26 Генерация потенциала покоя.

Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца.

Поверхностная мембрана клетки неодинакова проницаема для разных ионов. Концентрация каких либо ионов по обе стороны мембраны различны. Внутри клетки поддерживается наиболее благоприятный состав ионов. Это приводит в нормально функционирующей клетке к появлению разности потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой - потенциал покоя. Основной вклад в его создание и поддержание вносят ионы Na+, K+, Cl-. Суммарная плотность клетки с учетом их знаков I=I(Na+)+I(K+)-I(Cl-)

в стационарном состоянии она = 0

Потенциал мембраны описывается уравнением Гольдмана-Ходжкина-Катца.

p - плотность потока ионов. []_i и []_{0 -} концентрации ионов внутри клетки и снаружи.

R- универсальная газовая постоянная;

F-число Фарадея;

Т-абсолютная температура Различные концентрации ионов внутри клетки и снаружи созданы натрий-калиевыми насосами.

Используя это уравнение можно найти потенциал покоя , зная концентрации ионов внутри клетки и снаружи. Если пренебречь проницаемостью всех ионов кроме одного,то можно получить уравнение Нернста для равновесного состояния: _{или и др}

№27 Генерация потенциала действия особенности распространения потенциала действия по нервному волокну.

При возбуждении клетки разность потенциалов между клеткой и окружающей средой изменяется-возникает потенциал действия (фи). Он напоминает периодические процессы при зарядке и разрядке конденсатора. Исследования Ходжкина, Хаксли и Катца показали что при возбуждении клетки изменяется проницаемость для ионов тканевых электролитов. В начальный момент времени ионы Na+ пропускаются снаружи (где их концентрация больше) внутрь. При таком нарушении равновесия ионы К+ начинают перемещаться наружу в область меньшей их концентрации, до тех пор пока не установится фи.

Ионные каналы белкового происхождения селективно пропускают ионы разного вида. Канал может быть закрыт молекулами ядов. Его пропускная способность зависит от действия некоторых лекарств.

Распространение потенциала действия по нервному волокну описывается телеграфным уравнением:

Волна возбуждения не затухает, т.к. получает энергию из самой среды, в которой она распространяется (энергия заряженной мембраны).Такие волны называются автоволнами, а среда – активной.

Распространение потенциала действия по нервному волокну происходит в форме автоволны. Активной средой являются возбужденные клетки. Скорость распространения (V) пропорциональна корню из r, толщине, удельному сопротивлению мембраны. У позвоночных повышение скорости распространения возбуждения происходит за счет миелинезации волокон. Нарушение миелиновой оболочки приводит к нарушению распространению потенциала действия и к тяжелым нервным заболеваниям.

Датчики медико-биологической информации. Характеристики датчиков. Погрешности датчиков.

Многие медико-биологические характеристики нельзя снять электродами, т.к. они не создают биопотенциалов (давление крови, температура, звуки сердца, частота дыхания). В этих случаях используют датчики (измерительные преобразователи).

Датчик - устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преобразования или регистрации. Датчики подразделяются на генераторные и параметрические.

1. Генераторные - датчики, которые под действием измеряемого сигнала, генерируют напряжение (передатчики – при деформации) или ток (фотоэлементы - при облучении светом - вырывание электронов с поверхности металлов). Напряжение генерируется при нагревании металлов с разной концентрацией электронов; полупроводников разной проводимости.

2. Параметрические-датчики, в которых под действием измеряемого сигнала изменяется какой-либо параметр:

а) ёмкостные (при сближении - или удалении пластин конденсатора или при изменении площади пластин - их смещение) изменяется электроемкость;

б) реостатные - при изменении длины изменяется омическое сопротивление;

в) индуктивные - (при вдвижении или выдвижении сердечника изменяется индуктивность катушки.

Характеристики датчиков: - чувствительность, равная единичному значению выходной величины при единичном значении входной. Функция преобразования у=kх - алгебраическая или графическая зависимость выходной величины от входной. Она должна быть линейной. Минимальное значение входной величины - порог чувствительности; максимальное значение входной величины - предел измерения датчика

Погрешности датчиков бывают из-за:

1) температурной зависимости измеряемых величин (например, сопротивление проводников зависит от температуры, длины, площади поперечного сечения).

2) гистерезис – запаздывание выходной величины даже при медленном изменении входной.

3) Непостоянство функции преобразования во времени.

