BIOLOGIE
Měření EKG
Během laboratorního cvičení se studenti
seznámí s metodou měření EKG.
Ke stanovení křivky použijeme senzor EKG.
Výsledem je graf, resp. křivka.
Gymnázium Frýdlant, Mládeže 884, příspěvková organizace
autor: Mgr. Renáta Flecknová
BIOLOGIE
Obsah
Obsah . . . 2
Úvod . . . 3
Cíle . . . 3
Teoretická příprava (teoretický úvod) . . . 4
Elektrokardiografie . . . 4
Vznik a průběh EKG signálu . . . 4
Srdeční převodní systém . . . 5
Řízení srdeční frekvence . . . 5
Motivace studentů . . . 10
Doporučený postup řešení . . . 10
Příprava úlohy . . . 10
Materiály pro studenty . . . 11
Záznam dat . . . 11
Analýza dat . . . 11
Syntéza a závěr . . . 11
Hodnocení . . . 11
Internetové odkazy a další rozšiřující informační zdroje . . . 11
Pracovní návod . . . 12
Zadání úlohy . . . 12
Pomůcky . . . 12
Bezpečnost práce . . . 12
Teoretický úvod . . . 12
Příprava úlohy (praktická příprava) . . . 13
Postup práce . . . 13
Protokol (řešená učitelská varianta) . . . 16
Úkoly . . . 16
Pomůcky . . . 16
Princip . . . 16
Nákres . . . 16
Postup . . . 16
Graf a jeho popis . . . 17
Závěr . . . 17
Protokol (žákovská varianta) . . . 18
Úkoly . . . 18
Pomůcky . . . 18
Princip . . . 18
Nákres . . . 19
Postup . . . 19
Graf a jeho popis . . . 19
Závěr . . . 19
3
biologie,
Tip
Studenti toto měření znají z televize nebo internetu, a proto je pro
ně zajímavé zjistit vlastní záznam
EKG.
Časová náročnost
Příprava experimentu – příprava
techniky (5 minut), instruktáž studentů (5 minut)
Vlastní pokus (2 minuty)
Vyučovací jednotka (45 min)
Čas včetně přípravy, úvodní diskuze
a vyhodnocení výsledků skupin se
závěrečnou diskuzí.
Bezpečnost práce
Dodržujte následující pravidla:
•EKG senzor je velice citlivý na
elektrické pole! Neumísťujte
elektrody, kabely či senzor do
žádných kapalin či vody.
•Nezapojujte jej na žádné elektrické zařízení. Během měření a připojení EKG elektrod na nějaké
osobě, nepřibližujte ji do blízkosti
vody či elektrických zdrojů ani
USB link.
•Vždy upevňujte nejprve černý
(uzemňovací) konektor.
•Nikdy nepokládejte senzor na
žádné výkonové elektrické zařízení, na elektrické zásuvky.
•Nepoužívejte senzor, pokud je
některý z jeho kabelů poškozen.
•Nezaměňujte pozici elektrod.
•Sundejte si všechny prstýnky, řetízky a jiné kovové předměty.
•Umyjte a osušte si obě předloktí
a zápěstí na pravé ruce.
Dnes má různé možnosti použití:
•posouzení srdeční aktivity, popř. stanovení jejích poruch
•odhalení poškození srdce, především infarktu myokardu
•detekce poruch srdeční automate
•screening ischemické choroby srdeční během zátěžových testů
Typ experimentu: žákovský
Cíle
Studenti by měli zvládnout:
•použít odpovídající instrumentální vybavení (senzor EKG) ke stanovení
křivky EKG
•popsat vzniklou křivku EKG
•popsat význam srdečního převodního systému
•využít informací k stanovení hypotézy o průběhu vlastní křivky EKG
Klíčové kompetence:
•kompetence k řešení problémů – student uplatňuje při řešení problémů vhodné metody a dříve získané vědomosti a dovednosti, kromě
analytického a kritického myšlení využívá i myšlení tvořivé s použitím
představivosti a intuice
•kompetence k učení – student si své učení a pracovní činnost sám plánuje a organizuje, využívá je jako prostředku pro seberealizaci a osobní rozvoj
•kompetence sociální a personální – student aktivně spolupracuje při
stanovování a dosahování společných cílů
Materiály pro učitele
Průřezová témata:
•Environmentální výchova – problematika vztahů organismů
a prostředí
•Osobnostní a sociální výchova –
poznávání a rozvoj vlastní osobnosti, seberegulace, morálka
všedního dne
Během laboratorního cvičení se studenti seznámí s metodou měření
EKG. Ke stanovení křivky použijeme senzor EKG. Výsledem je graf resp.
křivka. Senzor je navržen pro studijní účely a neměl by být využíván pro
medicínskou diagnózu.
