Регистрирующие устройства

Усиленный сигнал с выхода усилителя поступает на регистрирующее устройство, которое представляет собой электромеханический преобразователь, преобразующий колебания электрического тока в перемещение механического пера. Различают несколько типов регистрирующих устройств:

Магнитоэлектрический вибратор (рис.9) имеет мощный постоянный магнит - 1, в поле которого находится механически связанная с пишущим пером (3) катушка - 2. При пропускании через катушку тока с выхода усилителя создаётся переменное магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита, заставляет катушку отклоняться от первоначального положения. Регистраторы, построенные по такому принципу, позволяют регистрировать частоты в полосе до 100 Гц.

Более широкое распространение в клинике получили электромагнитные вибраторы. Подвижная часть таких вибраторов выполняется не в виде катушки, а в виде полоски магнитного материала, которая вращается вокруг своей оси под влиянием суммарного действия двух магнитных полей: постоянного, создаваемого постоянными магнитами, и переменного, создаваемого неподвижными катушками.

Электромагнитные вибраторы отличаются относительно малыми габаритами, потребляют небольшой ток и позволяют регистрировать сигналы с частотой до 150 Гц. Они используются в чернилопишущих перьевых регистраторах и в регистраторах с тепловой записью.

Перьевые регистраторы. Запись осуществляется с помощью чернил. Наивысшая частота регистрируемых колебаний при помощи таких регистраторов составляет 120-150 Гц, но обычно не превышает 100 Гц. Основным недостатком перьевых регистраторов являются радиальные искажения, т.к. перо совершает не возвратно-поступательное, а вращательное движение.

Тепловая запись осуществляется путём снятия слоя вещества с ленты-носителя. В этом случае лента представляет собой чёрную рулонную бумагу, покрытую с одной стороны слоем легкоплавкого вещества белого цвета. Запись осуществляется с помощью электромагнитного вибратора, на оси которого укреплена подогреваемая электрическим током игла. Тот факт, что игла касается ленты в месте её перегиба, позволяет производить запись без радиальных искажений. Качество тепловой записи получается довольно высоким. Одним из недостатков тепловой записи является чувствительность теплочувствительной бумаги к внешним механическим и температурным воздействиям.

Струйная запись позволяет намного расширить возможности видимой записи в части регистрации высокочастотных сигналов. При помощи струйных регистраторов можно записывать сигналы, частотный спектр которых достигает частот до 700 Гц. Это позволяет в клинике производить синхронную запись на одной ленте таких взаимосвязанных сигналов, как электрокардиограмма и фонокардиограмма.

На рис.8 приведено схематическое изображение струйного гальванометра. Это электромагнитный вибратор, через подвижный якорь которого вдоль оси проходит стеклянный капилляр - 2. Капилляр и якорь жёстко связаны между собой. При прохождении тока с выхода усилителя через обмотки электромагнита создаётся магнитное поле, которое поворачивает якорь и вместе с ним капилляр.

Как видно из рис.10, капилляр на конце изогнут под углом 90°. Этот конец капилляра оканчивается соплом - 3 диаметром 0,01 мм. Другой конец капилляра соединён с резервуаром чернил, в котором поддерживается давление около 15 атм. Вылетая из сопла, чернила вычерчивают на движущейся бумажной ленте изменения силы тока, протекающего через обмотки электромагнита. При помощи струйных гальванометров получаются высококачественные электрокардиограммы без радиальных искажений. При помощи струйных регистраторов возможна запись процессов с наложением одной кривой на другую, что даёт дополнительные возможности при анализе и обработке записанных материалов.

Ход работы

Подготовка к работе:

1. Проверить, заземлён ли электрокардиограф.

2. Наложить на испытуемого электроды (в соответствии с маркировкой), подкладывая под них салфетки, смоченные 3%раствором NaCl. Испытуемый должен находиться на кушетке в горизонтальном положении в расслабленном состоянии. Обратить внимание на его неподвижность.

3. Записать калибровочный сигнал, выбрав усиление электрокардиографа, чтобы высота калибровочного сигнала была равна 10 мм (для удобства последующих расчётов).

