Что такое стандартные отведения ЭКГ и как они формируются.

Поскольку сайт наш посвящен кардиографии, не мешает более подробно описать процесс регистрации кардиограммы в шести стандартных отведениях от конечностей USB-кардиографом ECG Light. Данный материал - технической направленности и будет полезен радиолюбителям и профессиональным разработчикам. Отмечу, что медицинские аспекты формирования электрокардиограммы здесь не описываются! Для изучения медицинской стороны вопроса советую почитать "Азбуку ЭКГ" Ю. Зудбинова (ссылку на книгу не публикую - google в помощь, найти ее труда не составит). 

При регистрации кардиограммы на конечностях обследуемого располагаются электроды-прищепки для снятия потенциала. Обычно в кардиографии сигнал с левой руки называют L, с правой руки - R, с левой ноги - F, сигнал, который подается на правую ногу - N. В технической документации на кардиографы можно прочитать, что они регистрируют электрокардиограмму в одном/двух/трех/шести/двенадцати стандартных отведениях. Что это значит? Кардиографическое отведение - это просто местоположение двух точек на теле (для биполярных отведений), между которыми регистрируется ЭКГ сигнал. Например, если мы говорим, что одноканальные кардиографы регистрируют кардиограмму в первом стандартном отведении, это значит, что ЭКГ снимается между левой и правой рукой.  Трехканальные электрокардиографы регистрируют электрокардиограмму в трех стандартных отведениях: в первом отведении - ЭКГ между руками; во втором отведении - ЭКГ между левой ногой и правой рукой; в третьем отведении - ЭКГ между левой ногой и левой рукой.  Обычно к трем стандартным отведениям (обозначаются римскими цифрами I, II, III) добавляют еще три усиленных отведения от конечностей (aVR, aVL, aVF), которые регистрируются относительно "виртуального нуля" и формируются аналоговой частью кардиографа или вычисляются программно. Усиленные отведения от конечностей - это разность потенциалов между активным положительным электродом, расположенным на одной из конечностей, и средним потенциалом двух других конечностей. Проще понять суть усиленных отведений по схеме регистрации (привожу рисунок собственного исполнения:-)):

aVR (усиленное от правой руки) = сигнал с правой руки - (сумма сигналов левой руки и левой ноги) /2;

aVL (усиленное от левой руки) = сигнал с левой руки - (сумма сигналов правой руки и левой ноги) /2;

aVF (усиленное от левой ноги) = сигнал с левой ноги - (сумма сигналов левой  и правой руки) /2;

Усиленные отведения можно и нужно вычислять программно, если кардиограф имеет программную часть. Если же прибор портативный со встроенным термопринтером, то усиленные отведения формируются аналоговой частью кардиографа именно так, как показано на схеме. Для компьютерных приборов ограничений на вычисления практически нет, поэтому не будет множить сущности, усложнять схемотехнику и занимать каналы АЦП лишними данными. Да и вообще в современную эпоху компьютерных технологий, когда космические корабли бороздят просторы уже не один десяток лет, грех этими самыми технологиями не воспользоваться! Проще говоря, путем несложных математических преобразований получаем выражения для расчета усиленных отведений (кому интерес полный вывод формул  - пишите на электронную почту albina.pavlenko.90@gmail.com):

aVR (усиленное от правой руки) = - (сумма сигналов в первом и втором отведении) /2;

aVL (усиленное от левой руки) = сигнал в первом отведении - (сигнал во втором отведении)/2;

aVF (усиленное от левой ноги) = сигнал во втором отведении - (сигнал во первом отведении)/2;

Смотрим на схему регистрации кардиографических отведений, вспоминаем школьную геометрию, а именно сложение векторов, и получаем простое выражение для ЭКГ в первом отведении через второе и третье:

ЭКГ в первом отведении = разность ЭКГ в третьем и втором отведении.

Таким образом и вычисляются сигналы кардиограммы во всех стандартных отведениях от конечностей по двум сигналам ЭКГ второго и третьего отведения. Как видите, простейшая арифметика и ничего более.

Теперь схема бытового USB кардиографа, а точнее схема его усилителя биопотенциалов (УБП), становится более понятной. Сигнал с правой руки подается на неинвертирующий вход операционного усилителя DA4:B, сигнал с левой ноги - на его инвертирующий вход. Т.е. усилитель DA4:B формирует ЭКГ во втором стандартном отведении, далее ЭКГ сигнал усиливается DA4:C и через конденсатор C23 передается на вход АЦП (порт C0 микроконтроллера ATMega48). Аналогично сигнал с левой руки поступает на  неинвертирующий вход операционного усилителя DA4:A, сигнал с левой ноги - на инвертирующий вход, на выходе DA4:A получаем ЭКГ в третьем стандартном отведении. Подобным образом усиливаем и через конденсатор C27 передаем на второй канал АЦП (порт C1). ЭКГ сигналы во втором и третьем отведении передаются ПК, ЭКГ в первом и в усиленных отведениях получаем в программной части ECG Control с помощью полученных нами простых выражений.

Особо внимательные читатели заметили, что усиленный сигнал с левой ноги также подается на инвертирующий вход операционного усилителя DA2:B, а затем на правую ногу. Делается это для подавления синфазной помехи, т.е. DA2:B по сути является усилителем нейтрализации блока УБП кардиографа.

Вот собственно и всё! Всем спасибо за внимание, если при прочтении возникли сложности, идеи и предложения, пишите в комментариях!

USB кардиограф собрать, компьютерный кардиограф купить, купить ЭКГ в Москве, бытовой кардиограф РФ, ПО для регистрации ЭКГ.