Презентація на тему:
“Медична і біологічна фізика”

Під загальною редакції кориспондента АПН України, професора О.В.Чалого

ПРЕЗЕНТАЦІЯ НА ТЕМУ: “Медична і біологічна фізика” І том, розділ 5, ст. 357 – 411 “Електронна медична апаратура”

РОБОТУ ВИКОНАЛА УЧЕНИЦЯ 11-В КЛАСУ 5 ГРУПИ УМЛ НМУ ІМ. О. О. БОГОМОЛЬЦЯ ДРАБКИНА КРИСТИНА ПІД КЕРІВНИЦТВОМ ЛЯЛЬКО ВІРИ ІВАНІВНИ

ПЛАН: Загальні відомості про електронну медичну апаратуру Класифікація ЕМА Техніка безпеки Технічні характеристики ЕМА Взаємодія електромагнітного поля з біологічними тканинами УВЧ-апарат Ультразвуковий терапевтичний апарат Апарат для дерсонвалізації “Іскра-1” Електрокардіограма (ЕКГ), електрокардіограф Реограф РГЧ-01

“У міру поглиблення наших знань з біології ми зіткнемося з тим, що різниця між біологією і електронікою буде все більше стиратись” Фрімен Дайсон План

Електронна медична апаратура – один з основних розділів дисципліни “ Біофізика, інформатика і медична апаратура ”. В цьому розділі, “ Біофізика, інформатика і медична апаратура ”, студенти знайомляться з принципами роботи медапаратури. Та ще низка питань стосовно медапаратури викладаються в таких дисциплінах, які “Факультетська терапія з фізіотерапією”, “Променева діагностіка і променева терапія”, “Радіаційна медицина”, “Клінічна лабороторна діагностика” та в деяких інших. План

ДОЦІЛЬНІСТЬ ПОГЛИБЛЕННОЇ ПІДГОТОВКИ СТУДЕНТІВ-МЕДИКІВ В ОБЛАСТІ СУЧАСНОЇ МЕДИЧНОЇ АПАРАТУРИ ВИПЛИВАЄ З ТАКИХ ФАКТОРІВ: Кількість спеціалістів, діяльність яких пов’язана з медапаратурою і які працюють в медичних лікувальних закладах в розвинутих країнах, становить приблизно 20-30% від загального числамедичних робітников. У нас ця цифра значно меньша. Швидко зростає кількість і якість січасних медичних приладів, які використовуються при діагностиці, лікуванні та профілактиці раізних захворювань. Прикро, але випускники вищіх медичних навчальних закладів України ще слабо юявлять собі можливості і напрямки використання сучасних електричнних медичних апаратів і систем. Зростає увага різних закордонних і вітчизняних, комерційних і некомерційних організацій до діяльності, пов’язаною з використанням сучасної медичної техніки. Велика увага приділяється проблемам медичної техніки (біомедичної інженерії ) вченим в різних країнах. Про це говорить принаймі той факт, що існує Всесвітня федерація медичної і біологічної інженерії, яка кожного року проводить міжнародні симпозіуми, а раз на три роки – Всесвітні конгреси з медичної фізики і біомедичної інженерії. План

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ЕЛЕКТРОННУ МЕДИЧНУ АПАРАТУРУ (ЕМА) Медична електроніка – галузь науки і техніки, яка використовує електроніку, її принципи , методи і прилади для розв’язання медичних задач. План

Електроніка в медицині використовується для таких задач: Отримання, обробка і автоматичний аналіз первинної медичної інформації Створення силових полів для впливу на організм Моделювання процесів, що відбуваються в організмі Автоматичне управління органами і системами, іх протезування, слідкування за функціональним станом організму пацієнта План

Є ДВА ОСНОВНИХ КЛАСИ ЕМА: ДІАГНОСТИЧНА ФІЗІОТЕРАПЕВТИЧНА План

ДІАГНОСТИЧНА ЕМА Реєстрація біопотенціалів Реєстрація неелектричних величин Передача медичної інформації на відстані Отримання рентгеноконтрастних зображень Ультразвукове сканування органів і тканин Радіоізотопне дослідження функцій органів і систем План

ФІЗІОТЕРАПЕВТИЧНА ЕМА Апаратура, в якій використовується дія постійного поля; Низькочастотна ЕМА (частоти до 20 кГц); Високочастотна ЕМА (частота 70 кГц – 30 МГц); Ультрачастотна ЕМА (частота 30 – 300 МГц); Надвисокочастотна і крайньовисокочастотна ЕМА (частота понад 300 МГц). План

ЕЛЕКТРОННА ТЕХНІКА ШИРОКО ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ І В ІНШИХ ГАЛУЗЯХ МЕДИЧНОЇ НАУКИ І ПРАКТИКИ: В експерементальній медицині і наукових дослідженнях; В організації охорони здоров’я і профілактичній медицині; У навчальному процесі. План

ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ Захист досягається дотриманням трьох основних вимог: Правильною конструкцією апарату, яка гарантує безумовну безпеку; Використанням спеціальних засобів зовнішнього захисту, які забезпечують умовну безпеку; Вказівкою умов, за яких робота з обладнанням є безпечною. План

