❤️ EKG i bicie serca — fale elektryczne serca

EKG (elektrokardiogram) rejestruje niewielkie zmiany napięcia na powierzchni ciała, wywołane falą depolaryzacji i repolaryzacji elektrycznej rozchodzącą się przez mięsień sercowy przy każdym uderzeniu. Elektrody umieszczone na kończynach i klatce piersiowej wykrywają te sygnały rzędu miliwoltów, które są wzmacniane i wykreślane w funkcji czasu, tworząc znany zapis fali.

Użyj suwaka Tętno, aby ustawić liczbę uderzeń na minutę w zakresie od 30 do 200 bpm, i obserwuj, jak animowany schemat serca oraz przewijający się zapis EKG aktualizują się w czasie rzeczywistym. Przyciski presetów rytmu przełączają między prawidłowym rytmem zatokowym, tachykardią, bradykardią, blokiem AV i migotaniem komór, dzięki czemu można porównać, jak każdy stan zmienia kształt i rozstaw fal. Regulator Amplituda skaluje pionową skalę mV, a Pauza/Reset pozwalają zatrzymać lub zresetować zapis.

Załamek P odpowiada depolaryzacji przedsionków, gdy impuls elektryczny rozchodzi się z węzła zatokowo-przedsionkowego przez oba przedsionki, powodując ich skurcz. Zespół QRS, najwyższy i najbardziej stromy element, odpowiada szybkiej depolaryzacji komór przewodzonej przez pęczek Hisa i włókna Purkinjego. Załamek T odpowiada repolaryzacji komór, gdy przygotowują się elektrycznie do kolejnego uderzenia; repolaryzacja przedsionków jest ukryta wewnątrz dużego zespołu QRS.

Napięcie EKG w każdym punkcie cyklu uderzenia jest obliczane jako suma funkcji Gaussa: V(t) = suma A_i razy exp(-(t - mu_i)^2 / (2 * sigma_i^2)), gdzie każda funkcja Gaussa modeluje jedną składową fali (P, Q, R, S, T) z własną amplitudą A_i, czasem mu_i i szerokością sigma_i. Okres uderzenia wynosi T = 60 / HR sekund, a faza w obrębie uderzenia p = t mod T jest znormalizowana do zakresu 0..1. Migotanie komór jest przybliżane sumą niewspółmiernych fal sinusoidalnych o częstotliwościach 20-100 Hz, zastępujących uporządkowany model Gaussa.

Standardowe 12-odprowadzeniowe kliniczne EKG jest rejestrowane z prędkością papieru 25 mm/s i kalibracją 10 mm/mV, więc każda duża kratka 5 mm odpowiada 0,2 sekundy, co pozwala kardiologom mierzyć odstępy (PR, QRS, QT) i obliczać tętno, dzieląc 300 przez liczbę dużych kratek między szczytami R. EKG służy do rozpoznawania zawału mięśnia sercowego (na podstawie zmian odcinka ST), arytmii, bloków przewodzenia, zaburzeń elektrolitowych i toksyczności leków w ciągu kilku minut od zapisu.

Tak, to powszechny mit. Wytrenowany sportowiec wytrzymałościowy może mieć tętno spoczynkowe 35-50 bpm (bradykardia według podręcznikowej definicji), ponieważ jego objętość wyrzutowa jest duża, a każde uderzenie pompuje więcej krwi; to oznaka kondycji sercowo-naczyniowej, a nie choroby. I odwrotnie, prawidłowe tętno 70 bpm u osoby prowadzącej siedzący tryb życia może odzwierciedlać mniejszy rzut serca na uderzenie. Kontekst, poziom sprawności i obecność objawów zawsze mają większe znaczenie niż sama liczba.

Willem Einthoven, holenderski fizjolog, opracował elektrokardiograf strunowy w latach 1901-1903 i opublikował pierwsze systematyczne zapisy EKG arytmii serca. Zdefiniował nazewnictwo załamków P, Q, R, S i T, używane do dziś. Einthoven otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1924 roku za to odkrycie. Wcześniejsze prace Augustusa Wallera z 1887 roku wykazały, że aktywność elektryczną serca można zarejestrować z powierzchni ciała, ale to instrument Einthovena był wystarczająco czuły i praktyczny do zastosowania klinicznego.

EKG jest ściśle powiązane z potencjałem czynnościowym serca na poziomie komórkowym, gdzie kanały jonowe sodu, wapnia i potasu otwierają się i zamykają w sekwencji, wytwarzając prądy depolaryzacji i repolaryzacji. Mechaniczny skurcz serca (wytwarzający tętno i falę ciśnienia krwi) następuje po sygnale elektrycznym z krótkim opóźnieniem. Elektromiografia (EMG) wykorzystuje podobne techniki elektrod powierzchniowych do rejestracji potencjałów czynnościowych mięśni, a elektroencefalografia (EEG) rejestruje analogiczne fale elektryczne mózgu.

Nowoczesne smartwatche i opaski fitness zawierają jednoodprowadzeniowe elektrody EKG, które mogą wykrywać migotanie przedsionków w czasie rzeczywistym poprzez analizę nieregularności odstępów R-R. Wszczepialne monitory kardiologiczne mogą rejestrować ciągle przez okres do trzech lat. W inżynierii biomedycznej modele głębokiego uczenia wytrenowane na milionach zapisów EKG potrafią obecnie rozpoznać schorzenia takie jak kardiomiopatia przerostowa i niska frakcja wyrzutowa z EKG spoczynkowego z dokładnością zbliżoną do doświadczonych kardiologów.

Naukowcy opracowują systemy mapowania wielkoelektrodowego o wysokiej gęstości, które mogą w czasie rzeczywistym odtworzyć trójwymiarowe mapy aktywacji elektrycznej całego serca, umożliwiając bardziej precyzyjną terapię ablacyjną złożonych arytmii. Bada się optogenetykę jako sposób sterowania rytmem serca za pomocą światła zamiast wyładowań elektrycznych. Komputerowe modele serca łączące dynamikę kanałów jonowych, mechanikę tkanki i przewidywanie EKG powierzchni ciała są wykorzystywane do personalizacji planowania leczenia i przewidywania, którzy pacjenci są zagrożeni nagłą śmiercią sercową, zanim dojdzie do zdarzenia.