Отведениями эйнтховена называют. Электрокардиографические отведения
ЭКГ (электрокардиография, или попросту, кардиограмма) является основным методом исследования сердечной деятельности. Метод настолько прост, удобен, и, вместе с тем, информативен, что к нему прибегают повсеместно. К тому же ЭКГ абсолютно безопасна, и к ней нет противопоказаний.
Поэтому ее используют не только диагностики сердечно-сосудистых заболеваний, но и в качестве профилактики при плановых медицинских осмотрах, перед спортивными соревнованиями. Помимо этого ЭКГ регистрируют для определения пригодности к некоторым профессиям, связанным с тяжелыми физическими нагрузками.
Наше сердце сокращается под действием импульсов, которые проходят по проводящей системе сердца. Каждый импульс представляет собой электрический ток. Этот ток зарождается в месте генерации импульса в синсусовом узле, и далее идет на предсердия и на желудочки. Под действием импульса происходит сокращение (систола) и расслабление (диастола) предсердий и желудочков.
Причем систолы и диастолы возникают в строгой последовательности – сначала в предсердиях (в правом предсердии чуть раньше), а затем в желудочках. Только так обеспечивается нормальная гемодинамика (кровообращение) с полноценным снабжением кровью органов и тканей.
Электрические токи в проводящей системе сердца создают вокруг себя электрическое и магнитное поле. Одна из характеристики этого поля – электрический потенциал. При ненормальных сокращениях и неадекватной гемодинамике величина потенциалов будет отличаться от потенциалов, свойственных сердечным сокращениям здорового сердца. В любом случае, как в норме, так и при патологии электрические потенциалы ничтожно малы.
Но ткани обладают электропроводностью, и поэтому электрическое поле работающего сердца распространяется по всему организму, а потенциалы можно фиксировать на поверхности тела. Все, что для этого нужно – это высокочувствительный аппарат, снабженный датчиками или электродами. Если с помощью этого аппарата, именуемого электрокардиографом, регистрировать электрические потенциалы, соответствующие импульсам проводящей системы, то можно судить о работе сердца и диагностировать нарушения его работы.
Эта идея легла в основу соответствующей концепции, разработанной голландским физиологом Эйнтховеном. В конце XIX в. этот ученый сформулировал основные принципы ЭКГ и создал первый кардиограф. В упрощенном виде электрокардиограф представляет собой электроды, гальванометр, систему усиления, переключатели отведений, и регистрирующее устройство. Электрические потенциалы воспринимаются электродами, которые накладываются на различные участки тела. Выбор отведения осуществляется с помощью переключателя аппарата.
Поскольку электрические потенциалы ничтожно малы, они сначала усиливаются, а затем подаются на гальванометр, а оттуда, в свою очередь на регистрирующее устройство. Это устройство представляет собой чернильный самописец и бумажную ленту. Уже вначале XX в. Эйнтховен впервые применил ЭКГ в диагностических целях, за что и был удостоен Нобелевской премии.
ЭКГ Треугольник Эйнтховена
Согласно теории Эйнтховена сердце человека, расположенное в грудной клетке со смещением влево, находится в центре своеобразного треугольника. Вершины этого треугольника, который так и называют треугольником Эйнтховена, образованы тремя конечностями – правой рукой, левой рукой, и левой ногой. Эйнтховен предложил регистрировать разницу потенциалов между электродами, накладываемыми на конечности.
Разница потенциалов определяется в трех отведениях, которые именуют стандартными, и обозначают римскими цифрами. Эти отведения являются сторонами треугольника Эйнтховена. При этом в зависимости от отведения, в котором происходит запись ЭКГ, один и тот же электрод может быть активным, положительным (+), или отрицательным (-):
- Левая рука (+) – правая рука (-)
- Правая рука (-) – левая нога (+)
- Левая рука (-) – левая нога (+)
Рис. 1. Треугольник Эйнтховена.
Немногим позже было предложено регистрировать усиленные однополюсные отведения от конечностей – вершин треугольника Эйтховена. Эти усиленные отведения обозначают английскими аббревиатурами aV (augmented voltage – усиленный потенциал).
aVL (left) – левая рука;
aVR (right) – правая рука;
aVF (foot) – левая нога.
В усиленных однополюсных отведениях определяется разность потенциалов между конечностью, на которую накладывается активный электрод, и средним потенциалом двух других конечностей.
В середине XX в. ЭКГ была дополнена Вильсоном, который помимо стандартных и однополюсных отведений предложил регистрировать электрическую активность сердца с однополюсных грудных отведений. Эти отведения обозначают буквой V. При ЭКГ исследовании пользуются шестью однополюсными отведениями, расположенными на передней поверхности грудной клетки.
Поскольку сердечная патология, как правило, случаев затрагивает левый желудочек сердца, большинство грудных отведений V располагаются в левой половине грудной клетки.
Рис. 2.
V 1 – четвертое межреберье у правого края грудины;
V 2 – четвертое межреберье у левого края грудины;
V 3 – середина между V 1 и V 2 ;
V 4 – пятое межреберье по среднеключичной линии;
V 5 – по горизонтали по передней подмышечной линии на уровне V 4 ;
V 6 – по горизонтали по средней подмышечной линии на уровне V 4 .
Эти 12 отведений (3 стандартных + 3 однополюсных от конечностей + 6 грудных) являются обязательными. Их регистрируют и оценивают во всех случаях проведения ЭКГ с диагностической или с профилактической целью.
Помимо этого существует ряд дополнительных отведений. Их регистрируют редко и по определенным показаниям, например, когда нужно уточнить локализацию инфаркта миокарда, диагностировать гипертрофию правого желудочка, предсердий, и т.д. К дополнительным ЭКГ отведениям относят грудные:
V 7 – на уровне V 4 -V 6 по задней подмышечной линии;
V 8 – на уровне V 4 -V 6 по лопаточной линии;
V 9 – на уровне V 4 -V 6 по околопозвоночной (паравертебральной) линии.
В редких случаях для диагностики изменений верхних отделов сердца грудные электроды могут располагаться на 1-2 межреберья выше, чем обычно. При этом обозначают V 1 , V 2 , где верхний индекс отображает, на какое количество межреберий выше располагается электрод.
Иногда для диагностики изменений в правых отделах сердца грудные электроды накладывают на правую половину грудной клетки в точках, которые симметричны таковым при стандартной методике регистрации грудных отведений в левой половине грудной клетки. В обозначении таких отведений используют букву R , что значит right, правый – В 3 R , В 4 R .
Кардиологи иногда прибегают к двуполюсным отведениям, в свое время предложенным немецким ученым Небом. Принцип регистрации отведений по Небу приблизительно такой же, как и регистрации стандартних отведений I, II, III. Но для того чтобы образовался треугольник, электроды накладывают не на конечности, а на грудную клетку.
Электрод от правой руки руки устанавливают во втором межреберье у правого края грудины, от левой руки – по задній подмышечной линии на уровне вертушки сердца, а от левой ноги – непосредственно в точку проекции вертушки сердца, соответствующую V 4 . Между этими точками регистрируют три отведения, которые обозначают латинскими буквами D, A, I:
D (dorsalis) – заднее отведение, соответствует стандартному отведению I, имеет сходство с V 7 ;
A (anterior) – переднее отведение, соотвествует стандартному отведению II, имеет сходство с V 5 ;
I (inferior) – нижнее отведение, соответствует стандартному отведению III, имеет сходство с V 2 .
