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
