Čo je EKG, EMG, EEG?

EKG je elektrokardiogram, záznam elektrických signálov srdca. Skutočnosť, že v excitácii nastal potenciálny rozdiel v srdci, sa prejavila už v roku 1856, počas obdobia Dubois-Reymond. Experiment, ktorý to dokázal, bol stanovený Kellikerom a Müllerom presne podľa receptúry Galvaniho: nerv izolované na žabú nohu bol položený na izolované srdce a tento „živý voltmeter“ reagoval trhnutím labky na každý srdcový rytmus.

S príchodom citlivých elektrických meracích prístrojov bolo možné zachytiť elektrické signály pracujúceho srdca nanesením elektród priamo na srdcový sval, ale na pokožku.

V roku 1887 bolo po prvýkrát možné zaregistrovať ľudský EKG, čo urobil anglický vedec A. Waller pomocou kapilárneho elektrometra (základom tohto zariadenia bola tenká kapilára, v ktorej bola ortuť ohraničená kyselinou sírovou. Keď prúd prešiel cez takúto kapiláru, povrchové napätie na hranici hranice) tekutiny sa menili a meniskus sa posúval pozdĺž kapiláry.)

Použitie tohto zariadenia bolo nepohodlné a rozšírené používanie elektrokardiografie začalo neskôr, po príchode pokročilejšieho zariadenia - Einthoven strunového galvanometra, v roku 1903. (Činnosť tohto zariadenia je založená na pohybe vodiča prúdom v magnetickom poli. Rolu vodiča zohrávalo strieborné kremeňové vlákno s priemerom niekoľkých mikrometrov, pevne napnuté v magnetickom poli. Keď prúd prechádzal cez túto šnúru, mierne sa ohýbal. Tieto odchýlky sa pozorovali mikroskopom. nízka zotrvačnosť a umožňuje registrovať rýchle elektrické procesy.)

Po objavení sa tohto zariadenia vo viacerých laboratóriách začali podrobne študovať, ako sa EKG zdravého srdca a srdca líši pri rôznych chorobách. Za tieto diela získal V. Einthoven Nobelovu cenu v roku 1924 a sovietsky vedec A. F. Samoilov, ktorý urobil veľa pre rozvoj elektrokardiografie, získal Leninovu cenu v roku 1930. V dôsledku ďalšieho kroku vo vývoji technológie (výskyt elektronických zosilňovačov a zapisovačov) sa v každej veľkej nemocnici začali používať elektrokardiografy.

Aká je povaha EKG?

Ak je akékoľvek nervové alebo svalové vlákno vzrušené, prúd v niektorých jeho častiach prúdi cez membránu do vlákna a v iných prúdi von. V tomto prípade prúd nevyhnutne preteká vonkajším prostredím obklopujúcim vlákno a vytvára potenciálne rozdiely v tomto médiu. To vám umožní zaregistrovať excitáciu vlákna pomocou extracelulárnych elektród bez prenikania do bunky.

Srdce je dosť silný sval. Mnoho vlákien v ňom súčasne vzrušuje a v prostredí obklopujúcom srdce tečie dostatočne silný prúd, ktorý dokonca na povrchu tela vytvára potenciálne rozdiely rádovo 1 mV.

Aby sa lekári dozvedeli viac od EKG o stave srdca, lekári zaznamenávajú veľa kriviek medzi rôznymi bodmi tela, aby ste im tieto krivky porozumeli, potrebujete veľa skúseností. S príchodom počítačovej technológie bolo možné výrazne automatizovať proces „čítania“ EKG. Počítač porovnáva EKG daného pacienta so vzorkami uloženými v jej pamäti a dáva lekárovi predpokladanú diagnózu (alebo niekoľko možných diagnóz).

Teraz existuje mnoho ďalších nových prístupov k analýze EKG. Vyzerá to veľmi zaujímavo. Podľa údajov zaznamenaných z mnohých miest tela a ich zmeny v čase je možné vypočítať, ako sa excitačná vlna pohybuje srdcom a ktoré časti srdca sa stanú nevyskúšané (napríklad sú ovplyvnené infarktom). Tieto výpočty sú veľmi namáhavé, ale umožnili sa s príchodom počítačov.

Takýto prístup k analýze EKG vyvinul L. I. Titomir, zamestnanec Inštitútu pre problémy prenosu informácií Akadémie vied ZSSR.Počítač namiesto mnohých kriviek, ktorým je ťažké porozumieť, kreslí na obrazovku srdce a šírenie excitácie v jeho oddeleniach. Môžete priamo vidieť, v ktorej oblasti srdca je excitácia pomalšia, ktoré časti srdca nie sú vôbec vzrušené atď.

Potenciály srdca sa v medicíne využívali nielen na diagnostiku, ale aj na kontrolu lekárskeho vybavenia. Predstavte si, že lekár musí odobrať röntgenové lúče srdca v rôznych fázach svojho cyklu, to znamená v čase maximálnej kontrakcie, maximálnej relaxácie atď. To je nevyhnutné pri niektorých chorobách. Ale ako zachytiť okamih najväčšej kontrakcie? Musíte odfotiť veľa obrázkov v nádeji, že sa jedna z nich dostane do správnej fázy.

Sovietski vedci V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin a M. L. Tsetlin sa rozhodli zapnúť röntgenové zariadenie z vlny EKG. Vyžadovalo to tak komplikované elektronické zariadenie, ktoré zahŕňalo streľbu s daným oneskorením vzhľadom na vlnu EKG. Vtipné riešenie problému samo o sebe je zvlášť zaujímavé v tom, že išlo o jedno z prvých (dnes početných) zariadení, v ktorých prirodzený potenciál tela ovláda určité umelé zariadenia; Táto oblasť technológie sa nazýva biofeedback.