Для диагностики заднебазальных форм инфаркта регистрируют отведения по Слопаку, обозначаемые буквой S. При регистрации отведений по Слопаку електрод, накладываемый на левую руку, устанавливают по левой задней подмышечной линии на уровне верхушечного толчка, а електрод от правой руки перемещают поочередно в четыре точки:
S 1 – у левого края грудины;
S 2 –по среднеключичной линии;
S 3 – посредине между С 2 и С 4 ;
S 4 – по передней подмышечной линии.
В редких случаях для проведения ЭКГ диагностики прибегают к прекардиальному картированию, когда 35 электродов в 5 рядов по 7 в каждом располагаются на левой переднебоковой поверхности грудной клетки. Иногда электроды располагают в эпигастральной области, продвигают в пищевод на расстоянии 30-50 см от резцов, и даже вводят в полость камер сердца при его зондировании через крупные сосуды. Но все эти специфические методики регистрации ЭКГ осуществляются только в специализированных центрах, имеющих необходимое для этого оснащение и квалифицированных врачей.
Методика ЭКГ
В плановом порядке запись ЭКГ проводится в специализированном помещении, оборудованном электрокардиографом. В некоторых современных кардиографах вместо обычного чернильного самописца используется термопечатающий механизм, который с помощью тепла выжигает кривую кардиограммы на бумаге. Но в этом случае для кардиограммы нужна особая бумага или термобумага. Для наглядности и удобства подсчета параметров ЭКГ в кардиографах используют миллиметровую бумагу.
В кардиографах последних модификаций ЭКГ выводится на экран монитора, посредством прилагаемого программного обеспечения расшифровывается, и не только распечатывается на бумаге, но и сохраняется на цифровом носителе (диск, флешка). Несмотря на все эти усовершенствования принцип устройства кардиографа регистрации ЭКГ практически не изменился с того времени, как его разработал Эйнтховен.
Большинство современных электрокардиографов являются многоканальными. В отличие от традиционных одноканальных приборов они регистрируют не одно, а несколько отведений сразу. В 3-х канальных аппаратах регистрируются сначала стандартные I, II, III, затем усиленные однополюсные отведения от конечностей aVL , aVR, aVF, и затем грудные – V 1-3 и V 4-6 . В 6-канальных электрокардиографах сначала регистрируют стандартные и однополюсные отведения от конечностей, а затем все грудные отведения.
Помещение, в котором осуществляется запись, должно быть удалено от источников электромагнитных полей, рентгеновского излучения. Поэтому кабинет ЭКГ не следует размещать в непосредственной близости от рентгенологического кабинета, помещений, где проводятся физиотерапевтические процедуры, а также электромоторов, силовых щитов, кабелей, и т.д.
Специальная подготовка перед записью ЭКГ не проводится. Желательно чтобы пациент был отдохнувшим и выспавшимся. Предшествующие физические и психоэмоциональные нагрузки могут сказаться на результатах, и поэтому нежелательны. Иногда прием пищи тоже может отразиться на результатах. Поэтому ЭКГ регистрируют натощак, не ранее чем через 2 часа после еды.
Во время записи ЭКГ обследуемый лежит на ровной жесткой поверхности (на кушетке) в расслабленном состоянии. Места для наложения электродов должны быть освобождены от одежды.
Поэтому нужно раздеться до пояса, голени и стопы освободить от одежды и обуви. Электроды накладываются на внутренние поверхности нижних третей голеней и стоп (внутренняя поверхность лучезапястных и голеностопных суставов). Эти электроды имеют вид пластин, и предназначены для регистрации стандартных отведений и однополюсных отведений с конечностей. Эти же электроды могут выглядеть как браслеты или прищепки.
При этом каждой конечности соответствует свой собственный электрод. Чтобы избежать ошибок и путаницы, электроды или провода, посредством которых они подключаются к аппарату, маркируют цветом:
- К правой руке – красный;
- К левой руке – желтый;
- К левой ноге – зеленый;
- К правой ноге – черный.
Зачем нужен черный электрод? Ведь правая нога не входит в треугольник Эйнтховена, и с нее не снимаются показания. Черный электрод предназначен для заземления. Согласно основным требованиям безопасности вся электроаппаратура, в т.ч. и электрокардиографы, должны быть заземлена.
Для этого кабинеты ЭКГ снабжаются заземляющим контуром. А если ЭКГ записывается в неспециализированном помещении, например, на дому работниками скорой помощи, аппарат заземляют на батарею центрального отопления или на водопроводную трубу. Для этого есть специальный провод с фиксирующим зажимом на конце.
Электроды для регистрации грудных отведений имеют вид груши-присоски, и снабжены проводом белого цвета. Если аппарат одноканальный, присоска одна, и ее передвигают по требуемым точкам на грудной клетке.
В многоканальных приборах этих присосок шесть, и их тоже маркируют цветом:
V 1 – красный;
V 2 – желтый;
V 3 – зеленый;
V 4 – коричневый;
V 5 – черный;
V 6 – фиолетовый или синий.
Важно, чтобы все электроды плотно прилегали к коже. Сама кожа должна быть чистой, лишенной сально-жировых и потовых выделений. В противном случае качество электрокардиограммы может ухудшиться. Между кожей и электродом возникают наводные токи, или попросту, наводка. Довольно часто наводка возникает у мужчин с густым волосяным покровом на грудной клетке и на конечностях. Поэтому здесь особо тщательно нужно следить за тем, чтобы контакт между кожей и электродом не был нарушен. Наводка резко ухудшает качество электрокардиограмме, на которой вместо ровной линии отображаются мелкие зубцы.
Рис. 3. Наводные токи.
Поэтому место наложения электродов рекомендуют обезжирить спиртом, смачивают мыльным раствором или токопроводящим гелем. Для электродов с конечностей подойдут и марлевые салфетки, смоченные с физраствором. Однако следует учитывать, что физраствор быстро высыхает, и контакт может нарушиться.
Перед тем как проводить запись, необходимо проверить калибровку прибора. Для этого на нем есть специальная кнопка – т.н. контрольный милливольт. Данная величина отображает высоту зубца при разнице потенциалов 1 милливольт (1 мV). В электрокардиографии принято значение контрольного милливольта в 1 см. Это значит, что при разнице электрических потенциалов в 1 мV высота (или глубина) ЭКГ зубца равна 1 см.
Рис. 4. Каждой записи ЭКГ должна предшествовать проверка контрольного милливольта.
Запись электрокардиограмм осуществляется при скорости движения ленты от 10 до 100 мм/с. Правда, крайние значения используются очень редко. В основном кардиограмму записывают со скоростью 25 или 50 мм/с. Причем последняя величина, 50 мм/с, является стандартной, и чаще всего используемой. Скорость 25 мм/ч применяют там, где нужно регистрировать наибольшее количество сокращений сердца. Ведь чем меньше скорость движения ленты, тем большее количество сокращений сердца она отображает в единицу времени.
