Отведения эйнтховена. Эйнтховена треугольник и его построение

Рассмотренные ранее электрические явления, происходящие постоянно в работающей сердечной мышце, создают электрическое поле. Электрические потенциалы такого поля можно регистрировать при помощи электродов гальванометра, подключив два полюса: положительный и отрицательный. При электрокардиографическом исследовании электроды накладывают на определенные точки человеческого тела. Электроды соединены с гальванометром, который входит в состав электрокардиографа. Соединение двух точек тела, имеющих разные потенциалы, называется электрокардиографическим отведением .

Стандартные отведения

Эйнтховеном для записи ЭКГ были предложены 3 отведения, которые впоследствии получили название стандартных двухполюсных отведений или просто стандартных отведений .

Эйнтховен предположил, что сердце - это точечный источник электрического тока, находящийся в центре равностороннего треугольника (), образованного двумя руками и левой ногой.

• I стандартное отведение: правая рука (отрицательный полюс) - левая рука (положительный полюс);
• II стандартное отведение: правая рука (отрицательный полюс) - левая нога (положительный полюс);
• III стандартное отведение: левая рука (отрицательный полюс) - левая нога (положительный полюс).

I отведение измеряет разность потенциалов между правой и левой рукой - регистрация положительного импульса происходит, если суммарный вектор направлен к левой руке.

II отведение измеряет разность потенциалов между правой рукой и левой ногой - регистрация положительного импульса происходит, если суммарный вектор направлен к левой ноге.

III отведение измеряет разность потенциалов между левой рукой и левой ногой - регистрация положительного импульса происходит, если суммарный вектор направлен к левой ноге.

При патологиях в этих направлениях регистрируются отрицательные сигналы, поскольку вектор имеет другое направление.

Практической кардиографией установлено, что при преобладании потенциалов левой части сердца суммарный вектор возбуждения направлен к левой руке. И, наоборот, при преобладании потенциалов правой части сердца - вектор направлен к левой ноге. Это позволяет диагностировать гипертрофию левого желудочка и предсердия при высоких положительных зубцах ЭКГ в первом отведении; гипертрофию правого желудочка и предсердия при высоких положительных зубцах ЭКГ в третьем отведении.

Сердце расположено в центре генерируемого электрического поля, схематично ограниченного осями отведений. Если опустить перпендикуляры от сердца к оси каждого стандартного отведения, то они разделят ось каждого отведения на две равные части - положительную и отрицательную, как показано на рисунке. Если ЭДС сердца проецируется на положительную часть осей стандартных отведений, то кардиограф регистрирует положительный зубец в этих отведениях. И, наоборот, если ЭДС сердца проецируется на отрицательную часть осей - кардиограф регистрирует отрицательный зубец в этих отведениях.

Если спроецировать оси стандартных отведений (стороны треугольника) непосредственно на сердце, расположенное в центре треугольника Эйнтховена, - то получится .

ВНИМАНИЕ! Информация, представленная сайте сайт носит справочный характер. Администрация сайта не несет ответственности за возможные негативные последствия в случае приема каких-либо лекарств или процедур без назначения врача!

Сначала записывают отведения от конечностей. Металлические электроды электрокардиографа накладывают на руки и ноги больного. Электрод на правой ноге выполняет роль электрического заземления. Электроды на руках прикрепляют чуть выше запястий, на ногах — выше лодыжек.

Рис. 3-3. Для записи электрокардиограммы используют металлические электроды. Электрод на правой ноге выполняет функцию заземления, чтобы предотвратить помехи от сети переменного тока.

Электрические процессы сердца можно проецировать на туловище и конечности. По этой причине электрод, помещённый на правое запястье, регистрирует такое же электрическое напряжение, как и на правом плече; напряжение на левом запястье или другом участке левой руки соответствует напряжению на левом плече.

Наконец, напряжение на электроде, наложенном на левую ногу, сопоставимо с напряжением на левом бедре или в паховой области. В клинической практике электроды присоединяют к запястьям и лодыжкам просто для удобства. Очевидно, для регистрации электрокардиограммы у больного с ампутацией конечности или с гипсовой повязкой необходимо разместить электроды около плеч или паха, в зависимости от обстоятельств.

