Co je EKG, EMG, EEG?

EKG je elektrokardiogram, záznam elektrických signálů srdce. Skutečnost, že v excitaci nastal potenciální rozdíl v srdci, byla prokázána již v roce 1856, během doby Dubois-Reymond. Experiment, který to dokázal, stanovil Kelliker a Müller přesně podle Galvaniho receptury: na izolované srdce byl položen nerv, který běžel na žabí nohu, a tento „živý voltmetr“ odpověděl trhnutím tlapky na každý srdeční rytmus.

S příchodem citlivých elektrických měřících přístrojů bylo možné zachytit elektrické signály pracovního srdce tím, že se elektrody nepřinášejí přímo do srdečního svalu, ale do kůže.

V roce 1887 bylo poprvé možné tímto způsobem zaregistrovat lidské EKG, což provedl anglický vědec A. Waller pomocí kapilárního elektroměru (základem tohoto zařízení byla tenká kapilára, ve které byla rtuť ohraničena kyselinou sírovou. Když proud procházel takovou kapilárou, povrchové napětí na hranici hranice kapaliny se změnily a meniskus se posunul podél kapiláry.)

Použití tohoto zařízení bylo nevhodné a široce rozšířené používání elektrokardiografie začalo později, po příchodu pokročilejšího zařízení - Einthoven strunného galvanometru, v roce 1903. (Činnost tohoto zařízení je založena na pohybu vodiče s proudem v magnetickém poli. Roli vodiče hrálo stříbro křemenné vlákno o průměru několika mikrometrů, pevně napnuté v magnetickém poli. Když proud procházel tímto řetězcem, mírně se ohnul. Tyto odchylky byly pozorovány mikroskopem. nízká setrvačnost a umožněno zaregistrovat rychlé elektrické procesy.)

Po objevení tohoto zařízení v řadě laboratoří začali podrobně studovat, jak se EKG zdravého srdce a srdce liší u různých nemocí. Za tyto práce získal V. Einthoven Nobelovu cenu v roce 1924 a sovětský vědec A. F. Samoilov, který udělal hodně pro rozvoj elektrokardiografie, obdržel Leninovu cenu v roce 1930. V důsledku dalšího kroku ve vývoji technologie (vzhled elektronických zesilovačů a zapisovačů) se v každé velké nemocnici začaly používat elektrokardiografy.

Jaká je povaha EKG?

Když je vzrušené jakékoli nervové nebo svalové vlákno, proud v některých jeho sekcích proudí membránou do vlákna a v jiných vytéká. V tomto případě proud nutně protéká vnějším prostředím obklopujícím vlákno a vytváří potenciální rozdíl v tomto médiu. To vám umožní zaregistrovat excitaci vlákna pomocí extracelulárních elektrod, aniž by proniklo do buňky.

Srdce je docela silný sval. Mnoho vláken je v něm současně vzrušeno a v prostředí obklopujícím srdce teče dostatečně silný proud, který dokonce i na povrchu těla vytváří potenciální rozdíly řádově 1 mV.

Aby se lékaři dozvěděli více od EKG o stavu srdce, lékaři zaznamenávají mnoho křivek mezi různými body těla. K pochopení těchto křivek potřebujete hodně zkušeností. S příchodem počítačové technologie bylo možné výrazně automatizovat proces „čtení“ EKG. Počítač porovnává EKG daného pacienta se vzorky uloženými v její paměti a dává lékaři presumptivní diagnózu (nebo několik možných diagnóz).

Nyní existuje mnoho dalších nových přístupů k analýze EKG. Vypadá to velmi zajímavě. Podle údajů zaznamenaných z mnoha bodů těla a jejich změny v čase je možné vypočítat, jak se excitační vlna pohybuje srdcem a které části srdce se stanou nevyskočené (například jsou ovlivněny infarktem). Tyto výpočty jsou velmi pracné, ale začaly být možné s příchodem počítačů.

Tento přístup k analýze EKG vyvinul L. I. Titomir, zaměstnanec Ústavu pro problémy s přenosem informací Akademie věd SSSR.Namísto mnoha křivek, které je obtížné pochopit, kreslí počítač na obrazovku srdce a šíření excitace v jeho odděleních. Můžete přímo vidět, ve které oblasti srdce je excitace pomalejší, které části srdce nejsou vzrušeny vůbec atd.

Potenciály srdce byly v medicíně použity nejen pro diagnostiku, ale také pro řízení lékařského vybavení. Představte si, že lékař potřebuje vzít rentgen srdce v různých fázích svého cyklu, to znamená v době maximální kontrakce, maximální relaxace atd. To je nutné u některých nemocí. Ale jak zachytit okamžik největší kontrakce? Musíte udělat spoustu obrázků v naději, že se jeden z nich dostane do správné fáze.

A tak se sovětští vědci V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin a M. L. Tsetlin rozhodli zapnout rentgenové zařízení z vlny EKG. To vyžadovalo tak komplikované elektronické zařízení, které zahrnovalo střelbu s daným zpožděním vzhledem k vlně EKG. Vtipné řešení problému samo o sobě je zvlášť zajímavé v tom, že to bylo jedno z prvních (nyní četných) zařízení, v nichž přirozený potenciál těla ovládá určitá umělá zařízení; Tato oblast technologie se nazývá biofeedback.

Kostrové svaly těla také vytvářejí potenciály, které lze zaznamenat z povrchu kůže. To však vyžaduje pokročilejší vybavení než pro záznam EKG. Jednotlivá svalová vlákna obvykle pracují asynchronně, jejich signály, které se navzájem překrývají, jsou částečně kompenzovány, a v důsledku toho se získají nižší potenciály než v případě EKG.

Elektrická aktivita kosterního svalu se nazývá elektromyogram - EMG. Poprvé byly objeveny potenciály lidských svalových vláken poslechem pomocí telefonu, ruský vědec N. E. Vvedensky v roce 1882.

V roce 1907 německý vědec G. Pieper použil pro svou objektivní registraci strunový galvanometr. Byla to však složitá a pracná metoda. Teprve poté, co se v roce 1923 objevil katodový osciloskop a elektronické zařízení, začala se intenzivně rozvíjet elektromyografie. Nyní se široce používá ve vědě, medicíně, sportu a také pro biologickou kontrolu.

Jedním z prvních skvělých způsobů využití biokontroly EMG je vytvoření protéz pro lidi, kteří ztratili ruku. Takové protézy byly poprvé vytvořeny v naší zemi.

A co je to EEG?

Toto je elektroencefalogram, tj. Elektrická aktivita mozku, potenciální fluktuace vytvořené prací mozkových neuronů a zaznamenané přímo z povrchu hlavy. Nervové buňky, jako svalová vlákna, fungují současně: když některé z nich vytvářejí pozitivní potenciál na povrchu kůže, jiné vytvářejí negativní. Vzájemná kompenzace potenciálů je zde ještě silnější než v případě EMG. Výsledkem je, že amplituda EEG je asi stokrát menší než EKG, proto jejich registrace vyžaduje citlivější zařízení.

EEG byl poprvé zaregistrován ruským vědcem V, V. Pravdich-Nemsky na psech pomocí strunového galvanometru. Představil psům curare, aby silnější svalové proudy nezasahovaly do registrace mozkových proudů.

V roce 1924 zahájil německý psychiatr G. Berger na univerzitě v Jeně studium lidského EEG. Popsal periodické fluktuace mozkových potenciálů s frekvencí asi 10 Hz, které se nazývají alfa rytmus. Nejprve zaznamenal EEG osoby se záchvatem epilepsie a dospěl k závěru, že Galvani měl pravdu, což naznačuje, že v nervovém systému vzniká epilepsie kde jsou proudy obzvláště silné (buňky jsou neustále nadšeny vysokou frekvencí).

Protože jsme mluvili o velmi slabých potenciálech zaznamenaných málo známým lékařem, Bergerovy výsledky nepřitahovaly pozornost dlouhou dobu; sám je publikoval až 5 let po objevu. A teprve po roce 1930byli potvrzeni slavnými anglickými vědci Adrianem a Matthewsem, byli „... označeni akademickým souhlasem“, slovy G. Waltera, anglického vědce, který se zabýval klinickými aspekty EEG v laboratoři v Galii. V této laboratoři byly vyvinuty metody, které umožnily určit polohu nádoru nebo krvácení do mozku pomocí EEG, podobně jako tomu bylo dříve, když se EKG naučilo lokalizovat infarkt v srdci.

Kromě alfa rytmu byly objeveny i další mozkové rytmy, zejména rytmy spojené s různými typy spánku. Existuje mnoho projektů EEG biofeedback. Například, pokud řidič neustále zaznamenává EEG, můžete pomocí počítače určit okamžik, kód, začne doze a probudit ho. Všechny tyto projekty jsou bohužel stále obtížně realizovatelné, protože amplituda EEG je velmi malá.

Kromě EEG - kolísání potenciálu mozku v nepřítomnosti zvláštních účinků, existuje i další forma mozkových potenciálů nazývaná evokované potenciály (EP).

Evokované potenciály jsou elektrické reakce, které se objevují v reakci na záblesk světla, zvuku atd. Protože mnoho neuronů mozku reaguje téměř současně na jasný záblesk světla, evokované potenciály jsou obvykle mnohem větší než EEG. Nebylo náhodou, že byly objeveny mnohem dříve než EEG (v roce 1875 Angličan Keton a nezávisle na něm v roce 1876 ruský vědec V. Ya. Danilevsky).

Pomocí evokovaných potenciálů lze vyřešit zajímavé vědecké problémy. Například, po záblesku světla, reakce (EP) nejprve nastane v týlní oblasti mozku. Z toho můžeme usoudit, že právě v této oblasti přicházejí signály o světle.

S elektrickým podrážděním kůže se v temné oblasti mozku objevují evokované potenciály.

S podrážděním kůže na ruce se vyskytují na jednom místě, na kůži chodidla na jiném. Můžete zmapovat tyto odpovědi a tato mapa ukazuje, že povrch kůže dává projekci do parietální oblasti kůry lidského mozku. Je zajímavé, že v tomto designu jsou porušeny některé proporce, například projekce ruky je nepřiměřeně velká. Ano, to je přirozené: mozek potřebuje mnohem podrobnější informace o ruce, než například o zádech.