Процессы происходящие в тканях под действием электрических токов электромагнитных полей

Процессы, происходящие в тканях организма под действием электрических токов и электромагнитных полей

Живые ткани являются композиционными средами. Объемное сочетание разнородных компонентов.

Одни структурные элементы тканей обладают свойствами проводников, а другие — диэлектриков.

Проводники — это вещества, в которых есть свободные заряды, способные перемещаться под действием электрического поля (ионы)

Диэлектрики –обладают связанными зарядами (диполи) определяют поляризацию биологических тканей.

Первичное действие постоянного тока связано с:

1.Направленным движением ионов,

2. их разделением и изменением их концентрации в разных элементах тканей у БМ, а так же с

3. поляризационными явлениями.

Тело – свойства проводника. В тканях возникает ток проводимости, который течет по межклеточной жидкости. Здесь ток встречает наименьшее сопротивление.

Лечебное применение: гальванизация (50 мА, 60-80В), электрофорез (50 мА, 60-80В), франклинизация, аэроионизация

Аэроионы – ионы в воздухе, образованные благодаря действию космической, почвенной и солнечной радиации. Могут присоединятся к нейтральным молекулам и взвешенным частицам. Легкие отрицательные ионы – усиливают заряд эритроцитов.

Импульсные токи НЧ: раздражающее, стимулирующее действие. Т.к. есть быстрое перемещение и накопление ионов Na и K у клеточных мембран, а во время паузы – быстрое удаление.

Лечение: динамические токи (постоянные по направлению синусоидальные импульсные токи 50 Гц и 100 Гц, I=50 мА, U=60-80В), электросон, амплипульстерапия (синусоидальные переменные токи 5000 Гц, модулированных колебаниями 50-150 Гц), стимуляторы, дефибриллятор

Токи и поля высокой частоты(>200 Гц): тепловое + осцилляторное + специфическое воздействие

При этой частоте смещение ионов соизмеримо с их смещением в результате молекулярно-теплового движения

Преимущества ВЧ прогревания:

2. Селективное прогревание тканей, зависящее от удельного сопротивления

3. Управление мощностью тепловыделения

Пассивные электрические свойства биологических тканей

Живые ткани являются композиционными средами:объемное сочетание разнородных компонентов

Биологические ткани разнородны по электропроводимости и являются:

1. Проводники (внутриклеточная и межклеточная жидкость)

· обладают свободными зарядами(ионы)

· определяют электропроводность биологических тканей

Электропроводность – способность тканей пропускать электроток под воздействием электрического поля. Связана с присутствием ионов, которые являются свободными зарядами, создающими ток проводимости. В организме определяется электрическими свойствами крови, лимф, межклеточной жидкости и цитозоля. Электрический ток выбирает путь, где наименьшее сопротивление. Чем больше в тканях жидкости, тем больше электропроводность G. Определяется: наличием свободных ионов (их концентрацией и подвижностью), явлениями поляризации

· обладают связанными зарядами(диполи)

· определяют поляризацию биотканей

· под действием внешнего электромагнитного поля возникают токи смещения (выше 30 МГц)

Диэлектрики – вещества, в которых нет свободных носителей зарядов, а только связанные заряды – диполи. При помещении во внешнее электрическое поле, диполи ориентируются вдоль силовых линий поля. Поле внутри диэлектрика слабеет, возникают токи смещения.

Полное сопротивление (импеданс Z) слагается из омического(R) и емкостного(X_C) компонентов.

Электрический диполь.

Это система двух равных по модулю и противоположных по знаку точечных зарядов.

Основная характеристика диполя

Дипольный момент направлен от минуса к плюсу.

Элекрическое поле диполя.Сам диполь является источником электр. поляпотенциал в т. А прямо пропорционален проекции дипольного момента.

Диполь – частный случай системы эл зарядов, обладающий определенной симметрией. Общее название – эл мультиполь

Токовый диполь

— Это двухплюсная система из истока + и стока — тока в проводящей среде

Ток токового диполя: I= ЭДС/r

Эл момент токового диполя – от минуса к плюсу, от возбужденного к невозбуженному

электрическое поле токового диполя в неограниченной проводящей среде.

