Vad är en EKG, EMG, EEG?

En EKG är ett elektrokardiogram, en inspelning av elektriska signaler från hjärtat. Det faktum att en potentiell skillnad uppstår i hjärtat vid upphetsning visades redan 1856, under Dubois-Reymond-eran. Experimentet som bevisade detta ställdes in av Kelliker och Müller exakt enligt Galvanis recept: en nerv som rann till grodans fot läggs på ett isolerat hjärta, och denna "levande voltmeter" svarade med en skrikande tass till varje hjärtslag.

Med ankomsten av känsliga elektriska mätinstrument har det blivit möjligt att fånga de elektriska signalerna från ett arbetshjärta genom att applicera elektroder inte direkt på hjärtmuskeln utan på huden.

År 1887 var det för första gången möjligt att registrera ett mänskligt EKG på detta sätt.Det gjordes av den engelska forskaren A. Waller med hjälp av en kapillärelektrometer (basen för denna anordning var en tunn kapillär där kvicksilver gränsades av svavelsyra. När ström passerade genom en sådan kapillär, var ytspänningen vid gränsen vätskor förändrades och menisken flyttades längs kapillären.)

Denna enhet var obekväm att använda och den utbredda användningen av elektrokardiografi började senare, efter tillkomsten 1903 av en mer avancerad enhet - Einthoven-stränggalvanometer. (Funktionen av denna anordning är baserad på rörelse hos en ledare med ström i ett magnetfält. Ledarens roll spelades av ett silverförsedda kvartsfilament med flera mikrometer i diameter, tätt sträckt i ett magnetfält. När en ström passerade genom denna sträng böjdes den något. Dessa avvikelser observerades med ett mikroskop. Enheten hade låg tröghet och får registrera snabba elektriska processer.)

Efter att denna anordning visades i ett antal laboratorier började de studera i detalj hur EKG för ett friskt hjärta och hjärta skiljer sig åt i olika sjukdomar. För dessa verk fick V. Einthoven Nobelpriset 1924, och den sovjetiska forskaren A. F. Samoilov, som gjorde mycket för utvecklingen av elektrokardiografi, fick Leninpriset 1930. Som ett resultat av nästa steg i utvecklingen av teknik (utseendet på elektroniska förstärkare och inspelare) började elektrokardiografer användas på alla stora sjukhus.

Vilken typ av EKG är det?

När någon nerv- eller muskelfiber är upphetsad, flyter ström i några av dess sektioner genom membranet in i fibern, och i andra flyter ut. I detta fall flyter strömmen nödvändigtvis genom den yttre miljön som omger fibern och skapar en potentialskillnad i detta medium. Detta låter dig registrera excitationen av fibern med hjälp av extracellulära elektroder, utan att tränga in i cellen.

Hjärtat är en ganska kraftfull muskel. Många fibrer upphetsas samtidigt i den, och en tillräckligt stark ström flyter i miljön som omger hjärtat, som till och med på kroppens yta skapar potentiella skillnader i storleksordningen 1 mV.

För att lära sig mer om EKG om hjärtatillståndet registrerar läkare många kurvor mellan olika punkter i kroppen. För att förstå dessa kurvor behöver du mycket erfarenhet. Med datorteknologin har det blivit möjligt att automatisera processen att "läsa" EKG betydligt. En dator jämför EKG för en given patient med de prover som lagras i hennes minne och ger läkaren en presumtiv diagnos (eller flera möjliga diagnoser).

Nu finns det många andra nya metoder för analys av EKG. Det verkar väldigt intressant. Enligt de uppgifter som registrerats från många punkter i kroppen, och deras förändring i tid, är det möjligt att beräkna hur excitationsvågen rör sig genom hjärtat och vilka delar av hjärtat som blir oupphetsade (till exempel påverkas de av en hjärtattack). Dessa beräkningar är mycket besvärliga, men de blev möjliga med tillkomsten av datorer.

En sådan inställning till EKG-analys utvecklades av L. I. Titomir, anställd vid Institutet för informationsöverföringsproblem vid USSR Academy of Sciences.I stället för många kurvor som är svåra att förstå, drar datorn på skärmen hjärtat och spridningen av upphetsning i dess avdelningar. Du kan direkt se i vilket område av hjärtat excitationen är långsammare, vilka delar av hjärtat som inte är upphetsade alls, etc.

Hjärtans potentialer användes i medicin inte bara för diagnos utan även för att kontrollera medicinsk utrustning. Föreställ dig att en läkare måste ta röntgenstrålar i hjärtat i olika faser av sin cykel, det vill säga vid maximal sammandragning, maximal avslappning etc. Detta är nödvändigt för vissa sjukdomar. Men hur fångar jag ögonblicket med största sammandragning? Du måste ta många bilder i hopp om att en av dem kommer in i rätt fas.

Och så beslutade de sovjetiska forskarna V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin och M. L. Tsetlin att sätta på röntgenutrustningen från EKG-vågen. Detta krävde en inte så komplicerad elektronisk enhet, som inkluderade fotografering med en given fördröjning relativt EKG-vågen. Den lustiga lösningen av problemet i sig är särskilt intressant i och med att det var en av de första (nu många) anordningarna där kroppens naturliga potential styr vissa konstgjorda apparater; Detta teknikområde kallas biofeedback.