Historicky zavedl elektrokardiografii jako klinickou metodu r. 1906 holandský lékař E. W. Einthoven.
Měření EKG
Vyučovací předměty:
matematika
Úvod
biologie
Zařazení do výuky
Experiment je vhodné zařadit
v rámci učiva o projevech činnosti
srdce, řízení organismu, srdeční automacii (srdeční převodní systém),
přenosu elektrického impulsu v organismech, civilizačních nemocích
v matematice o oblasti aplikace
(Statistika) – zpracování dat
4
Elektrokardiografie
EKG je standardní neinvazivní metodou funkčního vyšetření elektrické
aktivity myokardu. Na rozdíl od CNS, vykazuje práce srdce daleko větší
synchronicitu a periodicitu. Signál se šíří z myokardu poměrně snadno
všemi směry do celého těla, aniž by byl výrazněji zeslabován. EKG signál
proto můžeme zaznamenat v poměrně velké amplitudě (jednotky až desítky mV) prakticky na libovolném místě tělesného povrchu.
Vznik a průběh EKG signálu
Impuls pro kontrakci myokardu vzniká v tzv. sinoatriálním (SA) uzlu v oblasti pravé předsíně, odkud se šíří dál. Pro účel našeho stručného výkladu
je důležité si uvědomit, že tento primární signál je natolik slabý, že jej
při běžném záznamu EKG prakticky nezaznamenáme. První vlna signálu,
kterou můžeme na EKG záznamu vidět, je vlna P, která svědčí o depolarizaci předsíní, tedy o jejich počínající kontrakci. Samotnou repolarizaci
předsíní na EKG nejsme schopni rozpoznat, neboť příslušný biosignál je
zastíněn daleko vyšším signálem, pocházejícím od depolarizace komor;
tento signál je charakterizován komplexem vln QRS. Následující vlna T
svědčí o následné repolarizaci komor.
Obr. 1: Běžný průběh signálu EKG
Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:SinusRhythmLabels.svg
Materiály pro učitele
•počítač s USB portem
•PASPORT USB Link (Interface)
nebo Xplorer GLX
•senzor EKG (PS-2111)
•software DataStudio
•pracovní návod
•pracovní list
Elektrokardiogram (zkráceně EKG) je záznam časové změny elektrického
potenciálu způsobeného srdeční aktivitou. Tento záznam je pořízen elektrokardiografem.
Měření EKG
Přehled pomůcek
Teoretická příprava (teoretický úvod)
biologie
Slovníček pojmů
SRDEČNÍ PŘEVODNÍ SYSTÉM
PROJEVY SRDEČNÍ ČINNOSTI
EKG
PACEMARKER (KARDIOSTIMULÁTOR)
DEFIBRILÁTOR
Viz pracovní list (učitel).
5
Nervové řízení
Nejvýznamnější řízení frekvence je řízení nervové, pomocí autonomních
nervů. Sinoatriální uzel je pod tonickým vlivem vegetativního nervového
systému, který tak ovlivňuje rychlost tvorby vzruchů.
Parasympatická nervová vlákna, nn. retardantes, pocházejí z bloudivého
nervu. Působí na srdeční činnost zpomalením srdeční frekvence, snížením síly kontrakce a snížením vzrušivosti myokardu. Účinek parasympatiku na srdeční sval je zprostředkován mediátorem acetylcholinem, receptory v srdeční tkáni mohou být zablokovány atropinem (proto atropin
zvyšuje srdeční frekvenci).
Sympatická nervová vlákna, nn. accelerantes, pocházejí z hrudních sympatických ganglií. Působí na srdeční činnost zrychlením srdeční frekvence, zvýšením síly kontrakce a zvýšením vzrušivosti myokardu. Mediátorem sympatiku je noradrenalin.
Baroreceptorové reflexy
V oblouku aorty se nacházejí baroreceptory, které snímají tlak krve. Při
zvýšení tlaku krve je utlumen sympatikus, srdeční frekvence se sníží a tlak
krve poklesne.
