EKG vyšetření

Z WikiSkript

Vedlejší článek Tato prezentace je určena pro biofyzikální praktikum na 2. LF UK. Pro toto téma je ve WikiSkriptech základní článek na stránce Elektrokardiografie.

EKG vyšetření – prezentace pro biofyzikální praktikum.

Obsah přednášky[upravit | editovat zdroj]

Einthoven2.jpg
  • Historie: Willem Einthoven (1860 – 1927), EKG: 1903, Nobelovka: 1904
  • Teorie: Princip EKG
  • EKG přístroj: Princip fungování
  • Praktikum: Záznam EKG a HRV


Teorie[upravit | editovat zdroj]

Orgán srdce[upravit | editovat zdroj]

ECG-Heart_in_body.svg
  • Při vyšetření EKG vyšetřujeme srdce jako živý orgán v živém organismu.
  • Z biofyzikálního hlediska se jedná o subsystém jiného systému.
  • Úkolem srdce je zajistit krevní oběh – tuto funkci při EKG nevyšetřujeme.
  • Sledujeme pouze vedlejší projev, kterým je "elektrická aktivita" srdce.
  • Tyto elektrické projevy snímáme pomocí povrchových elektrod → jedná se o neinvazivní vyšetření.


Elektrická aktivita srdce[upravit | editovat zdroj]

ECG Principle fast.gif
  • Srdce je složeno z velkého množství elektricky aktivních myocytů.
  • Generátorem srdeční akce je SA uzel, z něhož se šíří podráždění postupně do celého myokardu.
  • Každý myocyt se navenek chová jako proměnlivý elektrický dipól (mění svou polohu i elektrickou aktivitu).
  • Vyšetřovat akční potenciály jednotlivých myocytů v klinických podmínkách neinvazivním způsobem nelze.
  • Elektrodami snímáme z povrchu těla tzv. sumační potenciál, který je (dle principu superposice) složen z dílčích příspěvků všech elektricky aktivních buněk v daném časovém okamžiku.
  • Výsledkem je EKG křivka (nebo soubor více takových křivek) jakožto funkce napěťového rozdílu mezi dvěma body v závislosti na probíhajícím čase.


EKG křivka[upravit | editovat zdroj]

ECG-krivka+meritka.svg
  • Obrázek = schematický záznam jedné periody normálního EKG (tzv. sinusový rytmus).
  • Vodorovná osa je časová [ms], běží zleva doprava.
  • Na svislé ose je napěťový rozdíl [mV], kladné výchylky jdou u EKG směrem nahoru .
    • Pozor, u neurologických vyšetření jako např. EEG je tomu naopak.
  • Izoelektrická linie vyznačuje pomyslnou čáru, která by se objevila, kdybychom neregistrovali žádnou srdeční aktivitu (zástava srdce, klinická smrt). Slouží jako hladina nulového napěťového rozdílu.

EKG vlny[upravit | editovat zdroj]

ECG-P+QRSkomplex+T.svg
  • EKG vlny jsou značeny písmeny abecedy P, Q, R, S, T:
    • Vlna P odpovídá depolarizaci (systole) síní.
    • Vlny QRS tvoří tzv. QRS komplex, který odpovídá depolarizaci (systole) komor – nejvýraznější projev na EKG záznamu, překrývající méně výraznou repolarizaci (diastolu) síní. QRS komplex trvá od začátku vlny Q do konce vlny S.
    • Vlna T odpovídá repolarizaci (diastole) komor.
    • Za vlnou T se někdy ještě vyskytuje vlna U stejné polarity – význam nejasný.


Intervaly a segmenty[upravit | editovat zdroj]

ECG-PQRST+popis.svg
  • Kromě jednotlivých vln jsou důležité intervaly a segmenty:
    • PR interval: od začátku vlny P do začátku QRS komplexu;
    • PR segment: část izoelektrické linie od konce vlny P do začátku QRS komplexu;
    • ST segment: část izoelektrické linie od konce QRS komplexu do začátku vlny T;
    • QT interval: od začátku QRS komplexu do konce vlny T.


