Cables estándar para extremidades: I, II, III. Einthoven, Willem: biografía Factores que afectan el ECG

Fundamentos físicos electrocardiografía

Base física del ECG consiste en crear un modelo de un generador eléctrico que crearía una diferencia de potencial correspondiente en magnitud a la diferencia de potencial entre algunos puntos en la superficie del cuerpo creada por el corazón como fuente de un campo eléctrico.

El científico holandés Einthoven propuso la teoría del ECG, que se utiliza en medicina hasta el presente (por una serie de trabajos sobre el ECG, Einthoven recibió el Premio Nobel en 1924).

Las principales disposiciones de la teoría de Einthoven:

1. El campo eléctrico creado por el corazón se puede representar como un campo creado por un dipolo de corriente con un momento eléctrico del dipolo de corriente t, llamado en electrocardiografía vector eléctrico integral del corazón (IEVS) - p.

2. IEVS con está en un medio conductor homogéneo.

3. IEVS s durante el ciclo del corazón cambia de tamaño y dirección, y su comienzo está inmóvil y ubicado en el nódulo auriculoventricular, y el final s describe una curva compleja en el espacio, cuya proyección en un plano (por ejemplo, frontal) normalmente tiene 3 bucles: R, QRS y T(Figura 4).

Figura 4. Proyecciones del IEVS (c) en los laterales triángulo equilátero(en la línea principal) según la teoría de Einthoven para ECG

Einthoven sugirió diseñar bucles (proyecciones desde el plano frontal) en los lados de un triángulo equilátero (Fig. 4) y registrar la diferencia de potencial entre dos de los tres puntos de un triángulo equilátero (llamado triángulo de Einthoven) en relación con un punto común (un electrodo común está conectado a la pierna derecha - PN). En el triángulo es c y el final de este vector para el ciclo del corazón describe bucles P, QRS y T(Figura 4). Dirección c, en la que el valor | con | - máximo (valor máximo del diente “ R") son llamados eje electrico corazones.

Los vértices del triángulo designan condicionalmente PR (mano derecha), LR (mano izquierda), LN (pata izquierda), punto común PN (pata derecha). Los lados de un triangulo se llaman líneas de plomo.

El registro de la diferencia de potencial entre los vértices del triángulo se denomina registro de ECG en derivaciones estándar: I (primera) derivación: la diferencia de potencial entre los vértices de PR y LR en relación con PN, II (segunda) derivación: PR-LN , III (tercera) derivación - LR-LN (Fig. . cuatro). Hay un electrodo adicional GRAMO – cables de pecho V(el electrodo torácico se fija en varios puntos de la superficie del tórax, recibiendo varios ECG torácicos, respectivamente).

Al tomar un ECG, los electrodos no se fijan en los vértices de un triángulo equilátero, sino en sus puntos equipotenciales, generalmente en las partes inferiores del brazo derecho, brazo izquierdo, pierna izquierda, pierna derecha, respectivamente (electrodo común).

En la Fig. 5 se muestra una vista aproximada del registro gráfico de la diferencia de potencial del segundo cable ( L1- el período de contracciones del corazón). Diente “ R” corresponde a la proyección del bucle “ R" en la segunda pista, q- bucles Q, R- bucles R, S- bucles CALLE- bucles T.

Figura 5. Ondas de ECG: P, Q, R, S, T

Significado fisiológico de las ondas de ECG:

Diente “ R” refleja la excitación auricular.

Diente “ Q"– despolarización tabique interventricular(no presente en muchas derivaciones).

Diente “ R” - despolarización del vértice, paredes anterior, posterior y lateral de los ventrículos del corazón.

Diente “ S” - excitación de la base de los ventrículos del corazón.

Diente “ T” - repolarización de los ventrículos del corazón.

Intervalo " PQ” - despolarización auricular.

Intervalo " QT” - sístole de los ventrículos.

Intervalo complejo “ QRS” - despolarización de los ventrículos.

Intervalo " T-R” - el estado de “reposo” del miocardio.

Escrito en papel DJ(t) en cualquier tarea se llama electrocardiograma, y el método de registro es electrocardiografía

Si la diferencia de potencial se aplica a las placas de desviación verticales del osciloscopio, en la pantalla obtendremos una curva similar a la Fig. 5. El método se llama electrocardioscopia

Método de registro de bucle P, QRS, T(Fig. 4) al escribirlos en un papel se llama vectorcardiografía.