Humorální řízení
Katecholaminy, tedy adrenalin a noradrenalin, mají na srdce stejný účinek
jako sympatikus. Naopak acetylcholin působí na srdce jako parasympatikus.
Materiály pro učitele
Řízení srdeční frekvence
Měření EKG
Na membránách buněk převodního systému se neustále spontánně mění
membránový potenciál. Po dosažení spouštěcí úrovně (spontánní diastolické repolarizace) vzniká akční potenciál, který se šíří do pracovního
myokardu a způsobí jeho kontrakci. Po skončení akčního potenciálu se na
membránách opět začne tvořit nový akční potenciál. Buňky samotné jsou
tedy zdroj vzruchů. Akční potenciály vznikají pravidelně a jsou příčinou
rytmické práce srdce.
Hlavním zdrojem vzruchů u savců je sinoatriální uzel (SA uzel), shluk buněk
převodního systému srdečního ve stěně pravé síně blízko žilního splavu. Tady
je spontánní depolarizace nejrychlejší, SA uzel proto generuje vzruchy i pro
ostatní části převodního systému. Rytmus srdečních frekvencí určuje SA uzel
na počet 70 tepů za minutu. Sám uzel je regulován pokyny z autonomního
kardioregulačního centra v mozkovém kmeni. Centrum řízení srdeční činnosti je umístěno v prodloužené míše. Za určitých okolností ale může vzruch
vznikat i jinde, což se projeví změnou frekvence tvorby vzruchů.
V přepážce mezi síněmi a komorami je atrioventrikulární uzel (AV uzel).
Za běžných okolností pouze převádí vzruch z SA uzlu, může ale generovat
vzruch pro celé srdce.
Z AV uzlu vychází Hissův svazek, který se v mezikomorové přepážce rozdělí na dvě Tawarova raménka, pravé a levé. Každé raménko míří k pracovnímu myokardu komor, kde se větví na Purkyňova vlákna, která probíhají pod endokardem a šíří vzruch do stěny komor.
V SA uzlu a AV uzlu je rychlost šíření vzruchu 0,02-0,1 m/s, ve zbytku převodního systému se vzruch šíří rychlostí až 4 m/s. Mezi buňkami pracovního myokardu je šíření vzruchu pomalejší, do 1 m/s. U zdravého srdce
je směr šíření vzruchů v určitém okamžiku vždy stejný. Výsledné vektory
vzruchu můžeme snímat pomocí EKG.
biologie
Srdeční převodní systém
6
biologie
Glukagon zrychluje srdeční frekvenci a zvyšuje sílu kontrakcí, inzulín také
zrychluje srdeční činnost. Progesteron naopak srdeční frekvenci zpomaluje.
Měření EKG
Materiály pro učitele
Obr. 2: Srdeční převodní systém
Zdroj: http://82.114.195.35:90/Vyuka/Ka%C4%8D%C3%ADrkov%C3%A1%20Jar
mila/3.ro%C4%8Dn%C3%ADk/05%20c%C3%A9vn%C3%AD%20soustava/
p%C5%99evodn%C3%AD%20syst%C3%A9m%20srde%C4%8Dn%C3%AD.jpg
Kardiostimulátor (pacemarker)
Implantace kardiostimulátoru (pacemakeru) je základní léčebný postup
při stavech, kdy je srdeční frekvence příliš pomalá. To může vést buď nedostatečnému přečerpávání krve podle potřeb organizmu, či hrozí srdeční zástava se všemi následky. Podle charakteru onemocnění se implantují
přístroje s jednou či dvěma elektrodami. Kardiostimulátor se implantuje
obvykle do pravé či levé podklíčkové oblasti, jedna či dvě elektrody vedou přes podklíčkovou žílu do srdečních oddílů. Při projevech srdeční nedostatečnosti vlivem poruchy koordinace stahů komor kardiostimulátor
tuto koordinaci do značné míry obnovuje.
Funkci kardiostimulátoru může narušit jakékoliv silné magnetické nebo
elektromagnetické pole. Z tohoto důvodu je nutno se vyhnout sváření
elektrickým obloukem, není možno absolvovat vyšetření magnetickou
rezonancí, elektroléčbu a podobně. Používání běžných domácích spotřebičů včetně mikrovlnné trouby nemá na funkci pacemarkeru vliv. Mobilní
telefon lze používat, doporučuje se nosit i používat na druhé straně než
je implantován kardiostimulátor.
