Електрокардіограф, електроенцефалограф, електроміограф.  Електрографічні методи вдіагностиці захворювань.

Електричний диполь. Поле диполя.

Електричним диполем називають систему з двох рівних за величиною і протилежних за знаком точкових зарядів , розташованих на відстані  один від одного. Характеристикою диполя є дипольний момент – вектор, рівний добутку заряду  на плече диполя :

де  – вектор, спрямований від від’ємного до додатного заряду (плече диполя).

Рис 1 б) Дипольний момент води

Знайдемо вираз для потенціалу поля, створеного диполем у деякій віддаленій точці простору (рис. 2).

Рис. 2 Знаходження потенціалу диполя у віддаленій точці простору.

Рис. 3 Знаходження різниці потенціалів між двома рівновіддаленими від диполя точками.

Для точкового заряду

згідно з принципом суперпозиції знаходимо (рис. 4.5):

Тут враховано, що .

Застосуємо знайдену формулу для знаходження різниці потенціалів між двома рівновіддаленими від диполя точками А і В (рис. 4.6)

Тут важливо зауважити, що різниця потенціалів двох рівновіддалених точок пропорційна проекції дипольного моменту на лінію, що з’єднує ці точки, і залежить від синуса половини кута, під яким видно ці точки.

Розглянемо диполь, що знаходиться в центрі рівностороннього трикутника. У цьому випадку кути, під якими видно з диполя кожну пару рівновіддалених точок (сторони трикутника) рівні . Тому різниці потенціалів між вершинами трикутника пропорційні до відповідних проекцій вектора  на сторони трикутника:

.

Рис. 5 Диполь в центрі рівностороннього трикутника.

Струмовий диполь

У провідному середовищі електричний диполь екранується, або навіть нейтралізується рухомими зарядженими частинками. Щоб зберегти диполь, до нього можна підключити джерело напруги. Така двополюсна система називається струмовим диполем, або дипольним електричним генератором. Він складається з додатного полюса (витоку струму) і від’ємного полюса (стоку струму), які розташовані на деякій відстані один від одного. Полюси називають уніполями. Еквівалентна схема струмового диполя показана на рисунку 6.

Рис. 6 Еквівалентна схема струмового диполя

тут і – внутрішні опори генератора і середовища, – е.р.с. Згідно з законом Ома для повного кола

Якщо , то . Отже, величина струму не залежить від опору зовнішнього середовища. Тому струмовий диполь можна характеризувати, за аналогією з електричним диполем, струмовим дипольним моментом :

де  – вектор, який з’єднує полюси диполя “–” і “+”

В однорідному провідному середовищі уніполь створює електричне поле, потенціал якого у віддаленій точці поля рівний

де  – струм через уніполь,  – відстань до точки, в якій визначається потенціал,  – питома електропровідність.

Потенціал довільного n-го елементарного диполя пропорційний (  – модeль вектора ), тобто проекції вектора дипольного момента на пряму, яка з’єднує початок диполя і точку, в якій вимірюється потенціал.

Потенціал  електричного поля серця складається із дипольних потенціалів елементарних диполів. Оскільки в процесі кардіоциклу збуджуються невеличкі ділянки міокарда, то відстані від всіх диполів до точки, в якій вимірюють потенціал, можна вважати однаковими, і  можна записати у вигляді:

де R – однакова для всіх диполів відстань до точки виміру потенціалу, n – кількість диполів.

Теорія Ейнтховена. Компоненти нормальної ЕКГ. Векторелектрокардіографія.

Вперше зафіксував біоелектричні явища італійський професор анатомії і медицини Луїджі Гальвані близько двохсот років тому. Він помітив, що скорочення м’яза жаби виникає при доторкуванні до її тіла одночасно двома різними металевими предметами – дротом і пластинкою з міді, срібла чи заліза. Коли він притискував мідні гачки, вставлені у спинний мозок жаби, до залізної решітки – лапки жаби скорочувалися. Пізніше Гальвані вже препарував скляними ножами. Виявилося, що і при такому дотику бедренного нерва жаби з її м’язом приводило до помітного скорочення м’язу.

Біопотенціали, які виникають в органах і тканинах живого організму, надзвичайно чутливо відображають їх функціональний стан. Тому аналіз зареєстрованих біопотенціалів набув широкого використання в медичній практиці. Реєстрація різниці потенціалів між точками середовища, що оточує електрично активні тканини, називається електрографією. Особливого поширення набув метод електрокардіографії – дослідження функціонального стану серця, його автоматизму, збудливості і провідності шляхом графічної реєстрації зміни електричних потенціалів, які виникають у серцевому м’язі під час його збудження і проведення збудження.

Англійський фізіолог О. Д. Уоллер одним з перших записав (1887) електрокардіограми людини. Він припустив, що серце можна розглядати як диполі, і запропонував (1887) концепцію електрокардіограми, яку послідовно розробив у ХХ ст. В. Ейнтховен.

Електрокардіограма − це крива зміни електричної активності серця, яка характеризує діяльність серцевого м’яза як функції часу за період від поступлення крові в передсердя до поступлення її  в аорту. Вона показує зміну сумарного електричного потенціалу, який виникає під час збудження і проведення збудження в сукупності міокардіальних клітин за кардіоцикл. На графіку по вертикалі реєструють зміну значення напруги в мілівольтах, по горизонталі – час в секундах.

Ейнтховен запропонував моделювати електричну діяльність серця струмовим диполем з дипольним моментом

де  – дипольний момент елементарного струмового диполя на клітинному рівні, який направлений від «–» до «+», тобто від збудженої ділянки до незбудженої.

Вектор  – в медичній літературі називають електричним вектором серця, або вектором електрорушійної сили серця.

Фізико-математична модель, в якій реальний генератор серця зведено до точкового струмового диполя, називається моделлю дипольного еквівалентного електричного генератора серця.

Еквівалентний струмовий диполь серця створює в тілі людини електричне поле, силові лінії якого виходять на поверхню тіла.

Ейнтховен встановив відповідність між миттєвими значеннями проекцій електричного вектора серця на фронтальну площину і різницею потенціалів між трьома точками цієї площини на поверхні тіла. Точки повинні утворювати рівносторонній трикутник, до центру якого прикладений електричний вектор серця.

Різниця потенціалів, зареєстрована між вершинами трикутника Ейнтховена, пропорційна проекції електричного вектора на відповідну сторону (рис. 7)

Рис. 7 Проекції електричного вектора серця на сторони трикутника Ейнтховена.

Кожна з цих проекцій відповідає одному із стандартних відведень, прийнятих в електрокардіографії: І-ЛР-ПР (RL); ІІ ПР-ЛН (RF); ІІІ ЛР-ЛН (LE).

За кардіоцикл кінець вектора  описує складну просторову криву. В теорії Ейнтховена вона в першому наближенні приймається за плоску, розташовану у фронтальній площині грудної клітки, та складається з трьох петель , ,  (рис. 8) Проекція просторових петель на лінію відведення за кардіоцикл утворює криву з трьома відповідними зубцями P, ,  і має назву електрокардіограми.

Рис. 8. Просторова крива Ейнтховена.

