2. Дисперсия импеданса. Реография.

 На рисунке 15.8 представлен график частотной зависимости импеданса мышечной ткани, полученный экспериментально (масштаб на вертикальной оси - логарифмический).

На графике четко проявляются три интервала частот, в которых величина Z медленнее меняется с частотой по сравнению с общим ходом кривой. Они названы областями α-, β- и γ-дисперсии соответственно. Им соответствуют три области частот: низкие частоты ν < 10 кГц, радиочастоты ν = 0,1-10 МГц, микроволновые частоты ν > 0,1 ГГц.

Наличие областей α-, β- и γ-дисперсии связано с частотной дисперсией диэлектрической проницаемости (ε = f(v)), от которой зависит величина емкости (см. формулу 10.20). На рисунке 15.9 показаны структурные элементы, вносящие основной вклад в поляризацию ткани на различных частотах:

- α-дисперсия обусловлена поляризацией целых клеток (1, 2) в результате диффузии ионов, что требует относительно большого времени, поэтому данный механизм проявляется при действии электрического поля низкой частоты (0,1-10 кГц). В этой области емкостное сопротивление мембран велико и преобладают токи, протекающие через растворы электролитов, окружающие фрагменты мембран.

- β-дисперсия обусловлена структурной поляризацией клеточных мембран (3), в которой участвуют белковые макромолекулы (4), а на ее верхней границе - глобулярные водорастворимые белки (5), фосфолипиды (6, 7) и мельчайшие субклеточные структуры

- γ-дисперсия обусловлена процессами ориентационной поляризации молекул (9, 10) свободной и связанной воды, а также низкомолекулярных веществ типа сахаров и аминокислот.

В частотных диапазонах, соответствующих главным областям дисперсии, происходят наибольшие потери энергии переменного электрического тока (поля). Выделение энергии происходит на том структурном уровне, который отвечает за данную область диспер-

сии. На этом основано действие различных методов физиотерапии с использованием переменных токов и полей.

Импеданс ткани зависит не только от частоты, но и от состояния ткани. Частотная зависимость импеданса позволяет оценить жизнеспособность тканей организма. Это используют при пересадке (трансплантации) тканей и органов.

Реография - диагностический метод, основанный на регистрации изменения импеданса тканей в процессе сердечной деятельности. Эти изменения представляются в виде реограммы. С помощью этого метода получают реограммы головного мозга (реоэнцефалограмма), сердца (реокардиограмма), магистральных сосудов, легких, печени, конечностей. Исследование реограмм применяют в диагностике заболеваний периферических кровеносных сосудов, сопровождающихся изменением их эластичности, сужением артерий и т.д.

Билет №25 1) . Использование уз в медицине: терапии, хирургии, диагностике. Применение ультразвука в терапии и хирургии

Ультразвук, применяемый в медицине, может быть условно разделен на ультразвук низких и высоких интенсивностей. Основная задача применения ультразвука низких интенсивностей (0,125 - 3,0 Вт/см2) - неповреждающий нагрев или какие-либо нетепловые эффекты, а также стимуляция и ускорение нормальных физиологических реакций при лечении повреждений. При более высоких интенсивностях (> 5 Вт/см²) основная цель - вызвать управляемое избирательное разрушение в тканях. Первое направление включает в себя большинство применений ультразвука в физиотерапии и некоторые виды терапии рака, второе - ультразвуковую хирургию.

Применение ультразвука в хирургии.

Существуют две основные области применения ультразвука в хирургии. В первой из них используется способность сильно фокусированного пучка ультразвука вызыватьлокальные разрушения в тканях, а во второй механические колебания ультразвуковой частоты накладываются на хирургические инструменты типа лезвий, пил, механических наконечников. 2) Энергетические характеристики электромагнитной волны Волна, представляющая собой комбинацию электрического и магнитного полей, будет обладать энергией, равной сумме энергий этих полей.

Плотность энергии электрического поля:

                                                          .                                                   (3.10)

Плотность энергии магнитного поля:

                                                  .                                                   (3.11)

Таким образом, объемная плотность полной энергии электромагнитной волны

                                                  .                                   (3.12)

Воспользовавшись уравнениями (3.9), представим эту плотность энергии волны в виде:

Объемная плотность энергии электромагнитной волны меняется пропорционально квадрату амплитуды электрического вектора 

                                                    .                                                                                  (3.13)

Так же как и в случае упругой волны, введем энергетическую характеристику электромагнитной волны — интенсивность.

Интенсивность определим величиной энергии, которая ежесекундно протекает вместе с волной (со скоростью с) через поверхность единичной площадки, перпендикулярной к направлению распространению волны.

                                       .                     (3.14)

Преобразуем это выражение интенсивности, вспомнив, что скорость света в вакууме

                                                     

(3.15)

Произведение напряженностей (E_y H_z) можно рассматривать, как модуль векторного произведения  (напомним, что в волне  ).

Это векторное произведение будет определять уже не скалярную характеристику волны – интенсивность (J), а векторную ( ). Этот вектор получит название вектора Пойнтинга.

Модуль вектора Пойнтинга равен интенсивности волны

.

Направление вектора Пойнтинга ( ) — вектора плотности потока энергии электромагнитной волны – совпадает с направлением её фазовой скорости. В нашем частном случае  :Интенсивность волны пропорциональна квадрату амплитуды (Е²) вектора E_y и  пульсирует по закону квадрата косинуса (см.3.15).  Легко отыскать среднее значение этой величины, если вспомнить, что  .

БИЛЕТ№26 1) Звукопроводящие и звуковоспринимающие части слухового аппарата Различные части слухового анализатора, или органа слуха, выполняют две различные по характеру функции: 1) звукопроведение, т. е. доставку звуковых колебаний к рецептору (окончаниям слухового нерва); 2)звуковосприятие, т. е. реакцию нервной ткани на звуковое раздражение.

Функция звукопроведения заключается в передаче составными элементами наружного, среднего и отчасти внутреннего уха физических колебаний из внешней среды к рецепторному аппарату внутреннего уха, т. е. к волосковым клеткам кортиева органа.

Функция звуковосприятия состоит в превращении физической энергии звуковых колебаний в энергию нервного импульса, т. е. в процесс физиологического возбуждения волосковых клеток кортиева органа. Это возбуждение передается затем по волокнам слухового нерва в корковый конец слухового анализатора. Таким образом, звуковосприятие представляет собой сложную функцию трех отделов слухового анализатора и включает не только возбуждение периферического конца, но и передачу возникшего нервного импульса в кору головного мозга, а также превращение этого импульса в слуховое ощущение.

Соответственно двум функциям в слуховом анализаторе различают звукопроводящий и звуковоспринимающий аппараты.

Звукопроведение

В проведении звуковых колебаний принимают участие ушная раковина, наружный слуховой проход, барабанная перепонка, слуховые косточки, кольцевая связка овального окна, мембрана круглого окна (вторичная барабанная перепонка), жидкость лабиринта (перилимфа), основная мембрана.

У человека роль ушной раковины сравнительно невелика. У животных, обладающих способностью двигать ушами, ушные раковины помогают определять направление источника звука. У человека ушная раковина, как рупор, лишь собирает звуковые волны. Однако и в этом отношении ее роль незначительна. Поэтому, когда человек прислушивается к тихим звукам, он приставляет к уху ладонь, благодаря чему поверхность ушной раковины значительно увеличивается.