Контрольні завдання та запитання

1. Назвіть основні фізичні фактори, які впливають на біологічні тканини при: а) місцевій дарсонвалізації, б) загальній дар­сон­ва­лі­за­ції.

2. Назвіть основні блоки апарата для місцевої дарсонвалізації і по­яс­ніть принципи їх роботи.

3. Яким чином можна збільшити потужність іскрового розряду?

4. Що таке аероіони і яким чином вони утворюються під час сеан­­сів місцевої дарсонвалізації?

4. Лабораторна робота №2 “Робота з електрокардіографом ЕКСПЧТ-4”

Мета роботи: вивчити фізичні основи електрокардіо­гра­фії, набути навички роботи з електрокардіографом.

Контрольні питання до лабораторної роботи

1. Поняття про електрограму (ЕГ). Види ЕГ.

2. Серце як електричний диполь та інтегральний електричний век­тор серця (ІЕВ). Електричне поле диполя. Теорія Ейнтховена. Стан­дартна система від­ве­день.

3. Поняття про вектор-електрокардіографію.

4. Серце як струмовий диполь. Потенціал поля струмового диполя.

5. Спрощена блок-схема електрокардіографа. Поняття про ди­фе­рен­ційний під­силювач. Принцип зниження шумів. Електроди для зняття ЕГ.

Література для підготовки до лабораторної роботи

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. –М.: Высшая школа, 1992.

2. Владимиров Ю.А. и др. Биофизика. – М.: Высшая школа. – Гл. 9 (разделы 1–7).

3. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высшая школа, 1987. – Гл. 14 (разделы 1–5), гл. 21 (разделы 2, 6), гл. 22 (разделы 1–5).

4. Ремизов А.Н. Курс физики, электроники, кибернетики для ме­ди­цин­ских институтов. – М.: Высшая школа, 1982. – Гл. 15 (разделы 1, 3, 4).

Додаткові теоретичні відомості

Органи, тканини, окремі клітини та їхні частини володі­ють електричною активністю, тобто процес їхнього фун­кціо­ну­вання супро­вод­жується появою в навколишньомусере­довищі змінного електричного поля, характеристики якого (різницю потенціалів, величину електричного струму тощо) можна зареєструвати. Отриману інформацію використо­вують з діагностичною метою та з метою вивчення природи електричних явищ у біологічних тканинах. Реєстрація різни­ці потенціалів між точками середовища, яке оточує електрич­но активні тканини, називається електрографією, а результат цієї реєстрації –електрограмою(ЕГ).

5.4.1.Природа електрокардіограми(екг)

І концепція–серце як електричний диполь (теорія Ейнт­ховена). Основні положення теорії Ейнтховена.

1. Серце являє собою диполь. Збуджена ділянка міо­кар­да заряджена негативно по відношенню до незбудженої ді­лян­ки (мал. 5.11). Такий розподіл заряду еквівалентний диполь­ній системі зарядів, яку можна характеризувати інте­граль­ним електричним вектором серцяР=ql.

Мал. 5.11.Серце як електричний диполь.

2. Диполь розміщений в однорідному діелектрику, тобто струми в такому середовищі відсутні, і електричне поле роз­глядається як статичне. Величина потенціалу в кожній достатньо віддаленій точці середовища (r>>l) дорівнює:

.

3. Вибір стандартної системи відведень. Ейнтховен запро­понував знімати різницю потенціалів між вершинами рів­но­стороннього трикутника, у центрі якого знаходиться век­тор Р(мал. 5.12). Можна показати, що в цьому випадку різниці потенціалів між вершинами трикутника пропорційні до відповідних проекцій вектораРна сторони трикутника:

Δ_I : Δ_II : Δ_III = P_аb : P_aс : P_bс,

де Р_аb = Рcos; Р_aс = Рcos; Р_bс = Рcos.

Мал. 5.12.

Кожна з цих проекцій відповідає одному з стандартних від­ведень, прийнятих в електрокардіографії (в цьому випадку це – І, ІІ, ІІІ стандартні відведення, для яких положення точ­ки “а”відповідає положенню електрода на правій руці, “b”– на лівій, “с”– на лівій нозі). Використання інших електро­дів (нейтрального – на правій нозі і грудного, який накла­дається у відповідній точці грудної клітини) дозволяє ви­ко­ристовувати також інші типи стандартних відведень, їх є в кардіології понад два десятки.

Основним недоліком цієї концепції є твердження, що тканини, які оточують серце, – діелектрики, тобто обчислення потенціалу будь-якої точки середовища за вищевказаною формулою є некоректним.

ІІ концепція–серце як сукупність струмових електрич­них генераторів, які знаходяться в електропровідному се­редовищі.

Мал. 5.13.

Мал. 5.14.

Мал. 5.15.

1. Еквівалентна схема струмового генератора (струмового диполя) представлена на мал. 5.13. Тут R_гіR_с– відповідно внутрішній опір генератора і опір зовнішнього середовища. Для струмового генератораR_г>>R_с, отже,I   /R_г, тобто величина струму не залежить від опору середо­вища.

2. Струмовий дипольний момент D = I·L, деI – сила струму, L– вектор, який з’єднує полюси диполя. Позитивний полюс називають джерелом (витоком), негативний – відтоком. Напрямок вектораDпоказано на мал.5.15.

3. Потенціал поля струмового уніполя в однорідному середовищі ρ= const (мал. 5.14). Користуючись законом Ома в диференційній формі, oзначенням густини струмуj = I/S, і тим, що у даному випадкуS –площа поверхні сфери радіусомr(S = 4r²), знайдемо:

; .

4. Потенціал електричного поля, створеного струмовим диполем. Використовуючи принцип суперпозиції, знайдемо потенціал точки як суму потенціалів двох уніполів (джерела та відтоку):

.

Якщо L << r, тоді останню формулу, яка визначає величину дипольного потенціалу, зручно представити через вели­чину дипольного моменту

.

5. Збуджений міокард розглядається як сукупність стру­мових диполів D_i, кожен з яких призводить до виникнення ди­польного потенціалу_aв деякій точціa.

6. Потенціал електричного поля серця складається з потен­ціалів, створених окремими елементарними диполями. Прий­маючи обмеження: провідне середовище є однорідним ( = const), відстаньrзначно більша, ніжL, тобто розміри об­ласті збудження значно менші від розмірів тіла, цей потенціал можна наближено знайти у вигляді

,

де n– загальна кількість диполів,r– відстань від центру стру­мового диполя до точки відведення,– питомий опір се­редовища. Виразявляє собою еквівалентний диполь сер­ця, він інтеграль­но відображає розповсюдження стру­мів збудження у локальній ділянці міокарда. Тоді потенціал електричного поля серця можна подати у вигляді:, де– кут між векторомі напрямкомr.