Рис. 9. - Зміна амплітуди і полярності

QRS-комплексу при відхиленні електричної осі серця вправо або вліво.

Для запису ЕКГ використовують електрокардіограф. Існує багато різних марок електрокардіографів, але всі вони складаються з таких частин: перемикача відведень, підсилювача біопотенціалів, реєструвального пристрою, джерела живлення.

На рисунку 10 схематично показана електрокардіограма здорової людини у першому відведенні.

Відрізки на ЕКГ, розміщені між зубцями, називають сегментами, а відрізки, що складаються з сегмента і зубця – інтервалами. Горизонтальні ділянки сегментів вказують на відсутність різниці потенціалів на поверхні тіла: вони зображені ізоелектричною лінією. Зубці і хвилі, спрямовані вершиною вгору від ізоелектричної лінії, вважаються додатними, вниз – від’ємними. Діагностичними показниками ЕКГ є форма, висота зубців та інтервали між ними (рис. 11).

Рис. 11. Електрокардіограма в ІІ стандартному відведенні з основними діагностичними зонами.

Висота (амплітуда) зубців вимірюється в мм (мВ), а тривалість – в частках секунди. Тривалість кардіоциклу ~ 0,8–0,9с. Зубець записується під час поширення збудження в міокарді передсердь; його тривалість 0,06–0,11с. Сегмент  відповідає часу розповсюдження збудження від передсердя до шлуночків. Комплекс  утворюється при поширенні збудження в міокарді шлуночків у напрямі від ендокарда до епікарда; його тривалість 0,8–0,1с. Сегмент  є відображенням проміжної стадії – поляризації шлуночків, а зубець Т її кінцевої стадії. Після зубця  починається діастола і на ЕКГ спостерігається ізолінія.

ЕКГ є дуже інформативним, недорогим і доступним тестом, який дозволяє отримати необхідну інформацію про серцеву діяльність. ЕКГ є записом. Запис електричної активності серця проводиться з поверхні тіла пацієнта (верхні та нижні кінцівки, грудна клітка), куди наклеюються електроди або використовуються спеціальні пристосування та манжети. ЕКГ реєструють на різній швидкості. Зазвичай швидкість руху стрічки складає 25 мм/с, при цьому 1 мм кривої рівний 0,04 с, іноді для детальнішого запису використовують швидкість 50 і навіть 100 мм/с. При довготривалій реєстрації ЕКГ використовують меншу швидкість – від 2,5 до 10 мм/с.

ЕКГ є цінним діагностичним інструментом. За її допомогою можна оцінити джерело (керованість) ритму, регулярність серцевих скорочень, їх частоту. Все це має велике значення для діагностики різноманітних аритмій. За тривалістю різних інтервалів і зубців ЕКГ можна оцінити зміни серцевої провідності. Зміни кінцевої частини шлуночкового комплексу (інтервал ST і зубець Т) дозволяють лікарю визначити наявність або відсутність ішемічних змін в серці (порушення кровопостачання). Важливим показником ЕКГ є амплітуда зубців. Збільшення її говорить про гіпертрофію відповідних відділів серця, яка спостерігається при деяких його захворюваннях та при гіпертонічній хворобі.

ЕКГ, без сумніву, – досить потужний і доступний діагностичний інструмент, але й у цього методу є недоліки. Одним з них є короткочасність запису – близько 20 секунд. Навіть якщо людина хворіє на, аритмію в момент запису вона може бути відсутня. Крім того, запис, зазвичай, проводиться в спокої, а не під час діяльності. Для того, щоб розширити діагностичні можливості ЕКГ, а саме збільшити час її запису, використовують моніторинг ЕКГ за Холтером протягом 24–48 годин.

Електрокардіограма не дає нам уявлення про просторову орієнтацію електричного вектора серця , а для діагностики така інформація конче потрібна. Для цього використовують метод просторового дослідження електричного поля серця – векторкардіографію.

У векторній кардіографії реєструють два види кривих, які характеризують вектор :

1) векторкардіограму – геометричне місце точок (траєкторію) кінця вектора  в просторі за кардіоцикл.

2) плоскі векторелектрокардіограми (петлі), які описує кінець вектора  в проекції на будь-яку з трьох координатних площин.

Проекція векторелектрокардіограми отримується при додаванні двох взаємно–перпендикулярних відведень.

Прилад для візуального спостереження векторелектрокардіограми називають векторелектрокардіоскопом.

У 1934 р. В. Ейнтховену за відкриття метода електрокардіографії була присуджена Нобелівська премія з фізіології і медицини.

Тема 2. Підсилювач. Принцип роботи підсилювача.

Підсилювач – важлива частина багатьох електронних медичних приладів, що використовуються в клініці, а також при фізіологічних і лабораторних дослідженнях. Наприклад, прилади для реєстрації біопотенціалів: електрокардіограф, електроенцефалограф та ін. Так як амплітудні значення біопотенціалів дуже малі, то виявити і зареєструвати їх можна тільки після попереднього підсилення.

Для правильного використання цих медичних приладів необхідно знати принцип роботи підсилювача, причини спотворення підсиленого сигналу, розуміти значення амплітудної і частотної характеристик при виборі реєструючих приладів.

Пристрій для підсилення напруги, струму або потужності електричних сигналів без зміни їх форми за рахунок енергії постороннього джерела називається електронним підсилювачем. Елементарна схема підсилювача напруги на транзисторі n-p-n типу, включеного по схемі з спільним емітером, показана на мал.1.Перехідна характеристика транзистора залежність колекторного струму І_к від напруги між базою і емітером U_б, показана на мал.2.

Колекторний струм I_к при зростанні базової напруги не може зростати більше величини, що визначається напругою джерела живлення E_к і опором R, включеним в коло колектора: . На невеликій ділянці поблизу точки А(мал.2а) перехідну характеристику можна вважати лінійною. При більших напругах на базі ця лінійність, як видно з рисунку порушується.

Вхідний сигнал Uвх створює змінну напругу між базою Б і емітером Е транзистора. Вхідний конденсатор С_вх відділяє джерело підсилюваного сигналу від кола живлення підсилювача і на пропускає на вхід підсилювача постійної складової ( якщо вона є ) вхідної напруги. Дільник напруги (R₁ і R₂) створює постійну додатню напругу («зміщення») між базою і емітером. Напруга зміщення U_зм необхідна для того, щоб змінна напруга вхідного сигналу не виходила за межі лінійної ділянки перехідної характеристики.  повинна бути більше нуля, щоб .

На мал.2. за допомогою графіка перехідної характеристики показано, як змінна напруга U_вх, подана на базу транзистора ( мал.2а,б) викликає зміну в часі колекторного струму (мал.2в) Вісь часу “t ” на мал.2б напрямлена вертикально, вона відповідає осі часу “t” на мал.2в. На мал.3. показані графіки, які пояснюють принципи підсилення змінної напруги в схемі на мал.1.

