CC BY
59
Страницы истории
Pages of History
МЕДИЦИНА
НЕОТЛОЖНЫХ состояний
УДК 612.171 DOI: 10.22141/2224-0586.2.89.2018.126615
СавчакЯ.О., Дзюба Д.О., Лоскутов О.А.
Национальна медична академя п1слядипломно! осв1ти ¡мен1 П.Л. Шупика, м. Кив, Укра'на
ЕКГ^агностика: вш Ейнтховена до сучасного серцевого мониторингу
Резюме. У cmammi йдеться про icmopm розвитку електрокардографи та застосування ii прин-цитв у сучаснш медицит. На сьогодт вона е невiд'eмною складовою дiагностики хворих i3 серцевою патологieю та монторингу пацieнтiв iз високим кардiальним ризиком. Быьше тж 100-лтню с-торт розвитку електрокардографи та серцевого монторингу можна умовно роздыити на чоти-ри часовi пероди.
Ключовi слова: електрокардюграфiя; телемедицина; монторинг; вiдведення
Електрокардюграф1я (ЕКГ) — метод графiчноï реестрацИ електричних явищ i3 поверхн тша, що виникають у серцевому m^3î тд час його д1яль-носп. На сьогодн ЕКГ е невiд'емною складовою дiaгностики хворих i3 серцевою пaтологiею та мошторингу пащенпв i3 високим кaрдiaльним ризиком. Бiльше нгж 100-лiтню iсторiю розвитку ЕКГ та серцевого мошторингу можна умовно роздшити на чотири чaсовi перiоди. Перший перюд — з 1902 по 1930 р. — включав винахщ, розробку та запрова-дження ЕКГ у 3 вщведеннях. Другий перюд — з 1930 по 1942 р. — включае розробку грудних вщведень та запровадження 12-кaнaльноï ЕКГ. Третш перiод стосуеться розвитку серцевого мошторингу в кардь ологiчних вщдшеннях iнтенсивноï терaпïï. Нaрештi, четвертий перюд включае запровадження серцевого мошторингу в «нештенсивних» вщдшеннях та розробку сучасних телеметричних методiв монiторингу протягом кшця ХХ та початку XXI столптя [1].
Винахiд елеюрокардюфафм
Хоча винахщ та створення голландським фiзiо-логом Вшьямом Ейнтховеном першого електрокар-дiографа датуеться 1903 роком, електричш явища, що виникають у м'язовш ткaнинi, були вiдкритi за-довго до цього. Так, у 1791 рощ гталшським лжарем та фiзiологом Лу'щш Гaльвaнi в «Трaктaтi про сили електрики при м'язовому русЬ було описано вщ-криття, яке згодом лягло в основу експерименталь-roï електрофiзюлоriï. Пiсля серИ дослiдiв впливу
атмосферно! електрики в грозову погоду на м'язи жаби вш дiйшов висновку про iснування так звано! «тваринно! електрики». У 1856 роцi два шмецьких вчених — Р. Келлжер i Г. Мюллер виявили наяв-нiсть електричних явищ при скороченш серцевого м'яза. Вони проводили дослщження на рiзних тва-ринах, працюючи на вiдкритому серцi. Однак реальна можливють вивчення електричних iмпульсiв серця з'явилася 1873 року, коли був сконструйова-ний перший катлярний електрометр — прилад, що дозволив рееструвати електричнi потенцiали. В результат вдосконалення цього методу у вчених того часу з'явився споаб записувати сигнали з поверхш тгла, завдяки чому англiйський фiзiолог А. Уоллер у 1887 рощ вперше отримав запис електрично! актив-ност мiокарда людини. Вiн же вперше сформулював основнi положення електрофiзiологiчних понять мь окарда, припустивши, що серце е диполь — сукуп-нiсть двох електричних зарядiв, рiвних за величиною, але протилежних за знаком, що знаходяться на деякiй вiдстанi один вщ одного. Уоллеру належить i таке поняття, як «електрична вiсь серця» [2].