4) Обратное воздействие датчика на биологическую систему, что приводит к изменению показаний.

5) Инерционность датчика (пренебрежение ею временными характеристиками).

Датчики являются техническими аналогами рецепторов биологических систем.

№35 Действие импульсных низкочастотных токов на ткани организма. Электростимуляция. Аккомодация. Диадинамические токи.

При низких звуковых и ультразвуковых частотах переменный ток вызывает раздражающее действие на биологические ткани. Это обусловлено смещением ионов растворов электролитов (в проводящих тканях), их разделением, изменением их концентрации в разных частных клетки и межклеточного пространства.

Раздражение зависит от формы импульсного тока (прямоугольная, экспоненциальная, синусоидальная и др.), от длительности и амплитуды импульсов. Электростимуляция - действие на живые ткани импульсным током, который приводит в состояние возбуждения группу клеток в живом организме на определённое время и с определённой повторяемостью. Электрический импульс можно легко дозировать, многократно повторять, его интенсивность можно легко и быстро изменять.

Для лечебной электростимуляции используются ритмически повторяющиеся импульсы (частотное раздражение), они подаются в форме посылок различной длительности (серии импульсов), чередующихся с паузами для отдыха тканей; либо биполярные импульсы, которые подаются в непрерывном режиме.

При длительном однотипном воздействий ткани перестают возбуждаться, т. к. наступает привыкание (аккомодация). Во избежании аккомодации монополярные импульсы либо подаются сериями, либо периодически, изменяется амплитуда колебаний, форма, частота. Диадинамические токи - токи высокой частоты. Их используют в физиотерапевтических процедурах, называемых диатермией и местной . дарсонвализации. Это токи с частотой 10 Гц со с слабозатухающими колебаниями, напряжением 100-150 В, силой тока несколько ампер. Сильнее этими токами нагреваются кожа, жир, кости, мышцы, т. к. они имеют большое удельное сопротивление. Меньше - органы богатые кровью и

лимфой: легкие, печень, лимфатические узлы. При дарсонвализации

силой тока (10-15) 10 А.

Токи высокой частоты используют для хирургических целей (электрохирургия). Они позволяют пришивать, «сваривать» ткани (диатермокоагуляцию) или рассекать их (диатермотомия).

Детекторы ионизирующего излучения, дозиметрические приборы. Защита от ионизирующего излучения.

Детекторы ионизирующего излучения – преобразуют в сигнал, удобный для регистрации.

Детекторы ионизирующего излучения:

1. Счётчики

2. Трековые датчики («следовые»)

1.Счётчики – счётчик Гейгеля-Мюллера. Ионизирующее излучение, попадая внутрь счётчика, ионизирует, возникает импульс тока, которые его фиксирует.

2. Трековые датчики – в них используют метод неустойчивых состояний или толстослойных эмульсий – степень почернения бумаг:

а) Камера Вильсона – пересыщенные пары

б) Пузырьковая камера – перегретая жидкость

в) Искровая камера – напряжение довольно высоко, препробойно

При попадании частицы, возникает её путь – роса, искра и тп = фото

Дозиметры-устройства для измерения доз ионизирующего излучения или величин, связанных с дозами.

Дозиметры состоят из

1) детектора ионизирующих излучений

2)измерительного устройства.

Обычно они проградуированы в единицах дозы или мощности дозы. В зависимости от использованного детектора различают: ионизационные, полупроводниковые, фотодозиметры и др, Они могут быть рассчитаны на измерение доз какого-либо определенного вида излучения или регистрацию смешанного излучения.

Дозиметры для измерения экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения или ее мощности называются рентгенометрами.

В качестве детектора у них обычно применяется ионизационная камера. Заряд, возникающий в цепи камеры, пропорционален экспозиционной дозе, а сила тока - мощности дозы. Состав газа ионизационной камеры, а также вещество стенок из которых они состоят, подбирают так, чтобы осуществлялись тождественные условия с поглощением энергии в биологических тканях.

Существуют дозиметры, детекторами которых являются газоразрядные счетчики.

Для измерения, активности или концентрации радиоактивных изотопов применяют радиометры. Различают 3 вида защиты от излучений:

!х = Кгамма*А/r^2*t!

1) защита временем - чем больше время нахождения человека в дозе облучения, тем большую дозу он получит

2) расстоянием - но чем больше расстояние до радиоактивного источника, тем меньше х

3) материалом - защита материалом основана на различной способности поглощать разные виды излучений.