Методы исследования электрической активности различных органов

    R =r l/S

    где r - удельное сопротивление электролита, 1 - расстояние между электродами  и S - площадь электрода.

    Если  же электроды-электролит составляют поляризующуюся пару, убыль ионов не пополняется  и ток текущий через электролит, постепенно ослабевает, а затем прекращается.

    Это происходит вследствие того, что во время протекания электрического тока через электролит около электродов или же на их поверхности возникают  физико-химические явления, изменяющие сопротивление электролита за счет выделения пузырьков газа на поверхности электродов, а также вызывающие образование на электродах разности потенциалов, обратной по знаку напряжению, приложенному к ним. Эти явления носят название электрической поляризации, а вызванная ею электродвижущая сила - ЭДС поляризации.

    Чем интенсивнее происходят поляризационные  явления , тем быстрее уменьшается  во времени ток и тем быстрее  растет сопротивление раствора.

    Если  кратковременно пропускать постоянный ток I , сила которого будет постепенно увеличиваться (для чего необходимо увеличивать напряжение Е, прилагаемое к электродам), то подсчитанная по закону Ома для каждого случая величина сопротивления электролита R будет уменьшаться с увеличением силы тока I.

    Сопротивление живых тканей в основном определяется сопротивлением входящих в них электролитов. Межклеточную жидкость и кровь можно условно считать эквивалентными электролиту - 0,85% раствору хлористого натрия.

    При измерении электрического сопротивления  живой ткани применяют неполяризующиеся электроды с тем, чтобы исключить поляризационные явления на границе электрод - ткань.

    Исследования  свойств живой ткани при пропускании  через нее электрического тока показали, что при этом имеет место явление  поляризации, вызванное как физико-химическими  свойствами электролитов живой ткани (межклеточная жидкость, кровь и др.), так и наличием тканей, обладающих различным электрическим сопротивлением.

    При исследовании зависимости междуэлектродного  сопротивления от различных факторов было установлено, что оно зависит от: а) площади электродов, наложенных на живую ткань; б) рода и формы тока, протекающего через ткань; в) силы тока; г) частоты тока; д) температуры воздуха, окружающего исследуемого; е) тщательности обработки кожи исследуемого: ж) места наложения электродов на тело исследуемого; з) времени, прошедшего после наложения электродов на кожу исследуемого, и) свойств электродной жидкости или пасты и др.

    Исследования  электрического сопротивления живых  тканей и кожи с помощью токов  физического генератора показали следующее:

    Сопротивления кожи и подкожных тканей резко  отличаются друг от друга по величине. Например, если сопротивление подкожных  тканей составляет при прочих равных условиях несколько сот ом, то сопротивление  кожи составляет сотни тысяч ом и  даже единицы мегом.

    Большая величина кожного сопротивления  объясняется прежде всего наличием сухого эпителиального слоя эпидермиса (stratum corneum), состоящего из отмерших клеток. Кроме того, секрет сальных желез, покрывающий кожу, также обладает большим сопротивлением электрическому току.

    Сопротивление междуэлектродной цепи зависит от силы тока, и эта зависимость подобна  такой же зависимости сопротивления  электролита (рис. 6,А) чем меньше сила тока, тем больше сопротивление цепи. Это дает основание полагать, что для биотоков величина сопротивления окажется еще большей.

    Величина  междуэлектродного сопротивления  зависит также от частоты 

    синусоидального тока. Чем выше частота тока f, тем  ниже полное сопротивление междуэлектродной цепи Z. Как первая зависимость R=a(I) , так и вторая Z=j(f) свидетельствует о том, что полное сопротивлениe живой ткани z наряду с активным сопротивлением R обладает и реактивным (емкостным) сопротивлением Хс, и, следовательно, емкостью С.

    Сопротивление R представляет собой омическое сопротивление кожи и электролитов подножных тканей. Емкость С представляет собой суммарную емкость клеток ткани и поляризационную емкость, образующуюся на границе тканей, имеющих различное сопротивление.

