Qu'est-ce qu'un ECG, EMG, EEG?

Un ECG est un électrocardiogramme, un enregistrement des signaux électriques du cœur. Le fait qu'une différence potentielle apparaisse dans le cœur lors de l'excitation a été démontré dès 1856, à l'époque Dubois-Reymond. L'expérience prouvant cela a été établie par Kelliker et Muller exactement selon la recette de Galvani: un nerf courant jusqu'au pied de la grenouille a été posé sur un cœur isolé, et ce «voltmètre vivant» a répondu en secouant la patte à chaque battement de cœur.

Avec l'avènement des instruments de mesure électriques sensibles, il est devenu possible de capturer les signaux électriques d'un cœur qui travaille en appliquant des électrodes non pas directement au muscle cardiaque, mais à la peau.

En 1887, pour la première fois, il a été possible d'enregistrer un ECG humain de cette manière. Cela a été fait par le scientifique anglais A. Waller à l'aide d'un électromètre capillaire (la base de cet appareil était un capillaire mince dans lequel le mercure était bordé par l'acide sulfurique. Lorsque le courant passait à travers un tel capillaire, la tension superficielle à la frontière les liquides ont changé et le ménisque s'est déplacé le long du capillaire.)

Cet appareil était peu pratique à utiliser et l'utilisation généralisée de l'électrocardiographie a commencé plus tard, après l'avènement en 1903 d'un appareil plus avancé - le galvanomètre à cordes Einthoven. (Le fonctionnement de cet appareil est basé sur le mouvement d'un conducteur avec un courant dans un champ magnétique. Le rôle du conducteur était joué par un filament de quartz argenté de plusieurs micromètres de diamètre, étroitement tendu dans un champ magnétique. Lorsqu'un courant passait à travers cette corde, il se pliait légèrement. Ces écarts ont été observés au microscope. faible inertie et permis d'enregistrer des processus électriques rapides.)

Après l'apparition de cet appareil dans un certain nombre de laboratoires, ils ont commencé à étudier en détail la différence entre l'ECG d'un cœur sain et le cœur de différentes maladies. Pour ces œuvres, V. Einthoven a reçu le prix Nobel en 1924, et le scientifique soviétique A. F. Samoilov, qui a fait beaucoup pour le développement de l'électrocardiographie, a reçu le prix Lénine en 1930. À la suite de l'étape suivante du développement de la technologie (l'apparition d'amplificateurs et d'enregistreurs électroniques), les électrocardiographes ont commencé à être utilisés dans tous les grands hôpitaux.

Quelle est la nature de l'ECG?

Lorsqu'une fibre nerveuse ou musculaire est excitée, le courant dans certaines de ses sections circule à travers la membrane dans la fibre, et dans d'autres s'écoule. Dans ce cas, le courant traverse nécessairement l'environnement extérieur entourant la fibre, et crée une différence de potentiel dans ce milieu. Cela vous permet d'enregistrer l'excitation de la fibre à l'aide d'électrodes extracellulaires, sans pénétrer dans la cellule.

Le cœur est un muscle assez puissant. De nombreuses fibres y sont simultanément excitées et un courant suffisamment fort circule dans l'environnement entourant le cœur, ce qui, même à la surface du corps, crée des différences de potentiel de l'ordre de 1 mV.

Afin d'en savoir plus sur l'ECG sur l'état du cœur, les médecins enregistrent de nombreuses courbes entre différents points du corps. Pour comprendre ces courbes, il faut beaucoup d'expérience. Avec l'avènement de la technologie informatique, il est devenu possible d'automatiser considérablement le processus de «lecture» de l'ECG. Un ordinateur compare l'ECG d'un patient donné avec les échantillons stockés dans sa mémoire et donne au médecin un diagnostic présumé (ou plusieurs diagnostics possibles).

Il existe maintenant de nombreuses autres nouvelles approches pour l'analyse de l'ECG. Cela me semble très intéressant. Selon les données enregistrées à de nombreux points du corps et leur changement dans le temps, il est possible de calculer comment l'onde d'excitation se déplace à travers le cœur et quelles parties du cœur ne sont pas excitées (par exemple, elles sont affectées par une crise cardiaque). Ces calculs sont très laborieux, mais ils sont devenus possibles avec l'avènement des ordinateurs.

Cette approche de l'analyse ECG a été développée par L. I. Titomir, un employé de l'Institut des problèmes de transmission de l'information de l'Académie des sciences de l'URSS.Au lieu de nombreuses courbes difficiles à comprendre, l'ordinateur dessine sur l'écran le cœur et la propagation de l'excitation dans ses départements. Vous pouvez voir directement dans quelle zone du cœur l'excitation est plus lente, quelles parties du cœur ne sont pas du tout excitées, etc.

Les potentiels du cœur ont été utilisés en médecine non seulement pour le diagnostic, mais aussi pour contrôler l'équipement médical. Imaginez qu'un médecin ait besoin de prendre des radiographies du cœur à différentes phases de son cycle, c'est-à-dire au moment d'une contraction maximale, d'une relaxation maximale, etc. Cela est nécessaire pour certaines maladies. Mais comment saisir l'instant de la plus grande contraction? Vous devez prendre beaucoup de photos dans l'espoir que l'une d'entre elles entre dans la bonne phase.

Et donc les scientifiques soviétiques V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin et M. L. Tsetlin ont décidé d'allumer l'équipement à rayons X de l'onde ECG. Cela nécessitait un appareil électronique pas si compliqué, qui comprenait la prise de vue avec un retard donné par rapport à l'onde ECG. La solution spirituelle du problème en soi est particulièrement intéressante en ce qu'elle a été l'un des premiers (maintenant nombreux) appareils dans lesquels les potentiels naturels du corps contrôlent certains appareils artificiels; Ce domaine technologique est appelé biofeedback.