Рис. 5. Одна и та же ЭКГ, записанная со скоростью 50 мм/с и 25 мм/с.
Запись ЭКГ проводится при спокойном дыхании. При этом обследуемый не должен разговаривать, чихать, кашлять, смеяться, делать резкие движения. При регистрации III стандартного отведения может потребоваться глубокий вдох с кратковременной задержкой дыхания. Делается это для того чтобы отличить функциональные изменения, которые довольно часто обнаруживаются в этом отведении, от патологических.
Участок кардиограммы с зубцами, соответствующий систоле и диастоле сердца, именуют сердечным циклом. Обычно в каждом отведении регистрируют 4-5 сердечных циклов. В большинстве случаев этого достаточно. Однако при нарушениях сердечного ритма, при подозрении на инфаркт миокарда может потребоваться запись до 8-10 циклов. Для перехода с одного отведения на другой медсестра пользуется специальным переключателем.
По окончании записи обследуемого освобождают от электродов, и ленту подписывают – в самом ее начале указывают Ф.И.О. и возраст. Иногда для детализации патологии или определения физической выносливости ЭКГ проводят на фоне медикаментозных или физических нагрузок. Медикаментозные тесты проводят с различными препаратами – атропином, курантилом, калия хлоридом, бета-адреноблокаторами. Физические нагрузки осуществляются на велотренажере (велоэргометрия), с ходьбой на беговой дорожке, или пешими прогулками на определенные расстояния. Для полноты информации ЭКГ регистрируется до нагрузки и после, а также непосредственно во время велоэргометрии.
Многие негативные изменения работы сердца, например, нарушения ритма, имеют преходящий характер, и могут не выявляться во время записи ЭКГ даже с большим количеством отведений. В этих случаях проводят холтеровское мониторирование – записывают ЭКГ по Холтеру в непрерывном режиме в течение суток. Портативный регистратор, снабженный электродами, крепят к телу пациента. Затем пациент направляется домой, где ведет обычный для себя режим. По истечении суток регистрирующее устройство снимают, и расшифровывают имеющиеся данные.
Нормальная ЭКГ выглядит примерно следующим образом:
Рис. 6. Лента с ЭКГ
Все отклонения в кардиограмме от срединной линии (изолинии) именуют зубцами. Отклоненные вверх от изолинии зубцы принято считать положительными, вниз – отрицательными. Промежуток между зубцами называют сегментом, а зубец и соответствующий ему сегмент – интервалом. Прежде чем выяснить, что представляет собой тот или иной зубец, сегмент или интервал, стоит вкратце остановиться на принципе формирования ЭКГ кривой.
В норме сердечный импульс зарождается в синоатриальном (синусовом) узле правого предсердия. Затем он распространяется на предсердия – сначала правое, затем левое. После этого импульс направляется в предсердно-желудочковый узел (атриовентрикулярное или АВ-соединение), и далее по пучку Гиса. Ветви пучка Гиса или ножки (правая, левая передняя и левая задняя) заканчиваются волокнами Пуркинье. С этих волокон импульс распространяется непосредственно на миокард, приводя к его сокращению – систоле, которая сменяется расслаблением – диастолой.
Прохождение импульса по нервному волокну и последующее сокращение кардиомиоцита – сложный электромеханический процесс, в ходе которого меняются значения электрических потенциалов по обе стороны мембраны волокна. Разница между этими потенциалами называют трансмембранным потенциалом (ТМП). Эта разница обусловлена неодинаковой проницаемостью мембраны для ионов калия и натрия. Калия больше внутри клетки, натрия – вне ее. При прохождении импульса эта проницаемость изменяется. Точно так же изменяется соотношение внутриклеточного калия и натрия, и ТМП.
При прохождении возбуждающего импульса ТМП внутри клетки повышается. При этом изолиния смещается вверх, образуя восходящую часть зубца. Данный процесс именуют деполяризацией. Затем после прохождения импульса ТМП старается принять исходное значение. Однако проницаемость мембраны для натрия и калия не сразу приходит в норму, и занимает определенное время.
Этот процесс, именуемый реполяризацией, на ЭКГ проявляется отклонением изолинии вниз и образованием отрицательного зубца. Затем поляризация мембраны принимает исходное значение (ТМП) покоя, и ЭКГ вновь принимает характер изолинии. Это соответствует фазе диастолы сердца. Примечательно, что один и тот же зубец может выглядеть как положительно, так и отрицательно. Все зависит от проекции, т.е. отведения, в котором он регистрируется.
Компоненты ЭКГ
Зубцы ЭКГ принято обозначать латинскими прописными буквами, начиная с буквы Р.
Рис. 7. Зубцы, сегменты и интервалы ЭКГ.
Параметры зубцов – направление (положительный, отрицательный, двухфазный), а также высота и ширина. Поскольку высота зубца соответствует изменению потенциала, ее измеряют в мV. Как уже говорилось, высота 1 см на ленте соответствует отклонению потенциала, равному 1 мV (контрольный милливольт). Ширина зубца, сегмента или интервала соответствует продолжительности фазы определенного цикла. Это временная величина, и ее принято обозначать не в миллиметрах, а миллисекундах (мс).
При движении ленты со скоростью 50 мм/с каждый миллиметр на бумаге соответствует 0,02 с, 5 мм – 0,1 мс, а 1 см – 0,2 мс. Все очень просто: если 1 см или 10 мм (расстояние) разделить на 50 мм/с (скорость), то мы получим 0.2 мс (время).
Зубец Р. Отображает распространение возбуждения по предсердиям. В большинстве отведений он положителен, и его высота составляет 0,25 мV, а ширина – 0,1 мс. Причем начальная часть зубца соответствует прохождению импульса по правому желудочку (поскольку он возбуждается раньше), а конечная – по левому. Зубец Р может быть отрицательным или двухфазным в отведениях III, aVL, V 1 , и V 2 .
Интервал P- Q (или P- R) – расстояние от начала зубца P до начала следующего зубца – Q или R. Этот интервал соответствует деполяризации предсердий и прохождению импульса через АВ-соединение, и далее по пучку Гиса и его ножкам. Величина интервала зависит от частоты сердечных сокращений (ЧСС) – чем она больше, тем интервал короче. Нормальные величины находятся в пределах 0,12 – 0,2 мс. Широкий интервал свидетельствует о замедлении предсердно-желудочковой проводимости.
Комплекс QRS . Если P отображает работу предсердий, то следующие зубцы, Q,R,S и T, отображают функцию желудочков, и соответствуют различным фазам деполяризации и реполяризации. Совокупность зубцов QRS так и называют – желудочковый комплекс QRS. В норме его ширина должна составлять не более 0,1 мс. Превышение свидетельствует о нарушении внутрижелудочковой проводимости.
