Фізичні основи електрографії

Фізичні основи електрографії.

Електричний диполь. nПоле диполя.

Електричним диполем nназивають систему з двох рівних за величиною і протилежних за знаком точкових nзарядів , розташованих nна відстані  один від nодного. Характеристикою диполя є дипольний момент – вектор, рівний добутку nзаряду  на плече nдиполя :

де  – nвектор, спрямований від від’ємного до додатного заряду (плече диполя).

Знайдемо вираз для nпотенціалу поля, створеного диполем у деякій віддаленій точці простору.

 

Для точкового заряду

згідно з принципом nсуперпозиції знаходимо (рис. 4.5):

Тут враховано, що .

Застосуємо знайдену nформулу для знаходження різниці потенціалів між двома рівновіддаленими від nдиполя точками А і В (рис. 4.6)

Тут важливо зауважити, що nрізниця потенціалів двох рівновіддалених точок пропорційна проекції дипольного nмоменту на лінію, що з’єднує ці точки, і залежить від синуса половини кута, під nяким видно ці точки.

Розглянемо диполь, що nзнаходиться в центрі рівностороннього трикутника. У цьому випадку кути, під nякими видно з диполя кожну пару рівновіддалених точок (сторони трикутника) nрівні . Тому nрізниці потенціалів між вершинами трикутника пропорційні до відповідних nпроекцій вектора  на сторони nтрикутника:

.

 

Струмовий диполь

У провідному середовищі nелектричний диполь екранується, або навіть нейтралізується рухомими зарядженими nчастинками. Щоб зберегти диполь, до нього можна підключити джерело напруги. nТака двополюсна система називається струмовим диполем, або дипольним nелектричним генератором. Він складається з додатного полюса (витоку струму) і nвід’ємного полюса (стоку струму), які розташовані на деякій відстані один від nодного. Полюси називають уніполями. Еквівалентна схема струмового диполя показана nна рисунку 6.

тут _nі – внутрішні nопори генератора і середовища, – е.р.с. nЗгідно з законом Ома для повного кола

Якщо , nто . Отже, величина nструму не залежить від опору зовнішнього середовища. Тому струмовий диполь nможна характеризувати, за аналогією з електричним диполем, струмовим дипольним nмоментом :

де  – nвектор, який з’єднує полюси диполя “–” і “+”

В однорідному провідному nсередовищі уніполь створює електричне поле, потенціал якого у віддаленій точці nполя рівний

де  – nструм через уніполь,  – відстань nдо точки, в якій визначається потенціал,  – питома nелектропровідність.

Потенціал довільного n-го елементарного диполя пропорційний n(  – nмодeль вектора ), nтобто проекції вектора дипольного момента на пряму, яка з’єднує початок диполя nі точку, в якій вимірюється потенціал.

Потенціал  електричного nполя серця складається із дипольних потенціалів елементарних диполів. Оскільки nв процесі кардіоциклу збуджуються невеличкі ділянки міокарда, то відстані від nвсіх диполів до точки, в якій вимірюють потенціал, можна вважати однаковими, і  можна nзаписати у вигляді:

де R – однакова для всіх nдиполів відстань до точки виміру потенціалу,– кількість диполів.

 

Теорія Ейнтховена. nКомпоненти нормальної ЕКГ.     Векторелектрокардіографія.

Вперше зафіксував nбіоелектричні явища італійський професор анатомії і медицини Луїджі Гальвані nблизько двохсот років тому. Він помітив, що скорочення м’яза жаби виникає при nдоторкуванні до її тіла одночасно двома різними металевими предметами – дротом nі пластинкою з міді, срібла чи заліза. Коли він притискував мідні гачки, nвставлені у спинний мозок жаби, до залізної решітки – лапки жаби скорочувалися. nПізніше Гальвані вже препарував скляними ножами. Виявилося, що і при такому nдотику бедренного нерва жаби з її м’язом приводило до помітного скорочення nм’язу.

