи действия сердца улавливаются электродами, которые соединены с очень тонкой и длинной, покрытой платиной кварцевой струной, помещенной между полюсами сильного магнита. При прохождении по ней токов действия сердца помещенная в магнитном поле струна колеблется. При освещении струны сильным источником света ее колебания отображаются белой кривой на черном фоне светочувствительной бумаги. Возможность непосредственной регистрации токов действия сердца делает струнные электрокардиографы более точными, поэтому их предпочитают применять в физиологических лабораториях. Однако они обладают некоторыми недостатками. Инерция струны не позволяет регистрировать высокие частоты колебаний, которые, например, обусловливают мелкие расщепления или утолщения зубцов электрокардиограммы, имеющие нередко диагностическое значение. Из-за магнитной индукции аппараты этого типа чувствительны к помехам. Помехи вызываются также кожным сопротивлением, так как напряжение тока действия при прохождении через кожу падает на 10—5096. Это является одной из причин, почему измеряемый сигнал сердца всегда менее действительной величины тока действия.
Рис. 1. Принципиальная схема струнного электрокардиографа.
В настоящее время применяют аппараты, с помощью которых регистрируют не токн действия, как в струнном электрокардиографе, а разность потенциалов, возникающую при возбуждении и восстановлении миокарда предсердий и желудочков. На этом принципе основаны модели, отличающиеся характером регистрирующей системы, но сходные в том, что ЭДС сердца перед поступлением на регистрирующий прибор усиливается в несколько тысяч раз.
Рис. 2. Усилительная лампа в электрокардиографе.
К. — катод: А — анод- С — сетка- Г — гальванометр. А Б — анодная батарея- НК. — накальная батарея- -+- положительный электрод, соединенный с сеткой`- — отрицательный электрод, соединенный с катодом.
Усилитель современного электрокардиографа собран из нескольких усилительных электронных ламп, простейшей из которых является трехэлектродная электронная лампа — триод (рис. 2). В триоде между двумя электродами - анодом и катодом — ближе к последнему помещен третий электрод — сетка. Накальная батарея раскаливает катод, вызывая эмиссию электронов, летящих к аноду через отверстия в сетке — так называемый анодный ток, который течет к гальванометру, включенному между анодной батареей и анодом. При подаче на сетку переменного напряжения возникают относительно резкие колебания анодного тока. Если сетка получит отрицательный по отношению к катоду потенциал, то она будет задерживать поток электронов к аноду и, наоборот, при наличии на сетке положительного потенциала анодный ток усиливается. В электрокардиографах «положительный» активный электрод присоединяется к сетке триода, а «отрицательный» — к катоду. Таким образом, величина поступающего на сетку сигнала сердца значительно усиливается.
В современных усилителях используются несколько усилительных ламп, ие только триоды, но и тетроды (четырехэлектродные) и пентоды (пятиэлектродные). Анодное выходное напряжение первой усилительной лампы подается на сетку второй, выходное напряжение второй лампы — на сетку третьей и т. д. Таким образом получают нужную степень усиления биопотенциалов сердца. К выходному каскаду подключается регистрирующая система электрокардиографа.
Рис. 3 А. Регистрирующая система электрокардиографа с фотозаписью. Электроды посредством усилителя подключаются к регистрирующей системе — зеркальце на катушке в электромагнитном поле (6, 7).
1 — схема стандартных отведений- 2 — кнопка контрольного милливольта, 3 — переключатель отведений- 4 — усилительная система- 5 — сухая анодная батарея- 6,7 — катушка с зеркальцем- 8 — лампочка, освещающая зеркальце гальванометра- 9 и 10 — фокусирующая линза- 11 — лентопротяжный механизм- 12 — призма, отбрасывающая луч, проходящий через линзу ) на матовое смотровое стекло (14).
Регистрирующая система электрокардиографа с фотозаписью (рис. 3,А) состоит из катушки, помещенной в магнитном поле. К катушке прикреплена тонкая нить из фосфористой бронзы с зеркальцем. Луч света от осветителя с помощью оптической системы фокусируется на зеркальце и отражается от него в виде точки («зайчика»). При прохождении по катушке электрического тока происходит вращение нити вместе с зеркальцем, а с ним и колебание «зайчика». Регистрирующая система вмонтирована в стальной цилиндр с отверстием, через которое световой луч осветителя падает на зеркальце. Цилиндр может вращаться по горизонтальной и переднезадней осям, что важно для правильной установки нулевой линии. Для торможения собственных колебаний регистрирующей системы цилиндр заполнен вазелиновым маслом. Оба полюса катушки соединены с усилителем, на выходной лампе которого возникает анодный ток определенного напряжения.
При отсутствии на сетке лампы переменных напряжений световой луч остается неподвижным. В это время на смотровом стекле и на неподвижной фотопленке видна светящаяся точка, а на движущейся ленте — прямая линия, так называемая нулевая линия. Если же на сетку поступает переменное напряжение (ЭДС сердца), то направление и интенсивность вращений нити с зеркальцем (рис. 3, А) или с писчиком (рис. 3.б), или же движение электронного луча в электровекторкардиографе (рис. 3, В) зависит от того, в каком из двух электродов имеется больший потенциал. Если потенциал относительно больше под активным электродом, соединенным с сеткой, то регистрируется колебание, направленное кверху-
Рис. 3 Б. Регистрирующая система электрокардиографа с непосредственной записью. Роль зеркальца выполняет рычаг легчайшего веса, заканчивающийся писчиком.
