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

• Название: Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике красноярск 2004
• Анкор: Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике.doc
• Дата: 30.01.2017
• Размер: 10.98 Mb.
• Имя файла: Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологическо.doc
• Тип: Руководство; #1280
• Категория: Физика
• страница: 18 из 24

ЗНАЧЕНИЕ МЕТОДА

Реография позволяет достаточно быстро определить кровоснабжение органов и тканей при минимальном воздействии на пациента. Метод универсален и применяется при исследовании кровенаполнения сердца (реокардиография), головного мозга (реоэнцефалография), печени (реогепатография), периферических сосудов конечностей (реовазография) и других органов и тканей.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Реография – метод исследования кровенаполнения органов и тканей или отдельных участков тела на основе регистрации их сопротивления переменному току высокой частоты.

Одна из причин изменения электрического сопротивления живых тканей – колебания их кровенаполнения. Использование высокочастотных токов необходимо для сведения к минимуму явлений поляризации в системе «электрод – кожа».

При применяемых в реографии частотах имеет место преимущественно ионная проводимость, так как проводниками служат жидкие среды организма, являющиеся слабыми электролитами. Ток при этом распространяется в основном по магистральным сосудам.

Изменения кровенаполнения и колебания электрического сопротивления тканей, расположенных между электродами, через которые пропускается ток высокой частоты, связаны формулой А.А. Кедрова:

, (1)

где – относительное изменение объема ткани в исследуемом участке, практически равное изменению объема крови в этом участке; - относительное изменение полного сопротивление этого участка.

В течение сердечного цикла Z изменяется в соответствии с изменением кровенаполнения исследуемого участка ткани: уменьшается при систоле и возрастает при диастоле. Графическая запись Z во времени называется реограммой (рис.1).

Рис. 1. Основные характеристики реограммы (h–амплитуда реограммы, h₁ – амплитуда для расчета ударного объема крови, а – длительность восходящей части реограммы, Т–период реограммы, h_к–высота калибровочного импульса).
В каждой реографической волне выделяют начало, вершину и конец, восходящую (анакротическую) и нисходящую (катокротическую) части. На нисходящей части могут наблюдаться 1 – 2 дополнительные волны.

Кривая в норме достаточно регулярна. Нарушения регулярности зависят от изменения ритма сердечных сокращений и дыхания. Регулярность может существенно нарушаться при патологии, например, при выраженной сосудистой дистонии.

Анализ реограмм производится по оценке её временных и амплитудных показателей. Из показателей реограммы наиболее информативными являются следующие:

• 
  реографический индекс (РИ)– отношение амплитуды реограммы h к величине стандартного калибровочного импульса h_к. РИ характеризует величину пульсового кровенаполнения.
  
• 
  время восходящей части волныа, характеризующее полное раскрытие сосуда.
  
• 
  периодреограммы Т, соответствующий длительности сердечного цикла
  

Абсолютные значения этих показателей зависят от области исследований и возраста. Время подъёма реографической волны в норме 0,08 – 0,13с. Реографический коэффициент составляет 10 – 13%.

Амплитуда реограммы у здоровых людей в среднем составляет:

• 
  для бедра – 0,035 Ом,
  
• 
  для плеча – 0,05 Ом,
  
• 
  для предплечья и голени – 0,06 Ом,
  
• 
  для пальца 0,24 Ом.
  

Снижение эластичности артерий, вызванное повышением тонуса или органическими поражениями стенки сосудов, сопровождается уменьшением амплитуды, ростом длительности восходящей части, увеличением реографического коэффициента, закруглением вершины кривой, сглаживанием волны из-за исчезновения диастолических волн.

Для дифференцировки функциональных изменений от органических нарушений и выяснения компенсаторных возможностей сосудистой стенки применяют функциональные пробы.

Постуральная проба – регистрация реограммы голеней и стоп в положении с приподнятыми конечностями под углом 40º (а) и с опущенными под углом 90º голени (б), У здоровых лиц в положении (а) отмечается увеличение амплитуды систолической волны, в положении (б) – уменьшение.