Біопотенціали, які nвиникають в органах і тканинах живого організму, надзвичайно чутливо nвідображають їх функціональний стан. Тому аналіз зареєстрованих біопотенціалів nнабув широкого використання в медичній практиці. Реєстрація різниці потенціалів nміж точками середовища, що оточує електрично активні тканини, називається nелектрографією. Особливого поширення набув метод електрокардіографії – nдослідження функціонального стану серця, його автоматизму, збудливості і nпровідності шляхом графічної реєстрації зміни електричних потенціалів, які nвиникають у серцевому м’язі під час його збудження і проведення збудження.

Англійський фізіолог О. nД. Уоллер одним з перших записав (1887) електрокардіограми людини. Він nприпустив, що серце можна розглядати як диполі, і запропонував (1887) концепцію nелектрокардіограми, яку послідовно розробив у ХХ ст. В. Ейнтховен.

Електрокардіограма n− це крива зміни електричної активності серця, яка характеризує nдіяльність серцевого м’яза як функції часу за період від поступлення крові в nпередсердя до поступлення її  в аорту. Вона показує зміну сумарного nелектричного потенціалу, який виникає під час збудження і проведення збудження nв сукупності міокардіальних клітин за кардіоцикл. На графіку по вертикалі nреєструють зміну значення напруги в мілівольтах, по горизонталі – час в nсекундах.

Ейнтховен запропонував nмоделювати електричну діяльність серця струмовим диполем з дипольним моментом

де  – nдипольний момент елементарного струмового диполя на клітинному рівні, який nнаправлений від «–» до «+», тобто від збудженої ділянки до незбудженої.

Вектор  – nв медичній літературі називають електричним вектором серця, або вектором nелектрорушійної сили серця.

Фізико-математична nмодель, в якій реальний генератор серця зведено до точкового струмового диполя, nназивається моделлю дипольного еквівалентного електричного генератора серця.

Еквівалентний струмовий nдиполь серця створює в тілі людини електричне поле, силові лінії якого виходять nна поверхню тіла.

Ейнтховен встановив nвідповідність між миттєвими значеннями проекцій електричного вектора серця на nфронтальну площину і різницею потенціалів між трьома точками цієї площини на nповерхні тіла. Точки повинні утворювати рівносторонній трикутник, до центру nякого прикладений електричний вектор серця.

Різниця потенціалів, nзареєстрована між вершинами трикутника Ейнтховена, пропорційна проекції nелектричного вектора на відповідну сторону (рис. 7)

 

Рис. 7 Проекції електричного вектора серця nна сторони трикутника Ейнтховена.

Кожна з цих проекцій nвідповідає одному із стандартних відведень, прийнятих в електрокардіографії: nІ-ЛР-ПР (RL); ІІ ПР-ЛН (RF); ІІІ ЛР-ЛН (LE).

За кардіоцикл кінець nвектора  описує nскладну просторову криву. В теорії Ейнтховена вона в першому наближенні nприймається за плоску, розташовану у фронтальній площині грудної клітки, та nскладається з трьох петель , , n (рис. 8) Проекція просторових петель на nлінію відведення nза кардіоцикл утворює криву з трьома відповідними зубцями P, , n і має nназву електрокардіограми.

QRS-комплексу при nвідхиленні електричної осі серця вправо або вліво.

Для запису ЕКГ nвикористовують електрокардіограф. Існує багато різних марок nелектрокардіографів, але всі вони складаються з таких частин: перемикача nвідведень, підсилювача біопотенціалів, реєструвального пристрою, джерела nживлення.

На рисунку 10 схематично показана nелектрокардіограма здорової людини у першому відведенні.