За способом захисту персоналу і пацієнта від електротравми все медичне устаткування ділиться на п’ять класів План

КЛАС 0 Апаратура має тільки один основний захист (ізоляцію) : це – побутова апаратура, а також апаратура, що використовується для господарських потреб медичних закладів, вона не презначена для безпосередньої роботи з паціентом. План

КЛАС І Апаратура, котра, крім основного захисту, має додатковий у вигляді заземлення, яке здійснюється одночасно із вмиканням приладу в мережу за допомогою вилки з провідником заземлення. План

КЛАС 0І Апаратура класу 0 і І, яка має спеціальну клему для заземлення приладу окремим провідником. План

КЛАС ІІ Апаратура цього класу характеризується використанням, крім основної ізоляції, ще й додаткової – у вигляді посиленої ізоляції устаткування або його частин, які знаходяться під напругою, небезпечної для життя паціента та персоналу. Це устаткування не має захисного заземлення, але може мати клему для робочого заземлення з метою зменьшення шумів від мережі. План

КЛАС ІІІ Апаратура цього класу характеризується низькою (не більше 24 В) напругою живлення, що є, поряд з основною ізоляцією, додатковою мірою захисту від електроудару, причиною якого може бути мережа. Це обладнання не має внутрішніх і зовнішніх кіл, у которих використовується висока напруга. Обладнення ІІІ класу, як правило, не заземлюється. План

ПРАВИЛА БЕЗПЕКИ 1. При підозрі неполадків під час підготовки приладу до роботи необхідно від’єднати його від мережі. Несправний прилад катигорично забороняється використовувати ти експлуатувати. Підозра у несправності виникає при нестабільній роботі вимірювальних та індикаційних пристроїв, відсутньості або неможливості плавної регуляції приладу, виникнені підозрілих шумів, тріску, запахів тощо. План

2. Перешкоди (шуми) не можна усувати, накладаючи додаткрвий електрод заземлення на паціента, оскільки при цьому можливий небезпечний витік струму крізь тіло пацієнта. Ймовірність такої загрози особливо велика при використанні декількох вимірювальних приладів; якщо таке заземлення все ж таки необхідне, то воно повинно бути єдиним (винятком є заземлення двома нейтральними електродами при діатермії). План

3. Заземлення шляхом під’єднання до труб опалення та водопроводу не можна вважати задавольним, оскільки завжди існує ймовірність, що в іншому приміщенні на цю ж трубу заземлено прилад із значним витоком струму, який може поширитися на пацієнта й обслуговуючий персонал. План

4. Якщо одночасно використовується декілька приладів, вони повинні мати одну спільну точку заземлення. Не можна під’єднувати прилади до “землі” послідовно, у цьму випадку утворюється “петля заземлення” , по якій циркулюють струми втрат. 5. Заміна патронів, вилок та інших з’єднувачів повина виконуватись лише фахівцями, хоча на перший погляд ця робота здається досить простою. План

6. Забороняється експлуатація приладів за умов, не вказаних в правилах їх використування. 7. Забороняється самостійно змінювати конструкцію апарата без дотримання умов його безпечної експлуатації. План

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЛЕКТРОННОЇ МЕДИЧНОЇ ТЕХНІКИ План

ЧУТЛИВІСТЬ S Визначається мінімальними змінами сигналу, котрі можна спостерігати і реєструвати. Якщо пристрій має перетворювач, S визначається відношенням амплітуди вхідного сигналу до амплітуди сигналу на виході S = AВХ / АВИХ План

ЛІНІЙНІСТЬ ЗДАТНІСТЬ ПРИСТРОЮ ЗБЕРІГАТИ ПОСТІЙНУ ЧУТЛИВІСТЬ В УСЬОМУ ДІАПАЗОНІ ВЕЛИЧИНИ, ЯКА ВИМІРЮЄТЬСЯ. ДЛЯ ЛІНІЙНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА: АВИХ = S * AВХ ДЛЯ НЕЛІНІЙНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА: AВИХ = S ( AВХ ) * AВХ План

ДИНАМІЧНИЙ ДІАПАЗОН ВИЗНАЧАЄТЬСЯ МЕЖАМИ ВИМІРЮВАНОЇ ВЕЛИЧИНИ (АMIN – AMAX) ЧАСТОТНИЙ ДИНАМІЧНИЙ ДІАПАЗОН ВИЗНАЧАЄТЬСЯ ВЕЛИЧИНОЮ НЕЛІНІЙНИХ СПОТВОРЕНЬ НА ГРАНИЧНИХ ЧАСТОТАХ План

ІНЕРЦІЙНІСТЬ ВИЗНАЧАЄТЬСЯ ЗДАТНІСТЮ ЧУТЛИВОГО ЕЛЕМЕНТА ПЕРЕТВОРЮВАЧА СТЕЖИТИ ЗА ЗМІНАМИ ВХІДНОЇ ВЕЛИЧИНИ План

ТОЧНІСТЬ ВИЗНАЧАЄТЬСЯ ПОХИБКАМИ ВИМІРЮВАНЬ, РЕЄСТРАЦІЇ, ПЕРЕТВОРЕНЬ. КЛАС ТОЧНОСТІ У МЕДИЧНІЙ АПАРАТУРІ ВИЗНАЧАЮТЬ ВЕЛИЧИНОЇ ВІДНОСНОЇ ПОХИБКИ У ВІДСОТКАХ План