Obr. 3: Moderní kardiostimulátor
Zdroj: http://www.ikem.cz/www?docid=1004013
Obr. 4: Implantovaný kardiostimulátor
Zdroj: http://www.ikem.cz/www?docid=1004013
7
Obr. 6: Ukázka z nácviku použití automatického defibrilátoru
Zdroj: R.Flecknová (Foto biologického kroužku GF na Šňůře života.)
Praktické provedení
V lidském těle můžeme měřit různé tzv. biosignály. Jde o děje spojené
s elektrickými změnami nazývanými „depolarizace“ nebo „repolarizace“
a tyto změny lze zaznamenat elektrodami.
Nejznámější jsou:
•Elektroencefalogram, tedy EEG, tento signál vzniká v síti neuronů
v mozku (pokračuje do míchy) a je snímán elektrodami umístěnými na
povrchu hlavy.
•Elektromyograf (EMG), tento signál vzniká kontrakcí svalů při pohybu
a je i jedním z rušení EKG signálu.
Materiály pro učitele
Obr. 5: Defibrilátor z oddělení Kardiologie KNL
Zdroj: R.Flecknová (Foto z exkurze biologického kroužku GF.)
Měření EKG
Defibrilátor je lékařský přístroj používaný k defibrilaci, tedy zrušení fibrilace komor při kardiopulmonární resuscitaci. Defibrilátor je schopný
elektrickým výbojem obnovit správnou činnost srdce. Při komorové tachykardii či fibrilaci komor není srdce schopno plnit svou funkci kvůli
nekoordinovaným stahům. V těchto případech se defibrilací přeruší tento nezdravý stav pomocí silného elektrického výboje, aby se následně
srdce mohlo pravidelně rozběhnout. Aby mohla být defibrilace úspěšná,
musí být srdce schopno samostatné činnosti – nesmí být například příliš
poškozeno infarktem.
Defibrilace je léčebná metoda, která využívá elektrického proudu ke
zvrácení fibrilace komor, jež by bez zásahu nevyhnutelně vedla ke smrti.
Defibrilaci lze provádět buď přímo (při operaci na otevřeném srdci nebo
implantabilními defibrilátory) nebo nepřímo (elektrodami přiloženými
na povrch hrudníku za použití vyšší energie). Elektrody se na hrudník
umisťují do standardních pozic: nejčastěji vpravo pod pravý klíček a vlevo přibližně do 5. mezižebří ve střední axilární čáře. Před použitím se
elektrody natírají vhodným gelem nebo se mezi elektrody a pacientovu
kůži vkládají gelové pláty (to neplatí v případě nalepovacích elektrod).
Během podávání výboje se pacienta nesmí nikdo dotýkat vzhledem
k riziku úrazu elektrickým proudem.
Defibrilaci je třeba provést co nejdříve, protože s časem pravděpodobnost přežití klesá. Je-li výboj podán do 3 minut od kolapsu, je pravděpodobnost přežití asi 75 %.
biologie
Defibrilátor
8
Slovo „rytmus“ se používá ve vztahu k části srdce, která řídí aktivační
sekvenci. Normální srdeční rytmus, který vychází ze sinoatriálního uzlu,
se nazývá „sinusový rytmus“.
Snímání je prováděno více elektrodami současně, jednotlivé signály
vznikají vzájemným porovnáváním signálu, tím vzniká takzvaný „svod“.
Jedním z důvodů tohoto snímání je rotace vektoru srdeční osy. V podstatě se jedná o to, že signál ze srdce není ve všech směrech shodný a každá
z vln je částečně pootočena jiným směrem. Tím pádem bude nejvíce
zřetelný na jiné dvojici vodičů.
Materiály pro učitele
Obr. 7: Záznam EKG
Zdroj: http://zivotni-energie.cz/ekg-signal-a-jeho-zaznam.html
Měření EKG
Srdce má 4 oddíly, ale z pohledu elektrické aktivity je možné se na ně
dívat jako na 2 části (obě síně a následně obě komory kontrahují společně).