Si aplica una diferencia de potencial de un cable a las placas deflectoras verticales y del otro a las placas deflectoras horizontales de un tubo de rayos catódicos (osciloscopio), al agregar oscilaciones de ECG mutuamente perpendiculares, aparecerán bucles en la pantalla P, QRS, T, similar a los bucles que se muestran en la Fig.4. Este método de registro se llama vectorcardioscopia.

El registro de un ECG en cualquier derivación brinda solo una parte de la información sobre la curva espacial descrita por el extremo c para el ciclo del corazón. Por lo tanto, para obtener más información completa sobre el funcionamiento del corazón, además de los cables estándar (Fig. 6), se utilizan otros cables, que incluyen:

Abducción del electrodo torácico con cada uno de los estándares, designados respectivamente RC CL CF- (Figura 6a);

Cables unipolares, que están formados por uno de los electrodos estándar y un punto medio obtenido conectando tres electrodos estándar, cada uno en serie con una resistencia de alta resistencia. El más común de ellos es el de mama (Fig. 6b);

Conductores reforzados: una modificación de los conductores unipolares, formados por uno de los electrodos estándar y un punto medio obtenido al conectar otros dos electrodos estándar a través de una resistencia de alta resistencia. Los cables reforzados se conocen como aVR, aVL, aVF(Fig. 6 c, d, e).

Figura 6. Cables estándar I-e II-e III-e

Figura 6a y 6b. cables de pecho

Figura 6c, 6d y 6e. Conductores reforzados

Revisado previamente fenómenos eléctricos, que ocurren constantemente en el músculo cardíaco en funcionamiento, crean un campo eléctrico. Los potenciales eléctricos de dicho campo se pueden registrar usando los electrodos de un galvanómetro conectando dos polos: positivo y negativo. En un estudio electrocardiográfico, se colocan electrodos en ciertos puntos del cuerpo humano. Los electrodos están conectados a un galvanómetro, que forma parte del electrocardiógrafo. La conexión de dos puntos del cuerpo con diferentes potenciales se llama derivación electrocardiográfica.

Cables estándar

Einthoven propuso 3 derivaciones para el registro de ECG, que luego se conocieron como derivaciones bipolares estándar o simplemente cables estándar.

Einthoven sugirió que el corazón es una fuente puntual de corriente eléctrica ubicada en el centro de un triángulo equilátero () formado por dos brazos y un pie izquierdo.

• I plomo estándar: mano derecha (polo negativo) - mano izquierda (polo positivo);
• II derivación estándar: brazo derecho (polo negativo) - pierna izquierda (polo positivo);
• III derivación estándar: brazo izquierdo (polo negativo) - pierna izquierda (polo positivo).

El plomo I mide la diferencia de potencial entre la mano derecha y la izquierda: se registra un impulso positivo si el vector total se dirige hacia la mano izquierda.

La derivación II mide la diferencia de potencial entre mano derecha y pie izquierdo: el registro de un impulso positivo ocurre si el vector total se dirige al pie izquierdo.

La derivación III mide la diferencia de potencial entre el brazo izquierdo y la pierna izquierda; se registra un impulso positivo si el vector total se dirige hacia la pierna izquierda.

En patologías, las señales negativas se registran en estas direcciones, ya que el vector tiene una dirección diferente.

La cardiografía práctica encontró que con el predominio de los potenciales del lado izquierdo del corazón, el vector de excitación total se dirige a la mano izquierda. Y, a la inversa, con el predominio de los potenciales del lado derecho del corazón, el vector se dirige hacia la pierna izquierda. Esto permite diagnosticar hipertrofia ventricular y auricular izquierda con alta positividad ondas de electrocardiograma en la primera ventaja; hipertrofia del ventrículo derecho y la aurícula con dientes ECG positivos altos en la tercera derivación.

El corazón está ubicado en el centro del campo eléctrico generado, limitado esquemáticamente por los ejes de los cables. Si baja las perpendiculares desde el corazón hasta el eje de cada derivación estándar, dividirán el eje de cada derivación en dos partes iguales: positiva y negativa, como se muestra en la figura. Si la CEM del corazón se proyecta sobre la parte positiva de los ejes de las derivaciones estándar, el electrocardiógrafo registra una onda positiva en estas derivaciones. Y, por el contrario, si la EMF del corazón se proyecta sobre la parte negativa de los ejes, el electrocardiógrafo registra punta negativa en estas pistas.