Kostrové svaly tela tiež vytvárajú potenciál, ktorý je možné zaznamenať z povrchu kože. Vyžaduje si to však vyspelejšie vybavenie ako na záznam EKG. Jednotlivé svalové vlákna obvykle pracujú asynchrónne, ich signály, ktoré sa vzájomne prekrývajú, sú čiastočne kompenzované, a v dôsledku toho sa získajú nižšie potenciály ako v prípade EKG.

Elektrická aktivita kostrového svalu sa nazýva elektromyogram - EMG. Prvýkrát sa objavil potenciál ľudských svalových vlákien počúvaním pomocou telefónu, ruský vedec N. E. Vvedensky už v roku 1882.

V roku 1907 nemecký vedec G. Pieper použil na svoju objektívnu registráciu strunový galvanometer. Bola to však zložitá a pracná metóda. Až potom, ako sa v roku 1923 objavil katódový osciloskop a elektronické zariadenie, sa elektromyografia začala intenzívne rozvíjať. Teraz sa široko používa vo vede, medicíne, športe a tiež na biologickú kontrolu.

Jedným z prvých skvelých spôsobov využitia biokontroly EMG je vytvorenie protéz pre ľudí, ktorí prišli o ruku. Takéto protézy boli prvýkrát vytvorené v našej krajine.

A čo je EEG?

Toto je elektroencefalogram, t. J. Elektrická aktivita mozgu, potenciálne fluktuácie spôsobené prácou mozgových neurónov a zaznamenávané priamo z povrchu hlavy. Nervové bunky, ako svalové vlákna, fungujú súčasne: keď niektoré z nich vytvárajú pozitívny potenciál na povrchu pokožky, iné vytvárajú negatívny. Vzájomná kompenzácia potenciálov je tu dokonca silnejšia ako v prípade EMG. Výsledkom je, že amplitúda EEG je asi stokrát menšia ako EKG, preto si ich registrácia vyžaduje citlivejšie vybavenie.

EEG bol prvýkrát zaregistrovaný ruským vedcom V, V. Pravdich-Nemským na psoch pomocou strunového galvanometra. Predstavil psom curare, aby silnejšie svalové prúdy nezasahovali do registrácie mozgových prúdov.

V roku 1924 začal nemecký psychiater G. Berger na univerzite v Jene štúdium ľudského EEG. Popísal periodické fluktuácie mozgových potenciálov s frekvenciou asi 10 Hz, ktoré sa nazývajú alfa rytmus. Najskôr zaznamenal EEG osoby so záchvatmi epilepsie a dospel k záveru, že Galvani mal pravdu, čo naznačuje, že v nervovom systéme s epilepsiou vznikne rez. tam, kde sú prúdy obzvlášť silné (bunky sú neustále vzrušené vysokou frekvenciou).

Keďže sme hovorili o veľmi slabých potenciáloch zaznamenaných málo známym lekárom, výsledky Bergera dlho nepriťahovali pozornosť; sám ich zverejnil iba 5 rokov po objave. A až po roku 1930potvrdili ich slávni anglickí vedci Adrian a Matthews, boli „... s akademickým súhlasom“, podľa slov G. Waltera, anglického vedca, ktorý sa zaoberal klinickými aspektmi EEG v laboratóriu v Galii. V tomto laboratóriu boli vyvinuté metódy, ktoré umožnili určiť umiestnenie nádoru alebo krvácania do mozgu pomocou EEG, podobne ako to, čo sa predtým naučilo ECG na určenie umiestnenia infarktu v srdci.

Ďalej sa okrem alfa rytmu objavili aj ďalšie mozgové rytmy, najmä rytmy spojené s rôznymi typmi spánku. Existuje veľa projektov EEG pre biofeedback. Napríklad, ak vodič neustále zaznamenáva EEG, potom môžete pomocou počítača určiť okamih, kód, začne priťahovať a prebudiť ho. Všetky tieto projekty sa, žiaľ, stále ťažko realizujú, pretože rozsah EEG je veľmi malý.

Okrem EEG - fluktuácie mozgového potenciálu v neprítomnosti osobitných účinkov, existuje aj iná forma mozgového potenciálu - nazývaná potenciály (EP).

Vyvolané potenciály sú elektrické reakcie, ktoré sa vyskytujú ako reakcia na záblesk svetla, zvuku atď. Pretože mnoho neurónov mozgu reaguje takmer súčasne na jasný záblesk svetla, sú evokované potenciály zvyčajne oveľa väčšie ako EEG. Nie náhodou boli objavené oveľa skôr ako EEG (v roku 1875 Angličan Keton a nezávisle od neho v roku 1876 ruský výskumník V. Ya. Danilevsky).

Pomocou evokovaného potenciálu je možné vyriešiť zaujímavé vedecké problémy. Napríklad po záblesku svetla sa reakcia (EP) prvýkrát objaví v týlnej oblasti mozgu. Z toho môžeme vyvodiť, že práve v tejto oblasti prichádzajú signály o svetle.

Pri elektrickom podráždení kože sa v temnej oblasti mozgu vyskytujú evokované potenciály.

Podráždenie pokožky rúk sa vyskytuje na jednom mieste, koža chodidla na inom. Môžete zmapovať tieto odpovede a táto mapa ukazuje, že povrch kože poskytuje projekciu do parietálnej oblasti kôry ľudského mozgu. Je zaujímavé, že pri tomto dizajne sú porušené niektoré rozmery, napríklad projekcia ruky je neprimerane veľká. Áno, je to prirodzené: mozog potrebuje oveľa podrobnejšie informácie o ruke, ako napríklad o chrbte.