Les muscles squelettiques du corps génèrent également des potentiels qui peuvent être enregistrés à la surface de la peau. Cependant, cela nécessite un équipement plus avancé que pour l'enregistrement ECG. Les fibres musculaires individuelles fonctionnent généralement de manière asynchrone, leurs signaux se chevauchant sont partiellement compensés et, par conséquent, des potentiels plus faibles sont obtenus que dans le cas d'un ECG.

L'activité électrique du muscle squelettique est appelée électromyogramme - EMG. Pour la première fois, le potentiel des fibres musculaires humaines a été découvert en les écoutant à l'aide d'un téléphone, le scientifique russe N.E. Vvedensky en 1882.

En 1907, le scientifique allemand G. Pieper a utilisé un galvanomètre à cordes pour son enregistrement objectif. Cependant, c'était une méthode complexe et laborieuse. Ce n'est qu'après l'apparition de l'oscilloscope à cathode et de l'équipement électronique en 1923 que l'électromyographie a commencé à se développer de manière intensive. Maintenant, il est largement utilisé dans la science, la médecine, les sports et aussi pour le biocontrôle.

L'une des premières grandes utilisations du biocontrôle EMG est de créer des prothèses pour les personnes qui ont perdu leur bras. Ces prothèses ont d'abord été créées dans notre pays.

Et qu'est-ce qu'un EEG?

Il s'agit d'un électroencéphalogramme, c'est-à-dire de l'activité électrique du cerveau, des fluctuations potentielles créées par le travail des neurones cérébraux et enregistrées directement depuis la surface de la tête. Les cellules nerveuses, comme les fibres musculaires, fonctionnent simultanément: lorsque certaines d'entre elles créent un potentiel positif à la surface de la peau, d'autres en créent un négatif. La compensation mutuelle des potentiels est ici encore plus forte que dans le cas de l'EMG. En conséquence, l'amplitude de l'EEG est environ cent fois plus petite que l'ECG, par conséquent, leur enregistrement nécessite un équipement plus sensible.

L'EEG a été enregistré pour la première fois par le scientifique russe V, V. Pravdich-Nemsky sur des chiens à l'aide d'un galvanomètre à cordes. Il a introduit le curare chez les chiens afin que les courants musculaires plus forts n'interfèrent pas avec l'enregistrement des courants cérébraux.

En 1924, le psychiatre allemand G. Berger a commencé à l'Université d'Iéna l'étude de l'EEG humain. Il a décrit les fluctuations périodiques des potentiels cérébraux avec une fréquence d'environ 10 Hz, qui sont appelés le rythme alpha. Il a d'abord enregistré l'EEG d'une personne épileptique et est arrivé à la conclusion que Galvani avait raison, suggérant qu'une section apparaît dans le système nerveux avec l'épilepsie où les courants sont particulièrement forts (les cellules y sont continuellement excitées à haute fréquence).

Puisque nous parlions de potentiels très faibles enregistrés par un médecin peu connu, les résultats de Berger n'ont pas retenu l'attention pendant longtemps; il les a lui-même publiés seulement 5 ans après la découverte. Et seulement après en 1930ils ont été confirmés par les célèbres scientifiques anglais Adrian et Matthews, ils ont été "... marqués de l'approbation académique", selon les mots de G. Walter, un scientifique anglais qui a traité des aspects cliniques de l'EEG dans le laboratoire de la Gaule. Dans ce laboratoire, des méthodes ont été développées qui ont permis de déterminer l'emplacement d'une tumeur ou d'une hémorragie dans le cerveau par EEG, similaire à la façon précédemment apprise par ECG pour déterminer l'emplacement d'une crise cardiaque dans le cœur.

De plus, en plus du rythme alpha, d'autres rythmes cérébraux ont été découverts, en particulier des rythmes associés à différents types de sommeil. Il existe de nombreux projets de biofeedback EEG. Par exemple, si le conducteur enregistre constamment l'EEG, vous pouvez utiliser l'ordinateur pour déterminer le moment, le code, il commence à somnoler et le réveiller. Malheureusement, tous ces projets sont encore difficiles à mettre en œuvre, car l'amplitude de l'EEG est très faible.

En plus des fluctuations EEG du potentiel du cerveau en l'absence d'effets spéciaux, il existe une autre forme de potentiels cérébraux appelés potentiels évoqués (EP).

Les potentiels évoqués sont des réactions électriques qui se produisent en réponse à un flash de lumière, de son, etc. Comme de nombreux neurones du cerveau répondent presque simultanément à un flash lumineux, les potentiels évoqués sont généralement beaucoup plus importants que l'EEG. Ce n'est pas par hasard qu'ils ont été découverts bien avant l'EEG (en 1875, par l'Anglais Keton et indépendamment de celui-ci en 1876 par le chercheur russe V. Ya. Danilevsky).

En utilisant des potentiels évoqués, on peut résoudre des problèmes scientifiques intéressants. Par exemple, après un flash de lumière, la réponse (EP) se produit d'abord dans la région occipitale du cerveau. De cela, nous pouvons conclure que c'est dans cette région que viennent les signaux de lumière.

Avec une irritation cutanée électrique, des potentiels évoqués se produisent dans la zone sombre du cerveau.

Avec une irritation de la peau de la main, elles se produisent à un endroit, la peau du pied à un autre. Vous pouvez cartographier ces réponses et cette carte montre que la surface de la peau donne une projection sur la région pariétale du cortex du cerveau humain. Il est intéressant de noter que dans cette conception, certaines proportions sont violées, par exemple, la projection de la main se révèle être disproportionnée. Oui, c'est naturel: le cerveau a besoin d'informations beaucoup plus détaillées sur la main que, par exemple, sur le dos.