Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лабораторная работа - Определение зависимости импеданса биологической ткани от частоты тока - файл Изучение прохождения тока через живую ткань 2006.doc


Лабораторная работа - Определение зависимости импеданса биологической ткани от частоты тока
скачать (40.8 kb.)

Доступные файлы (2):

Изучение прохождения тока через живую ткань 2006.doc91kb.08.02.2006 16:18скачать
ЛР_Живая ткань.doc71kb.07.02.2006 12:34скачать

содержание
Загрузка...

Изучение прохождения тока через живую ткань 2006.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Изучение прохождения тока через живую ткань


  1. Электроды для медицинских исследований. Требования к ним.


Общая схема регистрации биосигналов:


биообъект

Устройство съёма

усилитель

Регистрирующее устройство







Датчики Электроды

(сигнал неэлектрического происх) (сигнал электрического происх)


  • Электроды – проводники, с помощью которых орган, поверхность кожи включаются в электрическую цепь.

Применяются для съема электрических потенциалов изменяющихся в живом организме (электрограммы ) и для подведения внешнего электрического воздействия (гальванизация, реография, электростимуляция).

Требования:

  • передача снимаемого биоэлектрического сигнала на измерительный прибор и подача внешнего воздействия к органу с минимальными потерями;

  • быстро фиксироваться и сниматься;

  • обладать постоянством электрических параметров;

  • эластичность, прочность;

  • не давать помех, не оказывать раздражающего действия.




  1. Эквивалентная схема электродной цепи. Переходное сопротивление и требования к нему.



Ri
(переходное) сопротивление тканей, кожи, электродов

Закон Ома: Uвх = I Rвх

б
ε
иопотенциал Rвх Т.к

сопротивление прибора Uвх

подставим I в з. Ома:



Из формулы видно, что напряжение U вх , поступающее на вход прибора меньше, чем значение биопотенциала. Потери в полезном сигнале, поступающем на вход прибора U вх , уменьшаются за счет уменьшения переходного сопротивления R i и увеличением R вх .

Требования к R вх – входное сопротивление усилителей для электрофизиологических исследований должно в 10-20 раз превышать наибольшее возможное электрическое сопротивление объекта.

Требования к R i – переходное сопротивление стремятся сделать минимальным, чтобы потери при регистрации слабых биосигналов были минимальны.


  1. ^ Методы снижения переходного сопротивления.

Переходное сопротивление зависит от типа металла электрода p, площади соприкосновения электрода с кожей S, свойств кожи.

Для чистой сухой кожи R =1·106 Ом =1 МОм. Марлевая прокладка, смоченная физраствором снижает сопротивление до 10 кОм. Электропроводящие пасты снижают еще больше.

Увеличение площади контакта электрода с кожей тоже снижает Ri, но при этом ухудшается локализация источника биопотенциала и возрастают помехи в регистрации.


  1. Электродный потенциал. Его роль.

В месте контакта электрода с кожей происходит диффузия электронов из металла в электролит и возникает электродный потенциал.

Если потенциалы обоих электродов одинаковы, то они компенсируют друг друга. Если неодинаковы, то возникает ошибка в измерении. Чтобы избежать этой ошибки электроды изготавливают из одного металла и одинаковым образом накладывают на кожу.


  1. ^ Эквивалентная электрическая схема живой ткани.

Компоненты биологической ткани обладают свойствами электролитов (цитоплазма, тканевая жидкость) и свойствами диэлектриков (клеточные мембраны). Потому в выражение для полного сопротивления (импеданса) живой ткани должна входить как активная составляющая (омическое сопротивление R), так и реактивная (ёмкостное сопротивление, определяемое ёмкостью С и циклической частотой переменного тока ω).

Следовательно, эквивалентная схема живой ткани должна включать омические сопротивления и ёмкости. Соединения этих элементов в схемах должны соответствовать реальным экспериментальным фактам.

При последовательном соединении катушки, конденсатора и резистора общее сопротивление (импеданс)


^

В живой ткани нет элементов подобных катушке индуктивности, поэтому импеданс определяется только омическим и ёмкостным сопротивлением.




Эквивалентная схема живой ткани включает омические сопротивления и емкости.