Зубец Q . Соответствует деполяризации межжелудочковой перегородки. Этот зубец всегда отрицательный. В норме ширина этого зубца не превышает 0,3, мс, а его высота – не более ¼ следующего за ним зубца R в том же отведении. Исключение составляет лишь отведение aVR, где регистрируется глубокий зубец Q. В остальных отведениях глубокий и уширенный зубец Q (на медицинском сленге – куище) может указывать на серьезную патологию сердца – на острый инфаркт миокарда или рубцы после перенесенного инфаркта. Хотя возможны и другие причины – отклонения электрической оси при гипертрофии камер сердца, позиционные изменения, блокады ножек пучка Гиса.
Зубец R .Отображает распространение возбуждения по миокарду обоих желудочков. Этот зубец положительный, и его высота не превышает 20 мм в отведениях от конечностей, и 25 мм в грудных отведениях. Высота зубца R неодинакова а в различных отведениях. В норме во II отведении он наибольший. В рудных отведениях V 1 и V 2 он невысок (из-за этого его часто обозначают буквой r), затем увеличивается в V 3 и V 4 , в V 5 и V 6 вновь снижается. При отсутствии зубца R комплекс принимает вид QS, что может свидетельствовать о трансмуральном или рубцовом инфаркте миокарда.
Зубец S . Отображает прохождение импульса по нижней (базальной) части желудочков и межжелудочковой перегородке. Это отрицательный зубец, и его глубина варьирует в широких пределах, но не должна превышать 25 мм. В некоторых отведениях зубец S может отсутствовать.
Зубец Т . Конечный отдел ЭКГ комплекса, отображающий фазу быстрой реполяризации желудочков. В большинстве отведений этот зубец положительный, но может быть и отрицательным в V 1 , V 2 , aVF. Высота положительных зубцов напрямую зависит от высоты зубца R в этом же отведении – чем выше R, тем выше Т. Причины отрицательного зубца Т многообразны – мелкоочаговый инфаркт миокарда, дисгормональные нарушения, предшествующий прием пищи, изменения электролитного состава крови, и многое другое. Ширина зубцов Т обычно не превышает 0,25 мс.
Сегмент S- T – расстояние от конца желудочкового комплекса QRS до начала зубца Т, соответствующее полному охвату возбуждением желудочков. В норме этот сегмент расположен на изолинии или отклоняется от нее незначительно – не более 1-2 мм. Большие отклонения S-T свидетельствуют о тяжелой патологии – о нарушении кровоснабжения (ишемии) миокарда, которая может перейти в инфаркт. Возможны и другие, менее серьезные причины – ранняя диастолическая деполяризация, сугубо функциональное и обратимое расстройство преимущественно у молодых мужчин до 40 лет.
Интервал Q- T – расстояние от начала зубца Q до зубца Т. Соответствует систоле желудочков. Величина интервала зависит от ЧСС – чем быстрее бьется сердце, тем интервал короче.
Зубец U . Непостоянный положительный зубец, который регистрируется вслед за зубцом Т спустя 0,02-0,04 с. Происхождение этого зубца до конца не выяснено, и он не имеет диагностического значения.
Расшифровка ЭКГ
Ритм сердца . В зависимости от источника генерации импульсов проводящей системы различают синусовый ритм, ритм из АВ-соединения, и идиовентрикулярный ритм. Из этих трех вариантов только синусовый ритм является нормальным, физиологическим, а остальные два варианта свидетельствуют о серьезных нарушениях в проводящей системе сердца.
Отличительной чертой синусового ритма является наличие предсердных зубцов Р – ведь синусовый узел расположен в правом предсердии. При ритме из АВ соединения зубец Р будет наслаиваться на комплекс QRS (при этом он не виден, или же следовать за ним. При идиовентрикулярном ритме источник водителя ритма находится в желудочках. При этом на ЭКГ регистрируются уширенные деформированные комплексы QRS.
ЧСС . Рассчитывается по величине промежутков между зубцами R соседних комплексов. Каждый комплекс соответствует сердечному сокращению. Рассчитать ЧСС при этом несложно. Нужно разделить 60 на промежуток R-R, выраженный в секундах. Например, промежуток R-R равен 50 мм или 5 см. При скорости движения ленты 50 м/с он равен 1 с. 60 делим на 1, и получаем 60 ударов сердца в минуту.
В норме ЧСС находится в пределах 60-80 уд/мин. Превышение этого показателя свидетельствует об учащении сердечных сокращений – о тахикардии, а снижение – об урежении, о брадикардии. При нормальном ритме промежутки R-R на ЭКГ должны быть одинаковыми, или примерно одинаковыми. Допускается небольшая разница значений R-R, но не более 0,4 мс, т.е. 2 см. Такая разница характерна для дыхательной аритмии. Это физиологическое явление, которое нередко наблюдается у молодых людей. При дыхательной аритмии отмечается незначительное урежение ЧСС на высоте вдоха.
Угол альфа. Этот угол отображает суммарную электрическую ось сердца (ЭОС) – общий направляющий вектор электрических потенциалов в каждом волокне проводящей системы сердца. В большинстве случаев направления электрической и анатомической оси сердца совпадают. Угол альфа определяют по шестиосевой системе координат по Бейли, где в качестве осей используются стандартные и однополюсные отведения от конечностей.
Рис. 8. Шестиосевая система координат по Бейли.
Угол альфа определяется между осью первого отведения и осью, где регистрируется наибольший зубец R. В норме этот угол составляет от 0 до 90 0 . При этом нормальное положение ЭОС – от 30 0 до 69 0 , вертикальное – от 70 0 до 90 0 , а горизонтальное – от 0 до 29 0 . Угол 91 и более свидетельствует об отклонении ЭОС вправо, а отрицательные значения этого угла – об отклонении ЭОС влево.
В большинстве случаев для определения ЭОС не используют шестиосевую систему координат, а делают это приблизительно, по величине R в стандартных отведениях. При нормальном положении ЭОС высота R наибольшая во II отведении, и наименьшая в III.
С помощью ЭКГ диагностируют различные нарушения ритма и проводимости сердца, гипертрофию камер сердца (в основном – левого желудочка), и многое другое. ЭКГ играет ключевую роль в диагностике инфаркта миокарда. По кардиограмме без труда можно определить давность и распространенность инфаркта. О локализации судят по отведениям, в которых обнаружены патологические изменения:
I – передняя стенка левого желудочка;
II, aVL, V 5 , V 6 – переднебоковая, боковая стенки левого желудочка;
V 1 -V 3 – межжелудочковая перегородка;
V 4 – верхушка сердца;
III, aVF – заднедиафрагмальная стенка левого желудочка.
Также ЭКГ используется для диагностики остановки сердца и оценки эффективности реанимационных мероприятий. При остановке сердца всякая электрическая активность прекращается, и на кардиограмме видна сплошная изолиния. Если реанимационные м6роприятия (непрямой массаж сердца, введение лекарств) оказались успешными, на ЭКГ вновь отображаются зубцы, соответствующие работе предсердий и желудочков.
А если пациент смотрит и улыбается, а на ЭКГ изолиния то возможны два варианта – либо ошибки в технике регистрации ЭКГ, либо неисправности аппарата. Регистрацию ЭКГ проводит медсестра, интерпретацию полученных данных – кардиолог или врач функциональной диагностики. Хотя ориентироваться в вопросах ЭКГ диагностики обязан врач любой специальности.