потенциал электрического поля токового диполя:(дипольного электрического генератора) (формула)

Откуда берется токовый диполь и дипольный момент в организме? Это распределение волны возбуждения по нервным и мышечным волокнам. Изменения эл поля сердца происходят при деполяризации и реполяризации мембраны клеток сердца. На диполь действует сила, завис от его электр момента и степени неоднородности поля

Представление об эквивалентном электрическом генераторе сердца, головного мозга и мышц

Биопотенциал органа отличен от биопотенциала клетки, так как очень трудно описать изменения во времени. Надо учитывать не только i и l кажлого из диполей, но и фазовые сдвиги между биопотенциалами под электродами. Поэтому для оценки функционального состояния органа по его электрической активности используют принцип эквивалентного генератора. Состоит в том, что орган из множества клеток, возб в различные моменты времени, представляется моделью единого генератора внутри организма. Но этот генератор создает на поверхности тела эл поле, которое изменяется в соответствии с изменением электрич активности изучаемого органа.

Модель Эйнтховена

— это модель,в которой электрическая активность миокарда заменяется действием одного эквивалентного точечного генератора(диполя). Короче: сердце – токовый диполь и эквивалентный генератор

Интегральный вектор сердца=дипольный момент сердца. Это результирующий вектор отдельных векторов-совокупности множества точечных диполей. Напряжение на поверх-ти тела – проэкция дипольного момента сердца и его БП.

Читайте также: Выкройки кукол тильда из ткани с размерами

Основные положения теории:

1. Сердце – токовый диполь в однородной провод среде

2. Дипольный момент сердца – все времч поворачивается, изменяет свое положение за время сердечного цикла

3. В соответствии, изменяется разность потенциалов между определенными точками на теле человека

Генез электрокардиограмм в 3 стандартных отведенияхв рамках данной модели.

Электрокардиограмма(экг) это запись с поверхности тела напряжений,которое отражают волны возбуждения по миокарду.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

44. Физические процессы в тканях, возникающие при воздействии током и электромагнитными полями

44. Физические процессы в тканях, возникающие при воздействии током и электромагнитными полями

Все вещества состоят из молекул, каждая из них является системой зарядов. Поэтому состояние тел существенно зависит от протекающих через них токов и от воздействующего электромагнитного поля. Электрические свойства биологических тел более сложны, чем свойства неживых объектов, ибо организм – это еще и совокупность ионов с переменной концентрацией в пространстве.

Первичный механизм воздействия токов и электромагнитных полей на организм – физический.

Первичное действие постоянного тока на ткани организма. Гальванизация. Электрофорез лекарственных веществ

Человеческий организм в значительной степени состоит из биологических жидкостей, содержащих большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах. 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 в разных элементах тканей.

Воздействие постоянного тока на организм зависит от силы тока, поэтому весьма существенное значение имеет электрическое сопротивление тканей, прежде всего кожи. Влага, пот значительно уменьшают сопротивление, что даже при небольшом напряжении может вызвать прохождение тока через организм. Непрерывный постоянный ток напряжением 60–80 В используют как лечебный метод физиотерапии (гальванизация). Источником тока служит двухполупериод-ный выпрямитель – аппарат гальванизации. Применяют для этого электроды из листового свинца толщиной 0,3–0,5 мм. Так как продукты электролиза раствора поваренной соли, содержащиеся в тканях, вызывают прижигание, то между электродами и кожей помещают гидрофильные прокладки, смоченные теплой водой.

Постоянный ток используют в лечебной практике также и для введения лекарственных веществ через кожу или слизистые оболочки. Этот метод получил название электрофореза лекарственных веществ. Для этой цели поступают так же, как и при гальванизации, но прокладку активного электрода смачивают раствором соответствующего лекарственного вещества. Лекарство вводят с того полюса, зарядом которого оно обладает: анионы вводят с катода, катионы – с анода.

