Медична електронна апаратура для реєстрації біопотенціалів серця

Органи і тканини генерують електричні сигнали, які вміщують у собі важливу інформацію про фізіологічні та патології процеси, ідо відбуваються в них. Для одержання цієї інформації потрібно зареєструвати електричну активність органів, для чого необхідно знати електричні характеристики «генераторів» (органів і тканин), оскільки без їх урахування неможливо одержати об'єктивну інформацію. Крім цього, важливим фактором розгляд біофізичних процесів, які відбуваються у клітинах тканин і органів при генерації біопотенціалів.

Біопотенціали

Дослідження біоелектричних явищ, які перебігають у живому організмі, в нервових клітинах і м'язових тканинах, дозволили встановити, що електричний заряд клітини пов'язаний із вибірковою проникністю клітинної мембрани до різних іонів, головним чином, калію та натрію. У стані спокою між зовнішньої та внутрішньою поверхнями мембрани існує різниця потенціалів близько 60-90 мВ, причому протоплазма клітини заряджена електронегативно щодо зовнішньої поверхні мембрани.

У підтримці трансмембранних концентраційних градієнтів провідну роль відіграє метаболічний апарат, локалізований у мембрані клітини (так званий «натрій-калієвий насос»), завдяки якому забезпечується активне «викачування» із протоплазми іонів Nа⁺ та нагнітання в неї іонів К⁺. При цьому безпосереднім джерелом енергії для функціонування «насоса» (переміщення іонів проти концентраційного градієнта) є розщеплення АТФ під впливом аденозинтрифосфатази, яка активується іонами Nа⁺ та К⁺.

Різниця потенціалів, яка існує у стані фізіологічного спокою клітини, називається потенціалом спокою.

Біопотенціали дії

Усі клітини збуджених тканин під дією різноманітних подразників достатньої величини здатні переходити у стан збудження. До збудливих тканин належать нервова, м'язова та залозиста.

Збудливість — це здатність клітин до швидкого реагування, яке виявляється через сукупність фізичних, фізико-хімічних процесів і функціональних змін. Обов'язковою ознакою збудження є зміна електричного стану клітинної мембрани.

Досвід показує, що збуджена ділянка клітини стає електронегативною по відношенню до не збудженої ділянки, що вказує на перерозподіл іонів у збудженій ділянці. Збудження має тимчасовий характер, після його закінчення відновлюється початковий потенціал спокою. Загальна зміна різниці потенціалів між клітиною і середовищем, яка відбувається при пороговому й надпороговому збудженні клітин, називається потенціалом дії.

Потенціали дії забезпечують проведення збудження по нервових волокнах та ініціюють процеси скорочення м'язів і секреції залозистих клітин.

І з рис. 4.2 видно, що повний мембранний потенціал дії U₃ значмо перевищує величину потенціалу спокою U₁.

Зображена зміна потенціалу мембрани пояснюється проник-кістю іонів Nа⁺ і К⁺, причому зміна знаку U₁ відбувається завдяки надходженню іонів Nа⁺ в протоплазму, потенціал якої набагато перевищує сумарний потенціал виходу іонів Nа⁺, направлений назовні, внаслідок чого позитивний потенціал U₂ (овершут потенціалу дії) зростає до деякого максимального значення. При досягненні максимуму U₂ потік позитивно заряджених іонів К⁺ усередину клітини зменшується, а виведення іонів Na⁺ збільшується, таким чином настає реполяризація (фаза спадаючої гілки, рис. 4.2). Оскільки підвищена калієва проникність не одразу повертається до норми, початковий рівень мембранного потенціалу відновлюється за фазу гіперполяризації (10-15 мВ), зумовлену кінцевим переміщенням іонів К⁺.