Физические основы электростимуляции
Лабораторная работа: «Измерение параметров импульсных сигналов»,
Шифр «Электростимуляция»
Вопросы к занятию:
1). Какие воздействия называют электростимуляцией?
2). Какие физиологические причины ограничивают минимальные и максимальные значения амплитуды импульсных токов при электростимуляции? Оцените тепловой эффект, возникающий в биологической ткани при электростимуляции.
3).Какими параметрами характеризуется электрические импульсы прямоугольной и произвольной формы?
4).Каков диапазон частот, используемых для электростимуляции и какими физиологическими причинами он обусловлен? При каких частотах и почему исчезают эффекты электростимуляции?
5).Как связана сила порогового тока электростимуляции с длительностью прямоугольного импульса?
6). Какова зависимость раздражающего действия тока от крутизны переднего фронта электрического импульса (закон Дюбуа-Реймона)?
7). Что такое кривая электровозбудимости и ее параметры – реобаза и хронаксия? 8). Каков смысл констант, входящих в уравнение Вейса-Лапика? Как определить их экспериментально? В каких единицах они измеряются и как связаны с реобазой и хронаксией?
9). В чём сущность диагностического метода хронаксиметрии?
10). Каковы значения параметров импульсных сигналов (частота, длительность, амплитуда) при электростимуляции сердца? Дайте их обоснование из физиологических соображений.
11) Каковы параметры электрического воздействия при дефибрилляции сердца?
12). Приведите блок-схему аппаратов электростимуляции. Дифференцирующая и интегрирующая электрические цепи, их применение в медицинской аппаратуре.
Решить задачи:
1. Аппарат «Электросон» даёт импульсы напряжения одной полярности прямоугольной формы с периодом 0,4 сек и скважностью 200. Определить длительность импульса.
2. Для прямоугольных импульсов длительностью 1 и 4 миллисекунд получены, соответственно, следующие пороговые значения тока, вызывающего сокращения мышц: 10 и 4 миллиампер. Найдите по этим данным реобазу и хронаксию.
3. В аппарате «Электросон» при частоте 25 Гц длительность импульса равна 1 мс. Определить скважность и время паузы после каждого импульса.
Литература:
1. В.Г.Лещенко, Г.К.Ильич. Медицинская и биологическая физика. «Новое знание», 2012г, с.289-299.
2. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика., 1987г.
3. И.А. Эссаулова, М.Е. Блохина, Л.Д. Гонцов. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Лабораторная работа №25, стр. 152-155.
Лабораторная работа «УВЧ»
Воздействие высокочастотных токов и полей на биологические ткани.
Вопросы к занятию:
1.Электромагнитные воздействия каких частотных диапазонов в медицине и используют для прогрева биологических тканей? Каковы параметры внешнего воздействия и характеристики тканей, определяющие тепловые эффекты при действии на организм высокочастотных (ВЧ) токов и полей? В чем отличия тепловых эффектов в тканях при ВЧ электротерапии и при прогреве грелками?
2.Получение высокочастотных электромагнитных колебаний. Колебательный контур. Технический и терапевтический контуры. Их назначение в физиотерапевтической аппаратуре.
3.Суть диатермии, область применяемых частот, способ подведения воздействия к пациенту, какие ткани лучше прогреваются при диатермии и почему?
4.Электрохирургия, принципы электротомии и электрокоагуляции. Моноактивная и биактивная методики.. Области медицинского применения электрохирургии. Источники опасности в электрохирургии
5.Индуктотермия. Параметры воздействия, способы подведения воздействия к пациенту, области медицинского применения. В каких тканях при идуктотермии происходит преимущественный нагрев?
6. УВЧ-терапия. Вид и параметры воздействия, способы подведения воздействия к пациенту. Почему при УВЧ-терапии на теле пациента в области воздействия не должно быть металлических предметов (кольца, шпильки, иголки и т.п.)?
