Контрольні питання та задачі

1. Вкажіть, які припущення теорії Ейнтховена роблять її непере­кон­ливою.

2. У чому полягає істотна відмінність між двома розглянутими кон­цепціями генезису ЕКГ?

3. Що таке електричний вектор серця, в яких одиницях він ви­мі­рю­єть­ся, яка його фізіологічна природа?

4. Що таке еквівалентний струмовий диполь серця?Яка його фі­зіо­ло­гічна природа?

5. З яких основних блоків складається кардіограф?

6. Яким чином пов’язані між собою вимірювання мембранних по­тен­­ціалів кардіоміоцитів і електрокардіограма?

7. Що таке стандартна чутливість кардіографа і яким чином вона вста­новлю­ється?

8. Знайдіть величину потенціалу точки електричного поля диполя (q= 210^–6Кл;l = 2мм), яка знаходиться від центра диполя на відстані 1м. Кут між електричним вектором диполя і радіус-век­то­ром дорівнює 60^о. Навколишнє середовище – дистильована во­да.

9. Визначити величину потенціалу електричного поля струмового диполя, полюси якого віддалені один від одного на 5 мм, зI = 5мАу точці, яка знаходиться від центра диполя на відстаніr = 0.1м, кут міжr та Lдорівнює 60^о. Середовище – електроліт з пи­томим опором = 10Омм.

5. Лабораторна робота №3 “робота з реографом ргч-01”

Мета роботи: вивчити фізичні основи реографії, набути навички роботи з клінічним реографом, дослідити зв’язок між змінами об’єму та опору еластичної судини.

Контрольні запитання для підготовки до лабораторної роботи

1. Змінний струм. Імпеданс електричного кола. Поняття про век­тор­ну діаграму.

2. Електричні властивості біологічних тканин. Еквівалентна елек­трич­на схема. Імпеданс біологічних тканин.

3. Елементи реології. Об’ємна деформація. Об’ємна швидкість пли­­ну рідини. Пульсові хвилі. Особливості пульсацій у арте­рі­аль­них та венозних судинах.

4. Генезис реограми: зв’язок між деформацією та змінами імпе­дан­су, пояс­нен­ня природи реограми (амплітуди та форми сигналу) за допомогою основних рівнянь реології.

Додаткова література

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

2. Ремизов А.Н. Курс физики, электроники, кибернетики для ме­ди­цин­ских институтов. – М.: Высшая школа, 1982. – Гл. 8 (раздел 8), гл. 18 (раздел 2), гл. 22 (раздел 7).

3. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высшая школа, 1987. – Гл. 11 (разделы 1–2), гл. 18 (раздел 4).

4. Ливенцев Н.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1978. – Ч. 2, раздел 144, ч. 1 разделы 9, 10.

5. Ливенцев Н.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1974. – Разделы 20, 21, 76.

5.5.1.Додаткові теоретичні відомості

Реографія(“рео”– течу, “графо”– пишу) – метод реє­стра­­­ції деформацій ділянки тіла (зміна об’єму)зазмінами йо­­го електричних параметрів (опору). До певної ділянки ті­ла (рука, нога, голова тощо) прикладаються електроди (пластин­­часті, точкові, стрічкові тощо), між якими пропускається високочастотний електричний струм. Робоча частота, на якій реєструються зміни опору реографом, а, отже, і частота струму, має значення з діапазону 30–300кГц. Густи­на цього струму найбільша в ділянках з великою електро­про­­відністю. Це, здебільшого, кровоносні судини і міжклі­тин­на рідина. Зміна опору ділянки біологічної тканини, таким чином, залежатиме від її кровонаповнення і змі­ню­ва­ти­меть­ся відповідно до кардіоциклу.

Основні положення реографії можна спрощено сформулю­вати таким чином.

1. Зміна об’єму ділянки Vпропорційна зміні її електрич­­ного опоруR:V  R.

2. Зміну кровонаповнення органу (ділянки) можна знайти з рівняння нерозривності струменя для нестаціонарного по­то­ку рідини, враховуючи об’ємну швидкість притокуQ_in(t) та відтоку Q_out(t) рідини до даної ділянки

V=.

Якісно ці зміни зображені на мал. 5.18. Припустимо, що в певній ділянці по артеріальних судинах кров рухається з об’ємною швидкістю Q_a(t), а по венозних –Q_в(t), причому за цикл ско­рочення серця кількість крові, яка поступила до ділянки, рівна кіль­кості, яка залишила ділянку. Враховуючи пульсуючийQ_а(t) і по­рів­няно плавнийQ_в(t) кровообіги, бачимо, що зміна об’єму ділянки здійснюється завдяки різниці об’ємних швидкостейQ_a(t) таQ_a(t):

Q(t) = Q_а(t) – Q_в(t).

Для проміжків часу [t₁, t₂] об’ємна швидкістьQ_a(t) > Q_в(t). Отже, об’єм ділянки на цих проміжках зростатиме, і навпаки, у проміжку [t₂, t₃]об’єм ділянки зменшується, про що свідчить зменшення амплітуди реограми (див.залеж­ністьV(t) на мал. 5.18).

Мал. 5.18.

Друга крива являє собою диференціальну реограму; во­на відо­бра­жає швидкість зміни об’єму ділянки:

dV(t)/dt  dR(t)/dt.

3. Величина об’ємної швидкості рідини визначається рів­нянням Гагена–Пуазейля

Q(t) = P(t)/X(r,),

де P(t) – зміна тиску, Х(r, ) – гідравлічний опір, який за­ле­жить від радіуса судини r та в’язкості рідини .

4. Зміну тиску можна оцінити за допомогою рівняння об’ємної деформації ділянки

P(t) = V(t)/V₀,

де  – модуль об’ємної пружності.

Як видно з цих рівнянь, змінна величина ΔV буде зале­жа­ти не тільки від того, як змінюються з часом Q_in(t) та Q_out(t) (що спостерігається при зміні хвилинного об’єму кро­ві (ХОК) чи ударного об’єму серця), але і при зміні то­ну­су судин (модуль ) та їх просвіту (радіус r), які знаходяться під контролем нервової та гуморальної систем організму. Це означає, що одному і тому ж значенню Q (чи ХОК) можуть від­повідати різні значення амплітуди реограми, тобто одно­знач­ного зв’язку між ΔR/Δt і об’ємною швидкістю кро­во­току Q не існує.

Певні клінічні методики дозволяють зазмінами опору ΔRсудит­и про зміни об’єму ΔV. Існує декілька методик непря­мої оцінки зна­­ченьQза опоромR. Широко поширена в клі­ніці методика А.А. Кед­­рова, яка використовує рівності від­ношень

,

де R– опір ділянки,V– її об’єм, ΔVі ΔR– величини їх змін, відповідно. Ототожнюючи величину зміни об’єму ΔVз удар­ним об’ємом серця УО і величинуV– з об’ємом тілаV_т, яка є пропорційною до ваги тілаP=kV_т, і, знаючи значен­няPі ΔR, визначають величину ударного об’єму серця (УО) за такою формулою:

УО = k P (ΔR/R),

де k– деякий емпіричний коефіцієнт.

Мал. 5.19.Спрощена схема реографа:R₁,R₂,R_х,R₃,R₄– плечі моста реогафа,R₁– опір для грубого налагодження моста,R₂– опір для плавного налагодження моста.

Принцип вимірювання опору ділянки тканин. Ви­мі­рю­ван­ня змін опору ділянки тіла проводять спеціальним пристроєм реографа, який містить у собі вимірювальний міст (мал. 5.19). В одне з плечей моста увімкнено вимірювальний опірR_х, в друге – магазин опорів –R₁іR₂, який дозволяє з точністю до 0.5Омвстановити будь-який опір від 0 до 1100Ом. Генератор високої частоти (ГВЧ) використову­єть­ся для живлення моста.

Підсилювач (Пдс) підвищує рівень сигналу на виході з моста, демодулятор (Дм) виділяє низькочастотну складову сигналу змін опору. Крім цього, реограф містить різні пристрої налагодження, калібровки та живлення вимірювальної схе­ми. На виході приладу звичайно отримують низькочастотний сигнал, який характеризує синхронну до наповнення зміну опору ділянки тканини, тобто сигнал реограми, або її диференційну форму (похідну від реограми), що відо­бра­жує швидкість зміни кровонаповнення ділянки тканин. Змі­ною величин опорів R₁iR₂досягається рівновага моста, тобто рівність потенціалів_a=_b. У цьому випадку від­хи­лен­­ня стрілки індикатора мінімальне, а чутливість приладу – максимальна. Налагодження моста по реактивній складо­вій струму (завдяки паразитній ємностіС) здійснюється за до­помогою змінного індуктивного опоруX_п, увімкненого в од­не з плечей моста.

Завдання 1. Підготовка приладу до роботи.

Вивчіть інструкцію з експлуатації реографа РГЧ-01 (див. нижче) і підготуйте його до роботи. Згідно з інструк­цією проведіть налагодження реографа.