Відрізки на ЕКГ, nрозміщені між зубцями, називають сегментами, а відрізки, що складаються з nсегмента і зубця – інтервалами. Горизонтальні ділянки сегментів вказують на nвідсутність різниці потенціалів на поверхні тіла: вони зображені ізоелектричною nлінією. Зубці і хвилі, спрямовані вершиною вгору від ізоелектричної лінії, вважаються nдодатними, вниз – від’ємними. Діагностичними показниками ЕКГ є форма, висота nзубців та інтервали між ними (рис. 11).

Висота (амплітуда) зубців nвимірюється в мм (мВ), а тривалість – в частках секунди. Тривалість кардіоциклу n~ 0,8–0,9с. Зубець записується nпід час поширення збудження в міокарді передсердь; його тривалість 0,06–0,11с. nСегмент  відповідає nчасу розповсюдження збудження від передсердя до шлуночків. Комплекс  утворюється nпри поширенні збудження в міокарді шлуночків у напрямі від ендокарда до nепікарда; його тривалість 0,8–0,1с. Сегмент  є nвідображенням проміжної стадії – поляризації шлуночків, а зубець Т її кінцевої nстадії. Після зубця  починається nдіастола і на ЕКГ спостерігається ізолінія.

ЕКГ є дуже інформативним, nнедорогим і доступним тестом, який дозволяє отримати необхідну інформацію про nсерцеву діяльність. ЕКГ є записом. Запис електричної активності серця nпроводиться з поверхні тіла пацієнта (верхні та нижні кінцівки, грудна клітка), nкуди наклеюються електроди або використовуються спеціальні пристосування та nманжети. ЕКГ реєструють на різній швидкості. Зазвичай швидкість руху стрічки nскладає 25 мм/с, при цьому 1 мм кривої рівний 0,04 с, іноді для детальнішого nзапису використовують швидкість 50 і навіть 100 мм/с. При довготривалій nреєстрації ЕКГ використовують меншу швидкість – від 2,5 до 10 мм/с.

ЕКГ є цінним nдіагностичним інструментом. За її допомогою можна оцінити джерело (керованість) nритму, регулярність серцевих скорочень, їх частоту. Все це має велике значення nдля діагностики різноманітних аритмій. За тривалістю різних інтервалів і зубців nЕКГ можна оцінити зміни серцевої провідності. Зміни кінцевої частини nшлуночкового комплексу (інтервал ST і зубець Т) дозволяють лікарю визначити nнаявність або відсутність ішемічних змін в серці (порушення кровопостачання). nВажливим показником ЕКГ є амплітуда зубців. Збільшення її говорить про nгіпертрофію відповідних відділів серця, яка спостерігається при деяких його nзахворюваннях та при гіпертонічній хворобі.

ЕКГ, без сумніву, – nдосить потужний і доступний діагностичний інструмент, але й у цього методу є nнедоліки. Одним з них є короткочасність запису – близько 20 секунд. Навіть якщо nлюдина хворіє на, аритмію в момент запису вона може бути відсутня. Крім того, nзапис, зазвичай, проводиться в спокої, а не під час діяльності. Для того, щоб nрозширити діагностичні можливості ЕКГ, а саме збільшити час її запису, nвикористовують моніторинг ЕКГ за Холтером протягом 24–48 годин.

Електрокардіограма не дає nнам уявлення про просторову орієнтацію електричного вектора серця , nа для діагностики така інформація конче потрібна. Для цього використовують nметод просторового дослідження електричного поля серця – векторкардіографію.

У векторній кардіографії nреєструють два види кривих, які характеризують вектор :

1) векторкардіограму – nгеометричне місце точок (траєкторію) кінця вектора  в nпросторі за кардіоцикл.

2) плоскі nвекторелектрокардіограми (петлі), які описує кінець вектора  в nпроекції на будь-яку з трьох координатних площин.

Проекція nвекторелектрокардіограми отримується при додаванні двох nвзаємно–перпендикулярних відведень.

Прилад для візуального nспостереження векторелектрокардіограми називають векторелектрокардіоскопом.