Pro pochopení problematiky měření je důležité, si uvědomit, jak vzniká EKG signál. Impuls pro kontrakci vzniká v sinoatriálním uzlu v oblasti
pravé předsíně, odkud se šíří dál. Tento signál je natolik slabý, že ho při
měření nezachytíme. První vlna, kterou zaznamenáme, je vlna P, která
vzniká při depolarizaci předsíní (počátek jejich kontrakce). Jejich repolarizaci opět nezachytíme, jelikož je překryt silnějším signálem od depolarizace komor a tento signál je zobrazen komplexem QRS. Následující
vlna T vzniká při repolarizaci komor.
Na následujícím obrázku je vykreslen EKG signál získaný během jednoho
srdečního cyklu. Důležitým parametrem při jeho hodnocení je poloha
a vzájemné vzdálenosti mezi vlnami P – Q – R - S –T- U.
biologie
•Elektrokardiograf (EKG), tento signál vzniká na povrchu a uvnitř srdce,
při jeho kontrakcích. EKG je měřeno řadou elektrod umístěných na hrudi pacienta, můžeme se však setkat i s měřením z končetin.
•Signál vznikající v každé buňce těla, tento signál je oproti výše zmíněným silnější a je měřen malou jehlovitou elektrodou, která se vsune do
nitra buňky.
9
Při měření biosignálů máme problém s rušivým pohybem a dýcháním
pacienta. Částečné zlepšení získáme uvedením pacienta do klidové polohy a jeho relaxací. Dalším rušivým vlivem je elektromagnetické pole ze
sítě 230 V. Síťové rušení se buďto odruší stíněním místnosti, či přístroje,
což je ovšem obtížné a nákladné. Proto používáme bateriové napájení,
tím zároveň předcházíme poranění pacienta elektrickým proudem.
Tepová frekvence
Určení tepové frekvence z EKG:
•využíváme toho, že známe konstantní rychlost posuvu papíru
(25mm/s)
•zvolíme si svod, kde je nejlépe vidět kmit R
•změříme rozestup kmitů R (tj. perioda) a vypočítáme frekvenci
•pro rychlejší určení tepové frekvence můžeme využít následující pomůcky: pamatujeme si číselnou řadu 300 – 150 – 100 – 75 - 60; pak
jestliže je vzdálenost kmitů R jeden velký čtverec (5mm), pak je tepová frekvence 300 tep/min, je-li vzdálenost dva velké čtverce, pak je
tepová frekvence 150 tep/min, atd. Rozestup kmitů R je při normální
tepové frekvenci 4 velké čtverce.
Obr. 9: Výpočet tepové frekvence z EKG
Zdroj: http://zivotni-energie.cz/ekg-signal-a-jeho-zaznam.html
Senzor EKG (PS-2111)
Elektrokardiografické měření srdečního tepu. EKG senzor měří elektrické signály aktivity srdečního svalu. Změny elektrického potenciálu mohou být graficky vyhodnocovány. Typickými aplikacemi jsou porovnání srdečních křivek
různých testovaných osob a dále vyhodnocování před a po tělesné námaze.
Technická data:
rozsah měřených napětí: 0-4,5V, rozlišení: 4,5 μV, frekvence snímání
(50-200 Hz) při srdeční frekvenci 47 až 250 tepů/min.
Obsah balení:
senzor se 100 samolepicích náplastí
Materiály pro učitele
Obr. 8: Záznam se sinusovým rytmem
Zdroj: http://www.zachranarivlockari.wz.cz/arytmie.php
Měření EKG
Měření biopotenciálů je velmi složité, jelikož se jedná o velmi slabé signály, většinou s velkým frekvenčním rozpětím. To je řešeno specializovanými zesilovači, které dokáží tyto slabé signály dostatečně zesílit, aby
byly měřitelné. Přístroj EKG zaznamenává průběhy potenciálů v jednotlivých svodech a vykresluje je v závislosti na čase.
biologie
Záznam EKG
10
Motivace studentů
Doporučený postup řešení
1.Před samotným měřením studenti obdrží pracovní návod k domácímu studiu a také pracovní listy.
2. Zvážíme, zda budeme měřit jen s Xplorerem a nebo budeme výsledky
zpracovávat v DataStudiu nebo Sparkvue.
3. Připravíme Xplorer (případně PC) a pomůcky k měření.
4. Vlastní postup:
a) Připojte senzor k počítači nebo Exploreru.
b) Jakmile počítač rozpozná nové zařízení, spustí se automaticky
okno.
c) Umyjte a osušte si obě předloktí a zápěstí na pravé ruce.
d) Nalepte do předloktí a na zápěstí elektrodové náplasti.
e) Zapojte nejprve černou (zemnící) elektrodu na zápěstí pravé ruky.
