Методы исследования электрической активности различных органов. Электрическая активность сердца, ЦНС и мышц

Карагандинский  государственный медицинский университет

                                Кафедра: Информатики и мед. биофизики  

СРС

Тема: «Методы исследования электрической активности различных органов. Электрическая активность сердца, ЦНС и мышц». 

                                      Выполнила: студентка 157 группы Ахметова Д. М.     

                                               Проверил: преподаватель Коршуков И. В.

                                                 Караганда  2010 год 

                                                            План 

1.Введение………………………………………………………………….3

2.Электромиография……………………………………………………..4

3. Электрокардиография (ЭКГ)………………………………………………. ..8

4. Электроэнцефалография……………………………………………………..14

5.Список используемой литературы…………………………………………....16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                Введение 

В современной  медицине, при усовершенствованной техники диагностики исследования электрической активности различных органов. Электрическая активность сердца, ЦНС и мышц. Эти методы стали незаменимы при диагностики различных заболеваний, и незаменимыми спутниками каждого врача. В современной медицине не один специалист не обходится без этих методов, которые эффективны на ранних стадиях диагностики различных тяжелых заболеваний сердца, электрической активности мышц и коры головных полушарий, выевление патологий, и изучение нормы. Это  методы: Электромиография, Электрокардиография (ЭКГ), Электроэнцефалография. Все они будут описаны ниже. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Электромиография 

Электромиография  — метод электрофизиологической диагностики поражений нервно-мышечной системы, состоящий в регистрации электрической активности (биопотенциалов) скелетных мышц. Различают спонтанную электромиограмму, отражающую состояние мышц в покое или при мышечном напряжении (произвольном или синергическом), а также вызванную, обусловленную электрической стимуляцией мышцы или нерва. Э. позволяет проводить топическую диагностику поражения нервной и мышечной систем (надсегментарных пирамидных и экстрапирамидных структур, мотонейронов передних рогов, спинномозговых корешков и нервов, нервно-мышечного синапса и собственно иннервируемой мышцы), оценивать тяжесть, стадию, течение заболевания, эффективность применяемой терапии. Аппаратура для Э. состоит из двух основных блоков — электромиографа и электростимулятора. Электромиограф усиливает мышечные биопотенциалы и обеспечивает минимальный уровень помех («шумов»). Современные электромиографы — компактные компьютерные системы, с помощью которых проводят исследование по заданной программе. Аппаратура позволяет получать запись минимальных по амплитуде биопотенциалов, производить автоматический оперативный обсчет амплитуды, частоты и длительности латентных периодов, спонтанных и вызванных потенциалов мышц и нервов, осуществлять их спектральный анализ. Возможность усреднения кривых, высокий коэффициент усиления при низком уровне «шумов» обеспечивают возможность использования этих аппаратов и при записи и анализе стволовых и корковых вызванных потенциалов. Используются различные модели электромиографов и электростимуляторов: двухканальный электромиограф ЭМГ СТ-01, а также электромиографы М-440, М-500 и др.Отведение потенциалов действия мышцы осуществляют при помощи поверхностных электродов, накладываемых на кожу над исследуемой мышцей, или игольчатых, вводимых в мышцу. Поверхностные электроды представляют собой парные металлические пластины (олово, серебро, и др.) размером 10´5 мм, которые накладывают на расстоянии друг от друга 20—25 мм для взрослых и 10—15 мм для детей. Они используются для регистрации биоэлектрической активности значительного участка мышцы, включающего десятки и сотни функционирующих единиц, результирующая электромиограммы носит название глобальной. Игольчатые электроды применяются для локального отведения биопотенциалов отдельных двигательных единиц (локальная электромиограмма). Оба метода отведения используются самостоятельно или в сочетании, однако у новорожденных и детей раннего возраста чаще исследуют глобальную электромиограмму. Электрическую стимуляцию мышц и нервов для исследования вызванных мышечных и невральных потенциалов осуществляют обычно с помощью поверхностных стимулирующих электродов с межэлектродным расстоянием от 10 до 20 мм. Применяют пластинчатые или вилочковые электроды в зависимости от глубины залегания стимулируемого нервного ствола. Исследованию подвергают не только те мышцы, которые наиболее патологически изменены. но и симметричные им, а также другие группы мышц, находящиеся в функциональной взаимосвязи с преимущественно пораженными. Каждую мышцу исследуют в нескольких режимах: в покое, при синергических непроизвольных мышечных напряжениях и при максимальном по силе мышечном сокращении. С мышцы, находящейся в состоянии максимально возможного расслабления, т.е. в режиме покоя, биоэлектрическая активность в норме не регистрируется. При слабом мышечном сокращении появляются осцилляции с амплитудой 100—150 мкВ. При максимальном произвольном мышечном сокращении амплитуда осцилляций индивидуальна, как и сила людей, различающихся по возрасту и физическому здоровью, и может достигать в норме 1000—3000 мкВ. В этих случаях регистрируется так называемая интерференционная кривая, обусловленная асинхронным возбуждением клеток передних рогов спинного мозга и двигательных единиц мышцы, потенциалы действия которых становятся более интенсивными и продолжительными.В зависимости от уровня поражения нервной и нервно-мышечной систем при Э. выявляются дифференцированные изменения (рис. 1, 2). При первичном мышечном поражении (прогрессирующие мышечные дистрофии, миозиты и др.) отмечается снижение амплитуды осцилляций, соответствующее тяжести атрофии мышц и снижению их силы (до 20—150 мкВ при максимальном усилии). В начальных стадиях заболевания и при медленно прогрессирующем процессе максимальная амплитуда осцилляций может длительное время сохраняться субнормальной (до 500 мкВ). На локальной электромиограмме обнаруживается нормальное общее число потенциалов действия, но уменьшенных по амплитуде и длительности, что обусловлено уменьшением количества мышечных волокон, способных к активации. В качестве компенсации происходит мобилизация большего количества двигательных единиц, обеспечивающих выполнение движений, что проявляется усилением интерференции и числи полифазных (многофазных) потенциалов. Поражения периферических нервных стволов (наследственные, метаболические, токсические и другие полиневропатии) на глобальной электромиограмме выявляются урежением осцилляций, возникновением неравномерных по амплитуде и частоте одиночных потенциалов на фоне низкоамплитудной активности. На локальной электромиограмме обнаруживаются полифазные потенциалы действия с амплитудой и продолжительностью, близкими к норме. В случае тяжелой невропатии с гибелью большинства нервных волокон наступает постепенное угнетение биоэлектрической активности мышц вплоть до полного биоэлектрического молчания.При спинальных амиотрофиях Верднига — Гоффманна, Кугельберга — Веландер, переднероговом полиомиелите и других спинальных процессах на глобальной электромиограмме в покое регистрируется спонтанная биоэлектрическая активность в виде ритмичных фасцикуляций с амплитудой до 100—400 мкВ. Максимальная сила сокращения проявляется высоко- амплитудными ритмичными потенциалами, отражающими процесс синхронизации двигательных единиц («ритм частокола»). Локальная электромиограмма характеризуется избыточным количеством потенциалов действия со снижением степени их интерференции.Характерные изменения определяются при Э. у больных с миотоническими синдромами. В этих случаях выявляется миотоническое последействие: после прекращения произвольного сокращения мышцы над ней еще длительное время регистрируется высокочастотная низкоамплитудная электрическая активность с постепенным затуханием. При длительном «выслушивании» активности мышц через звуковой усилитель в режиме покоя периодически удается уловить чрезвычайно специфический звук «пикирующего бомбардировщика». Для локальной электромиограммы при миотонии характерны признаки повышенной возбудимости мышечных волокон: при введении игольчатого электрода в мышцу регистрируется серия потенциалов действия одинаковой амплитуды. Нарушения нервно-мышечной синаптической передачи, составляющие основу миастенических синдромов, обнаруживаются при повторной ритмической стимуляции нерва сериями супрамаксимальных стимулов длительностью от 1 до 5 с и интервалами между сериями 10 с. Частоту стимуляции увеличивают от 3 до 50 в 1 с. Признаком миастении является прогрессирующее снижение амплитуды вызванного мышечного ответа. В тяжелых случаях этот феномен выявляется при частоте стимуляции 3 в 1 с по соотношению амплитуд мышечного ответа на пятый и первый стимулы в первой же серии стимулов. Дифференциация собственно миастении от миастенических синдромов требует применения специальных сложных методик.При нарушении надсегментарных влияний на мотонейроны передних рогов спинного мозга, в частности при паркинсонизме, эссенциальном вегетативном треморе, на глобальной электромиограмме регистрируются специфические качественные изменения в виде ритмически повторяющихся «залпов» веретенообразного повышения и последующего снижения амплитуды осцилляций. Длительность «залпов» и их частота зависят от генеза и локализации поражения в ц.н.с., но чаще свидетельствуют о заинтересованности структур экстрапирамидной системы.Развитие стимуляционной Э., изучение изменений основных характеристик вызванных мышечного и неврального ответов, а также скорости проведения импульса по двигательным и чувствительным волокнам нервов при заболеваниях ц.н.с. и периферической нервной системы широко используются в клинической неврологической практике. Особое значение метод имеет в диагностике невропатий, поскольку поражение нервов, прежде всего демиелинизирующего типа, сопровождается выраженным снижением скорости проведения импульса по нервным волокнам. Наиболее резкое снижение (до 5% от нормальной величины) скорости наблюдается при синдроме Русси — Леви. Возможность исследования скорости проведения импульса практически в любом отрезке (сегменте) нерва от спинномозговых корешков до терминальных ветвей на кисти и стопе позволяет точно локализовать участок повреждения нервного ствола (например, при его травматическом поражении) и определить место микрохирургического вмешательства. Основным методом определения скорости проведения импульса (СПИ) ни нерву является стимуляция нервного ствола в двух точках (проксимальной и дистальной) с последующим измерением разности латентных периодов вызванных мышечных ответов или ответов чувствительных волокон нервов (рис. 3, 4). Вычисляют СПИ по двигательным или чувствительным волокнам, используя формулу:

СПИ = , где СПИ выражается в м/с, Р — расстояние между точками стимуляции в миллиметрах, а Т — разность латентных периодов мышечного и неврального ответов при стимуляции в проксимальной и дистальной точках в миллисекундах. Амплитуда вызванного мышечного ответа снижается при большинстве нервно-мышечных заболеваний, но в большей степени при спинальных и невральных амиотрофиях. Снижение амплитуды вызванного неврального ответа является важным диагностическим критерием поражения аксона периферических нервных волокон даже при отсутствии выраженного снижения скорости проведения импульса по нерву. Важное значение в диагностике имеют регистрация рефлекторного мышечного ответа (Н-рефлекс) и сопоставление его амплитуды с амплитудой прямого вызванного мышечного ответа (М-ответ). Амплитуда Н-рефлекса и соотношение Н/М косвенно отражают уровень сегментарной рефлекторной активности и нарастают при пирамидной недостаточности, сопровождающейся «растормаживанием» сегментарной рефлекторной деятельности.

У новорожденных  скорость проведения импульса примерно в 2—3 раза ниже, чем у взрослых, только к 7—16 годам достигает значений, регистрируемых у взрослых. На первом году жизни при физиологической незрелости пирамидной системы с большим постоянством определяется Н-рефлекс, в т.ч. с мышц кисти и стопы, в отличие от взрослых, у которых он регистрируется лишь с мышц задней группы голени. 

Электрокардиография (ЭКГ) 

Электрокардиография (ЭКГ) – один из важнейших методов диагностики заболеваний сердца. Наличие электрических явлений в сокращающейся сердечной мышце впервые обнаружили два немецких ученых: Р. Келликер и И. Мюллер в 1856 году. Они провели исследования на различных животных, работая на открытом сердце. Однако возможность изучения электрических импульсов сердца отсутствовала до 1873 г., когда был сконструирован электрометр, прибор позволивший регистрировать электрические потенциалы. В результате совершенствования этого устройства появилась возможность записывать сигналы с поверхности тела, что позволило английскому физиологу А. Уоллеру впервые получить запись электрической активности миокарда человека. Он же впервые сформулировал основные положения электрофизиологических понятий ЭКГ, предположив, что сердце представляет собой диполь, т. е. совокупность двух электрических зарядов, равных по величине, но противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Уоллеру принадлежит и такое понятие, как электрическая ось сердца, о которой будет сказано ниже.     Но до практического использования регистрации электрических потенциалов сердца было еще далеко. Первым, кто вывел ЭКГ из стен лабораторий в широкую врачебную практику, был голландский физиолог, профессор Утрехтского университета Виллем Эйнтховен. После семи лет упорных трудов, на основе изобретенного Д. Швейггером струнного гальванометра, Эйнтховен создал первый электрокардиограф. В этом приборе электрический ток от электродов, расположенных на поверхности тела, проходил через кварцевую нить. Нить была расположена в поле электромагнита и вибрировала, когда проходящий по ней ток взаимодействовал с электромагнитным полем. Оптическая система фокусировала тень от нити на светочувствительный экран, на котором фиксировались ее отклонения. Первый электрокардиограф был весьма громоздким сооружением и весил около 270 кг. Его обслуживанием были заняты пять сотрудников. Тем не менее, результаты, полученные Эйтховеном, были революционными. Впервые в руках врача оказался прибор столь много говорящий о состоянии сердца. Эйтховен предложил располагать электроды на руках и ногах, что используется и по сегодняшний день. Он ввел понятие отведения, предложив три так называемых стандартных отведения от конечностей, т. е. измерение разницы потенциалов между левой и правой рукой (I отведение), между правой рукой и левой ногой (II отведение) и между левой рукой и левой ногой (III отведение). Заслуги Эйнтховена были оценены по достоинству и в 1924 г. ему была присуждена Нобелевская премия.  Однако, откуда же взялись остальные отведения ЭКГ, спросите Вы? Они появились постепенно, когда врачам стало понятно, что трех отведений Эйнтховена не хватает для точной оценки электрокардиограммы. В двадцатых годах прошедшего века, Гольдбергер предложил еще три отведения, назвав их усиленными. При регистрации этих отведений одним из электродов служит одна из конечностей, а другим – объединенный электрод от двух других (индифферентный электрод). Разница потенциалов, измеренная между правой рукой и объединенными левой рукой и левой ногой, называется отведением aVR, между левой рукой объединенными правой рукой и левой ногой – отведением aVL и между левой ногой и объединенными руками – отведением aVF.  