Гальванизацию и электрофорез лекарственных веществ можно осуществлять с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в которые погружают конечности пациента.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читайте также

Физические принципы против логических структур

Физические принципы против логических структур Много лет я убеждался в том, что математика и физика подчиняются определенной диалектике взаимоотношений. Физика — не просто бессмысленная, произвольная последовательность диаграмм Фейнмана и симметрий, а математика —

5. Процессы. Второй закон термодинамики

5. Процессы. Второй закон термодинамики Второй закон термодинамики, в отличие от первого закона термодинамики, изучает все процессы, которые протекают в природе, и эти процессы можно классифицировать следующим образом.Процессы бывают самопроизвольные,

2. Электродные процессы

2. Электродные процессы Электродные процессы – процессы, связанные с переносом зарядов через границу между электродом и раствором. Катодные процессы связаны с восстановлением молекул или ионов реагирующего вещества, анодные – с окислением реагирующего вещества и с

3. Катодные и анодные процессы в гальванотехнике

3. Катодные и анодные процессы в гальванотехнике Основными процессами в гальванотехнике являются восстановление и снижение.На Kat – восстановление, где Kat – катод. На An – снижение, где An – анод.Электролиз H2O: Катодные реакции Последняя реакция протекает свыделением

4. Стохастические процессы и самоорганизующиеся системы

4. Стохастические процессы и самоорганизующиеся системы Стохастические процессы и самоорганизующиеся системы являются предметом изучения электрохимической синергетики. Такие процессы имеют место во всех областях: переход от ламинарного к турбулентному процессу,

Физические условия изменяют спектры

Физические условия изменяют спектры Мы уже говорили, что оптические спектры зависят от тех условий, в которых находятся атомы. Сильные магнитные поля изменяют оптические спектры атомов; они расщепляют спектральные линии. Таково же действие сильных электрических полей.

Читайте также: Как сшить платье летнее из купонной ткани

22. Физические вопросы гемодинамики

22. Физические вопросы гемодинамики Гемодинамикой называют область биомеханики, в которой исследуется движение крови по сосудистой системе. Физической основой гемодинамики является гидродинамика.Существует связь между ударным объемом крови (объемом крови,

29. Физические процессы в биологических мембранах

29. Физические процессы в биологических мембранах Важной частью клетки являются биологические мембраны. Они отграничивают клетку от окружающей среды, защищают ее от вредных внешних воздействий, управляют обменом веществ между клеткой и ее окружением, способствуют

30. Физические свойства и параметры мембран

30. Физические свойства и параметры мембран Измерение подвижности молекул мембраны и диффузия частиц через мембрану свидетельствует о том, что билипидный слой ведет себя подобно жидкости. Однако мембрана есть упорядоченная структура. Эти два факта предполагают, что

34. Физические основы электрокардиографии

34. Физические основы электрокардиографии Живые ткани являются источником электрических потенциалов (биопотенциалов).Регистрация биопотенциалов тканей и органов с диагностической целью получила название электрографии. Такой общий термин употребляется сравнительно

ФИЗИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТЫ Основная проблема заключается в том, что противоречия между наукой и религией уходят намного глубже конкретных формулировок. Даже если речь не идет о буквальном толковании каких бы то ни было текстов, проблема не решается. Религия и наука опираются

КАСКАДНЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ

КАСКАДНЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ 9.32. Во всех статистических методах разделения изотопов для получения вещества, содержащего 90 % или больше U-235 или дейтерия, необходимо много последовательных ступеней разделения. Если поток движется непрерывно от одной ступени к

ВОПРОСЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПЕРЕД НАРОДОМ

ВОПРОСЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПЕРЕД НАРОДОМ 13.7. Мы имеем дело со взрывчатым веществом, которое далеко еще несовершенно. Однако, грядущие возможности таких взрывчатых веществ ужасны, и их влияние на будущие войны и международные отношения необычайно велико. Перед нами новое

