Che cos'è un ECG, EMG, EEG?

Un elettrocardiogramma è un elettrocardiogramma, una registrazione dei segnali elettrici del cuore. Il fatto che una potenziale differenza sorga nel cuore dopo l'eccitazione fu mostrato già nel 1856, durante l'era Dubois-Reymond. L'esperimento che prova questo è stato impostato da Kelliker e Müller esattamente secondo la ricetta di Galvani: un nervo che correva verso il piede della rana è stato posato su un cuore isolato, e questo "voltmetro vivente" ha risposto con uno scatto della zampa ad ogni battito cardiaco.

Con l'avvento di strumenti di misurazione elettrici sensibili, è diventato possibile catturare i segnali elettrici di un cuore che lavora applicando elettrodi non direttamente sul muscolo cardiaco, ma sulla pelle.

Nel 1887, per la prima volta, fu possibile registrare un ECG umano in questo modo, fatto dallo scienziato inglese A. Waller usando un elettrometro capillare (la base di questo dispositivo era un sottile capillare in cui il mercurio era delimitato da acido solforico. Quando la corrente passava attraverso un tale capillare, la tensione superficiale al confine i liquidi cambiarono e il menisco si spostò lungo il capillare.)

Questo dispositivo era scomodo da usare e l'uso diffuso dell'elettrocardiografia iniziò più tardi, dopo l'avvento nel 1903 di un dispositivo più avanzato: il galvanometro a stringa di Einthoven. (Il funzionamento di questo dispositivo si basa sul movimento di un conduttore con una corrente in un campo magnetico. Il ruolo del conduttore è stato svolto da un filamento di quarzo argentato di diversi micrometri di diametro, strettamente allungato in un campo magnetico. Quando una corrente è passata attraverso questa stringa, si è piegata leggermente. Queste deviazioni sono state osservate al microscopio. Il dispositivo aveva bassa inerzia e permesso di registrare processi elettrici veloci.)

Dopo la comparsa di questo dispositivo in numerosi laboratori, hanno iniziato a studiare in dettaglio in che modo l'ECG di un cuore e un cuore sani differisce in diverse malattie. Per queste opere V. Einthoven ricevette il Premio Nobel nel 1924 e lo scienziato sovietico A. F. Samoilov, che fece molto per lo sviluppo dell'elettrocardiografia, ricevette il Premio Lenin nel 1930. Come risultato del prossimo passo nello sviluppo della tecnologia (la comparsa di amplificatori e registratori elettronici), gli elettrocardiografi iniziarono ad essere utilizzati in ogni grande ospedale.

Qual è la natura dell'ECG?

Quando una qualsiasi fibra nervosa o muscolare viene eccitata, la corrente in alcune delle sue sezioni fluisce attraverso la membrana nella fibra e in altre fluisce. In questo caso, la corrente scorre necessariamente attraverso l'ambiente esterno che circonda la fibra e crea una potenziale differenza in questo mezzo. Ciò consente di registrare l'eccitazione della fibra utilizzando elettrodi extracellulari, senza penetrare nella cellula.

Il cuore è un muscolo abbastanza potente. Molte fibre sono contemporaneamente eccitate al suo interno e una corrente sufficientemente forte fluisce nell'ambiente che circonda il cuore, che anche sulla superficie del corpo crea potenziali differenze dell'ordine di 1 mV.

Per imparare di più dall'ECG sullo stato del cuore, i medici registrano molte curve tra i diversi punti del corpo. Per comprendere queste curve, è necessaria molta esperienza. Con l'avvento della tecnologia informatica, è diventato possibile automatizzare in modo significativo il processo di "lettura" dell'ECG. Un computer confronta l'ECG di un determinato paziente con i campioni memorizzati nella sua memoria e fornisce al medico una diagnosi presuntiva (o diverse possibili diagnosi).

Ora ci sono molti altri nuovi approcci all'analisi dell'ECG. Sembra molto interessante Secondo la registrazione da molti punti del corpo e il loro cambiamento nel tempo, è possibile calcolare come l'onda di eccitazione si muove attraverso il cuore e quali parti del cuore diventano non eccitate (ad esempio, sono colpite da un infarto). Questi calcoli sono molto laboriosi, ma sono diventati possibili con l'avvento dei computer.

Un simile approccio all'analisi dell'ECG è stato sviluppato da L. I. Titomir, un dipendente dell'Institute for Information Transmission Problems della USSR Academy of Sciences.Invece di molte curve difficili da comprendere, il computer disegna sullo schermo il cuore e la diffusione dell'eccitazione nei suoi dipartimenti. Puoi vedere direttamente in quale area del cuore l'eccitazione è più lenta, quali parti del cuore non sono affatto eccitate, ecc.

I potenziali del cuore sono stati utilizzati in medicina non solo per la diagnosi, ma anche per il controllo delle apparecchiature mediche. Immagina che un medico abbia bisogno di fare radiografie del cuore in diverse fasi del suo ciclo, cioè al momento della massima contrazione, massimo rilassamento, ecc. Questo è necessario per alcune malattie. Ma come cogliere l'attimo di maggiore contrazione? Devi fare molte foto nella speranza che una di loro arrivi nella fase giusta.

E così gli scienziati sovietici V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin e M. L. Tsetlin decisero di accendere le apparecchiature a raggi X dall'onda dell'ECG. Ciò ha richiesto un dispositivo elettronico non così complicato, che includeva le riprese con un determinato ritardo rispetto all'onda ECG. La soluzione arguta del problema in sé è particolarmente interessante in quanto è stato uno dei primi (ora numerosi) dispositivi in ​​cui i potenziali naturali del corpo controllano determinati dispositivi artificiali; Questa area tecnologica è chiamata biofeedback.

I muscoli scheletrici del corpo generano anche potenziali che possono essere registrati dalla superficie della pelle. Tuttavia, ciò richiede apparecchiature più avanzate rispetto alla registrazione ECG. Le singole fibre muscolari di solito lavorano in modo asincrono, i loro segnali sovrapposti sono parzialmente compensati e, di conseguenza, si ottengono potenziali inferiori rispetto al caso di un elettrocardiogramma.

L'attività elettrica del muscolo scheletrico è chiamata elettromiogramma - EMG. Per la prima volta i potenziali delle fibre muscolari umane furono scoperti ascoltandoli tramite un telefono, lo scienziato russo N. E. Vvedensky nel lontano 1882.

Nel 1907, lo scienziato tedesco G. Pieper usò un galvanometro a corde per la loro registrazione obiettiva. Tuttavia, era un metodo complesso e laborioso. Solo dopo la comparsa dell'oscilloscopio catodico e dell'attrezzatura elettronica nel 1923, l'elettromiografia iniziò a svilupparsi intensamente. Ora è ampiamente usato nella scienza, nella medicina, nello sport e anche per il biocontrollo.

Uno dei primi grandi usi del biocontrollo EMG è la creazione di protesi per le persone che hanno perso il braccio. Tali protesi sono state create per la prima volta nel nostro paese.

E cos'è un ELETTROENCEFALOGRAMMA?

Questo è un elettroencefalogramma, cioè un'attività elettrica del cervello, potenziali fluttuazioni create dal lavoro dei neuroni cerebrali e registrate direttamente dalla superficie della testa. Le cellule nervose, come le fibre muscolari, lavorano contemporaneamente: quando alcune creano un potenziale positivo sulla superficie della pelle, altre ne creano uno negativo. La compensazione reciproca dei potenziali qui è persino più forte che nel caso dell'EMG. Di conseguenza, l'ampiezza dell'EEG è circa cento volte più piccola dell'ECG, pertanto la loro registrazione richiede attrezzature più sensibili.

L'EEG è stato registrato per la prima volta dallo scienziato russo V, V. Pravdich-Nemsky su cani usando un galvanometro a corda. Ha introdotto il curaro nei cani in modo che le correnti muscolari più forti non interferiscano con la registrazione delle correnti cerebrali.

Nel 1924, lo psichiatra tedesco G. Berger iniziò alla Jena University lo studio dell'EEG umano. Descrisse periodicamente le fluttuazioni dei potenziali cerebrali con una frequenza di circa 10 Hz, che sono chiamate ritmo alfa. Per prima cosa registrò l'EEG di una persona con un attacco di epilessia e giunse alla conclusione che Galvani aveva ragione, suggerendo che una sezione si presenta nel sistema nervoso con epilessia dove le correnti sono particolarmente forti (le cellule sono continuamente eccitate ad alta frequenza).

Dato che stavamo parlando di potenziali molto deboli registrati da un medico poco conosciuto, i risultati di Berger non attirarono l'attenzione per molto tempo; egli stesso li pubblicò solo 5 anni dopo la scoperta. E solo dopo nel 1930furono confermati dai famosi scienziati inglesi Adrian e Matthews, furono "... stampati con l'approvazione accademica", nelle parole di G. Walter, uno scienziato inglese che si occupò degli aspetti clinici dell'EEG nel laboratorio della Gallia. In questo laboratorio sono stati sviluppati metodi che hanno permesso di determinare la posizione di un tumore o un'emorragia nel cervello da parte dell'EEG, simile a quanto precedentemente appreso dall'ECG per determinare la posizione di un infarto nel cuore.

Inoltre, oltre al ritmo alfa, sono stati scoperti altri ritmi cerebrali, in particolare ritmi associati a diversi tipi di sonno. Ci sono molti progetti di biofeedback EEG. Ad esempio, se il driver registra costantemente l'EEG, è possibile utilizzare il computer per determinare il momento, il codice, inizia a sonnecchiare e svegliarlo. Sfortunatamente, tutti questi progetti sono ancora difficili da attuare, poiché l'ampiezza dell'EEG è molto piccola.

Oltre all'ELETTROENCEFALOGRAMMA - le fluttuazioni del potenziale del cervello in assenza di effetti speciali, esiste un'altra forma di potenziali del cervello chiamati potenziali evocati (EP).

I potenziali evocati sono reazioni elettriche che si verificano in risposta a un lampo di luce, suono, ecc. Dato che molti neuroni del cervello rispondono quasi contemporaneamente a un lampo di luce, i potenziali evocati sono generalmente molto più grandi dell'EEG. Non è un caso che siano stati scoperti molto prima dell'EEG (nel 1875, dall'inglese Keton e indipendentemente da esso nel 1876 dal ricercatore russo V. Ya. Danilevsky).

Utilizzando potenziali evocati, si possono risolvere interessanti problemi scientifici. Ad esempio, dopo un lampo di luce, la risposta (EP) si verifica per prima nella regione occipitale del cervello. Da ciò possiamo concludere che è in questa regione che arrivano segnali sulla luce.

Con irritazione cutanea elettrica, nella zona scura del cervello si verificano potenziali evocati.

Con l'irritazione della pelle della mano, si verificano in un punto, la pelle del piede in un altro. Puoi mappare queste risposte e questa mappa mostra che la superficie della pelle dà una proiezione sulla regione parietale della corteccia del cervello umano. È interessante notare che in questo disegno vengono violate alcune proporzioni, ad esempio la proiezione della mano è sproporzionatamente grande. Sì, questo è naturale: il cervello ha bisogno di informazioni molto più dettagliate sulla mano rispetto, ad esempio, alla schiena.