Дипольный эквивалентный электрический генератор сердца (ДЭЭГ

Электрическое поле, подобное тому, которое возникает при электрических процессах в миокарде, можно получить с помощью представления некоего электрического устройства. Это устройство - дипольный эквивалентный электрический генератор сердца (ДЭЭГС) - представляет собой токовый диполь, вращающийся в пространстве.

Эквивалентный генератор сердца представляют в виде токового электрического диполя с внутренним сопротивлением, замкнутым на внешнее сопротивление, причем внутреннее сопротивление много больше внешнего. В основе электрокардиографии лежит теория Эйнтховена, согласно которой:

1. Сердце представляют в виде дипольного генератора с дипольным моментом D;

2. Направление и величина вектора D в процессе сердечной деятельности периодически меняется во времени (соответственно с таким же периодом изменяется и разность потенциалов между некоторыми двумя точками тела, к которым приложены электроды);

3. Начало вектора D не изменяет своего положения в пространстве и находится в атриовентрикулярном узле;

4. Окружающие сердце ткани представляют собой однородную изотропную среду.

В электрокардиографии обычно измеряют разность потенциалов между: правой рукой и левой рукой (I отведение); правой рукой и левой ногой (II отведение); левой рукой и левой ногой (III отведение). Фактически разность потенциалов измеряется между точками, в которых конечности соединяются с туловищем, так как конечности выступают как проводники. При этом дипольный момент D оказывается в центре треугольника, который приблизительно считается равносторонним. На практике используют и другие отведения: по Гольдбергеру и Вильсону.

Ткани организма проводят не только постоянный, но и переменный ток. В организме нет таких систем, которые бы ли бы подобны катушкам индуктивности, поэтому индук тивность его близка к нулю.

Биологические мембраны (и, следовательно, весь организм) обладают емкостными свойствами, в связи с этим полное сопротивление тканей организма определяется только омическим и емкостным сопротивлениями Наличие в биологических системах емкостных элементов подтверждается тем, что сила тока опережает по фазе приложенное напряжение. Частотная зависимость импеданса позволяет оценить жизнеспособность тканей организма, это важно знать для пересадки (транс плантации) тканей и органов. Импеданс тканей и органов зависит также и от их физиологического состояния Так, при кровенаполнении сосудов импеданс изменяется в зависимости от состояния сердечно-сосудистой деятельности.

Диагностический метод, основанный на регистрации применения импеданса тканей в процессе сердечно деятельности, называют реографией (импеданс-пле тизмографией). С помощью этого метода получают реограммы головного мозга (реоэнцефалограммы), сердца (реокардиограммы), магистральных сосудов, легких печени и конечностей. Измерения обычно проводят на частоте 30 кГц. Электрический импульс и импульсный ток Электрическим импульсом называется кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. В технике импульсы подразделяются на две большие группы: видео– и радиоимпульсы.

Следствием емкостных свойств тканей является то, что форма импульсов тока, проходящего через них, может отличаться от формы импульсов приложенного напряжения. С этим необходимо считаться при точных исследованиях. В качестве примера на следующем рисунке показана схематически форма импульсов тока, получающихся при действии на ткани организма импульсов напряжения прямоугольной формы.

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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

Электрическим диполем называется система двух одинаковых по величине, но разноименных точечных зарядов, расстояние между которыми l значительно меньше расстояния до тех точек, в которых определяется поле системы

Типичный пример диполя — два заряда, равных по величине и противоположных по знаку, находящихся друг от друга на расстоянии, очень малом по сравнению с расстоянием до точки наблюдения.

Электрический диполь — идеализированная электронейтральная система, состоящая из точечных и равных по абсолютной величине положительного и отрицательного электрических зарядов.

Другими словами, электрический диполь представляет собой совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга

Произведение вектора проведённого от отрицательного заряда к положительному, на абсолютную величину зарядов называется дипольным моментом:

Во внешнем электрическом поле на электрический диполь действует момент сил который стремится повернуть его так, чтобы дипольный момент развернулся вдоль направления поля.

Потенциальная энергия электрического диполя в (постоянном) электрическом поле равна (В случае неоднородного поля это означает зависимость не только от момента диполя - его величины и направления, но и от места, точки нахождения диполя).

Вдали от электрического диполя напряжённость его электрического поля убывает с расстоянием как то есть быстрее, чем у точечного заряда ( ).

Любая в целом электронейтральная система, содержащая электрические заряды, в некотором приближении (то есть собственно в дипольном приближении) может рассматриваться как электрический диполь с моментом где  — заряд -го элемента,  — его радиус-вектор. При этом дипольное приближение будет корректным, если расстояние, на котором изучается электрическое поле системы, велико по сравнению с её характерными размерами.

Электрический диполь создает вокруг себя электрическое поле

Вопрос 17: Электрический Импульс- кратковременный всплеск электрического напряжения или силы тока в определённом, конечном временном промежутке. Различают видеоимпульсы — единичные колебания какой-либо формы и радиоимпульсы — всплески высокочастотных колебаний. Видеоимпульсы бывают однополярные (отклонение только в одну сторону от нулевого потенциала) и двухполярные..

Реальные импульсы характеризуют следующими основными параметрами:

• амплитудой импульса;

• длительностью импульса , обычно определяемой на уровне 0,1 А;

• длительностью фронта импульса – временем нарастания импульса от 0,1 до 0,9 А;

• длительностью среза импульса - временем убывания импульса от 0,9 до 0,1 А;

• спадом вершины импульса DА.