Srdeční frekvence[upravit | editovat zdroj]

ECG-RRinterval.svg
  • V EKG záznamu se za sebou opakuje několik period srdeční revoluce.
  • Délku srdeční periody T nejpřesněji zjistíme jako vzdálenost dvou po sobě jdoucích ostrých R vln – této vzdálenosti říkáme R-R interval.
  • Kvasiperiodický průběh: srdeční periody se neopakují zcela stejně, vždy jsou menší či větší odchylky.
  • HRV = Heart Rate Variability = variabilita srdeční frekvence: fyziologicky se mění délka srdeční periody a tím i srdeční frekvence zejména v reakci na dýchání:
    • nádech: zvýšení srdeční frekvence;
    • výdech: snížení srdeční frekvence.
  • Dále se srdeční frekvence mění v závislosti na fyzické i psychické zátěži a na množství dalších faktorů.
  • Okamžitou srdeční frekvenci f spočteme ze vztahu f [Hz] = 1/T [s].
  • Vedlejší jednotkou srdeční frekvence je min-1. Odvoďte si výše uvedený vztah také pro tuto jednotku!
  • Kromě okamžité frekvence umíme spočítat i průměrnou frekvenci, např. za jednu minutu (počet tepů za minutu).


Elektrický srdeční vektor[upravit | editovat zdroj]

ECG-srdecni-vektor.svg
  • EKG křivka se nemění jenom v čase, ale mezi různě umístěnými elektrodami měříme různé průběhy.
  • EKG signál je tudíž časoprostorově proměnná veličina.
  • Lineární model (superposice): Na elektrické pole, působené množstvím časoprostorově proměnných elektrických dipólů jednotlivých myocytů, můžeme pohlížet jako na jediný proměnlivý elektrický srdeční vektor.
  • Proměnlivost znamená, že během srdeční revoluce tento vektor nepravidelně rotuje a přitom mění i svoji velikost.
  • Zajímá nás velikost a směr el. srdečního vektoru v různých fázích srdeční revoluce, zejména v okamžicích jednotlivých EKG vln:
    • Elektrické osy P, T: jsou to směry el. srdečního vektoru pro vlny P, T;
    • Elektrická osa QRS: směr el. srdečního vektoru pro komplex QRS, je to hlavní elektrická osa. Není-li řečeno jinak, míní se elektrickou srdeční osou právě tato.
  • Elektrické osy jsou projevem elektrické aktivity a způsobu šíření el. vzruchu – nezávisí přímo na nějaké anatomické poloze myokardu!
  • Běžný směr el. osy směřuje vlevo dolů, ale v rámci normality může být u různých osob různý v širokém rozmezí cca 0°... +110° a mění se s věkem – u lidí nad 40 let se udává -30°... +90°).
  • Velká odchylka od normy:
    • Nemusí ještě znamenat sama o sobě patologický stav, ale v součinnosti s dalšími příznaky může upřesnit diagnózu.
    • Může (zvláště u začátečníků) být způsobena chybným zapojením elektrod.


Frontální rovina[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-shoulders.svg
  • Elektrický srdeční vektor se pohybuje ve 3D prostoru.
  • Historicky nejstarší (Einthoven) je zkoumání projekce el. srdečního vektoru ve frontální rovině.
  • Neinvazivní vyšetření – elektrody umísťujeme na povrch těla, které slouží jako elektrolytický vodič
  • Pro sledování pohybu vektoru v rovině potřebujeme alespoň 3 místa pro umístění elektrod, rozmístěná na těle pokud možno pravidelně v různých směrech od srdce (v ideálním případě: 3 úhly po 120°).
  • Z toho vychází:
    • pravé rameno,
    • levé rameno,
    • levé tříslo (pro srdce umístěné normálně na levé straně).