Si proyecta los ejes de las derivaciones estándar (lados del triángulo) directamente sobre el corazón ubicado en el centro del triángulo de Einthoven, obtendrá.

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en la imagen conexión eléctrica mostrada entre las extremidades del paciente y el electrocardiógrafo, necesario para el registro de las llamadas derivaciones bipolares estándar de las extremidades. El término "derivación bipolar" significa que el electrocardiograma se registra utilizando dos electrodos ubicados a cada lado del corazón, como en las extremidades. Por lo tanto, el cable no puede ser un solo electrodo y un cable que lo conecte al electrocardiógrafo. Un cable es una combinación de dos electrodos, cuyos cables van al dispositivo. En este caso, se forma un circuito cerrado completo que incluye el cuerpo del paciente y el electrocardiógrafo. En la figura, cada derivación muestra un sencillo dispositivo de medición eléctrica, aunque en realidad el electrocardiógrafo es un dispositivo muy sensible equipado con un mecanismo de cinta.

Cable estándar I. Para registrar la derivación estándar I, la entrada negativa del electrocardiógrafo se conecta a la mano derecha y la entrada positiva a la izquierda. Así, cuando el punto de unión de la mano derecha a cofre se vuelve electronegativo con respecto al punto de unión de la mano izquierda, el electrocardiógrafo registra una desviación en la dirección positiva, es decir por encima de la línea cero (isoeléctrica). Por el contrario, cuando el punto de unión del brazo derecho al tórax se vuelve electropositivo en comparación con el punto de unión del brazo izquierdo, el electrocardiógrafo registra una desviación en lado negativo, es decir. debajo de la línea cero.

Cable estándar II. Para registrar la derivación estándar II, la entrada negativa del electrocardiógrafo se conecta al brazo derecho y la entrada positiva a la pierna izquierda. Por lo tanto, cuando el brazo derecho es electronegativo en comparación con la pierna izquierda, el electrocardiógrafo registra una desviación positiva de la línea de base.

Cable estándar III. Para registrar una derivación estándar III, la entrada negativa del electrocardiógrafo se conecta a la mano izquierda y la entrada positiva se conecta al pie izquierdo. Por tanto, el electrocardiógrafo registra una desviación positiva si el brazo izquierdo es electronegativo con respecto a la pierna izquierda.

Triángulo de Einthoven. En la figura, se representa un triángulo alrededor de la ubicación del corazón, que se llama triángulo de Einthoven. Este diagrama muestra que ambos brazos y la pierna izquierda forman los vértices de un triángulo que rodea el corazón. Los dos vértices en la parte superior del triángulo representan los puntos desde los cuales Corrientes eléctricas a través de los medios eléctricamente conductores del cuerpo se propagan a miembros superiores. El pico inferior es el punto desde donde las corrientes se propagan hacia la pierna izquierda.

Ley de Einthoven. La ley de Einthoven establece: si este momento se conoce el valor de los potenciales eléctricos en dos conductores estándar de tres, entonces el valor de los potenciales del tercer conductor se puede determinar matemáticamente, simplemente sumando los dos primeros (al sumar, los signos más y menos deben tenerse en cuenta cuenta.)

Por ejemplo, supongamos que en este momento potencial de la mano derecha-0,2 mV (negativo), el potencial del brazo izquierdo es +0,3 mV (positivo) y el potencial de la pierna izquierda es +1,0 mV (positivo). Teniendo en cuenta las lecturas de los dispositivos de medición, se puede ver que actualmente se registra un potencial positivo de +0,5 mV en la derivación I, ya que. esta es la diferencia entre -0,2 mV de la mano derecha y +0,3 mV de la mano izquierda. En la derivación III se registra un potencial positivo de +0,7 mV y en la derivación II un potencial positivo de +1,2 mV, porque. esta es la diferencia de potencial momentáneo entre los correspondientes pares de miembros.

tenga en cuenta que la suma de los potenciales de las derivaciones I y III es igual al valor del potencial registrado en la derivación II (es decir, 0,5 más 0,7 es igual a 1,2). Este principio matemático, llamado ley de Einthoven, es válido en cualquier momento del registro de las tres derivaciones bipolares estándar del electrocardiograma.

