Природа електрокардіограми (ЕКГ)

І концепція - серце як електричний диполь (теорія Ейнтховена). Основні положення теорії Ейнтховена.

1. Серце являє собою диполь. Збуджена ділянка міокар­да заряджена негативно по відношенню до незбудженої ді­лянки (мал. 3.11). Такий розподіл заряду еквівалентний ди­польній системі зарядів, яку можна характеризувати інте­гральним електричним вектором серця

Мал. 3.11. Серце як електричний диполь.

2. Диполь розміщений в однорідному діелектрику, тоб­то струми в такому середовищі відсутні, і електричне поле розглядається як статичне. Величина потенціалу в кожній достатньо віддаленій точці середовища дорівнює:

3. Вибір стандартної системи відведень. Ейнтховен за­пропонував знімати різницю потенціалів між вершинами рівностороннього трикутника, у центрі якого знаходиться вектор Р (мал. 3.12). Можна показати, що в цьому випадку різниці потенціалів між вершинами трикутника про­порційні до відповідних проекцій вектора Р на сторони трикутника:

Мал. 3.12.

Кожна з цих проекцій відповідає одному з стандартних відведень, прийнятих в електрокардіографії (в цьому ви­падку це - стандартні відведення, для яких поло­ження точки відповідає положенню електрода на правій руці, - на лівій, - на лівій нозі). Використання інших електродів (нейтрального - на правій нозі і грудного, який накладається у відповідній точці грудної клітини) доз­воляє використовувати також інші типи стандартних відведень, їх є в кардіології понад два десятки.

Основним недоліком цієї концепції є твердження, що тканини, які оточують серце, - діелектрики, тобто обчис­лення потенціалу будь-якої точки середовища за вищевка­заною формулою є некоректним.

II концепція - серце як сукупність струмових елек­тричних генераторів, які знаходяться в електропровідному середовищі.

Мал. 3.13. Мал. 3.14. Мал. 3.15.

1. Еквівалентна схема струмового генератора (струмового диполя) представлена на мал. 3.13. Тут - відповідно внутрішній опір генератора і опір зовнішнього середовища. Для струмового генератора отже, тобто величина струму не залежить від опору се­редовища.

2. Струмовий дипольний момент де - сила струму, - вектор, який з'єднує полюси диполя. Позитив­ний полюс називають джерелом (витоком), негативний -відтоком. Напрямок вектора показано на мал. 3.15.

3. Потенціал поля струмового уніполя в однорідному середовищі (мал. 3.14). Користуючись законом Ома в диференційній формі, означенням густини струму і тим, що у даному випадку - площа поверхні сфе­ри радіусом знайдемо:

4. Потенціал електричного поля, створеного струмовим диполем. Використовуючи принцип суперпозиції, знайдемо потенціал точки як суму потенціалів двох уніполів (джерела та відтоку):

Якщо тоді останню формулу, яка визначає вели-

чину дипольного потенціалу, зручно представити через ве­личину дипольного моменту

5. Збуджений міокард розглядається як сукупність струмових диполів . кожен з яких призводить до виникнення дипольного потенціалу в деякій точці

6. Потенціал електричного поля серця складається з по­тенціалів, створених окремими елементарними диполями. Приймаючи обмеження: провідне середовище є однорідним відстань г значно більша, ніж тобто розміри області збудження значно менші від розмірів тіла, цей по­тенціал можна наближено знайти у вигляді

де - загальна кількість диполів, - відстань від центру струмового диполя до точки відведення, - питомий опір середовища. Вираз являє собою еквівалентний диполь серця, він інтегрально відображає розповсюдження струмів збудження у локальній ділянці міокарда. Тоді по­тенціал електричного поля серця можна подати у вигляді:

, де - кут між вектором і напрям­ком