HỆ THỐNG 12 ĐẠO TRÌNH ECG

Chia sẻ: Nguyễn Thắng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

164
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các đạo trình Chi Các điều kiện: Nguồn: Nguồn lưỡng cực hai chiều tại một điểm cố định. Bộ dẫn: Vô hạn, bộ dẫn khối thuần nhất hoặc thuần nhất dạng cầu với lưỡng cực đặt tại tâm. Augustus Désiré Waller đã đo điện tim đồ trên cơ thể người vào năm 1887 bằng cách sử dụng mao dẫn kế của Lippman. Ông đã chọn 5 vị trí điện cực như sau: 4 điện cực ở đầu các chi và 1 điện cực tại miệng (Waller,1889). ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: HỆ THỐNG 12 ĐẠO TRÌNH ECG

HỆ THỐNG 12 ĐẠO TRÌNH ECG 15.1.Các đạo trình Chi Các điều kiện: Nguồn: Nguồn lưỡng cực hai chiều tại một điểm cố định. Bộ dẫn: Vô hạn, bộ dẫn khối thuần nhất hoặc thuần nhất dạng cầu với l ưỡng cực đặt tại tâm. Augustus Désiré Waller đã đo điện tim đồ trên cơ thể người vào năm 1887 bằng cách sử dụng mao dẫn kế của Lippman. Ông đã chọn 5 vị trí điện cực như sau: 4 điện cực ở đầu các chi và 1 điện cực tại miệng (Waller,1889). Bằng cách này, có thể thu được trở kháng tiếp xúc đủ nhỏ và do đó tín hiệu điện tâm đồ thu được là lớn nhất. Hơn thế nữa, vị trí điện cực đựơc xác định một cách rõ ràng và các điện cực được gắn tại các chi. Năm điểm đo tạo ra tất cả 10 đạo trình khác nhau (xem hình 15.1A). Từ 10 đạo trình này ông đã chọn ra được 5 đạo trình và gọi là đạo trình tim. Hai trong số đó được xác định như là đạo trình Einthoven I và III được mô tả sau đây.
Willem Einthoven cũng đã sử dụng mao dẫn kế trong những lần đo điện tâm đồ đầu tiên. Những đóng góp chủ yếu trong kĩ thuật đo điện tâm đồ của ông l à sự phát triển và ứng dụng đồng hồ đo dòng điện galvanic . Tính chính xác của nó đã vượt xa so với việc sử dụng mao dẫn kế trước đó. Đồng hồ đo dòng điện Galvanic được phát minh bởi chính Clément Ader (Ader,1897). Năm 1908, Willem Einthoven đ ã công bố bản mô tả đầu tiên rất quan trọng về hệ thống đo ECG lâm sàng (Einthoven,1908). Những lí do thực tế kể trên đúng hơn về một phương diện sinh học được xác định trong hệ thống đạo trình Einthoven. Đó là một ứng dụng trong 10 đạo trình của Waller. Hệ thống đạo trình Einthoven được miêu tả trong hình 15.1B.
Hình 15.1A.Hệ thống 10 đạo trình ECG của Waller.
Hình 15.1B.Các đạo trình chi của Einthoven và tam giác Einthoven. Tam giác Einthoven là 1 sự mô tả gần đúng các vector đạo trình được kết hợp với các đạo trình chi. Đạo trình I được thể hiện là CI như trên hình v.v… Các đạo trình chi của Einthoven (đạo trình chuẩn) được định nghĩa như sau: Đạo trình I: VI = ΦL - ΦR Đạo trình II: VII = ΦF - ΦR (15-1) Đạo trình III: VIII = ΦF - ΦL Trong đó:
VI là điện áp của đạo trình I VII là điện áp của đạo trình II VIII là điện áp của đạo trình III. ΦL là điện thế tại tay trái. ΦR là điện thế tại tay phải. ΦF là điện thế tại chân trái ( Tay trái, tay phải, và chân trái cũng được biểu diễn với các kí hiệu tương ứng là LA,RA và LL ). Theo định luật Kirchhoff thì các điện áp của các đạo trình tuân theo mối quan hệ sau: VI + VIII = VII (15-2) Do đó chỉ có 2 trong số 3 đạo trình là độc lập với nhau. Các vetor đạo trình kết hợp với hệ thống đạo trình Einthoven được tìm ra dựa trên giả thuyết rằng tim được đặt tại một khối dẫn thuần nhất vô hạn.( hoặc ở tâm của một khối cầu thuần nhất được biểu diễn như là thân trên cơ thể). Có thể thấy rằng nếu vị trí của tay phải , tay trái và chân trái là các đỉnh của một tam giác đều thì tim được đặt trùng với trọng tâm (giữa) của nó và khi đó các vector đạo trình cũng tạo thành một tam giác đều.