 Змінний сигнал U_вх(мал.3а) додається з U_зм(мал.3б), , створює пульсацію колекторного струму I_к(мал.3г), що приводить до зміни напруги на опорі R в колі колектора (мал.3д).Вихідну напругу знімають не з опору R в колі колектора, а з транзистора, напруга на якому U_к(мал.1).Так як сума спадів напруг на резисторі R і на транзисторі U_к завжди рівна напрузі джерела живлення(E_к) Е_к:,то збільшення U_R приводить до зменшення U_к і навпаки. Зміна колекторної напруги(мал.3е) з часом відбувається в протифазі з змінами спаду напруги U_R, а отже і з зміною вхідної напруги U_вх :.

Вихідний конденсатор С_вх виділяє змінну складову колекторної напруги: .Вихідна напруга (мал.3ж.) являє собою підсилену вхідну напругу (мал.3а), але коливається по відношенню до неї в протифазі.

Значний недолік транзисторів – це залежність їх характеристик від температури. Підвищення температури викликає збільшення струмів і режим роботи транзистора порушується. Для боротьби з цим явищем використовується схема стабілізації показана на мал.4.

Тут резистор R_E в колі емітера є стабілізуючим. Спад напруги на цьому резисторі  діє назустріч напрузі , де І_д – струм дільника напруги(R₁ і R₂), тому напруга зміщення бази  . Якщо під впливом температури струми в транзисторі почнуть зростати, то від зростання струму I_E збільшиться напруга U_E і відповідно зменшиться напруга зміщення на базі, а це приведе до зменшення струмів. Для того, щоб резистор R_E  не створював від’ємного оберненого зв’язку по змінному струму, він зашунтований конденсатором C_е, досить великої ємності.

Коефіцієнт підсилення підсилювача – величина, яка показує в скільки разів амплітудне значення напруги на виході підсилювача більше амплітудного значення напруги на вході:

 Для підсилювача на транзисторі:

деb – коефіцієнт підсилення транзистора по струму, ;

R - опір колекторного кола транзистора,

R_вх - вхідний опір транзистора.

Підбираючи параметри транзистора b, R, R_вх можна отримати підсилення вхідної напруги в десятки разів. Підсилюючи напругу в задане число раз, підсилювач не повинен спотворювати форму сигналу(тобто форму графіка залежності напруги від часу).Спотворення форми сигналу в підсилювачі на транзисторі можуть бути, в основному, двох видів: амплітудні(нелінійні) і частотні (лінійні).

Амплітудні спотворення виникають, якщо напруга на базі транзистора виходить за межі прямолінійної ділянки перехідної характеристики (мал.5).

З мал.5 видно, що форма графіка залежності від часу колекторного струму I_К(t)(мал.5в), а отже і вихідної напруги U_вих(t) (мал.5г) не відповідає формі графіка залежності від часу вхідного сигналу U_вх(t) (мал.5б).При цьому порушується прямолінійна (лінійна) залежність між амплітудами вхідного і вихідного сигналу. Щоб уникнути амплітудних спотворень необхідно подавати на вхід підсилювача напругу U_вх меншу деякого граничного значення U_гр. На практиці U_гр знаходять не по перехідній характеристиці транзистора, а по амплітудній характеристиці підсилювача - залежність між амплітудою підсиленої напруги U_вих і амплітудою вхідної напруги U_вх , при постійній частоті: при .

На мал.6 показано як по типовій амплітудній характеристиці визначається U_гр.

Частотними спотвореннями називають спотворення форми негармонічного сигналу внаслідок залежності коефіцієнта підсилення гармонічних складових сигналу від частоти.

Будь - яке негармонічне коливання згідно теореми Фур є можна представити як суму гармонічних коливань з різними частотами і амплітудами (гармонічний спектр).Через залежність коефіцієнта підсилення від частоти різні гармонічні складові підсилюються по різному. В результаті цього в підсиленій напрузі співвідношення амплітуд складових виявиться не таким як у вхідній напрузі і графік U_вих(t) буде по формі відрізнятися від графіка U_вх(t).Залежність коефіцієнта підсилення від частоти пояснюється залежністю від частоти індуктивних і ємнісних опорів в колі підсилювача.

Повністю усунути частотні спотворення неможливо, але можна звести їх до мінімуму правильним вибором підсилювача. Для цього необхідно знати частоти головних складових гармонічного спектру підсилюваного сигналу, які практично визначають його форму і вибрати підсилювач з відповідною частотною характеристикою.

Частотна характеристика підсилювача -  це залежність коефіцієнта підсилення  від частоти гармонічної вихідної напруги при постійних значеннях амплітуди вхідної напруги , при U_вх=const.

Частотну характеристику зручно будувати в напівлогарифмічному масштабі, тобто частоту відкладати по горизонтальній осі в логарифмічному масштабі, а коефіцієнт підсилення – по вертикальній осі в лінійному масштабі(мал.7).

Смугу пропускання прийнято визначати як інтервал частот ,в якому зменшення коефіцієнта підсилення у порівнянні з його найбільшим значенням К_max становить :

;

Для мінімізації частотних спотворень необхідно, щоб частоти головних гармонічних складових сигналу попадали в смугу пропускання підсилювача.

Тема 3. Медичні прилади для функціональної діагностики.

Функціональна діагностика (ФД) - це розділ діагностики, заснований на використанні інструментальних і лабораторних методів дослідження хворих для об'єктивної оцінки функціонального стану різних систем, органів і тканин організму у спокої і при навантаженнях, а також для спостереження за динамікою функціональних змін, що відбуваються під впливом лікування

В даний час це найбільш обширна група приладів і апаратів, за допомогою яких здійснюється сприйняття інформації (виявлення, вимірювання, реєстрація, запам'ятовування) і обробка біоелектричних сигналів. 

Класифікація методів ФД залежно від області дослідження:

1. Методи і прилади для діагностичних досліджень функцій серцево-судинної системи

Електрокардіографія — це метод реєстрації електричної активності міокарду, що розповсюджується в серцевому м'язі протягом серцевого циклу. Графічне зображення електричної активності міокарду називається електрокардіограмою (ЕКГ). По ній визначається частота і ритмічність серцевої діяльності. Можлива діагностика аритмій, стенокардії, ішемічної хвороби серця, інфаркту міокарду і інших захворювань серцево-судинної системи.

Для отримання ЕКГ застосовують електрокардіографи. По кількості відведень від електродів, що накладаються на зап'ястя рук, ліву ногу і груди, вони підрозділяються на одно-, двух-, трьох-, четырех- і шестиканальні. Багатоканальні прилади швидше здійснюють реєстрацію біопотенціалів серця, оскільки одночасно відбувається запис декількох відведень.

Основними характеристиками ЕКГ є форма й висота зубців та довжина інтервалів. В таблиці 1 наведені значення характеристик ЕКГ в нормі:

Зубці ЕКГ. Амплітуда А, мВ. Довготривалість Д, с
Р		Q		R		S
А	Д	А	Д	А	Д	А	Д
0,05-0,25	0-0,1	0-0,2	max 0,03	0,3-1,6	max 0,03	0-0,03	max 0,03

Зубці ЕКГ. Амплітуда А, мВ. Довготривалість Д, с		Інтервали, с
А	Д	РQ	QRS	QRSТ	SТ	RR
0,25-0,6	max 0,25	0,12-0,2	0,06-0,09	0,30-0,49	0-0,15	0,7-1 (залежить від частоти пульсу)

При патологічних змінах в серці відбувається зміна цих характеристик, що дозволяє використовувати електрокардіограми для діагностики захворювань серця.

