Hva er et EKG, EMG, EEG?

Et EKG er et elektrokardiogram, en registrering av hjertets elektriske signaler. Det faktum at en potensiell forskjell oppstår i hjertet ved eksitasjon, ble vist allerede i 1856, under Dubois-Reymond-tiden. Eksperimentet som beviste dette ble satt av Kelliker og Müller nøyaktig i henhold til Galvanis oppskrift: en nerve som løp til froskens fot ble lagt på et isolert hjerte, og denne "levende voltmeteren" svarte med et rykk av labben til hvert hjerteslag.

Ved bruk av følsomme elektriske måleinstrumenter er det blitt mulig å fange opp de elektriske signalene til et fungerende hjerte ved å påføre elektroder ikke direkte på hjertemuskelen, men på huden.

I 1887 var det for første gang mulig å registrere et humant EKG på denne måten.Dette ble gjort av den engelske forskeren A. Waller ved å bruke et kapillærelektrometer (basisen til denne enheten var en tynn kapillær hvor kvikksølv ble avgrenset av svovelsyre. Når strøm ble ført gjennom et slikt kapillær, var overflatespenningen ved grensen væsker endret seg og menisken flyttet seg langs kapillæren.)

Denne enheten var upraktisk å bruke, og den utbredte bruken av elektrokardiografi begynte senere, etter ankomsten i 1903 av et mer avansert apparat - Einthoven strenggalvanometer. (Driften av denne enheten er basert på bevegelsen av en leder med en strøm i et magnetfelt. Lederens rolle ble spilt av et sølvfarget kvartsfilament med flere mikrometer i diameter, tett strukket i et magnetfelt. Når en strøm ble ført gjennom denne strengen, bøyde den seg litt. Disse avvikene ble observert med et mikroskop. Enheten hadde lav treghet og tillatt å registrere raske elektriske prosesser.)

Etter utseendet til denne enheten i en rekke laboratorier, begynte de å studere i detalj hvordan EKG for et sunt hjerte og hjerte skiller seg i forskjellige sykdommer. For disse verkene mottok V. Einthoven Nobelprisen i 1924, og den sovjetiske forskeren A. F. Samoilov, som gjorde mye for utviklingen av elektrokardiografi, fikk Leninprisen i 1930. Som et resultat av neste trinn i utviklingen av teknologi (utseendet til elektroniske forsterkere og opptakere), begynte elektrokardiografer å bli brukt på alle store sykehus.

Hva er arten av EKG?

Når en hvilken som helst nerve- eller muskelfiber er opphisset, strømmer strøm i noen av delene gjennom membranen inn i fiberen, og i andre flyter den ut. I dette tilfellet strømmer nødvendigvis strømmen gjennom det ytre miljøet rundt fiberen, og skaper en potensiell forskjell i dette mediet. Dette lar deg registrere eksitasjonen av fiberen ved bruk av ekstracellulære elektroder, uten å trenge inn i cellen.

Hjertet er en ganske kraftig muskel. Mange fibre begeistres samtidig i den, og det strømmer en tilstrekkelig sterk strøm i omgivelsene rundt hjertet, som selv på overflaten av kroppen skaper potensielle forskjeller i størrelsesorden 1 mV.

For å lære mer fra EKG om hjertets tilstand registrerer leger mange kurver mellom forskjellige punkter i kroppen. For å forstå disse kurvene trenger du mye erfaring. Med bruk av datateknologi har det blitt mulig å automatisere prosessen med å "lese" EKG betydelig. En datamaskin sammenligner EKG fra en gitt pasient med prøvene som er lagret i hennes minne og gir legen en presumptiv diagnose (eller flere mulige diagnoser).

Nå er det mange andre nye tilnærminger til analysen av EKG. Det virker veldig interessant. I følge de registrerte fra mange punkter i kroppen, og deres endring i tid, er det mulig å beregne hvordan eksitasjonsbølgen beveger seg gjennom hjertet og hvilke deler av hjertet som blir uopphissede (for eksempel påvirkes de av et hjerteinfarkt). Disse beregningene er veldig arbeidskrevende, men de ble mulige med bruk av datamaskiner.

Denne tilnærmingen til EKG-analyse ble utviklet av L. I. Titomir, ansatt ved Institute for Information Transmission Problems of the USSR Academy of Sciences.I stedet for mange kurver som er vanskelige å forstå, trekker datamaskinen på skjermen hjertet og spredningen av eksitasjon i avdelingene sine. Du kan direkte se i hvilket område av hjertet eksitasjonen er tregere, hvilke deler av hjertet som ikke er begeistret i det hele tatt, etc.

Potensialene i hjertet ble brukt i medisin ikke bare for diagnose, men også for å kontrollere medisinsk utstyr. Se for deg at en lege trenger å ta røntgenbilder av hjertet i forskjellige faser av syklusen, det vil si på tidspunktet for maksimal sammentrekning, maksimal avslapning osv. Dette er nødvendig for noen sykdommer. Men hvordan fange øyeblikket med størst sammentrekning? Du må ta mange bilder i håp om at en av dem kommer i riktig fase.

Og slik bestemte de sovjetiske forskerne V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin og M. L. Tsetlin seg for å slå på røntgenutstyret fra EKG-bølgen. Dette krevde en ikke så komplisert elektronisk enhet, som inkluderte skyting med en gitt forsinkelse i forhold til EKG-bølgen. Den vittige løsningen av problemet i seg selv er spesielt interessant i og med at det var et av de første (nå tallrike) enhetene der kroppens naturlige potensialer styrer visse kunstige apparater; Dette teknologiområdet kalles biofeedback.