СТАБІЛЬНІСТЬ РОБОТИ ВИЗНАЧАЄТЬСЯ ЗДАТНІСТЮ ПРИСТРОЮ ЗБЕРІГАТИ ПІД ЧАС РОБОТИ СВОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОСТІЙНИМИ План

ВЗАЄМОДІЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПОЛЯ З БІОЛОГІЧНИМИ ТКАНИНАМИ План

ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕМП План

НАПРУЖЕНІСТЬ Напруженість Е – векторна силова характеристика електричного поля. Чисельно дорівнює силі, яка діє на одиничний точковий позитивний заряд, вміщений у дану точку поля: Е = F/q План

ВЕКТОР ЕЛЕКТРИЧНОЇ ІНДУКЦІЇ Вектор електричної індукції D – характеристика електричного поля, яка визначається кількістю і розташуванням джерел ЕП у просторі План

ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ Електричний струм – впорядкований рух заряджених частинок, характеризується силою струму І = dq/dt та густиною струму j План

МАГНІТНА ІНДУКЦІЯ Магнітна індукція В – векторна силова характеристика магнітного поля B = Fmax / q * V B = Fmax / I * L B = Mmax / Pm План

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ, ЩО ХАРАКТЕРИЗУЮТЬ ДІЮ ЕПМ НА БІОЛОГІЧНІ ТКАНИНИ План

ІОННІ СТРУМИ У фізіотерапії використовуються: Постійний електричний струм – виникає у тканинах при накладанні електродів, між якими підтримується постійна різниця потенціалів. Методики: Гальванізація - пропускання постійного струму малої величини через тканини організму Електрофорез – введення у тканини організму лікарських речовин, які продисоціювали на іони, шляхом пропускання постійного струму План

Змінний імпульсний струм іонного походження низької частоти Методики: Електростимуляція Електроімпульсація Високочастотні струми провідності (діатермія, електротермія, електрокоагуліція) План

ПОЛЯРИЗАЦІЯ Поляризація – процес, пов’язаний з орієнтацією зарядів у речовині при дії зовнішнього постійного електричного або магнітного полів. Розрізняють: Орієнтаційну Електронну Іонну Обємну План

ТЕПЛОВИЙ ЕФЕКТ СТРУМІВ ПРОВІДНОСТІ ІНДУКЦІЙНІ СТРУМИ ПРОГРІВАЮТЬ СЕРИДОВИЩА, ЯКІ МАЮТЬ МАЛИЙ ПИТОМИЙ ОПІР, ТОБТО ДІЛЯНКИ, В ЯКИХ ВИНИКАЮТЬ ЦІ СТРУМИ ( КРОВ, ЛІМФА, МЯ’ЗИ) План

СПЕЦИФІЧНА ДІЯ ЕМП НА БІОЛОГІЧНІ ТКАНИНИ Зміна структури біологічно активних молекул за рахунок: Нагріву тканин вище допустимої температури Резонансного поглинення енергії ЕМП Поляризації Зміна мембранних процесів за рахунок: Зміни локальних концепцій іонів Дії зовнішнього ЕП Зміна швидкостей хімічних реакцій План

Лабораторна робота №1 “Робота з фізіотерапевтичною апаратурою” План

Мета роботи: вивчити основи взаємодії ЕМП з БТ і набути навички роботи на деяких фізіотерапевтичних апаратах. План

РОБОТА З УВЧ-АПАРАТОМ Увч-терапія – лікувальний метод,котрий використовує вплив електричного поля ультрависокої частоти (30 – 300 МГц) Лікувальний фактор: біологічні тканини знаходяться в електричному полі конденсатора, обкладинки якого – ізольовані пластини електродів. На ці пластини подається високочастотна напруга амплітудою декілька сотень вольт. Для уникнення електричного контакту пацієнта з електродами, вони вкриті ізолюючим шаром діелектрика. Основним діючим фактором при цьому є струми зміщення, що виникають у БТ під впливом електричного поля змінної напруженості Е. Окрім теплового впливу на тканини, електричне УВЧ-поле чинить високоефективну специфічну дію на зміни біохімічних процесів у клітині за рахунок коливальної і коливально-обертальної дії на молекулярні структури, що призводить до змін швидкості метаболічних реакцій План

УЛЬТРАЗВУКОВИЙ ТЕРАПЕВТИЧНИЙ АПАРАТ Ультразвук – механічні коливання з частотою, більшою 20 кГц, що розповсюджуються в пружних серидовищах План