Першим, хто вивiв електрокардюграму з категорий наукових експерименпв та увiв 11 у широку лжар-ську практику, був голландський фiзiолог профе-сор Лейденського ушверситету Вiльям Ейнтховен. У 1893 р. на конгрес Шмецько! медично! асощацп вiн запропонував для нового методу термш «елек-трокардюграфiя», а два роки по тому вчений роздь лив криву ЕКГ на п'ять хвиль — Р, Q, Я, Б, Т. Пiсля
© «Медицина невщкладних сташв» / «Медицина неотложных состояний» / «Emergency Medicine» (<Medicina neotloznyh sostoanij»), 2018 © Видавець Заславський О.Ю. / Издатель Заславский А.Ю. / Publisher Zaslavsky O.Yu., 2018
Для кореспонденцГГ: Савчак Я.О., Нацюнальна медична академiя шслядипломноТ' освiти iменi П.Л. Шупика, вул. Дорогожицька, 9, м. КиТв, 04112, УкраТна; e-mail: [email protected] For correspondence: Ya. Savchak, Shupyk National Medical Academy of Postgraduate Education, Dorohozhytska st., 9, Kyiv, 04112, Ukraine; e-mail: [email protected]
№ 2 (89), 2018
www.mif-ua.com,http://emergency.zaslavskycom.ua
121
семи роюв наполегливо! роботи у 1903 рощ на основi винайденого Д. Швейггером струнного гальванометра Ейнтховен створив свш перший електрокардю-граф. У цьому приладi електричний струм вщ елек-тродiв, розмiщених на поверхнi тiла, проходив через кварцову нитку, яка перебувала в електромагшт-ному полi i вiбрувала, коли по нiй проходив струм. Оптична система фокусувала тшь вщ нитки на свгг-лочутливий екран, на якому фжсувалися П коливан-ня. Перший електрокардiограф був дуже громiздким приладом, вiн розташовувався на декiлькох столах i важив близько 270 кг. Його обслуговуванням займа-лися п'ять квалiфiкованих асистенпв. Щоб прово-дити електрокардiографiю хворим, яю лiкувалися в Лейденсько! кшшщ, Ейнтховен проклав кабель довжиною до двох кiлометрiв до свое! лабораторп i таким чином у 1905 рощ здшснив першу передачу ЕКГ по телефону. Щкаво, що саме Ейнтховен бшь-ше н1ж 100 роюв тому запропонував латинську приставку «теле-» для визначення дистанцшно! медич-но! допомоги. У 1913 рощ Ейнтховен запропонував методику розташування електродiв на тiлi людини. Вчений ввiв поняття «вщведення», запропонував-ши три стандартних вiдведення вiд кшщвок, що дозволяли рееструвати рiзницi потенцiалiв м1ж лiвою i правою руками (I вщведення), м1ж правою рукою i лiвою ногою (II вщведення) та м1ж лiвою рукою i лiвою ногою (III вщведення), що разом становило так званий трикутник Ейнтховена. Заслуги вченого були гщно оцiненi, й у 1924 рощ вш був нагородже-ний Нобелiвською премiею з фiзюлогn та медицини «за вщкриття механiзму ЕКГ».
Запровадження грудних вiдведень та 12-канадьноТ ЕКГ
Протягом перших трьох десятилиъ ХХ столiття були введенi численш шновацп щодо розмiрiв та простоти використання струнних гaльвaнометрiв
[3]. Проте лише три орипнальш вiдведення, опи-сaнi Ейнтховеном, використовувалися в лжарськш прaктицi того часу. Як ми тепер знаемо, I, II та III вщведення надають значно обмежену шформащю про стан мюкарда. Незважаючи на поодинокi екс-перименти з розмщення альтернативних електро-дiв, перша стаття, що описуе серцеву шемго, зарее-стровану на грудних вщведеннях, була опублiковaнa лише в 1932 рощ. Вчеш Вольферт та Вуд продемон-стрували, що ЕКГ iз електрода, розмiщеного на пе-реднш груднiй стiнцi, може показувати шемго мь окарда, невидиму в трьох стандартних вщведеннях
[4]. У той же час американський фiзiолог Френк Вшсон експериментував iз кiлькомa грудними вщ-веденнями, що допомагали в дiaгностицi блокади н1жок пучка Пса [5]. Також вш вперше запропонував систему грудних вщведень, у якш вщведення У1—У6 вiдповiдaли потенщалам передньо'!, пере-дньобоково! стiнки та верхiвки серця, а вщведен-ня У7—У9 були iнформaтивними для дiaгностики патологи мiокaрдa задньобазально! стiнки лiвого шлуночка (ЛШ). Додaтковi високi грудш вщведен-ня Вшьсона (на 1—2 м1жребер'я вище стандартно!
