Незатухающих) и вынужденных колебаний. Резонанс. Свободными (собственными) колебаниями
 Скачать 3.84 Mb.
|
|
19. Гальванизация, лекарственный электрофорез. Плотность тока в растворе электролитов. Электропроводимость биологических тканей. Первичные процессы, происходящие при действии постоянного тока. Гальванизация– применение с лечебно-профилактическими целями постоянного непрерывного электрического тока невысокого напряжения и небольшой силы , называемого гальваническим. Гальванический ток - постоянный электрический ток невысокого напряжения и небольшой силы. Применение постоянного тока с лечебной целью для гальванизации в настоящее время постепенно сужается, уступая место электрофорезу — введению лекарственных веществ и организм через кожу или слизистые оболочки. Лекарственный электрофорез - метод сочетанного воздействия на организм постоянного тока и вводимых с его помощью лекарственных веществ. Электропроводимость электролитов Биологические жидкости являются электролитами, электропроводимость которых имеет сходство с электропроводимостью металлов: в обеих средах в отличие от газов носители тока существуют независимо от электрического поля . Электропроводимость биологических тканей и жидкостей для постоянного тока Биологические ткани и органы являются довольно разнородными образованиями с различными электрическими сопротивлениями, которые могут изменяться при действии электрического тока. Это обусловливает 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. Электропроводимость тканей и органов зависит от их функционального состояния и, следовательно, может быть использована как диагностический показатель. Под влиянием электрического поля ионы движутся с разной скоростью и скапливаются около клеточных мембран, образуя встречное электрическое поле ,называемое поляризационным . Таким образом, первичное действие постоянного тока связано с движением ионов, их разделением , и изменением их концентрации в разных элементах тканей. 20. Переменный электрический ток и его характеристики. Полное сопротивление в цепи переменного тока. Активное, ёмкостное сопротивление. Понятие импеданса. Переме́нный ток — электрический ток , который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным Величина переменного тока, соответствующая данному моменту времени, называется мгновенным значением переменного тока. Максимальное мгновенное значение переменного тока, которое он достигает в процессе своего изменения ,называется амплитудой тока Полное сопротивление в цепи переменного тока. Введем понятие полного сопротивления цепи переменному току - Z, которое соответствует векторной сумме всех сопротивлений цепи (активных, емкостных и индуктивных). Понятие полного сопротивления цепи нам необходимо для более полного понимания закона Ома для переменного ток РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ В общем случае под резонансом электрической цепи понимают такое состояние цепи, когда ток и напряжение совпадают по фазе, и, следовательно, эквивалентная схема цепи представляет собой активное сопротивление. Резонанс в электрической цепи сопровождается периодическим переходом энергии электрического поля емкости в энергию магнитного поля индуктивности и наоборот. Импеданс тканей организма. Ткани организма проводят не только постоянный, но и переменный ток. Следовательно, емкостное сопротивление тканей больше индуктивного. Импеданс тканей организма зависит от множества физиологических условий, основным из которых является состояние кровообращения, в частности кровенаполнение сосудов. ДИСПЕРСИЯ ИМПЕДАНСА- зависимость (разброс) импеданса живых тканей (биологических систем) от частоты переменного тока; с ростом частоты внешнего переменного тока уменьшается импеданс живых тканей 21. Эквивалентная электрическая схема тканей организма при воздействии переменным током. Частотная зависимость импеданса (дисперсия импеданса). Физические основы реографии. Эквивалентная электрическая схема тканей организма представляет собой схему, систему, состоящую из резистров и конденсаторов, частотна зависимость импеданса которой близка к частотной зависимости импеданса биологической ткани. Дисперсия импеданса - зависимость (разброс) импеданса живых тканей (биологических систем) от