ДІЇ УЛЬТРАЗВУКУ: Біологічна – обумовлена комплексною дією механічних, теплових, фізико-хімічних факторів і залежить від інтенсивності і частоти УЗ-випромінювання Механічна – обумовлена деформаціями мікроструктур тканин, що виникають при проходженні ультразвукової хвилі Теплова – обумовлена поглинанням акустичної енергії УЗ-хвилі і перетворення її у теплову Фізико-хімічна – обумовлена активізацією біохімічних ракцій План

АПАРАТ ДЛЯ ДАРСОНВАЛІЗАЦІЇ “ІСКРА-1” Дарсонвалізація – лікувальний метод, якмй використовує імпульсні електромагнітні коливання високої частоти і низькочастотні електричні розряди, котрі супроводжують ці коливання. Розрізняють: Загальну Локальну (місцеву) План

При загальній дарсонвалізації ЕМП діє на весь організм пацієнта. Лікувальним фактором є імпульсний високочастотний індукційний струм. План

При локальній дарсонвалізаціі дії піддається тільки певна ділянка тканини. Лікувальними факторами є : Напруженість високочастотного електричного поля Іскровий розряд Легкі аероіони План

Лабораторна робота №2 “Робота з електрокардіографом ЕКСПЧТ-4 План

Мета роботи: Вивчити фізичні основи електрокардіографії, набути навички роботи з електрокардіографом. План

Додаткові теоретичні відомості Органи, тканини, окремі клітини та їхні частини володіють електричною активністю, тобто процес їхнього функціювання супроводжується появою в навколишньому середовищі змінного електричного поля, характеристики якого можна зареєструвати. Отриману інформацію використовують з діагностичною метою та з метою вивчення природи електричних явищ у біологічних тканинах. Реєстрація різниці потенціалів між точками середовища, яке оточує електрично активні тканини, називається електрографією, а результат цієї реєстрації – електрограмою (ЕГ) План

Природа електрокардіограми (ЕКГ) План

І концепція – серце як електричний диполь (теорія Ейнтховена). Основні положення теорії Ейнтховена. 3 положення: План

Положення №1 Серце являє собою диполь. Збуджена ділянка міокарда негативно по відношенню до незбудженої ділянки (мал. 5.11). Такий розподіл заряду еквівалентний дипольній системі зарядів, яку можна характеризувати інтегральним електричним вектором серця: P = ql План

Мал. 5.11. Серце як електричний диполь План

Положення №2 Диполь розміщений в однорідному діелектрику, тобто струми в такому середовищі відсутні, і електричне поле розглядається як статичне. Величина потенціалу в кожній достатньо віддаленій точці середовища (r>>l) дорівнює: План

Положення №3 Вибір стандартної системи відведень. Ейнтховен запропонував знімати різницю потенціалів між вершинами рівностороннього трикутника, у центрі якого знаходиться вектор Р (мал. 5.12). В цьому випадку різниці потенціалів між вершинами трикутника пропорційні до відповідних проекцій вектора Р на сторони трикутника. План

Мал. 5.12. План

Основним недоліком концепції І є : Твердження, що тканини, які оточують серце, - діелектрики, тобто обчислення потенціалу будь-якої точки середовища за вищевказаною формулою є некоректним. План

ІІ концепція - серце як сукупність струмових електричних генераторів, які знаходяться в електропровідному середовищі План

Положення №1 Еквівалентна схема струмового генератора (струмового поля) представлена на мал. 5.13. Тут Rг і Rс - відповідно внутрішній опір генератора і опір зовнішнього середовища. Для струмового генератора Rг >> Rс отже, I≈E/ Rг, тобто величина струму не залежить від опору середовища План

Положення №2 Струмовий дипольний момент D=IL, де I – це сила струму, L - вектор, який з’єднує полюси диполя. Позитивний плюс називають джерелом (витоком), негативний – відтоком. Напрямок вектора D показано на мал. 5.15. План

Положення №3 Потенціал поля струмового уніполя в однорідному середовищі р=const (мал. 5.14). Користуючись законом Ома в диференційній формі, означенням густини струму j=I/S, і тим, що у даному випадку S - площа поверхні сфери радіусом r (S=∏4r*r), знайдемо: План

Положення №4 Потенціал електричного поля, створеного струмовим диполем. Якщо L>>r, тоді останню формулу, яка визначає величину дипольного потенціалу, зручно представити через величину дипольного моменту План

Положення №5 Збуджений міокард розглядається як сукупність струмових диполів ,кожен з яких призводить до виникнення дипольного потенціалу в деякій точці a. План

Положення №6 Положення електричного поля серця складається з потенціалів, створених окремими елементарними диполями. Приймаючи обмеження: провідне середовище є однорідним (p=const), відстань r значно більша, ніж L, тобто розміри області збудження значно менші від розмірів тіла, цей потенціал можна наближено знайти у вигляді n-загальна кількість диполів, r-відстань від центру струмового диполя до точки відведення, p-питомий опір середовища План

Завдання до лабораторної роботи Завдання 1. Вивчіть технічний опис і інструкцію з експлуатації електрокардіографа та підготуйте його до роботи. План