Проба с локальной физической нагрузкой – регистрация реограммы в области голеностопного или лучезапястного суставов после сгибания и разгибания в течение 1 мин. При заболевании артерий амплитуда не меняется или уменьшается, длительность реографической волны увеличивается на 30-60% (отрицательная проба).

Холодовая проба – реографическое исследование кисти при её охлаждении в течение 1 одной минуты под водой при температуре 5-8º С. В норме после пробы амплитуда реографической волны уменьшается и через 6-8 мин возвращается к исходной.

В клинических исследованиях реокардиография применяется для изучения кровенаполнения сердца, крупных сосудов, изучения гемодинамики малого круга кровообращения. Также она используется для определения ударного объёма крови. Согласно формуле А.А. Кедрова (1):

V=∆Z∙V/Z (2)

Однако значение V в каждом конкретном случае измерить затруднительно, поэтому объём численно приравнивают к массе тела. Таким образом, ударный объём крови (УО) вычисляется по формуле:

УО=∆Z∙V/Z , (3)

где V – объём тела, численно равный массе, Z – базовый импеданс,

∆Z – прирост импеданса.

Прирост импеданса рассчитывают, исходя из того, что во время систолы наряду с притоком крови имеется её отток. Чтобы учесть это, производят экстраполяцию кривой. Наиболее точным считается метод экстраполяции В. Г. Кубичека в интервале времени, равном периоду изгнания крови из сердца (рис. 1).

Реографические исследования проводятся с помощью реографа, который для усиления и записи сигналов подключается к электрокардиографу, электроэнцефалографу или другому аналогичному прибору. На рис. 2 представлена блок-схема биполярного мостового реографа (биполярными называются реографы, в которых используется наложение двух электродов).



Рис. 2. Блок-схема реографа.
Принцип работы реографа (рис. 2) заключается в том, что от генератора высокой частоты (5) (частота тока 120 кГц, величина тока 1 - 5мА) ток пропускается через исследуемый участок ткани, который находится между электродами (1). Данный участок включен в плечо измерительного моста реографа (2), позволяющего измерять сопротивление (R₁, R₂ – омические сопротивления уравновешенных плеч моста; R₃, C₃ – сопротивление и ёмкость, компенсирующие параметры объекта). Значения R₃ и C₃ устанавливаются равными полному сопротивлению исследуемого участка тела между электродами – измерительный мост сбалансирован. Колебания кровенаполнения объекта приводят к изменению его сопротивления. Изменение сопротивления пациента преобразуется в пропорциональные напряжения, которые усиливаются с помощью усилителя (3). Демодулятор (4) позволяет выделить регистрируемый низкочастотный сигнал изменения сопротивления. Размер и форма электродов определяется областью и целями исследования.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Задание 1. Ознакомиться с органами управления реографа.

1. 
   Изучите назначение органов управления реографа:
   

Реограф РГ4-01 является четырёхканальным. На лицевой панели аппарата расположены органы управления: в левой части – тумблер включения питающей сети «ВКЛ-ВЫКЛ» и кнопка подачи калибровочного импульса «». Далее расположены 4 группы органов управления для каждого из каналов в отдельности. Сюда входят:

• 
  кнопка для настройки и работы «КОНТР-РАБ»,
  
• 
  тумблер переключения «ЭКВ-ПАЦ»,
  
• 
  калибровочное сопротивление установки баланса «»,
  
• 
  тумблер переключения амплитуды калибровки «0,1-0,05»,
  
• 
  эквивалентное сопротивление «Rэкв».
  

2. 
   Изучите назначение органов управления регистрирующего прибора – электрокардиографа.
   

Установите скорость записи υ = 25 мм/с.

Задание 2. Записать реограмму и определить ударный объём крови.

1. 
   Наложите электроды: первый электрод – на запястье правой руки, второй – на запястье левой.
   
2. 
   Включите приборы.
   
3. 
   Определите сопротивление R участка тела между электродами.
   

Для этого:

1. 
   переключите тумблер «ЭКВ-ПАЦ» в положение «ПАЦ» и, нажав кнопку «КОНТР-ПАЦ», установите гальванометр на «0», вращением ручки «Ω»
   
2. 
   переключите тумблер в положение «ЭКВ» и, нажимая кнопку «КОНТР-ПАЦ», установите гальванометр на «0», вращая ручку «Rэкв».
   

Повторяя п. а) и b), добейтесь равновесия моста переменного тока и запишите значение R(«Ω»).

4. 
   Нажмите кнопку «ЗАПИСЬ» на кардиографе и запишите калибровочный импульс, несколько раз быстро нажав кнопку «» на панели реографа.
   
5. 
   Переключите тумблер "ЭКВ–ПАЦ" в положение "ПАЦ" и зарегистрируйте несколько циклов реограммы.
   

При движении ленты кардиографа нужно задержать дыхание.

6. 
   Рассчитайте ударный объём крови (УО) по формуле:
   

(4)

где R – электрическое сопротивление тела между электродами,

h₁ – амплитуда реограммы, найденная методом экстраполяции (см. рис. 1),

h_k– амплитуда калибровочного импульса,

V – объём тела, численно равный массе.

Задание 3. Выполнить реографическое исследование методом функциональных проб.

1. 
   Наложите электроды на испытуемого: первый электрод – на запястье, второй – на предплечье той же руки.
   
2. 
   Произведите настройку реографа для записи реограммы (п. 3 в задании 2).
   
3. 
   По калибровочному импульсу определите чувствительность прибора:
   

S=h_к/0,1 (мм/Ом) (5)

4. 
   Запишите несколько циклов реограммы.
   
5. 
   Согласно рис. 1 измерьте:
   

• 
  амплитуду реографической волны h(мм),
  
• 
  длительность восходящей части а(мм),
  
• 
  период Т(мм).
  

6. 
   Рассчитайте ∆R по формуле: ∆R=h/S, где S – чувствительность прибора.
   
7. 
   Рассчитайте длительность сердечного цикла:
   

Т(с)=Т(мм)/ υ;

где υ=25 мм/с – скорость движения ленты электрокардиографа.

6. 
   Рассчитайте реографический коэффициент –
   
7. 
   Проделайте постуральную пробу:
   

• 
  запишите реограмму в положении с поднятой рукой,
  
• 
  запишите реограмму в положении с опущенной рукой,
  

• 
  произведите измерения и расчёты в соответствии с п. 5-8.
  

10. Проделайте пробу с физической нагрузкой:

• 
  запишите реограмму в исходном состоянии,
  
• 
  поработайте кистью в течение минуты и вновь запишите реограмму,
  
• 
  произведите измерения и расчёты в соответствии с п. 5-8.
  

11. Проведите холодовую пробу с физической нагрузкой:

• 
  запишите реограмму в исходном состоянии,
  
• 
  остудите руки в проточной холодной воде в течение 1 минуты,
  
• 
  снимите показания после охлаждения,
  
• 
  повторите измерения после охлаждения кисти руки в течение 6-8 минут.
  
• 
  произведите измерения и расчёты в соответствии с п. 5-8.
  

12. 
    Результаты измерений занесите в таблицу.
    

№ опыта, проба	h,мм	R, Ом	а, мм	Т, мм	Т, с	а/Т∙100%
Постуральная проба
Проба с физической нагрузкой
Холодовая проба

12. 
    Проанализируйте полученные данные и сделайте вывод.
    

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. 
   Что такое реограмма?
   
2. 
   Какие физиологические параметры исследуются методом реографии?
   
3. 
   Начертите и объясните блок-схему реографа.
   
4. 
   Как с помощью реограммы определить ударный объём крови?
   
5. 
   Объясните назначение функциональных проб.
   
6. 
   Расскажите о применении реографии.
   

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Губанов Н.И., Утепбергенов А.А. Медицинская биофизика. –М.: Медицина, 1978. – С. 217-130.
   
2. 
   Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высшая школа, 1999. – С. 324.
   
3. 
   Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. –М: Высшая школа, 1987. – С. 330-331.