Poté zapojte zelenou elektrodu (negativní) do předloktí pravé –
a červenou elektrodu (pozitivní) do předloktí levé ruky.
f) Po tomto zapojení by měla blikat červená LED dioda na senzoru
(ve Vašem srdečním rytmu). Signalizuje tak, že senzor je připraven
ke sběru dat.
Příprava úlohy
Před měřením zadáme studentům k vypracování přípravnou část z pracovního listu.
Zjistíme domácí přípravu studentů, zda si vyplnili slovníček pojmů a zda
rozumí podstatě dané úlohy.
Před měřením si připravíme všechny potřebné pomůcky k měření a rozdělíme studenty do pracovních skupin.
Materiály pro učitele
EKG je velmi jednoduché, nenáročné a hlavně nebolestivé vyšetření, díky
kterému má lékař přehled o elektrické aktivitě srdce. Každý stah srdečního
svalu je doprovázen vznikem slabého elektrického napětí, které se šíří až
na povrch těla, kde ho lze snímat pomocí EKG. V urgentních případech je
EKG uděláno každému. Je to první informace o stavu srdečního svalu například při podezření na infarkt myokardu nebo srdeční arytmie.
Standardně bývá monitorován i člověk s těžším úrazem. Plánovaně čeká
EKG vyšetření pacienta například před operací nebo v rámci preventivních kontrol do 40. roku života. Při nedostatečné činnosti srdce lze použít
tzv. kardiostimulátor.
Měření EKG
Pro správný průběh pokusu je velmi důležité, aby studenti správně
umístili elektrody pomocí náplastí.
Doporučuji je opakovaně upozornit na nutnost dodržování bezpečnosti práce!
Záznam křivky EKG nemusí být
ihned po pokusu zřetelný, proto doporučuji ho upravit pomocí
zvětšení měřítka grafu (ikona v DataStudiu vlevo nahoře).
biologie
Tip
11
Záznam dat
Data lze zaznamenat Xplorerem a naměřené veličiny zpracovat přímo
v Xploreru. Tato volba je méně náročná na technické vybavení.
Uložená naměřená data mohou studenti zpracovat také v DataStudiu nebo
Sparkvue, ve kterém může učitel přímo připravit pro studenty pracovní list.
Analýza dat
Z naměřených dat studenti popíší záznam EKG, popř. určí svoji tepovou
frekvenci.
Syntéza a závěr
Studenti shrnou své poznatky o tom, co dělali a k jakým závěrům dospěli
a své výsledky porovnají s teorií. Pokud by se výrazně lišili od teorie, pokusí se zdůvodnit, co by mohlo být příčinou.
Hodnocení
Popsání srdečního převodního systému a možností řízení srdeční frekvence.
Umístili správně elektrody pro snímání EKG?
Odpovídá záznam sinusovému rytmu? Pokud ne, zdůvodnění!
Internetové odkazy a další rozšiřující informační zdroje
http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrokardiogram
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:SinusRhythmLabels.svg
http://vysetreni.vitalion.cz/ekg/
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:SinusRhythmLabels.svg
http://cs.wikipedia.org/wiki/Defibril%C3%A1tor
http://mdt.cz/cs/informace-pro-pacienty/lecba-arytmii
http://gerstner.felk.cvut.cz/biolab/X33BMI/slides/cviceni_3_EKG.pdf
http://www.fs.cvut.cz/stretech/2009/pdf/1072.pdf
www.pasco.cz
www.pasco.com
HRUŠKA, M., NOVOTNÝ, I.: Biologie člověka pro gymnázia. 4. vydání,
Fortuna, Praha, 2008. ISBN 80-7373-007-3
HAPTON, J. R.:EKG stručně, jasně, přehledně. Překlad 6. vydání, Grada,
Praha, 2005. ISBN 80-247-0960-0
Materiály pro učitele
Pracovní návod k nastudování laboratorního cvičení, zejména teorie.
Pracovní list - nastavení Xploreru, zaznamenání zjištěných dat, analýza
a pochopení naměřených veličin. Porovnání s teorií. Vyslovení závěrů.
Měření EKG
Materiály pro studenty
biologie
Senzor EKG (PS 2111): Elektrokardiografické měření srdečního tepu.
