Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологическо. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике красноярск 2004
 Скачать 10.98 Mb.
|
|
Задание 3. Измерить концентрацию оксигемоглобина в крови человека с помощью оксигемометра. Концентрацию оксигемоглобина (зависит от степени насыщения крови кислородом) определяют по поглощению света. Фотооксигемометр представляет собой электронный потенциометр, работающий от фотодатчика. Изменение степени насыщения крови кислородом вызывает изменение спектра поглощения крови. Пропуская через объект свет с длиной волны 540 нм (соответствует линии поглощения для оксигемоглобина), по поглощению света оценивают содержание в крови оксигемоглобина. При уменьшении насыщения крови кислородом снижается содержание оксигемоглобина и увеличивается интенсивность света, прошедшего через объект, следовательно, увеличивается световой поток, падающий на фоторезистор, и его сопротивление уменьшается. На шкале потенциометра отмечен уровень содержания гемоглобина в %. 1. При помощи оксигемометра определите уровень оксигемоглобина в спокойном состоянии. 2. Исследуйте динамику изменения содержания гемоглобина при задержке дыхания. Данные занесите в таблицу 4. 3. Исследуйте динамику восстановления содержания оксигемоглобина при восстановлении дыхания.
Таблица 4
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что называется датчиком? Укажите основные типы датчиков. 2. Начертите схему моста Уитстона и объясните принцип его работы. 3. Опишите устройство и принцип действия тензодатчика, его применение в медицине. 4. Что показывает коэффициент тензочувствительности? Какие характеристики датчика определяют этот коэффициент? 5. Объясните устройство и принцип действия термодатчиков.
ЛИТЕРАТУРА
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14 ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФА Цель работы: 1. Изучение теоретических основ электрокардиографии. 2. Изучение принципа работы и устройства электрокардиографа. 3. Обучение использованию кардиографа. 4. Снятие электрокардиограммы и определение ее основных характеристик. Оборудование: электрокардиограф, электроды, марлевые прокладки, физиологический раствор. Значение метода. Электрокардиография— регистрация электрических процессов в сердечной мышце, возникающих при ее возбуждении. Этот метод нашел широкое применение вследствие доступности и безвредности. Электрокардиография является одним из основных диагностических методов при исследовании деятельности сердца и используется для диагностики нарушений сердечно-сосудистой системы и оценки общего состояния здоровья человека. Теоретическая частьВ основе электрокардиографии лежит теория Эйнтховена. Эта теория связывает биопотенциалы действия, возникающие при сокращении сердечной мышцы, с разностью потенциалов, регистрируемой на поверхности тела человека. Сердце в теории Эйнтховена рассматривается как токовый диполь, расположенный в токопроводящей однородной среде. На рис.1. изображена схема эквивалентного электрического генератора (токового диполя). Рис. 1. Эквивалентная схема токового диполя (Е - ЭДС источника, R - эквивалентное сопротивление внешней среды, r - внутреннее сопротивление). По закону Ома,  (1)Отсюда:  (2)При условии, что r >> R, можно считать, что  , (3)т.е. сила тока в генераторе практически не зависит от внешней среды. Такой генератор представляют в виде токового диполя - системы, состоящей из положительного полюса (истока тока) и отрицательного полюса (стока тока), расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Основной характеристикой токового диполя является дипольный момент:  , (4)где I - ток в диполе, равный току во внешней среде;  - вектор, направленный от "-" к "+", (совпадает с направлением тока внутри диполя), по модулю равный расстоянию между полюсами.При 0 диполь называют точечным.Потенциал поля в точке А будет пропорционален произведению  где  - модуль вектора  , а - угол между дипольным моментом и направлением на точку А, т.е. проекции вектора дипольного момента (0В, рис. 2).В возбужденном миокарде имеется множество элементарных диполей, роль которых выполняют мембраны возбужденных клеток. Каждый из этих элементарных диполей создает поле.  Рис. 2. Графическое определение потенциала электрического поля, создаваемого токовым диполем Di в точке А. Потенциал поля, создаваемого совокупностью диполей, равен алгебраической сумме потенциалов полей, образуемых отдельными диполями. Тогда суммарный потенциал электрического поля в точке, удаленной на расстояние r от диполей, складывается из потенциалов элементарных диполей Di:  , (5)где n - количество элементарных диполей, - удельное сопротивление среды. Сумму проекций можно рассматривать как проекцию вектора дипольного момента  одного токового диполя, равного сумме элементарных диполей  : (6)Этот токовый диполь называют эквивалентным диполем сердца. Таким образом, потенциал внешнего электрического поля можно представить в виде потенциала одного эквивалентного электрического диполя : (7)где  – угол между и направлением на точку регистрации потенциала;  - модуль вектора .Пусть диполь, создающий электрическое поле, находится в центре равностороннего треугольника ABC (рис. 3)  Рис. 3. Построение проекции вектора на стороны равностороннего треугольника АВС.Тогда, используя (7), графически можно получить, что отношения напряжений на сторонах этого треугольника такие же, как отношения проекций вектора на соответствующие стороны этого треугольника: , (8)где U – напряжение между вершинами треугольника;  - углы между вектором и направлением на соответствующие точки регистрации потенциала.Согласно теории Эйнтховена, сердце есть токовый диполь с дипольным моментом  , который, поворачиваясь, изменяет свое положение во время сердечного цикла, и описывает сложную пространственную кривую, которую приближенно можно считать лежащей в плоскости грудной клетки. Эта кривая имеет три характерные петли, обозначаемые P, QRS и T. Эта кривая показана на рис. 4 . Рис. 4. Кривая, описываемая концом вектора дипольного момента сердца за цикл его работы. На рис. 5 показано расположение эквипотенциальных линий для токового диполя  .  Рис. 5. Расположение эквипотенциальных поверхностей токового диполя сердца. Эйнтховен предложил снимать разность потенциалов между вершинами равностороннего треугольника, которые приблизительно расположены на правой руке, левой руке и левой ноге (рис. 6). Разность потенциалов между двумя точками тела в физиологии называет отведением. Отведения I, II и III называются стандартными. Для их получения электроды накладывают на верхние и нижние конечности. К правой ноге подключают провод заземления. Возможно также применение добавочного грудного электрода. Отведения с этим электродом называются грудными. Эти отведения дают дополнительную диагностическую информацию.  Рис. 6. Схема отведений по Эйнтховену (ПР - правая рука, ЛP - левая рука, ЛН - левая нога). Основные отведения соответствуют сторонам треугольника ABC (рис. 3) и разностям потенциалов между вершинами этого треугольника. Динамика изменения разности потенциалов на каждом отведении имеет характерный вид, изображенный на рис. 7 и называется электрокардиограммой.  Рис. 7. Электрокардиограмма. Связь петли QRS, описываемой концом вектора дипольного момента сердца D0 и комплексом QRS на электрокардиограмме, представлена на рис. 8.  Рис. 8. Связь петли QRS, описываемой концом вектора дипольного момента сердца и комплексом QRS на электрокардиограмме.На электрокардиограмме различают три положительных (направленных вверх) зубца Р, R, Т, и два отрицательных (направленных вниз) зубца Q и S. Эти зубцы характеризуют величину ЭДС сердца в различные периоды его работы. Кроме этого, на электрокардиограмме измеряются интервалы времени, характеризующего длительность различных фаз сердечного цикла. Начинается ЭКГ положительным зубцом Р. За ним следует горизонтальная или почти горизонтальная линия, которая заканчивается непостоянным, обычно очень маленьким зубцом Q. Интервал Р-Q измеряется от начала зубца Р до начале зубца Q. Восходящая часть зубца Q непосредственно переходит в положительный зубец R, нисходящая часть зубца R переходит в отрицательный непостоянный зубец S. За зубцом S (или R) следует горизонтальная линия – интервал S-Т. Иногда зубец S сразу полого переходит в положительный зубец Т. За зубцом Т иногда следует зубец U. Затем идет горизонтальная (изоэлектрическая линия), соответствующая периоду диастолы. В ЭКГ различают предсердный и желудочковый комплексы. Зубец Р появляется, когда начинается возбуждение предсердий. Начальная часть его соответствует возбуждению правого предсердия, средняя - возбуждению левого предсердия. Форма, направление и величина зубца Р в норме для различных отведений варьируют в широких пределах. Интервал Р-Q соответствует периоду от начала возбуждения предсердий до начала возбуждения желудочков. Комплекс QRS отражает процеcc постепенного oxвата возбуждения oбоиx желудочков. Зубец R обычно самый большой и соответствует периоду систолы желудочков. Величина и форма зубца R варьируют в различных отведениях и зависят от положения сердца в грудной клетке. Зубец Т соответствует периоду падения возбуждения желудочков. Основными характеристиками ЭКГ являются форма и высота зубцов и длительность интервалов. При патологических изменениях в сердце происходит изменение этих характеристик, что позволяет использовать электрокардиограммы для диагностики заболеваний сердца. Зная высоту зубцов ЭКГ, можно определить углы, образованные вектором дипольного момента сердца с линиями отведений. В момент времени, когда дипольный момент сердца принимает максимальное значение (зубец R на ЭКГ), направление дипольного момента (электрическая ось сердца) совпадает с его анатомической осью. На основании этого, используя электрокардиограмму, можно определить положение анатомической оси сердца. | ||||||||||||||||||||||||||||||||