Выделяют стандартные биполярные (I, II, III) и . Биполярные отведения были названы так исторически, так как они регистрируют разность электрических потенциалов между двумя конечностями.

Подключение электродов стандартных отведений от конечностей

I отведение, например, записывает разницу напряжений между электродами на левой руке и правой руке:

I отведение = левая рука - правая рука.

II отведение регистрирует разницу напряжений между электродами на левой ноге и правой руке:

II отведение = левая нога - правая рука.

III отведение позволяет оценить разницу напряжений между электродами на левой ноге и левой руке:

III отведение = левая нога - левая рука.

При записи I отведения происходит следующее. Электрод левой руки измеряет электрическое возбуждение сердца с вектором, направленным к левой руке, а электрод правой руки — с вектором, направленным к правой руке. Электрокардиограф регистрирует разность потенциалов между левой рукой и правой рукой и показывает её в I отведении. При записи II отведения то же самое происходит с потенциалами электродов левой ноги и правой руки, а при записи III отведения — левой ноги и левой руки.

I, II и III отведения можно представить схематично в виде треугольника, названного треугольником Эйнтховена по имени голландского физиолога, который изобрёл электрокардиограф в начале 1900-х годов. Сначала ЭКГ состояла только из записи I, II, и III отведений. Треугольник Эйнтховена отражает пространственное расположение трех стандартных отведении от конечностей (I, II, III).

Рис. 3-4. Расположение I, II и III отведений. (I отведение регистрирует разность электрических потенциалов между левой и правой руками, II отведение - между левой ногой и правой рукой, III отведение - между левой ногой и левой рукой.)

Проекция I отведения расположена горизонтально. Левый полюс (левая рука) I отведения положительный, а правый полюс (правая рука) — отрицательный, поэтому I отведение = левая рука - правая рука. Проекция II отведения направлена по диагонали вниз. Его нижний полюс (левая нога) положительный, а верхний полюс (правая рука) — отрицательный, поэтому II отведение = левая нога - правая рука. Проекция III отведения также направлена диагонально вниз. Его нижний полюс (левая нога) положительный, а верхний полюс (левая рука) — отрицательный, поэтому III отведение = левая нога - левая рука.

Эйнтховен, конечно, мог обозначить отведения по-другому. В данном виде биполярные отведения описывает следующая простая формула:

I отведение + III отведение = II отведение.

Другими словами, если сложить величины вольтажа зубцов I и III отведений, мы получим вольтаж во II отведении. Это лишь приблизительное правило. Оно выполнимо при одновременной регистрации трёх стандартных отведений с использованием синхронизированного канала электрокардиографа, поскольку пики зубцов R в трёх отведениях не одновременны.

Эту формулу можно проверить. Сложив вольтаж зубца R в I отведении (+9 мм) и зубца R в III отведении (+4 мм), получим +13 мм — вольтаж зубца R во II отведении. То же самое можно сделать с зубцами и .

При оценке электрокардиограммы полезно сначала быстро просмотреть I, II и III отведения. Если зубец R во II отведении не равен сумме зубцов R в I и III отведениях, возможно, запись неверна или электроды наложены неправильно.

Уравнение Эйнтховена — результат записи биполярных отведений. Электрический потенциал от электрода на левой руке положительный в отведении I и отрицательный в отведении III, равновесие наступает при добавлении двух других отведений:

I отведение = левая рука - правая рука;

II отведение = левая нога - левая рука;

I отведение + III отведение = левая нога - правая рука = II отведение.

Таким образом, в ЭКГ один плюс три равно двум.

Итак, I, II и III отведения — стандартные (биполярные) отведения от конечностей, которые изобретены раньше других . Эти отведения регистрируют разность электрических потенциалов между выбранными конечностями.

На рисунке треугольник Эйнтховена изображён так, что I, II и III отведения пересекаются в центральной точке. Для этого I отведение просто передвинули вниз, II — вправо, III — влево. В результате получают трёхмерную диаграмму. Эту диаграмму, представляющую три биполярных отведения, используют в разделе « ».

I отведение (правая рука – левая рука);

· II отведение (правая рука – левая нога);

· III отведение (левая рука – левая нога).

