Анализ и синтез биотехнологической системы медицинского назначения для электрокардиографических исследований

Характеристика анатомо-физиологических особенностей биологического объекта и протекающих процессов. Структурный синтез БТС для электрокардиографии с использованием материалов патентно-реферативного поиска. Описание работы системы и требования к ней.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Реферат

Анализ и синтез биотехнологической системы медицинского назначения для электрокардиографических исследований



Введение

анатомический физиологический электрокардиография

Электрокардиография (ЭКГ) является наиболее распространённым, простым и эффективным методом диагностики заболеваний сердца, которые согласно статистике Всемирной организации здравоохранения являются основной причиной смертности населения. При этом правильность постановки диагноза и, соответственно, назначаемого плана лечения во многом определяется качеством электрокардиографического сигнала (ЭКС), используемого в зависимости от применяемой аппаратуры, либо специалистом в виде записи на ленте, либо электронным средством анализа и принятия решений в виде соответствующего электронного сигнала.



1. Анатомо-физиологические особенности системы БТС канала электрокардиографии

анатомический физиологический электрокардиография

Характеристики и параметры системы

Электрокардиография - метод электрофизиологического исследования деятельности сердца в норме и патологии, основанный на регистрации и анализе электрической активности миокарда, распространяющейся по сердцу в течение сердечного цикла. Регистрация производится с помощью специальных приборов - электрокардиографов. Записываемая кривая электрокардиограмма (ЭКГ) - отражает динамику в течение сердечного цикла разности потенциалов в двух точках электрического поля сердца, соответствующих местамналожения на теле обследуемого двух электродов, один из которых является положительным полюсом, другой отрицательным (соединены соответственно с полюсами + и - электрокардиографа). Определенное взаимное расположение этих электродов называют электрокардиографическим отведением, а условную прямую линию между ними - осью данного отведения. На обычной ЭКГ величина электродвижущей силы (ЭДС) сердца и ее направление, меняющиеся в течение сердечного цикла, отражаются в виде динамики проекции вектора ЭДС на ось отведения, т.е. на линию, а не на плоскость, как это происходит при записи векторкардиограммы (см. Векторкардиография), отражающей пространственную динамику направления ЭДС сердца в проекции на плоскость. Поэтому ЭКГ, в противопоставление векторкардиограмме, иногда называют скалярной. Чтобы с ее помощью получить пространственное представление об изменениях электрических процессов в сердце, необходимо ЭКГ снимать при различном положении электродов, т.е. в разных отведениях, оси которых не являются параллельными.



1.1 Теоретические основы электрокардиографии

Строятся на законах электродинамики, приложимых к электрическим процессам, происходящим в сердце в связи с ритмичной генерацией электрического импульса водителем ритма сердца и распространением электрического возбуждения по проводящей системе сердца (Сердце) и миокарду. После генерации импульса в синусном узлевозбуждение распространяется вначале на правое, а через 0,02 с и на левое предсердие, затем после недлительной задержки в атриовентрикулярном узле переходит на перегородку и синхронно охватывает правый и левый желудочки сердца, вызывая их сокращение. Каждая возбужденная клетка становится элементарным диполем (двухполюсным генератором): сумма элементарных диполей в данный момент возбуждения составляет так называемый эквивалентный диполь. Распространение возбуждения по сердцу сопровождается возникновением в окружающем его объемном проводнике (теле) электрического поля. Изменение за сердечный цикл разности потенциалов в 2 точках этого поля воспринимается электродами электрокардиографа и регистрируется в виде зубцов ЭКГ, направленных отизоэлектрической линии вверх (положительные зубцы) или вниз (отрицательные зубцы) в зависимости от направления ЭДС между полюсами электродов. При этом амплитуда зубцов, измеряемая в милливольтах или в миллиметрах (обычно запись производится в режиме, когда стандартный калибровочный потенциал lmv отклоняет перо регистратора на 10 мм), отражает величину разности потенциалов по оси отведения ЭКГ.

Основоположник Э. голландский физиолог Эйнтховен (W. Einthoven) предложил регистрировать разность потенциалов во фронтальной плоскости тела в трех стандартных отведениях - как бы с вершин равностороннего треугольника, за которые он принял правую руку, левую руку и лонное сочленение (в практической Э. в качестве третьей вершины используется левая нога). Линии между этими вершинами, т.е. стороны треугольника, являются осями стандартных отведений.