Знаючи висоту зубців ЕКГ, можливо визначити кути, утворені вектором дипольного моменту серця з лініями відведень. Визначають кут α, утворений диполем з лінією І відведення. Вважають, що лінія АВ (рис. 3) відповідає відведенню І, АС – відведенню ІІ, ВС – відведенню ІІІ. Тоді U_АВ = U_I, U_АС = U_ІІ, U_ВС = U_ІІІ і α_АВ = α. У відповідності з цим отримаємо

,

де U_I, U_ІІ, U_ІІІ – висота зубця R ЕКГ відповідно в відведеннях І, ІІ, ІІ.

Електрокардіографи випускаються портативні і стаціонарні.

Залежно від виду елементу, що пише, і типу носія інформації розрізняють електрокардіографи: пір'яні (із записом чорнилом на діаграмному або теплочутливому папері) і струменеві (із записом на звичайній або фотопаперу).

В даний час випускаються спеціалізовані ЕКГ — комплекси для отримання традиційних і довготривалих (24 ч) кардіограм, зокрема з автоматичною обробкою даних.

Рис. 12 Структурна схема електрокардіографа

Біоелектричні сигнали через кабель відведень й перемикач відведень (ПВ) подають на вхід підсилювача напруги (ПН). До входу підсилювача напруги підключається також джерело калібрувальної напруги (ДКН). Сигнал підсилений підсилювачем напруги подається на вхід підсилювача потужності (ПП), після якого сигнал надходить на електромеханічний перетворювач (ЕМП), якій здійснює перетворення електричного сигналу в рух теплового пера. Теплочутливий папір рухається рівномірно відносно пера за допомогою стрічко протяжного механізму (СПМ). Для живлення підсилювача біопотенціалів, електродвигуна стрічко-протяжного механізму, теплового пера в приладі застосовується блок живлення (БЖ).

Основні вузли електрокардіографа:

· пульт управління,

· блок живлення,

· блок посилення,

· гальванометр,

· стрічкопротяжний механізм,

· кабель відведень.

На панелі пульта управління розташовуються:

· вмикач мережі живлення,

· кнопка заспокоєння,

· ручка регулювання посилення сигналу,

· кнопка калібрувального сигналу,

· ручка установки пір'я,

· ручка перемикача відведень,

· перемикач швидкості руху стрічки,

· кнопка запису,

· гнізда для підключення кабелю відведень,

· шнур мережевого живлення і заземлення,

· гнізда для підключення приставок і датчиків.

У апаратах з термозаписом додатково використовується ручка регулювання нагріву пера.

Принцип роботи електрокардіографа

Принцип роботи електрокардіографа (мал. 12) полягає в тому, що електричні сигнали, які потрапили на  електроди проходять по кабелю відведень через комутатор на блок підсилювача, посилюються в сотні, тисячі разів і передаються на гальванометр. Електричні коливання в гальванометрі перетворюються на механічні, внаслідок чого зміщується якір електромагніту гальванометра і приводиться в рух пристрій, який веде запис.

Розглянемо мал.13, на якому зображена схема електрокардіографа. На малюнку показані органи управління електрокардіографа; штрихові лінії вказують той блок, управління яким здійснюється за допомогою даного перемикача. Сполучний дріт з’єднує електроди, що містяться на  пацієнті з електрокардіографом. Кнопка «Стандарт 1 мВ» на передній панелі дозволяє встановити калібрувальну напругу 1 мВ для калібрування електрокардіографа. Хоча сучасні електрокардіографи стабільні і їх чутливість не змінюється з часом, введення калібрувального імпульсу до або після кожного запису при знятті ЕКГ на 12 відведеннях все ще практикується. Від перемикача відведень сигнал ЕКГ потрапляє на  початковий підсилювач сигналу (ППС). Цим пристроєм є диференціальний підсилювач  з високим ступенем придушення (резекції) загального (синфазного) сигналу. ППЧ також містить перемикач для регулювання чутливості або підсилення. Для більшості пацієнтів цей перемикач залишається в положенні «1». Якщо крива ЕКГ має дуже малий розмах, то чутливість можна, подвоїти, перемістивши перемикач в положення «2». Для пацієнтів з великими сигналами ЕКГ інтенсивність сигналів можна зменшити удвічі, встановивши перемикач в положення «1/2». У ЕКГ , які використовувались раніше використовувалось безперервне регулювання чутливості, так звана  «Настройка калібрування». За допомогою такої настройки можна так підібрати чутливість електрокардіографа, щоб калібрувальний імпульс 1 мВ викликав відхилення пера на 10 мм (при положенні «1» перемикача підсилення). У сучасних підсилювачах підсилення зазвичай залишається стабільним, якщо його одного разу відрегулювали, тому безперервне регулювання підсилення зараз можна зустріти лише зрідка і те у вигляді гвинта настроювання (який можна регулювати за допомогою викрутки), розташованого на бічній або на задній стінці електрокардіографа.

Мал.13 Основні блоки і органи управління сучасного електрокардіографа

За ППС слідує підсилювач постійної напруги, так званий підсилювачем самописця (ПС). ПС забезпечує необхідну потужність для переміщення реєструючого пера, яке здійснює запис ЕКГ. На вхід цього підсилювача зазвичай можна подати і сигнал від зовнішнього джерела, що робиться за допомогою спеціального роз'єму.  Допоміжний вхід на бічній або на задній стінці електрокардіографа. Таким чином, електрокардіограф можна використовувати і для запису вихідних сигналів інших приладів.

Зазвичай у всіх сучасних електрокардіографах використовується теплочутливий папір та термоперо, перо є голкою з електричним нагрівом, температуру якої можна регулювати за допомогою ручки «Нагрів пера», що дозволяє отримати оптимальний запис сигналу. Крім записуючого пера у  ЕКГ використовується «маркер часу», який вмикається за допомогою кнопки. Це дозволяє операторові наносити кодовану мітку записуваного відведення на початку ЕКГ. Зазвичай ЕКГ записуються при швидкості переміщення паперу 25 мм/с, але в приладі передбачена і вища швидкість 50 мм/с, яка дозволяє отримати детальнішу інформацію про QRS комплекс при дуже високому ритмі серцебиття або в тих випадках, коли потрібно досліджувати деякі специфічні деталі записаної кривої.

Вимикач живлення має три положення. У положенні «Включено» живлення до підсилювача подається, але папір не переміщається. Щоб включити протяжку паперу, вимикач необхідно встановити в положення «Протяжка». У застарілих електрокардіографах за допомогою кнопки або спеціального металевого контакту оператор може перевірити, чи правильно встановлено полярність підключення приладу до лінії живлення. Оскільки неправильне підключення може створити небезпеку електрошоку для пацієнта, тому така перевірка є обов'язкова до підключення електродів до пацієнта.

Передня панель сучасного електрокардіографа з та елементи його управління показана на мал14.