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En 2002 publicó un editorial "10 mayores descubrimientos en cardiología del siglo XX. Estos incluyeron angioplastia y operación abierta en el corazón Sin embargo, sin duda, el primer método en esta lista es la electrocardiografía, y junto a él está el nombre del holandés Willem Einthoven, el creador del primer método común de diagnóstico instrumental no invasivo que cada uno de nosotros encontramos. El Comité Nobel agradeció la invención y con la redacción "por su descubrimiento de la técnica de la electrocardiografía" entregó a Einthoven el premio.

Figura 1. Augustus Desiree Waller y su perro Jimmy.

Para ser completamente exactos, entonces, por supuesto, no fue Einthoven quien tomó el primer electrocardiograma (ECG) de la historia. Pero calificación Revista del Instituto del Corazón de Texas todavía justo - no era absolutamente nada claro. Y se puede llamar al "holandés" de nuestro héroe, pero se puede hacer de otra manera. Sin embargo, todo está en orden.

Si argumentamos según el principio “el estado N es el lugar de nacimiento de los elefantes”, Rutherford, por ejemplo, será la primera Nueva Zelanda Premio Nobel y Willem Einthoven, el primer premio Nobel de Indonesia. Porque nació en la isla de Java, en la ciudad de Semarang, ahora la quinta ciudad más grande de Indonesia. Luego fueron las Indias Orientales Holandesas, nadie escuchó sobre el estado de Indonesia, porque faltaban más de 80 años para el reconocimiento de su independencia.

Con el origen de Einthoven, también, todo es intrincado: es descendiente de judíos expulsados ​​de España. El apellido apareció bajo Napoleón, quien en su Código especificó que todos los ciudadanos de su imperio, que incluía Holanda, tenían apellidos. El tío abuelo de Einthoven eligió un nombre ligeramente confuso para la ciudad donde vivía (espero no tener que mencionar cuál).

El padre del futuro premio Nobel era un médico militar, Jacob Einthoven, quien, lamentablemente, no pudo proporcionar propia salud. En 1866 murió de un derrame cerebral y cuatro años más tarde (Willem ya tenía 10 años en ese momento) su familia se mudó a Utrecht. Por supuesto, no había mucha riqueza en la familia: su madre se quedó sola con tres hijos. Willem decidió seguir los pasos de su padre, en parte por vocación (medicina), en parte por necesidad. El hecho es que al concluir un contrato militar, pudo estudiar en la facultad de medicina de la Universidad de Utrecht de forma gratuita.

En sus años de estudiante, Willem era una persona muy atlética, afirmaba regularmente que en los estudios uno no debe “dejar morir el cuerpo”, era un excelente esgrimista y remero (este último, de nuevo, a la fuerza, porque se rompió la muñeca y tomó remo para restaurar la funcionalidad de la mano). Sí, y el primer trabajo de medicina de Einthoven se dedicó al mecanismo de trabajo. articulación del codo, igualmente importante tanto para el remero como para el esgrimista. En esta obra, quizás, ya se ha manifestado la dualidad del talento de Einthoven: un excelente conocimiento de la anatomía y la fisiología y un interés por los principios físicos del trabajo. cuerpo humano. En este caso, la mecánica. Pero luego hubo trabajos sobre óptica y, por supuesto, sobre electricidad.

Figura 2. Electrómetro capilar de Lippmann.

Además, nuestro héroe tuvo mucha suerte. Es cierto que Adrian Heinsius, profesor de fisiología en la Universidad de Leiden, tuvo mala suerte: murió. Y el joven Einthoven, de un cuarto de siglo, en lugar de servir en el cuerpo médico, consiguió una cátedra en una no muy reciente universidad europea. Esto sucedió en 1886, y desde entonces, durante más de 41 años, Einthoven trabajó en Leiden, hasta su muerte en 1927.

Einthoven también participó activamente en la oftalmología: su tesis doctoral se llamó "Estereoscopia a través de la diferenciación de colores". Más tarde salió muy trabajo interesante"Una explicación fisiológica simple de varias ilusiones geométrico-ópticas", "Alojamiento ojo humano" y otros. Sin embargo, la mayor parte del tiempo el joven investigador se dedicaba a la fisiología de la respiración. incluyendo el trabajo los impulsos nerviosos en el mecanismo de control de la respiración.