Литературно-физические пародии

Литературно-физические пародии Г. Копылов Пародия на газетную статью о науке Микромир среди лесовТишину хвойного леса, подступающего вплотную к стенам корпуса, разрывает на мелкие кусочки лязг и грохот ускоряемых протонов. Вокруг корпусов раскинулся благоустроенный

4.2. Физические характеристики, строение ядра

4.2. Физические характеристики, строение ядра В последнее десятилетие наши знания о кометах и о процессах, происходящих на них, значительно расширились. Резкому повышению интереса к кометам способствовали подготовка и проведение международного космического

Вопрос 5. Пассивные электрические свойства тканей тела человека

Вопрос 2, 3. Процессы, происходящие в тканях под действием электрических токов

Все вещества состоят из молекул, каждая из них является системой зарядов. Поэтому состояние тел существенно зависит от протекающих через них токов и от воздействующего электромагнитного поля. Электрические свойства биологических тел более сложны, чем свойства неживых объектов, ибо организм – это еще и совокупность ионов с переменной концентрацией в пространстве.

Первичный механизм воздействия токов и электромагнитных полей на организм – физический.

Первичное действие постоянного тока на ткани организма. Гальванизация. Электрофорез лекарственных веществ

Человеческий организм в значительной степени состоит из биологических жидкостей, содержащих большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах. 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 в разных элементах тканей.

Воздействие постоянного тока на организм зависит от силы тока, поэтому весьма существенное значение имеет электрическое сопротивление тканей, прежде всего кожи. Влага, пот значительно уменьшают сопротивление, что даже при небольшом напряжении может вызвать прохождение тока через организм. Непрерывный постоянный ток напряжением 60–80 В используют как лечебный метод физиотерапии (гальванизация). Источником тока служит двухполупериод-ный выпрямитель – аппарат гальванизации. Применяют для этого электроды из листового свинца толщиной 0,3–0,5 мм. Так как продукты электролиза раствора поваренной соли, содержащиеся в тканях, вызывают прижигание, то между электродами и кожей помещают гидрофильные прокладки, смоченные теплой водой.

Постоянный ток используют в лечебной практике также и для введения лекарственных веществ через кожу или слизистые оболочки. Этот метод получил название электрофореза лекарственных веществ. Для этой цели поступают так же, как и при гальванизации, но прокладку активного электрода смачивают раствором соответствующего лекарственного вещества. Лекарство вводят с того полюса, зарядом которого оно обладает: анионы вводят с катода, катионы – с анода.

Гальванизацию и электрофорез лекарственных веществ можно осуществлять с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в которые погружают конечности пациента.

Вопрос 5. Пассивные электрические свойства тканей тела человека

Читайте также: Что такое эластан ткань в одежде

К пассивным электрическим свойствам биоло­гических объек­тов относятся: сопротивление, электропроводимость, емкость, диэлектрическая проницаемость. В норме и патологии эти пара­мет­ры меняются и поэтому могут быть исполь­зованы для изучения структуры и физико-химического состояния биологического ве­щества. Эти свойства проявляются, если к исследуемому участку ткани приложить напря­жение небольшой величины.

При приложении постоянной разности потен­циалов к тканям организма в них наблюдается два явления:

1. Постоянный электрический ток в проводящих тканях.

2. Различные виды поляризации в диэлектриче­ских тканях. Величина тока в тканях определя­ется по закону Ома для участка цепи, однако для электролитов, а следовательно и биообъектов, закон имеет своеобразный вид:

В этой формуле U — приложенное к участку ткани напряже­ние, R — активное сопротивление этого участка, ε_n (t) – ЭДС поляризации, которая возникает в результате поляризационных яв­лений как на электродах, так и внутри ткани на полупроницаемых и непроницаемых для ионов перегородках. ЭДС поляризации со временем возрастает, а ток в тканях уменьшается и при дли­тельном воздействии становится равным нулю

.

В диэлектриках заряды связаны, однако они перемещаются при наложении внешнего элек­трического поля внутри микро­структуры: атома, молекулы, клетки или в пределах границы про­водящей и непроводящей среды. Для каждого вида поляризации приводится значение времени релаксации τ.

