Što je EKG, EMG, EEG?

EKG je elektrokardiogram, snimka električnih signala srca. Činjenica da se u srcu pojavljuje potencijalna razlika nakon uzbuđenja pokazala je već 1856. godine, za vrijeme Dubois-Reymonda. Eksperiment koji je dokazao da su Kelliker i Müller postavili točno prema Galvanijevom receptu: živac koji ide do stopala žabe položen je na izolirano srce, a ovaj "živi voltmetar" reagirao je trzanjem šape na svaki otkucaj srca.

Pojavom osjetljivih električnih mjernih instrumenata postalo je moguće hvatanje električnih signala radnog srca primjenom elektroda ne izravno na srčani mišić, već na kožu.

Godine 1887. prvi put je bilo moguće registrirati ljudski EKG na ovaj način. To je učinio engleski znanstvenik A. Waller koristeći kapilarni elektrometar (osnova ovog uređaja bio je tanki kapilar u kojemu je živa bila omeđena sumpornom kiselinom. Kad je struja prolazila kroz takav kapilar, površinska napetost na granici tekućine su se promijenile, a menisk se pomaknuo duž kapilare.)

Ovaj je uređaj bio neugodan za uporabu, a široka upotreba elektrokardiografije započela je kasnije, nakon pojave 1903. naprednijeg uređaja - galvanometra Einthoven-a. (Rad ovog uređaja zasnovan je na kretanju vodiča sa strujom u magnetskom polju. Ulogu vodiča imao je srebrni kvarcni filament promjera nekoliko mikrometara, čvrsto ispružen u magnetskom polju. Kad je struja prolazila kroz ovaj niz, lagano se savila. Ova odstupanja opažena su mikroskopom. Uređaj je imao mala inercija i dopušteno je registriranje brzih električnih procesa.)

Nakon pojave ovog uređaja u brojnim laboratorijima, počeli su detaljno proučavati kako se EKG zdravog srca i srca razlikuje kod različitih bolesti. Za ta djela V. Einthoven je 1924. dobio Nobelovu nagradu, a sovjetski znanstvenik A. F. Samoilov, koji je mnogo učinio na razvoju elektrokardiografije, 1930. dobio je Lenjinovu nagradu. Kao rezultat sljedećeg koraka u razvoju tehnologije (pojava elektronskih pojačala i diktafona), elektrokardiografi su se počeli koristiti u svakoj velikoj bolnici.

Kakva je priroda EKG-a?

Kada je neko živčano ili mišićno vlakno uzbuđeno, struja u nekim njegovim odjeljcima teče kroz membranu u vlakno, a u drugim istječe. U ovom slučaju, struja nužno teče kroz vanjsko okruženje koje okružuje vlakno i stvara potencijalnu razliku u ovom mediju. To vam omogućuje da registrirate pobuđenje vlakana pomoću izvanćelijskih elektroda, bez prodiranja u stanicu.

Srce je prilično moćan mišić. U njemu se istodobno uzbude mnoga vlakna, a u okolišu oko srca teče dovoljno jaka struja, koja čak i na površini tijela stvara potencijalne razlike reda 1 mV.

Da bi se na EKG-u naučilo više o stanju srca, liječnici bilježe mnogo zavoja između različitih točaka tijela. Da biste razumjeli te krivulje, trebate puno iskustva. Pojavom računalne tehnologije postalo je moguće značajno automatizirati proces "čitanja" EKG-a. Računalo uspoređuje EKG danog pacijenta s uzorcima pohranjenim u njezinoj memoriji i liječniku daje pretpostavljenu dijagnozu (ili nekoliko mogućih dijagnoza).

Sada postoje mnogi drugi novi pristupi analizi EKG-a. Čini se vrlo zanimljivim. Prema registriranim iz mnogih točaka tijela i njihovoj promjeni vremena, moguće je izračunati kako se val ekscitacije kreće kroz srce i koji dijelovi srca postaju neiskorišteni (na primjer, na njih utječe srčani udar). Ti su proračuni vrlo naporni, ali postali su mogući s pojavom računala.

Takav pristup analizi EKG-a razvio je L. I. Titomir, zaposlenik Instituta za probleme prijenosa informacija Akademije znanosti SSSR-a.Umjesto mnogih krivulja koje je teško razumjeti, računalo crta na ekranu srce i širenje uzbuđenja u svojim odjelima. Možete izravno vidjeti u kojem području srca je pobuđenje sporije, koji dijelovi srca uopće nisu pobuđeni itd.

Potencijali srca koristili su se u medicini ne samo za dijagnozu, već i za kontrolu medicinske opreme. Zamislite da liječnik treba uzeti rendgenske zrake srca u različitim fazama njegovog ciklusa, to jest u vrijeme maksimalne kontrakcije, maksimalne opuštenosti itd. Ovo je potrebno za neke bolesti. Ali kako uhvatiti trenutak najveće kontrakcije? Morate snimiti puno slika u nadi da će jedna od njih ući u pravu fazu.

I tako su sovjetski znanstvenici V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin i M. L. Tsetlin odlučili uključiti rendgensku opremu iz vala EKG-a. To je zahtijevalo ne baš komplicirani elektronički uređaj, koji je uključivao snimanje s određenim kašnjenjem u odnosu na val EKG-a. Duhovito rješenje problema po sebi posebno je zanimljivo po tome što je to bio jedan od prvih (danas brojnih) uređaja u kojem prirodni potencijali tijela kontroliraju određene umjetne uređaje; Ovo se područje tehnologije naziva biofeedback.

Skeletni mišići tijela također stvaraju potencijale koji se mogu zabilježiti s površine kože. Međutim, ovo zahtijeva napredniju opremu nego za snimanje EKG-om. Pojedinačna mišićna vlakna obično djeluju asinkrono, njihovi se signali koji se međusobno preklapaju djelomično kompenziraju, i kao rezultat, dobivaju se niži potencijali nego u slučaju EKG-a.

Električna aktivnost koštanog mišića naziva se elektromiogram - EMG. Prvi put su otkriveni potencijali ljudskih mišićnih vlakana slušajući ih telefonom, ruski znanstvenik N. E. Vvedensky još davne 1882. godine.

Godine 1907. njemački znanstvenik G. Pieper koristio je gvanski galvanometar za objektivnu registraciju. Međutim, to je bila složena i naporna metoda. Tek nakon što se 1923. godine pojavio katodni osciloskop i elektronička oprema, elektromiografija se počela intenzivno razvijati. Sada se široko koristi u znanosti, medicini, sportu, a također i za biokontrolu.

Jedna od prvih velikih korištenja EMG biokontrole je izrada proteza za ljude koji su izgubili ruku. Ovakve proteze prvi su put stvorene u našoj zemlji.

A što je EEG?

Ovo je elektroencefalogram, tj. Električna aktivnost mozga, potencijalne fluktuacije stvorene radom moždanih neurona i zabilježene izravno s površine glave. Živčane stanice, poput mišićnih vlakana, djeluju istovremeno: kada neke od njih stvaraju pozitivan potencijal na površini kože, druge stvaraju negativan. Međusobna kompenzacija potencijala ovdje je još jača nego u slučaju EMG-a. Kao rezultat, amplituda EEG-a je stotinu puta manja od EKG-a, pa je za njihovu registraciju potrebna osjetljivija oprema.

EEG je prvi put registrirao ruski znanstvenik V, V. Pravdich-Nemsky na psima pomoću gudačkog galvanometra. Uveo je curare psima tako da jače mišićne struje ne ometaju registraciju moždanih struja.

Godine 1924. njemački psihijatar G. Berger započeo je na Sveučilištu Jena studiju ljudskog EEG-a. Opisao je periodične fluktuacije potencijala mozga s frekvencijom od oko 10 Hz, što se naziva alfa ritmom. Prvo je zabilježio EEG osobe sa napadom epilepsije i došao do zaključka da je Galvani u pravu, sugerirajući da se u živčanom sustavu stvori odjeljak s epilepsijom gdje su struje posebno jake (tamo se stanice neprekidno pobuđuju velikom frekvencijom).

Budući da smo govorili o vrlo slabim potencijalima koje je zabilježio malo poznati liječnik, Bergerovi rezultati dugo nisu privlačili pažnju; on ih je objavio samo 5 godina nakon otkrića. I to tek nakon 1930potvrdili su ih poznati engleski znanstvenici Adrian i Matthews, bili su "... žigosani akademskim odobrenjem", po riječima G. Waltera, engleskog znanstvenika koji se bavio kliničkim aspektima EEG-a u laboratoriju u Galiji. U ovom su laboratoriju razvijene metode koje su omogućile da se EEG-om utvrdi mjesto tumora ili krvarenja u mozgu, slično onome što je ranije saznao EKG-om kako bi se utvrdilo mjesto srčanog udara u srcu.

Nadalje, pored alfa ritma otkriveni su i drugi moždani ritmovi, posebice ritmovi povezani s različitim vrstama sna. Postoji puno EEG projekata za biofeedback. Na primjer, ako vozač stalno bilježi EEG, tada možete pomoću računala odrediti trenutak, kôd, on počinje uspavati i probuditi ga. Nažalost, sve je takve projekte još uvijek teško provesti jer je amplituda EEG-a vrlo mala.

Uz EEG - fluktuacije potencijala mozga u nedostatku posebnih učinaka, postoji još jedan oblik moždanih potencijala koji se naziva evocirani potencijali (EP).

Pozivani potencijali su električne reakcije koje nastaju kao odgovor na bljesak svjetlosti, zvuka itd. Budući da mnogi neuroni mozga reagiraju gotovo istovremeno na sjajni bljesak svjetlosti, evocirani potencijali su obično mnogo veći od EEG-a. Nije slučajno što su ih otkrili mnogo ranije od EEG-a (1875. godine, engleski Keton, a neovisno o njemu 1876. godine, ruski istraživač V. Ya. Danilevsky).

Korištenjem evociranih potencijala može se riješiti zanimljivih znanstvenih problema. Na primjer, nakon bljeska svjetlosti, odgovor (EP) se najprije pojavljuje u okcipitalnoj regiji mozga. Iz ovoga možemo zaključiti da upravo u ovu regiju dolaze signali o svjetlosti.

Uz električnu iritaciju kože, evocirani potencijali javljaju se u tamnom području mozga.

S iritacijom kože ruku, javljaju se na jednom mjestu, kože stopala na drugom. Možete preslikati ove odgovore, a ova karta pokazuje da površina kože pruža projekciju na parietalnu regiju korteksa ljudskog mozga. Zanimljivo je da su u ovom dizajnu neki proporcije kršeni, na primjer, izbočenje šake je nesrazmjerno veliko. Da, ovo je prirodno: mozgu su potrebne mnogo detaljnije informacije o ruci nego, na primjer, o leđima.