Pero entonces llegó el Primer Congreso Internacional de Fisiología - importante evento en medicina mundial (Basilea, 1889). Hubo una reunión histórica con augusto waller(Fig. 1), quien fue el primero en el mundo en demostrar que es posible registrar los impulsos eléctricos del corazón sin abrir el cuerpo de un organismo vivo (1887). Que el propio cuerpo humano pudiera producir electricidad era una idea muy nueva en fisiología.

En Basilea, Waller mostró su trabajo con propio perro Palanqueta. Es Waller quien debería llamarse (y se llama) el descubridor del ECG.

Cierto, debo decir que los cardiogramas de Waller fueron terribles. Él registró pulsos utilizando un electrómetro capilar (por cierto, desarrollado por el premio Nobel de física en 1908 y uno de los inventores de la fotografía en color, Gabriel Lippmann) (Fig. 2).

Figura 3. Galvanómetro de cuerda de Einthoven.

Figura 5. Triángulo de Einthoven.

En este dispositivo, los impulsos eléctricos del corazón caían sobre un capilar con mercurio, cuyo nivel variaba según la intensidad de la corriente. Pero por sí mismo, el mercurio no cambió de posición instantáneamente, sino que tuvo cierta inercia (el mercurio es un líquido muy pesado). El resultado fue papilla. Además, registrar los impulsos cardíacos es una tarea interesante, pero aquí cualquier científico debería poder responder la pregunta más importante: "¿y qué?"

Durante cinco años (de 1890 a 1895), Einthoven se dedicó a mejorar la tecnología de la electrometría capilar y, en el camino, creó un aparato matemático normal para procesar "papillas". Algo comenzó a resultar, pero aún así el dispositivo no era confiable, inexacto y engorroso. Sin embargo, no se puede decir que estos años fueron en vano: en 1893, en una reunión de la Asociación Médica Holandesa, el término "electrocardiograma".

Sin embargo, no fue posible obtener un cardiograma normal por el método capilar. Y en 1901, Willem Einthoven hizo su propio dispositivo: galvanómetro de cuerda, y el primer artículo en el que se registró un cardiograma, lo publicó en 1903 (la edición está fechada en 1902).

Su parte principal había una cuerda de cuarzo, un hilo de cuarzo de 7 micrones de espesor (Fig. 3). Se hizo de una manera muy original: una flecha, a la que se unió una fibra de cuarzo calentada, se disparó desde un arco (agregamos que de la misma manera, 20 años después, los jóvenes investigadores Nikolai Semenov y Pyotr Kapitsa recibieron ultrafina capilares en el recién creado Leningrad Phystekh). Este hilo, cuando los impulsos eléctricos lo golpean, se desvía en un campo magnético constante. Para corregir la desviación del filamento, durante las mediciones se movía papel fotográfico paralelo a él, sobre el que se proyectaba una sombra del filamento mediante un sistema de lentes (Fig. 4).

Figura 6. Ondas e intervalos del cardiograma.

Es interesante cómo se aplicó una cuadrícula de coordenadas temporal a los primeros cardiogramas (ahora el papel para cardiogramas contiene inmediatamente una cuadrícula, ¡pero Einthoven tenía papel fotográfico!). La cuadrícula se aplicó utilizando sombras de los radios de una rueda de bicicleta que gira a una velocidad constante.

El holandés no vivió mucho tiempo como laureado: dos años después de su discurso del Nobel, murió de cáncer de estómago. Lo más triste es que, a pesar de la apertura de su laboratorio (a menudo tenía invitados), ni los estudiantes ni la escuela científica quedaron después de Einthoven. Pero hay un laboratorio de Einthoven: el laboratorio de medicina vascular experimental en su Leiden natal lleva su nombre (Universidad de Leiden centro Médico, LUMC).

Y una observación más interesante. El artículo sobre Einthoven en la Wikipedia en ruso es mucho más detallado y más largo que el artículo en inglés y, además, se encuentra entre los artículos "buenos" (lo testifico: ¡es bueno!). Hecho asombroso, pero el descubridor del cardiograma tiene sus propios fanáticos de habla rusa. Sin embargo, ahora se han convertido en al menos uno más.