I стандартное отведение соответствует расположению регистрирующих электродов на правой и левой руках, II - на правой руке и левой ноге, III - на левой руке и левой ноге. Как бы в центр треугольника Эйнтховена проецируется интегральный вектор ЭДС, представляющий собой сумму множества элементарных векторов ЭДС клеток миокарда, на данный момент возбуждения сердца. Величина интегрального вектора ЭДС сердца и направление его в пространстве зависят от массы миокарда, расположения сердца в грудной клетке и от хода возбуждения по миокарду. Проекция интегрального вектора на треугольник Эйнтховена представляет собой так называемую манифестирующую ось сердца, а ее проекция на каждую из сторон треугольника соответствует отраженной в трех стандартных отведениях скалярной величине ЭДС сердца, динамика которой на протяжении сердечного цикла и формирует ЭКГ. Величины проекции сердечного вектора на стороны треугольника Эйнтховена в каждый момент времени определяются уравнением: I_II = I_I + l_III, где I_I, I_II, l_III - алгебраическая сумма амплитуд сигналов, зарегистрированных соответственно в I, II и III стандартных отведениях. Указанное соотношение носит название правила Эйнтховена. Направление средней проекции интегрального вектора ЭДС желудочков сердца на фронтальную плоскость тела называют средней электрической осью сердца. Ее определяют по соотношению положительных и отрицательных зубцов комплекса QRS в I и III отведениях, зная, что положительные зубцы образуются, если вектор направлен в сторону положительного электрода, а отрицательные, если вектор направлен к отрицательному или к так называемому индифферентному (объединенному) электроду. Этот электрод используют для регистрации ЭКГ в однополюсных (униполярных) отведениях - от конечностей и грудных, предназначенных для регистрации проекции вектора сердца на горизонтальную плоскость тела. При этом индифферентный электрод объединяет через смешивающие резисторы потенциалы обеих верхних и левой нижней конечностей. Воображаемые оси грудных однополюсных отведений соединяют точкиналожения положительных электродов с центром сердца, который имеет потенциал, близкий к нулю. Т.О., однополюсные отведения фактически являются двухполюсными (однополюсными их называют по традиции): полюса этих отведений лежат на одной оси с «электрическим центром» сердца (центр линии нулевого потенциала электрического поля).

Электрокардиографические отведения, широко используемые в клинической практике, унифицированы. Во всех странах принятасистема, включающая 12 отведений: три стандартных отведения от конечностей (I, II, III), три усиленных однополюсных отведения от конечностей (от правой руки - aVR, от левой руки - aVL и от левой ноги - aVF) и шесть однополюсных грудных отведений (V₁, V₂, V₃, V₄, V₅, V₆). Расположение положительного электрода для регистрации ЭКГ в стандартных и однополюсных отведениях от конечностей представлено на схеме (рис 2).

Стандартные отведения от конечностей (фронтальная плоскость проекции интегрального вектора сердца) регистрируют, устанавливая электроды на правое и левое предплечья и левую голень. При записи ЭКГ в I отведении электрод правой руки соединен с минусом электрокардиографа (отрицательный электрод), электрод левой руки - с плюсом (положительный электрод). Ось I отведения расположена горизонтально; ось II отведения направлена сверху вниз и справа налево; ось III отведения идет сверху вниз и слева направо. Т.К. по Эйнтховену оси стандартных отведений образуют стороны равностороннего треугольника, то углы между осями равны 60° (в действительности они несколько отличаются у разных людей).

Оси однополюсных отведений от конечностей располагаются от середины расстояния между объединенными электродами (-) до положительного электрода (+) на конечности, проходя через центр сердца (треугольника).

Все грудные отведения имеют общий отрицательный полюс (отрицательный электрод электрокардиографа, объединяющий электроды правой руки, левой руки и левой ноги), потенциал которого близок к нулю. Положительные полюса соответствуют положению грудных электродов: ось каждого отведения проходит между центром сердца и положением соответствующего грудного электрода. Располагают грудные электроды отведений V₁-V₆ следующим образом: V₁ - в четвертом межреберье по правому краю грудины; V₂ - на том же уровне по левому краю грудины; V₃ - на уровне IV ребра по левой окологрудинной (парастернальной) линии; V₄ - в пятом межреберье по левой среднеключичной линии; V₅ - на уровне V₄ по левой передней подмышечной линии; V₆ - на том же уровне по левой средней подмышечной линии. Из такого расположения электродов следует, что оси грудных отведений лежат в плоскости, близкой к горизонтальной; она несколько опущена в сторону электродов отведений V₅ и V₆. Анализ ЭК...