Для постоянного тока ω= 0

Z= R1 -сопротивление ткани постоянному току.

При увеличении ω общее сопротивление уменьшается

з

С

а счет уменьшения емкостного сопротивления

к


R2

R1
онденсатора до величины

Если бы сопротивление R2 отсутствовало, то при

ω → ∞, Z → 0. На самом деле живая ткань обладает

конечным сопротивлением даже на очень высоких

частотах.




  1. ^ Прохождение постоянного тока через живую ткань. Основной ток и внутритканевый поляризационный токи.

Сопротивление тканей постоянному току всегда больше, чем переменному.

Человеческий организм состоит из биологических жидкостей, содержащих ионы. Первичное действие постоянного тока на организм – движение ионов, их разделение и изменение их концентрации в разных элементах тканей.
^

Основной ток – за счет ионов межклеточной жидкости.


Поляризационный ток в – обратном направлении. Под влиянием электрического поля ионы внутриклеточной жидкости движутся с разной скоростью и скапливаются у клеточных мембран, образуя встречное электрическое поле, называемое поляризациооным.

Прохождение постоянного тока через ткани, омываемые солевыми растворами сопровождается электролизом.


  1. ^ Гальванизация и лечебный электрофорез. Величины используемых напряжений и токов. Первичные механизмы действия.

Гальванизация – воздействие на организм постоянным током, напряжением 60-80 В – лечебный метод физиотерапии. Предельно допустимая плотность тока j = 0,1мА/см2 .

Первичное действие – движение ионов, их разделение и изменение концентрации в разных элементах тканей. Влага, пот значительно уменьшают сопротивление кожи, и даже при небольшом напряжении ток может быть значительным. Максимальный ток 50 мА.

Л
+


электроды

пациент
ечебный электрофорез –
введение лекарства через кожу и слизистые оболочки при помощи постоянного тока.

Прокладку активного электрода смачивают раствором лекарственного вещества. Лекарство вводят с того полюса, знаком которого обладают лекарственные ионы.



  1. Импеданс живой ткани. Зависимость его тот частоты. Оценка жизнестойкости ткани.


Z,Ом

R1
Импеданс живой ткани

Для постоянного тока ω=0 Z=R1,
^

Для переменного тока: При увеличении ω ,

- уменьшается.


Общее сопротивление теперь складывается из активных составляющих R1 и R 2


^ При увеличении частоты импеданс живой ткани

у
R
меньшается за счет уменьшения ёмкостного


сопротивления.




ω

Импеданс тканей и его зависимость от частоты переменного тока определяется физиологическим состоянием и морфологическими особенностями ткани. При разрушении клеточных мембран зависимость Z ( ω ) менее выражена.

О степени жизнестойкости тканей судят по отношению импеданса на низких и высоких частотах.

^ 9. Физические основы реографии ( импедансной плетизмографии).

Плетизмография – это совокупность и методов регистрации пульсовых колебаний кровенаполнения исследуемого органа или его участков. Импеданс биологической ткани

R – омическое сопротивление (за счет тканевых электролитов)

– ёмкостное сопротивление (за счет диэлектрических. свойств клеточных мембран).

Импеданс зависит от степени кровенаполнения тканей, периодически изменяющейся с частотой сердечных сокращений.

Кровь – проводник, поэтому в момент прилива крови сопротивление ткани^ R уменьшается, а сила тока I в ней растёт. В момент оттока крови – сопротивление растёт, а сила тока в ткани уменьшается.

Изменение объема крови ( dV ) преобразуются в изменение активной составляющей импеданса ( d R ). ρ – уд. сопротивление исследуемого участка;

^ L
L
– расстояние между электродами;

S

– площать сечения;
S

S
V – объем

R=ρL/S , тю.к. S=V/L, получаем R=ρL2/ V (1)

Считая, что изменения объема dV происходят за счет пульсирующей крови, найдем изменение активного сопротивления dR, т.е дифференциал R. dR = ρL2(1/V)΄dV= ρL2(-1/V2)dV (2)

т.е. dR ~dV объём кровенаполнения растёт, а сопротивление ткани уменьшается.

Разделив (2) на (1),получим

^ Относительное изменение объема кровенаполнения равно относительному изменению активной составляющей импеданса с обратным знаком.