Literatura

1. Mehta N.J., Khan I.A. (2002). Los 10 grandes descubrimientos de la cardiología del siglo XX. Texas Inst corazón. j 29 , 164–71 ;
2. Waller AD (1887). Una demostración en el hombre de los cambios electromotores que acompañan al latido del corazón. J. Physiol. 8 , 229–234 ;
3. Einthoven W. (1901). Un nouveau galvanometer. Archivos neerlandeses de las ciencias exactas y naturales. ". Web del Museo Politécnico.

Con base en los principios anteriores y con el fin de estandarizar las mediciones electrocardiológicas en Gente diferente V. Einthoven en 1903 sugirió que el comienzo del vector eléctrico del corazón está ubicado en el centro de un triángulo equilátero, cuyos vértices están ubicados en las superficies mediales del tercio inferior izquierdo (LR) y derecho (LR ) antebrazo y parte inferior de la pierna izquierda (LL)

Así, se cumplen dos condiciones bajo las cuales el corazón es equidistante de los puntos de registro de la diferencia de potencial. Por otro lado, los puntos fijos en la superficie del cuerpo entre los cuales

la diferencia de potencial se mide lejos del vector del corazón r >> l, es decir, el dipolo del corazón es un punto. Dentro del triángulo de Einthoven, se pueden representar tres bucles P, QRS, T, que describen las direcciones instantáneas del vector eléctrico del corazón en un cardiociclo en el plano frontal del cuerpo (Fig. 15).

Todos los bucles tienen un punto común, que se llama centro eléctrico del corazón y está ubicado en el centro del triángulo.

La diferencia de potencial, medida entre cada par de vértices del triángulo, debe ser igual a la proyección de valores instantáneos sucesivos del vector corazón de tres bucles P, QRS, T.

Las derivaciones registradas desde cada par de vértices del triángulo de Einthoven se denominan derivaciones estándar.

Hay tres cables estándar, se designan con números romanos I, II, III.

En cada vértice del triángulo ubicado en superficie medial En el tercio inferior de los antebrazos de la mano derecha (PR), la mano izquierda (LR) y la parte inferior de la pierna izquierda (LL) se colocan placas de metal de cierto tamaño: electrodos. ellos estan conectados

puntas a través del cable conductor con el sistema de registro del electrocardiógrafo, cuyos terminales están marcados

"+" y "-". A efectos prácticos, se utiliza el marcado de colores y letras de los conductores de los cables.

Mano derecha, PR - R (derecha) - rojo.

Mano izquierda, LR - L (izquierda) - amarillo.

Pierna izquierda, LN - F (pie) - verde.

Pierna derecha, PN - N - negra.

Electrodo torácico, C - blanco.

La primera derivación estándar - I - se registra entre la mano izquierda (LR) y la mano derecha (LR), con LR - + "más" y PR - - "menos". El vector de avance está dirigido de PR a LR a lo largo del lado del triángulo de Einthoven.

La segunda derivación estándar - II - se registra entre la mano derecha (PR) y la pierna izquierda (LL), y PR - - "menos", y LN - + "más". El vector de avance está dirigido de PR a LN a lo largo del lado del triángulo de Einthoven.

La tercera derivación estándar - III - se registra entre la pierna izquierda (LL) y la mano izquierda (LR), y LN - + "más", y LR - - "menos". El vector de avance está dirigido desde LR a LN a lo largo del lado del triángulo de Einthoven.

Los cables estándar son bipolares, ya que cada electrodo es activo, es decir, perciben los potenciales de los puntos correspondientes del cuerpo.

Derivaciones de extremidades unipolares amplificadas.

En 1942, E. Goldberg propuso la introducción de tres derivaciones unipolares reforzadas para las extremidades.

Estos cables son unipolares y están formados por cables estándar (Fig. 17).

Si dos conductores que provienen de dos puntos estándar se conectan a través de una gran resistencia (200 - 300 ohmios), entonces el potencial del polo así formado será aproximadamente igual a cero.

El potencial del tercer miembro no será igual a cero. El electrodo de esta extremidad estará activo. A punto activo conectar "más" dispositivo de medición, y "menos" a punto común otros dos puntos estándar. Por lo tanto, se obtiene un cable unipolar mejorado.