7. Непрерывный и импульсный режим УВЧ-терапии. Каковы отличия первичных механизмов воздействия при УВЧ-терапии в непрерывном и импульсном режимах?
8. Микроволновая (СМВ и ДМВ) - терапия. Вид и параметры воздействия. В каких тканях при этих воздействиях происходит преимущественное выделение теплоты? Почему требования на дозирование воздействия при СМВ -терапии более жесткие, чем при УВЧ-терапии?
9. Каковы нетепловые эффекты при ВЧ электромагнитных воздействиях?.
10. Местная дарсонвализация. Вид и параметры воздействия: частоты, амплитуды напряжений и токов, способ подведения воздействия к пациенту. Почему при высоком напряжении, действующем на пациента при местной дарсонвализации, сила тока через него мала? Каковы области медицинского применения местной дарсонвализации?
11. Крайне-высокочастотная (КВЧ)-терапия. Укажите частоты (длины волн) применяемых электромагнитных полей и возможные механизмы биологического воздействия.
Литература:
1. В.Г.Лещенко, Г.К.Ильич. Медицинская и биологическая физика. «Новое знание», 2012г, с.301-311.
2. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика.
3. И.А. Эссаулова, М.Е.Блохина, Л.Д.Гонцов. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Лабораторная работа № 34.
Лабораторная работа: «Определение зависимости импеданса биологической ткани от частоты переменного тока». Шифр «ЖИВАЯ ТКАНЬ».
Вопросы к занятию:
1. Удельное сопротивление и удельная электропроводность электролитов. Единицы их измерения. Как связана удельная электропроводность электролитов с их свойствами (подвижностью ионов, зарядом ионов и др.)? Получите и объясните эту связь.
2. Ток в электролитах. Закон электролиза. Каковы особенности прохождения постоянного тока через биологические ткани (основной ток, внутритканевый поляризационный ток)?
3. Гальванизация и лечебный электрофорез. Каковы величины используемых токов и напряжений при этих воздействиях? Почему при воздействии на живую ткань постоянным током его плотность не должна превышать 0,1 мА/см2? Можно ли достичь в живой ткани заметного теплового эффекта при воздействии на нее постоянным током?
4. Омическое, емкостное и индуктивное сопротивления в цепи переменного тока. Зависимость импеданса цепи от частоты переменного тока. Резонанс в цепи.
5. Эквивалентная схема живой ткани. Импеданс биологической ткани, его зависимость от частоты переменного тока. Как определяется коэффициент жизнестойкости ткани?
6. Каковы физические основы реографии (импедансной плетизмографии)?
7. Каковы требования к электродам для медицинских исследований? Приведите эквивалентную схему регистрации биопотенциала. Почему необходимо снижать переходное сопротивление электрод-кожа и каковы методы его уменьшения?
8. Как возникает электродный потенциал? Приведите эквивалентную схему переходного сопротивления электродной цепи и объясните смысл и значение входящих в нее элементов. Почему при регистрации биопотенциалов недопустимо применение электродов из разных металлов?
Решить задачи:
1. Определить величину заряда, проходящего при гальванизации через участок биологической ткани в течение 2 мин, если плотность тока равна 0,1 мА/см2, а площадь электрода 24 см2.
2. Сопротивление ткани постоянному току в цепи между электродами при гальванизации составляет 2000 Ом при площади прокладок 100 см2 и плотности тока 0,1 мА/см2. Определить напряжение, которое должен обеспечивать аппарат гальванизации.
3. В аппарате франклинизации (предназначенном для воздействия на пациента электростатическим полем) последовательно с электродом включено сопротивление 50 МОм. Объясните его назначение и рассчитайте ток через тело пациента при касании электрода, напряжение на котором 50 кВ.
Литература:
1. В.Г.Лещенко, Г.К.Ильич. Медицинская и биологическая физика. «Новое знание», 2012г, с.245-268, с.314-316.
2. Г.К.Ильич, В.Г. Лещенко. Электрические и магнитные свойства биологических тканей, 2008г.