Рис. 3.б. Регистрирующая система электрокардиографа с электронно-лучевой трубкой. Электрокардиограмма регистрируется на флуоресцирующем экране с помощью электронного пучка. При соответствующих способах отведений можно регистрировать вектор-кардиограмму.
ВП— вертикальные пластины- ГП— горизонтальные пластины: Э — экран- А — анод с отверстием для электронного потока- К — катод- у — усилитель.
при относительно меньшем потенциале активного электрода записывается колебание книзу от исходного или нулевого положения. Если между обоими электродами разность потенциалов отсутствует (либо отсутствуют потенциалы, либо они равны, но направлены в противоположные стороны), то возникает либо прямая горизонтальная линия, либо записывается эквифазное колебание (соответственно).
Необходимость наличия определенных условий для зарядки фотопленки или фотобумаги (темная комната), времени для проявления, за крепления и сушки ленты лимитирует применение аппаратов с фотозаписью в тех случаях, когда необходимо немедленно получить электрокардиографическое заключение. Поэтому в настоящее время широко применяются аппараты с непосредственной записью, где роль зеркальца выполняет писчик (рис. 3, Б), записывающий колебания гальванометра чернилами, или сифон, который разбрызгивает краску.
Рис. 4. Схема блоков трехканального электровектор кардиографа- справа — экран, слева — расположение пластин в электронно-лучевых трубках для регистрации: F — фронтальной петли QRS, S — правосагиттальной и Н — горизонтальной. На экранах видны схемы соответствующих векторных петель QRS. С помощью этих же электронно-лучевых трубок регистрируются одномоментно любые три отведения.
В некоторых моделях в качестве писчика применяется накаливающийся наконечник, который выжигает кривую на специальной бумаге или плавит покрытую белым воском черную бумагу.
Недостатком таких аппаратов является инерция регистрирующей системы, благодаря чему происходит некоторое искажение важных элементов кривой.
Этот недостаток — инерция регистрирующей системы — полностью отсутствует в электровекторкардиографе, с помощью которого можно регистрировать как электрокардиограмму, так и векторкардиограмму. Регистрирующей системой в таком аппарате служит электронно-лучевая трубка, в которой помещен накальный катод — источник пучка электронов (рис. 3, В).
На пути движения электронов имеется металлическая трубка с отверстием — анод, через который электроны вылетают тонким пучком в виде электронного луча и попадают на флуоресцирующий экран, образуя на нем ярко светящуюся точку. На пути электронного луча имеются две пары пластин — горизонтальные и вертикальные. Каждая пара пластин связывается с электродами. Одна пара электродов соединяется с одной парой пластин через усилитель, усиливающий сигнал от 50000 до 250000 раз, а другая пара электродов — через такой же усилитель с другой парой пластин. Стандартное напряжение в 1 мв включено в цепь каждого усилителя и контролируется отклонением луча на экране. При появлении разности потенциалов между вертикальными пластинами световая точка на экране отклоняется в вертикальной плоскости (Y), а при изменении разности потенциалов между горизонтальными пластинами луч отклоняется в горизонтальной плоскости (X)- при этом величина отклонения строго пропорциональна разности потенциалов. Если разность потенциалов возникает на обеих парах пластин одновременно, то светящаяся точка на экране смещается в положение, соответствующее векторной сумме двух разностей потенциалов, т. е. соответственно результирующему вектору. В каждое мгновение результирующий вектор меняет свою величину и направление. По этой причине световая точка последовательно занимает положение, соответствующее окончаниям моментных компонентов вектора (см. рис. 23). Быстрое перемещение электронного луча приводит к слиянию световых точек в петлю, которая является проекцией пространственных электрических сил на плоскости — векторкардиограмма. В норме световой луч начинает и заканчивает свое вращение в одной и той же нулевой точке с каждым циклом векторов Р, QRS, Т. В зависимости от числа каналов вектор- кардиографа можно регистрировать проекции векторов в двух и даже трех плоскостях одномоментно. Отсчет времени на петле производится при помощи осциллятора, дающего от 100 до 500 колебаний светового луча в секунду. Наглядное представление об ориентации петли дает развертка петли во времени. В некоторых моделях векторкардиографа имеется особое устройство, позволяющее определить направление трассы петли при помощи отметок времени каплеобразной формы. Достижением современной электрокардиографической техники является сочетание в одном аппарате электро- и векторкардиографа с тремя и более катодно-лучевыми трубками, позволяющими одновременно регистрировать электрокардиограмму в трех отведениях, или одновременно векторкардиограмму в трех плоскостях, или три скалярных компонента сердечного вектора. Значительная часть воспроизведенных в книге кривых зарегистрирована подобным аппаратом (рис. 4).