частоты переменного тока; с ростом частоты внешнего переменного тока уменьшается импеданс живых тканей. Области -, -, и -дисперсии импеданса объясняются тем, что с увеличением частоты переменного электрического поля в явлении поляризации участвуют разные структуры биологических тканей: при низких частотах на изменение поля реагируют все структуры ( -дисперсия), с увеличением частоты реагируют крупные молекулы-диполи органических соединений и молекулы воды ( -дисперсия), а при самых больших частотах реагируют только молекулы воды ( -дисперсия). Во всех случаях имеет место электронная поляризация. С увеличением частоты электрического тока (электрического поля) все меньше структур будет реагировать на изменение этого поля и меньше будет значение поляризованности Р ет Отсюда, с увеличением частоты будет уменьшаться диэлектрическая проницаемость , а следовательно, и электроемкость С , а это приведет к увеличению емкостного сопротивления Х с и импеданса Z. Следовательно, на фоне общего хода зависимости Z = f ( ) появляются области с меньшим убыванием Z при возрастании частоты (области -, - и - дисперсии). Физические основы реографии Реография – диагностический метод, основанный на регистрации изменения импеданса тканей в процессе сердечной деятельности; метод, который позволяет измерять кровенаполнение конечностей, мозга сердца и многих других органов. Реография применяется для изучения кинетики полного электрического сопротивления различных органов: сердца (реокардиография), мозга (реоэнцефалография), печени (реогепатография), глаза (реоофтальмография). Измерения проводят на частоте 30кГц. 22. Электрический импульс и импульсный ток, их характеристики. Применение импульсных токов в медицине. Электрический импульс – это кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. В технике подразделяются на две группы: видео- и радио-импульсы. В физиологии этот термин обозначают видеоимпульсы, имеющие одну полярность. Импульсный ток – повторяющиеся импульсы. Он характеризуется периодом повторения импульсов (Т) – средним временем между началами соседних импульсов и частотой повторяющихся импульсов: 𝑓 = 1 𝑇 ⁄ Скважность следования импульсов называется отношение: 𝑄 = 𝑇 𝜏 и = 1 𝑓𝜏 и Обратная величина – коэффициент заполнения. Воздействие переменными (импульсными) токами Действие переменного тока на организм зависит от его частоты. При низких, звуковых и ультразвуковых частотах ток, вызывает раздражающее действие на биологические ткани. Оцениваются эти действия :порогом ощутимого тока и порогом не отпускающего тока. Это обусловлено смещением ионов растворов электролитов, их разделением, изменением их концентрации в разных частях клетки и межклеточного пространства. Лечебный метод, использующий возбуждение мышц или органов импульсными токами, называют электростимуляцией. Импульсный ток применяется при некоторых психических заболеваниях, а также заболеваниях, связанных с нарушением функции кортиковесцериальной системы (язвенная болезнь желудка, гипертоническая болезнь); применяют для электрогимнастики – упражнения мышц при нарушенной их функции. 23. Физические основы применения переменных магнитных (индуктотермия) и электрических (УВЧ-терапия) полей в медицине. Физиотерапевтические методы СВЧ- и микроволновой терапии. Воздействие переменным магнитным полем В проводящих телах, находящихся в переменном магнитном поле, вследствие электромагнитной индукции возникают вихревые токи. Они могут использоваться для прогревания биологических тканей и органов. Такой метод называется индуктотермия При ней количество теплоты, выделяющееся в тканях, пропорционально квадратам частоты и индукции переменного магнитного поля и обратно пропорционально удельному сопротивлению. Поэтому сильнее будут нагреваться ткани, богатые сосудами (мышцы). Чаще применяют местное воздействие, используя спирали или плоские свернутые кабели. Воздействие переменным электрическим полем В тканях, находящихся в переменном электрическом поле, возникают токи проводимости в проводниках и частично в диэлектрике. Для лечебной цели используют электрические поля ультравысокой частоты – УВЧ-терапия. Кол-во теплоты, выделяемое в проводниках и диэлектриках: 𝑞 = 𝐸 2 𝜌 В России в аппаратах УВЧ используют частоту 