19. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей для постоянного тока. Первичные процессы в тканях при гальванизации и лечебном электрофорезе.

Электропроводимость Биологические ткани и органы являются довольно разнородными образованиями с различными электрическими сопротивлениями, которые могут изменяться при действии электрического тока. Это обуславливает трудности измерения электрического сопротивления живых биологических систем. Электропроводимость отдельных участков организма, находящихся между электродами, наложенными непосредственно на поверхность тела, существенно зависит от сопротивления кожи и подкожных слоев. Внутри организма ток распространяется в основном по кровеносным и лимфатическим сосудам, мышцам, оболочкам нервных стволов. Сопротивление кожи, в свою очередь, определяется ее состоянием: толщиной, возрастом, влажностью и т.п. Электропроводность тканей и органов зависит от их функционального состояния и, следовательно, может быть использована как диагностический показатель. Так, например, при воспалении, когда клетки набухают, уменьшается сечение межклеточных соединений и увеличивается электрическое сопротивление. Непрерывный постоянный ток напряжением 60-80 В используют как лечебный метод физиотерапии(гальванизация). Постоянный ток используют в лечебной практике также и для введения лекарственных веществ через кожу или слизистые оболочки. Этот метод получил название электрофореза лекарственных веществ. Для этой цели поступают так же, как и при гальанизации, но прокладку активного электрода смачивают раствором соответствующего лекарственного вещества. Лекарство вводят с того полюса, зарядом которого оно обладает: анионы вводят с катода, катионы с анода.

20. Переменный ток. Импеданс тканей организма. Эквивалентная электрическая схема тканей организма. Физические основы реографии и её применение в медицине.

Переменный ток – это любой ток, изменяющийся со временем. Однако чаще переменный ток применяют к квазистационарным токам, зависящим о времени по гармоническому закону. Квазистационарным называют такой ток, для которого время установления одинакового значения по всей цепи значительно меньше периода колебаний. Для них справедлив закон Ома, однако сопротивление цепи зависит от частоты изменения тока.

Импеданс- полное сопротивление. Импеданс тканей определяется только омическим и емкостным сопротивлениями. Емкостная составляющая обусловлена наличием клеточных мембран и других тканевых структур, которые являются плохими проводниками, но соприкасаются с электролитами. В омическое сопротивление вносят вклад в основном жидкие компоненты живой ткани, обладающие ионной проводимостью: кровь, лимфа, тканевая жидкость. Следовательно, эквивалентная электрическая схема тканей организма должна содержать емкостные и омические элементы. Наиболее удачная схема, позволяющая получить аналогичную реальной частотную зависимость импеданса, представляет собой последовательно включенные конденсатор С и резистор R_1, шунтированные совместно резистором R_2.

Реография- бескровный метод исследования кровообращения, заключающийся в регистрации электрического сопротивления живых тканей переменному току высокой частоты (от 30 до 150 кГц). Метод основана том, что синхронно с изменением кровенаполнения исследуемых органов во время сердечного цикла изменяется сопротивление тканей. Реографии позволяет судить о сократительной способности миокарда, оценивая ударный объем крови( выброс крови сердцем за каждое сердечное сокращение), характеризовать состояние кровотока практически во всех органах: в головном мозге, легких печени, конечностях и т.д. – без нарушения покрова тканей.

21. Электромагнитная волна. Уравнение электромагнитной волны. Объемная плотность энергии электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойтинга. Шкала электромагнитных волн. Классификация частотных интервалов.

Электромагнитная волна – это взаимное образование эл-х и магнитных полей и распространение их в пространстве в виде единого электромагнитного поля. Уравнение электромагнитной волны: ; скорость распространения электромагнитной волны в вакууме

Объемная плотность энергии электромагнитного поля - Это физическая величина, численно равная отношению потенциальной энергии поля, заключенной в элементе объема, к этому объему. Для однородного поля объемная плотность энергии равна ω=W\V. Для плоского конденсатора, объем которого Sd, где S - площадь пластин, d - расстояние между пластинами, имеем: ω=W\Sd=1\2*CU²\Sd. C учетом, что С=EE₀S\d иU=Ed; ω=εε₀E²\2; ω=Ed\2=d²\2εε_0.

Вектор Умова-Пойнтинга — это вектор плотности потока энергии электромагнитного поля.