Рис. 14 Вигляд передньої панелі сучасного електрокардіографа

На рис.13 вказані основні блоки типові для порівняно старих електрокардіографів. Сучасні прилади рис. 14  складніші і містять додаткові елементи. На малюнку, наприклад, показано, що відведення RL сполучене із землею. У сучасних апаратах часто використовується так зване ведене (збудливе) відведення RL, що дозволяє зменшити чутливість приладу до перешкод, що викликаються змінною напругою. Замість підключення резисторів центральної точки безпосередньо до електродів в сучасних електрокардіографах використовуються ізолюючі підсилювачі, які встановлюються у всіх активних підключеннях до пацієнта. Отже, вхідний опір підсилювача збільшується і підготовка місць для накладення електродів стає не такою важливою, оскільки в цьому випадку можна допустити і вищий імпеданс електродів.

ППС в сучасних електрокардіографах часто ізолюється від землі, при цьому лінії живлення і лінії для передачі сигналів розв'язуються за допомогою оптичних пристроїв або трансформаторів. Ізольовані відведення від пацієнта зменшують небезпеку ураження струмом, що можуть виникнути у деяких випадках.

Модифікацією електрокардіографії є векторкардиорафія як метод реєстрації електричної активності серця, зокрема, величини і напрями електричного поля серця протягом серцевого циклу. У клініці метод застосовується для виявлення осередкових поразок міокарду, гіпертрофії шлуночків серця, особливо на ранніх стадіях.

Отримання векторкардіограм здійснюється за допомогою векторэлектрокардиографів і векторэлектрокардиоскопів.

Фонокардіографія — це метод реєстрації звуків (тоны, шуми), що виникають в результаті діяльності серця. Застосовується для визначення порушень роботи серця, зокрема пороків клапанів. Фонокардіограми отримують із застосуванням приладів фонокардіографів.

Лабораторна робота 1.

Порядок виконання роботи

1 Етап. Підготовка приладу до використання.

1.Заправте електрокардіограф паперовою стрічкою:

2. Встановіть вимикач мережі в положення відключено (протилежне відзначеному червоною крапкою);

3. Встановіть перемикач відведень в положення "1mV";

4. Встановіть перемикач чутливості в положення 10 mm / mV;

5. Встановіть кнопку запису "М" в положення відключено (верхнє положення);

6. Встановіть кнопку перемикання швидкості "50/25" у верхнє або нижнє положення залежно від необхідної швидкості руху стрічки.

7. Заземліть  електрокардіограф, з'єднавши гніздо заземлення "^" із заземлюючим контуром.

8. Підключіть мережевий кабель до гнізда "127/220V" електрокардіографа .

9. Включіть кабель  в розетку мережі 127 або 220 В.

10. Підключіть кабелю відведень до вилки 7 (рис.1) електрокардіографа

11. Накладіть чотири електроди на кінцівці і грудної електрод на груди згідно загальноприйнятій методиці.

12. Для кращого контакту покладіть між шкірою пацієнта і електродами прокладки з марлі або фільтрувального паперу, змочені 5-10% розчином кухонної солі у воді і злегка віджаті.

13. З'єднайте наконечники кабелю з електродами відповідно до забарвленням дротів кабелю відведень і закріпіть гвинтами.

Провід кабелю відведень приєднуються до електродів в наступному порядку:

R червоний - до електрода на правій руці

L жовтий - до електрода на лівій руці

F зелений - до електрода на лівій нозі

N чорний - до електрода на правій нозі

C білий - до грудного електроду.

2 Етап. Запис електрокардіограми

1. Увімкніть електрокардіограф, пересунувши мережевий вимикач у напрямку до червоної точці. При цьому повинен засвітитися індикатор включення живлення.

2. Регулятором зміщення пера встановіть перо 15 (рис.1) на середину поля запису і встановіть кнопку заспокоєння "О-МТ" у верхнє положення.

3. Встановіть перемикач відведень в положення "1" (1-е стандартне відведення), включіть кнопку запису і запишіть необхідну кількість циклів електрокардіограми.

4. Перемикаючи перемикач відведень, запишіть електрокардіограми для інших стандартних відведень.

5.  Відірвіть використану діаграмну стрічку. Результати амплітудних і часових значень зубців і інтервалів електрокардіограми занесіть в таблицю №1 і №2.

Таблиця №1  Вимірювання амплітуди зубців.

	Калібрований сигнал	Амплітуда зубців
		P	Q	R	S	T
Норма, мВ
Висота зубців в мм
Е.Р.С. зубців в мВ	1

Таблиця №2Вимірювання часових інтервалів

	P - Q	Q – R	R – S	S – T	P – T	R – R
Норма в с
Відстань в мм
Тривалість в с

Обробка результатів

1.   По каліброваному сигналу напругою 1мВ визначіть масштаб напруги , де n – висота каліброваного сигналу в мм.

2.   Знаючи масштаб напруги і висоту зубців визначіть Е.Р.С. зубців.

3.   По швидкості руху стрічки визначіть масштаб часу .

4.   Визначіть часові інтервали зубців по масштабі часу і відстані між зубцями.

5.   Знайдіть ритм роботи серця – часовий інтервал “t” між зубцями “R – R”.

6.   Обчисліть висоту серцевих скорочень(ЧСС) по формулі:  де t – значення часового інтервалу в с.

Тема 4. Методи і прилади для діагностичних досліджень нервової і м'язової системи

Електроенцефалографія (ЕЕГ). Апаратура для проведення ЕЕГ.

Енцефалографія — метод електрофізіологічного об'єктивного дослідження функціонального стану головного мозку, заснований на графічній реєстрації його біопотенціалів. Реєстрована крива коливань біопотенціалів мозку називається електроенцефалограмою. Застосовується для встановлення локалізації патологічного осередку в головному мозку, диференціального діагнозу захворювань центральної нервової системи (ЦНС), вивчення механізму епілепсії і виявлення її на ранніх стадіях.

Зміна ЕЕГ у спокої, а також під впливом функціональних навантажень (фото-, фоностимуляція та ін.) є цінною додатковою інформацією для діагностики епілепсії, порушень кровообігу мозку, пухлин головного мозку, травматичних ушкоджень головного мозку. На сьогодні завдяки розробці нової сучасної апаратури можливе одержання даних автоматизованої обробки ЕЕГ-сигналів у вигляді кольорових карткованих зображень (на екрані монітора або надрукуваних на лазерному принтері) зон змінених біопотенціалів мозку.

У ряді випадків застосовують інвазивний метод реєстрації біопотенціалів мозку. При цьому за допомогою аплікаційних (кортикографія) або імплантованих (субкортикографія) електродів чітко визначається локалізація епілептичного вогнища і контролюється повнота його видалення. При проведенні стереотаксичних операцій на глибинних структурах головного мозку через такі електроди не тільки реєструється епілептична активність, але і може проводитися електролітична деструкція патологічного процесу.

При дослідженні механізмів порушень діяльності головного мозку при захворюваннях ЦНС особливе значення має метод реєстрації потенціалів мозку (ВП), що виникають у відповідь на слухові, зорові або соматосенсорні подразнення. Цей метод широко використовується в експериментальній нейрофізіології, але останнім часом все частіше застосовується з діагностичною метою в клінічних умовах.  