На рисунке показана электрическая связь между конечностями пациента и электрокардиографом, необходимая для регистрации так называемых стандартных двуполюсных отведений от конечностей. Термин «двуполюсное отведение» означает, что электрокардиограмма регистрируется с помощью двух электродов, расположенных по обе стороны от сердца, например на конечностях. Следовательно, отведением не может быть один-единственный электрод и провод, соединяющий его с электрокардиографом. Отведением является сочетание двух электродов, провода от которых идут к прибору. В этом случае образуется полный замкнутый контур, включающий тело пациента и электрокардиограф. На рисунке в каждом отведении представлен простой электроизмерительный прибор, хотя на самом деле электрокардиограф является высокочувствительным аппаратом, снабженным лентопротяжным механизмом.
Стандартное отведение I . Для регистрации стандартного отведения I отрицательный вход электрокардиографа соединен с правой рукой, а положительный вход - с левой рукой. Таким образом, когда точка прикрепления правой руки к грудной клетке становится электроотрицательной по сравнению с точкой прикрепления левой руки, электрокардиограф регистрирует отклонение в положительную сторону, т.е. выше нулевой (изоэлектрической) линии. И наоборот, когда точка прикрепления правой руки к грудной клетке становится электроположительной по сравнению с точкой прикрепления левой руки, электрокардиограф регистрирует отклонение в отрицательную сторону, т.е. ниже нулевой линии.
Стандартное отведение II . Для регистрации стандартного отведения II отрицательный вход электрокардиографа соединен с правой рукой, а положительный вход- с левой ногой. Следовательно, когда правая рука оказывается электроотрицательной по сравнению с левой ногой, электрокардиограф регистрирует положительное отклонение от нулевой линии.
Стандартное отведение III . Для регистрации стандартного отведения III отрицательный вход электрокардиографа соединен с левой рукой, а положительный вход - елевой ногой. Следовательно, электрокардиограф регистрирует положительное отклонение, если левая рука оказывается электроотрицательной по сравнению с левой ногой.
Треугольник Эйнтховена . На рисунке вокруг местоположения сердца изображен треугольник, который называют треугольником Эйнтховена. Эта схема показывает, что обе руки и левая нога образуют вершины треугольника, окружающего сердце. Две вершины в верхней части треугольника представляют собой точки, откуда электрические токи по электропроводящим средам организма распространяются к верхним конечностям. Нижняя вершина - это точка, откуда идет распространение токов к левой ноге.
Закон Эйнтховена . Закон Эйнтховена гласит: если в данный момент известна величина электрических потенциалов в двух стандартных отведениях из трех, то величину потенциалов третьего отведения можно определить математически, путем простого сложения первых двух (При сложении необходимо учитывать знаки «плюс» и «минус».)
Например, предположим, что в данный момент потенциал правой руки -0,2 мВ (отрицательный), потенциал левой руки +0,3 мВ (положительный), а потенциал левой ноги +1,0 мВ (положительный). Учитывая показания измерительных приборов, можно видеть, что в отведении I в данный момент регистрируется положительный потенциал +0,5 мВ, т.к. это и есть разница между -0,2 мВ правой руки и +0,3 мВ левой руки. В отведении III регистрируется положительный потенциал +0,7 мВ, а во отведении II - положительный потенциал +1,2 мВ, т.к. это и есть моментная разность потенциалов между соответствующими парами конечностей.
Обратите внимание, что сумма потенциалов отведений I и III равна величине потенциала, зарегистрированного в отведении II (т.е. 0,5 плюс 0,7 равно 1,2). Этот математический принцип, названный законом Эйнтховена, справедлив в любой данный момент регистрации трех стандартных двуполюсных отведений электрокардиограммы.
Вернуться в оглавление раздела " "
Физические основы электрокардиографии
Физические основы ЭКГ заключаются в создании модели электрического генератора, который создавал бы разность потенциалов, соответствующую по величине разности потенциалов между какими-то точками на поверхности тела, созданной сердцем как источником электрического поля.
Голландский ученый Эйнтховен предложил теорию ЭКГ, которая используется в медицине по настоящее время (за цикл работ по ЭКГ Эйнтховен в 1924 г удостоен Нобелевской премии).
Основные положения теории Эйнтховена:
1. Электрическое поле, созданное сердцем можно представить как поле, созданное токовым диполем с электрическим моментом токового диполя т, называемого в электрокардиографии интегральным электрическим вектором сердца (ИЭВС) - с.
2. ИЭВС с находится в однородной проводящей среде.
3. ИЭВС с за цикл работы сердца изменяется по величине и по направлению, причем его начало неподвижно и находится в атриовентрикулярном узле, а конец с описывает в пространстве сложную кривую, проекция которой на плоскости (например, фронтальную) в норме имеет 3 петли: Р , QRS и Т (рис.4).
Рисунок 4. Проекции ИЭВС ( с) на стороны равностороннего треугольника (на линии отведений) по теории Эйнтховена для ЭКГ
Эйнтховен предложил проектировать петли (проекции с на фронтальную плоскость) на стороны равностороннего треугольника (рис.4) и регистрировать разность потенциалов между двумя из трех точек равностороннего треугольника (называемого треугольником Эйнтховена) относительно общей точки (общий электрод подключается к правой ноге - ПН). В треугольнике находится с и конец этого вектора за цикл работы сердца описывает петли Р, QRS и Т (рис.4). Направление с, при котором значение | с | - максимально (максимальное значение зубца “R ”), называют электрической осью сердца.
Вершины треугольника условно обозначают ПР (правая рука), ЛР (левая рука), ЛН (левая нога), общая точка ПН (права нога). Стороны треугольника называют линиями отведения .
Регистрация разности потенциалов между вершинами треугольника называют регистрацией ЭКГ в стандартных отведениях: I (первое) отведение – разность потенциалов между вершинами ПР и ЛР относительно ПН, II (второе) отведение – ПР-ЛН, III (третье) отведение – ЛР-ЛН (рис. 4). Существует дополнительный электрод Г – грудные отведения V (грудной электрод фиксирует в нескольких точках на поверхности груди, получая соответственно несколько грудных ЭКГ).
Электроды при снятии ЭКГ фиксируют не в вершинах равностороннего треугольника, а в эквипотенциальных им точках - обычно в нижних частях соответственно правой руки, левой руки, левой ноги, правой ноги (общий электрод).
Примерный вид графической регистрации разности потенциалов II-го отведения показан на рис.5 (L 1 – период сердечных сокращений). Зубец “Р ” соответствует проекции петли “Р” на II-е отведение, Q – петли Q, R – петли R, S – петли S, Т – петли Т .
Рисунок 5. Зубцы ЭКГ: P, Q, R, S, T
Физиологический смысл зубцов ЭКГ:
Зубец “Р ” отражает возбуждение предсердий.
Зубец “Q” – деполяризация межжелудочковой перегородки (на многих отведениях отсутствует).
Зубец “R ” – деполяризация верхушки, передней, задней и боковой стенки желудочков сердца.
Зубец “S ” – возбуждение основания желудочков сердца.
Зубец “Т ” – реполяризация желудочков сердца.
