REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
ELEKTROKARDIOGRAFIA (EKG)
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
(elektrokardiografia) - [gr. kard�a - SERCE ]
EKG
Jest to metoda rejestracji napięć elektrycznych
wytwarzanych przez serce i przetwarzanych
w krzywą zmian napięcia względem osi czasu.
Lub inaczej, jest to badanie czynności mech.
serca na podstawie analizy jego czynności elektr.
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
RYS HISTORYCZNY
1887 r. - August Waller /ang. fizjolog/ -
pierwszy zapis czynności elektrycznej serca z powierzchni ciała
człowieka (termin elektrokardiogram);
1895 r. - Willem Einthoven /hol. fizjolog i histolog/ -
wprowadzenie obowiązującej do dziś terminologii załamków EKG;
1902 r. - Willem Einthoven
opublikowanie pierwszego elektrokardiogramu zapisanego na
galwanometrze strunowym (miernik magnetoelektryczny);
1912 r. - Willem Einthoven
wprowadzenie standardowych odprowadzeń: I, II, III
tzw. trójkąta Einthovena.
1924 r. - Willem Einthoven  nagroda NOBLA
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
KRZYWA ELEKTROKARDIOGRAFICZNA
R-R
R
P-Q Q-T
P T
PQ TP
ST
U
Q S
S-T
ZAA
AMKI : P, Q, R, S, T, U - wychylenia w górę (zał.dodatnie)
lub w dół (zał.ujemne) od linii izoelektrycznej (podstawowej);
ODCINKI : PQ, ST, TP (lub TU i UP) - części linii izoelektrycznej
pomiędzy załamkami;
ODST
PY : P-Q, Q-T, S-T, R-R, P-P - łączna część odcinka
oraz sąsiadującego załamka;
częstość akcji serca
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
KRZYWA ELEKTROKARDIOGRAFICZNA
ZESPÓA
QRS ZESPÓA
KOMOROWY
R
P T
U
Q S
J
ZESPÓA
QRS - fragment krzywej obejmujący załamki Q, R, S;
ZESPÓA
KOMOROWY - fragment krzywej obejmujący załamki
Q, R, S oraz T;
PUNKT J - punkt łączący załamek S z linią izoelektryczną
(ang. junction - połączenie);
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
KRZYWA ELEKTROKARDIOGRAFICZNA
R
ZESPÓA
KOMOROWY
ZESPÓA
QRS
T
P
U
QS
Normy dla załamków, odcinków i odstępów (wysokość, czas trwania):
P 0.5  2.5 mm, 0.04  0.10 sek;
odcinek PQ 0.04  0.10 sek;
Q 0.0  3.0 mm;
odstępP-Q 0.11  0.20 sek;
R 1.5  20.0 mm;
zespół QRS 0.06  0.10 sek;
S 0.0  12.0 mm;
odcinek ST 0.02  0.12 sek;
T 2.0  7.0 mm, 0.12  0.16 sek. /10 mm odpowiada 1 mV/
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Elektrokardiogram jest zapisem zmian napięć elektrycznych
powstających w mięśniu sercowym, a z
ródłem tych zmian są
wszystkie żywe komórki mięśnia sercowego.
Potencjał elektryczny w pojedynczej komórce mięśnia sercowego
związany jest bezpośrednio ze zmianami szybkości przenikania
przez jej błonę jonów: sodu (Na), potasu (K) oraz wapnia (Ca).
Powstają wówczas tzw. "mikroprądy", które są przewodzone przez
tkanki na powierzchnię skóry, gdzie przy pomocy elektrod rejestruje
się je w postaci elektrokardiogramu.
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Pojedyncza komórka mięśnia sercowego w stanie spoczynku:
 brak różnicy potencjału pomiędzy powierzchnią komórki, a płynem
ustrojowym otaczającym komórkę;
 różnica potencjału pomiędzy powierzchnią komórki, a płynem
wewnątrzkomórkowym;
 wnętrze komórki jest elektroujemne względem jej powierzchni.
V
V
+
spoczynkowy
potencjał
-
błonowy
(dokł. przezbłonowy)
komórka
komórka
Uv = 0 [ V ]
Uv = -90 [ mV ]
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Metabolizm  określa całość procesów biol.-chem., mających
miejsce w komórkach, którym towarzyszą przemiany energetyczne.
Podstawowe jony tkanek biologicznych:
" kationy: sodu (Na +), potasu (K+) oraz wapnia (Ca++);
" aniony: chloru (Cl-).
Błony komórkowe charakteryzują się różną przepuszczalnością
dla różnych jonów (pewne czynniki zmieniają tą przepuszczalność).
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Utrzymanie równowagi elektrochemicznej zapewnia system
biernego i czynnego transportu jonów przez błonę komórkową.
Kluczem tego systemu jest pompa sodowo  potasowa,
zapewniająca utrzymanie stanu polaryzacji komórki.
Na
Na
Na Na
K
Na
+
Na
K
Na
V
-
K
Uv = -90 [ mV ]
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Pobudzenie Komórki Mięśnia Sercowego
PRAWY PRZEDSIONEK LEWY PRZEDSIONEK
PRAWA KOMORA LEWA KOMORA
W
ZEA

ZATOKOWO-PRZEDSIONKOWY
Pobudzenie spolaryzowanej komórki mięśnia sercowego bodz
cem
pochodzącym z węzła zatokowo-przedsionkowego powoduje zmianę
ujemnego potencjału wnętrza komórki z -90 mV do wartości -65 mV
(potencjał progowy).
Potencjał progowy - wielkość potencjałubłony komórki, która
musi zostać przekroczona, aby mógł być wygenerowany potencjał
czynnościowy.
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Pobudzenie Komórki Mięśnia Sercowego
W
ZEA

ZATOKOWO-PRZEDSIONKOWY
Zmiana potencjału błonowego do poziomu -65 mV wyzwala gwałtowny
napływ jonów sodu do wnętrza komórki mięśnia sercowego.
Powoduje to: szybką (1-2 ms) depolaryzację wnętrza komórki,
a następnie jej dłuższą (300 ms) repolaryzację.
Zmiana potencjału błonowego pod wpływem bodz
ca nosi nazwę
potencjału czynnościowego.
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Potencjał Spoczynkowy i Czynnościowy
Faza 0 - szybka depolaryzacja
mV
Faza 1 - wstępna szybka repolaryzacja
1
30
Faza 2 - powolna repolaryzacja
A 2
0 Faza 3 - szybka repolaryzacja
0
Faza 4 - spoczynku (polaryzacji)
-30
3
-60
B 4
-90
A - potencjał spoczynkowy mierzony na powierzchni błony komórkowej
B - potencjał spoczynkowy mierzony wewnątrz komórki (przezbłonowy)
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Fazy Potencjału Czynnościowego
Faza 0 - szybka depolaryzacja
Na
mV
Ca
Faza 1 - wstępna szybka repolaryzacja
Cl
30
K
K
Cl
0
K
Ca
Faza 2 - powolna repolaryzacja
Ca
-30
K
K
Ca
-60
Na
Faza 3 - szybka repolaryzacja
-90
K
K Na
Ca
Faza 4 - spoczynku (polaryzacji)
Na
K
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
U [mV]
Cl
30
K
0
K
Ca
Ca
-30
K
-60
Na
-90
I
Imax
K
Ca
Na
Imin t [s]
0 12 3
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
bodziec
zmiana zmiana ładunku
zmiana aktywacja
potencjału na
przepuszczalności kanałów
błonowego błonie komórkowej
błony komórkowej jonowych
Depolaryzacja - zmniejszenie elektroujemnego potencjału elektrycznego błony
komórkowej spowodowane napływem przez kanały jonowe jonów Na
do wnętrza komórki (zmiana potencjału od -90 mV do +10 mV).
Wywołana jest aktywacją kanałów sodowych.
Ważne: depolaryzacja prowadzi do pobudzenia komórki. Jeżeli wartość potencjału
przekroczy wartość progową to dojdzie do przekazania informacji.
Repolaryzacja to zespół zjawisk (występujący po przejściu pobudzenia)
przywracający polaryzację błony komórkowej. Wywołana jest aktywacją
kanałów potasowych oraz inaktywacją kanałów sodowych.
Ważne: ruch jonów Na i K (pompa sodowo-potasowa).
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Pobudliwość i Warunki Przewodzenia Bodz
ców
Pobudliwość komórki to zdolność do pobudzenia pod
wpływem docierającego bodz
ca.
Refrakcja komórki to stan, w którym komórka nie jest
RE
pobudliwa, wywołany inaktywacją kanałów sodowych.
mV
RB RW
Refrakcja bezwzględna (RB)  komórki nie reagują
na żadne bodz
ce, czas trwania ok. 250 msek.
30
Refrakcja względna (RW)  okres po RB do momentu
0
odzyskania całkowitej pobudliwości (ok. 50 msek.).
-30
Refrakcja efektywna (RE)  okres wzrostu potencjału
-60
niewystarczającego do pobudzenia sąsiednich komórek.
-90
REJESTRACJA SYGNAA
ÓW BIOMEDYCZNYCH
PODSTAWY FIZYCZNE EKG
Pobudliwość i Warunki Przewodzenia Bodz
ców
Przewodzenie bodz
ców polega na szeregowym wzbudzaniu potencjału
czynnościowego w kolejnych komórkach układu przewodzącego.
Czynnikiem pobudzającym jest różnica potencjałów pomiędzy komórką
pobudzoną, a komórką znajdującą się w stanie spoczynku.
Szybkość przewodzenia w obrębie komórki mięśnia sercowego zależy od dwóch
podstawowych czynników:
-) amplitudy potencjału czynnościowego,
-) szybkości narastania jego ramienia.
Czynnikiem wpływającym na szybkość przewodzenia w obrębie włókna jest także
kierunek rozprzestrzeniania się fali pobudzenia (przewodzenie anizotropowe).