ECG, EMG, EEG là gì?

Điện tâm đồ là điện tâm đồ, ghi lại các tín hiệu điện của tim. Thực tế là một sự khác biệt tiềm tàng nảy sinh trong lòng khi bị kích thích đã được thể hiện sớm nhất là vào năm 1856, trong thời đại Dubois-Reymond. Thí nghiệm chứng minh điều này được Kelliker và Müller thiết lập chính xác theo công thức của Galvani: một dây thần kinh chạy đến chân ếch ếch được đặt trên một trái tim cô lập, và vôn kế sống động này đã phản ứng với một cú giật của từng nhịp tim.

Với sự ra đời của các dụng cụ đo điện nhạy cảm, người ta có thể thu được các tín hiệu điện của tim hoạt động bằng cách đặt các điện cực không trực tiếp vào cơ tim, mà vào da.

Vào năm 1887, lần đầu tiên, người ta có thể đăng ký ECG của con người theo cách này. Điều này được thực hiện bởi nhà khoa học người Anh A. Waller bằng cách sử dụng điện kế mao quản (cơ sở của thiết bị này là một mao quản mỏng trong đó thủy ngân được bao bọc bởi axit sunfuric. chất lỏng thay đổi và sụn chuyển dọc theo mao mạch.)

Thiết bị này bất tiện khi sử dụng và việc sử dụng điện tim rộng rãi đã bắt đầu sau đó, sau khi ra đời vào năm 1903 của một thiết bị tiên tiến hơn - điện kế dây Einthoven. . quán tính thấp và được phép đăng ký các quy trình điện nhanh.)

Sau khi xuất hiện thiết bị này trong một số phòng thí nghiệm, họ bắt đầu nghiên cứu chi tiết ECG của một trái tim khỏe mạnh và trái tim khác nhau như thế nào trong các bệnh khác nhau. Đối với những tác phẩm này, V. Einthoven đã nhận được giải thưởng Nobel năm 1924 và nhà khoa học Liên Xô A. F. Samoilov, người đã làm rất nhiều cho việc phát triển điện tâm đồ, đã nhận được giải thưởng Lenin năm 1930. Là kết quả của bước tiếp theo trong sự phát triển của công nghệ (sự xuất hiện của bộ khuếch đại điện tử và máy ghi âm), điện tâm đồ bắt đầu được sử dụng trong mọi bệnh viện lớn.

Bản chất của ECG là gì?

Khi bất kỳ dây thần kinh hoặc sợi cơ nào bị kích thích, dòng điện trong một số phần của nó sẽ chảy qua màng vào sợi và trong các phần khác chảy ra. Trong trường hợp này, dòng điện nhất thiết phải chảy qua môi trường bên ngoài xung quanh sợi quang và tạo ra sự khác biệt tiềm năng trong môi trường này. Điều này cho phép bạn đăng ký kích thích sợi bằng cách sử dụng các điện cực ngoại bào, mà không thâm nhập vào tế bào.

Trái tim là một cơ bắp khá mạnh mẽ. Nhiều sợi được kích thích đồng thời trong đó, và một dòng chảy đủ mạnh trong môi trường xung quanh tim, thậm chí trên bề mặt cơ thể tạo ra sự khác biệt tiềm năng của trật tự 1 mV.

Để tìm hiểu thêm từ ECG về trạng thái của tim, các bác sĩ ghi lại nhiều đường cong giữa các điểm khác nhau của cơ thể. Để hiểu những đường cong này, bạn cần rất nhiều kinh nghiệm. Với sự ra đời của công nghệ máy tính, nó đã có thể tự động hóa đáng kể quá trình "đọc" ECG. Một máy tính so sánh ECG của một bệnh nhân nhất định với các mẫu được lưu trong bộ nhớ của cô ấy và đưa cho bác sĩ chẩn đoán giả định (hoặc một số chẩn đoán có thể).

Bây giờ có nhiều cách tiếp cận mới khác để phân tích ECG. Có vẻ rất thú vị. Theo dữ liệu được ghi lại từ nhiều điểm trên cơ thể và sự thay đổi thời gian của chúng, có thể tính toán cách sóng kích thích di chuyển qua tim và phần nào của tim trở nên không bị kích thích (ví dụ, chúng bị ảnh hưởng bởi cơn đau tim). Những tính toán này rất tốn công sức, nhưng chúng trở nên khả thi với sự ra đời của máy tính.