    Сопротивление живых тканей зависит от рода тока: самое большое сопротивление ткани оказывают постоянному току. Для переменного синусоидального тока сопротивление тканей тем выше, чем ниже его частота. Для несинусоидальных токов сопротивление тканей будет зависеть от формы тока. Обычно сопротивление живых тканей измеряется либо на постоянном токе, либо на переменном синусоидальном токе.

    Чем больше площадь электродов, используемых для измерения, тем ниже сопротивление  ткани. Этот вывод касается не только случая, когда измеряется тканевое сопротивление, но и случая регистрации биоэлектрических процессов.

    При измерении тканевого сопротивления  с помощью электродов, наложенных на кожу исследуемого, обнаружены стойкие  топографические различия в сопротивлении, изморенном на различных частях тела человека, что важно также в случае регистрации биоэлектрических процессов с поверхности кожи человека. Установлено, что наибольшее сопротивление имеет место на конечностях.

    Сопротивление кожи и подкожных тканей зависит  также от температуры воздуха, окружающего  исследуемого. С понижением температуры воздуха кровеносные сосуды кожи сужаются, что влечет за собой заметное увеличение тканевого сопротивления.

    Имеет место значительное снижение междуэлектродного  сопротивления во времени (в первые 30 минут) после наложения электродов на кожу исследуемого.

    Как правило, сопротивление входа усилителя  бионапряжений бывает равно 0,5-1 Мом, поэтому необходимо, чтобы междуэлектродное (в основном кожное) сопротивление  было бы во много раз меньше входного сопротивления усилителя. При этом условии можно пренебречь падением напряжения биотоков на кожном сопротивлении и читать , что электрографическая установка полностью регистрирует исследуемую биоэлектрическую активность.

    Для уменьшения междуэлектродного сопротивления  кожу перед регистрацией биоэлектрических процессов для обезжиривания обрабатывают спиртом или эфиром ... Однако это нельзя считать достаточным , так как обезжиривание кожи мало снижает сопротивление рогового слоя эпидермиса. В электрографической практике нашла применение также обработка кожи пастами , содержащими абразивы (например , мелко молотая пемза), которые снимают роговой слой и значительно снижают междуэлектродное сопротивление. 

    4. Технические методы  исследования электрической  активности сердца  больного.

    Электрическая активность сердца

    Деятельность  сердца, как известно, сопровождается электрической активностью. Возбуждение  охватывает сердечную мышцу в  определенной последовательности как  в пространстве, так и во времени, и этот процесс периодически повторяется. Сердце правомерно рассматривать как суммарный диполь, являющийся результатом взаимодействия большого числа элементарных диполей, которые создают одиночные волокна миокарда.

    Электрические поле сердца в момент времени, соответствующий  зубцу R. Это поле несколько отличается от электрического поля диполя, помещенного в однородную проводящую среду, но обладает всеми характерными особенностями последнего. При изменении положения полюсов диполя сердца в моменты сердечного цикла, отличные от момента, когда зубец R максимален, направление электрической оси сердца изменяется, что соответствует изменению направления вектора, характеризующего величину и направление суммарного диполя сердца, интегрального диполя. ЭДС, возникающая при возбуждении одиночного мышечного волокна, может быть охарактеризована элементарным вектором. При регистрации ЭДС всего миокарда записывается равнодействующая всех элементарных векторов, носящая название интегрального вектора.

    На  поверхности тела человека проецируются интегральный вектор и все изменения  его величины и направления. Эти изменения регистрируются при наложении двух электродов на тело исследуемого в вило электрокардиограммы, являющейся отражением изменений во времени проекции интегрального вектора на плоскость, проходящую через электроды.

    Электрическая активность сердца является почти периодическим процессом изменений биопотенциалов во времени. Электрокардиограмма имеет ряд четко выраженных зубцов, величина амплитуды которых зависит от отведений. Диапазон амплитуд электрической активности сердца лежит в пределах от 0,05 до 2,5-3 мв. Для неискаженной регистрации электрокардиограммы необходимо, чтобы электрокардиограф регистрировал синусоидальные колебания в диапазоне по крайней мере от 0,1 до 100 Гц.

    Нижний  предел диапазона частот определяется необходимостью регистрировать сегмент S-T, часто представляющий нулевую линию или идущий параллельно ей, и самый "медленный" зубец Т с незначительными (практически незаметными) искажениями. Для того чтобы искажения сегмента S-T и зубца Т не превышали 0,1 мв, низшая частота регистрируемого электрокардиографом диапазона частот fн должна быть 0,1 Гц. Для того чтобы ошибка не превышала 0,05 мв, необходимо обеспечить низшую частоту fи, равную 0,05 Гц. Выбор столь малой низшей частоты fн, регистрируемого электрокардиографом диапазона частот (fн=0,05-0,1 Гц), обусловлен необходимостью исключения фазовых искажений усилителя переменного тока.

    Высшая  частота fв=100 Гц обусловлена необходимостью практически неискаженно регистрировать наиболее "быстрый" комплекс QRS. Можно  представить электрическую активность сердца человека, регистрируемую с кожи, как эквивалентный электрический генератор, продуцирующий напряжение, имеющее форму электрокардиограммы.

    Выше  приведен диапазон амплитуд и частот напряжения такого генератора.

    Последней его характеристикой является внутреннее сопротивление, которому в рассматриваемом случае соответствует междуэлектродное сопротивление.

    При электрографических исследованиях  и при электрокардиографических в особенности междуэлектродное сопротивление зависит в первую очередь от площади электродов и места их наложения на тело исследуемого.

    Так, при использовании конечностных электродов, имеющих большую площадь, междуэлектродное сопротивление может  быть равным 1 ком без обработки  кожи, а при использовании чашечных электродов малой площади величину междуэлектродного сопротивления 10 ком удается получить Только после тщательной обработки кожи. 

    5. Электроды, способы  их крепления и  электродные пасты

    В зависимости от цели электрокардиографические исследования можно разделить на четыре группы. На такое же число групп могут быть разделены и электрокардиографические электроды.

    К первой группе следует отнести электроды, применяемые при обычном обследовании больного, продолжающееся относительно короткое время (до 30 минут),в течение которого больной должен быть неподвижен. Электроды должны быть удобны для быстрого наложения на тело и легко сниматься с него.

    Ко  второй группе относятся электроды, применяемые при длительных, непрерывных  наблюдениях (визуальных или автоматических) за электрической активностью сердца тяжелобольного. Пни этом количество электродов минимальное, а их площадь-меньшая по сравнению с электродами первой группы.

    К третьей группе относятся электроды, используемые для записи электрокардиограммы  свободно перемещающегося больного, выполняющего дозированную нагрузку. Для такой регистрации берутся электроды с еще меньшей площадью, чем электроды второй группы.

    К четвертой группе относятся электроды, употребляемые для специальных  исследований, например при электрокардиотопографии, когда на теле больного накладывается большое число (50) электродов.

    Электрокардиографические  электроды всех групп выполняются  из различных металлов: латуни с  покрытиями (например, оловянным), нержавеющей  стали, нейзильбера.

    Электроды первой группы разделяются на конечностные и грудные. Конечностные электроды выполняются обычно прямоугольной формы, площадью от 6 до 30 см2 и более. Электрод прикрепляется к конечности с помощью резинового бинта с отверстиями, два из которых надеваются на штырь электрода.

    Грудные электроды делаются в форме диска  площадью от 1 до 7 см2 . На груди электрод удерживается либо рукой , либо с помощью  резиновой присоски. При кратковременных  исследованиях присасывающиеся  грудные электроды удобны. Значительная вариабельность площади электродов первой группы объясняется следующим. Электрокардиограмма может быть зарегистрирована с помощью электродов весьма малой площади, например 1 см2, наложенных как на грудь, так и на конечности.

    Однако  приходится весьма тщательно обрабатывать кожу для снижения междуэлектродного сопротивления. Для уменьшения последнего используются электроды с возможно большей площадью. Этим и объясняются большая площадь конечностных электродов, накладываемых на руки и ноги больного.