Короткий технічний опис і інструкція по експлуатації електрокардіографа Застосування: -електрокардіограф ЕКСПЧ-4 (одноканальний, мережовий, портативний, з чорнильним та тепловим записом) використовується для запису електрокардіограми при дослівженні функцій серця План

Технічні дані: відведення, які реєструє прилад без перестановки електродів:І, ІІ, ІІІ, аVR, aVL, aVF, CR, CL, CF; швидкість руху стрічки – 50 мм/мВ товщина запису: нульової лінії – не більше 1.5мм, фронту калібрувального імпульсу – не більше 0.5мм; максимальна чутливість приладу – 15-20мм/мВ частотна характеристика приладу рівномірна від 0.22 до 80Гц з відхиленням на граничних частотах не більше 10% Ефективна ширина запису не більше 30мм. План

Будова електрокардіографа ЕКСПЧ-4 На малюнку 5.16. показано розміщення основних огранів керування кардіографом: 1- перемикач відведень, за допомогою якого під’єднують одне з вказаних відведень до підсилюючого каналу і реєстора 2- гніздечко кабелю “земля” 3- клема “земля” 4- чорнильниця 5- кнопка калібровки 1мВ, при натискуванні на неї подається імпульс в 1мв 6- ручка підсилення, обертанням якої можна плавно змінювати амплітуду сигналу, що записується План

7- ступінчастий перемикач підсилення (1:1, 1:2) 8- ручка зміщення пера, обертанням якої забезпечується переміщення пере відносно діаграмної стрічки 9- кнопка заспокоєння, яку використовують для контролю відхилень пера та для швидкого повернення його в нульове положення 10- перемикач стрічкопротяжного механізму, що має три положення(Р,К,З) 11- тумблер “мережа” 12- гніздо для підключення кабелю мережі План

Малюнок 5.16. План

Спрощена схема електрокардіографа Він містить вхідний блок (1-перемикач відведень), підсилюючий блок-2 і реєструючий пристрій -3, а також різноманітні ручки та кнопки керування, котрі забезпечують надходження і контроль сигналу при записі електрокардіограми (ЕКГ) План

Малюнок 5.17 План

Увага!!! При від’єднанні кабелю відведень від приладу або обриві провідника і порушенні контакту з електродом штекера сигнал, який реєструється, значно перевищує допустимий рівень вхідного сигналу, що призводить до надмірних коливань пера, розбризкурання чорнила і, як наслідок, до пошкодження гальванометра. У цьому випадку необхідно швидко перемикач відведень встановити в положення “0”. План

Завдання 2. Підготовка приладу до роботи 1. Поставити перемикачі управління в положення: Перемикач відведень –”0” Перемикач підсилення –”1:1” Ручку підсилення –”0” Зміщення пера – в середнє положення Важіль стрвчкопротяжного механізму в положення “3” План

2. Якщо прилад не заправлений стрічкою, заправте його таким чином: Вставте пальці у виїмки панелі приладу, натисніть вниз, виведіть верхній бортик стінки з-під лицьової панелі і підніміть її вгору Одягніть рулон стрічки на котушку і заправте папір вздовж столика на 10-15см; встановіть важіль у положення “К”, просуньте кінець стрічки між притискним роликом і стрічкопротяжним валиком до виходу стрічки з віконечка. План

3. Увімкнути прилад у мережу. Для цього: - Перевірте заземлення приладу Увімкніть тумблер “мережа” (повинна загорітися індикаторна лампочка ) після 10-15 хвилин прогрівання встановіть перо в середнє положення. План

Завдання 3. Калібровка кардіографа Для калібровки необхідно встановити стандартну чутливість приладу 10мм/мВ. План

Завдання 4. Запис електричних сигналів на електрокардіографі. 1)Приєднайте штекер кабелю відведень спочатку до соленоїда, а потім до мультивібратора, якийй імітує роботу серця. 2)Проконтролюйте надходження сигналів на вхід кардіографа: для цього поставте важіль у положення “К” – контроль, переведіть перемикач відведень у позицію “І” і натисніть кнопку заспокоєння “У”. При існуванні сигналу перо буде відхилятися. Аналогічну процедуру виконайте і для інших відведень. План

3) Запис сигналу проводиться таким чином: Ручкою “зміщення пера” встановіть його посередині діаграмної стрічки Важіль стрічкопротяжного механізму поставте у положення “Р” Натисніть кнопку “заспокоєння” і перемикач відведень поставте у позицію “І”. Зробіть запис кардіограми у першому відведенні. Аналогічні операції виконуються і при записі інших відведень. План

Загальне правило: зміна позиції перемикача відведень у режимі “Р”- робота проводиться при натисненій кнопці “У” – заспокоєння При закінченні запису електрокардіограми встановіть перемикач відведень у положення “0”, зніміть електроди, вимкніть прилад з мережі. План

Оформлення роботи. У звіті повинно бути: Спрощена схема електрокардіографа та його технічні характеристики Фрагменти запису калібрувального сигналу, ЕРС соленоїда та сигналів імітатора TRU p розрахунками амплітуди (в мВ) і частоти коливань (в Гц) та ударах за хвилину. План