Проекции вектора на стандартные отведения соответствуют разностям потенциалов :

Сопоставляя , можно судить о величине и направлении вектора в целом.

За один цикл работы сердца конец интегрального электрического вектора сердца описывает сложную пространственную фигуру, при проекции которой во фронтальную плоскость тела мы получим фигуру, состоящую из трех петель: , , . Эти петли разделены интервалами нулевого потенциала, которые образуются вследствие того, что в эти периоды времени разности потенциалов в различных областях нервно-мышечного аппарата взаимокомпенсируются и результирующая разность потенциалов для всего сердца получается равной нулю.

Разность потенциалов от электродов передается на усилитель и записывается на движущейся ленте и таким образом мы получаем график, отражающий во времени проекции мгновенных значений интегрального электрического вектора сердца на линию соответствующего отведения.

Рис. ЭКГ здорового человека при частоте пульса 66 ударов в минуту.

Периодичность колебания ЭКГ (за цикл работы сердца) связана с частотой пульса и находится в норме в пределах 60 – 80 периодов в минуту или 1 – 1,3 Гц. Наибольшее значение напряжения имеет порядок несколько милливольт.

Для определения численного значения биопотенциалов сердца в единицах напряжения используют калибраторы напряжения. Запись калибровочного напряжения делают до или после снятия электрокардиограммы. Обычно используют калибровочный сигнал, равный 1 милливольту. Типичные значения максимальных амплитуд для нормальной ЭКГ следующие:

зубец P: 0,2 мВ;

зубец QRS: 0,5 – 1,5 мВ;

зубец T: 0,1 – 0,5 – мВ.

Аппарат для регистрации биопотенциалов, возникающих при сокращении сердечной мышцы, называется электрокардиографом . Представим его структурную схему.

Электроды накладывают (смотрите рисунок) на правой руке (красная марки­ровка), левой руке (желтая маркировка) и на левой ноге (зеленая марки­ровка). Эти электроды по­парно подключаются к электрокардиографу для регистрации каждого из трех стан­дартных отведений. Четвертый электрод устанавливается на правую ногу для под­ключения заземляющего провода (черная маркировка)

Стандартные отведения от конечностей регистрируют при следую­щем попарном подключении электродов:
I отведение - левая рука (+) и правая рука (-);
II отведение - левая нога (+) и правая рука (-);
III отведение - левая нога (+) и левая рука (-).
Как видно на рисунке выше, три стандартных отведения образуют равносто­ронний треугольник (треугольник Эйнтховена), в центре кото­рого расположен электрический центр сердца, или единый сердечный диполь. Перпендикуляры, проведенные из центра сердца, т.е. из места расположения единого сердечного диполя, к оси каждого стандартного отведения, делят каждую ось на две равные части: положительную, об­ращенную в сторону положительного (активного) электрода (+) отведе­ния, и отрицательную, обращенную к отрицательному электроду (-)

Усиленные отведения ЭКГ от конечностей

Усиленные отведения от конечностей регистрируют разность по­тенциалов между одной из конечностей, на которой установлен активный положительный электрод данного отведения, и средним потенциалом двух других конечностей (см. рисунок ниже). В ка­честве отрицательного электрода в этих отведениях используют так называемый объединенный электрод Гольд­бергера, который образуется при соединении через дополнительное со­противление двух конечностей.
Три усиленных однополюсных отведения от конечностей обозна­чают следующим образом:
aVR - усиленное отведение от правой руки;
aVL - усиленное отведение от левой руки;
aVF - усиленное отведение от левой ноги.
Как видно на рисунке ниже, оси усиленных однополюсных отведе­ний от конечностей получают, соединяя электрический центр сердца с местом наложе­ния активного электрода данного отведения, т.е. факти­чески - с одной из вер­шин треугольника Эйнтховена.

Формирование трех усиленных однополюсных отведе­ний от конечностей. Внизу - треугольник Эйнтховена и расположение осей трех усиленных однополюсных отведений от конечностей

Электрический центр сердца как бы делит оси этих отведений на две равные части: положительную, обращенную к активному элек­троду, и отрицательную, обращенную к объединенному электроду Гольдбергера

В 2002 г. опубликовал редакционную статью «10 величайших открытий в кардиологии XX века». Среди них были и ангиопластика, и открытая операция на сердце. Однако, бесспорно, первым методом в этом списке стоит электрокардиография, а рядом - фамилия голландца Виллема Эйнтховена, создателя первого распространенного метода инструментальной неинвазивной диагностики, с которым сталкивался каждый из нас. Нобелевский комитет по достоинству оценил изобретение и с формулировкой «за открытие техники электрокардиографии» вручил Эйнтховену премию.

Рисунок 1. Огастес Дезире Уоллер и его собака Джимми.

Если быть совсем точными, то, конечно, первую в истории электрокардиограмму (ЭКГ) снял не Эйнтховен. Но рейтинг Texas Heart Institute Journal всё же справедлив - по ней было абсолютно ничего не понятно. И «голландцем» нашего героя назвать можно, но можно и по-другому. Однако все по порядку.

Если рассуждать по принципу «государство N - родина слонов», Резерфорд , к примеру, окажется первым новозеландским нобелевским лауреатом, а Виллем Эйнтховен - первым нобелиатом Индонезии. Потому что родился он на острове Ява, в городе Семаранг, ныне - пятом по величине городе Индонезии. Тогда это была Голландская Ост-Индия , о государстве Индонезия никто не слышал, ведь до признания ее независимости оставалось более 80 лет.

С происхождением у Эйнтховена тоже все замысловато: он потомок изгнанных из Испании евреев. Фамилия появилась при Наполеоне, который в своем Кодексе указал, чтобы все граждане его империи, куда входила Голландия, имели фамилии. Двоюродный дед Эйнтховена выбрал немного искаженное название города, где он жил (надеюсь, не нужно упоминать, какого).

Отцом будущего нобелиата был военный врач, Якоб Эйнтховен, который, к сожалению, не смог обеспечить собственное здоровье. В 1866 г. он умер от инсульта, и через четыре года (Виллему тогда было уже 10) его семья перебралась в Утрехт. Разумеется, большого достатка в семье не было - его мать осталась одна с тремя детьми. Виллем решил пойти по стопам отца - отчасти по призванию (медицина), отчасти - по нужде. Дело в том, что заключив военный контракт, он смог обучаться на медицинском факультете Утрехтского университета бесплатно.

В студенческие годы Виллем был очень спортивным человеком, регулярно заявлял, что и в учебе нужно «не дать погибнуть телу», был прекрасным фехтовальщиком и гребцом (последнее - опять же вынужденно, поскольку сломал запястье и занялся греблей для восстановления функциональности кисти). Да и первая работа Эйнтховена по медицине была посвящена механизму работы локтевого сустава, одинаково важного как гребцу, так и фехтовальщику. В этой работе, пожалуй, уже проявилась двойственность таланта Эйнтховена: прекрасное знание анатомии и физиологии и интерес к физическим принципам работы человеческого организма. В данном случае - механике. А ведь дальше были работы и по оптике, и, разумеется, по электричеству.

Рисунок 2. Капиллярный электрометр Липпманна.

Дальше нашему герою очень повезло. Правда, при этом не повезло профессору физиологии Лейденского университета Адриану Хейнсиусу: он умер. А юному Эйнтховену, четверти века от роду, вместо службы в медицинском корпусе досталось профессорское место в не самом последнем европейском университете. Это случилось в 1886 г., и с тех пор более 41 года Эйнтховен работал в Лейдене - до самой своей смерти в 1927 г.

Активно занимался Эйнтховен и офтальмологией - его докторская диссертация называлась «Стереоскопия посредством дифференцировки цветов». Позже вышли очень интересные работы «Простое физиологическое объяснение различных геометрико-оптических иллюзий», «Аккомодация человеческого глаза» и другие. Впрочем, больше всего времени молодой исследователь занимался физиологией дыхания. В том числе и работой нервных импульсов в механизме контроля дыхания.

Но тут подоспел Первый Международный конгресс по физиологии - важнейшее событие в мировой медицине (Базель, 1889 г.). Там и произошла эпохальная встреча с Огастесом Уоллером (рис. 1), который первым в мире показал, что можно снять запись электрических импульсов сердца, не вскрывая тело живого организма (1887 г.) . То, что само тело человека может производить электричество, было очень новой мыслью в физиологии.