               В дальнейшем, Вильсоном были предложены грудные отведения ЭКГ, в которых одним из электродов является точка на поверхности грудной клетки, а другим – объединенный электрод от всех конечностей. Электрод отведения V1 располагается в IV межреберье по правому краю грудины, V2 – во IV межреберье по левому краю грудины, V3 – на уровне IV ребра по левой окологрудинной (парастернальной) линии, V4 – в V межреберье по левой среднеключичной линии, V5 – в V межреберье по левой передней подмышечной линии и V6 – в V межреберье по левой средней подмышечной линии. Таким образом, сформировалась привычная для нас система электрокардиографических отведений. Однако иногда используются и дополнительные отведения, когда общепринятые отведения оказываются недостаточными. Необходимость в этом возникает, например, при аномальном расположении сердца, при регистрации некоторых нарушений сердечного ритма и т. п. В этом случае используются правые грудные отведения (симметричные по отношению к левым), высокие грудные отведения (расположенные на одно межреберье выше стандартных) и отведения V7-9, являющиеся как бы продолжением основных отведений. Для оценки электрической активности предсердий используют пищеводное отведение, когда один из электродов располагают в пищеводе. Кроме общепринятой системы отведений, используются также отведения по Небу, обозначаемые буквами D (dorsalis – спинальное), А (anterior – переднее) и I (inferior – нижнее). Другие системы отведений (Лиана, Франка) в современной клинической практике практически не используются. ЭКГ регистрируют  на различной скорости. Обычно скорость движения бумаги составляет 25 мм/сек. При этом 1 мм кривой равен 0, 04 сек. Иногда для более детальной записи используют скорость 50 и даже 100 мм/сек. При длительной регистрации ЭКГ для экономии бумаги используют меньшую скорость – от 2,5 до 10 мм/сек. Что же врач видит на ЭКГ? Каждая клетка миокарда представляет собой маленький электрический генератор, который разряжается и заряжается при прохождении волны возбуждения. ЭКГ является отражением суммарной работы этих генераторов и показывает процессы распространения электрического импульса в сердце. В норме электрические импульсы автоматически генерируются в небольшой группе клеток, расположенных в предсердиях и называемых синоатриальным узлом (рис. 1). Поэтому нормальный ритм сердца называется синусовым. Когда электрический импульс, возникая в синусовом узле, проходит по предсердиям на электрокардиограмме появляется зубец P (см. рис. 2). Дальше импульс через атриовентрикулярный (АВ) узел распространяется на желудочки по пучку Гиса. Клетки АВ-узла обладают более медленной скоростью проведения и поэтому между зубцом P и комплексом, отражающим возбуждение желудочков, имеется промежуток. Расстояние от начала зубца Р до начала зубца Q называется интервал PQ. Он отражает проведение между предсердиями и желудочками и в норме составляет 0,12-0,20 сек.  Потом электрический импульс распространяется по проводящей системе сердца, состоящей из правой и левой ножек пучка Гиса и волокон Пуркинье, на ткани правого и левого желудочка. На ЭКГ это отражается несколькими отрицательными и положительными зубцами, которые называются комплексом QRS. В норме длительность его составляет до 0, 09 сек. Далее кривая вновь становится ровной, или как говорят врачи, находится на изолинии. Затем в сердце происходит процесс восстановления исходной электрической активности, называемый реполяризацией, что находит отражение на ЭКГ в виде зубца Т и иногда следующего за ним небольшого зубца U. Расстояние от начала зубца Q до конца зубца Т называется интервалом QT. Он отражает так называемую электрическую систолу желудочков. По нему врач может судить о продолжительности фазы возбуждения, сокращения и реполяризации желудочков. ЭКГ является ценным диагностическим инструментом. По ней можно оценить источник (так называемый водитель) ритма, регулярность сердечных сокращений, их частоту. Все это имеет большое значение для диагностики различных аритмий. По продолжительности различных интервалов и зубцов ЭКГ можно судить об изменениях сердечной проводимости. Изменения конечной части желудочкового комплекса (интервал ST и зубец Т) позволяют врачу определить наличие или отсутствие ишемических изменений в сердце (нарушение кровоснабжения). При этом стоит помнить о том, что ЭКГ, снятая в покое, не всегда выявляет ишемические изменения в миокарде.

