Hvad er et EKG, EMG, EEG?

Et EKG er et elektrokardiogram, en registrering af hjertets elektriske signaler. Det faktum, at der opstår en potentiel forskel i hjertet ved ophidselse, blev vist allerede i 1856 i Dubois-Reymond-æraen. Eksperimentet, der beviser dette, blev sat af Kelliker og Muller nøjagtigt i henhold til Galvanis opskrift: en nerve, der løb til frøens fod, blev lagt på et isoleret hjerte, og denne "levende voltmeter" reagerede med en rykkende pote til hver hjerterytme.

Med fremkomsten af ​​følsomme elektriske måleinstrumenter blev det muligt at fange de elektriske signaler fra et arbejdshjerte ved at påføre elektroder ikke direkte på hjertemuskelen, men på huden.

I 1887 var det for første gang muligt at registrere et humant EKG på denne måde.Det blev udført af den engelske videnskabsmand A. Waller ved hjælp af et kapillærelektrometer (grundlaget for denne enhed var en tynd kapillær, hvori kviksølv blev afgrænset af svovlsyre. Når strøm blev ført gennem en sådan kapillær, var overfladespændingen ved grænsen væsker skiftede og menisken skiftede langs kapillæren.)

Denne enhed var upraktisk at bruge, og den udbredte anvendelse af elektrokardiografi begyndte senere, efter indførelsen i 1903 af en mere avanceret enhed - Einthoven streng galvanometer. (Betjeningen af ​​denne enhed er baseret på bevægelse af en leder med en strøm i et magnetfelt. Dirigentens rolle blev spillet af et sølvfarvet kvartsfilament med flere mikrometer i diameter, tæt strækket i et magnetfelt. Når en strøm blev passeret gennem denne streng, bøjede den lidt. Disse afvigelser blev observeret med et mikroskop. Enheden havde lav inerti og tilladt at registrere hurtige elektriske processer.)

Efter udseendet af denne enhed i et antal laboratorier begyndte de at undersøge detaljeret, hvordan EKG for et sundt hjerte og hjerte adskiller sig i forskellige sygdomme. For disse værker modtog V. Einthoven Nobelprisen i 1924, og den sovjetiske videnskabsmand A. F. Samoilov, der gjorde meget for udviklingen af ​​elektrokardiografi, modtog Leninprisen i 1930. Som et resultat af det næste trin i udviklingen af ​​teknologi (udseendet af elektroniske forstærkere og optagere) begyndte elektrokardiografer at blive brugt på hvert større hospital.

Hvilken art har EKG?

Når en hvilken som helst nerve- eller muskelfiber er ophidset, strømmer strøm i nogle af dens sektioner gennem membranen ind i fiberen, og i andre flyder ud. I dette tilfælde strømmer nødvendigvis strømmen gennem det ydre miljø, der omgiver fiberen, og skaber en potentiel forskel i dette medium. Dette giver dig mulighed for at registrere excitationen af ​​fiberen ved hjælp af ekstracellulære elektroder uden at trænge ind i cellen.

Hjertet er en ret kraftig muskel. Mange fibre er samtidig begejstrede i det, og en tilstrækkelig stærk strøm strømmer i omgivelserne omkring hjertet, som selv på overfladen af ​​kroppen skaber potentielle forskelle i størrelsesordenen 1 mV.

For at lære mere fra EKG om hjertets tilstand registrerer læger mange kurver mellem forskellige punkter i kroppen. For at forstå disse kurver har du brug for en masse erfaring. Med fremkomsten af ​​computerteknologi er det blevet muligt at automatisere processen med at "læse" EKG betydeligt. En computer sammenligner en given patients EKG med de prøver, der er gemt i hendes hukommelse og giver lægen en formodende diagnose (eller flere mulige diagnoser).

Nu er der mange andre nye tilgange til analyse af EKG. Det virker meget interessant. I henhold til de registrerede fra mange punkter af kroppen, og deres ændring i tid, er det muligt at beregne, hvordan bølgen af ​​ophidselse bevæger sig gennem hjertet, og hvilke dele af hjertet, der bliver uopspændt (for eksempel påvirkes de af et hjerteanfald). Disse beregninger er meget krævende, men de blev mulige med fremkomsten af ​​computere.

Denne tilgang til EKG-analyse blev udviklet af L. I. Titomir, en medarbejder ved Institut for Informationsoverføringsproblemer ved USSR Academy of Sciences.I stedet for mange kurver, der er vanskelige at forstå, trækker computeren på skærmen hjertet og spredningen af ​​spænding i sine afdelinger. Du kan direkte se, i hvilket område af hjertet excitationen er langsommere, hvilke dele af hjertet der ikke overhovedet er begejstrede osv.

Hjertets potentialer blev brugt i medicin ikke kun til diagnose, men også til kontrol af medicinsk udstyr. Forestil dig, at en læge skal tage røntgenbilleder af hjertet i forskellige faser af dets cyklus, dvs. på tidspunktet for maksimal sammentrækning, maksimal afslapning osv. Dette er nødvendigt for nogle sygdomme. Men hvordan kan man fange øjeblikket med størst sammentrækning? Du er nødt til at tage en masse billeder i håb om, at en af ​​dem kommer i den rigtige fase.

Og derfor besluttede de sovjetiske forskere V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin og M. L. Tsetlin at tænde for røntgenudstyret fra EKG-bølgen. Dette krævede en ikke så kompliceret elektronisk enhed, der omfattede optagelse med en given forsinkelse i forhold til EKG-bølgen. Den vittige løsning af problemet i sig selv er især interessant, idet det var et af de første (nu adskillige) enheder, hvor kroppens naturlige potentialer kontrollerer visse kunstige apparater; Dette teknologiområde kaldes biofeedback.

Kroppens skeletmuskler genererer også potentialer, der kan registreres fra hudens overflade. Dette kræver dog mere avanceret udstyr end til EKG-optagelse. Individuelle muskelfibre fungerer normalt asynkront, deres signaler, der overlapper hinanden, kompenseres delvist, og som et resultat opnås lavere potentialer end i tilfælde af en EKG.

Den elektriske aktivitet af skeletmusklen kaldes et elektromyogram - EMG. For første gang blev potentialerne i menneskelige muskelfibre opdaget ved at lytte til dem ved hjælp af en telefon, den russiske videnskabsmand N. E. Vvedensky tilbage i 1882.

I 1907 brugte den tyske videnskabsmand G. Pieper et strenggalvanometer til deres objektive registrering. Det var imidlertid en kompleks og møysommelig metode. Først efter katodeoscilloskop og elektronisk udstyr dukkede op i 1923 begyndte elektromyografi at udvikle sig intensivt. Nu bruges det i videnskab, medicin, sport og også til biokontrol.

En af de første store anvendelser af EMG-biokontrol er at skabe proteser til mennesker, der har mistet armen. Sådanne proteser blev først oprettet i vores land.

Og hvad er en EEG?

Dette er et elektroencephalogram, dvs. hjernens elektriske aktivitet, potentielle svingninger skabt af hjernens neuroner og registreret direkte fra overfladen af ​​hovedet. Nerveceller, som muskelfibre, fungerer samtidig: når nogle af dem skaber et positivt potentiale på overfladen af ​​huden, skaber andre et negativt. Gensidig kompensation af potentialer her er endnu stærkere end for EMG. Som et resultat er amplituden af ​​EEG cirka hundrede gange mindre end EKG, derfor kræver deres registrering mere følsomt udstyr.

EEG blev først registreret af den russiske forsker V, V. Pravdich-Nemsky på hunde ved hjælp af et strenggalvanometer. Han introducerede curare til hunde, så stærkere muskelstrømme ikke forstyrrede registreringen af ​​hjernestrømme.

I 1924 begyndte den tyske psykiater G. Berger ved Jena University studiet af human EEG. Han beskrev periodiske svingninger i hjernepotentialer med en frekvens på ca. 10 Hz, der kaldes alfa-rytmen. Han registrerede først EEG af en person med et anfald af epilepsi og kom til den konklusion, at Galvani havde ret, hvilket antydede, at et afsnit opstår i nervesystemet med epilepsi. hvor strømme er specielt stærke (celler der eksiteres kontinuerligt ved høj frekvens).

Da vi talte om meget svage potentialer registreret af en lidt kendt læge, tiltrådte Bergers resultater ikke opmærksomhed i lang tid; selv offentliggjorde han dem kun 5 år efter opdagelsen. Og først efter i 1930de blev bekræftet af de berømte engelske forskere Adrian og Matthews, de blev "... stemplet med akademisk godkendelse", med ordene fra G. Walter, en engelsk videnskabsmand, der beskæftigede sig med de kliniske aspekter af EEG i Gallias laboratorium. I dette laboratorium blev der udviklet metoder, der gjorde det muligt at bestemme placeringen af ​​en tumor eller blødning i hjernen af ​​EEG, svarende til, hvordan EKG tidligere har lært at bestemme placeringen af ​​et hjerteanfald i hjertet.

Derefter blev der ud over alfa-rytmen opdaget andre hjernerytmer, især rytmer forbundet med forskellige typer søvn. Der er mange EEG-biofeedback-projekter. For eksempel, hvis driveren konstant registrerer EEG, kan du bruge computeren til at bestemme øjeblikket, koden, han begynder at slukke og vække ham. Desværre er alle sådanne projekter stadig vanskelige at gennemføre, da amplituden af ​​EEG er meget lille.

Ud over EEG - udsving i hjernens potentiale i fravær af særlige påvirkninger, er der en anden form for hjernepotentialer - kaldet potentialer (EP).

Fremkaldte potentialer er elektriske reaktioner, der opstår som reaktion på en lysglimt, lyd osv. Da mange neuroner i hjernen reagerer næsten samtidig på en lys lysglimt, er de fremkaldte potentialer normalt meget større end EEG. Det var ikke tilfældigt, at de blev opdaget meget tidligere end EEG (i 1875 af engelskmanden Keton og uafhængigt af det i 1876 af den russiske forsker V. Ya. Danilevsky).

Ved hjælp af fremkaldte potentialer kan man løse interessante videnskabelige problemer. F.eks. Efter en lysglimt forekommer responsen (EP) først i hjernens occipitale region. Herfra kan vi konkludere, at det er i dette område signaler om lys kommer.

Ved elektrisk hudirritation opstår der fremkaldte potentialer i det mørke område af hjernen.

Med irritation af huden på hånden forekommer de et sted, huden på foden på et andet. Du kan kortlægge disse svar, og dette kort viser, at hudens overflade giver en fremspring på den parietale region af cortex i den menneskelige hjerne. Det er interessant, at i dette design er nogle proportioner overtrådt, for eksempel er håndfremspringet uforholdsmæssigt stort. Ja, dette er naturligt: ​​hjernen har brug for meget mere detaljeret information om hånden end for eksempel om ryggen.