Một mô hình đơn giản tạo nên từ giả thiết rằng các nguồn của tim được đặc trưng bởi một lưỡng cực phân bố tại tâm của một hình cầu đặc trưng cho phần thân trên cơ thể, do đó nó cũng đặt tại trọng tâm của tam giác đều. Với những giả thiết này, các điện áp đo được từ 3 đạo trình chi là tỉ lệ các hình chiếu của các vector điện tim trên cạnh của tam giác đều vector đạo trình, được mô tả như trong hình 15.1B. Những khái niệm này là bản tóm tắt của những thảo luận trong phần 11.4.3, ở đó cho rằng các cạnh của tam giác đều thực chất là được tạo nên từ các vector đạo trình tương ứng. Điện áp của các đạo trình chi tính được từ phương trình 11.19, giống như dưới đây. (Einthoven, Fahr, and de Waart, 1913, 1950). ( H ãy chú ý rằng những phương trình khi viết sử dụng hệ tọa độ như trong phần phụ lục). (11-19) Nếu thay phương trình 11.19 vào ph ương trình 15.2 ,ta có thể chứng minh lại được định luật Kirchhoff. Có nghĩa là phương trình 15.2 được thỏa mãn, từ đó chúng ta thu được:
(15-3) 15.2. Tín hiệu điện tim 15.2.1.Tín hiệu điện tim tạo ra trước quá trình hoạt động Trước khi nói về nguồn gốc của tín hiệu điện tâm đồ một cách chi tiết . Chúng ta sẽ xem xét một ví dụ đơn giản giải thích loại tín hiệu nào được truyền trước quá trình hoạt động ở trong một khối dẫn. Hình 15.2 biểu diễn một bộ dẫn khối và cặp điện cực đặt tại bề mặt đối diện của nó. Hình này được chia thành 4 trường hợp. Trong đó, cả quá trình khử cực và tái cực được biểu diễn trước khi truyền tới cả điện cực dương và âm. Trong các trường hợp khác nhau thì các tín hiệu thu được có tính phân cực như sau: Trường hợp A: Trước khi sự khử cực lan truyền tới điện cực dương, nó tạo ra một tín hiệu mang cực tính dương.(xem chi tiết trong hình ở dưới). Trường hợp B: Khi quá trình hoạt động lan truyền qua khỏi điện cực d ương thì tín hiệu mang cực tính âm tương ứng. Trường hợp C: Dễ dàng hiểu rằng, trước khi sự tái cực lan truyền tới điện cực dương, tín hiệu mang cực tính âm. Mặc dù vẫn biết rằng quá trình tái cực không thực sự được lan truyền. Ở biên giới giữa vùng hoạt động và vùng tái cực có thể được xác định như một hàm của thời gian. Quá trình lan truyền trong hướng này sẽ được mô tả sau đây.
Trường hợp D: Khi hướng lan truyền trước quá trình tái cực đi ra khỏi điện cực dương thì lại tạo ra tín hiệu mang cực tính d ương. Cực tính dương của tín hiệu trong trường hợp A có thể được xác định theo cách sau : Đầu tiên chúng ta chú ý rằng điện áp truyền màng tế bào của sóng truyền đi mang cực tính âm do vùng dẫn tại đó đang trong trạng thái nghỉ. (Điều kiện này được mô tả như trong hình 15.2 thể hiện bằng dấu -). Sau khi có mặt sóng tới thì điện áp truyền màng tế bào sẽ nằm trong trạng thái ổn định, do đó nó mang cực tính dương (được biểu thị bằng dấu + trong hình 15.2). Nếu ứng dụng phương trình (8.25) để tính toán với nguồn của lớp kép được kết hợp với sự điều chỉnh này, như đã nói đến trong mục 8.2.4 , và nếu điện áp truyền màng tế bào ở dưới mức nghỉ hay điều kiện cân bằng được chấp nhận là không đổi thì một nguồn của lớp kép chỉ xuất hiện tại mặt sóng. Vậy vấn đề quan trọng ở đây chính là sự định hướng của lớp kép, được xác định bởi đạo hàm khoảng không gian điện tích âm Vm , là toàn bộ về phía bên trái.( tương ứng với hướng của sự lan truyền sóng). Vì các lưỡng cực hướng về điện cực dương nên tín hiệu mang cực tính dương.