Если бы использовался постоянный ток, то из-за большого сопротивления кожи невозможно было бы зарегистрировать малые колебания общего высокого сопротивления участка, вызванные только изменением Rтк

Потому, используют переменный ток частотой 40-150 кГц, при этом ёмкостноё сопротивление кожи становится много меньше его активного сопротивления R (при параллельном соединении общие R меньше меньшего) и меньше сопротивление ткани.

^ Гальванизация и лечебный электрофорез

Гальванизация – использование постоянного тока в лечебных целях. Под действием ЭМ поля в ткани возникает ток проводимости. Положительно заряженные частицы (катионы) движутся к отрицательному полюсу (катоду), отрицательно заряженные к положительному полюсу (аноду). Достигнув металлической пластины электрода, ионы восстанавливают свою наружную электронную оболочку и превращаются в атомы, обладающие высокой химической активностью (электролиз). Взаимодействуя с водой, эти атомы образуют продукты электролиза. В этом случае под анодом образуется кислота (HCl), а под катодом – щёлочь (KOH, NaOH). Например:

H2 +2NaOH  2H2O+2Na ‾│← Na+ Cl‾ →│+ 4Cl+2H2O  4HCl+O2

│ ← Na+ Cl‾ →│

Продукты электролиза являются химически активными веществами и в определённой концентрации могут вызвать химический ожог тканей.

Перемещение ионов под действием постоянного электрического тока вызывает изменение их нормального соотношения в клетках и межклеточном пространстве.

При проведении гальванизации в тканях активируются системы регуляции локального кровотока и повышается содержание биологически активных веществ. В результате происходит расширение просвета дермальных сосудов и возникает гиперемия кожных покровов. Расширение капилляров и повышение проницаемости их стенок вследствие местных нейрогуморальных процессов происходит не только в месте приложения электродов, но и в глубоко расположенных тканях, через которые проходит постоянный электрический ток. Наряду с усилением крово- и лимфообращения, происходит ослабление мышечного тонуса, усиление выделительной функции кожи и уменьшение отёка в очаге воспаления или в области травмы. Постоянный ток ускоряет процессы регенерации перефирических нервов, костной и соединительной ткани, эпителиацию вяло заживающих ран и трофических язв, усиливает секреторную функцию слюнных желёз, желудка и кишечника.

Лечебный эффект: миорелаксирующий, противовоспалительный (дренирующе-дегидротирующий), трофический, секреторный седативный.


^ Лекарственный электрофорез – введение под действием сил электрического поля в ткани организма лекарственного вещества.

Для этого прокладки под электродом смачивают раствором лекарственного вещества.

При использовании электрофореза к уже перечисленным механизмам биологического действия постоянного тока добавляются лечебные эффекты лекарственного вещества. Они определяются подвижностью вещества в электромагнитном поле, способом его введения, количеством лекарственного вещества

Лекарственные вещества в растворе диссоциируют на ионы и заряженные гидрофильные комплексы. При помещении таких растворов-электролитов в электрическое поле содержащиеся в них положительные и отрицательные ионы будут перемещаться к противоположным полюсам. Если на пути ионов находятся биологические ткани, то они будут проникать вглубь и оказывать лечебное действие. Лекарственные ионы вводят с того полюса, знаком которого они обладают. С положительного электрода вводят ионы металлов, положительно заряженные частицы сложных веществ (хинин, новокаин). С отрицательного электрода вводят ионы кислотных радикалов, а так же отрицательно заряженные частицы сложных веществ (пинициллин, сульфидин).

Особенность лекарственного электрофореза в том, что поступление лекарственного вещества в организм осуществляется в электрически активном состоянии, что повышает фармакологическую эффективность.

Лекарственные препараты проникают в эпидермис и верхние слои дермы, а оттуда диффундируют дальше. В результате лечебные эффекты большинства лекарств потенцируются и реализуются при достаточно низких концентрациях. Препараты накапливаются локально, что позволяет создавать их значительные концентрации в зоне поражения или патологического очага.

Лечебный эффект: потенцированные эффекты гальванизации и фармакологические эффекты лекарственного вещества.






Скачать файл (40.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации