Электрическое поле источника тока. Понятие о суммации и разложении векторов

Электродвижущую силу (ЭДС) любого источника тока (одиночно­го мышечного волокна или целого сердца) можно зарегистрировать, устанавливая электроды не только на поверхности возбудимой ткани,

Рис. 1.11. Форма ЭГ при различном направлении де- и реполяризации (этало­ны правильных ответов к заданию на рисунке 1.10). Красным цветом обозначены участки мышечного волокна, находящиеся в состоянии возбуждения

28 Глава 1. Биоэлектрические основы электрокардиографии

но и в проводящей среде, окружающей источник. Это возможно бла­годаря существованию вокруг каждого источника тока электрическо­го поля (рис. 1.12). Диполь создает в окружающей его среде силовые линии, идущие от положительного к отрицательному заряду диполя. По нормали к ним располагаются изопотенциальные линии с одина­ковым положительным или отрицательным потенциалом. На границе между положительной и отрицательной половинами электрического поля располагается линия нулевого потенциала.

Помещая электроды в любые точки электрического поля, можно за­регистрировать разность потенциалов, несущую определенную инфор­мацию об ЭДС источника тока. Следует подчеркнуть, что основные за­кономерности формирования ЭГ, присущие одиночному мышечному волокну, остаются справедливыми и для электрического поля источни­ка тока в целом, и для формирования ЭКГ. Это означает, что конфигу-

Рис. 1.12. Форма ЭГ в зависимости от расположения положительного (актив­ного) электрода отведения в электрическом поле сердечного диполя и от на­правления вектора диполя.

Красной стрелкой обозначен вектор диполя. №1—8 — позиции положительных (активных) электродов

1.3. Формирование нормальной электрокардиограммы 29

рация ЭКГ прежде всего будет зависеть от направления вектора диполя по отношению к электродам отведения, точнее, по отношению к на­правлению оси электрокардиографического отведения. В рассматрива­емых нами случаях осью однополюсного электрокардиографического отведения можно назвать гипотетическую линию, соединяющую поло­жительный электрод, расположенный в выбранной точке электриче­ского поля, с электродом, расположенным в центре источника тока (в центре диполя), — отрицательный полюс отведения (см. рис. 1.12).

Однако оси электрокардиографических отведений могут распола­гаться в электрическом поле не только параллельно и перпендику­лярно направлению диполя, как в случаях, подробно описанных на­ми в предыдущих разделах (см. позиции электродов №1, 3, 5 и 7 на рис. 1.12), но и под некоторым углом к нему (см. позиции электродов №2, 4, 6 и 8). Чтобы в этих случаях определить величину и конфигу­рацию электрокардиографических комплексов, необходимо вос­пользоваться хорошо известным вам из курса физики правилом раз­ложения векторов.

Например, нас интересует, как будет выглядеть ЭКГ, зарегистриро­ванная с помощью отведения с положительным электродом, установ­ленным в позиции №8 на рисунке 1.12. Для этого достаточно из конца реального вектора источника тока провести перпендикуляр к оси элек­трокардиографического отведения №8 и получить проекцию ЭДС ис­точника тока на ось данного отведения. Поэтому суммарная электриче­ская активность, зарегистрированная в этом отведении, окажется поло­жительной и основным отклонением на ЭКГ будет положительный зубец R несколько меньшей амплитуды, чем при расположении электрода в позиции №1, совпадающей с направлением реального вектора ЭДС.

Наоборот, в отведении, записанном с помощью положительного электрода, установленного в позиции №4, вектор проецируется на от­рицательную половину оси отведения. Поэтому основным отклоне­нием на ЭКГ является отрицательный зубец S.

Аналогичным способом можно определить конфигурацию элект­рокардиографических комплексов при любом другом расположении электродов (см. рис. 1.12).

Запомните!

Амплитуда и форма электрокардиографических комплексов при любой локализации электродов в электрическом поле опреде­ляются величиной и направлением проекции ЭДС источника тока (вектора диполя) на ось данного электрокардиографического от­ведения.

30 Глава 1. Биоэлектрические основы электрокардиографии

В сердце одновременно (в каждый момент систолы) происходит возбуждение многих участков миокарда, причем направление векто­ров деполяризации и реполяризации в каждом из этих участков может быть различным и даже прямо противоположным (рис. 1.13, а). При этом электрокардиограф записывает некоторую суммарную, или ре­зультирующую, ЭДС сердца для данного момента возбуждения.

Запомните!

Суммарный моментный вектор сердца определяется как алгеб­раическая сумма всех векторов, его составляющих.

Теоретически можно представить себе три случая суммирования векторов и получения суммарного результирующего вектора:

Рис. 1.13.Различные варианты формирования суммарного результирующего вектора (ЭДС ). Объяснение в тексте

1) если два вектора источника тока направлены в одну сторону и па­
раллельны друг другу, то результирующий вектор представляет собой
сумму векторов и направлен в ту же сторону (рис. 1.13,б);

2) если два вектора источников тока направлены в противополож­
ные стороны, то результирующий вектор равен их разности и ориен­
тирован в сторону большего вектора (рис. 1.13, в);

1.3. Формирование нормальной электрокардиограммы 31

3) если два вектора источников тока направлены под углом друг к другу, то результирующий вектор (ЭДС) равен по величине и направ­лению диагонали параллелограмма, сторонами которого являются два данных (1 и 2) вектора (рис. 1.13, г). При этом допускается, что оба вектора исходят из одной точки.

В заключение следует отметить, что существенное влияние на амплитуду электрокардиографических зубцов оказывает также рас­стояние от исследующего электрода до источника тока. Величина зубцов ЭКГ обратно пропорциональна квадрату расстояния от элек­трода до источника тока. Это означает, что чем дальше расположен электрод от источника тока, тем меньше амплитуда зубцов комплек­сов электрокардиограммы. Однако при удалении электродов более чем на 12 см от сердца дальнейшее изменение амплитуды зубцов ока­зывается ничтожным.