позиц!!) iнформативнi стосовно базальних вщдшв передньо! стшки ЛШ [5].
У 1942 рощ американський кардюлог Е. Гольд-бергер запропонував ще три вщведення, назвавши !х посиленими. При реестрац!! цих вiдведень одним з електродiв служить потенцiал одше! з кшщвок, а шшим — об'еднаний електрод вщ двох шших (iндиферентний електрод). Рiзниця потенцiалiв, вимiряна м!ж правою рукою i об'еднаними лiвою рукою i лiвою ногою, називаеться вщведенням aVR, мiж лiвою рукою i об'еднаними правою рукою i лiвою ногою — вщведенням aVL i м!ж лiвою ногою i об'еднаними руками — вщведенням aVF. Таким чином, сформувалася звична для нас система електрокардiографiчних вiдведень. Також, крiм загальноприйнято! системи вiдведень, iз 1938 року використовуються вщведення за Небом (по iменi ш-мецького вченого W. Nebh). Данi вщведення е дво-полюсними i рееструють рiзницю потенцiалiв м!ж двома точками, розташованими на груднш стiнцi. Рееструють три вщведення за Небом, яю познача-ють великими латинськими лггерами D (Dorsalis), A (Anterior) i I (Inferior) [6].
Найбшьшу цiннiсть iз вщведень за Небом пред-ставляе вщведення D, що дае шформащю для д!а-гностики вогнищевих змiн в далянщ задньо! стiнки ЛШ. Щодо вщведення A, то воно використовуеться для дiагностики шфаркту передньо! стшки ЛШ, а вщведення I (Inferior) допомагае в дiагностицi ш-фаркту нижнiх вщдшв передньо! стiнки ЛШ [6]. Iншi системи вщведень (Л!ана, Франка) в сучаснiй клiнiчнiй практищ не використовуються. Точнi ви-моги щодо розташування електродiв для сучасно! ЕКГ з 12 вщведеннями, включаючи шструкщ! щодо правостороннiх та заднк вiдведень, були викладе-нi в 1954 рощ в постановi Американсько! асощаци серця [7]. Стандартне розташування електродiв для 12-канально! ЕКГ не змшилося з того часу.
Запровадження серцевого монiторингу в кардюреашмацп
Складно уявити сучасну лiкарню без штенсивно! терап!! з постiйним ЕКГ-монiторингом, але так було нашть у розвинутих кра!нах аж до початку 1960-х ро-кiв. Тодi вже юнували спецiальнi пiдроздiли для критично хворих пацiентiв, проте серцевий мошторинг не був загальнодоступним [8]. Три важливих факто-ри призвели до значного прогресу в розвитку кардюреашмацп в перiод 1960-х рр. По-перше, з'явилася можливiсть безпечно! та ефективно! зовшшньо! деф!бриляцп, описано! Kouwenhoven, Guyton та Zoll ще в 1950-х рр. [9]. По-друге, стала доступною технолопя безперервного серцевого мошторингу дек!лькох пацiентiв. По-трете, наявнi стандартизо-ванi методи швидко! оцiнки та реашмац!! пацiента, а саме в 1961 рощ Петером Сафаром та ствавторами було опублжовано детальну шструкщю щодо серце-во! реашмац!! та непрямого масажу серця [10]. Щоб ефективно використовувати щ нов! можливост! мо-н!торингу та метод!в реашмац!!, клшщистам дове-лося згрупувати пащенпв !з високим кард!альним
ризиком близько один до одного. Таким чином, у 1962 рощ в США та АвстралГ! були створеш першi вщдши кардюреашмаци [11]. На основi роботи цих вщдшень у 1964 рощ австралшський лiкар Десмонд Джулiaн та ствавтори вперше задокументували по-зитивний вплив безперервного електрокардюгра-фiчного монгторингу при лiкувaннi кaрдiологiчних хворих. У дослщженш було продемонстровано зни-ження летaльностi серед iнфaрктних хворих у вщдь леннi Гнтенсивно! терапи на 30 % [12].