Важным  показателем ЭКГ является амплитуда зубцов. Увеличение ее говорит о гипертрофии соответствующих отделов сердца, которая наблюдается при некоторых заболеваниях сердца и при гипертонической болезни. ЭКГ, вне всякого сомнения, весьма мощный и доступный диагностический инструмент, однако стоит помнить о том, что и у этого метода есть слабые места. Одним из них является кратковременность записи – около 20 секунд. Даже если человек страдает, например, аритмией, в момент записи она может отсутствовать, кроме того запись, обычно производится в покое, а не во время привычной деятельности. Для того чтобы расширить диагностические возможности ЭКГ прибегают к длительной ее записи, так называемому мониторированию ЭКГ по Холтеру в течение 24-48 часов. Прибор для суточного мониторирования представляет собой маленький электронный модуль, размером чуть больше пачки сигарет, закрепляемый на поясе. С ним пациент может совершать практически все обычные действия. Мониторы ЭКГ первого поколения осуществляли запись на магнитофонную кассету. Современные приборы записывают ЭКГ на специальную дискету или в электронную память. Вследствие этого они потребляют меньше энергии, а качество записи улучшается. Запись осуществляется в двух отведениях. Во время мониторирования пациент ведет дневник, в котором отмечает свои действия и самочувствие. В случае возникновения симптомов заболевания, пациент может сделать отметку в записи, нажав кнопку на приборе. Далее запись ЭКГ анализируется с помощью специальной компьютерной программы, которая может автоматически диагностировать различные патологические изменения, определять максимальную и минимальную частоту сердечных сокращений и другие показатели. Кроме этого осуществляется визуальный контроль записи. Сопоставляя запись ЭКГ с дневником и отметками пациента, врач может получить ценную диагностическую информацию.  

Иногда бывает необходимо оценить, возникают ли на ЭКГ у пациента изменения, характерные для ишемической  болезни сердца. Для этого проводят ЭКГ-тест с физической нагрузкой. Для  оценки переносимости (толерантности) и соответственно, функционального состояния сердца нагрузку осуществляют дозировано, с помощью  велоэргометра или бегущей дорожки. Начинают с минимальной нагрузки, постепенно ступенчато повышая ее, увеличивая скорость и наклон дорожки или сопротивление велоэргометра. При этом регистрируют ЭКГ в 12 стандартных отведениях, правда электроды, обычно налагаемые на конечности размещают на теле пациента (см. рис. 3). Тест прекращается в следующих случаях: 1)общая усталость пациента , 2)сильное повышение или понижение артериального давления, 3) появление на ЭКГ изменений, связанных с ишемией миокарда, 4) появление на ЭКГ нарушений сердечного ритма и 5) достижение субмаксимальной частоты сердечных сокращений (субмаксимальная ЧСС=0,9·(220-возраст). Если при проведении пробы у больного появились ишемические изменения ЭКГ, то она считается положительной. Если эти изменения не появились по достижении субмаксимальной частоты – отрицательной. Если проба прекращена по другим причинам (усталость, повышение АД, появление аритмии), то она имеет мало значения для диагностики ИБС. Следует отметить, что проба может быть как ложноположительной, т. е. появятся ишемические изменения ЭКГ при отсутствии ИБС, так и ложноотрицательной, т. е. изменения ЭКГ не появятся, не смотря на наличие ИБС. По неизвестным причинам ложноположительные результаты чаще наблюдаются у женщин. В заключение хотелось бы сказать о том, что ЭКГ не диагностирует. ЭКГ не может служить средством диагностики пороков и опухолей сердца, т. к. появляющиеся при этих заболеваниях изменения кардиограммы могут являться лишь косвенными признаками болезни. На ЭКГ не регистрируются шумы сердца. Не отражает ЭКГ и гемодинамику, т. е. то, как кровь течет в полостях сердца. ЭКГ в покое может не выявлять целый ряд заболеваний сердца, в т. ч. ИБС и нарушения сердечного ритма. Для диагностики этих заболеваний необходимо проведение суточного мониторирования ЭКГ или нагрузочных проб. Однако, не смотря на свои ограничения, о которых надо знать ЭКГ остается доступным и действенным методом диагностики, который обязательно стоит проходит при регулярных медицинских осмотрах.