Končetinové elektrody[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-RLF.svg
  • EKG signál se šíří od myokardu celým tělem, trupem i končetinami.
  • Při průchodem končetinami se již prakticky nemění, končetiny působí jako vodiče se zanedbatelným odporem (v porovnání se vstupní impedancí EKG přístroje).
  • Umístit elektrody na končetiny je při běžném vyšetření pohodlnější a jistější než na trup.
  • Končetinové elektrody použil již Einthoven a nazývají se:
    • R = Rechts – pravá ruka (značí se červeně),
    • L = Links – levá ruka (značí se žlutě),
    • F = Fuß – levá noha (značí se zeleně).
  • Končetinové elektrody se běžně umísťují na předloktí poblíž zápěstí, resp. na oblast holeně či lýtka poblíž kotníku.
  • V případě problému či nemožnosti (končetina je amputovaná, zraněná, ovázaná apod.) na kterémkoli místě končetiny až po rameno, resp. tříslo. Takové umístění nemá praktický vliv na průběh získané EKG křivky.
  • Rovněž při dlouhodobých EKG záznamech pomocí přenosného EKG monitoru (Holter) se používají lepící elektrody, připevněné přímo na tělo.
  • Kůži pod elektrodou je třeba zvlhčit fyziologickým roztokem, vodou či EKG gelem pro zajištění dobré vodivosti.


Zemnící elektroda[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-RLFN.svg
  • N = neutral – zemnící elektroda (značí se černě).
  • Umísťuje se podobně jako F, jenže na opačnou (tj. zpravidla pravou) nohu.
  • Neměla by mít vliv na vlastní průběh EKG křivek.
  • Nepočítá se s ní v dalším výkladu o EEG svodech.
  • Nepočítá se tím pádem mezi končetinové elektrody (je to pomocná elektroda).
  • Spojuje neutrální potenciál přístroje s pacientem tak, aby se minimalizovalo rušení či přetížení vstupních zesilovačů ("plavání signálu").


Einthovenův trojúhelník[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-triangle.svg
  • Končetinové elektrody vytváří pomyslný trojúhelník s vrcholy RLF.
  • Tento trojúhelník v Einthovenově zjednodušujícím modelu považujeme za rovnostranný (tj. všechny úhly 60°).
  • Einthoven připojoval měřící přístroj mezi různé páry končetinových elektrod a tak obdržel tři různé svody:
    • I. = L - R,
    • II. = F - R,
    • III. = F - L.
  • Zápis značí, že I. svod je dán rozdílem potenciálů mezi elektrodami L a R. Atd. Pozor na pořadí u rozdílu!
  • Na obrázku: směr šipek a znaménka + a - znamenají, že (příklad pro I. svod):
    • Při zvyšujícím se potenciálu L (směrem ke kladným hodnotám) jde křivka směrem nahoru (a naopak).
    • Při zvyšujícím se potenciálu R (směrem ke kladným hodnotám) jde křivka směrem dolu (a naopak).
  • Toto označení může být někdy matoucí (+ na straně šipky a - na opačném konci), protože v elektrotechnice je tomu naopak (šipka u napětí směřuje od + k -), ale je to už zažitý zvyk.
  • Protože jsou výchylky v Einthovenových svodech dány rozdílem potenciálů dvou elektrod, nazývají se bipolární svody.
  • Jinými slovy, jedná se o bipolární zapojení elektrod.
  • Šipky označující svody I. II. III. můžeme chápat jako vektory, které mají určitý směr. Můžeme je posouvat.


Einthovenův souřadný systém[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-vect0.svg
  • Přesuneme všechny vektory Einthovenova trojúhelníku tak, aby vycházely z jednoho bodu (ze srdce, umístěného teoreticky v jeho středu).
  • Tím se ozřejmí, že dostáváme osy souřadného systému ve frontální rovině (na rozdíl od kartézských souřadnic osy svírají úhly 60°).


Srdeční vektor v souřadném systému[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-vect1.svg
  • Do vzniklého souřadného systému umístíme elektrický srdeční vektor (např. vektor komplexu QRS).
  • Naším cílem je zjistit, jak se jeho působení projeví v jednotlivých Einthovenových svodech.


Spuštění kolmic[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-vect2.svg
  • Rozložíme el. srdeční vektor do jednotlivých souřadných os.
  • Stejně jako v kartézském souřadném systému spustíme od konce vektoru kolmice směrem k souřadným osám.