Рис. 20. Структурна схема електроенцефалографа.

Електроенцефалограф складається із комутатора відведень, підсилювача біопотенціалів, реєструючого пристрою, пристрою калібрування, що конструктивно об’єднані у спільний корпус. Невід’ємною складовою ЕЕГ є електроди, світловий та звуковий стимулятори.

При використанні сучасної елементної бази електроенцефалографи відповідають високим експлуатаційним характеристикам, що дозволяє ефективно застосовувати прилади в різних галузях медицини – зокрема в області функціональної діагностики, діагностика епілепсії та порушення сну, дослідження зорових функцій обумовлених потенціалами мозку, фундаментальні нейрофізіологічні дослідження, спільна реєстрація ЕЕГ і ЯМР даних.

Рис. 15. Електроенцефалограф .

Рис. 16. Електроенцефалограф Nihon Kohden EEG-1100K.

Для отримання потрібної інформації про діяльність головного мозку застосовуються прилади:

· електроенцефалограф (8-, 16-, 32-канальні);

· аналізатори біопотенціалів;

· электроэнцсфалоскоп.

Сучасні електроенцефалографи являють собою багатоканальні реєструючі пристрої, що поєднують від 8 до 24 і більше ідентичних підсилювально-реєструючих блоків (каналів), що дозволяють реєструвати електричну активність від відповідного числа пар електродів, встановлених на голові обстежуваного.

Залежно від того, в якому вигляді реєструється і видається для аналізу електроенцефалографісту ЕЕГ, електроенцефалографи поділяються на традиційні «паперові» (пір'яні) і більш сучасні – «без паперові».

У перших ЕЕГ сигнал після підсилення потрапляв на котушки електромагнітних або термопишучих гальванометрів і записувався безпосередньо на паперову стрічку. Електроенцефалографи другого типу перетворюють ЕЕГ в цифрову форму і на екрані комп’ютера відображається безперервний процес реєстрації ЕЕГ.

Електроди для електроенцефалографії представляють собою металеві пластини або стрижні різної форми. Зазвичай поперечний діаметр електрода, що має форму диска, становить близько 1 см. Найбільшого поширення набули два типи електродів - мостові і чашоподібні.

Рис. 17. Типи електродів і способи їх кріплення на голові.

а - мостовий електрод; б - голчатий; в - чашоподібний електрод: 1 - метал, 2-липка стрічка, 3 - електродна паста, 4 - шкіра; г - закріплення електродів на голові за допомогою шапочки з гумових джгутів.

Мостовий електрод являє собою металевий стрижень, закріплений в утримувачі. Нижній кінець стержня, що контактує зі шкірою голови, покритий гігроскопічним матеріалом, який перед установкою змочують фізіологічним розчином хлориду натрію. Електрод кріплять за допомогою гумового джгута таким чином, що контактний нижній кінець металевого стержня притискається до шкіри голови. До протилежного кінця стрижня від’єднують відвідний провід за допомогою стандартного затиску або роз’єму. Перевагою таких електродів є швидкість і простота їх під'єднання, відсутність необхідності використовувати спеціальної електродної пасти, оскільки гігроскопічний контактний матеріал довго утримує і поступово виділяє на поверхню шкіри ізотонічний розчин хлориду натрію. Використання електродів цього типу переважно при обстеженні контактних хворих, здатних перебувати сидячи або напівлежачи.

При обстеженні хворих із порушенням свідомості та при довготривалих записах переважно використовуються чашоподібні електроди, що мають форму диска з піднятими краями, до якого припаяний провід. Чашечка заповнюється контактної електродної пастою, що містить крім розчину хлориду натрію желеподібні зв’язуючи речовини, що розм'якшують верхній шар епідермісу. Електрод кріплять на голові за допомогою спеціальної гумової шапочки, липкої стрічки

Рис. 18 Гумова шапочка для кріплення електродів на голові.

 При реєстрації ЕЕГ для контролю наркозу і стану центральної нервової

системи під час хірургічних операцій допустимо відведення потенціалів за допомогою голкових електродів, які вводять в покриви голови.

Після реєстрації електричні потенціали подаються на вхід підсилювально-реєструючого пристрою. Електроенцефалограф містить 20-40 і більше пронумерованих контактних гнізд, за допомогою яких до електроенцефалографу може бути приєднане відповідну кількість електродів. Крім цього, на коробці є гніздо нейтрального електрода, який позначається знаком заземлення або відповідним літерним символом, наприклад «Gnd» або «N». Відповідно електрод, встановлений на тілі обстежуваного і приєднується до цього гнізда, називається електродом заземлення. Він служить для вирівнювання потенціалів тіла пацієнта і підсилювача.

Рис. 19. Блок-схема електроенцефалографа.

1 - голова досліджуваного з відвідними електродами (вид зверху),

2 - вхідна коробка;

3 - з'єднувальні кабелі;

4 - селекторний блок з перемикачами для кожного каналу;

5 - блок підсилення з регуляторами фільтрів високої і низької частоти (Ф) і грубого або плавного регулювання посилення (У);

6 - блок реєстрації.

У сучасних електроенцефалографах електродна коробка зазвичай являє собою єдиний блок з підсилювачами, а в безпаперових (комп'ютерних) системах містить і блок аналого-цифрового перетворення ЕЕГ.

Підсилюючий та реєструючий пристрої, як правило, монтуються з двох окремих блоків, пов'язаних у свою чергу з'єднувальним кабелем, - блоку попереднього підсилення і блоку власне реєстрації (рис. 19). Блок попереднього підсилення складається з набору ідентичних підсилювачів кількість яких відповідає числу каналів реєстрації. Кожен з каналів підсилення має ручки управлення, виведені на передню панель блока попереднього підсилення.

До кожного підсилювального блоку приєднаний багато контактний комутатор відведень ЕЕГ, що дозволяє по кожному каналу комутувати електроди, що знаходяться на голові випробуваного в потрібній комбінації. Для зміни полярності вхідних клем (позитивна і негативна), використовуються ступінчаті перемикачі, які можуть займати одне з положень згідно нумерації контактних гнізд на вхідній коробці електроенцефалографа. Таким чином, встановивши, наприклад, на якому-небудь каналі перемикач, відповідної негативної клеми, в положення 1, а перемикач, відповідної позитивної клеми, в положення 2, отримують можливість реєструвати по цьому каналу різниця потенціалів між електродами, підключеними до гнізд 1 і 2 вхідної коробки електроенцефалографа. При цьому негативне зрушення потенціалу під електродом 1 буде супроводжуватися відхиленням кривої реєстрації вгору.