Розвиток тедеметричного ЕКГ-мошторингу
На сьогодш ЕКГ-монiторинг е невщ'емною складовою стaцiонaрного ведення хворих iз серце-во-судинними захворюваннями та спостереження за пaцiентaми з високим кaрдiaльним ризиком. Сер-цевий монГторинг дае можливiсть своечасно роз-пГзнавати зaгрозливi для життя аритмГ! та iшемiчнi змiни мiокaрдa, що значно тдвищуе рiвень вижи-вaностi пащенпв [13]. До того ж вщомо, що негай-не розпiзнaвaння та дефiбриляцiя фiбриляцiйних ритмiв пов'язaнi з шдвищенням рiвня виживaностi до 75 % iз зменшенням його на 10 % тсля кожно! хвилини затримки дефГбриляци [14].
Розвиток телекомушкащйних технологiй упро-довж XX столГття зумовив впровадження бездрото-вих телеметричних систем ЕКГ-монiторингу. Почи-наючи з 1906 року, коли ВГльям Ейнтховен вперше здшснив передачу даних електрокардюграфп через телефонний кабель [15], значний прогрес в обробцi сигнaлiв призвiв до широкого впровадження без-дротового зв'язку для ЕКГ-монiторингу у вщдГлен-нях Гнтенсивно! терапГ! [16]. Першi бездротовi сис-теми були введет в практику в 1970-тГ роки. Вони були прост в дизайш, а саме передавали aнaлоговi телеметричнГ сигнали, використовуючи по одному частотному каналу для кожного пащента. У 1980-тГ роки були зaпровaдженi центрaлiзовaнi телеметрич-нГ станцГ! для спостереження за пащентами в штен-сивних вГддГленнях. Вже починаючи з 1990-х роюв цифровГ телеметричнГ системи дозволяли записува-ти, зберГгати та отримувати комп'ютеризованГ сигнали ЕКГ-монГторингу [1]. Починаючи з 2000-х роюв бездротовГ телеметричнГ системи в лГкарнях США були настГльки поширеними, що федеральна комю1я з питань зв'язку встановила захищений дГа-пазон частот для бездротових медичних пристро!в, щоб мГнГмГзувати електромагштш перешкоди з боку Гнших радючастотних джерел [17].
З розвитком телеметричних технологш ЕКГ-монГторинг поширився на шшГ вщдГлення за межами традицшно! Гнтенсивно! терапГ!. На сучасному етапГ безпровГдний серцевий монГторинг у «неш-тенсивних» вГддГленнях дозволяе безпечно вести па-цГентГв Гз пщозрою на ГшемГчну хворобу серця чи з пщвищеним ризиком виникнення критичних арит-мГй, а також зменшити потребу в л1жках Гнтенсивно! терапГ!. Одним Гз пГдтверджень цього е ретроспек-тивне дослГдження С1еуег1еу К. й а1. [18], в яке було залучено 668 пащенпв Гз зупинкою кровообГгу, що
^т
трапилася пщ час л1кування у «нештенсивних» вГддГленнях. При порГвнянш груп таких пац1ент1в, як1 не тдлягали i п1длягали ЕКГ-телеметрГ1, авторами шдтверджено останне як сильний предиктор вижи-вання пащента до виписки його зг стацюнару. Окре-мо! уваги заслуговують телемедичш системи, що включають у себе передачу ЕКГ у режимг реального часу через мобГльний телефон [19], а також системи монГторингу, що включають в себе технологи Bluetooth i Wi-Fi [20]. Цг методи успгшно застосо-вуються в кардюлопчних реабштацшних закладах i покращують виживашсть пацГентГв пГсля перенесе-ного шфаркта мГокарда чи кардюхГрурпчного втру-чання [21].
Золотим стандартом ЕКГ-дГагностики е електро-кардГографГя Гз 12 стандартних вГдведень [22], проте такий монГторинг часто незручний для пацГента i його технiчно тяжко виконати [23]. Тому одним Гз ключових завдань безпровщного ЕКГ-монГторингу е розробка доступного та зручного приладу, що дасть можливГсть спостерпати в реальному часi ЕКГ Гз 12 стандартних вщведень. На сучасному етат ця проблема вирГшуеться запровадженням комп'ютеризованих алгоритмГв, що реконструюють вщсутш вГдведення [24, 25].
Важливим фактором стосовно телеметрично-го ЕКГ-монГторингу в умовах медично! практики в Укра!ш е його висока вартГсть. БГльшють Гз роз-роблених приладГв та систем безпровщного ЕКГ-монГторингу недосяжш для комунальних лжу-вальних закладГв. Тому актуальним залишаеться розробка доступних та адаптованих до потреб укра-1нських лГкарень систем безпровГдного телеметрич-ного ЕКГ-монГторингу.
Висновки
ЕКГ та серцевий монГторинг е важливою ште-гральною складовою ведення хворих Гз серцевою патолопею. Незважаючи на давню юторш базових принципГв електрокардГографГ1, винайдених Ейнт-ховеном, цей метод дГагностики та монГторингу активно застосовуеться до сьогодш та залишае за собою значний простГр для шновацш. Удосконалення та широке впровадження систем телеметричного ЕКГ-монГторингу е необхщною передумовою по-лГпшення якостГ надання медично! допомоги.
Конфлiкт штереав. Автори заявляють про вщ-сутнГсть конфлжту ГнтересГв при пГдготовцГ дано! статтГ
Список лiтератури
1. Hannibal G.B. It started with Einthoven: the history of the ECG and cardiac monitoring // AACN Adv. Crit. Care. — 2011. — Vol. 22, № 1. — P. 93-96.
2. Сафаргалина-Корнилова Н.А., Иванченко С.В., Гера-симчук Н.Н. История и клиническое значение электрокардиографии: от истоков до современности // Iсторiя i клШчне значення електрокардюграфп: вiд витотв до сучасности — 2014.
№ 2 (89), 2018
www.mif-ua.com,http://emergencyzaslavskycom.ua
123
3. Wiggers C.J. Willem Einthoven (1860-1927). Some facets of his life and work // Circ. Res. — 1961. — Vol. 9. — P. 225-234.
4. Wolferth C., Wood F. The electrocardiographic diagnosis of coronary occlusion by the use of chest leads//Am. J. M. Sc. — 1932. — № 30. — P. 183.
5. Fye W.B. A history of the origin, evolution, and impact of electrocardiography // Am. J. Cardiol. — 1994. — Vol. 73, № 13. — P. 937-949.
6. Gertsch M. The ECG: A Two-Step Approach to Diagnosis. — Springer Science & Business Media, 2013. — 1151 p.
7. Report of committee on electrocardiography, American Heart Association. Recommendations for standardization of leads and of specifications for instruments in electrocardiography and vectorcardiography // Circulation. — 1967. — Vol. 35, № 3. — P. 583-602.
8. Fairman J. Watchful vigilance: nursing care, technology, and the development of intensive care units // Nurs. Res. — 1992. — Vol. 41, № 1. — P. 56-60.
9. Zoll P.M. Development of Electric Control of Cardiac Rhythm // JAMA.. — 1973. — Vol. 226, № 8. — P. 881-886.
10. Safar P. et al. Ventilation and circulation with closed-chest cardiac massage in man // JAMA. — 1961. — Vol. 176. — P. 574-576.
11. Julian D.G. The history of coronary care units // Br. Heart J. — 1987. — Vol. 57, № 6. — P. 497-502.
12. Julian D.G., Valentine P.A., Miller G.G. Disturbances of rate, rhythm and conduction in acute myocardial infarction // Am. J. Med. — 1964. — Vol. 37, № 6. — P. 915-927.
13. Schull M.J., Redelmeier D.A. Continuous electrocardiographic monitoring and cardiac arrest outcomes in 8,932 telemetry ward patients // Acad. Emerg. Med. Off. J. Soc. Acad. Emerg. Med. — 2000. — Vol. 7, № 6. — P. 647-652.
14. Deakin C.D. et al. European Resuscitation Council Guidelines for Resuscitation, 2010, Section 4. Adult advanced life support// Resuscitation. — 2010. — Vol. 81, № 10. — P. 13051352.
15. Einthoven W. The telecardiogram // Am. Heart J. — 1957. — Vol. 53, № 4. — P. 602-615.
16. Drew B.J. et al. Practice standards for electrocardiographic monitoring in hospital settings: an American Heart Association scientific statement from the Councils on Cardiovascular Nursing, Clinical Cardiology, and Cardiovascular Disease in the Young: endorsed by the International Society ofComputerized Electrocar-diology and the American Association of Critical-Care Nurses// Circulation. — 2004. — Vol. 110, № 17. — P. 2721-2746.
17. Health C. for D. and R. Electromagnetic Compatibility (EMC) — About Wireless Medical Telemetry [Electronic resource]: WebContent. URL: https://www.fda.gov/Radiation-EmittingProducts/RadiationSafety/ElectromagneticCompatibili-tyEMC/ucm116574.htm. Accessed: 19.09.2017.
18. Cleverley K. et al. The impact of telemetry on survival of in-hospital cardiac arrests in non-critical care patients // Resuscitation. — 2013. — Vol. 84, № 7. — P. 878-882.
19. Worringham C., Rojek A., Stewart I. Development and Feasibility of a Smartphone, ECG and GPS Based System for Remotely Monitoring Exercise in Cardiac Rehabilitation // PLoS ONE. — 2011. — Vol. 6, № 2.
20. Lucani D. et al. A portable ECG monitoring device with Bluetooth and Holter capabilities for telemedicine applications // Annu. Int. Conf. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. — 2006. — Vol. 1. — P. 5244-5247.
21. Walsh J.A., Topol E.J, Steinhubl S.R. Novel Wireless Devices for Cardiac Monitoring // Circulation. — 2014. — Vol. 130, № 7. — P. 573-581.
22. Drew B.J., Finlay D.D. Standardization of reduced and optimal lead sets for continuous electrocardiogram monitoring: where do we stand?// J. Electrocardiol. — 2008. — Vol. 41. — № 6. — P. 458-465.
23. Francis J. ECG monitoring leads and special leads// Indian Pacing Electrophysiol. J. — 2016. — Vol. 16, № 3. — P. 92-95.
24. Feild D.Q., Feldman C.L., Horek B.M. Improved EASI coefficients: Their derivation, values, and performance // J. Electrocardiol. — 2002. — Vol. 35, № 4. — Part B. — P. 23-33.
25. Nelwan S.P. et al. Reconstruction of the 12-lead electrocardiogram from reduced lead sets // J. Electrocardiol. — 2004. — Vol. 37, № 1. — P. 11-18.
OTpuMaHO 03.01.2018 ■
СавчакЯ.О., ДзюбаД.О., Лоскутов О.А.
Национальная медицинская академия последипломного образования имени П.Л. Шупика, г. Киев, Украина
ЭКГ-диагностика: от Эйнтховена к современному сердечному мониторингу
Резюме. В статье идет речь об истории развития электрокардиографии и применении ее принципов в современной медицине. На сегодняшний день она является неотъемлемой составляющей диагностики больных с сердечной патологией и мониторинга пациентов с высоким карди-
альным риском. Более чем 100-летнюю историю развития электрокардиографии и сердечного мониторинга можно условно разделить на четыре временных периода. Ключевые слова: электрокардиография; телемедицина; мониторинг; отведение
Ya.O. Savchak, D.O. Dziuba, O.A. Loskutov
Shupyk National Medical Academy of Postgraduate Education, Kyiv, Ukraine
ECG diagnosis: from Einthoven to modern cardiac monitoring
Abstract. The article describes the history of electrocardiography development and the application of its principles in modern medicine. Today, the electrocardiography is an integral part of the diagnosis of patients with cardiac pathology
and monitoring patients with high cardiac risk. More than 100-year history of electrocardiography and cardiac monitoring can be divided into four time periods. Keywords: electrocardiography; telemedicine; monitoring; lead