Интервал “P-Q ” – деполяризация предсердий.
Интервал “Q-T ” – систола желудочков.
Интервал комплекса “QRS ” – деполяризация желудочков.
Интервал “Т-Р ” – состояние “покоя” миокарда.
Записанную на бумаге Dj(t) в каком-либо отведении называют электрокардиограммой , а метод регистрации – электрокардиографией.
Если разность потенциалов подать на вертикально отклоняющие пластины осциллографа, то на экране получим кривую, аналогичную рис.5. Метод называется электрокардиоскопией.
Метод регистрации петель P, QRS, T (рис. 4) путем записи их на бумаге называется векторкардиографией.
Если подать разность потенциалов с одного отведения на вертикально отклоняющие пластины, а с другого – на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (осциллографа), то при сложении взаимно перпендикулярных колебаний ЭКГ на экране получатся петли Р, QRS, Т, аналогичные петлям, изображенным на рис.4. Такой метод регистрации называется векторкардиоскопией .
Регистрация ЭКГ в каком-либо отведении дает только часть информации о пространственной кривой, описываемой концом с за цикл работы сердца. Поэтому для получения более полной информации о функционировании сердца используют, кроме стандартных отведений (рис.6), другие отведения, в том числе:
Отведение грудного электрода с каждым из стандартных, обозначаемых соответственно CR, CL, CF - (рис.6а);
Однополюсные отведения, которые образуются одним из стандартных электродов и средней точкой, полученной путем соединения трех стандартных электродов, каждого последовательно с высокоомным резистором. Наиболее распространено из них грудное (рис.6б);
Усиленные отведения – модификация однополюсных, образуемых одним из стандартных электродов и средней точкой, полученной соединением через высокоомный резистор двух других стандартных электродов. Усиленные отведения обозначают как aVR, aVL, aVF (рис. 6 в, г, д).
|
|
||||||
| |
|||||||
|
Рисунок 6. I-е II-е III-е стандартные отведения
Рисунок 6а и 6б. Грудные отведения
Рисунок 6в, 6г и 6д. Усиленные отведения
11749 0
ЭКГ — незаменимый метод диагностики нарушений сердечного ритма и проводящей системы сердца, гипертрофии миокарда желудочков и предсердий, ИБС, ИМ и других заболеваний сердца. Подробное описание теоретических основ ЭКГ, механизмов формирования ЭКГ-изменений при вышеперечисленных заболеваниях и синдромах приведено в многочисленных современных руководствах и монографиях по ЭКГ (В. Н. Орлов, В. В. Мурашко; А. В. Струтынский, М. И. Кечкер; А. З. Чернов, М. И. Кечкер; А. Б. де Луна, Ф. Циммерман, М. Габриэль Хан и др.). В настоящем руководстве мы ограничимся краткими сведениями о методике и технике традиционной ЭКГ в 12 отведениях, о принципах анализа ЭКГ и критериях диагностики ЭКГ-синдромов и заболеваний сердца.
Электрокардиографические отведения
ЭКГ - запись колебаний разности потенциалов, возникающих на поверхности миокарда или в окружающей его проводящей среде при распространении волны возбуждения по сердцу. ЭКГ регистрируют с помощью электрокардиографа - прибора, предназначенного для записи изменения разности потенциалов между двумя точками в электрическом поле сердца (например, на поверхности тела) во время его возбуждения. Современные электрокардиографы отличает техническое совершенство и способность к одноканальной и многоканальной записи ЭКГ. Изменения разности потенциалов на поверхности тела, возникающие во время работы сердца, фиксируют с помощью различных систем отведений ЭКГ. Каждое отведение регистрирует разность потенциалов между двумя точками (электродами) электрического поля сердца. Электроды подключают к гальванометру электрокардиографа. Один из электродов присоединяют к положительному полюсу гальванометра (это положительный, или активный электрод отведения), второй - к его отрицательному полюсу (отрицательный, или индифферентный электрод отведения). В клинической практике широко используют 12 отведений ЭКГ. Регистрация их показателей обязательна для каждого ЭКГ. Регистрируют:
- 3 стандартных отведения;
- 3 усиленных однополюсных отведения от конечностей;
- 6 грудных отведений.
Стандартные двуполюсные отведения, предложенные в 1913 г. Эйнтховеном, фиксируют разность потенциалов между двумя точками электрического поля, удалёнными от сердца и расположенными во фронтальной плоскости (электроды на конечностях). Для записи отведений электроды накладывают на правую руку (красная маркировка), левую руку (жёлтая маркировка) и левую ногу (зелёная маркировка) (рис. 1).
Рис. 1. Схема формирования трех стандартных электрокардиографических отведений от конечностей. Внизу - треугольник Эйнтховена, каждая сторона которого является осью того или иного стандартного отведения
Электроды попарно подключают к электрокардиографу для регистрации каждого из трёх стандартных отведений. Четвёртый электрод устанавливают на правую ногу для подключения заземляющего провода (чёрная маркировка). Стандартные отведения от конечностей регистрируют, попарно подключая электроды следующим образом:
- I отведение - левая рука (+) и правая рука (-);
- II отведение - левая нога (+) и правая рука (-);
- III отведение - левая нога (+) и левая рука (-).
Знаками (+) и (-) обозначены соответствующие подключения электродов к положительному или отрицательному полюсам гальванометра, то есть указаны положительный и отрицательный полюс каждого отведения. Три стандартных отведения образуют равносторонний треугольник (треугольник Эйнтховена). Его вершины - электроды, установленные на правой руке, левой руке и левой ноге. В центре равностороннего треугольника Эйнтховена расположен электрический центр сердца, или точечный единый сердечный диполь, одинаково удаленный от всех трех стандартных отведений. Гипотетическая линия, соединяющая два электрода одного электрокардиографического отведения, называется осью отведения. Оси стандартных отведений - стороны треугольника Эйнтховена. Перпендикуляры, опущенные из электрического центра сердца к оси каждого стандартного отведения, делят каждую ось на две равные части: положительную, обращенную в сторону положительного (активного) электрода (+) отведения, и отрицательную, обращенную к отрицательному электроду (-).
Усиленные отведения от конечностей предложены Гольдбергером в 1942 г. Они регистрируют разность потенциалов между активным положительным электродом данного отведения, установленным на правой руке, левой руке или левой ноге, и средним потенциалом двух других конечностей (рис. 2).
Рис. 2. Схема формирования трех усиленных однополюсных отведений от конечностей. Внизу - треугольник Эйнтховена и расположение осей трех усиленных однополюсных отведений от конечностей
Таким образом, роль отрицательного электрода в этих отведениях играет так называемый объединённый электрод Гольдбергера, образованный соединением двух конечностей через дополнительное сопротивление. Три усиленных однополюсных отведения от конечностей обозначают следующим образом:
- aVR - усиленное отведение от правой руки;
- aVL - усиленное отведение от левой руки;
- aVF - усиленное отведение от левой ноги.