Крім комутації по окремих каналах, більшість сучасних електроенцефалографів дозволяє за допомогою спеціальних перемикачів вмикати заздалегідь змонтовані схеми і комутувати електроди в певних комбінаціях відразу по всіх каналах відведення. Зазвичай передбачається 4-5 таких схем. Перевагою даної системи комутації є, те що вона позбавляє від необхідності комутувати відведення окремо на кожному з каналів підсилення. У цифрових електроенцефалографах всі регулювання чутливості і комутації електродів здійснюються програмно з клавіатури комп'ютера або спеціалізованого процесора. Регулювання чутливості дозволяють підібрати підсилення таким чином, щоб одержати оптимальний режим реєстрації залежно від амплітуди вхідного сигналу. Можливість регулювання коефіцієнта підсилення приладу в широких межах дозволяє використовувати електроенцефалограф для запису не тільки ЕЕГ, а й інших біологічних сигналів, таких як ЕМГ, ЕКГ, а також сигналів від різного роду датчиків - перетворювачів дихання, опору, механічних коливань та ін..

Для встановлення смуги пропускання підсилювача на кожному з каналів є регулятора фільтрів високої і низької частоти. Фільтр низької частоти визначає верхня межа частот, які будуть без спотворення пропускатися підсилювачем.

Сучасні електроенцефалографи дозволяють регулювати межі частот від 1500 до 15 Гц. Фільтри низької частоти використовують зазвичай в тих випадках, коли в записі присутні високочастотні перешкоди, які не можуть бути виключені іншим способом. Зокрема, при обстеженні деяких хворих неможливо домогтися достатнього розслаблення; в таких випадках для виключення з ЕЕГ інформації м'язової активності доводиться користуватися фільтрами високих частот.

Регулювання нижньої смуги пропускання електроенцефалографа використовують фільтрами високих частот шляхом зміни постійної часу підсилювача. Обмеження нижньої смуги пропускання приладу необхідно для виключення з запису інформації про повільні змін потенціалу шкіри, змін потенціалу, пов'язаних з незначними зміщеннями електродів і змінами в області контакту між шкірою і електродом. За міжнародним стандартом в електроенцефалографії прийнята постійна часу підсилювача, рівна 0,3 секунди, яка забезпечує неспотворену реєстрацію всіх основних низькочастотних складових ЕЕГ. Чим більша постійна часу, тим більше низькочастотних складових пропускається підсилювачем.

Для стандартизації режиму роботи електроенцефалограф застосовують калібрувальний пристрій. Цей пристрій подає одночасно на входи всіх підсилювачів сигнал поперемінно позитивної та негативної полярності, амплітуда якого може бути різною залежно від обраного масштабу підсилення. Для запису ЕЕГ використовують стандартний калібрувальний сигнал, відповідний 50 мкв.

Для перевірки якості установки електродів є також омметр, який дає можливість виміряти опір в області контакту електрода з досліджуваним об'єктом. Для отримання правильного запису цей опір не повинно перевищувати 20 КОм.

Після підсилення сигнал подається в блок реєстрації електроенцефалограф.

Крім того, з блоків попереднього підсилення відповідна інформація може бути виведена за допомогою додаткових виходів на зовнішні системи реєстрації або обробки: магнітописець, катодний осцилограф, аналізатор-інтегратор або спеціалізовану ЕОМ.

Залежно від особливостей конструкції блок реєстрації електроенцефалографа може містити ще один каскад посилення або регулятори нульового рівня електроенцефалографічного запису. Після цього ступеня посилені електричні потенціали подаються на котушки магнітоелектричних чорнило пишучих гальванометрів. Змінне магнітне поле, що виникає в котушці в результаті проходження струму ЕЕГ, змушує її обертатися в полі постійного магніту в напрямку, залежному від напрямку струму в котушці, і з швидкістю та амплітудою, відповідними змін струму. Запис цих механічних рухів виробляється металевим капілярним пером, пов'язаним з котушкою гальванометра, на рухомій паперовій стрічці чорнилом, які подаються в капіляр по гнучкій трубочці з чорнильниці.

Для здійснення руху паперової стрічки з постійною швидкістю в реєструючому блоці є механізм протягування стрічки. Стандартна швидкість запису, схвалена в клінічній електроенцефалографії, становить 30 мм/с. При записі ЕЕГ нічного сну прийнято міжнародний стандарт 15 мм/с. У блоці реєстрації є окремі тумблери для включення і виключення пір'я гальванометра і двигуна механізму протягування стрічки.

Використання металевого пера для реєстрації ЕЕГ вносить додаткові зміни до запису. Металеве перо володіє істотною інерційністю і власною резонансною частотою, що зумовлює різну точність відтворення коливань в різних діапазонах частот. Коливання потенціалу частотою вище 80-100 Гц металевими пером відтворені бути не можуть, що і визначає справжню верхню смугу реєстрованої активності. Крім того, частота вище 30-40 Гц також виявляються дещо заниженою по амплітуді, що обмежує можливості вивчення за допомогою чорнильною запису ритмів ЕЕГ в діапазоні р і у-частот. З сказаного випливає, що обмеження за допомогою регуляторів частоти верхньої смуги пропускання до 70-100 Гц не внесе істотних змін у реєстровану активність.

Комп'ютеризовані пристрої в принципі забезпечують відтворення будь-яких частот, і конкретна смуга пропускання визначається тільки спеціалізацією і мірою універсальності електроенцефалографічне установки.

У цифрових електроенцефалографах ЕЕГ записується на диск комп'ютера з одночасним виведенням зображення на екран. По закінченню реєстрації потрібні сторінки запису можуть бути виведені у вигляді паперової копії за допомогою принтера або самописця.

На рис. 20 представлена типова структурна схема цифрового електроенцефалографа. Найчастіше такі системи зустрічаються на основі персонального комп’ютера, рідше - на основі вбудованого процесорного блоку.

Цифрові електроенцефалографи, як і аналогові, мають вхідні комутатори, попередні підсилювачі і фільтри. Аналого-цифровий перетворювач (АЦП) забезпечує можливість використання комп'ютера для подальшої обробки і зберігання сигналів.

При достатній швидкодії комп'ютера і каналу введення даних фільтрація сигналів може проводитися програмно, що спрощує побудову аналогових фільтрів, забезпечує стабільність характеристик шляху обробки сигналів, дає можливість оперативного регулювання частотної характеристики.

Електроміографія - це метод вимірювання функціонального стану скелетних м'язів, заснований на реєстрації електричних потенціалів, що виникають в них. За допомогою приладу - електроміографа вивчаються рефлекторні реакції рухових систем організму, периферичного нейромоторного апарату, а також проводиться функціональна діагностика периферичних нервів і м'язів.

Рис. 21  Основні блоки і органи управління сучасного електроміографа.

Вперше електроміограма (ЕМГ) була зареєстрована за допомогою телефонного пристрою Н.Е. Введенським у 1884 р. У 1907 р. удалося здійснити графічний запис ЕМГ людини [Piper, 1907]. Інтенсивний розвиток електроміографії в якості клінічної діагностичної методики почався в 30 - 40-і роки ХХ сторіччя [Юсевич Ю. С., 1958; Altenburger, 1937;Buchthal, 1949].
         Останнім часом відзначається значний прогрес ЕМГ у теоретичному й апаратурно-технічному напрямках. Завдяки розширенню методичних прийомів стало можливим вивчення всіх ланок периферичного нейромоторного апарату: мотонейронів, їхніх аксонів (включаючи рухові і чуттєві волокна), нервово-м'язових синапсів і стану м'язових волокон.
         Принципи техніки відведення і реєстрації ЕМГ не відрізняються від техніки електроенцефалографії, електрокардіографії й інших електрографічних методів. Система складається з електродів, що відводять потенціали м'яза, підсилювача цих потенціалів і пристрою, що реєструє. Сучасні апарати, розроблені на базі комп'ютерів, мають мікропроцесори, за допомогою яких здійснюється керування всіма параметрами і режимами роботи.

