Биофизические основы реографии

Реография - метод, который позволяет измерять кровенаполнение конечностей, мозга, сердца и многих других органов.
Когда некоторый объем крови протекает через сосуды любого органа в течение систолы, объем этого органа увеличивается. Такие изменения объема изучались в прошлом с помощью, так называемой, плетизмографии, которая была основана на механических измерениях. Но возможности этого метода были ограничены. Он мог применяться только для изучения кровенаполнения верхних конечностей.
Позже было обнаружено, что при изменении количества крови в сосудах органов, изменяется их электрическое сопротивление. Это изменение определяется формулой Кедрова:

Здесь V - объем органа и Δ V - изменение объема в течение систолы, R – активное сопротивление и - Δ R изменение активного сопротивления органа в течение систолы, k - коэффициент прямой пропорциональности. Δ R имеет отрицательное значение, поскольку электрическое сопротивление крови меньше, чем сопротивление мышц, соединительной ткани, кожа и т. п. Поэтому активное сопротивление органов уменьшается в течение систолы и растет в течение диастолы.
Изменение активного электрического сопротивления вызывает изменение полного сопротивления. По техническим причинам более удобно измерять именно изменения импеданса, чем изменения активного сопротивления постоянному току. В реографии кинетика полного сопротивления тела человека отражает частоту и объем локального кровенаполнения органов.
Для измерения изменения полного сопротивления биологического объекта, через него пропускают переменный ток высокой частоты. Оптимальная частота, применяемая в реографии - 100 – 500кГц. При частотах выше 500 кГц сглаживаются различия в удельной электропроводности между кровью и окружающими тканями. Изменения полного сопротивления являются очень небольшими, их величина составляет: 0, 08Ом для голени и предплечья, 0, 1Ом для плеча и ступни.
Основная (интегральная) реограмма отражает изменение импеданса исследуемого органа при кровенаполнении. Возрастающая часть кривой возникает вследствие систолы, а нисходящая - вследствие диастолы. Обычно одновременно записывается дифференциальная реограмма. Она является производной первого порядка по времени интегральной реограммы и описывает скорость изменения кровенаполнения исследуемого органа.
Реография применяется для изучения кинетики полного электрического сопротивления различных органов: сердца (реокардиография), мозга (реоэнцефалография), печени (реогепатография), глаза (реоофтальмография) и т. п.

Линии напряженности:
Электрическое поле можно описать с помощью линий напряженности. Их проводят таким образом, чтобы касательная к ним в данной точке совпадала с направлением вектора Е.
Густота линий выбирается так, чтобы кол-во линий, пронизывающих единицу поверхности, было равно численному значению вектора Е. (1)
Линии напряженности точечного заряда представляют собой совокупность радиальных прямых, направленных от положительного заряда и к отрицательному.
Линии одним концом «опираются» на заряд, а другим концом уходят в бесконечность (2).
Так полное число линий, пересекающих сферическую поверхность радиуса r, будет равно произведению густоты линий на площадь поверхности сферы (4pr²). В соответствии с (1), густота линий численно равна Е = (1/4pe0)*(q/r²), то кол-во линий численно равно (1/4pe0)*(q/r²)* (4pr²) = q/e0. Это говорит о том, что число линий на любом расстоянии от заряда будет постоянным, то, в соответствии с (2), получается, что линии ни где, кроме заряда, не начинаются и не заканчиваются.

 Поле электрического диполя:
Электрическим диполем называется система двух одинаковых по величине разноименных зарядов +q и –q, расстояние l между которыми значительно меньше расстояния до точек, в которых определяется поле системы. Прямая, проходящая через оба заряда, называется осью диполя.
Положим, что r+ = r – a cos u, а r- = r + a cos u.

Спроецируем вектор Е на два взаимно перпендикулярных направления E_r и E_u:

E_r = 1/(4pe₀)*(2p^. cosu)/r³;

E_u = 1/(4pe₀)*(p^. sinu)/r³, где p = q^. l – характеристика диполя, называемая его электрическим моментом. Вектор р направлен по оси диполя от отрицательного заряда к положительному.

E² = E_r² + E_u² Þ E = 1/(4pe₀)*p/r³* *Ö (1+3^. cos²u).

Если предположить, что u = p/2, то получим напряженность на прямой, проходящей через центр диполя и перпендикулярной к его оси:

E_^ = 1/(4pe₀)_*p/r³, при этом E_r = 0, то E_^ параллелено оси диполя.
Магнитное поле. Характеристики магнитного поля. Магнитное поле в веществе. Магнетики.

1. Тема 8: Основы медицинской электроники

2. Курс: первый семестр: первый

3. Продолжительность лекции: 1 час

4. Контингент слушателей: студенты

5. Учебная цель: изучение электрические и магнитные свойства тканей и окружающей среды

6. Иллюстративный материал и оснащение: таблицы, плакаты, интерактивная доска

7. Подробный план:

1) Основные понятия медицинской электроники. Безопасность и надежность медицинской аппаратуры.

2) Особенности сигналов, обрабатываемых медицинской электронной аппаратурой и связанные с ними требования к медицинской электронике.

3) Принцип действия медицинской электронной аппаратуры (генераторы, усилители, датчики)

4) Техника безопасности при работе с электрическими приборами.

8. Методы контроля знаний и навыков: традиционные методы контроля.

9. Литература: см. в приложении.

                                        Конспект л екции

  МЕДИЦИНСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Развитие современной медицины обусловлено в большой степени использованием методов, в основе которых лежат электронные приборы и устройства. Поэтому для грамотного управления и правильного использо-вания электронной диагностической и лечебной аппаратуры профессио-нальное образование врача ставит своими задачами:

1. Изучение медико-биологических и технических характеристик объекта исследования.

2. Физико-технических характеристик электронных устройств, при-меняемых в медицине.

В курсе нашей дисциплины для частичного решения указанных за-дач введен раздел “Медицинская электроника”.

Медицинская электроника - это область электротехники, кото-рая занимается разработкой, изготовлением и эксплуатацией электронных приборов для диагностики, лечения и профилактики заболеваний.

Классификация диагностической и лечебной аппаратуры представ-лена на рис. 1. 3. 1. В этой последовательности мы и будем ее рассматри-вать в нашем курсе.