Механизм формирования дипольных свойств живого сердца



 

1. Основные характеристики электрического поля.

 

Электрическое поле есть разновидность материи, посредством которой осуществляется силовое воздействие на электрические заряды, находящиеся в этом поле.

Характеристики электрического поля, которое генерируется биологическими структурами, являются источником информации о состоянии организма.

Все тела в природе способны электризоваться, т.е. приобретать электрический заряд. Всякий процесс заряжения сводится к разделению зарядов, при котором на одном теле (или части тела) появляется избыток положительных зарядов, а на другом (или другой части тела) – избыток отрицательных зарядов. Общее количество зарядов обоих знаков, содержащихся в телах, не изменяется.

Единицей заряда является кулон (Кл), 1Кл=1А·с.

Силовой характеристикой электрического поля является напряжённость E, равная отношению силы, действующей в данной точке поля на пробный заряд, к величине этого заряда:


Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . (1)

Напряжённость – вектор, направление которого совпадает с направлением силы, действующей в данной точке поля на положительный точечный заряд. Размерность её [E]=Н/Кл или В/м.

Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряжённости (силовых линий) – это линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . Напряжённость поля точечного заряда в вакууме в скалярной форме определяется по формуле: Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . (2)

Энергетической характеристикой электрического поля служит потенциал (U). На практике чаще пользуются понятием разности потенциалов между точками 1 и 2, которую называют электрическим напряжением: Механизм формирования дипольных свойств живого сердца .

Разность потенциалов двух точек поля равна отношению работы сил поля по перемещению точечного положительного заряда из одной точки поля в другую к величине этого заряда: Механизм формирования дипольных свойств живого сердца .

Потенциал в данной точке поля равен работе, которую совершают силы поля при перемещении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность (или в точку, где потенциал поля принимается равным нулю).

Потенциал любой точки поля в вакууме для точечного заряда определяется по формуле:


Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , (3)

где знак (+) относится к случаю положительного заряда, а знак (-) – к случаю отрицательного заряда.

Единицу потенциала называют вольтом (В), Механизм формирования дипольных свойств живого сердца .

Поверхность, во всех точках которой потенциал одинаков, называется эквипотенциальной. Силовые линии электрического поля и эквипотенциальные поверхности взаимно перпендикулярны. Между потенциалом и напряжённостью в данной точке поля существует зависимость:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , (4)

где Механизм формирования дипольных свойств живого сердца — изменение потенциала: Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , dl – малый отрезок пути из данной точки, вдоль линии напряжённости. Знак минус обусловлен тем, что напряжённость поля направлена в сторону убывания потенциала.

 

2. Электрический диполь. Диполь в электрическом поле.

 

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Электрическим диполем называют систему, состоящую из двух равных, но противоположных по знаку точечных зарядов (рис.1), центры которых находятся на некотором расстоянии l.


авной характеристикой диполя является дипольный момент P, равный произведению любого из зарядов на расстояние l (плечо). Единицей момента диполя является величина (Кулон · метр): P=q·l. Дипольный момент – это вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному. Диполем могут быть полярные молекулы белков, если центры положительного и отрицательного зарядов находятся на некотором расстоянии l (рис.2). Диполями бывают молекулы аминокислот, а также воды (рис.3) и других веществ, входящих в состав тканей организма человека.

В сложных белковых молекулах каждая связь может иметь свой дипольный момент. Поэтому дипольный момент PM сложной молекулы будет равен сумме дипольных моментов отдельных связей:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца .

 
  Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

При помещении диполя в постоянное электрическое поле напряжённостью Е (рис.4), на диполь будет действовать пара сил: +F=q·E и –F=-q·E, стремящихся установить диполь по полю. Явление ориентации диполей по полю получило название поляризации. Момент пары сил будет равен (как видно из рис.4): Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , в векторной форме: Механизм формирования дипольных свойств живого сердца .


Если диполи поместить в переменное электрическое поле, то они будут поворачиваться около положения равновесия в такт изменению поля. На такие повороты диполей будет затрачиваться некоторая энергия или мощность переменного электрического поля, которая будет выделяться в виде тепла внутри среды, состоящей из диполей.

Дипольные молекулы тканей организма человека также совершают повороты в переменном электрическом поле. Поэтому в тканях будет выделяться некоторое количество теплоты. Это явление нашло применение при физиотерапии полем УВЧ.

 

3. Электрическое поле диполя.

 

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Диполь представляет собой систему двух разноимённых зарядов и создаёт электрическое поле в окружающем его пространстве. Найдём выражение для напряжённости и потенциала этого поля вначале на оси диполя, а затем в любой точке пространства вокруг диполя:

а) пусть нам необходимо найти величину напряжённости поля в точке А на оси диполя (рис.5). Поскольку l мало, то r+>>l, r>>l а, следовательно, r+ ≈ r= r. Поле в точке А будет создано зарядами q+ и q. Поэтому

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . (5)

Или Механизм формирования дипольных свойств живого сердца в системе СИ,

где величина


Механизм формирования дипольных свойств живого сердца =8,85·10-12 ф/м – электрическая постоянная.

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца б) в большинстве случаев приходится находить потенциал не на оси, а в любой точке пространства. Пусть нам необходимо найти потенциал в точке А, удалённой от зарядов соответственно на расстояние r+ и r (рис.6). В этом случае, как и напряженность, потенциал создаётся обоими зарядами и его можно найти по формуле:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Механизм формирования дипольных свойств живого сердца .

Или в СИ: Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . (7)

Используя формулу (7) можно найти разность потенциалов двух равноотстоящих точек А и В:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . (8)

Итак, по формуле (7) мы можем найти потенциал в любой точке пространства, окружающего диполь, а по формуле (8) найдём разность потенциалов в двух точках. Следует отметить, что сердце человека также представляет диполь, создающий в окружающем его пространстве электрическое поле и, соответственно, некоторую разность потенциалов.

 

4. Понятие о дипольном электрическом генераторе

(токовом диполе).

 

При изучении механизма возникновения электрической активности органов и тканей их представляют в виде эквивалентного электрического генератора, являющегося источником электрического поля.


вивалентный электрический генератор – это модельная физическая система. Почти во всех существующих физических моделях электрическую активность органов и тканей сводят к определённой совокупности токовых электрических генераторов, находящихся в объёмной токопроводящей среде. Эквивалентная схема токового генератора в проводящей среде представлена на рис.7. В этой схеме Е – ЭДС источника; резистор R является эквивалентным сопротивлением прово Механизм формирования дипольных свойств живого сердца дящей среды. Сопротивление r – это внутреннее сопротивление токового генератора. Сопротивление r во много раз превышает сопротивление R проводящей среды (r>>R). По закону Ома Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , где I0 и I сила тока в генераторе и суммарного тока в среде. Но так как r>>R, то Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . Из последней формулы можно сделать вывод, что сила тока во внешней среде будет оставаться постоянной, т.к. ток не зависит от R – сопротивления внешней среды.