Skjelettmusklene i kroppen genererer også potensialer som kan registreres fra overflaten av huden. Dette krever imidlertid mer avansert utstyr enn for EKG-opptak. Individuelle muskelfibre fungerer vanligvis asynkront, signalene som overlapper hverandre delvis kompenseres, og som et resultat oppnås lavere potensial enn i tilfelle av en EKG.

Skjelettmuskelens elektriske aktivitet kalles et elektromyogram - EMG. For første gang ble potensialene til menneskelige muskelfibre oppdaget ved å lytte til dem ved hjelp av en telefon, den russiske forskeren N. E. Vvedensky tilbake i 1882.

I 1907 brukte den tyske forskeren G. Pieper et strenggalvanometer for sin objektive registrering. Imidlertid var det en sammensatt og arbeidskrevende metode. Først etter at katodeoscilloskop og elektronisk utstyr dukket opp i 1923, begynte elektromyografi å utvikle seg intenst. Nå er det mye brukt i vitenskap, medisin, sport, og også til biokontroll.

En av de første store bruksområdene med EMG-biokontroll er å lage proteser for mennesker som har mistet armen. Slike proteser ble først opprettet i landet vårt.

Og hva er en EEG?

Dette er et elektroencefalogram, dvs. elektrisk aktivitet i hjernen, potensielle svingninger skapt av arbeidet med hjerneneuroner og registrert direkte fra overflaten av hodet. Nerveceller, som muskelfibre, fungerer samtidig: når noen av dem skaper et positivt potensiale på overflaten av huden, andre skaper et negativt. Gjensidig kompensasjon av potensialer her er enda sterkere enn for EMG. Som et resultat er amplituden til EEG omtrent hundre ganger mindre enn EKG, derfor krever deres registrering mer følsomt utstyr.

EEG ble først registrert av den russiske forskeren V, V. Pravdich-Nemsky på hunder ved hjelp av et strenggalvanometer. Han introduserte curare for hunder slik at sterkere muskelstrømmer ikke forstyrret registreringen av hjernestrømmer.

I 1924 begynte den tyske psykiateren G. Berger ved Jena University studiet av menneskelig EEG. Han beskrev periodiske svingninger i hjernepotensialer med en frekvens på omtrent 10 Hz, som kalles alfa-rytmen. Han registrerte først EEG av en person med et anfall av epilepsi og kom til at Galvani hadde rett, noe som antydet at en seksjon oppstår i nervesystemet med epilepsi. der strømningene er spesielt sterke (celler der eksiteres kontinuerlig med høy frekvens).

Siden vi snakket om veldig svake potensialer registrert av en lite kjent lege, vakte Bergers resultater ikke oppmerksomhet på lenge; selv publiserte han dem bare 5 år etter oppdagelsen. Og først etter i 1930de ble bekreftet av de berømte engelske forskerne Adrian og Matthews, de ble "... stemplet med akademisk godkjenning", etter ordene fra G. Walter, en engelsk vitenskapsmann som behandlet de kliniske aspektene ved EEG i laboratoriet i Gallia. I dette laboratoriet ble det utviklet metoder som gjorde det mulig å bestemme plasseringen av en svulst eller blødning i hjernen av EEG, på samme måte som tidligere kjent av EKG for å bestemme plasseringen av et hjerteinfarkt i hjertet.

I tillegg til alfa-rytmen, ble andre hjernerytmer oppdaget, spesielt rytmer assosiert med forskjellige typer søvn. Det er mange EEG-biofeedback-prosjekter. For eksempel, hvis driveren hele tiden registrerer EEG, kan du bruke datamaskinen til å bestemme øyeblikket, koden, han begynner å døs og vekke ham. Dessverre er alle slike prosjekter fremdeles vanskelige å gjennomføre, siden amplituden til EEG er veldig liten.

I tillegg til EEG - svingninger i hjernens potensial i mangel av spesielle effekter, er det en annen form for hjernepotensialer som kalles evoked potentials (EP).

Fremkalte potensialer er elektriske reaksjoner som oppstår som respons på et lysglimt, lyd osv. Siden mange nevroner i hjernen reagerer nesten samtidig på et sterkt lysglimt, er de fremkalte potensialene vanligvis mye større enn EEG. Det var ingen tilfeldighet at de ble oppdaget mye tidligere enn EEG (i 1875, av engelskmannen Keton og uavhengig av den i 1876 av den russiske forskeren V. Ya. Danilevsky).

Ved å bruke fremkalte potensialer kan man løse interessante vitenskapelige problemer. For eksempel, etter et lysglimt, oppstår responsen (EP) først i den okkipitale regionen av hjernen. Av dette kan vi konkludere med at det er i denne regionen signaler om lys kommer.

Med elektrisk hudirritasjon oppstår vekket potensial i det mørke området av hjernen.

Med irritasjon av huden på hånden forekommer de et sted, huden på foten på et annet. Du kan kartlegge disse svarene, og dette kartet viser at overflaten på huden gir en projeksjon på den parietale regionen av hjernebarken. Det er interessant at i denne utformingen brytes noen proporsjoner, for eksempel er hånds projeksjon uforholdsmessig stor. Ja, dette er naturlig: hjernen trenger mye mer detaljert informasjon om hånden enn for eksempel om ryggen.