Обозначение усиленных отведений от конечностей - это сокращение английских слов, означающих: (а) - augemented (усиленный); (V) - voltage (потенциал); (К) - right (правый); (L) - left (левый); (F) - foot (нога). Как видно на рис. 2, оси усиленных однополюсных отведений от конечностей получают, соединяя метрический центр сердца с местом наложения активного электрода данного отведения, то есть с одной из вершин треугольника Эйнтховена. Электрический центр сердца делит оси этих отведений на две равные части: положительную, обращенную к активному электроду, и отрицательную, обращенную к объединённому электроду Гольдбергера.
Стандартные и усиленные однополюсные отведения от конечностей регистрируют изменения электродвижущей силы сердца во фронтальной плоскости, то есть в плоскости треугольника Эйнтховена. Для точного и наглядного определения различных отклонений электродвижущей силы сердца во фронтальной плоскости предложена шестиосевая система координат (Бэйли, 1943). Оси трёх стандартных и трёх усиленных отведений от конечностей, проведённые через электрический метр сердца, образуют шестиосевую систему координат. Электрический центр сердца делит ось каждого отведения на положительную и отрицательную часть, обращённую соответственно к активному (положительному) или к отрицательному электроду (рис. 3).
Рис. 3. Шестиосевая система координат по Бэйли
Электрокардиографические отклонения в отведениях от конечностей рассматривают как различные проекции одной и той же электродвижущей силы сердца на оси данных отведений. Таким образом, сопоставляя амплитуду и полярность электрокардиографических комплексов в отведениях, входящих в состав шестиосевой системы координат, можно точно определять величину и направление вектора электродвижущей силы сердца во фронтальной плоскости. Направление осей отведений определяют в градусах. За начало отсчёта принимают радиус, проведённый строго горизонтально из электрического центра сердца влево по направлению к положительному полюсу I стандартного отведения. Положительный полюс II стандартного отведения расположен под углом +60°, отведения aVF - под углом +90°, III стандартного отведения- под углом +120°, aVL - под углом -30°, а aVR - под углом -150° к горизонтали. Ось отведения aVL перпендикулярна оси II стандартного отведения, ось I стандартного отведения перпендикулярна оси aVF, а ось aVR перпендикулярна оси III стандартного отведения.
Грудные однополюсные отведения, предложенные Вильсоном в 1934 г., регистрируют разность потенциалов между активным положительным электродом, установленным в определённых точках на поверхности грудной клетки, и отрицательным объединённым электродом Вильсона (рис. 4).
Рис. 4. Места наложения 6 грудных электродов
Его образуют соединение дополнительных сопротивлений трёх конечностей (правой руки, левой руки и левой ноги) с объединённым потенциалом, близким к нулю (около 0,2 мВ). Для записи ЭКГ активные электроды устанавливают в 6 общепринятых позиций на грудной клетке:
- отведение V1 - в четвёртом межреберье по правому краю грудины;
- отведение V2 - в четвёртом межреберье по левому краю грудины;
- отведение V3 - между второй и четвёртой полицией, примерно на уровне V ребра по левой окологрудинной линии;
- отведение V4 - в пятом межреберье по левой срединно-ключичной линии;
- отведение V5 - на том же горизонтальном уровне, что и V4 , по левой передней подмышечной линии;
- отведение V6 - по левой средней подмышечной линии на том же горизонтальном уровне, что и электроды отведений V4 и V5 .
В отличие от стандартных и усиленных отведений от конечностей грудные отведения регистрируют изменения электродвижущей силы сердца в горизонтальной плоскости. Линия, соединяющая электрический центр сердца с местом расположения активного электрода на грудной клетке, образует ось каждого грудного отведения (рис. 5). Оси отведений V1 и V5 , а также V2 и V6 приблизительно перпендикулярны друг другу.
Рис. 5. Расположение осей 6 грудных электрокардиографических отведений в горизонтальной плоскости
Диагностичсекие возможности ЭКГ могут быть расширены с помощью дополнительных отведений. Их использование особенно целесообразно в тех случаях, когда обычная программа регистрации 12 общепринятых отведений ЭКГ не позволяет диагностировать ту или иную патологию или требуется уточнение количественных параметров обнаруженных изменений. Методика регистрации дополнительных грудных отведений отличается от методики записи 6 общепринятых грудных отведений локализацией активного электрода на поверхности грудной клетки. Роль электрода, соединённого с отрицательным полюсом кардиографа, играет объединённый электрод Вильсона. Для более точной диагностики очаговых изменений миокарда в заднебазальных отделах ЛЖ используют однополюсные отведения V7 -V9 . Активные электроды устанавливают по задней подмышечной (V7 ), лопаточной (V8 ) и околопозвоночной (V9 ) линии на уровне горизонтали электродов V4 -V6 (рис. 6).
Рис. 6. Расположение электродов дополнительных грудных отведений V7 - V9 (а) и осей этих отведений в горизонтальной плоскости (б)
Для диагностики очаговых изменений миокарда задней, переднебоковой и верхних отделов передней стенки применяют двухполюсные отведения по Небу. Для записи этих отведений применяют электроды для регистрации трёх стандартных отведений от конечностей. Электрод с красной маркировкой, обычно устанавливаемый на правой руке, помещают во второе межреберье по правому краю грудины; электрод с левой ноги (зелёная маркировка) переставляют в позицию грудного отведения V4 , (у верхушки сердца); электрод с жёлтой маркировкой, устанавливаемый на левую руку, помещают на том же горизонтальном уровне, что и зелёный электрод, но по задней подмышечной линии (рис. 7). Если переключатель отведений электрокардиографа находится в положении I стандартного отведения, регистрируют отведение. Перемещая переключатель на II и III стандартные отведения, записывают соответственно отведения (Inferior, I) и (Anterior, А). Для диагностики гипертрофии правых отделов сердца и очаговых изменений ПЖ применяют отведения V38 - V68 . Их активные электроды помещают на правой половине грудной клетки (рис. 8).
Рис. 7. Расположение электродов и осей дополнительных грудных отведений по Небу
Рис. 8. Расположение электродов дополнительных грудных отведений V38 - V68
Струтынский А.В.
Электрокардиография
В 2002 г. опубликовал редакционную статью «10 величайших открытий в кардиологии XX века». Среди них были и ангиопластика, и открытая операция на сердце. Однако, бесспорно, первым методом в этом списке стоит электрокардиография, а рядом - фамилия голландца Виллема Эйнтховена, создателя первого распространенного метода инструментальной неинвазивной диагностики, с которым сталкивался каждый из нас. Нобелевский комитет по достоинству оценил изобретение и с формулировкой «за открытие техники электрокардиографии» вручил Эйнтховену премию.
Рисунок 1. Огастес Дезире Уоллер и его собака Джимми.
Если быть совсем точными, то, конечно, первую в истории электрокардиограмму (ЭКГ) снял не Эйнтховен. Но рейтинг Texas Heart Institute Journal всё же справедлив - по ней было абсолютно ничего не понятно. И «голландцем» нашего героя назвать можно, но можно и по-другому. Однако все по порядку.