В схеме, приведённой на рис.7 клемы К1 и К2 источника напряжения можно представить как диполь, т.е. эквивалентный электрический генератор – это токовый электрический диполь или система, состоящая из положительного полюса (истока электрического тока) и отрицательного полюса (стока), расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Пространственная структура электрического поля, создаваемая таким генератором (токовым диполем) во внешней среде, определяется положением его полюсов.

Важнейшим параметром токового электрического диполя является токовый дипольный момент


Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , который является векторной величиной. В приведённой формуле I – ток в диполе (равный суммарному току во внешней среде), l – расстояние между полюсами. Направление вектора дипольного момента принимается от отрицательного полюса к положительному (совпадает с направлением тока внутри диполя).

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Сердце человека можно уподобить токовому диполю (рис.8). Ток I0 внутри диполя-сердца течёт от минуса к плюсу, а во внешней среде от плюса к минусу. Ток I0 равен суммарному току, протекающему через среду, окружающую диполь. В сердце-диполе отрицательным полюсом будет область мышц, где возникает возбуждение. Эта область синусового узла. Токовый диполь подобно зарядовому диполю создаёт в проводящей среде электрическое поле. Линии напряжённости электрического поля зарядового диполя одинаковы с линиями напряжённости электрического поля токового диполя (они же совпадают с линиями тока).

Диполи в зависимости от их размера разделяются на два типа: точечные и конечные. Точечным называют диполь, который занимает бесконечно малый объём пространства с l®0. Теоретически рассматривают также электрическое поле отдельных полюсов диполя, которые в этом случае называют униполями.

Потенциал поля токового конечного диполя в очке А можно выразить формулой аналогичной формуле (7), если в последней q (P=q·l) заменить на I, а


Механизм формирования дипольных свойств живого сердца на Механизм формирования дипольных свойств живого сердца : Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , (9)

где α – это угол между направлением регистрации потенциала и направлением вектора дипольного момента ( Механизм формирования дипольных свойств живого сердца ). Разность потенциалов между двумя точками А и В:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . (10)

Из формул (9) и (10) следует, что, как и для зарядового диполя, разность потенциалов токового диполя пропорциональна дипольному моменту и обратно пропорциональна квадрату расстояния r от отрицательного полюса диполя. Такие разности потенциалов, создаваемые сердцем-диполем, проектируются на поверхность кожи человека, снимаются с помощью электродов и регистрируются электрокардиографом.

 

5. Физические основы электрокардиографии.

 

Живые клетки ткани человека и растений являются источником электрических потенциалов, которые получили название биоэлектрических потенциалов или биопотенциалов.


гистрация биопотенциалов тканей и органов с диагностической (исследовательской) целью получила название электрографии. Такой общий термин употребляется сравнительно редко, более распространены конкретные названия соответствующих диагностических методов. Электрокардиография (ЭКГ) – регистрация биопотенциалов, возникающих в сердечной мышце при её возбуждении; электромиография (ЭМГ) – метод регистрации биоэлектрической активности мышц; электроэнцефалография (ЭЭГ) – регистрация биоэлектрической активности мозга; электроретинография (ЭРГ) – регистрация биопотенциалов сетчатки глаза. В большинстве случаев биопотенциалы снимаются электродами не непосредственно с органа (сердца, головного мозга), а с других “соседних” тканей, в которых электрические поля создаются этими органами.

Остановимся более подробно на физических основах электрокардиографии. Физический подход к ЭКГ заключается в создании (выборе) модели электрического генератора, который соответствует картине снимаемых потенциалов. Экспериментально установлено, что каждая клетка, которую можно уподобить токовому диполю, при возбуждении генерирует потенциал действия. В возбуждённом миокарде всегда имеются много диполей (назовём их элементарными). Отметим, что дипольный потенциал любого i-го элементарного диполя пропорционален Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (Di – модуль вектора Механизм формирования дипольных свойств живого сердца ), т.е. проекция вектора дипольного момента на прямую, соединяющую начало диполя и точку измерения потенциала:


Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . (11)

Потенциал U электрического поля сердца складывается из дипольных потенциалов элементарных диполей. Поскольку в каждый момент кардиоцикла возбуждается сравнительно небольшой участок миокарда, расстояние от всех диполей до точки измерения потенциала примерно равны друг другу и U может описываться выражением:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , (12)

где r – одинаковое для всех диполей расстояние до точки измерения потенциалов; n – количество диполей. Исходя из указанных представлений, сердце человека можно рассматривать как мультипольный генератор (диполь), дающий суммарный потенциал действия (ПД).

В формуле (12) сумму проекций можно рассматривать как проекцию вектора дипольного момента Механизм формирования дипольных свойств живого сердца одного токового диполя, у которого Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . Этот диполь называют эквивалентным диполем сердца. Таким образом, потенциал внешнего электрического поля сердца можно представить в виде дипольного потенциала одного эквивалентного диполя:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , (13)

где α – угол между Механизм формирования дипольных свойств живого сердца и направлением регистрации потенциала; D0 – модуль вектора Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . Модель, в которой электрическую активность миокарда замещают действия одного точечного эквивалентного токового диполя, и потенциалы внешнего поля описываются выражениями (12) и (13), называют дипольным эквивалентным электрическим генератором сердца.

Рассчитать теоретически абсолютное значение U не представляется возможным, поскольку в данной модели конкретная природа диполя, а, следовательно, и величина дипольного момента D0, неизвестны. Справедливость уравнения (13) подтверждается тем, что измеряемые на поверхности тела потенциалы в фиксированный момент кардиоцикла оказываются приближённо прямо пропорциональными cosα и обратно пропорциональными r2, т.е. физический подход к электрокардиографии заключается в выборе (создании) модели электрического генератора, который соответствует картине снимаемых с поверхности тела потенциалов. Подобного рода моделирование осложняется тем, что сердце функционирует в токопроводящей среде, ограниченной поверхностью организма и учесть влияние этой границы ввиду её геометрической сложности весьма трудно.

 

6. Теория отведений Эйнтховена. Вектроэлектрокардиография.

 

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Экспериментально установлено, что сердце-диполь в процессе возбуждения генерирует потенциалы действия, которые на поверхности кожи человека дают линии равных потенциалов (эквипотенциальные линии). На рис.9 показано положение дипольного момента токового диполя сердца и эквипотенциальных линий.

Если через сердце-диполь провести прямую “ab,” а через центр плеча диполя перпендикуляр “ Механизм формирования дипольных свойств живого сердца ”, то со стороны положительного полюса диполя-сердца располагаются положительные, а со стороны отрицательного – отрицательные линии одинакового потенциала. Линия “ Механизм формирования дипольных свойств живого сердца ” имеет нулевой потенциал. Из чертежа видно, что если приложить электроды к различным точкам поверхности тела человека, то можно определить разность потенциалов ΔU этих точек.

Впервые теоретически обоснованные точки на поверхности тела человека, с которых можно снимать потенциалы сердца человека, были предложены Эйнтховеном. Дипольное представление о сердце лежит в основе теории отведений Эйнтховена. На поверхности грудной клетки он определил три точки А, В, С (рис.9), соединив которые можно получить равносторонний треугольник (треугольник Эйнтховена), в центре которого находится диполь-сердце, генерирующий потенциалы действия.