Skelettmusklerna i kroppen genererar också potentialer som kan registreras från hudens yta. Detta kräver dock mer avancerad utrustning än för EKG-inspelning. Enskilda muskelfibrer fungerar vanligtvis asynkront, deras signaler som överlappar varandra kompenseras delvis och som ett resultat erhålls lägre potentialer än i fallet med en EKG.

Skelettmuskelns elektriska aktivitet kallas ett elektromyogram - EMG. För första gången upptäcktes potentialen hos mänskliga muskelfibrer genom att lyssna på dem med en telefon, den ryska forskaren N. E. Vvedensky redan 1882.

1907 använde den tyska forskaren G. Pieper en stränggalvanometer för deras objektiva registrering. Men det var en komplex och mödosam metod. Först efter att katodoscilloskopet och elektronisk utrustning dök upp 1923 började elektromyografi utvecklas intensivt. Nu används den allmänt inom vetenskap, medicin, sport och även för biokontroll.

En av de första stora användningarna av EMG-biokontroll är att skapa proteser för människor som har tappat armen. Sådana proteser skapades först i vårt land.

Och vad är en EEG?

Detta är ett elektroencefalogram, d.v.s. hjärnans elektriska aktivitet, potentiella fluktuationer som skapas av hjärnneurons arbete och registreras direkt från huvudets yta. Nervceller, som muskelfibrer, fungerar samtidigt: när några av dem skapar en positiv potential på hudens yta, skapar andra en negativ. Ömsesidig kompensation av potentialer här är ännu starkare än för EMG. Som ett resultat är amplituden för EEG ungefär hundra gånger mindre än EKG, därför kräver deras registrering mer känslig utrustning.

EEG registrerades först av den ryska forskaren V, V. Pravdich-Nemsky på hundar med en stränggalvanometer. Han introducerade kurir för hundar så att starkare muskelströmmar inte störde registreringen av hjärnströmmar.

1924 började den tyska psykiateren G. Berger vid Jena University studien av mänsklig EEG. Han beskrev periodiska fluktuationer i hjärnpotentialer med en frekvens på cirka 10 Hz, som kallas alfa-rytmen. Han registrerade först EEG av en person med ett anfall av epilepsi och kom till slutsatsen att Galvani hade rätt, vilket tyder på att ett avsnitt uppstår i nervsystemet med epilepsi. där strömmar är särskilt starka (celler där är kontinuerligt upphetsade vid hög frekvens).

Eftersom vi pratade om mycket svaga potentialer som registrerats av en lite känd läkare, lockade Bergers resultat inte uppmärksamhet under lång tid; själv publicerade han dem bara 5 år efter upptäckten. Och först efter 1930de bekräftades av de berömda engelska forskarna Adrian och Matthews, de var "... anbringade med förseglingen av akademiskt godkännande", med orden från G. Walter, en engelsk forskare som hanterade de kliniska aspekterna av EEG i laboratoriet i Gallien. I detta laboratorium utvecklades metoder som gjorde det möjligt att bestämma platsen för en tumör eller blödning i hjärnan av EEG, liknande det som tidigare lärt sig av EKG för att bestämma platsen för en hjärtattack i hjärtat.

Förutom alfarytmen upptäcktes andra hjärnrytmer, i synnerhet rytmer associerade med olika typer av sömn. Det finns många EEG-biofeedback-projekt. Till exempel, om föraren ständigt registrerar EEG, kan du använda datorn för att bestämma ögonblicket, koden, han börjar dunka och väcka honom. Tyvärr är alla sådana projekt fortfarande svåra att genomföra, eftersom EEG-amplituden är mycket liten.

Förutom EEG - fluktuationer i hjärnans potential i avsaknad av specialeffekter, finns det en annan form av hjärnpotential som kallas evoked potentialer (EP).

Framkallade potentialer är elektriska reaktioner som inträffar som svar på en ljusblink, ljud osv. Eftersom många hjärnor i hjärnan svarar nästan samtidigt på ett starkt ljusglimt är de framkallade potentialerna vanligtvis mycket större än EEG. Det var ingen slump att de upptäcktes mycket tidigare än EEG (1875, av engelsmannen Keton och oberoende av den 1876 av den ryska forskaren V. Ya. Danilevsky).

Med hjälp av framkallade potentialer kan man lösa intressanta vetenskapliga problem. Till exempel efter en ljusglimt inträffar svaret (EP) först i hjärnans ockipitala region. Av detta kan vi dra slutsatsen att det är i detta område som signaler om ljus kommer.

Med elektrisk hudirritation uppstår framkallade potentialer i hjärnans mörka område.

Med irritation av huden på handen förekommer de på ett ställe, fotens hud på en annan. Du kan kartlägga dessa svar och den här kartan visar att hudens yta ger en projicering på parietalregionen i hjärnbarken. Det är intressant att i denna konstruktion bryts vissa proportioner, till exempel är handens projektion oproportionerligt stor. Ja, det här är naturligt: ​​hjärnan behöver mycket mer detaljerad information om handen än till exempel om ryggen.