Если рассуждать по принципу «государство N - родина слонов», Резерфорд , к примеру, окажется первым новозеландским нобелевским лауреатом, а Виллем Эйнтховен - первым нобелиатом Индонезии. Потому что родился он на острове Ява, в городе Семаранг, ныне - пятом по величине городе Индонезии. Тогда это была Голландская Ост-Индия , о государстве Индонезия никто не слышал, ведь до признания ее независимости оставалось более 80 лет.
С происхождением у Эйнтховена тоже все замысловато: он потомок изгнанных из Испании евреев. Фамилия появилась при Наполеоне, который в своем Кодексе указал, чтобы все граждане его империи, куда входила Голландия, имели фамилии. Двоюродный дед Эйнтховена выбрал немного искаженное название города, где он жил (надеюсь, не нужно упоминать, какого).
Отцом будущего нобелиата был военный врач, Якоб Эйнтховен, который, к сожалению, не смог обеспечить собственное здоровье. В 1866 г. он умер от инсульта, и через четыре года (Виллему тогда было уже 10) его семья перебралась в Утрехт. Разумеется, большого достатка в семье не было - его мать осталась одна с тремя детьми. Виллем решил пойти по стопам отца - отчасти по призванию (медицина), отчасти - по нужде. Дело в том, что заключив военный контракт, он смог обучаться на медицинском факультете Утрехтского университета бесплатно.
В студенческие годы Виллем был очень спортивным человеком, регулярно заявлял, что и в учебе нужно «не дать погибнуть телу», был прекрасным фехтовальщиком и гребцом (последнее - опять же вынужденно, поскольку сломал запястье и занялся греблей для восстановления функциональности кисти). Да и первая работа Эйнтховена по медицине была посвящена механизму работы локтевого сустава, одинаково важного как гребцу, так и фехтовальщику. В этой работе, пожалуй, уже проявилась двойственность таланта Эйнтховена: прекрасное знание анатомии и физиологии и интерес к физическим принципам работы человеческого организма. В данном случае - механике. А ведь дальше были работы и по оптике, и, разумеется, по электричеству.
Рисунок 2. Капиллярный электрометр Липпманна.
Дальше нашему герою очень повезло. Правда, при этом не повезло профессору физиологии Лейденского университета Адриану Хейнсиусу: он умер. А юному Эйнтховену, четверти века от роду, вместо службы в медицинском корпусе досталось профессорское место в не самом последнем европейском университете. Это случилось в 1886 г., и с тех пор более 41 года Эйнтховен работал в Лейдене - до самой своей смерти в 1927 г.
Активно занимался Эйнтховен и офтальмологией - его докторская диссертация называлась «Стереоскопия посредством дифференцировки цветов». Позже вышли очень интересные работы «Простое физиологическое объяснение различных геометрико-оптических иллюзий», «Аккомодация человеческого глаза» и другие. Впрочем, больше всего времени молодой исследователь занимался физиологией дыхания. В том числе и работой нервных импульсов в механизме контроля дыхания.
Но тут подоспел Первый Международный конгресс по физиологии - важнейшее событие в мировой медицине (Базель, 1889 г.). Там и произошла эпохальная встреча с Огастесом Уоллером (рис. 1), который первым в мире показал, что можно снять запись электрических импульсов сердца, не вскрывая тело живого организма (1887 г.) . То, что само тело человека может производить электричество, было очень новой мыслью в физиологии.
В Базеле Уоллер показывал свою работу при помощи собственного пса Джимми. Именно Уоллера нужно называть (и называют) первооткрывателем ЭКГ.
Правда, надо сказать, что кардиограммы у Уоллера были ужасные. Он регистрировал импульсы при помощи капиллярного электрометра (кстати, разработанного нобелевским лауреатом по физике 1908 года и одним из изобретателей цветной фотографии Габриэлем Липпманном) (рис. 2).
Рисунок 3. Струнный гальванометр Эйнтховена.
Рисунок 5. Треугольник Эйнтховена.
В этом приборе электрические импульсы от сердца попадали на капилляр с ртутью, уровень которой менялся в зависимости от силы тока. Но сама по себе ртуть меняла положение не мгновенно, а обладала некоей инерцией (ртуть ведь очень тяжелая жидкость). В результате получалась каша. Более того, записать импульсы сердца - это интересная задача, но тут любой ученый должен уметь отвечать на самый главный вопрос - «и что?»
Пять лет (с 1890 по 1895 гг.) Эйнтховен занимался усовершенствованием технологии капиллярной электрометрии и попутно создал нормальный математический аппарат обработки «каши». Что-то начало получаться, но все равно прибор был ненадежным, неточным и громоздким. Однако нельзя сказать, что эти годы прошли зря: в 1893 г. на заседании Нидерландской медицинской ассоциации из уст Эйнтховена впервые официально прозвучал термин «электрокардиограмма» .
Однако нормальной кардиограммы получить капиллярным методом не удалось. И в 1901 году Виллем Эйнтховен сделал собственный прибор - струнный гальванометр , а первую статью о том, что на нем записана кардиограмма, он опубликовал в 1903 г. (издание датировано 1902 г. ).
Его главной частью была кварцевая струна - ниточка из кварца толщиной в 7 микрон (рис. 3). Она делалась весьма оригинальным способом: стрела, к которой было прикреплено кварцевое разогретое волокно, выстреливалась из лука (от себя добавим, что таким же способом 20 лет спустя в свежесозданном ленинградском Физтехе молодые исследователи Николай Семенов и Петр Капица получали сверхтонкие капилляры). Эта нить при попадании на нее электрических импульсов отклонялась в постоянном магнитном поле. Чтобы фиксировать отклонение нити, параллельно ей во время измерений двигалась фотобумага, на которую при помощи системы линз проецировалась тень от нити (рис. 4).
Рисунок 6. Зубцы и интервалы кардиограммы.
Интересно, как на первые кардиограммы наносилась временная координатная сетка (сейчас бумага для кардиограмм сразу содержит сетку, но у Эйнтховена-то была фотобумага!). Сетка наносилась при помощи теней от спиц велосипедного колеса, вращавшегося с постоянной скоростью.
Голландец недолго прожил в лауреатах - через два года после своей нобелевской лекции он умер от рака желудка. Печальнее всего, что, несмотря на открытость своей лаборатории (в ней часто бывали гости), ни учеников, ни научной школы после Эйнтховена не осталось. А вот лаборатория Эйнтховена есть: его именем названа лаборатория экспериментальной сосудистой медицины в его родном Лейдене (Лейденский университетский медицинский центр, LUMC).
И еще одно любопытное наблюдение. Статья про Эйнтховена в русскоязычной Википедии гораздо подробнее и длиннее, чем статья в англоязычной , и более того, входит в число «хороших» статей (свидетельствую - хороша!). Удивительный факт, но у открывателя кардиограммы есть свои русскоязычные поклонники. Впрочем, теперь их стало минимум на одного больше.
Литература
- Mehta N.J., Khan I.A. (2002). Cardiology’s 10 greatest discoveries of the 20th century. Tex. Heart Inst. J. 29 , 164–71 ;
- Waller A. D. (1887). A demonstration on man of electromotive changes accompanying the heart’s beat . J. Physiol . 8 , 229–234 ;
- Einthoven W. (1901). Un nouveau galvanomètre. Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles. ». Сайт политехнического музея..