лекция 8 для студентов 1 курса, обучающихся по специальности – Лечебное дело К.п.н., доцент Шилина Н.Г. Красноярск, 2013 Тема: Физические основы электрографии Кафедра медицинской и биологической физики

План лекции: 1. Электрография. Прямая и обратная задачи. 2. Полное сопротивление (импеданс). Основы реографии 3. Электрический диполь. Электрическое поле. Токовый диполь. Модель Эйнтховена. 4. Основы кардиографии.

Физические основы электрографии ЭКГ ЭКГ электрокардиография регистрация биопотенциалов, возникающих в сердечной мышце при ее возбуждении. ЭЭГ ЭЭГ электроэнцефалография регистрация биоэлектрической активности головного мозга. ЭМГ ЭМГ электромиография регистрация биоэлектрической активности мышц. Регистрация биопотенциалов тканей и органов называется электрографией.

Характеристика биопотенциалов Биопотенц иалы Амплитуда, мкВ максимальнаяминимальная ЭКГ ЭМГ ЭЭГ Зависимость биопотенциала от времени называется электрограммой

При изучении электрограмм возникают задачи Прямая – расчет потенциала в области измерения по заданным характеристикам электрической модели органа; Обратная (диагностическая)- выявление состояния органа по характеру его электрограммы

Реография Реография неинвазивный метод исследования кровоснабжения органов, в основе которого лежит принцип регистрации изменений электрического сопротивления тканей в связи с меняющимся кровенаполнением. Чем больше приток крови к тканям, тем меньше их сопротивление. Для получения реограммы через тело пациента пропускают переменный ток частотой кГц, малой силы (не более 10 мкА), создаваемый специальным генератором.

Основоположники реографии Принципиальная разработка Н. Манн (1937) А. А. Кедров и Т. Ю. Либерман ( ) Клиническая практика - W. Holzer, К. Polzer и A. Marko (Австрия 1946) Ю.Т. Пушкарь – отечественный аппарат (прекардильная реокардиография)

Физические основы реографии Формула Кедрова h–амплитуда реограммы; h 1 – амплитуда для расчета ударного объема крови; а – длительность восходящей части реограммы; Т–период реограммы; hк–высота калибровочного импульса.

Показатели реограммы реографический индекс (РИ) – отношение амплитуды реограммы h к величине стандартного калибровочного импульса hк. РИ характеризует величину пульсового кровенаполнения. время восходящей части волны а, характеризующее полное раскрытие сосуда. период реограммы Т, соответствующий длительности сердечного цикла реографический коэффициент (РК) – отношение длительности восходящей части к периоду реограммы (норма – 10% – 15%)

Вид стандартной реограммы

Виды реографии Реоэнцефалография (РЭГ) - исследование кровенаполнения сосудов головного мозга. Реовазография - исследование заболеваний периферических сосудов, сопровождающихся изменениями их тонуса, эластичности, сужением или полной закупоркой артерий. Реогепатография - исследование кровотока печени. Позволяет судить о процессах, происходящих в сосудистой системе печени: кровенаполнении, очагах поражения, особенно при остром и хроническом гепатите и циррозе Реомиография - исследование кровенаполнения работающих мышц.

Виды реографов

Электроды для реографии

Характеристики электрического поля Напряженность электрического поля- силовая характеристика поля -Потенциал электрического поля- энергетическая характеристика поля

Силовые линии напряженности электрического поля +q+q -q

Эквипотенциальные линии Линии с одинаковым потенциалом называются эквипотенциальными +q

Проводники и диэлектрики Вещества, в которых имеются свободные заряды, называются проводниками, а вещества, в которых их нет диэлектриками.

Электрический диполь Система из двух равных по абсолютной величине, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии l друг от друга.

Характеристика диполя векторная величина, называемая электрическим или дипольным моментом диполя р. Вектор р равен произведению заряда на плечо диполя L, направленный от отрицательного заряда к положительному: Единицей электрического момента диполя является кулон-метр

Электрическое поле диполя Эквипотенциальная поверхность Силовая линия E

Электрическое поле диполя А Р r

Диполь во внешнем однородном электрическом поле М = р х Е М = р E sin

Диполь во внешнем неоднородном электрическом поле -q +q F-F- F+F+

Теория отведений Эйнтховена Сердце есть токовый диполь с дипольным моментом р с, который поворачивается, изменяет свое положение и точку приложения за время сердечного цикла.

Отведение Разность потенциалов между точками на теле человека (например левая рука- правая рука) в физиологии принято называть «отведениями».

Три стандартных отведения U I : U II : U III = р сI :р сII :р сIII

Поле диполя сердца Электрическая ось сердца

Значения дипольного момента р с ОбъектМасса сердца, г Масса тела, кгР с, мАсм Крыса1,100,2770,107 Собака10814,21,63 Человек30071,52,32

Электрокардиограмма здорового человека возбуждение предсердий возбуждение желудочков Падение возбуждения желудочков

Нормальная ЭКГ в трех стандартных отведениях

Направление электрической оси сердца Если угол имеет значение: в пределах от 40° до 70°, то такое положение электрической оси сердца считается нормальным; близкое к 0°, то такое положение электрической оси сердца обозначается как горизонтальное, и ЭКГ характеризуется высокими амплитудами зубцов в I отведении; близкое к 90°, то положение обозначается как вертикальное; зубцы ЭКГ будут наименьшими в I отведении.

Векторкардиография- метод объемных кривых геометрическое место точек, соответствующих концу вектора р с, положение которого изменяется за время сердечного цикла.

Векторкардиография Методика получения. Напряжение от двух взаимно перпендикулярных отведений подают на взаимно перпендикулярные пластины осциллографа. При этом на экране получаются изображение, состоящее из двух петель большой и малой.

Пример ВЭКГ

Заключение: Рассмотрены: 1. Процессы, происходящие в тканях под действием электрических токов и электромагнитных полей. 2. Основы электрографии реографии на конкретных методиках (реография, кардиография)

Тест-контроль: Первичное действие высокочастотного электрического поля на организм – это: 1. поляризация тканей 2. тепловое действие 3. изменение концентрации ионов в тканях 4. свечение тканей.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Обязательная: Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник. -М.: Дрофа, Дополнительная: Федорова В.Н. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии: учебное пособие. -М.: Физматлит, Антонов В.Ф. Физика и биофизика. Курс лекций: учебное пособие.-М.: ГЭОТАР- Медиа, Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике для самост. работы студентов /сост. О.Д. Барцева и др. Красноярск: Литера- принт, Сборник задач по медицинской и биологической физике: учебное пособие для самост. работы студентов / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск: тип.КрасГМА, Физика. Физические методы исследования в биологии и медицине: метод. указания к внеаудит. работе студентов по спец. – педиатрия / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск: тип.КрасГМУ, Электронные ресурсы: ЭБС КрасГМУ Ресурсы интернет Электронная медицинская библиотека. Т.4. Физика и биофизика.- М.: Русский врач, 2004.

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