Hình 15.2. Tín hiệu tạo ra trước khi lan truyền quá trình hoạt động giữa cặp điện cực bên ngoài màng tế bào. Phân cực âm của tín hiệu trong tr ường hợp C có thể được xác định theo cách sau: Trong trường hợp hướng của quá trình tái cực cho phép chúng ta xác định chính xác vùng nào có điện áp truyền màng tế bào Vm là âm tính( đó là vùng mà quá trình tái cực đã kết thúc và màng tế bào đã trở về trạng thái nghỉ) và dương tính ( vùng mà quá trình tái cực chưa diễn ra và màng tế bào vẫn ở trạng thái ổn định). Các vùng này được xác định trong hình 15.2 được dánh dấu bằng các dấu (- ) và (+) tương ứng. Trong ví dụ được lí tưởng hóa cao này, chúng ta thể hiện quá trình tái cực xuất hiện ngay tại mặt phân cách – và + (mặt sóng tái cực). Nhưng nguồn được liên kết với phân bố không gian của Vm vẫn tìm thấy được từ phương trình 8.25. Phương trình này được ứng dụng để biểu diễn lớp kép, cho bởi đạo hàm vùng không gian điện tích âm, bằng không tại mọi nơi trừ ở vị trí mặt sóng tái cực. Ở đó, vector điện thế hướng sang phải (trong trường hợp này, nó ngược chiều với hướng của sóng tái cực). Do các nguồn lưỡng cực có hướng từ điện cực dương nên sẽ đo được một tín hiệu cực tính âm . Trong trường hợp mà quá trình hoạt động không truyền trực tiếp tới các điện cực thì tín hiệu tỉ lệ với các thành phần của tốc độ truyền theo hướng của điện cực, thể hiện trên hình 15.2E. Kết quả này sinh ra từ sự kết hợp của lớp kép với trước quá trình hoạt động và áp dụng phương trình 13.4. Ở đây chúng ta thừa nhận
hướng của vector đạo trình được làm xấp xỉ bởi đường nối giữa các đạo trình. Chú ý rằng chúng ta đang bỏ qua những ảnh hưởng có thể xảy ra từ sự thay đổi độ rộng của sóng hoạt động với sự thay đổi hướng lan truyền. Một chú ý đặc biệt cho trường hợp A và D, chúng được đánh dấu * vì chúng thể hiện các mối quan hệ cơ bản. 15.2.2 Các dạng của tín hiệu điện tim Những tế bào cấu tạo nên cơ tâm thất được ghép đôi với nhau ở chỗ giao của các kẽ hở.Với trái tim khỏe mạnh b ình thường, có một điện trở rất nhỏ. Nh ư vậy, sự hoạt động trong một tế bào luôn sẵn sàng lan truyền sang những tế bào bên cạnh. Điều đó nói lên rằng trái tim cư xử như một hợp bào. Một sóng lan truyền được khởi đầu tiếp tục lan truyền đều tới những vùng trong trạng thái nghỉ. Chúng ta đã khảo sát được trạng thái điện vật lí của một sợi đồng nhất. Bây giờ chúng ta có thể áp dụng những kết quả này cho tim nếu ta coi như tim được cấu tạo từ những sợi đồng nhất. Những sợi tương đương này là đại diện chính xác vì chúng phù hợp với hợp bào tự nhiên của tim. Thực tế, vì những hợp bào phản ánh mối liên kết trong mọi hướng. Chúng ta có thể chọn sự định hướng của sợi sao cho thuận lợi.( giá trị dẫn xuất đ ược cho với những sợi tương ứng với chúng, cái này hiện tại đã được đo ). Chúng ta biết nhiều về sự hoạt động liên tục trong tim khi nghiên cứu về giống chó. Những mẫu nghiên cứu sớm nhất trong chủ đề này đã được thực hiện bởi Scher and Young (1957). Gần đây, có nhiều nghiên cứu thực hiện trên tim người