Разность потенциалов между любыми вершинами треугольника будет пропорциональна проекции момента токового диполя на любую из сторон треугольника: ΔUI~DAB, ΔUII~DAC, ΔUIII~DBC. При снятии ЭКГ электроды располагаются в точках, которые можно считать электрически эквивалентными точками А, В, С треугольника Эйнтховена. Эйнтховен предложил размещать электроды не в вершинах А, В, С, а на правой руке (ПР), левой руке (ЛР), левой ноге (ЛН). По терминологии физиологов, разность биопотенциалов, регистрируемая между двумя точками тела, называется отведениями.

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Различают первое отведение – (ПР-ЛР); II-е – (ПР-ЛН) и III-е – (ЛР-ЛН), соответствующие разности потенциалов ΔUI; ΔUII; ΔUIII. Так как электрический момент токового диполя-сердца изменяется со временем, то в отведениях будут получены временные зависимости напряжения (разности потенциалов), которые и называют электрокардиограммой. Максимальным значением потенциалов в различные временные интервалы сокращения сердца или зубцам были даны названия P, Q, R, S, T. На рис.10 показана электрокардиограмма человека. При патологии форма зубцов, их величина изменяется, что позволит использовать ЭКГ для целей диагностики.

Электрокардиограмма не даёт представления о пространственном расположении вектора Механизм формирования дипольных свойств живого сердца . Однако, для диагностических целей такая информация важна. В связи с этим применяется метод пространственного исследования электрического поля сердца, называемый вектор-электрокардиографией.

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Вектор-электрокардиограмма (плоская) – это геометрическое место точек, соответствующих концу вектора Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (положение которого изменяется за время сердечного цикла). В проекции на какую-либо плоскость изменение положения Механизм формирования дипольных свойств живого сердца можно записать с помощью электронного луча. На экране электроннолучевой трубки векторкардиоскопа наблюдаются отдельные петли: P, комплекс QRS и Т, которые дают врачу значительно больше информации по установлению диагноза при заболевании сердца, чем зубцы на ЭКГ. Проекция векторкардиограммы на плоскость может быть получена сложением напряжений двух взаимноперпендикулярных отведений (рис.11). При многих болезнях сердца форма плоских ВЭКГ резко трансформируется, и это используется в диагностических целях. Так, например, в петле QRS ВЭКГ в проекции на горизонтальную плоскость отсутствует нижняя часть при инфаркте некоторых участков сердца (переднего участка межжелудочковой перегородки и смежной передней стенки левого желудочка). Различают ещё пространственную ВЭКГ – это траектория конца вектора Механизм формирования дипольных свойств живого сердца в 3-х мерном пространстве.

 

лекция №12

Источник: studopedia.info

• Начинается проводящая система сердца синусовым узлом (узел Киса-Флака), который расположен субэпикардиально в верхней части правого предсердия между устьями полых вен. Это пучок специфических тканей, длиной 10-20 мм, шириной 3-5 мм. Узел состоит из двух типов клеток: P-клетки (генерируют импульсы возбуждения), T-клетки (проводят импульсы от синусового узла к предсердиям).

• Далее следует атриовентрикулярный узел (узел Ашоффа-Тавара), который расположен в нижней части правого предсердия справа от межпредсердной перегородки, рядом с устьем коронарного синуса. Его длина 5 мм, толщина 2 мм. По аналогии с синусовым узлом, атриовентрикулярный узел также состоит из P-клеток и T-клеток.

• Атриовентрикулярный узел переходит в пучок Гиса, который состоит из пенетрирующего (начального) и ветвящегося сегментов. Начальная часть пучка Гиса не имеет контактов с сократительным миокардом и мало чувствительна к поражению коронарных артерий, но легко вовлекается в патологические процессы, происходящие в фиброзной ткани, которая окружает пучок Гисса. Длина пучка Гисса составляет 20 мм.

• Пучок Гиса разделяется на 2 ножки (правую и левую). Далее левая ножка пучка Гиса разделяется еще на две части. В итоге получается правая ножка и две ветви левой ножки, которые спускаются вниз по обеим сторонам межжелудочковой перегородки. Правая ножка направляется к мышце правого желудочка сердца. Что до левой ножки, то мнения исследователей здесь расходятся. Считается, что передняя ветвь левой ножки пучка Гиса снабжает волокнами переднюю и боковую стенки левого желудочка; задняя ветвь — заднюю стенку левого желудочка, и нижние отделы боковой стенки.
Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

• правая ножка пучка Гиса;

• правый желудочек;

• задняя ветвь левой ножки пучка Гиса;

• межжелудочковая перегородка;

• левый желудочек;

• передняя ветвь левой ножки;

• левая ножка пучка Гиса;

• пучок Гиса.

На рисунке представлен фронтальный разрез сердца (внутрижелудочковой части) с разветвлениями пучка Гиса. Внутрижелудочковую проводящую систему можно рассматривать как систему, состоящую из 5 основных частей: пучок Гиса, правая ножка, основная ветвь левой ножки, передняя ветвь левой ножки, задняя ветвь левой ножки.
Наиболее тонкими, следовательно, уязвимыми, являются правая ножка и передняя ветвь левой ножки пучка Гиса. Далее, по степени уязвимости: основной ствол левой ножки; пучок Гиса; задняя ветвь левой ножки.
Ножки пучка Гиса и их ветви состоят из двух видов клеток — Пуркинье и клеток, по форме напоминающие клетки сократительного миокарда.

• Ветви внутрижелудочковой проводящей системы постепенно разветвляются до более мелких ветвей и постепенно переходят в волокна Пуркинье, которые связываются непосредственно с сократительным миокардом желудочков, пронизывая всю мышцу сердца.

Сокращения сердечной мышцы (миокарда) происходят благодаря импульсам, возникающим в синусовом узле и распространяющимся по проводящей системе сердца: через предсердия, атриовентрикулярный узел, пучок Гиса, волокна Пуркинье — импульсы проводятся к сократительному миокарду.

Вопрос №38Электрический диполь. Определение. Электрический момент диполя. Токовый диполь. Определение. Механизм формирования дипольных свойств живого сердца.

Электрический диполь в физике — это два близко расположенных заряда разного знака, равных по абсолютной величине (-q и +q). Основной физической величиной для диполя является вектор электрического моментадиполя Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , равный по величине произведению

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , (1)

где Механизм формирования дипольных свойств живого сердца — расстояние между зарядами. При этом вектор Механизм формирования дипольных свойств живого сердца направлен вдоль оси диполя АА от отрицательного заряда (-q) к положительному (+q) (рис. 3).

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Электрический момент диполя — основная характеристика электрического диполя; векторная величина:
— равная произведению абсолютного значения одного из зарядов диполя и расстояния между ними; и
— направления от отрицательного к положительному заряду.

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Токовыйдиполь – система из двух полюсов источника тока (истока и стока), помещенных в проводящую электролитическую среду.

Сердце рассматривается как суммарный токовый диполь, являющийся результатом взаимодействия большого числа элементарных диполей, которые создают одиночные волокна миокарда.

Источником электрического поля сердца являются электрические заряды — ионы, распределенные сложным образом в клетках и межклеточном пространстве миокарда. Каждая клетка сердечной мышцы создаёт электрическое поле, которое имеет характеристики, подобные в общих чертах характеристикам электрического поля других типов мышечных клеток. Но потенциал действия (ПД) сердечных клеток отличается от ПД клеток поперечнополосатых мышц своей формой и длительностью. Электрическое поле сердца в целом образуется наложением электрических полей отдельных клеток. Изменения электрического поля сердца происходят при деполяризации и реполяризации мембраны клеток сердца. Картина Механизм формирования дипольных свойств живого сердца эквипотенциальных линий электрического поля изображена на рис. 1 (в момент сокращения желудочков). Вид этих линий напоминает поле, создаваемое электрическим диполем (рис. 2).

Вопрос № 39. Физические основы электрокардиографии. Теория Эйтховена. Распределение эквипотенциальных линий на поверхности тела. Стандартные отведения.

ЭКГ – физический метод регистрации электрической деятельности сердца с помощью усилителя биопотенциалов – электрокардиографа.

Сердце, как электрический диполь, создает электрическое поле некоторой напряженности и, следовательно, его электрические силовые линии будут выходить на поверхность тела. На поверхности тела можно выделить линии равного потенциала:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Т. К. возбужденный участок сердца заряжается отрицательно по отношению к невозбужденному, то верхняя правая часть тела (выше изоэлектрической линии с нулевым потенциалом) будет заряжаться отрицательно, а нижняя левая часть положительно.

Т. О. если чувствительный вольтметр присоединить к тем двум участкам поверхности тела, которые различаются значением потенциала, то он зарегистрирует разность потенциалов.

Эйтховена теория — теория формирования электрокардиограммы, согласно которой сердце рассматривается как бесконечно малый диполь, расположенный в центре треугольника Эйтховена и непрерывно меняющий величину и направление вектора электродвижущей силы; проекции вектора на каждую из сторон треугольника определяют форму электрокардиограммы в трех стандартных отведениях (с учетом смещения третьего угла на дистальную часть левой голени.

Положения:

1. Сердце рассматривается как электрический токовый диполь, имеющий момент . Вектор является векторной суммой дипольных моментов различных микроучастков сердца. Этот результирующий вектор называется интегральным электрическим вектором сердца

2. Диполь помещен в однородную электропроводящую среду, которой являются ткани организма.

3. Вектор меняется при работе сердца по величине и направлению. Это обусловлено последовательностью распространения возбуждения в различных отделах сердца от верхушки сердца по стенкам правого и левого желудочков к его основанию.

4. Разность потенциалов между точками на поверхности тела (например: между правой и левой рукой) пропорциональна проекции вектора на линию, соединяющую точки съема.

5. Левая рука, правая рука и левая нога образуют, так называемый треугольник Эйтховена и являются стандартными точками съема ЭКГ в I, II и III отведениях.

Эквипотенциальная линия — воображаемая линия, соединяющая последовательность точек, имеющих одинаковый потенциал в данный момент времени.

Стандартные двухполюсные отведения, предложенные в 1913 г. Эйнтховеном, фиксируют разность потенциалов между двумя точками электрического поля, удаленными от сердца и расположенными во фронтальной плоскости — на конечностях. Для записи этих отведений электроды накладывают на правой руке (красная маркировка), левой руке (желтая маркировка) и на левой ноге (зеленая маркировка).

Эти электроды попарно подключаются к электрокардиографу для регистрации каждого из трех стандартных отведений. Четвертый электрод устанавливается на правую ногу для подключения заземляющего провода (черная маркировка).

Стандартные отведения от конечностей регистрируют при следующем попарном подключении электродов

• I отведение — левая рука и правая рука ;

• II отведение — левая рука и правая рука ;

• III отведение — левая нога и левая рука .

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Вопрос №40.ЭКГ здорового сердца: кривая, формы и виды зубцов. Информационное значение зубцов, интервалов и сегментов ЭКГ. Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Зубцы и интервалы на ЭКГ.
Любопытно, что за рубежом интервал P-Q обычно называют P-R.

Любая ЭКГ состоит из зубцов, сегментов и интервалов.

ЗУБЦЫ — это выпуклости и вогнутости на электрокардиограмме.
На ЭКГ выделяют следующие зубцы:

P (сокращение предсердий),

Q, R, S (все 3 зубца характеризуют сокращение желудочков),

T (расслабление желудочков),

U (непостоянный зубец, регистрируется редко).

СЕГМЕНТЫ
Сегментом на ЭКГ называют отрезок прямой линии (изолинии) между двумя соседними зубцами. Наибольшее значение имеют сегменты P-Q и S-T. Например, сегмент P-Q образуется по причине задержки проведения возбуждения в предсердно-желудочковом (AV-) узле.

ИНТЕРВАЛЫ
Интервал состоит из зубца (комплекса зубцов) и сегмента. Таким образом, интервал = зубец + сегмент. Самыми важными являются интервалы P-Q и Q-T. Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Зубец Р – электрическая активность (деполяризация) предсердий. Регистрирует алгебраическую сумму возбуждений правого (восходящая часть) и левого (нисходящая часть) предсердий.

Зубец Q – отражает деполяризацию межжелудочковой перегородки. Направлен вниз.

Зубец R – почти полный охват возбуждением обоих желудочков, направлен вверх, самый высокий зубец.

Зубец S – конечный элемент желудочкового комплекса, когда оба желудочка охвачены возбуждением.

Зубец Т – заканчивается желудочковый комплекс, когда прекращается деполяризация, т. е. наступает реполяризация обоих желудочков.

Интервал PQ — это расстояние (временной промежуток) от начала зубца P до начала зубца Q. Он соответствует времени прохождения возбуждения по предсердиям и атриовентрикулярному узлу до миокарда желудочков.

Сегмент ST — это отрезок кривой ЭКГ между концом комплекса QRS и началом зубца T, который соответствует периоду сердечного цикла, когда оба желудочка полностью охвачены возбуждением.

Интервал QT (электрическая систола желудочков) — время от начала комплекса QRS до конца зубца T.

41.Построение есть в лабораторном практикуме 2008 г.С 18

Измеряемые параметры

Основные исследования при установлении диагноза больному по ЭКГ сводятся к измерению характерных временных интервалов, определению изолинии и измерению амплитуды зубцов ЭКГ. Ниже приводятся только самые основные измеряемые параметры.

Измерение амплитуд зубцов ЭКГ в клинической практике традиционно производится по записи сигнала на бумажной ленте (в миллиметрах). При пересчете соответствующих значений в размерность электрического напряжения следует помнить, что стандартная установка чувствительности записывающих устройств при электрокардиографических исследованиях составляет 1 мВ=10 мм.

Зубцы ЭКГ обозначаются латинскими буквами. Если амплитуда зубца QRS-комплекса со стандартного электрокардиографа составляет больше 5 мм, то этот зубец обозначается прописной (заглавной) буквой, если меньше — строчной (малой) буквой. На рис.2 дано схематическое изображение зубцов нормальной ЭКГ.

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Рисунок 2 — Схематическое изображение зубцов и интервалов нормальной ЭКГ

Предсердный комплекс состоит из зубца Р и изоэлектрического отрезка, отделяющего его от зубца Q (или R, если зубец Q на ЭКГ отсутствует). Зубец Р отображает возбуждение предсердий, а интервал PQ (R) соответствует времени от начала возбуждения (сокращения) предсердий до начала возбуждения (сокращения) желудочков и характеризует предсердно-желудочковую проводимость.

Зубец Р образуется в результате возбуждения обоих предсердий. Он начинает регистрироваться сразу после того, как импульс выходит из синусового узла. В норме возбуждение правого предсердия начинается несколько раньше возбуждения левого предсердия. Суммирование векторов правого и левого предсердий и приводит к регистрации зубца Р. На рис.3 цифрой 1 обозначена часть зубца Р, связанная с возбуждением правого предсердия, деполяризация которого начинается раньше. Цифра 2 указывает на часть зубца Р, связанную с возбуждением левого предсердия. Левое предсердие позже начинает и позже заканчивает свое возбуждение. В результате наложения друг на друга возбуждения правого и левого предсердий и образуется зубец Р. Подъем и спуск зубца Р обычно пологий, вершина закруглена.

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Рисунок 3 – Схема происхождения зубца Р в норме

Зубец Р в большинстве стандартных отведений обычно положительный. Положительный зубец Р является показателем синусового ритма. Амплитуда зубца Р в норме не должна превышать 2,5 мм, продолжительность зубца Р составляет до 0,1 с. Зубец Р может быть зазубрен на вершине, однако расстояние между зазубринами не должно превышать 0,02 с. Различают время активации предсердий — это время от начала возбуждения предсердия до охвата возбуждением максимального количества его волокон. Время активации правого предсердия измеряется от начала зубца Р до первой его вершины. В норме оно не должно превышать 0,04 с. Время активации левого предсердия соответствует периоду от начала зубца Р до второй его вершины или до его наиболее высокой точки. У здоровых людей этот интервал не должен превышать 0,06 с. При повышении частоты сердечных сокращений зубец Р может становиться более широким и острым. При значительной тахикардии зубец Р может сливаться с предшествующим зубцом Т, теряться в нем, что делает невозможным определение его высоты.

Интервал PQ (PR) — от начала зубца Р до начала зубца Q (или R) — соответствует времени прохождения возбуждения по предсердиям и атриовентрикулярному соединению до миокарда желудочков. Интервал PQ (или PR) расположен от начала зубца Р до начала комплекса QRS. Если комплекс начинается с зубца Q, то имеется интервал PQ, если начальным зубцом комплекса QRS является зубец R, то можно говорить об интервале PR. Интервал PQ изменяется по продолжительности в зависимости от возраста и массы тела больного. Он зависит также от частоты ритма (частоты сердцебиений), укорачиваясь при тахикардии. В норме интервал PQ составляет 0,12-0,18 с. Он имеет тенденцию удлиняться с возрастом и укорачиваться при учащении ритма. Продолжительность интервала PQ измеряют в отведении от конечностей, в котором продолжительность этого интервала наибольшая. Для измерения продолжительности интервала PQ выбирают то отведение, где хорошо выражены зубец Р и комплекс QRS.

Сегмент PQ располагается от конца зубца Р до начала зубца Q (или R) обычно на изолинии. При большой его продолжительности на нем иногда виден отрицательный зубец ТЗ, обусловленный реполяризацией предсердий.

Индекс Макруза — это отношение продолжительности зубца Р к длительности сегмента PQ. В норме индекс Макруза составляет 1,1-1, Этот индекс иногда помогает в диагностике гипертрофии предсердий.

Желудочковый комплекс (QT) состоит из начального комплекса QRS, отрезка ST и зубца Т. Комплекс QRS регистрируется во время возбуждения желудочков. Обычно это наибольшее по амплитуде отклонение ЭКГ. Ширина комплекса QRS в норме составляет 0,06-0,08 с и указывает на продолжительность внутрижелудочкового проведения возбуждения. С возрастом ширина комплекса QRS обычно увеличивается. Ширина комплекса QRS может несколько уменьшаться при учащении ритма и наоборот.

Амплитуда зубцов комплекса QRS значительно варьируется. Она обычно больше в грудных отведениях, чем в стандартных. В норме, по крайней мере, в одном из стандартных отведений или в отведениях от конечностей, амплитуда комплекса QRS должна превышать 5 мм, а в грудных отведениях — 8 мм. Если амплитуда комплекса QRS во всех стандартных отведениях от конечностей меньше 5 мм или во всех грудных отведениях меньше 8 мм, то говорят о снижении вольтажа зубцов ЭКГ.

В стандартных отведениях и усиленных отведениях от конечностей у взрослых амплитуда комплекса QRS в каждом из этих отведений не должна превышать 22 мм. В любом из грудных отведений амплитуда желудочкового комплекса не должна превышать 25 мм. В тех случаях, когда у взрослых амплитуда комплекса QRS превышает эти нормативы, говорят о превышении вольтажа ЭКГ. Термин "повышение вольтажа зубцов ЭКГ" или "увеличение амплитуды комплекса QRS" не отличаются точностью принятых критериев, так как для него еще нет четких нормативов у людей различного телосложения и с разной толщиной грудной клетки.

Зубец Q — начальный зубец комплекса QRS. Он регистрируется во время возбуждения левой половины межжелудочковой перегородки. В норме ширина зубца Q не должна превышать 0,03 с, а его амплитуда в каждом отведении должна быть меньше 1/4 амплитуды следующего за ним зубца R отведении. Нормальный зубец Q не должен быть зазубрен. В норме амплитуда зубца Q должна быть меньше 2 мм.

Зубец R — обычно основной зубец ЭКГ. Он обусловлен возбуждением желудочков. Амплитуда зубца R в стандартных и усиленных отведениях от конечностей определяется расположением электрической оси сердца.

Зубец S в основном обусловлен конечным возбуждением основания левого желудочка. Это непостоянный зубец ЭКГ, т.е. он может отсутствовать, особенно в отведениях от конечностей. При переходе от правых к левым грудным отведениям отношение R/S постепенно увеличивается. Это связано с постепенным увеличением высоты зубцов R и уменьшением амплитуды зубцов S.

Сегмент ST — это отрезок ЭКГ между концом комплекса QRS и началом зубца Т. При отсутствии зубца S его обозначают нередко сегментом RST, однако чаще и в этих случаях его называют сегментом ST. Сегмент ST соответствует тому периоду сердечного цикла, когда оба желудочка полностью охвачены возбуждением, деполяризованы. Интервал ST и конечная часть желудочкового комплекса — зубец Т — представляют собой отдельные фазы одного и того же процесса реполяризации во время систолы желудочков. Изменения в этих параметрах связывают с обменными и электролитными процессами, с изменением коронарного кровообращения, сократительной активностью миокарда.

Сегмент ST в норме расположен на изолинии, но он может быть несколько приподнятым над изолинией или слегка сниженным. Подъем или снижение сегмента ST определяется по отношению к изолинии, т.е. к интервалу, когда отсутствует электрическая активность. Снижение сегмента ST не должно превышать 0,5 мм. В норме сегмент ST может быть расположен даже на 1,5-2 мм выше изолинии.

Зубец Т регистрируется во время реполяризации желудочков. Это наиболее лабильный зубец ЭКГ. Зубец Т обычно начинается на изолинии, где в него непосредственно переходит сегмент ST. Зубец Т в норме обычно положительный. В большинстве случаев он постепенно поднимается до его вершины и затем возвращается к изолинии, иногда характеризуясь более крутым нисходящим коленом. В норме зубец Т не зазубрен.

В отведениях от конечностей амплитуда зубца Т обычно не превышает 3-6 мм, хотя иногда он достигает и 8 мм. Однако нормативы амплитуды нормальных зубцов Т до сих пор четко не разработаны. Продолжительность зубца Т обычно составляет 0,1 — 0,25 с, но она не имеет большого диагностического значения.

Интервал QT — электрическая систола желудочков — время от начала комплекса QRS до конца зубца Т; он зависит от пола, возраста и частоты ритма. У детей продолжительность интервала QT меньше, чем у взрослых. В норме продолжительность интервала QT составляет 0,35-0,44 с. При соответствующей клинической картине удлинение электрической систолы желудочков является характерным признаком кардиосклероза.

Для выявления грубых изменений в продолжительности интервала QT у данного больного предложены различные показатели, один из которых учитывает зависимость его от частоты ритма (формула Базета): Механизм формирования дипольных свойств живого сердца ,

где τQT — длительность интервала QT, которая измеряется непосредственно по сигналу ЭКГ; К — константа, имеющая размерность с-1/2 и равная для мужчин 0,37, для женщин 0,4; τrr — продолжительность сердечного цикла. Формула дает соотношение между длительностью интервала QT и общей продолжительностью сердечного цикла и позволяет определить, каким является интервал QT у данного пациента — нормальным или патологическим. Интервал QT считается патологическим, если значение показателя, вычисленное по формуле (1), больше 0,42 с.

Известна также формула для так называемого систолического показателя SP:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца .

Увеличение этого показателя против нормы на 5 % расценивается как признак неполноценности функции сердечной мышцы.

Зубец U — небольшой положительный зубец, изредка регистрируемый вслед за зубцом Т. Амплитуда зубца U обычно увеличивается при урежении ритма. Происхождение зубца U до сих пор точно не известно, и о клиническом значении его также известно мало. Часто трудно четко отделить зубец U от зубца Т. Задачи исследования зубца U ЭКГ обычно относят к области ЭКГ высокого разрешения и вообще анализа тонкой структуры сигнала.

42.Блок – схема есть в лабораторном практикуме 2008 г. Лабораторная работа №3 с 18

Типы электрокардиографов

За последние тридцать лет внешний вид и принцип действия одноканального электрокардиографа, который все еще остается основным аппаратом в больницах, изменились очень мало. Однако в последние годы все шире вводятся в практику новые и радикально отличные от старых моделей типы электрокардиографов.

Автоматический трехканальный электрокардиограф

Если ежедневно необходимо записывать и монтировать большое число ЭКГ, то можно существенно уменьшить затраты труда персонала, применяя автоматические трехканальные электрокардиографы.

Электрокардиографы, обрабатывающие сигналы на ЭВМ

Все более широко используется автоматический анализ ЭКГ на ЭВМ . Этот метод требует, чтобы сигнал ЭКГ от стандартных отведений последовательно передавался к ЭВМ с помощью соответствующих средств; при этом должна также передаваться дополнительная информация о пациенте.

Электрокардиографические системы для испытаний под нагрузкой

Коронарная недостаточность часто не отражается в ЭКГ, если запись производится в состоянии покоя. В испытаниях с упражнениями на двух ступенях на сердечнососудистую систему дается физиологическая нагрузка. Перед записью ЭКГ пациенту предлагают подниматься и спускаться по специальной паре ступеней высотой около 23 см. На этом же принципе основаны и испытания под нагрузкой, во время которых пациент идет с определенной скоростью по бегущей дорожке, наклон которой можно изменять.

43. Идеальный колебательный контур (LC-контур) — электрическая цепь, состоящая из катушки индуктивностью L и конденсатора емкостью C.

В отличие от реального колебательного контура, который обладает электрическим сопротивлением R, электрическое сопротивление идеального контура всегда равно нулю. Следовательно, идеальный колебательный контур является упрощенной моделью реального контура.
Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

На рисунке 1 изображена схема идеального колебательного контура.

Процессы в колебательном контуре

Для выведения контура из положения равновесия зарядим конденсатор так, что на его обкладках будет заряд Qm. С учетом уравнения Механизм формирования дипольных свойств живого сердца находим значение напряжения на конденсаторе. Тока в цепи в этом момент времени нет, т.е. i = 0.

После замыкания ключа под действием электрического поля конденсатора в цепи появится электрический ток, сила тока i которого будет увеличиваться с течением времени. Конденсатор в это время начнет разряжаться, т.к. электроны, создающие ток уходят с отрицательной обкладки конденсатора и приходят на положительную. Вместе с зарядом q будет уменьшаться и напряжение u Механизм формирования дипольных свойств живого сердца При увеличении силы тока через катушку возникнет ЭДС самоиндукции, препятствующая изменению силы тока. Вследствие этого, сила тока в колебательном контуре будет возрастать от нуля до некоторого максимального значения не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени, определяемого индуктивностью катушки.

Заряд конденсатора q уменьшается и в некоторый момент времени становится равным нулю (q = 0, u = 0), сила тока в катушке достигнет некоторого значения Im .

Без электрического поля конденсатора (и сопротивления) электроны, создающие ток, продолжают свое движение по инерции. При этом электроны, приходящие на нейтральную обкладку конденсатора, сообщают ей отрицательный заряд, электроны, уходящие с нейтральной обкладки, сообщают ей положительный заряд. На конденсаторе начинает появляться заряд q (и напряжение u), но противоположного знака, т.е. конденсатор перезаряжается. Теперь новое электрическое поле конденсатора препятствует движению электронов, поэтому сила тока i начинает убывать. Опять же это происходит не мгновенно, поскольку теперь ЭДС самоиндукции стремится скомпенсировать уменьшение тока и «поддерживает» его. А значение силы тока Im оказывается максимальным значением силы тока в контуре.

Далее сила тока становится равной нулю, а заряд конденсатора достигнет максимального значения Qm (Um).

И снова под действием электрического поля конденсатора в цепи появится электрический ток, но направленный в противоположную сторону, сила тока i которого будет увеличиваться с течением времени. А конденсатор в это время будет разряжаться до нуля. И так далее.

Так как заряд на конденсаторе q (и напряжение u) определяет его энергию электрического поля We Механизм формирования дипольных свойств живого сердца а сила тока в катушке i — энергию магнитного поля Wm Механизм формирования дипольных свойств живого сердца то вместе с изменениями заряда, напряжения и силы тока, будут изменяться и энергии.

Свободные электромагнитные колебания

Таким образом, в идеальном LC-контуре будут происходить периодические изменения значений силы тока i, заряда q и напряжения u, причем полная энергия контура при этом будет оставаться постоянной. В этом случае говорят, что в контуре возникли свободные электромагнитные колебания.

Свободные электромагнитные колебания в контуре — это периодические изменения заряда на обкладках конденсатора, силы тока и напряжения в контуре, происходящие без потребления энергии от внешних источников.

Таким образом, возникновение свободных электромагнитных колебаний в контуре обусловлено перезарядкой конденсатора и возникновением ЭДС самоиндукции в катушке, которая «обеспечивает» эту перезарядку. Заметим, что заряд конденсатора q и сила тока в катушке i достигают своих максимальных значений Qm и Im в различные моменты времени.

Свободные электромагнитные колебания в контуре происходят по гармоническому закону:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Наименьший промежуток времени, в течение которого LC-контур возвращается в исходное состояние (к начальному значению заряда данной обкладки), называется периодом свободных (собственных) электромагнитных колебаний в контуре.

Период свободных электромагнитных колебаний в LC-контуре определяется по формуле Томсона:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Сточки зрения механической аналогии, идеальному колебательному контуру соответствует пружинный маятник без трения, а реальному — с трением. Вследствие действия сил трения колебания пружинного маятника затухают с течением времени.

Формула Томсона. Английский физик Томсон первым вывел формулу, позволяющую высчитать период электромагнитных колебаний. Формула Томсона Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

44.Блок-схема генератора незатухающих колебаний есть в лабораторном практикуме 2011г.Лабораторная работа №1.

Терапевтический контур

Генератор электрических колебаний составляет основу многих физиотерапевтических аппаратов. Существенной особенностью этих аппаратов является отдельный колебательный контур, к которому подключаются электроды, накладываемые на больного. Этот контур называют терапевтическим.

Терапевтический контур в целях безопасности больного индуктивно связан с контуром генератора, так как индуктивная связь исключает возможность случайного попадания больного под высокое постоянное напряжение, которое практически всегда имеется в генераторах колебаний.

 

 

В связи с тем, что в терапевтический контур включаются различные объекты, например различные части тела больного, и его электрические параметры могут соответственно изменяться, этот контур должен подстраиваться в резонанс при каждой процедуре. Для этого в нем имеется конденсатор переменной ёмкости.

45. Электромагнитная волна — процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.

Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля.

Одним из важнейших следствий уравнений Максвелла является существование электромагнитных волн. Можно сказать, что для однородной и изотропной среды вдали от зарядов и токов, создающих электромагнитное поле, из уравнений Максвелла следует, что векторы напряженностей Е и Н переменного электромагнитного поля удовлетворяют волновому уравнению типа (154.9):

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (162.1)

 

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (162.2)

где Механизм формирования дипольных свойств живого сердца — оператор Лапласа, v — фазовая скорость.

Всякая функция, удовлетворяющая уравнениям (162.1) и (162.2), описывает некоторую волну. Следовательно, электромагнитные поля действительно могут существовать в виде электромагнитных волн. Фазовая скорость электромагнитных волн определяется выражением

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (162.3)

где с = Механизм формирования дипольных свойств живого сердца , и Механизм формирования дипольных свойств живого сердца — соответственно электрическая и магнитная постоянные, e и m — соответственно электрическая и магнитная проницаемости среды.

В вакууме (при e=1 и m=l) скорость распространения электромагнитных волн совпадает со скоростью с. Так как em > 1, то скорость распространения электромагнитных волн в веществе всегда меньше, чем в вакууме.

При вычислении скорости распространения электромагнитного поля по формуле (162.3) получается результат, достаточно хорошо совпадающий с экспериментальными данными, если учитывать зависимость e и m от частоты. Совпадение же размерного коэффициента в (162.3) со скоростью распространения света в вакууме указывает на глубокую связь между электромагнитными и оптическими явлениями, позволившую Максвеллу создать электромагнитную теорию света, согласно которой свет представляет собой электромагнитные волны.

Следствием теории Максвелла является поперечность электромагнитных волн: векторы Е и Н напряженностей электрического и магнитного полей волны взаимно перпендикулярны (на рис. 227 показана моментальная «фотография» плоской электромагнитной волны) и лежат в плоскости, перпендикулярной вектору v скорости распространения волны, причем векторы Е, Н и v образуют правовинтовую систему. Из уравнений Максвелла следует также, что в электромагнитной волне векторы Е и Н всегда колеблются в одинаковых фазах (см. рис. 227), причем мгновенные значения Е и Н в любой точке связаны соотношением

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (162.4)

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Следовательно, Е и Н одновременно достигают максимума, одновременно обращаются в нуль и т. д. От уравнений (162.1) и (162.2) можно перейти к уравнениям

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (162.5)

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (162.6)

где соответственно индексы у и z при Е и Н подчеркивают лишь то, что векторы Е и Н направлены вдоль взаимно перпендикулярных осей y и z.

Уравнениям (162.5) и (162.6) удовлетворяют, в частности, плоские монохроматические электромагнитные волны (электромагнитные волны одной строго определенной частоты), описываемые уравнениями

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (162.7)

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (162.8)

где E0 и Н0 — соответственно амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей волны, w — круговая частота волны, k=w/v — волновое число, j — начальные фазы колебаний в точках с координатой х=0. В уравнениях (162.7) и (162.8) j одинаково, так как колебания электрического и магнитного векторов в электромагнитной волне происходят в одинаковых фазах.

Электромагнитные волны, электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью. Существование Э. в. было предсказано М. Фарадеем в 1832. Дж. Максвелл в 1865 теоретически показал, что электромагнитные колебания не остаются локализованными в пространстве, а распространяются в вакууме со скоростью света во все стороны от источника. Из того обстоятельства, что скорость распространения Э. в. в вакууме равна скорости света, Максвелл сделал вывод, что свет представляет собой Э. в. В 1888 максвелловская теория Э. в. получила подтверждение в опытах Г. Герца, что сыграло решающую роль для её утверждения.

Вектор Пойнтинга (также вектор Умова — Пойнтинга) — вектор плотности потока энергии электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга S можно определить через векторное произведение двух векторов:

(в системе СГС),

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

(в системе СИ),

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

где E и H — вектора напряжённости электрического и магнитного полей соответственно.

Этот вектор по модулю равен количеству энергии, переносимой через единичную площадь, нормальную к S, в единицу времени. Своим направлением вектор определяет направление переноса энергии. Поскольку тангенциальные к границе раздела двух сред компоненты E и H непрерывны, то вектор S непрерывен на границе двух сред.

 

Электротерапия (синоним электролечение) — методы физиотерапии, основанные на использовании дозированного воздействия на организм электрических токов, электрических, магнитных или электромагнитных полей.

46

1. Методы, основанные на использовании электрических токов различных параметров (постоянный, переменный импульсный): гальванизация, лекарственный электрофорез, электросон, интерференцтерапия, электростимуляция, флюктуоризация, ультратонотерапия.
2. Методы, основанные на использовании электрических полей: франклинизация, ультравысокочастотная терапия, <

Источник: cyberpedia.su

1.4. Дипольный эквивалентный электрический генератор сердца.

          В возбужденном миокарде всегда имеются много диполей (назовем их элементарными). Потенциал поля каждого диполя в неограниченной среде подчиняется уравнению:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца, где                              (13)

G – сумма членов, которые пропорциональны l3/r4, l4/r5 и т.д.

j — потенциал в точке регистрации, l – величина диполя,

I – сила тока, r — удельное сопротивление среды (рис.7).

                      Механизм формирования дипольных свойств живого сердца

Рис.7. Элементарный диполь.

При изучении потенциалов на значительном удалении от сердца, когда выполняется условие r>>l, первый член правой части уравнения (13) намного превосходит остальные. Поэтому в первом приближении вторым и последующими членами можно пренебречь. Это заведомо справедливо в случае точечных диполей, у которых l®0. Первый член в правой части уравнения (13) именуют дипольным потенциалом (потенциалом точечного диполя).

Потенциал (j0) электрического поля сердца складывается из дипольных потенциалов элементарных диполей. Поскольку в каждый момент кардиоцикла возбуждается сравнительно небольшой участок миокарда, расстояния от всех диполей до точки измерения потенциала примерно равны друг другу, и j0 приближенно описывается уравнением:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца,                                                   (14)

в котором r – одинаковое для всех диполей расстояние до точки измерения потенциала, m – количество диполей. Сумму проекций в этом выражении можно рассматривать как проекцию вектора дипольного момента (Механизм формирования дипольных свойств живого сердца) одного токового диполя, у которого

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца.                                                                        (15)

Этот диполь называют эквивалентным диполем сердца. Таким образом, потенциал внешнего электрического поля сердца можно представить в виде дипольного потенциала одного эквивалентного диполя:

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца,                                                  (16)

где a — угол между Механизм формирования дипольных свойств живого сердца и направлением регистрации потенциала; D0 – модуль вектора Механизм формирования дипольных свойств живого сердца.

Модель, в которой электрическая активность миокарда заменяется действием одного точечного диполя и потенциалы внешнего поля описываются выражением (11) называют дипольным эквивалентным электрическим генератором сердца.

1.5. Электрокардиография. Теория отведений Эйнтховена.

При функционировании тканей, органов и отдельных клеток, сопровождающемся электрической активностью, в организме создается электрическое поле. Поэтому два электрода, наложенные на разные участки тела, регистрирует разность потенциалов. Зависимость этой разницы потенциалов от времени называется электрограммой. Названия электрограмм указывают на органы (ткани), функционирование которых приводит к появлению регистрируемой разности потенциалов: электрокардиограмма (ЭКГ), электроэнцефаллограмма (ЭЭГ), электромиограмма (ЭМГ) и т.д.

            Можно сформулировать две основные задачи изучения электрограмм: первая заключается в выяснении механизма их возникновения, вторая — в выяснении состояния органа по характеру его электрограммы. Наибольшее распространение получило использование электрокардиограмм (ЭКГ), дающих сведения о состоянии и работе сердца.

Источник: vunivere.ru

Допущения теории Эйнтховена

Электрическое поле сердца на больших расстояниях от него подобно полю токового диполя; дипольный момент — интегральный электрический вектор сердца (суммарный электрический вектор возбужденных в данный момент клеток).

Все ткани и органы, весь организм — однородная проводящая среда (с одинаковым удельным сопротивлением).

Электрический вектор сердца изменяется по величине и направлению за время сердечного цикла, однако начало вектора остается неподвижным.

Точки стандартных отведений образуют равносторонний треугольник (треугольник Эйнтховена), в центре которого находится сердце — токовый диполь. Проекции дипольного момента сердца — отведения Эйнтховена.

 

В каждый данный момент деятельности сердца его дипольный электрический генератор создает вокруг электрическое поле, которое распространяется по проводящим тканям тела и создает потенциалы в его различных точках. Если представить, что основание сердца заряжено отрицательно (имеет отрицательный потенциал), а верхушка положительно, то распределение эквипотенциальных линий вокруг сердца (и силовых линий поля) при максимальном значении дипольного момента Рс будет таким, как на рис. 13.10.

Потенциалы указаны в некоторых относительных единицах. Вследствие асимметричного положения сердца в грудной клетке его электрическое поле распространяется преимущественно в сторону правой руки и левой ноги, и наиболее высокая разность потенциалов может быть зафиксирована в том случае, если электроды разместить на правой руке и левой ноге.

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Рис. 13.10.Распределение силовых (сплошные) и эквипотенциальных (прерывистые) линий на поверхности тела

В таблице 13.2 приведены значения максимального дипольного момента сердца в сопоставлении с массой сердца и тела.

Таблица 13.2.Значения дипольного момента Рс

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Анализ электрокардиограмм

Теоретический анализ электрокардиограмм сложен. Развитие кардиографии шло в основном эмпирическим путем. Катц указывал, что расшифровка электрокардиограмм производится на основе опыта, опирающегося лишь на самое элементарное понимание теории возникновения биопотенциалов.

Данные ЭКГ обычно дополняют клиническую картину заболевания.

На рисунке 13.11 представлена нормальная электрокардиограмма человека (обозначения зубцов были даны Эйнтховеном и представляют взятые подряд буквы латинского алфавита).

Она представляет собой график изменения во времени разности потенциалов, снимаемой двумя электродами соответствующего отведения за цикл работы сердца. Горизонтальная ось является не только осью времени, но и осью нулевого потенциала. ЭКГ представляет собой кривую, состоящую из трех характерных зубцов, обозначающихся Р, QRS, T, разделенных интервалом нулевого потенциала. Высоты зубцов в различных отведениях обусловлены направлением электрической оси сердца, т.е. углом α (см. рис. 13.9). Электрокардиограмма, записанная при норме в стандартных отведениях, характеризуется тем, что ее зубцы в разных отведениях будут неодинаковы по амплитуде (рис. 13.12).



 

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Рис. 13.11.Электрокардиограмма здорового человека и ее спектр:

Р — деполяризация предсердия; QRS -деполяризация желудочков; Т — репо-

ляризация; частота пульса 60 ударов в минуту (период сокращения — 1 с)

Механизм формирования дипольных свойств живого сердца Рис. 13.12.Нормальная ЭКГ в трех стандартных отведениях

Зубцы ЭКГ будут наиболее высокими во II отведении и наиболее низкими в III отведении (при нормальном положении электрической оси).

Сопоставляя кривые, зарегистрированные в трех отведениях, можно судить о характере изменения Рс за цикл работы сердца, на основании чего и составляется представление о состоянии нервномышечного аппарата сердца.

Для анализа ЭКГ используют также ее гармонический спектр.

Источник: studopedia.su


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.