Wat is een ECG, EMG, EEG?

Een ECG is een elektrocardiogram, een opname van de elektrische signalen van het hart. Het feit dat er bij opwinding een potentieel verschil in het hart ontstaat, werd al in 1856 aangetoond, tijdens het Dubois-Reymond-tijdperk. Het experiment dat bewees werd ingesteld door Kelliker en Müller precies volgens het recept van Galvani: een zenuw die naar de voet van de kikker liep werd op een geïsoleerd hart gelegd en deze "levende voltmeter" reageerde met een ruk aan de poot op elke hartslag.

Met de komst van gevoelige elektrische meetinstrumenten werd het mogelijk om de elektrische signalen van een werkend hart op te vangen door elektroden niet direct op de hartspier aan te brengen, maar op de huid.

In 1887 was het voor het eerst mogelijk om een ​​menselijk ECG op deze manier te registreren.Dit werd gedaan door de Engelse wetenschapper A. Waller met behulp van een capillaire elektrometer (de basis van dit apparaat was een dun capillair waarin kwik werd begrensd door zwavelzuur. vloeistoffen veranderden en de meniscus verschoof langs het capillair.)

Dit apparaat was onhandig in gebruik en het wijdverbreide gebruik van elektrocardiografie begon later, na de komst in 1903 van een geavanceerder apparaat - de Einthoven-snaargalvanometer. (De werking van dit apparaat is gebaseerd op de beweging van een geleider met een stroom in een magnetisch veld. De rol van de geleider werd gespeeld door een verzilverde kwartsfilament met een diameter van enkele micrometers, strak uitgerekt in een magnetisch veld. Wanneer een stroom door deze string werd gevoerd, boog deze licht. Deze afwijkingen werden waargenomen met een microscoop. Het apparaat had lage traagheid en toegestaan ​​om snelle elektrische processen te registreren.)

Na het verschijnen van dit apparaat in een aantal laboratoria, begonnen ze in detail te bestuderen hoe het ECG van een gezond hart en hart verschilt bij verschillende ziekten. Voor deze werken ontving V. Einthoven de Nobelprijs in 1924, en de Sovjetwetenschapper A. F. Samoilov, die veel deed voor de ontwikkeling van elektrocardiografie, ontving de Lenin-prijs in 1930. Als gevolg van de volgende stap in de ontwikkeling van technologie (het verschijnen van elektronische versterkers en recorders), werden elektrocardiografen in elk groot ziekenhuis gebruikt.

Wat is de aard van het ECG?

Wanneer een zenuw- of spiervezel wordt opgewonden, stroomt de stroom in sommige van zijn secties door het membraan in de vezel en in andere stroomt deze eruit. In dit geval stroomt de stroom noodzakelijkerwijs door de externe omgeving van de vezel en creëert een potentieel verschil in dit medium. Hiermee kunt u de excitatie van de vezel registreren met behulp van extracellulaire elektroden, zonder in de cel te dringen.

Het hart is een vrij krachtige spier. Veel vezels worden er tegelijkertijd opgewonden in, en een voldoende sterke stroom vloeit in de omgeving van het hart, die zelfs op het oppervlak van het lichaam potentiële verschillen in de orde van 1 mV creëert.

Om meer te leren van het ECG over de toestand van het hart, registreren artsen veel krommen tussen verschillende punten van het lichaam. Om deze krommen te begrijpen, hebt u veel ervaring nodig. Met de komst van computertechnologie is het mogelijk geworden om het proces van het "lezen" van ECG aanzienlijk te automatiseren. Een computer vergelijkt het ECG van een bepaalde patiënt met de monsters die in haar geheugen zijn opgeslagen en geeft de arts een vermoedelijke diagnose (of meerdere mogelijke diagnoses).

Nu zijn er veel andere nieuwe benaderingen voor de analyse van ECG. Het lijkt me heel interessant. Volgens de gegevens die op veel plaatsen in het lichaam zijn geregistreerd en hun verandering in de tijd, is het mogelijk om te berekenen hoe de excitatiegolf door het hart beweegt en welke delen van het hart niet worden opgewonden (ze worden bijvoorbeeld getroffen door een hartaanval). Deze berekeningen zijn erg bewerkelijk, maar ze werden mogelijk met de komst van computers.

Deze benadering van ECG-analyse is ontwikkeld door L. I. Titomir, een medewerker van het Institute for Information Transmission Problems van de USSR Academy of Sciences.In plaats van veel moeilijk te begrijpen curven, tekent de computer het hart en de verspreiding van opwinding op zijn afdelingen. Je kunt direct zien in welk deel van het hart de excitatie langzamer is, welke delen van het hart helemaal niet opgewonden zijn, etc.

De mogelijkheden van het hart werden in de geneeskunde niet alleen gebruikt voor diagnose, maar ook voor het regelen van medische apparatuur. Stel je voor dat een arts röntgenfoto's van het hart moet nemen in verschillende fasen van zijn cyclus, dat wil zeggen op het moment van maximale contractie, maximale ontspanning, etc. Dit is nodig voor sommige ziekten. Maar hoe vang je het moment van de grootste krimp? Je moet veel foto's maken in de hoop dat een ervan in de juiste fase komt.

En dus besloten de Sovjetwetenschappers V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin en M. L. Tsetlin om de röntgenapparatuur van de ECG-golf aan te zetten. Dit vereiste een niet zo ingewikkeld elektronisch apparaat, inclusief fotograferen met een bepaalde vertraging ten opzichte van de ECG-golf. De geestige oplossing van het probleem op zichzelf is vooral interessant omdat het een van de eerste (nu talloze) apparaten was waarin het natuurlijke potentieel van het lichaam bepaalde kunstmatige apparaten aanstuurt; Dit technologische gebied wordt biofeedback genoemd.