40.85 МГц, в случае токов такой частоты диэлектрические ткани организма нагреваются интенсивнее проводящих. СВЧ-терапия (микроволновая терапия) - метод электролечения, основанный на воздействии на больного электромагнитных колебаний с длиной волны от 1 мм до 1 м (или соответственно с частотой электромагнитных колебаний 300-30000 МГц). В лечебной практике используют микроволны дециметрового (0,1-1 м) и сантиметрового (1-10 см) диапазонов и в соответствии с этим различают два вида СВЧ-терапии: дециметроволновая (ДМВ-терапия) и сантиметроволновая (СМВ-терапия). Микроволны занимают промежуточное положение между электромагнитными волнами ультравысокочастотного диапазона и инфракрасными лучами. Поэтому по некоторым своим физическим свойствам они приближаются к световой, лучистой энергии. Они могут, как свет, отражаться, преломляться, рассеиваться и поглощаться, их можно концентрировать в узкий пучок и использовать для локального направленного воздействия. Микроволновая терапия показана при дегеративно-дистрофических и воспалительных заболеваниях опорно-двигательного аппарата (артрозы, артриты, остеохондроз и др.); заболеваниях сердечно-сосудистой системы (гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, атеросклероз сосудов головного мозга и др.); заболеваниях легких (бронхиты, пневмонии, бронхиальная астма и др.); воспалительных заболеваниях органов малого таза (аднексит, простатит); заболеваниях желудочно-кишечного тракта (язвенная болезнь желудка двенадцатиперстной кишки, холецистит, гепатит и т.д.); заболеваниях ЛОР-органов (тонзиллиты, отиты, риниты); кожных заболеваниях (фурункулы, карбункулы, гидроаденит, трофические язвы, послеоперационные инфильтраты). 24. Датчики как устройство съема биологических сигналов. Генераторные и параметрические датчики, их классификация и характеристики (функция преобразования, чувствительность, порог чувствительности, предел преобразования). Датчиком называют устройство ,преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи ,дальнейшего преобразования и регистрации. Датчик ,в котором подведена измеряемая величина, т.е. первый в измерительной цепи, называется первичным. Генеративные датчики под воздействием измеряемого сигнала непосредственно генерируют напряжение или ток. Некоторые типы датчиков 1) пьезоэлектрические ,пьезоэлектрический эффект. 2)термоэлектрические ,термоэлектричество-явление возникновения ЭДС в электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников ,имеющих различную температуру спаев. 3) индукционные ,электромагнитная индукция. 4)фотоэлектрические ,фотоэффект. Параметрические датчики под воздействием измеряемого сигнала изменяют свой какой- либо параметр. Некоторые типы датчиков: 1)емкостные, емкость. 2) реостатные ,омическое сопротивление. 3)индуктивные, индуктивность или взаимная индуктивность. А так же в зависимости от вида энергии , являющейся носителем информации , различают механические, акустические(звуковые) , температурные, электрические, оптические и другие датчики. Примером использования датчиков может служить датчик частоты дыхания- реостатный(резистивный). 25. Классификация медицинской электронной аппаратуры. Требования, предъявляемые к медицинской аппаратуре. Понятие электробезопасности и надежности медицинской аппаратуры. Основные требования -не касайтесь приборов одновреенно двумя обнаженными руками, частями тела; -не работайте на влажном, сыром полу,на земле; -не касайтесь труб (газ,вода, отопление), металлических конструкций при работе с электроаппаратурой; -не касайтесь одновременно металлических частей двух аппаратов(приборов). Электробезопасность медицинской аппаратуры Основное и главное требование — сделать недоступным касание частей аппаратуры, находящихся под напряжением. Для этого прежде всего изолируют части приборов и аппаратов, находящиеся под напряжением, друг от друга и от корпуса аппаратуры. Изоляция, выполняющая такую роль, называется основ- ной или рабочей. Отверстия в корпусе должны исключать возможность случайного проникновения и касания внутренних частей аппаратуры пальцами, металлическими цепочками украшений и т. п. Однако даже если части аппаратуры, находящиеся под напряжением, и закрыты от прикосновения, это еще не обеспечивает полной безопасности по крайней мере по двум причинам. Во-первых, какой бы ни была изоляция между внутренними частями аппаратуры и ее корпусом, сопротивление приборов и аппаратов переменному току не бесконечно. Не бесконечно и сопро- тивление между проводами электросетии землей. Поэтому при касании человеком корпуса аппаратуры через тело человека пройдет некоторый ток, называемый током утечки. Во-вторых, не исключено, что благодаря порче рабочей изоляции (старение, влажность окружающего воздуха) возникает электрическое замыкание внутренних частей аппаратуры с корпусом — «пробой на корпус», и внешняя, доступная для касания часть аппаратуры (корпус) окажется под напряжением. Надежность медицинской аппаратуры Аппаратура должна нормально функционировать, вероятность её безотказной работы. Надежность- способность изделия сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени 26. Физические основы магнитно-резонансной томографии, компьютерной томографии. Метод ядерного магнитного резонанса. Компьютерная томография — это рентгеновское излучение, которое дает представление о физическом состоянии вещества, а при МРТ — постоянное и пульсирующее магнитные поля, а также радиочастотное излучение, дающее информацию о распределении протонов (атомов водорода), т.е. о химическом строении тканей. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — избирательное поглощение электромагнитных волн определенной частоты веществом в постоянном магнитном поле, обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер. Явление ядерного магнитного резонанса было открыто в 1938 году Исидором Раби в молекулярных пучках. Одни и те же ядра атомов в различных окружениях в молекуле показывают различные сигналы ЯМР. Отличие такого сигнала ЯМР от сигнала стандартного вещества позволяет определить так называемый химический сдвиг, который обусловлен химическим строением изучаемого вещества. В методиках ЯМР есть много возможностей определять химическое строение веществ, конформации молекул, эффекты взаимного влияния, внутримолекулярные превращения. 27. Оптическая микроскопия. Предел разрешения, разрешающая способность и связь между ними, полезное увеличение микроскопа. Микроскопия в проходящем и отраженном свете. Ближнепольная оптическая микроскопия (БОМ) — оптическая микроскопия , обеспечивающая разрешение лучшее, чем у обычного оптического микроскопа. Повышение разрешения БОМа достигается детектированием рассеяния света от изучаемого объекта на расстояниях меньших, чем длина волны света. В случае, если зонд (детектор) микроскопа ближнего поля снабжен устройством пространственного сканирования, то такой прибор называют сканирующим оптическим микроскопом ближнего поля. Такой микроскоп позволяет получать растровые изображения поверхностей и объектов с разрешением ниже дифракционного предела. Разрешающая способность прибора , для нахождения этой величины надо найти частное длины световой волны и двух числовых апертур. Следовательно, ее определяют конденсор и объектив микроскопа. Чем выше значение апертуры, тем лучше разрешение у прибора. Оптический микроскоп имеет разрешение 0,2 микрона, это минимальное расстояние до изображения, когда различимы все точки объекта. Полезное увеличение микроскопа ,это когда глаз полностью использует разрешающую способность микроскопа. Это достигается путем наблюдения за объектом под предельно допустимым углом. Зависит полезное увеличение от числовой апертуры и типа объектива. Метод светлого поля в проходящем свете применяется при изучении прозрачных препаратов с включенными в них абсорбирующими (поглощающими свет) частицами и деталями. Это могут быть, например, тонкие окрашенные срезы животных и растительных тканей, тонкие шлифы минералов и т. д. В отсутствие препарата пучок света из конденсора, проходя через объектив, даёт вблизи фокальной плоскости окуляра равномерно освещенное поле. При наличии в препарате абсорбирующего элемента происходит частичное поглощение и частичное рассеивание падающего на него света, что и обусловливает появление изображения. Возможно применение метода и при наблюдении неабсорбирующих объектов, но лишь в том случае, если они рассеивают освещающий пучок настолько сильно, что значительная часть его не попадает в объектив. |