У 1934 р. В. Ейнтховену nза відкриття метода електрокардіографії була присуджена Нобелівська премія з nфізіології і медицини.

 

Тема 2. Підсилювач. Принцип роботи підсилювача.

Підсилювач – важлива частина багатьох nелектронних медичних приладів, що використовуються в клініці, а також при nфізіологічних і лабораторних дослідженнях. Наприклад, прилади для реєстрації nбіопотенціалів: електрокардіограф, електроенцефалограф та ін. Так як амплітудні nзначення біопотенціалів дуже малі, то виявити і зареєструвати їх можна тільки nпісля попереднього підсилення.

Для nправильного використання цих медичних приладів необхідно знати принцип роботи nпідсилювача, причини спотворення підсиленого сигналу, розуміти значення nамплітудної і частотної характеристик при виборі реєструючих приладів.

Пристрій для підсилення nнапруги, струму або потужності електричних сигналів без зміни їх форми за nрахунок енергії постороннього джерела називається електронним підсилювачем. nЕлементарна схема підсилювача напруги на транзисторі n-p-n типу, nвключеного по схемі з спільним емітером, показана на мал.1.Перехідна nхарактеристика транзистора залежність колекторного струму І_к nвід напруги між базою і емітером U_б, показана на мал.2.

Колекторний струм I_к nпри зростанні базової напруги не може зростати більше величини, що визначається nнапругою джерела живлення E_к і опором R, включеним в nколо колектора: . На nневеликій ділянці поблизу точки А(мал.2а) перехідну характеристику можна nвважати лінійною. При більших напругах на базі ця лінійність, як видно з nрисунку порушується.

Вхідний сигнал Uвх створює nзмінну напругу між базою Б і емітером Е транзистора. Вхідний nконденсатор С_вх відділяє джерело підсилюваного сигналу від nкола живлення підсилювача і на пропускає на вхід підсилювача постійної nскладової ( якщо вона є ) вхідної напруги. Дільник напруги (R₁ nі R₂) створює постійну додатню напругу («зміщення») між базою nі емітером. Напруга зміщення U_зм необхідна для того, щоб nзмінна напруга вхідного сигналу не виходила за межі лінійної ділянки перехідної nхарактеристики.  повинна nбути більше нуля, щоб .

На мал.2. за допомогою nграфіка перехідної характеристики показано, як змінна напруга U_вх, nподана на базу транзистора ( мал.2а,б) викликає зміну в часі колекторного nструму (мал.2в) Вісь часу “t ” на мал.2б напрямлена вертикально, вона nвідповідає осі часу “t” на мал.2в. На мал.3. показані графіки, які nпояснюють принципи підсилення змінної напруги в схемі на мал.1.

 Змінний сигнал U_вх(мал.3а) nдодається з U_зм(мал.3б), , створює nпульсацію колекторного струму I_к(мал.3г), що приводить до nзміни напруги на опорі R в колі колектора (мал.3д).Вихідну nнапругу знімають не з опору R в колі колектора, а з транзистора, напруга nна якому U_к(мал.1).Так як сума спадів напруг на резисторі R nі на транзисторі U_к завжди рівна напрузі джерела живлення(E_к) nЕ_к:,то nзбільшення U_R приводить до зменшення U_к і nнавпаки. Зміна колекторної напруги(мал.3е) з часом відбувається в протифазі з nзмінами спаду напруги U_R, а отже і з зміною вхідної напруги U_вх n:.

Вихідний конденсатор С_вх nвиділяє змінну складову колекторної напруги: .Вихідна nнапруга (мал.3ж.) являє собою підсилену вхідну напругу (мал.3а), але nколивається по відношенню до неї в протифазі.

Значний недолік nтранзисторів – це залежність їх характеристик від температури. Підвищення nтемператури викликає збільшення струмів і режим роботи транзистора порушується. nДля боротьби з цим явищем використовується схема стабілізації показана на nмал.4.

Тут резистор R_E nв колі емітера є стабілізуючим. Спад напруги на цьому резисторі  діє nназустріч напрузі , де І_д n– струм дільника напруги(R₁ і R₂), тому nнапруга зміщення бази  . Якщо під nвпливом температури струми в транзисторі почнуть зростати, то від зростання nструму I_E збільшиться напруга U_E і nвідповідно зменшиться напруга зміщення на базі, а це приведе до зменшення nструмів. Для того, щоб резистор R_E  не створював від’ємного nоберненого зв’язку по змінному струму, він зашунтований конденсатором C_е, nдосить великої ємності.

Коефіцієнт підсилення nпідсилювача – nвеличина, яка показує в скільки разів амплітудне значення напруги на виході nпідсилювача більше амплітудного значення напруги на вході:

 

деb – коефіцієнт підсилення транзистора nпо струму, ;

    R – опір nколекторного кола транзистора,

    R_вх n- вхідний опір транзистора.

Підбираючи параметри nтранзистора b, nR, R_вх можна отримати підсилення вхідної напруги в nдесятки разів. Підсилюючи напругу в задане число раз, підсилювач не повинен nспотворювати форму сигналу(тобто форму графіка залежності напруги від nчасу).Спотворення форми сигналу в підсилювачі на транзисторі можуть бути, в nосновному, двох видів: амплітудні(нелінійні) і частотні (лінійні).

Амплітудні спотворення виникають, якщо напруга на базі nтранзистора виходить за межі прямолінійної ділянки перехідної характеристики n(мал.5).

З мал.5 видно, що форма nграфіка залежності від часу колекторного струму I_К(t)(мал.5в), nа отже і вихідної напруги U_вих(t) (мал.5г) не відповідає nформі графіка залежності від часу вхідного сигналу U_вх(t) n(мал.5б).При цьому порушується прямолінійна (лінійна) залежність між nамплітудами вхідного і вихідного сигналу. Щоб уникнути амплітудних спотворень nнеобхідно подавати на вхід підсилювача напругу U_вх меншу nдеякого граничного значення U_гр. На практиці U_гр nзнаходять не по перехідній характеристиці транзистора, а по амплітудній nхарактеристиці підсилювача – залежність між амплітудою підсиленої напруги U_вих nі амплітудою вхідної напруги U_вх , при постійній частоті: nпри .

На мал.6 показано як по nтиповій амплітудній характеристиці визначається U_гр.

Частотними nспотвореннями nназивають спотворення форми негармонічного сигналу внаслідок залежності nкоефіцієнта підсилення гармонічних складових сигналу від частоти.

Будь – яке негармонічне nколивання згідно теореми Фур є можна представити як суму гармонічних коливань з nрізними частотами і амплітудами (гармонічний спектр).Через залежність nкоефіцієнта підсилення від частоти різні гармонічні складові підсилюються по nрізному. В результаті цього в підсиленій напрузі співвідношення амплітуд складових nвиявиться не таким як у вхідній напрузі і графік U_вих(t) буде nпо формі відрізнятися від графіка U_вх(t).Залежність nкоефіцієнта підсилення від частоти пояснюється залежністю від частоти nіндуктивних і ємнісних опорів в колі підсилювача.

Повністю усунути частотні nспотворення неможливо, але можна звести їх до мінімуму правильним вибором nпідсилювача. Для цього необхідно знати частоти головних складових гармонічного nспектру підсилюваного сигналу, які практично визначають його форму і вибрати nпідсилювач з відповідною частотною характеристикою.

Частотна nхарактеристика підсилювача –  це залежність коефіцієнта підсилення  від nчастоти гармонічної вихідної напруги при постійних значеннях амплітуди вхідної nнапруги , при U_вх=const.