Електроміографічне установка являє собою 2 - або 4-канальний прилад з широкою частотною характеристикою, низьким рівнем шумів і хорошою завадостійкістю. Вона складається з підсилювача, катодного осцилографа для візуального спостереження та реєстрації коливань потенціалу м'язів.

В даний час застосовується ряд додаткових пристроїв - для запису механограмм, сигналів, що надходять при рухах обстежуваного. У всіх електроміографічних установках є можливість включити звукове відтворення сигналів, що дозволяє слухати електричну активність м'язів.

Рис. 22. Схема з'єднання блоків, що входять до пристрій для реєстрації біопотенціалів м'язів

Пристрій для запису біопотенціалів м'язів складається з підсилювача біопотенціалів (1), комутаційного пристрою (2), з'єднувального кабелю (3), блоку сполучення і вбудованого контролю (4) і реєструючого пристрою (5) (рис. 22).

Він функціонує наступним чином: біопотенціали м'язів, посилені підсилювачем (1), через комутаційний пристрій (2) і з'єднувальний кабель (3) надходять на входи підсилювачів запису блоку сполучення і вбудованого контролю (4). Вихідні сигнали з блоку сполучення і вбудованого контролю через сполучний кабель надходять на гальванометри світло променевого осцилографа (5), на якому і відбувається реєстрація досліджуваних потенціалів.

Розрізняють глобальну (інтерференційну) електроміографію із застосуванням поверхневих або голкових електродів і стимуляційну електронейроміографію - реєстрацію електричних процесів, що виникають у м'язах у відповідь на роздратування нерва.
В електроміографії використовується два види електродів - поверхневі і голкові.

Рис.23 оверхневі електроди

Рис. 24 Голковий електрод.

За допомогою глобальної поверхневої електроміографії вивчають електричну активність м'язів - реєструють сумарну (інтерференційну) активність більшого числа рухових одиниць. Метод поверхневих відведень біопотенціалів відрізняється атравматичністю, простотою звертання з електродами, відсутністю небезпеки раневої інфекції.

Для одержання електроміограми використовуються різні електроди в залежності від завдань дослідження. При реєстрації потенціалів дії (ПД) м'язових волокон або їх груп можна користуватися тільки голковими електродами (рис. 24), що вводяться в товщу м'яза. Найчастіше при цьому застосовують концентричний голковий електрод - сталеву голку (канюлю) діаметром 03-07 мм, в яку вставлена ізольована дріт. Неізольованим залишається лише її кінець, який є активним електродом. Другим - індиферентним електродом в цьому випадку є сама канюля.

При використанні концентричного голкового електрода реєструються тільки ПД тієї частини м'язових волокон, які знаходяться в безпосередній близькості (до 2 мм) від Активного електрода. При необхідності реєстрації ще більш обмеженого числа м'язових волокон застосовують біполярний голковий електрод. Він відрізняється від концентричного тим, що в канюлі міститься 2 ізольованих дроти малого діаметру. Кінці їх не ізольовані і є двома реєструючими електродами.

Розроблені та застосовуються також голкові електроди, що містять 5-14 ізольованих дротів, що виходять уздовж поверхні канюлі на відстані I-2 5 мм один від одного (мультиелектроди). Застосування мультиелектродів і спеціальних комутаторів, що дозволяють приєднувати до підсилювача різні електроди, дозволяє досліджувати послідовно процеси, що відбуваються в різних ділянках м'язи.

Для реєстрації сумарної електричної активності м'язів використовуються нашкірі (поверхневі) електроди (рис. 23) - пластини з відвідною поверхнею 20-50 мм2. Дві такі пластини розміщуються на шкірі за допомогою лейкопластиру або спеціального пристрою. Відносна нескладність і безболісність виконання ЕМГ за допомогою поверхневих електродів дозволяє її застосування при вирішенні низки клінічних задач в тих випадках, коли попередньо встановлено відсутність пошкодження де і необхідно досліджувати м'язи лише поверхнево. В цих випадках запис ЕМГ проводять у стані спокою, тобто повного розслаблення м'язів, при тонічних напругах, виконанні довільних скорочень та реакції на розтяг.

Запис ЕМГ здійснюється на фотопапері, фотоплівці або паперовій стрічці за допомогою чорнило писця. В останньому випадку форма і амплітуда окремих коливань може бути перекручена, внаслідок механічних особливостей не відтворює частоти вище 100-200 Гц.

ЕМГ-запис здійснюється при швидкості руху паперу або фотоплівки 4-5 см /с, а для підрахунку частоти коливань швидкість руху паперу збільшується до 20 см /с.

Для введення результатів ЕМГ в аналізуючо- рахунковий пристрій запис здійснюється  на магнітну стрічку або на жорсткий диск. Для боротьби з перешкодами від електричної мережі необхідно ретельне заземлення обстежуваного, струмопровідних предметів, джерел живлення і т. д. При користуванні поверхневими електродами шкіру під ними ретельно знежирюють, а для створення гарного контакту з електродом застосовують спеціальну пасту або користуються прокладками, змоченими в розчині натрію хлориду.

З урахуванням частоти, амплітуди та послідовності ритмів виділяють такі основні типи поверхневих електроміограм:

· тип I – часті (до 50–100 кіл/с), мінливі по амплітуді коливання потенціалів при довільному скороченні м'язів;

·  тип II – рідкі (до 20–40 кіл/с), виразні по ритму коливання потенціалів у виді ”частоколу”. Поряд з високоамплітудними реєструються мінливі по ритму потенціали відносно низької амплітуди. У залежності від частоти і сталості ритму в цьому типі електроміограм виділяють підтип IIa - дуже рідкі (5-15 у 1 с), зі зниженою амплітудою (50-150 мкв), відносно постійні по ритму коливання і підтип ІIб - коливання з частотою до 20-40 у 1 с, амплітуда яких іноді досягає 3000-5000 мкв;

· тип III - високі по амплітуді в порівнянні з нормою коливання в стані спокою і при тонічній напрузі м'язів, ритмічно повторювані ”залпи” частих осціляцій;

· тип IV – повне біоелектричне мовчання в спокої, при тонічній напрузі або спробі до довільного скорочення.

Глобальна електроміографія з застосуванням поверхневих електродів, хоча і дає загальне представлення про стан нервово-м'язового апарату, проте буває недостатньо інформативною. Тому після загальної оцінки електричної активності м'язів, виявленої таким способом, запис ЕМГ проводять шляхом вибіркових локальних відведень потенціалів з обмеженого числа м'язових волокон у межах однієї рухової одиниці з застосуванням голкових електродів.

Методичну вказівку склали:                                                                                                                                                                 ас. Паласюк Б.М