Контрольні питання до лабораторної роботи Поняття про електрограму (ЕГ).Види ЕГ. Серце як електричний диполь та інтегральний електричний вектор серця (ІЕВ). Електричне поле диполя. Теорія Ейнтховена. Стандартна система відведень. Поняття про вектор-електрокардіографію. Серце як струмовий диполь. Потенціал поля струмового диполя. Спрощена блок-схема електрокардіографа. Поняття про диференційний підсилювач. Принцип зниження шумів. Електроди для зняття ЕГ План

Контрольні питання та задачі Вкажіть, які припущення теорії Ейнтховена роблять її непереконливою. У чому полягає істотна відмінність між двома розглянутими концепціями генезису ЕКГ? Що таке електричний вектор серця, в яких одиницях він вимірюється, яка його фізіологічка природа? Що таке еквівалентний струмовий диполь серця? Знайдіть величину потенціалу точки електричного поля струмового диполя, полюси якого віддалені один від одного на 5мм, з І=5мА у точці, яка знах. Від центра диполя на відстані r=0.1м, кут між r та L дорівнює 60. Середовище – електроліт з питомим опором p=10Ом*м План

Література для підготовки до лабораторної роботи Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высшая школа, 1992. Владимиров Ю.А. и др. Биофизика.– М.: Высшая школа. – Гл. 9 (разделы 1-7). Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высшая школа, 1987. – Гл. 14 (1-5), Гл. 21 (2,6), Гл. 22 (1-5). Ремизов А.Н. Курс физики, электроники, кибернетики для мед.университетов. – М.: Высшая школа, 1982. – Гл. 15 (разделы 1, 3, 4). План

Лабараторна робота №3 “Робота з реографом РГЧ-01 План

Мета роботи: Вивчити фізичні основи реографії, набути навички роботи з клінічним реографом, дослідити зв‘язок між змінами об‘єму та опору еластичної судини. План

Завдання 1. Підготовка приладу до роботи Вивчіть інструкцію з експлуатації реографа РГЧ-01 і підготуйте його до роботи. Згідно з інструкцією проведіть налагодження реографа. Завдання 2 Експериментальне дослідження залежності зміни опору трубки Rm від зміни об‘єму системи DV. План

Контрольні запитання для підготовки до лабораторної роботи Змінний струм. Імпеданс електричного кола. Поняття про векторну діаграму. Електричні властивості біологічних тканин. Еквівалентна електрична схема. Імпеданс біологічних тканин. Елементи реології. Об‘ємна деформація. Об‘ємна швидкість плину рідини. Пульсові хвилі. Особливості пульсацій у артеріальних та венозних судинах. Генезис реограми: зв‘язок між деформацією та змінами імпедансу, пояснення природи реограми (амплітуди та форми сигналу) за допомогою основних рівнянь реології. План

Додаткова література 1.     Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика.– М.: Высшая школа, 1992. 2.     Ремизов А.Н. Курс физики, электроники, кибернетики для медицинских институтов.– М.: Высшая школа, 1982.– Гл. 8 (раздел 8), гл. 18 (раздел 2), гл. 22 (раздел 7). 3.     Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика.– М.: Высшая школа, 1987.– Гл. 11 (разделы 1-2),гл. 18 (раздел 4). 4.     Ливенцев Н.М. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1978.– Ч.2, раздел 144, ч.1 разделы 9,10. 5.     Ливенцев Н.М. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1974.– Разделы 20, 21, 76. План

Додаткові теоретичні відомості Реографія (“рео” – течу, “графо” – пишу) – метод реєстрації деформацій ділянки тіла (зміна об‘єму) за змінами його електричних параметрів (опору). До певної ділянки тіла (рука, нога ,голова тощо) прикладаються електроди (пластинчасті, точкові, стрічкові тощо), між якими пропускається високочастотний електричний струм. Робоча частота, на якій реєструються зміни опору реографом, а, отже, і частота струму, має значення з діапазону 30-300 кГц. Густина цього струму найбільша в ділянках з великою електропровідністю. Це, здебільшого, кровоносні судини і міжклітинна рідина. Зміна опору ділянки біологічної тканини, таким чином, залежатиме від її кровонаповнення і змінюватиметься відповідно до кардіоциклу. План

Основні положення реографії 1. Зміна об‘єму ділянки DV пропорційна зміні її електричного опору DR: DV~DR 2. Зміну кровонаповнення органу (ділянки) можна знайти з рівняння нерозривності струменя для нестаціонарного потоку рідини, враховуючи об‘ємну швидкість притоку Qin(t) та відтоку Qout(t) рідини до даної ділянки План

Припустимо, що в певній ділянці по артеріальних судинах кров рухається з об‘ємною швидкістю Qа(t), об’ємний кровотік План

а по венозних – Qв(t), Qв (t) План

За цикл скорочення серця кількість крові, яка поступила до ділянки, рівна кількості, яка залишила ділянку. Враховуючи пульсуючий Qа(t) і порівняно плавний Qв(t) кровообіги, бачимо, що зміна об‘єму ділянки здійснюється завдяки різниці об‘ємних швидкостей Qа(t) та Qв(t): об’ємний кровотік Для проміжків часу [t1 t2] і навпаки, у проміжку [t2 t3] Отже, об‘єм ділянки на цих проміжках зростатиме, про що свідчить зменшення амплітуди реограми (залежність V(t)) об‘єм ділянки зменшується, План

об’ємний кровотік dR/dt Q Ця крива являє собою диференціальну реограму; вона відображає швидкість зміни об‘єму ділянки: План

   Величина об‘ємної швидкості рідини визначається рівнянням Гагена –Пуазейля де DP(t) – зміна тиску, X(r, h) – гідравлічний опір, який залежить від радіуса судини r та в‘язкості рідини h.    Зміну тиску можна оцінити за допомогою рівняння об‘ємної деформації ділянки де c – модуль об‘ємної пружності. План

Як видно з цих рівнянь, змінна величина DV буде залежати не тільки від того, як зміниться з часом Qin(t) та Qout(t) (що спостерігається при зміні хвилинного об‘єму крові (ХОК) чи ударного об‘єму серця), але і при зміні тонусу судин (модуль c) та їх просвіту (радіус r), які знаходяться під контролем нервової та гуморальної систем організму. Це означає, що одному і тому ж значенню Q (чи ХОК) можуть відповідати різні значення амплітуди реограми, тобто однозначного зв‘язку між і об‘ємною швидкістю кровотоку Q не існує. Певні клінічні методики дозволяють за змінами опору DR судити про зміни об‘єму DV. Існує декілька методик непрямої оцінки значень Q за опором R. Широко поширена в клініці методика А.А.Кедрова, яка використовує рівності відношень , де R – опір ділянки, V – її об‘єм, DV і DR – величини їх змін, відповідно. Ототожнюючи величину зміни об‘єму DV з ударним об‘ємом серця УО і величину V – з об‘ємом тіла Vm, яка є пропорційною до ваги тіла , і, знаючи значення P і DR, визначають величину ударного об‘єму серця (УО) за такою формулою: де k – деякий емпіричний коефіцієнт. План

Генератор високої частоти (ГВЧ) використовується для живлення моста. Принцип вимірювання опору ділянки тканин. Вимірювання змін опору ділянки тіла проводять спеціальним пристроєм реографа, який містить у собі вимірювальний міст. В одне з плечей моста увімкнено вимірювальний опір Rx, в друге – магазин опорів – R1 і R2, який дозволяє з точністю до 0,5 Ом встановити опір від 0 до 1100 Ом. Підсилювач (Пс) підвищує рівень сигналу на виході з моста Демодулятор (Дм) виділяє низькочастотну складову сигналу змін опору. План

Крім цього, реограф містить різні пристрої налагодження, калібровки та живлення вимірювальної схеми. На виході приладу звичайно отримують низькочастотний сигнал, який характеризує синхронну до наповнення зміну опору ділянки тканини, тобто сигнал реограми, або її диференційну форму (похідну від реограми), що відображує швидкість зміни кровонаповнення ділянки тканини. У цьому випадку відхилення стрілки індикатора мінімальне, а чутливість приладу – максимальна. Налагодження моста по реактивній складовій струму (завдяки паразитній ємності C) здійснюється за допомогою змінного індуктивного опору Xn, увімкненого в одне з плечей моста. Зміною величин опорів R1 і R2 досягається рівновага моста, тобто рівність потенціалів. План

Стислі технічні характеристики та інструкція з експлуатації реографа РГЧ-01 Призначення приладу. Реограф РГЧ-01 є електронним медичним діагностичним приладом і призначений для вимірювання змін активних опорів складової різних ділянок тіла пацієнта при одночасному вимірюванні абсолютних величин цих опорів. Реєструючими приладами можуть бути електрокардіографи, різних типів поліграфи. Технічні характеристики –             – несуча частота каналів 34 кГц – 79 кГц; –  максимальний коефіцієнт перетворення (чутливість) каналу знаходиться в межах від 25 до 1000 мВ/Ом, диференційного виходу – 20-60 мВ/Ом; – постійна часу диференційного виходу – не більше 11 мс; – нерівномірність амплітудно-частотної характеристики кожного каналу в межах від 0,2 до 70 Гц – не більше 10%; – діапазон зміни постійної складової активного опору від 30 до 1100 Ом, відносна похибка вимірювання активного опору не перевищує 10%. Величина струму в колі при будь-яких положеннях регуляторів не більша за 3 мА. Вказівка про техніку безпеки Прилад РГЧ-01 виготовлений по класу захисту ІІ. При експлуатації заземлення не є обов‘язковим. Робоче заземлення використовується для зменшення рівня перешкод (шумів). Для того щоб уникнути механічного пошкодження крихких потенціометрів і тумблерів – прохання: обертати всі ручки приладу без значних зусиль. Завдання 1. Підготовка приладу до роботи Вивчіть інструкцію з експлуатації реографа РГЧ-01 і підготуйте його до роботи. Згідно з інструкцією проведіть налагодження реографа. План

Опис конструкції апарата. Блок каналу реографа винесений з приладу і розміщений на лабораторному столі. На передній панелі каналу розміщені: перемикачі калібрувального сигналу (1), перемикач магазину опорів для грубого налагодження моста R1 (2), змінний резистор R2 з лімбом відліку для точного налагодження моста (3), регулятор для налагодження моста за реактивною складовою Хn (4), регулятор рівня виходу “Рів. Вих.” (5), гніздо Г для вимірювання калібрувальних резисторів та розняття “Вихід” (6) для увімкнення електродів. План

На передній панелі блока живлення (він знаходиться на столі викладача) розташовані: вимикач мереженого живлення “Мережа” (8), перемикач “Баланс каналів” (9), який містить вихід окремого каналу до індикатора, кнопка калібратора (7), при натисканні якої подається калібрувальний сигнал одночасно всім каналам. На задній панелі блоків розміщені гнізда для виведення сигналу реограми (верхнє гніздо) та її диференційної форми (нижнє гніздо). План

Підготовка приладу до роботи 1.  Увімкнути прилад в мережу (встановіть тумблер “Мережа” у положення “увімкнуто”). 2. Попередня настройка приладу (виконується у випадку розбалансування каналу, ступінь якого визначається викладачем): –   поставити ручки R1 та R2 у положення “0”; –  регулятор рівня виходу встановити у положення, при якому стрілка індикатора відхиляється на 3/4 шкали; –   повільно обертаючи регулятор Хn встановити (мінімальне значення) відхилення стрілки. 3. Налагодження реографа для зняття реограми (виконується студентами): –   перевірити підключення електродів до блока реографа з використання гнізда “ВХІД”; –   за допомогою регулятора “УР.ВИХ” встановити стрілку індикатора на 3/4 шкали. –  лімб регулятора R1 встановити на позначку 5; –  за допомогою регулятора R2 провести грубе налагодження моста за мінімальним відхиленням стрілки індикатора; –  поперемінним плавним обертанням регуляторів Хn та R2 збалансуйте міст точніше. (Спочатку, обертаючи потенціометр, добитися мінімуму, потім обертанням R2 зменшуємо відхилення стрілки; після цього поперемінним обертанням Хn та R2 добитись найменшого відхилення стрілки, причому для малих відхилень стрілки вихідного сигналу зробіть максимальним). План

Завдання 2 Експериментальне дослідження залежності зміни опору трубки Rm від зміни об’єму системи DV. Дослідження проводиться на моделі, яка імітує властивості судини: Зміна об‘єму системи проводиться за рахунок рідини, витісненої з шприца; частина цієї рідини потрапляє в трубку і викликає зміну її об‘єму DVm. 1. Вимірювання амплітуди реограми. Плавним рухом шприца ввести дозований об‘єм рідини DV, який послідовно дорівнює 10; 7,5; 5 і 2,5 мл – цим об’ємам відповідають мітки на шприці. Для кожного із значень DV виміряйте амплітуду реограми на екрані осцилографа. Дані занести в графу А (мм) заздалегідь приготованої таблиці. План

2. Визначення величини зміни опору. Для визначення величини DRm необхідно провести калібровку реографа. З цією метою встановіть значення Rk (Ом) (ручка 1) рівним 0,25, натисніть кнопку калібровки (7) і виміряйте амплітуду калібрувального сигналу на екрані Ak (мм). Знайдіть чутливість приладу: (Ом/мм) (якщо калібровка не може бути виконана, то треба взяти чутливість комплексу a=0,05 (Ом/мм). Визначити значення (Ом) План

3. Теоретичне визначення зміни об‘єму трубки DVm для кожного витісненого об‘єму рідини DV знаходять із співвідношення За знайденими значеннями DVm визначте відношення DVm/V . Знайдіть середнє його значення. Поясніть зміст одержаного коефіцієнта, враховуючи розподіл рідини між об‘ємами макета. За даними експериментальних досліджень побудуйте графік залежності: Таблиця. Вимірювання об‘єму еластичної трубки         Оформлення роботи. У протоколі повинно бути: а) коротке пояснення фізичних основ реографії; б) схема лабораторної установки; в) таблиця з результатами вимірювань; г) графік залежності реограми від зміни об‘єму системи і висновки. План № Зміна об’єму системи DV, мл 10 7,5 5 2,5 1 Амплітуда реограми А, мм 2 Зміна опору D R, мм 3 Зміна об’єму трубку DVm мм 4 Відношення DVm/V

Контрольні питання та задачі      1. Який зв’язок між реограмою судини та величиною тиску рідини (крові) у ньому? Якими фізіологічними параметрами судин визначається величина амплітуди реограми?      2. Чи впливає швидкість кровотоку (лінійна, об‘ємна) на амплітуду?      3. Яким чином здійснюється налагодження вимірювального моста реографа?      4. Як зміниться реограма аорти при зміні жорсткості її стінок (наприклад, при атеросклерозі)? Завищеними чи заниженими є результати визначення ударного об‘єму крові за методикою А.Кедрова у цьому випадку? 5. Чи зміниться реограма судини, якщо лінійна швидкість кровообігу зросте вдвічі? План