Cách tiếp cận này để phân tích ECG được phát triển bởi L. I. Titomir, một nhân viên của Viện các vấn đề truyền tải thông tin của Viện hàn lâm khoa học Liên Xô.Thay vì nhiều đường cong khó hiểu, máy tính vẽ lên màn hình trái tim và sự kích thích trong các bộ phận của nó. Bạn có thể trực tiếp nhìn thấy khu vực nào của trái tim sự kích thích chậm hơn, phần nào của trái tim không bị kích thích chút nào, v.v.

Các tiềm năng của tim đã được sử dụng trong y học không chỉ để chẩn đoán mà còn kiểm soát các thiết bị y tế. Hãy tưởng tượng rằng một bác sĩ cần chụp x-quang tim ở các giai đoạn khác nhau trong chu kỳ của nó, tức là tại thời điểm co bóp tối đa, thư giãn tối đa, v.v. Điều này là cần thiết cho một số bệnh. Nhưng làm thế nào để bắt được khoảnh khắc co thắt lớn nhất? Bạn phải chụp rất nhiều ảnh với hy vọng rằng một trong số chúng sẽ đi vào đúng pha.

Và vì vậy, các nhà khoa học Liên Xô V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin và M. L. Tsetlin đã quyết định bật thiết bị X-quang từ sóng ECG. Điều này đòi hỏi một thiết bị điện tử không quá phức tạp, bao gồm chụp với độ trễ nhất định liên quan đến sóng ECG. Bản thân giải pháp dí dỏm của vấn đề đặc biệt thú vị ở chỗ nó là một trong những thiết bị đầu tiên (hiện nay là rất nhiều) trong đó tiềm năng tự nhiên của cơ thể kiểm soát một số thiết bị nhân tạo; Khu vực công nghệ này được gọi là phản hồi sinh học.

Các cơ xương của cơ thể cũng tạo ra các tiềm năng có thể được ghi lại từ bề mặt của da. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi thiết bị tiên tiến hơn so với ghi ECG. Các sợi cơ riêng lẻ thường hoạt động không đồng bộ, các tín hiệu của chúng chồng chéo lên nhau được bù một phần và do đó, các điện thế thấp hơn thu được so với trong trường hợp ECG.

Hoạt động điện của cơ xương được gọi là điện cơ - EMG. Lần đầu tiên, tiềm năng của các sợi cơ người được phát hiện bằng cách lắng nghe họ sử dụng điện thoại, nhà khoa học người Nga N. E. Vvedensky trở lại vào năm 1882.

Năm 1907, nhà khoa học người Đức G. Pieper đã sử dụng điện kế dây để đăng ký mục tiêu. Tuy nhiên, đó là một phương pháp phức tạp và tốn nhiều công sức. Chỉ sau khi máy hiện sóng âm cực và thiết bị điện tử xuất hiện vào năm 1923, điện cơ bắt đầu phát triển mạnh mẽ. Bây giờ nó được sử dụng rộng rãi trong khoa học, y học, thể thao, và cũng cho kiểm soát sinh học.

Một trong những ứng dụng đáng chú ý đầu tiên của chế phẩm sinh học EMG là tạo ra các bộ phận giả cho những người bị mất cánh tay. Những bộ phận giả như vậy lần đầu tiên được tạo ra ở nước ta.

Và điện não đồ là gì?

Đây là một điện não đồ, tức là hoạt động điện của não, các dao động tiềm năng được tạo ra bởi công việc của các tế bào thần kinh não và được ghi lại trực tiếp từ bề mặt của đầu. Các tế bào thần kinh, giống như các sợi cơ, hoạt động đồng thời: khi một số trong số chúng tạo ra tiềm năng tích cực trên bề mặt da, một số khác tạo ra âm tính. Sự bù trừ lẫn nhau của các tiềm năng ở đây thậm chí còn mạnh hơn trong trường hợp EMG. Do đó, biên độ của điện não đồ nhỏ hơn khoảng một trăm lần so với ECG, do đó, đăng ký của họ đòi hỏi thiết bị nhạy cảm hơn.