4. Записать ЭКГ в трёх стандартных отведениях.

5. Наклеить полученную запись в лабораторную тетрадь, обозначить зубцы электрокардиограммы.

a. - зубец Р,

b. - интервал PQ,

c. - комплекс QRS

d. - сегмент ST

e. - зубец Т

f. - зубец U (непостоянный)

1 – длительность < 0,1 с

2 – длительность < 0,12 с

3 – интервал PQ< 0,2 с

4 – интервал QT зависит от частоты; при 70/мин 0,32 – 0,39 с.

Упражнение 1. Определение амплитуды зубцов.

Для определения амплитуды зубцов необходимо:

а) Найти высоту в мм калибровочного сигнала, амплитуда которого

равна 1мВ, и рассчитать цену 1мм по высоте в мВ.

, где A - амплитуда калибровочного сигнала; h - высота зубца в мм.

б) Рассчитать амплитуду зубцов Q, R, S в I, II и III стандартных отведениях по формуле:

,

где U- амплитуда в мВ.

Это выполнить легко, т.к. регистрация ЭКГ осуществляется на миллиметровой бумаге.

в) Найти алгебраическую сумму зубцов Q, R, S для каждого стандартного отведения: I, II и III

г) Результаты вычислений занести в таблицу №1.

Таблица №1

Упражнение 2. Построение треугольника Эйнтховена.

а) Согласно примеру, представленному на рис.12 постройте в тетради треугольник Эйнтховена, стороны которого, соответствуют I, II и III стандартным отведениям. (Стороны треугольника должны быть равны, например 6 см)

б) Начертить положение электрической оси сердца.

За начало электрической оси берётся точка нулевого потенциала, которая находится в месте пересечения высот равностороннего треугольника Эйнтховена, т.е. в центре треугольника. Каждая ось отведения делится пополам и выбирается масштаб построения (например, 1см соответствует 1мВ).

На стороны треугольника откладывается алгебраическая сумма зубцов Q, R, S. Если алгебраическая сумма амплитуд зубцов Q, R, S имеет положительное значение, тогда она откладывается на той половине оси отведения, которая соответствует положительному потенциалу. В случае отрицательного значения алгебраической суммы – построения выполняются на той части оси отведения, которая соответствует отрицательному потенциалу. Из конца отрезков, полученных при откладывании алгебраической суммы зубцов Q, R, S на стороны треугольника Эйнтховена восстанавливают перпендикуляры. В месте пересечения этих перпендикуляров находят положение конца вектора электрической оси сердца. Соединив точки начала и конца вектора, получают электрическую ось сердца.

в) Найти угол a, который составляет электрическая ось сердца с осью

первого отведения:

,

где S_II-алгебраическая сумма зубцов Q, R, S во втором отведении,S_III- алгебраическая сумма зубцов Q, R, S в третьем отведении.

Расчёты:

г) Сделайте заключение о положении электрической оси сердца:

Упражнение 3. Определение частоты сердечных сокращений.

а) Рассчитать длительность интервала R-R в секундах по формуле:

,

где L - длина интервала в мм;

υ - скорость движения ленты в мм/с (25 мм/с или 50 мм/с).

б) Рассчитать частоту сердечных сокращений (ЧСС):

,

где Т - длительность интервала в секундах;60- число секунд в 1 минуте.

в) Результаты вычислений занести в таблицу №2.

Таблица №2

По результатам выполненной работы записать вывод.

Литература:

1. Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник / А.Н. Ремизов. – М.: Дрофа, 2010

2. Ремизов, А. Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике: учебное пособие / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина. – М.: Дрофа, 2010.

3. Физика и биофизика. Практикум: учебное пособие для вузов / В.Ф. Антонов и др. – М. ГЭОТАР-Медиа, 2008

4. Фёдорова, В.Н., Фаустов, Е.В. Медицинская и биологическая физика: учебное пособие для вузов. Курс лекций с задачами. - М.ГЭОТАР-Медиа, 2009.

5. Водолазский "Основы техники клинической электрографии",1966.

6. Орлов "Руководство по электрокардиографии", 1984.

7. Мурашко, Струтынский “Электрокардиография”, 1991.