Ce este un ECG, EMG, EEG?

Un ECG este o electrocardiogramă, o înregistrare a semnalelor electrice ale inimii. Faptul că o diferență de potențial apare în inimă la excitație a fost arătat încă din 1856, în perioada Dubois-Reymond. Experimentul care demonstrează acest lucru a fost stabilit de Kelliker și Müller exact conform rețetei lui Galvani: un nerv care alerga până la piciorul broaștei era așezat pe o inimă izolată, iar acest „voltmetru viu” a răspuns cu o scârțâială a labei la fiecare bătăi inimii.

Odată cu apariția unor instrumente electrice de măsurare sensibile, a devenit posibilă captarea semnalelor electrice ale unei inimi care funcționează prin aplicarea electrozilor nu direct pe mușchiul inimii, ci pe piele.

În 1887, pentru prima dată, a fost posibilă înregistrarea unui ECG uman în acest fel.Acest lucru a fost realizat de omul de știință englez A. Waller folosind un electrometru capilar (baza acestui dispozitiv era un capilar subțire în care mercurul era mărginit de acid sulfuric. Când curentul trecea printr-un astfel de capilar, tensiunea superficială la graniță. lichidele s-au schimbat și meniscul s-a deplasat de-a lungul capilarului.)

Acest dispozitiv a fost incomod de utilizat și utilizarea pe scară largă a electrocardiografiei a început mai târziu, după apariția în 1903 a unui dispozitiv mai avansat - galvanometrul cu coarde Einthoven. (Funcționarea acestui dispozitiv se bazează pe mișcarea unui conductor cu un curent într-un câmp magnetic. Rolul conductorului a fost jucat de un filament de cuarț argintat cu mai multe micrometri în diametru, strâns întins într-un câmp magnetic. Când un curent a fost trecut prin acest șir, acesta s-a aplecat ușor. Aceste abateri au fost observate cu un microscop. Aparatul a avut inerție scăzută și permis înregistrarea proceselor electrice rapide.)

După apariția acestui dispozitiv într-o serie de laboratoare, au început să studieze în detaliu modul în care ECG-ul unei inimă și inimă sănătoasă diferă în diferite boli. Pentru aceste lucrări, V. Einthoven a primit Premiul Nobel în 1924, iar omul de știință sovietic A. F. Samoilov, care a făcut multe pentru dezvoltarea electrocardiografiei, a primit premiul Lenin în 1930. Ca urmare a următorului pas în dezvoltarea tehnologiei (apariția amplificatoarelor și a înregistratoarelor electronice), electrocardiografele au început să fie folosite în fiecare spital mare.

Care este natura ECG?

Când orice nerv sau fibră musculară este excitată, curentul în unele dintre secțiunile sale curge prin membrană în fibră, iar în altele curge. În acest caz, curentul circulă neapărat prin mediul extern care înconjoară fibra și creează o diferență de potențial în acest mediu. Acest lucru vă permite să înregistrați excitația fibrei folosind electrozi extracelulari, fără a pătrunde în celulă.

Inima este un mușchi destul de puternic. Multe fibre sunt simultan excitate și un curent suficient de puternic curge în mediul care înconjoară inima, care chiar pe suprafața corpului creează diferențe de potențial de ordinul a 1 mV.

Pentru a afla mai multe despre ECG despre starea inimii, medicii înregistrează multe curbe între diferite puncte ale corpului.Pentru a înțelege aceste curbe, aveți nevoie de multă experiență. Odată cu apariția tehnologiei computerizate, a devenit posibilă automatizarea semnificativă a procesului de „citire” ECG. Un computer compara ECG-ul unui pacient dat cu eșantioanele păstrate în memoria ei și îi oferă medicului un diagnostic prezumtiv (sau mai multe diagnostice posibile).

Acum există multe alte noi abordări ale analizei ECG. Pare foarte interesant. Conform înregistrărilor din multe puncte ale corpului și schimbarea lor în timp, este posibil să se calculeze modul în care valul de excitație se deplasează prin inimă și ce părți ale inimii devin neexcitate (de exemplu, sunt afectate de un atac de cord). Aceste calcule sunt foarte laborioase, dar au devenit posibile odată cu apariția calculatoarelor.

O astfel de abordare a analizei ECG a fost dezvoltată de L. I. Titomir, un angajat al Institutului pentru probleme de transmitere a informațiilor al Academiei de Științe a URSS.În loc de multe curbe dificil de înțeles, computerul atrage pe ecran inima și răspândirea excitației în departamentele sale. Puteți vedea direct în ce zonă a inimii excitația este mai lentă, ce părți ale inimii nu sunt deloc excitate etc.

Potențialele inimii au fost utilizate în medicină nu numai pentru diagnostic, ci și pentru controlul echipamentelor medicale. Imaginează-ți că un medic trebuie să ia radiografii ale inimii în diferite faze ale ciclului său, adică în momentul contracției maxime, relaxării maxime etc. Acest lucru este necesar pentru unele boli. Dar cum să prindem momentul de cea mai mare contracție? Trebuie să faceți o mulțime de poze în speranța că una dintre ele va intra în faza potrivită.

Și astfel oamenii de știință sovietici V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin și M. L. Tsetlin au decis să pornească echipamentul cu raze X din unda ECG. Acest lucru a necesitat un dispozitiv electronic nu atât de complicat, care a inclus fotografierea cu o întârziere dată în raport cu unda ECG. Soluția ingenioasă a problemei în sine este deosebit de interesantă prin faptul că a fost unul dintre primele (acum numeroase) dispozitive în care potențialele naturale ale organismului controlează anumite dispozitive artificiale; Această zonă a tehnologiei se numește biofeedback.