Частотну характеристику зручно будувати в nнапівлогарифмічному масштабі, тобто частоту відкладати по горизонтальній осі в nлогарифмічному масштабі, а коефіцієнт підсилення – по вертикальній осі в nлінійному масштабі(мал.7).

Смугу пропускання прийнято визначати як інтервал nчастот ,в якому зменшення nкоефіцієнта підсилення у порівнянні з його найбільшим значенням К_max nстановить :

;

Для мінімізації частотних nспотворень необхідно, щоб частоти головних гармонічних складових сигналу nпопадали в смугу пропускання підсилювача.

 

Тема 3. Медичні прилади для nфункціональної діагностики.

Функціональна nдіагностика (ФД) – nце розділ діагностики, заснований на використанні інструментальних і nлабораторних методів дослідження хворих для об’єктивної оцінки функціонального nстану різних систем, органів і тканин організму у спокої і при навантаженнях, а nтакож для спостереження за динамікою функціональних змін, що відбуваються під nвпливом лікування

В даний час це найбільш nобширна група приладів і апаратів, за допомогою яких здійснюється сприйняття nінформації (виявлення, вимірювання, реєстрація, запам’ятовування) і обробка nбіоелектричних сигналів. 

Класифікація методів ФД залежно від nобласті дослідження:

1. Методи і прилади для діагностичних nдосліджень функцій серцево-судинної системи

Електрокардіографія — це метод реєстрації електричної nактивності міокарду, що розповсюджується в серцевому м’язі протягом серцевого nциклу. Графічне зображення електричної активності міокарду називається nелектрокардіограмою (ЕКГ). По ній визначається частота і ритмічність серцевої nдіяльності. Можлива діагностика аритмій, стенокардії, ішемічної хвороби серця, nінфаркту міокарду і інших захворювань серцево-судинної системи.

Для отримання ЕКГ nзастосовують електрокардіографи. По кількості відведень від електродів, що nнакладаються на зап’ястя рук, ліву ногу і груди, вони підрозділяються на одно-, двух-, трьох-, четырех- і шестиканальні. Багатоканальні прилади швидше здійснюють реєстрацію nбіопотенціалів серця, оскільки одночасно відбувається запис декількох nвідведень.

Основними nхарактеристиками ЕКГ є форма й висота зубців та довжина інтервалів. В таблиці 1 nнаведені значення характеристик ЕКГ в нормі:

 

 

При патологічних змінах в nсерці відбувається зміна цих характеристик, що дозволяє використовувати nелектрокардіограми для діагностики захворювань серця.

Знаючи висоту зубців ЕКГ, nможливо визначити кути, утворені вектором дипольного моменту серця з лініями nвідведень. Визначають кут α, утворений диполем з лінією І nвідведення. Вважають, що лінія АВ (рис. 3) відповідає відведенню І, nАС – відведенню ІІ, ВС – відведенню ІІІ. nТоді U_АВ = U_I, U_АС = U_ІІ, U_ВС n= U_ІІІ і α_АВ = α. У nвідповідності з цим отримаємо

,

де U_I, U_ІІ, nU_ІІІ – висота зубця R ЕКГ відповідно в nвідведеннях І, ІІ, ІІ.

Електрокардіографи nвипускаються портативні і стаціонарні.

Залежно від виду елементу, що пише, і nтипу носія інформації розрізняють електрокардіографи: пір’яні (із записом nчорнилом на діаграмному або теплочутливому папері) і струменеві (із записом на nзвичайній або фотопаперу).

В даний час випускаються nспеціалізовані ЕКГ — комплекси для отримання традиційних і довготривалих (24 ч) nкардіограм, зокрема з автоматичною обробкою даних.

Біоелектричні сигнали nчерез кабель відведень й перемикач відведень (ПВ) подають на вхід підсилювача nнапруги (ПН). До входу підсилювача напруги підключається також джерело nкалібрувальної напруги (ДКН). Сигнал підсилений підсилювачем напруги подається nна вхід підсилювача потужності (ПП), після якого сигнал надходить на nелектромеханічний перетворювач (ЕМП), якій здійснює перетворення електричного nсигналу в рух теплового пера. Теплочутливий папір рухається рівномірно відносно nпера за допомогою стрічко протяжного механізму (СПМ). Для живлення підсилювача nбіопотенціалів, електродвигуна стрічко-протяжного механізму, теплового пера в nприладі застосовується блок живлення (БЖ).

Основні вузли електрокардіографа:

·       nпульт управління, n

·       nблок живлення,

·       nблок посилення,

·       nгальванометр,

·       nстрічкопротяжний nмеханізм,

·       nкабель відведень. n

На панелі пульта управління розташовуються: n

·       nвмикач мережі nживлення,

·       nкнопка nзаспокоєння,

·       nручка регулювання nпосилення сигналу,

·       nкнопка nкалібрувального сигналу,

·       nручка установки nпір’я,

·       nручка перемикача nвідведень,

·       nперемикач nшвидкості руху стрічки,

·       nкнопка запису,

·       nгнізда для nпідключення кабелю відведень,

·       nшнур мережевого nживлення і заземлення,

·       nгнізда для nпідключення приставок і датчиків.

У nапаратах з термозаписом додатково використовується ручка nрегулювання нагріву пера.

Принцип роботи електрокардіографа

Принцип роботи nелектрокардіографа (мал. 12) nполягає в тому, що електричні сигнали, які потрапили на  електроди проходять по nкабелю відведень через комутатор на блок підсилювача, посилюються в сотні, nтисячі разів і передаються на гальванометр. Електричні коливання в nгальванометрі перетворюються на механічні, внаслідок чого зміщується якір nелектромагніту гальванометра і приводиться в рух пристрій, який веде запис.

Розглянемо мал.13, на якому зображена схема nелектрокардіографа. На малюнку показані органи управління електрокардіографа; штрихові nлінії вказують той блок, управління яким здійснюється за допомогою даного перемикача. Сполучний дріт з’єднує електроди, що nмістяться на  пацієнті з електрокардіографом. Кнопка «Стандарт 1 мВ» на передній панелі дозволяє встановити nкалібрувальну напругу 1 мВ для nкалібрування електрокардіографа. Хоча сучасні електрокардіографи стабільні і їх nчутливість не змінюється з часом, введення калібрувального імпульсу до або nпісля кожного запису при знятті ЕКГ на 12 відведеннях все ще практикується. Від nперемикача відведень сигнал ЕКГ потрапляє на  початковий підсилювач сигналу (ППС). nЦим пристроєм є диференціальний підсилювач  з високим ступенем придушення (резекції) nзагального (синфазного) сигналу. ППЧ також містить перемикач для регулювання nчутливості або підсилення. Для більшості пацієнтів цей перемикач залишається в nположенні «1». Якщо крива ЕКГ має дуже малий nрозмах, то чутливість можна, подвоїти, перемістивши перемикач в положення «2». Для пацієнтів з великими сигналами nЕКГ інтенсивність сигналів можна зменшити удвічі, встановивши перемикач в nположення «1/2». У ЕКГ , які використовувались раніше використовувалось безперервне nрегулювання чутливості, так звана  «Настройка калібрування». За допомогою такої nнастройки можна так підібрати чутливість електрокардіографа, щоб калібрувальний nімпульс 1 мВ викликав відхилення пера на 10 мм n(при положенні «1» перемикача підсилення). У сучасних nпідсилювачах підсилення зазвичай залишається стабільним, якщо його одного разу nвідрегулювали, тому безперервне регулювання підсилення зараз можна зустріти nлише зрідка і те у вигляді гвинта настроювання (який можна регулювати за nдопомогою викрутки), розташованого на бічній або на задній стінці nелектрокардіографа.

За ППС слідує підсилювач nпостійної напруги, так званий підсилювачем самописця (ПС). ПС забезпечує nнеобхідну потужність для переміщення реєструючого пера, яке здійснює запис ЕКГ. nНа вхід цього підсилювача зазвичай можна подати і сигнал від зовнішнього nджерела, що робиться за допомогою спеціального роз’єму.  Допоміжний вхід на nбічній або на задній стінці електрокардіографа. Таким чином, електрокардіограф nможна використовувати і для запису вихідних сигналів інших приладів.

Зазвичай у всіх сучасних nелектрокардіографах використовується теплочутливий папір та термоперо, перо є nголкою з електричним нагрівом, температуру якої можна регулювати за допомогою nручки «Нагрів пера», що дозволяє отримати оптимальний запис сигналу. Крім nзаписуючого пера у  ЕКГ використовується «маркер часу», який вмикається за nдопомогою кнопки. Це дозволяє операторові наносити кодовану мітку записуваного nвідведення на початку ЕКГ. Зазвичай ЕКГ записуються при швидкості переміщення nпаперу 25 мм/с, але в приладі передбачена і вища швидкість 50 мм/с, яка nдозволяє отримати детальнішу інформацію про QRS комплекс при дуже високому ритмі серцебиття або в тих nвипадках, коли потрібно досліджувати деякі специфічні деталі записаної кривої.

Вимикач живлення має три nположення. У положенні «Включено» живлення до підсилювача подається, але папір nне переміщається. Щоб включити протяжку паперу, вимикач необхідно встановити в nположення «Протяжка». У застарілих електрокардіографах за допомогою кнопки або nспеціального металевого контакту оператор може перевірити, чи правильно nвстановлено полярність підключення приладу до лінії живлення. Оскільки nнеправильне підключення може створити небезпеку електрошоку для пацієнта, тому nтака перевірка є обов’язкова до підключення електродів до пацієнта.

Передня панель сучасного nелектрокардіографа з та елементи його управління показана на мал14.

 

На рис.13 вказані основні блоки nтипові для порівняно старих електрокардіографів. Сучасні прилади складніші і nмістять додаткові елементи. На малюнку, наприклад, показано, що відведення RL сполучене із землею. У сучасних nапаратах часто використовується так зване ведене (збудливе) відведення RL, що дозволяє зменшити чутливість nприладу до перешкод, що викликаються змінною напругою. Замість підключення nрезисторів центральної точки безпосередньо до електродів в сучасних nелектрокардіографах використовуються ізолюючі підсилювачі, які встановлюються у nвсіх активних підключеннях до пацієнта. Отже, вхідний опір підсилювача nзбільшується і підготовка місць для накладення електродів стає не такою важливою, nоскільки в цьому випадку можна допустити і вищий імпеданс електродів.

ППС в сучасних nелектрокардіографах часто ізолюється від землі, при цьому лінії живлення і nлінії для передачі сигналів розв’язуються за допомогою оптичних пристроїв або nтрансформаторів. Ізольовані відведення від пацієнта зменшують небезпеку ураження nструмом, що можуть виникнути у деяких випадках.

Модифікацією nелектрокардіографії є векторкардиорафія як метод реєстрації nелектричної активності серця, зокрема, величини і напрями електричного поля nсерця протягом серцевого циклу. У клініці метод застосовується для виявлення nосередкових поразок міокарду, гіпертрофії шлуночків серця, особливо на ранніх nстадіях.

Отримання векторкардіограм nздійснюється за допомогою векторэлектрокардиографів і векторэлектрокардиоскопів.

Фонокардіографія — це метод реєстрації звуків (тоны, nшуми), що виникають в результаті діяльності серця. Застосовується для nвизначення порушень роботи серця, зокрема пороків клапанів. Фонокардіограми отримують nіз застосуванням приладів фонокардіографів.