và một bài báo mô tả về những kết quả thu được đã được công bố bởi Durrer et al (1970) . Những nghiên cứu này đưa ra rằng mặt sóng hoạt động là tương đối giống nhau, từ màng trong tim tới lá tạng ngoài tâm mạc và từ đỉnh tới đáy. Một cách để mô tả hoạt động của tim là ta vẽ liên tục những mặt sóng khử cực tức thời. Do những bề mặt này nối mọi điểm trong pha thời gian giống nhau. Bề mặt của mặt sóng cũng được xem như là đẳng thời gian (cùng nhau về mặt thời gian). Một sự định lượng của nguồn lưỡng cực có thể được tính toán bằng cách suy rộng phương trình (8-25) cho mỗi sợi tương đương . Quá trình này gồm được thực hiện bằng cách lấy gradient khoảng không gian Vm. Nếu chúng ta cho rằng trên một mặt của tế bào là ở trạng thái nghỉ hoàn toàn , trong khi ở mặt còn lại là ở trạng thái cân bằng hoàn toàn, thì nguồn sẽ bằng không ở mọi nơi trừ ở mặt sóng. Bởi vậy, mặt sóng hay đường đẳng thời gian không chỉ mô tả bề mặt hoạt động mà còn cho biết vị trí của những nguồn của lớp kép. Từ những điều ở trên chúng ta có thể nghiên cứu sự tạo ra ECG trên thực tế bằng cách đưa vào quá trình tính toán một chuỗi các hoạt dộng thực tế của lớp kép. Như sự mô tả trong hình 15.3 .Sau khi hoạt động điện của tim được bắt đầu từ nút Xoang, nó được truyền dọc theo thành tâm nhĩ, kết quả tạo ra là các vector điện thế hoạt động của tâm nhĩ , được minh họa bằng một mũi tên màu đậm. Hình chiếu của vector tổng hợp này lên 3 đạo trình chi của Einthoven mang cực tính dương nên tín hiệu thu được mang cực tính dương. Sau khi quá trình khử lan truyền qua thành tâm nhĩ, nó đi tới nút AV. Quá trình truyền qua tiếp giáp AV rất
chậm và nó liên quan tới số lượng các mô nên nó tạo ra một khoảng thời gian trễ của quá trình hoạt động (đây là khoảng thời gian tạm dừng mong muốn có đ ược vì nó cho phép thực hiện quá trình hút đầy máu của tâm thất). Khi quá trình hoạt động được truyền tới tâm thất, nó tiếp tục lan dọc theo các sợi Purkinje tới thành trong của các tâm thất. Quá trình khử cực của tâm thất bắt đầu từ vách ngăn bên trong tâm thất trái và do đó nó làm cho lưỡng cực từ các điểm hoạt động thuộc vách ngăn chuyển sang phía bên phải. Trên hình 15.3 thể hiện rằng đây là nguyên nhân tạo ra các tín hiệu mang cực tính âm trong các đạo trình I và II. Trong pha tiếp theo, các sóng khử cực xuất hiện ở cả hai bên của vách ngăn tâm thất và khử các lực điện của chúng, vì vậy các đỉnh hoạt động cũng sớm xuất hiện và do đó tạo nên một vector đỉnh.
Hình 15.3. Quá trình tạo ra tín hiệu ECG trong các đạo trình chi của Einthoven. (After Netter, 1971.) Ngay sau khi mặt khử cực được truyền đi qua vách của tâm thất phải thì đầu tiên nó tới bề mặt thượng tâm vị của vách thông trên tâm thất phải và chúng ta gọi đây là sự đánh thủng. Do thành của tâm thất trái dày hơn tâm thất phải, hoạt động của thành dẫn thông của tâm thất trái sẽ tiếp tục diễn ra thậm chí sau khi quá tr ình
khử cực diễn ra tại một vùng rộng của tâm thất phải. Vì không có các lực điện tích bù nào ở bên phải nên vector tổng đạt tới giá trị cực đại trong pha này và nó hướng về phía bên trái. Mặt sóng khử cực tiếp tục lan truyền dọc theo thành tâm thất trái xuống phía dưới. Do diện tích bề mặt của nó giảm liên tục nên biên độ của vector tổng cũng giảm cho tới khi tất cả các cơ tâm thất đều bị khử cực. Sau cùng của quá trình khử cực là các vùng cơ bản của cả tâm thất phải và tâm thất trái.Và do không có hoạt động nào nên trong giai đoạn này cũng không có tín hiệu gì. Quá trình tái cực của tâm thất bắt đầu từ bên ngoài các tâm thất và mặt sóng tái cực lan truyền hướng vào bên trong. Điều này có vẻ như là nghịch lý, nhưng thậm chí cả thượng tâm vị bị khử cực sau cùng, hoạt động điện của nó diễn ra tương đối ngắn và nó bắt đầu quá trình tái cực đầu tiên. Mặc dù quá trình khôi phục của một tế bào này không lan truyền được tới các tế bào bên cạnh nhưng người ta vẫn nhận ra rằng việc khôi phục thường di chuyển từ thượng tâm vị tới màng trong tim. Sự lan rộng của mặt sóng tái cực ở bên trong tạo ra tín hiệu cùng dấu với mặt sóng khử cực bên ngoài, như được vẽ ở hình 15.2 (cần nói lại là hướng của mặt sóng tái cực và chiều của các nguồn lưỡng cực là ngược nhau). Và do sự khuếch tán của quá trình tái cực nên biên độ của tín hiệu nhỏ hơn nhiều so với biên độ của dạng sóng khử cực và thời gian tồn tại của nó lâu hơn. Điện tâm đồ bình thường được chỉ ra trên hình 15.4. hình 15.4 cũng bao gồm cả các định nghĩa đối với các phần khác nhau và khoảng thời gian khác nhau của một tín hiệu điện tim. Những biến đổi dạng sóng trong tín hiệu điện tim đ ược biểu thị
bằng các chữ cái và được bắt đầu bằng kí tự P, nó thể hiện cho quá trình khử cực tâm nhĩ, QRS là quá trình khử cực tâm thất và quá trình tái cực ứng với sóng T. Quá trình tái cực tâm nhĩ diễn ra trong phức bộ và tạo ra một tín hiệu biên độ thấp không thể quan sát được trên ECG bình thường. Hình 15.4. Tín hiệu ECG thông thường. 15.3 Điểm trung tâm Wilson Frank Norman Wilson (1890-1952) đã phát hiện ra cách xác định điện thế đơn cực của điện tâm đồ. Theo lí tưởng thì điện áp này được đo bằng mối quan hệ với
một điểm tham chiếu từ xa (vô tận). Nhưng như vậy thì chúng ta thu các điện áp này thế nào trong một bộ dẫn khối có kích th ước bằng cơ thể người với các điện cực được đặt tại các chi. Trong một vài bài báo về vấn đề này, ông và các đồng sự (Wilson, Macleod, and Barker, 1931; Wilson et al., 19 34) đã khẳng định rằng việc sử dụng điểm trung tâm được coi như một điểm tham chiếu. Điều này được thực hiện bằng cách nối một điện trở 5kΩ từ mỗi đầu của các đạo trình chi tới một điểm chung được gọi là điểm trung tâm. Thể hiện trên hình 15.5. Wilson khẳng định rằng các điện thế đơn cực có thể đo được bởi mối quan hệ với điểm này, nó xấp xỉ với một điện thế ở vô cùng. Thực tế, điểm tập trung Wilson không phải là độc lập nhưng nó có giá trị bằng giá trị trung bình của điện thế các chi. Thông thường dòng tổng đi vào điểm trung tâm Wilson cần phải bằng 0 để thỏa mãn yêu cầu về bảo toàn dòng điện. Do đó chúng ta có: (15-4) Từ đó chúng ta có: (15-5) Bởi vì điện thế điểm chung có giá trị bằng giá trị trung bình của điện thế các chi nên nó có thể được coi là độc lập với một điểm bất kì nào đó và nó thỏa mãn điều
kiện tham chiếu. Trong việc thăm khám và hệ thống đo lường thực tế thì nó rất quan trọng. Kết quả thu được là hoàn toàn phù hợp với những ứng dụng trong thăm khám bệnh nhân. Wilson đã chủ định sử dụng điện trở 5kΩ, và nó vẫn được sử dụng rộng rãi. Mặc dù hiện nay những bộ khuếch đại ECG với đầu vào trở kháng cao cho phép những giá trị điện trở cao hơn rất nhiều. Trở kháng cao làm tăng hệ số CMRR và giảm độ lớn của các thành phần lạ được đưa vào từ các điện trở bề mặt hay điện cực. Dễ dàng thấy được trong hình, điểm trung tâm Wilson đ ược tìm thấy ở tâm tam giác Einthoven, như trong hình 15-6.