Mușchii scheletici ai corpului generează, de asemenea, potențiale care pot fi înregistrate de la suprafața pielii. Cu toate acestea, acest lucru necesită echipamente mai avansate decât pentru înregistrarea ECG Fibrele musculare individuale funcționează de obicei în mod asincron, semnalele lor care se suprapun între ele sunt parțial compensate și, în consecință, se obțin potențiale mai mici decât în ​​cazul unui ECG.

Activitatea electrică a mușchiului scheletului se numește electromiogramă - EMG. Pentru prima dată, potențialele fibrelor musculare umane au fost descoperite ascultându-le folosind un telefon, savantul rus N. E. Vvedensky în 1882.

În 1907, savantul german G. Pieper a folosit un galvanometru cu coarde pentru înregistrarea lor obiectivă. Cu toate acestea, a fost o metodă complexă și laborioasă. Abia după ce osciloscopul catodului și echipamentele electronice au apărut în 1923, electromiografia a început să se dezvolte intens. Acum este utilizat pe scară largă în știință, medicină, sport și, de asemenea, pentru biocontrol.

Una dintre primele mari utilizări ale biocontrolului EMG este crearea de proteze pentru persoanele care și-au pierdut brațul. Astfel de proteze au fost create pentru prima dată în țara noastră.

Și ce este un EEG?

Aceasta este o electroencefalogramă, adică, activitatea electrică a creierului, fluctuațiile potențiale create de munca neuronilor creierului și înregistrate direct de la suprafața capului. Celulele nervoase, ca și fibrele musculare, funcționează simultan: când unele dintre ele creează un potențial pozitiv pe suprafața pielii, altele creează unul negativ. Compensarea reciprocă a potențialelor este chiar mai puternică decât în ​​cazul EMG. Drept urmare, amplitudinea EEG este de aproximativ o sută de ori mai mică decât ECG, prin urmare, înregistrarea lor necesită echipamente mai sensibile.

EEG a fost înregistrat pentru prima dată de savantul rus V, V. Pravdich-Nemsky pe câini folosind un galvanometru cu sfoară. El a introdus curare câinilor, astfel încât curenții musculari mai puternici să nu interfereze cu înregistrarea curenților creierului.

În 1924, psihiatrul german G. Berger a început la Universitatea Jena studiul EEG uman. El a descris fluctuațiile periodice ale potențialelor creierului cu o frecvență de aproximativ 10 Hz, care se numește ritm alfa. El a înregistrat pentru prima dată EEG-ul unei persoane cu o criză de epilepsie și a ajuns la concluzia că Galvani avea dreptate, sugerând că o secțiune apare în sistemul nervos cu epilepsie unde curenții sunt deosebit de puternici (celulele sunt încântate continuu la frecvență ridicată).

De vreme ce vorbim despre potențialele foarte slabe înregistrate de un medic puțin cunoscut, rezultatele lui Berger nu au atras atenția de mult timp; el însuși le-a publicat la numai 5 ani de la descoperire. Și abia după 1930acestea au fost confirmate de faimosii oameni de știință englezi Adrian și Matthews, au fost „... ștampilați cu aprobare academică”, în cuvintele lui G. Walter, un om de știință englez care s-a ocupat de aspectele clinice ale EEG în laboratorul din Galia. În acest laborator au fost dezvoltate metode care au făcut posibilă localizarea unei tumori sau a unei hemoragii în creier de către EEG, similar cu modul în care a învățat anterior ECG pentru a determina locația unui atac de cord în inimă.

Mai departe, pe lângă ritmul alfa, au fost descoperite și alte ritmuri ale creierului, în special, ritmuri asociate cu diferite tipuri de somn. Există o mulțime de proiecte EEG biofeedback. De exemplu, dacă șoferul înregistrează în mod constant EEG, atunci puteți utiliza computerul pentru a determina momentul, codul, el începe să tâmple și să-l trezească. Din păcate, toate aceste proiecte sunt încă greu de implementat, deoarece amplitudinea EEG este foarte mică.

În plus față de EEG - fluctuațiile potențialului creierului în absența efectelor speciale, există o altă formă de potențial cerebral - numite potențiale (EP).

Potențialele evocate sunt reacții electrice care apar ca răspuns la un flash de lumină, sunet etc. Deoarece mulți neuroni ai creierului răspund aproape simultan la o lumină strălucitoare, potențialele evocate sunt de obicei mult mai mari decât EEG. Nu a fost întâmplător că au fost descoperite cu mult mai devreme decât EEG (în 1875, de englezul Keton și independent de acesta în 1876 de cercetătorul rus V. Ya. Danilevski).

Folosind potențialele evocate, se pot rezolva probleme științifice interesante. De exemplu, după o sclipire de lumină, răspunsul (EP) apare mai întâi în regiunea occipitală a creierului. Din aceasta putem trage concluzia că în această regiune este semnala despre lumină.

Cu iritația electrică a pielii, potențialele evocate apar în zona întunecată a creierului.

Cu iritarea pielii mâinii, acestea apar într-un loc, pielea piciorului în altul. Puteți harta aceste răspunsuri și această hartă arată că suprafața pielii dă o proiecție asupra regiunii parietale a cortexului creierului uman. Este interesant că în acest design sunt încălcate unele proporții, de exemplu, proiecția mâinii este disproporționat de mare. Da, acest lucru este firesc: creierul are nevoie de informații mult mai detaliate despre mână decât, de exemplu, despre spate.