Technická data:
rozsah měřených napětí: 0-4,5V, rozlišení: 4,5 μV, frekvence snímání
(50-200 Hz) při srdeční frekvenci 47 až 250 tepů/min.
Obsah balení:
senzor se 100 samolepícími podložkami
BIOLOGIE
Měření EKG
Pracovní návod
Zadání úlohy
1.Proveďte měření křivky EKG v klidu.
2. Popište svoji křivku EKG.
Pomůcky
•Xplorer GLX
•pH senzor (PS-2102)
•software Sparkvue nebo DataStudio
Bezpečnost práce
Dodržujte následující pravidla:
•EKG senzor je velice citlivý na elektrické pole! Neumísťujte elektrody, kabely či senzor do žádných kapalin či vody.
•Nezapojujte jej na žádné elektrické zařízení. Nepřibližujte pokusnou osobu během připojení EKG elektrod a měření do blízkosti vody či elektrických zdrojů ani USB link.
•Vždy upevňujte nejprve černý (uzemňovací) konektor.
•Nikdy nepokládejte senzor na žádné výkonové elektrické zařízení, na elektrické zásuvky.
•Nepoužívejte senzor, pokud je některý z jeho kabelů poškozen.
•Nezaměňujte pozici elektrod.
•Sundejte si všechny prstýnky, řetízky a jiné kovové předměty.
•Umyjte a osušte si obě předloktí a zápěstí na pravé ruce.
Teoretický úvod
Elektrokardiogram (zkráceně EKG) je záznam časové změny elektrického potenciálu způsobeného srdeční
aktivitou. Tento záznam je pořízen elektrokardiografem.
Impuls pro kontrakci vzniká v sinoatriálním uzlu v oblasti pravé předsíně, odkud se šíří dál. Tento signál je
natolik slabý že ho při měření nezachytíme. První vlna, kterou zaznamenáme, je vlna P, která vzniká při
depolarizaci předsíní (počátek jejich kontrakce).
Jejich repolarizaci opět nezachytíme, jelikož je překryt silnějším signálem od depolarizace komor a tento
signál je zobrazen komplexem QRS. Následující vlna T vzniká při repolarizaci komor.
Na následujícím obrázku je vykreslen EKG signál získaný během jednoho srdečního cyklu. Důležitým parametrem při jeho hodnocení je poloha a vzájemné vzdálenosti mezi vlny P – Q – R - S –T- U.
13
Před příchodem do laboratoře se seznamte s teorií a vyplňte teoretickou část pracovního listu.
Nastavení HW a SW
Příprava měření
Měřený student si omyje a osuší předloktí a zápěstí na pravé ruce.
Nalepte na předloktí a na zápěstí elektrodové náplasti (elektroda přilepená náplastí).
Vlastní měření (záznam dat)
a) Zapojte nejprve černou (zemnící) elektrodu na zápěstí pravé ruky. Poté zapojte zelenou elektrodu (negativní) do předloktí pravé – a červenou elektrodu (pozitivní) do předloktí levé ruky.
b) Po tomto zapojení by měla blikat červená LED dioda na senzoru (ve Vašem srdečním rytmu). Signalizuje
tak, že senzor je připraven ke sběru dat.
c) Zmáčkněte tlačítko START
.
d) Po změření hodnoty pH, zmáčkněte tlačítko STOP
.
Analýza naměřených dat
Úprava záznamu EKG, popř. stanovení tepové frekvence.
Obr. 10: Záznam EKG
Zdroj: http://zivotni-energie.cz/ekg-signal-a-jeho-zaznam.html
Pracovní návod
a)měření jen s Xplorerem
•Založte nový soubor, např.: Záznam EKG
- Zapněte Xplorer a vyberte si položku Data Files
- Zmáčkněte F4 (Files) a zvolte New Files
- Zmáčkněte F4 (Files)a zvolte Save as… a pojmenujte soubor
(v našem případě Záznam EKG)
- Zmáčkněte F2 Save a zmáčkněte „domeček“
•Připojte senzor EKG
- Po připojení senzoru EKG k Xploreru vyberte v hlavní nabídce
položku Senzors.
- V přehledu senzorů se Vám objeví EKG (Visible), u ostatních
zkontrolujte nefunkčnost (Not visible). Tento způsob umožní
lepší přehlednost při měření.