Průměty el. srdečního vektoru[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-vect3.svg
  • Průsečíky kolmic s osami vymezí průměty vektoru el. srdeční osy do souřadných os.
  • Výška křivky na EKG záznamu (v odpovídajícím časovém okamžiku) v jednotlivých Einthovenových svodech I. II. III. bude nyní odpovídat těmto složkám.
  • Určení vektoru srdeční osy:
    • V praxi se setkáme s opačnou úlohou: Z naměřených křivek zjistit vektor srdeční osy (např. komplexu QRS).
    • Postupujeme přesně naopak:
      • Na osy vyneseme složky vektoru, zjištěné jako výška komplexu QRS v jednotlivých svodech.
      • Vedeme kolmice k osám.
      • Průsečík kolmic určí hledaný vektor.


Průměty v trojúhelníku[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-vect4.svg
  • Víme, že vektory můžeme (při zachování směru a velikosti) libovolně posouvat.
  • Souřadné osy můžeme opět uspořádat do trojúhelníku.
  • Rozkládání vektoru na složky a jeho opětné skládání si můžeme dobře představit i v trojúhelníkovém uspořádání.


Průměty v centrovaném trojúhelníku[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-vect5.svg
  • Stejně tak můžeme přesunout trojúhelník zpět na původní posici (s počátkem el. srdečního vektoru uprostřed).
  • Vidíme, že rozkládání vektoru na složky a jeho opětné skládání stále funguje.
  • Znaménka + u průmětů srdečního vektoru znamenají, že v daném případě směřují QRS komplexy ve všech Einthovenových svodech nahoru (vlna R je vyšší, tj. její potenciál je positivnější než průměr potenciálů vln Q a S).


Sklon elektrické srdeční osy[upravit | editovat zdroj]

ECG-Einthoven-vect6-sklon_osy45.svg
  • V případě, že je vyšetřovaný vektor vektorem srdeční osy (tj. jedná se o časový okamžik vrcholů vln P, T nebo R), můžeme uvedeným způsobem určit sklon odpovídající srdeční osy.
  • Úhel sklonu se měří tak, že:
    • Úhel 0° leží na vodorovné ose (tj, ose I. svodu) ve směru elektrody L (podobně jako v geometrii).
    • Úhly stoupají ke kladným hodnotám při otáčení vektoru dolů, tj. směrem k elektrodě F (opačně, než je tomu v geometrii).
    • V normálních případech proto sklon srdeřní osy QRS nabývá kladných hodnot (v rozmezí cca 0°... 110°).


Wilsonovy unipolární svody[upravit | editovat zdroj]

ECG-Wilson.svg
  • Na rozdíl od bipolárních svodů (Einthoven) sledujeme u unipolárních svodů změny potenciálu na jedné elektrodě, vztažené k nějakému referenčnímu bodu.
  • U Wilsonových svodů je tímto bodem Wilsonova svorka, na které je vytvořena průměrná hodnota potenciálu všech končetinových elektrod.
  • Označíme-li R, L, F potenciály na končetinových elektrodách a W potenciál Wilsonovy svorky, pak platí: W = (R+L+F)/3.
  • Pro potenciální rozdíl na unipolárních Wilsonových svodech VR, VL, VF potom platí:
    • VR = R - W = (2R-L-F)/3,
    • VL = L - W = (2L-R-F)/3,
    • VF = F - W = (2F-L-R)/3.
  • V grafickém znázornění jsou Wilsonovy svody reprezentovány třemi vektory, vycházejícími ze středu trojúhelníka do jeho vrcholů (elektrod).
  • Wilsonovy svody tak vytvářejí systém tří os podobně jako Einthovenovy svody, ale pootočený oproti nim o 30°.
  • Wilsonovy a Einthovenovy svody se tak vzájemně doplňují a 6 svodů (3 bipolární a 3 unipolární) vytváří společně systém šesti os.


Wilsonova svorka[upravit | editovat zdroj]

ECG-Wilson-R.svg
  • Zbývá otázka, jakým způsobem realizovat Wilsonovu svorku tak, aby na ní byla v každém okamžiku průměrná hodnota potenciálů všech tří elektrod.
  • Jednoduše: Spojením všech tří elektrod přes tři stejně velké rezistory do jednoho uzlu.


Augmentované svody[upravit | editovat zdroj]

ECG-Goldberger.svg
  • Wilsonovy svody mají oproti Einthovenovým o dost menší amplitudu (vektory jsou kratší).
  • Proto Goldberger v roce 1942 zvýšil voltáž unipolárních svodů tím, že referenční body umístil na protilehlé strany trojúhelníka.
  • Tím pádem se délka vektorů prodloužila o 1/2, tj. na 3/2 původní délky, a tolikrát se také zvýšilo napětí Goldbergových svodů oproti Wilsonovým.
  • Prodloužení = augmentace, proto se Goldbergovy svody jmenují augmentované (a na začátku): aVR, aVL, aVF.
  • Potenciál referenčního bodu Goldbergových svodů je průměrem potenciálů dvou zbývajících elektrod. Tudíž platí:
    • aVR = (2R - L - F)/2,
    • aVL = (2L - R - F)/2,
    • aVF = (2F - R - L)/2.
    • V porovnání se vztahy pro napětí Wilsonových svodů vídíme, že jsou skutečně 3/2-krát větší.


Referenční body augmentovaných svodů[upravit | editovat zdroj]

ECG-Goldberger-R.svg
  • Podobně jako u Wilsonovy svorky je průměrných potenciálů sousedních elektrod dosahováno odporovými děliči, složenými ze stejně velkých rezistorů.
  • Potřebujeme 3 děliče, každý má 2 rezistory, celkem 6 stejně velkých rezistorů.


Hexaxiální systém[upravit | editovat zdroj]

Hexaxial_reference_system.svg
  • Unipolární a bipolární svody se tak vzájemně doplňují a 6 svodů (3 bipolární a 3 unipolární) vytváří společný systém šesti os, do kterého je možné promítat elektrický srdeční vektor.


Hrudní svody[upravit | editovat zdroj]

Precordial Leads.svg


  • Dosud jsme sledovali projekci elektrického srdečního vektoru ve frontální rovině.
  • Projekci v transversální rovině vytváří 6 hrudních (prekordiálních) svodů.
  • Jedná se o unipolární svody, tj. sledujeme potenciál každé elektrody vzhledem ke společné referenci.
  • Hrudní svody značíme V1, V2, V3, V4, V5, V6.


12-ti svodové EKG[upravit | editovat zdroj]

  • Standardní 12-ti svodové EKG tedy tvoří:
    • 3 bipolární končetinové Einthovenovy svody I., II., III;
    • 3 unipolární končetinové augmentované svody aVR, aVL, aVF;
    • 6 unipolárních prekordiálních svodů.


EKG přístroj[upravit | editovat zdroj]

Historie[upravit | editovat zdroj]

Willem Einthoven ECG.jpg
  • Einthoven neměl k disposici elektronické zesilovače, proto EKG křivku sledoval pomocí strunových galvanometrů.
  • Jako končetinové elektrody jsou použity nádoby s vodou nebo elektrolytem.


Diferenční zesilovač[upravit | editovat zdroj]

Diff-amplifier.svg
  • Na vstupu EKG svodů jsou použity diferenční zesilovače s vysokou vstupní impedancí, která neovlivňuje měření.
  • Diferenční zesilovač má dva vstupy, přímý (označený symbolem +) a invertovaný (označený symbolem -).
  • Na svém výstupu zesiluje diferenci (rozdílové napětí) mezi oběma vstupy:
    • Rostoucí potenciál na přímém vstupu působí vzrůst napětí na výstupu zesilovače.
    • Rostoucí potenciál na invertovaném vstupu působí pokles napětí na výstupu zesilovače.
  • Dva vstupy diferenčního zesilovače se zapojují na stejná místa, jako se dřív zapojovaly strunové galvanometry u prehistorických EKG přístrojů.
  • Princip unipolárních a bipolárních svodů zůstává stejný.
  • Diferenční zesilovače umožní snížit rušivá napětí (rušivá napětí o stejné polaritě, přiváděná na diferenční vstupy, se vzájemně vyruší).
  • Někdy se používá název "diferenciální zesilovač", což může být zavádějící, neboť se zesiluje diference (rozdíl) a nikoliv diferenciál.


Elektrody na vstupech[upravit | editovat zdroj]

Diff-amplifier+electrodes.svg
  • Elektroda, připojovaná na přímý vstup, se někdy nazývá aktivní.
  • Elektroda, připojovaná na invertovaný vstup, se někdy nazývá referenční.
  • Mezi oběma elektrodami mohou, ale nemusí být kvalitativní rozdíly. Často jde jen o konvenci.


Bipolární zapojení[upravit | editovat zdroj]

Diff-zesilovac-3bipol.svg ‎
  • U bipolárního zapojení bývají vstupy diferenciálních zesilovačů zapojeny na dvě elektrody.
  • Jedna a táž elektroda může být zapojena ke vstupům různých zesilovačů.
  • Často tak vznikají řetězce, kdy zesilovače zesilují rozdíly mezi sousedními elektrodami.


Einthovenovo bipolární zapojení[upravit | editovat zdroj]

Diff-amplifier-Einthoven.svg
  • Einthovenovo zapojení je bipolární zapojení, kdy je konec řetězce spojen se začátkem.
  • Diferenční zesilovače jsou tak zapojeny do kruhu (respektive do trojúhelníka).
  • Důležité je zapojení přímých a invertovaných vstupů u různých svodů.


Unipolární zapojení[upravit | editovat zdroj]

Diff-zesilovac-3unipol.svg
  • Přímé vstupy jsou zapojeny každý na jednu aktivní elektrodu.
  • Invertované (referenční) vstupy jsou připojeny na společnou referenční elektrodu.
  • Společná referenční elektroda bývá nahrazena umlou referencí, vytvořenou spojením aktivních elektrod přes stejně velké odpory do jednoho bodu (Wilsonova svorka).
  • Wilsonovo zapojení lze realizovat pomocí tří zesilovačů (jako na obrázku).
  • Unipolární zapojení šesti prekordiálních elektrod lze realizovat podobným způsobem pomocí šesti diferenciálních zesilovačů.


Elektrody[upravit | editovat zdroj]

Příprava elektrod a pacienta[upravit | editovat zdroj]

BTL-Kabel_s_elektrodami.jpg
BTL-EKG_elektrody.jpg
  • Rozpleteme kabely s elektrodami a položíme stranou.
  • Povšimneme si, že přívody končetinových elektrod jsou delší než hrudních.
  • Uložíme pacienta uvolněně na záda.
  • Místa pro upevnění elektrod očistíme lihem a zvlhčíme fyziologickým roztokem.


Upevnění končetinových elektrod[upravit | editovat zdroj]

BTL-Elektroda_L_leve_zapesti.jpg
BTL-Elektroda_F_leva_noha.jpg
  • Jako první upevňujeme zemnící elektrodu N na pravou nohu.
  • Upevníme kleštinové končetinové elektrody F, R, L.
  • Použití EKG gelu není zpravidla nutné, ale v případě potřeby jej můžeme použít. Obvykle vystačíme s řádným navlhčením pokožky.


Umístění hrudních elektrod[upravit | editovat zdroj]

BTL-Umisteni_hrudnich_elektrod.jpg
  • První žebra jsou schována za klíční kostí, jamka hned pod ní je první mezižebří.
  • Dopočítáme do čtvrtého mezižebří (u mužů zpravidla ve výši prsních bradavek).
  • Pomocí balónků umístíme přísavné hrudní elektrody (namísto V1...V6 jsou kabely označeny jako C1...C6):
    • C1 a C2 na čtvrté mezižebří po obou stranách sterna,
    • C6, C5 do páteho mezižebří, od levé strany hrudníku (pod jamkou v podpaždí),
    • C3, C4 rovnoměrně mezi.
  • Zkontrolujeme rovnoměrné rozložení elektrod na plynulé linii a případně opravíme posici.