De skeletspieren van het lichaam genereren ook potentialen die kunnen worden geregistreerd vanaf het oppervlak van de huid. Dit vereist echter meer geavanceerde apparatuur dan voor ECG-opname. Individuele spiervezels werken meestal asynchroon, hun signalen die elkaar overlappen worden gedeeltelijk gecompenseerd, en als resultaat worden lagere potentialen verkregen dan in het geval van een ECG.

De elektrische activiteit van de skeletspier wordt een elektromyogram - EMG genoemd. Voor het eerst werden de mogelijkheden van menselijke spiervezels ontdekt door ernaar te luisteren via een telefoon, de Russische wetenschapper N. E. Vvedensky in 1882.

In 1907 gebruikte de Duitse wetenschapper G. Pieper een string-galvanometer voor hun objectieve registratie. Het was echter een complexe en moeizame methode. Pas nadat de kathode-oscilloscoop en elektronische apparatuur in 1923 verschenen, begon de elektromyografie zich intensief te ontwikkelen. Nu wordt het veel gebruikt in de wetenschap, geneeskunde, sport en ook voor biocontrole.

Een van de eerste geweldige toepassingen van EMG-biocontrole is het maken van prothesen voor mensen die hun arm hebben verloren. Dergelijke prothesen werden voor het eerst gemaakt in ons land.

En wat is een EEG?

Dit is een elektro-encefalogram, d.w.z. de elektrische activiteit van de hersenen, potentiële schommelingen die door het werk van hersenneuronen worden gecreëerd en rechtstreeks vanaf het oppervlak van het hoofd worden geregistreerd. Zenuwcellen, zoals spiervezels, werken tegelijkertijd: wanneer sommige van hen een positief potentieel op het oppervlak van de huid creëren, creëren anderen een negatieve. Wederzijdse compensatie van potentiëlen is hier zelfs sterker dan in het geval van EMG. Als gevolg hiervan is de amplitude van het EEG ongeveer honderd keer kleiner dan het ECG, daarom vereist hun registratie meer gevoelige apparatuur.

Het EEG werd voor het eerst geregistreerd door de Russische wetenschapper V, V. Pravdich-Nemsky op honden met behulp van een string-galvanometer. Hij introduceerde curare bij honden zodat sterkere spierstromen de registratie van hersenstromen niet verstoorden.

In 1924 begon de Duitse psychiater G. Berger aan de Jena University met de studie van het menselijk EEG. Hij beschreef periodieke schommelingen in hersenpotentialen met een frequentie van ongeveer 10 Hz, die het alfaritme worden genoemd. waar de stromingen bijzonder sterk zijn (cellen daar worden continu met hoge frequentie geëxciteerd).

Omdat we het hadden over zeer zwakke potentiëlen die door een weinig bekende arts werden geregistreerd, trokken de resultaten van Berger lange tijd geen aandacht; hij publiceerde ze slechts 5 jaar na de ontdekking. En pas daarna in 1930ze werden bevestigd door de beroemde Engelse wetenschappers Adrian en Matthews, ze waren "... gestempeld met academische goedkeuring", in de woorden van G. Walter, een Engelse wetenschapper die zich bezighield met de klinische aspecten van EEG in het laboratorium van Gallië. In dit laboratorium werden methoden ontwikkeld die het mogelijk maakten om de locatie van een tumor of bloeding in de hersenen te bepalen door EEG, vergelijkbaar met wat ECG eerder heeft geleerd om de locatie van een hartaanval in het hart te bepalen.

Verder werden naast het alfaritme andere hersenritmes ontdekt, in het bijzonder ritmes geassocieerd met verschillende soorten slaap. Er zijn veel EEG-biofeedback-projecten. Als de bestuurder bijvoorbeeld voortdurend het EEG opneemt, kunt u de computer gebruiken om het moment en de code te bepalen, hij begint te sluimeren en hem wakker te maken. Helaas zijn al dergelijke projecten nog steeds moeilijk te implementeren, omdat de amplitude van het EEG erg klein is.

Naast EEG - fluctuaties in het potentieel van de hersenen bij afwezigheid van speciale effecten, is er een andere vorm van hersenpotentialen genaamd evoked potentials (EP).

Opgewekte potentialen zijn elektrische reacties die optreden als reactie op een lichtflits, geluid, enz. Aangezien veel neuronen van de hersenen bijna gelijktijdig reageren op een heldere lichtflits, zijn de opgeroepen potentialen meestal veel groter dan de EEG. Het was geen toeval dat ze veel eerder werden ontdekt dan het EEG (in 1875, door de Engelsman Keton en onafhankelijk daarvan in 1876 door de Russische onderzoeker V. Ya. Danilevsky).

Met behulp van opgeroepen potentiëlen, kan men interessante wetenschappelijke problemen oplossen. Na een lichtflits treedt de reactie (EP) bijvoorbeeld eerst op in het occipitale gebied van de hersenen. Hieruit kunnen we concluderen dat het in deze regio is dat signalen over licht komen.

Bij elektrische huidirritatie treden opgeroepen potentialen op in het donkere gebied van de hersenen.

Bij irritatie van de huid van de hand komen ze op de ene plaats voor, de huid van de voet op een andere. Je kunt deze antwoorden in kaart brengen en deze kaart laat zien dat het oppervlak van de huid een projectie geeft op het pariëtale gebied van de cortex van het menselijk brein. Het is interessant dat in dit ontwerp sommige verhoudingen worden geschonden, bijvoorbeeld, de projectie van de hand is onevenredig groot. Ja, dit is natuurlijk: de hersenen hebben veel meer gedetailleerde informatie over de hand nodig dan bijvoorbeeld over de rug.