- Zmáčkněte „domeček“
- Z hlavní nabídky Xploreru zmáčkněte Graf. Jakmile počítač
rozpozná nové zařízení, většinou se automaticky spustí okno.
Měření EKG
Postup práce
biologie
Příprava úlohy (praktická příprava)
14
biologie
Měření EKG
Pracovní návod
Obr. č. 11: Záznam EKG studenta po měření
Zdroj: R. Flecknová
Obr. 12: EKG po úpravě (změně měřítka)
Zdroj: R. Flecknová
15
biologie
Vyhodnocení naměřených dat
Popsání srdečního převodního systému a možností řízení srdeční frekvence.
Měření EKG
Pracovní návod
Obr. č. 13: Záznam EKG studenta po vyhodnocení v DataStudiu
Zdroj: R. Flecknová
BIOLOGIE
Měření EKG
Protokol (řešená učitelská varianta)
Úkoly:
1. Proveďte měření křivky EKG v klidu.
2. Popište svoji křivku EKG.
Pomůcky:
•Xplorer GLX
•senzor EKG (PS-2111)
•software DataStudio
Princip
a) Srdeční převodní systém tvoří: sinoatriální uzel, atrioventrikulární uzel, Hisův svazek, Tawarova raménka, Purkyňova
vlákna
b) Popis křivky EKG (od začátku děje): vlna P (probíhá depolarizace síní), interval PR (probíhá repolarizace síní), kmit
Q, R a S (probíhá depolarizace komor), interval ST (probíhá repolarizace komor), interval QT (elektrická systola
komor), vlna T (probíhá repolarizace komor)
c) EKG = Elektrokardiogram (zaznamenává změnu elektrického potenciálu, zapříčiněného aktivitou srdce)
Nákres
křivka EKG
Postup
1. Studenti pracují ve dvojici.
2. Jeden ze studentů se položí na lavici a druhý mu připevní
na tělo elektrody pomocí samolepek na jedno použití, které
jsou napuštěny gelem.
3.Když jsou elektrody umístěny, můžeme zapnout Xplorer
a začne měření.
4. Během snímání se student nesmí hýbat – všechny svaly
17
Graf a jeho popis
biologie
mají při práci elektrickou aktivitu a velké pohyby by tedy mohly zakrýt tu srdeční. Samotné vyšetření není
nijak nepříjemné.
Měření EKG
Protokol (řešená učitelská varianta)
Závěr
S přístrojem Xplorer se pracovalo snadno, takže jsme během pár minut zaznamenali v grafu (viz graf a jeho
popis) činnost srdce. Dvacet sekund jsme měřili srdeční aktivitu ležícího figuranta nevykonávajícího žádnou
činnost, která by mohla významně ovlivnit měření. Dospěli jsme k závěru, že EKG se v klidovém stavu nijak
výrazně nemění a (téměř) periodicky se opakuje.
Námi naměřené hodnoty jsme se rozhodli neporovnávat, z důvodu absence dostatečných znalostí ohledně
vyhodnocování křivek EKG.
BIOLOGIE
Měření EKG
Protokol (žákovská varianta)
Úkoly:
1. Proveďte měření křivky EKG v klidu.
2. Popište svoji křivku EKG.
Pomůcky:
•Xplorer GLX
•senzor EKG (PS-2111)
•software DataStudio
Princip
a) zapište části srdečního převodního systému v pořadí jak
jdou za sebou
b)popište křivku EKG
c) napište, co znamená zkratka EKG
a)
b)
c) EKG =
19
křivka EKG
biologie
Nákres
Měření EKG
1. Studenti pracují ve dvojici.
2. Jeden ze studentů se položí na lavici a druhý mu připevní na tělo elektrody pomocí samolepek na jedno
použití, které jsou napuštěny gelem.
3.Když jsou elektrody umístěny, můžeme zapnout Xplorer a začne měření.
4. Během snímání se student nesmí hýbat – všechny svaly mají při práci elektrickou aktivitu a velké pohyby
by tedy mohly zakrýt tu srdeční. Samotné vyšetření není nijak nepříjemné.
Graf a jeho popis
Závěr
Zde uvedete zhodnocení výsledků měření.
Napište: Co jste dělal, jak a k čemu jste došli. (Pozor závěr není postup!) Často se naměřené hodnoty porovnávají s tabulkovými hodnotami (pokud lze porovnávat).
Protokol (žákovská varianta)
Postup
Download

Měření EKG