Из теории Максвелла вытекает, что различные электромагнитные волны, в том числе и световые, имеют общую природу. В связи с этим целесообразно представить всевозможные электромагнитные волны в виде единой шкалы. Вся шкала условно подразделена на шесть диапазонов: радиоволны(длинные, средние, короткие), инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-излучение. Эта классификация определяется либо механизмом образования волн, либо возможностью зрительного восприятия их человеком.

22. Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием высокочастотного тока, переменного магнитного поля ВЧ и УВЧ, электрического поля УВЧ, электромагнитных волн СВЧ диапазона.

Высокочастотная терапия: в ней используется воздействие на ткани организма переменного тока или электромагнитных колебаний и волн диапазона высоких частот (0,2 – 30 МГц), ультравысоких частот (30 – 300 МГц) и сверхвысоких и крайне высоких частот (300 – 300000 Мгц). Высокочастотный ток применяется при диатермии . при прохождении по тканям организма высокочастотного тока в них выделяется джоулево тепло. Количество теплоты, выделяемое в единице объема ткани за единицу времени, определяется плотностью тока и удельным сопротивлением ткани. Недостатки: большое кол-во теплоты выделяется в слое кожи и подкожной клетчатке.

При индуктотермии используется воздействие на ткани переменного магнитного поля высокой частоты (10-15 МГц) или ультравысокой частоты (40-50 МГц), которое вызывает возникновение вихревых электрических токов в токопроводящих тканях, содержащих раствори электролитов. Количество теплоты, выделяющееся в ед-е объема ткани за единицу времени, пропорционально квадрату индукции магнитного поля, квадрату частоты поля и удельной электропроводимости ткани.

При УВЧ- терапии использ-я воздействие на ткани переменного эл-го поля ультравысокой частоты (40-50 МГц) . в токопроводящих тканях электрическое поле УВЧ вызывает колебания ионов с частотой изменения поля; появ-я ток проводимости, сопровождающийся выделением тепла. Теплота, выделяемая в ед-е объема токопроводящей ткани за ед-у времени, пропорциональна удельной электрической проводимости ткани и квадрату напряженности эл-го поля.

При микроволновой терапии используются воздействие на ткани электромагнитных волн СВЧ- диапазона. На частотах СВЧ- диапазона поляризации подвержены в основном полярные молекулы воды. Поэтому наибольшее выдел-е тепла происходит в водосодержащих тканях, наименьшее – в жировой и костной тканях.

23. Предмет общей и мед электроник. Основные группы электронных мед приборов и аппаратов. Способы обеспечения безопасности при работе с электронной мед аппаратурой. Надежность мед аппаратуры.

Правильней под электроникой понимать область науки и техники, в которой рассматриваются работа и применение электроваккумных, ионных и полупроводниковых устройств. Электроника – прикладная отрасль знаний. Одно из распространенных применений электронных устройств связано с диагностикой и лечением заболеваний. Разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения Эл. Систем для решения медико-биологичеких задач, а также устройство соответствующей аппаратуры, получили название медицинской электроники. Можно выделить 3 основные группы электронных приборов и аппаратов, используемых для мед.био целей. 1)устройства для получения(съема), передачи и регистрации мед.био информации (сюда относятся большая часть диагностич. Аппаратуры: баллистокардиографы, фонокардиографы, реографы. 2)электронные устройства, обеспеч. Дозирующие воздействия на организм различными физическими факторами с целью лечения (аппараты микроволновой терапии, аппараты для электрохирургии, кардиостимуляторы).3)кибернетические электронные устройства: а) ЭВМ для переработки, хранения и автоматического анализа мед.био инф-ии. б) устройства для управления процессами жизнидеятельности и автомат. Регулирования состоянием окр.человека среды. в) электронные модели биологических процессов. Способы обеспечения безопасности:1)изоляция частей приборов и аппаратов, находящиеся под напряжением, друг от друга и от корпуса аппаратуры. 2)Заземление.

Способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течении заданного интервала времени характеризуют обобщающим термином надежность. Способность аппаратуры к безотказной работе зависит от многих причин, учесть действие которых практически невозможно, поэтому количественная оценка надежности имеет вероятностный характер. Так, например, важным параметром является вероятность безотказной работы. Эта характеристика оценивает возможность сохранения изделием работоспособности в заданном интервале времени.