В Базеле Уоллер показывал свою работу при помощи собственного пса Джимми. Именно Уоллера нужно называть (и называют) первооткрывателем ЭКГ.

Правда, надо сказать, что кардиограммы у Уоллера были ужасные. Он регистрировал импульсы при помощи капиллярного электрометра (кстати, разработанного нобелевским лауреатом по физике 1908 года и одним из изобретателей цветной фотографии Габриэлем Липпманном) (рис. 2).

Рисунок 3. Струнный гальванометр Эйнтховена.

Рисунок 5. Треугольник Эйнтховена.

В этом приборе электрические импульсы от сердца попадали на капилляр с ртутью, уровень которой менялся в зависимости от силы тока. Но сама по себе ртуть меняла положение не мгновенно, а обладала некоей инерцией (ртуть ведь очень тяжелая жидкость). В результате получалась каша. Более того, записать импульсы сердца - это интересная задача, но тут любой ученый должен уметь отвечать на самый главный вопрос - «и что?»

Пять лет (с 1890 по 1895 гг.) Эйнтховен занимался усовершенствованием технологии капиллярной электрометрии и попутно создал нормальный математический аппарат обработки «каши». Что-то начало получаться, но все равно прибор был ненадежным, неточным и громоздким. Однако нельзя сказать, что эти годы прошли зря: в 1893 г. на заседании Нидерландской медицинской ассоциации из уст Эйнтховена впервые официально прозвучал термин «электрокардиограмма» .

Однако нормальной кардиограммы получить капиллярным методом не удалось. И в 1901 году Виллем Эйнтховен сделал собственный прибор - струнный гальванометр , а первую статью о том, что на нем записана кардиограмма, он опубликовал в 1903 г. (издание датировано 1902 г. ).

Его главной частью была кварцевая струна - ниточка из кварца толщиной в 7 микрон (рис. 3). Она делалась весьма оригинальным способом: стрела, к которой было прикреплено кварцевое разогретое волокно, выстреливалась из лука (от себя добавим, что таким же способом 20 лет спустя в свежесозданном ленинградском Физтехе молодые исследователи Николай Семенов и Петр Капица получали сверхтонкие капилляры). Эта нить при попадании на нее электрических импульсов отклонялась в постоянном магнитном поле. Чтобы фиксировать отклонение нити, параллельно ей во время измерений двигалась фотобумага, на которую при помощи системы линз проецировалась тень от нити (рис. 4).

Рисунок 6. Зубцы и интервалы кардиограммы.

Интересно, как на первые кардиограммы наносилась временная координатная сетка (сейчас бумага для кардиограмм сразу содержит сетку, но у Эйнтховена-то была фотобумага!). Сетка наносилась при помощи теней от спиц велосипедного колеса, вращавшегося с постоянной скоростью.

Голландец недолго прожил в лауреатах - через два года после своей нобелевской лекции он умер от рака желудка. Печальнее всего, что, несмотря на открытость своей лаборатории (в ней часто бывали гости), ни учеников, ни научной школы после Эйнтховена не осталось. А вот лаборатория Эйнтховена есть: его именем названа лаборатория экспериментальной сосудистой медицины в его родном Лейдене (Лейденский университетский медицинский центр, LUMC).

И еще одно любопытное наблюдение. Статья про Эйнтховена в русскоязычной Википедии гораздо подробнее и длиннее, чем статья в англоязычной , и более того, входит в число «хороших» статей (свидетельствую - хороша!). Удивительный факт, но у открывателя кардиограммы есть свои русскоязычные поклонники. Впрочем, теперь их стало минимум на одного больше.

Литература

1. Mehta N.J., Khan I.A. (2002). Cardiology’s 10 greatest discoveries of the 20th century. Tex. Heart Inst. J. 29 , 164–71 ;
2. Waller A. D. (1887). A demonstration on man of electromotive changes accompanying the heart’s beat . J. Physiol . 8 , 229–234 ;
3. Einthoven W. (1901). Un nouveau galvanomètre. Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles. ». Сайт политехнического музея..