Így működik az EKG készülék

Az emberi test, mint elektromos dipólus?

Wilhelms Einthoven, aki 1926-ban Nobel díjat kapott, szerint a szív a működése során dipólusként viselkedik. Legalábbis a mellkas felszínén vizsgálva. De miként alakul ez ki? Nagyvonalakban egy szívciklus az alábbiak szerint alakul:

Az SA (sinuatrialis) csomó a szív ütemadója (pacemaker), ami normális működés esetén bizonyos időközönként egy elektromos jelet küld a szívizomba. A szív pitvarjai összehúzódnak, a vért a kamrákba préselik. A kamrák és a pitvarok között késleltetőre van szükség, hogy ne egyszerre húzódjanak össze. Ez a késleltető elem az AV (atrioventrikularis) csomó. A kamrák az összehúzódást alulról, a szívcsúcs felől kezdik, hogy az artériákon távozni tudjon a vér. A szívcsúcsig a két kamrát elválasztó septumban (sövény) terjed az elektromos jel. A képen piros vonal jelzi a jel útját. A mellkas felszínén ennek a szíven végigfutó elektromos jelnek  (pontosabban depolarizációnak) a vetülete jelenik meg. Einthoven ezt érzékelte és jelenítette meg. Az egészséges szív elektrokardiogramján (EKG) a különböző hullámok a szívciklus egy-egy részének felelnek meg.

EKG elektródákat rajunk mindkét karra és lábra, valamint a mellkasra. Az ábrán a függőleges tengelyen két elektróda között (jobb és balkéz) mért feszültség látható. Az ábráról leolvasható  feszültség a bőrön mérve 1 mV nagyságrendbe esik, ami azt jelenti, hogy nagyon zajérzékeny.

Milyen zajok jelenhetnek meg az EKG-n? Elsősorban a mozgás (lélegzés is) keltette izomzajok jelennek meg, amelyek könnyen kiszűrhetők, mert nagyfrekvenciás komponenseket tartalmaznak. A másik zaj a hálózati 50 Hz, ami "szőrössé" teszi a jelet, kiszűrése még egyszerűbb. Manapság digitális lyukszűrővel, régebben áramkörben megépített lyukszűrővel tüntették el az EKG-ról.

Az egészséges szívciklusnak van egy orvosilag elfogadott megjelenése. A fenti ábrán egy egészséges szív keltette bőrfelületen mért jelet látunk az idő függvényében. A jobb és a bal kéz között ilyen jelalakot mérhetünk. A szív elektromos működésére, illetve az elektromos jelnek a szívben történő terjedésére következtethetünk a jelek alakjából. Ha a szívet nem csak egy vetületből szeretnénk megítélni, akkor több elektródát kell felhelyezni az ember mellkasára, oldalára, hátára, bizonyos esetekben a nyelőcsövébe.Az EKG készülék a páciensre a szigorú szabályok szerint felhelyezett elektródák között méri a feszültséget, megjeleníti és ugyancsak előre lefektetett szabályok szerint kinyomtatja. A nyomtatás sebessége lehet 5, 25, 50 mm/s, ettől eltérni nem lehet, mert akkor a diagnosztika hibás lehet. Az EKG jelek függőleges erősítése 1/4, 1/2, 1, 2 cm/mV lehet. Az EKG papírokon a beosztások ezekhez az értékekhez igazodnak, így az erősítés és nyomtatás sebességének (elhúzási sebesség) ismeretében az orvos képet alkothat a szív állapotáról. Az elhalt szívizmok (infarctus) torzulást okoznak az elektromos jel vezetésében, ami az EKG-n is megjelenik, könnyen észrevehető. A kinyomtatott papíron mindig fel van tüntetve a nyomtatás sebessége, a jel erősítése és hogy milyen szűrők vannak bekapcsolva. Megbízható analízist csak ezek ismeretében lehet adni. Egyes készülékek a jelet analizálják és kinyomtatják az orvosoknak fontos információkat, a görbe jellemzőit. Szakaszok közötti távolságokat, szívritmust, szinteltolódásokat. Ezek az adatok nagymértékben megkönnyítik az orvos munkáját. A bonyolultabb készülékek az analízis után diagnózist is nyomtatnak, amit a mért értékek alapján egy felépített tudásbázisból merítenek. Az EKG készülékek alapvető működése az utóbbi évtizedekben nem nagyon változott, csak egyes részeit szoftveresen valósítják már meg, a jel digitalizálása után. Nálam ezek a készülékek kaphatók :EKG készülékeim

Ennyire "egyszerű" az EKG készülékek működése.