Điện não đồ lần đầu tiên được đăng ký bởi nhà khoa học người Nga V, V. Pravdich-Nemsky trên những con chó sử dụng điện kế dây. Ông giới thiệu curare cho chó để dòng cơ mạnh hơn không cản trở việc đăng ký dòng não.

Năm 1924, nhà tâm thần học người Đức G. Berger bắt đầu tại Đại học Jena nghiên cứu về điện não đồ của con người. Ông mô tả sự dao động định kỳ trong các tiềm năng não với tần số khoảng 10 Hz, được gọi là nhịp alpha. Lần đầu tiên ông ghi lại điện não đồ của một người bị động kinh và đưa ra kết luận rằng Galvani đã đúng, cho thấy một phần phát sinh trong hệ thống thần kinh bị động kinh. trong đó dòng điện đặc biệt mạnh (các tế bào liên tục bị kích thích ở tần số cao).

Vì chúng ta đã nói về những tiềm năng rất yếu được ghi lại bởi một bác sĩ ít được biết đến, kết quả của Berger đã không thu hút sự chú ý trong một thời gian dài; Chính ông đã xuất bản chúng chỉ 5 năm sau khi phát hiện ra. Và chỉ sau năm 1930họ đã được xác nhận bởi các nhà khoa học nổi tiếng người Anh là Adrian và Matthews, họ đã "... đóng dấu phê duyệt học thuật", theo lời của G. Walter, một nhà khoa học người Anh chuyên nghiên cứu về các khía cạnh lâm sàng của EEG trong phòng thí nghiệm của Gaul. Trong phòng thí nghiệm này, các phương pháp đã được phát triển cho phép xác định vị trí của khối u hoặc xuất huyết trong não bằng EEG, tương tự như cách ECG đã học trước đây để xác định vị trí của cơn đau tim trong tim.

Hơn nữa, ngoài nhịp alpha, nhịp điệu não khác được phát hiện, đặc biệt, nhịp điệu liên quan đến các loại giấc ngủ khác nhau. Có rất nhiều dự án phản hồi sinh học EEG. Ví dụ: nếu trình điều khiển liên tục ghi lại điện não đồ, thì bạn có thể sử dụng máy tính để xác định thời điểm, mã, anh ta bắt đầu ngủ gật và đánh thức anh ta. Thật không may, tất cả các dự án như vậy vẫn khó thực hiện, vì biên độ của điện não đồ rất nhỏ.

Ngoài EEG - sự dao động trong tiềm năng của não khi không có các hiệu ứng đặc biệt, còn có một dạng tiềm năng não khác gọi là tiềm năng gợi lên (EP).

Các tiềm năng gợi lên là các phản ứng điện xảy ra khi phản ứng với một tia sáng, âm thanh, v.v ... Vì nhiều tế bào thần kinh của não phản ứng gần như đồng thời với một tia sáng chói, các thế năng gợi lên thường lớn hơn nhiều so với EEG. Không phải ngẫu nhiên mà chúng được phát hiện sớm hơn nhiều so với EEG (năm 1875, bởi người Anh Keton và độc lập với nó vào năm 1876 bởi nhà nghiên cứu người Nga V. Ya. Danilevsky).

Sử dụng tiềm năng gợi lên, người ta có thể giải quyết các vấn đề khoa học thú vị. Ví dụ, sau một tia sáng, phản ứng (VP) trước tiên xảy ra ở vùng chẩm của não. Từ đó chúng ta có thể kết luận rằng chính ở khu vực này, tín hiệu về ánh sáng sẽ đến.

Với kích ứng da điện, các tiềm năng gợi lên xảy ra trong vùng tối của não.

Với sự kích thích của da bàn tay, chúng xảy ra ở một nơi, da bàn chân ở một nơi khác. Bạn có thể ánh xạ những câu trả lời này và bản đồ này cho thấy bề mặt của da cho phép chiếu lên vùng tương đương của vỏ não của con người. Điều thú vị là trong thiết kế này, một số tỷ lệ bị vi phạm, ví dụ, hình chiếu của bàn tay hóa ra là không tương xứng lớn. Vâng, điều này là tự nhiên: bộ não cần thông tin chi tiết hơn nhiều về bàn tay hơn, ví dụ, về lưng.