Биофизика. Биофизика мембран. Навчальнометодичний посібник для викладачів для проведення занять студентів зі спеціальностей 12010001 Лікувальна справа
 Скачать 6.62 Mb.
|
|
МАТЕРІАЛИ МЕТОДИЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ: Матеріали для основної частини заняття: таблиці, схеми,малюнки, проблемні теоретичні питання зі збірника «Робочий зошит для самостійної роботи на практичних заняттях для студентів медичного факультету» Для демонстрації: Електрокардіограф 2. Матеріали для контролю знань:тестові питання для стандартизованого контролю знань студентів. 3. Матеріали для самопідготовки студентів:рекомендовані навчальні посібники, методичні вказівки для самостійної роботи студентів. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ: Методіами дослідження, які засновані на реєстрації електричних полів органів, які складаються зі збудливих клітин: електрокардіографія (серце), електроміографія (м'язи), електроенцефалографія (мозок), електронейрографія (нервові волокна), електрогастрографія (шлунок) і т.п. Основою електрографія органів і тканин є деякі поняття електростатики та електродинаміки. Електричний диполь. Теоретичні уявлення про основи електрокардіографії та інших електрографічних методів ґрунтуються на понятті електричного диполя. Електричний диполь - два рівних по величині і протилежні по знаку електричних заряда, розташованих на деякій відстані один від одного (плече диполя). Характеристикою диполя є дипольний момент, який визначається за формулою:  =  , где  – плече диполя, q - електричні заряди. Дипольний момент є векторною величиною, оскільки він має напрямок.Різниця потенціалів між двума точками електричного поля буде максимальною, якщо вони розташовані на лінії, яка збігається з вектором диполя. Ця різниця потенціалів дорівнює нулю, якщо точки розташовані на лінії, перпендикулярній вектору диполя. Потенціал дії (ПД) серцевих клітин відрізняється від ПД клітин скелетних м'язів своєю формою і тривалістю. Електричне поле серця в цілому утворюється накладенням електричних полів окремих клітин. Зміни електричного поля серця відбуваються в процесі деполяризації і реполяризації мембрани клітин серця. Нормальна електрокардіограма, записана протягом одного циклу збудження серця. Відхілення від нульової лінії називаються зубцями ЕКГ і позначаються латинськими літерами P, Q, R, S, T. Зубці можуть бути позитивними (спрямованими вгору) або негативними. Позитивне відхилення-ня комплексу QRS називають R-зубцем. Негативні відхилення - Q і S -зубцамі. Відхилення P, T в нормі позитивні, але можуть бути негативними при патологічних станах. Відстань між двома відхиленнями називається сегментом. Причинами зубців і сегментів ЕКГ є деполяризація і реполяризация серцевих клітин. Зубець Р відображає деполяризацію передсердь серця. Їх реполяризация збігається з комплексом QRS і не видно на ЕКГ. Комплекс QRS- Т-зубець являє поступове поширенням деполяризації по шлуночках серця і їх реполяризацию. Відведення електрокардіограми. Форма і розмір зубців електрокардіограми залежить від положення електродів на поверхні тіла. Ейнтховен запропонував використовувати стандартні біполярні відведення: відведення 1 - між правою і лівою руками; відведення II - між правою рукою і лівою ногою; відведення III - між лівою рукою і лівою ногою. При записи ЕКГ в стандартних відведеннях кінцівки розглядають як провідники електричного струму. Потенціали записуються в точках прикріплення кінцівок. Ці точки формують вершини рівностороннього трикутника (Ейнтховена). Дипольна теорія електрокардіограми. Електричне поле серця є результатом накладення електричних полів безлічі серцевих клітин. Мембранний потенціал спокою клітини не викликає появи потенціалу в будь-якій точці тіла. Клітка, що несе імпульс, може бути поділена на дві частини: одна, що знаходиться в спокою, друга – в збуджена. У будь-який момент дипольні моменти окремих клітин підсумовуються, формуючи сумарний дипольний момент всього серця. Напрямок сумарного дипольного моменту серця часто називаються вають електричної віссю серця. Однією із значущих проблем в електрокардіографії є визначення напрямку електричної осі серця. Його визначають, вимірюючи амплітуду відхилень ЕКГ в стандартних відпові-дениях Ейнтховена. Стандартні відведення дають можливість вивчати проекції електричної осі серця на фронтальну площину. Щоб визначити напрямок електричної осі серця необхідно ввести деякі спрощення: - Нехтувати електричним опором кінцівок; - Розглядати трикутник Ейнтховена як рівносторонній; - Вважати, що серце розташоване в центрі рівностороннього треугольника. Амплітуда (напруга) кожного відхилення ЕКГ дорівнює суммар-ному дипольному моменту серця, помноженому на косинус кута між електричної віссю серця і віссю відповідного відведення (3). Ці амплітуди можна також визначити як проекції сумарного диполь-ного моменту серця на відповідні осі відведень, які є-ються сторонами трикутника Ейнтховена. Напрямок електричної осі серця змінюється в кожний момент часу. Його зручно визначати для комплексу QRS. Для цього необхідно виміряти суму амплітудних відхилень Q, R і S в I і III стандартних відведеннях трикутника. Щоб визначити напрямок електричної осі, необхідно виміряти кут між отриманим вектором і горизонтальною лінією І відведення. У нормі він становить від 0 до +90 градусів. Існують такі варіанти напрямків електричної осі серця: нормограми (від 00 до +900): горизонтальне положення (від 00 до 400), нормальне (від 400 до 700) ти вертикальне (від 700 до 900); правограмма (від 900 до 1800), левограмма (від 00 до - 900). ПЛАН ТА ОРГАНІЗАЦІЙНА СТРУКТУРА ЗАНЯТТЯ: І. Визначення актуальності, цілей заняття 5 хв. ІІ. Письмова самостійна робота студентів з «Робочим зошитом для студентів медичного факультету» 30 хв.: 1. На рис. 1 показані силові лінії електричного поля, утвореного диполем. 1.1. Чим вони відрізняються від силових ліній поля, утвореного поодиноким електричним зарядом? Силові лінії диполя починаються на позитивному заряді і завершуються на негативному заряді 1.2. Яка основна характеристика електричного диполя? Як її вирахувати? Характеристикою диполя є дипольний момент, який визначається за формулою:  =  ,де l - плече диполя,-q, + q - електричні заряди.1.3. Як розрахувати потенціал в будь-якій точці електричного поля, створеного диполем? Від яких змінних залежить величина потенціалу в даній точці? Електричний потенціал в цій точці визначається по рівнянню:  де φ - потенціал у точці О, ε0 - діелектрична постійна, ε - діелектрична проникність середовища, в якій створюється поле, Р - дипольний момент; α - кут між вектором радіусу O і вектором диполя. 1.4.Уявімо, дві точки знаходяться на однаковій відстані від диполя. Одна з них лежить на лінії, що збігається з вектором диполя, а інша - на лінії, перпендикулярній до нього. Як відрізняються потенціали в цих точках? Якщо точка лежить на лінії, що збігається з вектором диполя, то потенціал дорівнює 0. Якщо точка лежить на лінії, що перпендикулярна вектору диполя, то потенціал дорівнює 1.  Рис.1 На рис. 2 показано схематичне зображення нормальної електрокардіограми.  Рис.2 2.1. Відомо, що електрокардіограма є графіком зміни певної фізичної величини. Який саме? Електричного потенціалу, створеного збудженням клітин серця. 2.2. Вкажіть основні елементи електрокардіограми. Які їх відмінні риси та особливості? Існує кілька відхилень від нульової лінії, які називаються зубцями ЕКГ і позначаються латинськими літерами P, Q, R, S, T. Зубці можуть бути позитивними (спрямованими вгору) або негативними. Позитивне відхилення комплексу QRS називають R-зубцем. Негативні відхилення, що передує R-зубця і наступне за ним, названі відповідно Q і S-зубцями. Відхилення P і T в нормі позитивні, але можуть бути негативними при патологічних станах. Відстань між двома відхиленнями називається сегментом. Наприклад, сегмент PQ-є відстанню між кінцем P-зубця і початком Q-зубця. 3. На рис. 3 показані записані одночасно потенціал дії клітини шлуночка серця і електрокардіограма. 3.1. Охарактеризуйте фази потенціалу дії кардіоміоцитів шлуночків. Фази потенціалу дії: деполяризація, реверсія, реполяризація. Амплітуда потенціалу дії серцевого м’яза до 100 мілівольт, а тривалість складає до 500 мс. ПД серцевого м’язу має особливу форму.  Рис.3 3.2. Яким фазам потенціалу дії відповідають зубці електрокардіограми? Причинами зубців і сегментів ЕКГ є деполяризація і реполяризації серцевих клітин. Зубець Р відображає деполяризацію передсердь серця. Їх реполяризация збігаються з комплексом QRS і не видна на ЕКГ. Комплекс QRS - T-зубець являє поступове поширення деполяризації по шлуночка серця та їх реполяризацію. Сегмент S - T відповідає збудженню лівих і правих шлуночків. 4. На рис. 4 представлена схема трьох стандартних відведень електрокардіограми. Яка фігура утвориться при попарному з'єднанні точок відведень? Трикутник. 4.2. Чи зміниться принципово електрокардіограма, якщо накласти електроди замість передпліч на грудну клітку? Ні.  Рис.4 4.3. На рис. 5 схематично кардіоміоцит в стані спокою (а) в спокої (а) і в період охоплення його збудженням (б).  Рис.5 Охарактеризуйте потенціал поверхні кардіоміоцита в спокою (рис. 5 а). У спокою поверхня кардіоміоцита заряжена позитивно, а внутрішня – негативно. 4.6. Охарактеризуйте зміна потенціалу поверхні кардіоміоцита при охопленні його збудженням. Одночасно Чи вся мембрана кардіоміоцита охоплюється збудженням? Яка частина клітини в момент, представлений на рис. 4 б, збуджена? Клітка, яка несе імпульс, може бути поділена на дві частини: спочиваючу і активну. Спочиваюча частина має незмінний мембранний потенціал. Активна частина має потенціал, рівний величині потенціалу дії. 4.7. Чим пояснюється зміна мембранного потенціалу в цій частині клітини?Розповсюдженням збудження. 4.8. Яку модель можна застосувати для опису електричного поля кардиомиоцита на рис. 5 б, чому? Дипольну. У момент розповсюдження збудження кардіоміоцит являє собою диполь. На рис. 5 показана електрична вісь серця і лінії, що характеризуються однаковою величиною електричного потенціалу (Еквіпотенціальна лінії). 5.1. Що являє собою електрична вісь серця? Н  апрям сумарного дипольного моменту серця часто називають електричною віссю серця.Рис.6 5.2. Яка різниця потенціалів між точками, що лежать на електричній осі, і на проведеному до неї перпендикулярі? Різниця потенціалів між точками, що лежать на електричній осі дорівнює 0, а на проведеному до неї перпендикулярі дорівнює 1. Н  а малюнку 7 показаний трикутник Ейнтховена.Рис.7 6.1. Поясніть, як за величиною зубців в стандартних відведеннях електрокардіограми можна знайти напрямок електричної осі серця. Напрямок електричної осі серця не є постійним, але змінюється в кожний момент часу. Його зручно визначати для комплексу QRS. Для цього необхідно виміряти амплітуду відхилень Q, R і S в I і III стандартних відведеннях і обчислити алгебраїчну суму величин позитивного і негативного відхилень. Отримані різниці відкласти в довільному масштабі на відповідних сторонах трикутника Ейтховена, починаючи від центру (в позитивному або негативному напрямі, в залежності від того, позитивна чи негативна різниця). З отриманих таким чином точок на осях відведень опустити перпендикуляри. Точка їх перетину вкаже кінець вектора електричної осі серця (початок - у центрі трикутника). 6.2. Охарактеризуйте можливі варіанти напрямку електричної осі серця під час деполяризації шлуночків. У нормі він становить від 0 до +90 градусів. Існують такі варіанти спрямування електричної осі серця: нормограми (від 00 до +900): горизонтальне положення (від 00 до 400), нормальне (від 400 до 700) ти вертикальне (від 700 до 900); правограмма (від 900 до 1800), левограмма (від 00 до – 900). III.Виконання практичної роботи 30 хв. В  ариант 1Ррис.8 ис. 8 На рис. 8 наведена запис електрокардіограми у І та ІІІ стандартних відведеннях 1. Користуючись відомим масштабом, визначте амплітуду зубців у третьому стандартному відведенні і частоту скорочень серця. 2. За допомогою трикутника Ейнтховен визначте напрямок електричної осі серця. Вариант 2 На рис. 9 наведена запис електрокардіограми у І та ІІІ стандартних відведеннях. 1. Користуючись відомим масштабом, визначте амплітуду зубців у третьому стандартному відведенні і частоту скорочень серця. 2  . За допомогою трикутника Ейнтховен визначте напрямок електричної осі серця.Рис. 9 IV. Контроль знань (письмове опитування з теми) 15 хв. 1. Зубець Т у ЕКГ відображає: А. деполяризацію передсердь В. деполяризацію шлуночків Б. реполяризацію передсердь Г. реполяризації шлуночків Д. електричний спокій серця 2. Дипольна теорія ЕКГ належить: А. Ейнтховену В. Нернсту Д. Кедрову Б. Веберу-Фехнеру Г. Гольдману-Ходжкіну 3. Вкажіть місця накладення електродів для третього стандартного відведення ЕКГ: А. ліва рука - ліва нога В. ліва рука - права рука Б. ліва рука - права нога Г. ліва нога - права нога Д. ліва нога - права рука 4. Пояснення походження ЕКГ будується на моделі: А. точкового заряду В. електричного конденсатора Б. моменту імпульсу Г. токового диполя Д. електричного струму 5. Зубець Р електрокардіограми відображає: А. деполяризацію шлуночків В. електричну діастолу серця Б. реполяризацію передсердь Г. скорочення шлуночків Д. деполяризацію передсердь 6. Вкажіть правильну послідовність зубців ЕКГ: А. P-T-Q-S-R В. P-Q-R-S-T Д. P-R-T-Q-S Б. R-P-S-T-Q Г. R-Q-S-T-P 7. Реполяризацію шлуночків серця у ЕКГ відображає: А. зубець Р В. сегмент P-Q Д. комплекс QRS Б. зубець Т Г. інтервал Т-P 8. Напрямок електричної осі серця по відношенню до осі першого стандартного відведення ЕКГ склало мінус 30 градусів. Зробіть висновок про ЕКГ: А. нормограма В. левограмма Д. високочастотна Б. правограмма Г. високовольтна 9. У ЕКГ існує сегмент: А. P-R Б. P-Q В. R-T Г. Q-S Д. P-T 10. Напрям вектора дипольного моменту серця називається: А. мембранним потенціалом кардіоміоцитів Б. потенціалом дії кардіоміоцитів В. електричним потенціалом серця в цілому Г. електричної віссю серця Д. електричної напруженістю кардіоміоцитів |