Время релаксации — это время, в течение которого поляри­зация увеличивается от нуля до максимума, с момента прило­жения внешнего напряжения.

1. При электронной поляризации под воздейст­вием внешнего электрического поля происходит деформация электронных орбиталей атомов, ориентированных вдоль поля. Время релаксации = (10 -16 — 10 -14 ) с.

2. При ионной поляризации происходит смеще­ние ионов в кристаллической решетке вдоль направления электрического поля, = (10 -8 — 10 -3 )с.

3. Дипольно-ориентационная поляризация происходит в структурах, в которых уже име­ются полярные молекулы — дипо­ли, ориентиро­ванные хаотично. Под действием электрического поля они выстраиваются вдоль поля, = (10 -13 — 10 -7 ) с.

4. При микроструктурной поляризации проис­ходит перерасп­ределение ионов в результате действия электрического поля на раз­личных полупроницаемых и непроницаемых для ионов перегород­ках, например: на цитоплазматических мембранах, мембранах кле­точных органоидов, некоторых разделительных тканевых оболочках. В результате такого перераспределения возни­кает структура, по­добная гигантской поляризо­ванной молекуле, = (10 -8 — 10 -3 ) с.

5. Электролитическая или электрохимическая поляризация воз­никает между электродами, опущенными в электролит. Ионы, подхо­дящие к электродам, не полностью успевают нейтрализо­ваться по причине вторичных реакций на элек­тродах и неодинаковой подвиж­ности ионов. В результате, вокруг каждого электрода возникает «об­лако» зарядов противоположного знака, что ведет к образованию поля, направленного противоположно внешнему и постепенному уменьшению тока, проходящего через электро­лит, = (10 -3 — 10 2 ) с.

6. Поверхностная поляризация возникает на образованиях, имеющих двойной электрический слой. Ионы дисперсионной час­ти двойного электрического слоя связаны с атомами поверх­ности и не являются свободными. Диффузион­ный слой образуется за счет притяжения ионами дисперсионного слоя. При приложении внеш­него поля происходит частичное смещение ионов обеих сло­ев, образуются так называемые наве­денные диполи, = (10 -3 — 1) с.

Все рассмотренные явления поляризации в той или иной сте­пени присущи биологическим объектам. При приложении внеш­него поля в тканях индуцируется противоположно направ­ленное поле за счет поляризационных явлений, которое уменьшает внеш­нее поле и обуславли­вает высокое удельное сопротивление тканей постоянному току. Количественно явление поляризации характери­зуется величиной относи­тельной диэлектрической проницаемости.

где Е_о — напряженность внешнего электрического поля в вакууме, Е — напряженность поля в среде, оно равно разности Е_о и Е_n, где Е_n — напряжен­ность поля, создаваемая наведенными диполями при поляризации. Относительную диэлектриче­скую проницае­мость можно определить также соотношением емкостей

где Со — емкость электродов в вакууме, С — емкость электродов в среде.

При приложении к биологическому объекту переменного (как правило, синусоидального) напряжения, в нем также возни­кают электриче­ский ток и поляризационные явления. Электри­чес­кую модель биологического объекта для переменного тока мож­но представить в виде двух сопротивлений:

— активного, определяемого по формуле R_a = (pL)/S

— индуктивное сопротивление равно нулю.

Эти сопротивления в самой ткани могут быть соединены как последовательно так и парал­лельно.

Общее сопротив­ление ткани в цепи переменного тока называется импедансом и обозначается Z. Импеданс определяется по формуле:

— при последовательном соединении

— при параллельном соединении:

Импеданс ткани изменяется с частотой. Это явление называют дисперсией. Величина импе­данса определяется сопротивлением самой ткани, а также зависит от соотношения частоты или перио-

да приложенного напряжения и време­ни релак­сации:

1) если Т/4 > τ (Т/4 — время возрас­тания прило­женного напряжения от 0 до max, τ — время релаксации), прово­димость объекта и диэлектри­ческая проницаемость с частотой не меняется,

• Свежие записи
  • Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
  • Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
  • Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
  • Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
  • Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом