- •С.П. Серегин,
- •«Биофизика и основы взаимодействия физических полей с биообъектами»
- •Раздел 2. Биофизика сложных систем 238
- •Глава 12. Электрическая активность органов и тканей. Электрокардиография 276
- •Глава 13. Речеобразующая система человека 302
- •Глава 14. Моделирование биофизических процессов 326
- •Предисловие
- •Введение
- •Лекция 1. Общая биофизика. Биофизические процессы, протекающие в организме
- •Механические свойства биологических тканей
- •1.1. Молекулярная структура твердых тел, полимеров и жидких кристаллов
- •1.2. Механические свойства мышц и костного аппарата. Закон Фанга
- •1.3. Механические свойства сосудистой стенки
- •Вопросы для самопроверки
- •Типовые тесты текущего контроля
- •Задачи для закрепления изучаемого материала
- •Лекция 2. Термодинамика биологических сред
- •2.1. Основные термодинамические понятия и величины. Первое начало термодинамики
- •2.1.1. Понятия обратимых и необратимых процессов
- •2.1.2. Внутренняя энергия систем
- •2.2. Понятие теплоемкости. Применение первого начала термодинамики к газовым законам
- •2.2.1. Изохорический процесс
- •2.2.2. Изобарический процесс
- •2.2.3. Изотермический процесс
- •2.2.4. Адиабатический процесс
- •2.3. Применение первого начала термодинамики к биологическим процессам. Физические основы терморегуляции организма
- •2.3.1. Теплопродукция организма
- •2.4. Перенос теплоты в живых организмах. Термометрия
- •2.5. Понятие энтропии. Второе начало термодинамики
- •2.5.1. Круговые процессы
- •2.5.2. Цикл Карно
- •2.5.3. Энтропия
- •2.6. Статистическое содержание второго начала термодинамики
- •2.7. Термодинамические потенциалы
- •2.8. Открытые термодинамические системы. Уравнения Пригожина. Стационарные состояния открытой системы
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для закрепления изучаемого материала
- •Типовые тесты текущего контроля.
- •Лекция 3. Молекулярная биофизика
- •3.1. Белковые молекулы. Структура белка
- •3.2. Нуклеиновые кислоты
- •3.3. Биосинтез белка
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты текущего контроля
- •Лекция 4. Физические свойства клеток
- •4.1. Строение и функции клеток и клеточных структур
- •4.2. Органеллы клеток
- •4.3. Строение ядра
- •4.4. Мембрана клетки как сферический конденсатор
- •4.5. Физико-химические методы исследования клеточных мембран
- •4.5.1. Электронная микроскопия
- •4.5.2. Рентгеноструктурный анализ
- •4.5.3. Поляриметрия
- •4.5.4. Электронный парамагнитный резонанс
- •4.5.5. Ядерный магнитный резонанс
- •4.5.6. Физическая характеристика клеточных мембран. Искусственные мембраны
- •4.6. Проницаемость клеточной мембраны
- •4.6.1. Пассивный транспорт веществ
- •4.6.2. Активный транспорт веществ в клетках
- •4.6.3. Опыт Уссинга. Ионные каналы
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты текущего контроля
- •Задачи для самопроверки
- •Лекция 5. Электрические явления в клетках и тканях
- •5.1. Виды биопотенциалов. Их природа. Понятие двойного электрического слоя. Дзета-потенциал
- •5.2. Определение поверхности электрического заряда эритроцитов
- •5.3. Мембранные потенциалы. Потенциал покоя и действия. Их регистрация
- •5.4. Регистрация биопотенциалов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тесты текущего контроля
- •Лекция 6. Специальные методы, используемые для диагностики
- •6.1 Рентгеновские лучи
- •6.2. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществами
- •6.3. Рентгеновская компьютерная томография (ркт)
- •6.4. Ангиография
- •6.5. Магнитно-резонансная томография (мрт)
- •6.6. Магнитокардиография
- •6.7. Радионуклидная диагностика
- •6.8. Действие радиации на человека
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция7. Биоакустические процессы
- •7.1. Характеристика звука. Его восприятие. Строение слухового анализатора
- •7.2. Биофизика инфразвука
- •7.3. Получение, распространение и регистрация ультразвука
- •7.4. Звуковое давление и акустическая энергия
- •7.5. Взаимодействие ультразвука с веществом
- •Рассмотрим поглощение ультразвуковых волн.
- •7.6. Ультразвуковые исследования (узи)
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 8. Фотобиологические процессы. Биофизика зрительного восприятия
- •8.1. Процесс поглощения света
- •8.2. Зрительный аппарат человека
- •8.3. Спектроскопия
- •8.4. Термография
- •8.5. Люминисценция. Миграция энергии
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 9. Индуцированное излучение. Его взаимодействие с биообъектами
- •9.1. Квантовые генераторы
- •9.2. Влияние лазерного излучения на биообъекты
- •9.3. Терапевтические лазерные приборы
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Биофизика сложных систем лекция10. Основы гемодинамики и биореологии
- •10.1. Вопросы биореологии
- •10.2. Гемодинамика крови. Уравнение Пуазейля и Бернулли
- •10.2.1. Уравнение Пуазейля
- •10.2.2. Уравнение Бернулли
- •10.3. Физические закономерности движения крови в сосудистой системе. Пульсовая волна
- •10.4. Клинические методы определения вязкости крови
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для закрепления изучаемого материала
- •Лекция 11. Электропроводность биологических тканей. Импеданс
- •11.1. Электропроводность клеток и тканей для постоянного электрического тока. Лекарственный электрофорез
- •11.2. Электропроводность клеток и тканей для переменного электрического тока
- •11.3. Реография
- •11.4. Измерение электропроводности в медицинских и биологических исследованиях
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты текущего контроля
- •Глава 12. Электрическая активность органов и тканей. Электрокардиография
- •12.1. Теория Эйнтховена
- •12.2. Понятие токового диполя. Кардиография
- •12.3. Аппараты для электрографии
- •12.4. Биопотенциалы головного мозга. Электроэнцефалография
- •12.5. Миография и кожно–гальванический потенциал
- •12.6. Электростимуляция. Закон Лапика и Дюбуа-Реймона
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Глава 13. Речеобразующая система человека
- •13.1. Механизм речеобразования
- •13.2. Акустическая фонетика
- •13.3. Акустическая теория речеобразования
- •13.3.1. Распространение звуков
- •13.3.2. Возбуждение звуков в голосовом тракте
- •13.3.3. Модели сигнала, основанные на акустической теории
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 14. Моделирование биофизических процессов
- •14.1. Виды моделей. Фармакокинетическая модель
- •14.2. Модель кровотока при локальном сужении сосудов
- •14.3 Движение крови по эластичным сосудам. Модель Франко
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тесты текущего контроля
- •Заключение
- •Библиографический список
11.4. Измерение электропроводности в медицинских и биологических исследованиях
В настоящее время методы измерения электропроводности тканей нашли широкое применение в биологических и медицинских исследованиях, так как при патологических процессах в тканях происходит изменение их электрических свойств. Это объясняется тем, что при воспалительных процессах происходит набухание клеток, объем межклеточных пространств уменьшается, в результате увеличивается омическое сопротивление. В первой стадии воспалительного процесса структура клеток еще не меняется, емкость клеточных мембран сохраняет свою величину.
Нужно считать, что увеличение сопротивления при сохранности емкости всегда свидетельствует о набухании тканей, а уменьшение сопротивления при сохранности емкости, наоборот, указывает на уменьшение объема клеток. В более поздних стадиях воспаления происходят глубокие структурные изменения, дальнейшее увеличение клеточной проницаемости, что сопровождается уменьшением емкости сопротивления ткани.
Процедура обследования начинается с антропометрических измерений. Определяют длину, массу тела, обхваты талии и бедер. Затем в компьютерной программе заводится учетная запись (регистрация) пациента с указанием ФИО, пола, даты рождения и длины тела. В карточку текущего обследования вносятся сведения о массе тела и обхватах талии и бедер. Пациент укладывается на кушетку в положении лежа на спине (рис. 11.4) правой стороной тела к биоимпедансному анализатору. Правая рука освобождается от металлических предметов (часов, браслетов и т.п.). Металлические предметы на шее пациента сдвигаются к подбородку.
Одежда пациента должна быть сухой и свободной, не изменяющей конфигурации поверхностных тканей.
У тучных пациентов особое внимание следует уделить обеспечению отсутствия контакта между внутренними поверхностями бедер до паха и между внутренними поверхностями рук и торсом до подмышечных впадин.
Одноразовые биоадгезивные электроды с контактной площадкой 22´24 мм устанавливаются так, как показано на рис. 11.5.
На руке: середина первого электрода крепится над сочленением костей предплечья и кисти, а другой располагается на 3…4 см дистальнее; на ноге – один серединой над сочленением костей голени и стопы, другой дистальнее на 3…5 см. Зажимы электродного кабеля крепятся к свободным от проводящего геля концам электродов, красные – к дистальным, черные – к проксимальным электродам. Дистальные электроды служат для подключения к пациенту цепи пропускания зондирующего тока, проксимальные – для подключения измерительной цепи анализатора.
Рис. 11.4. Положение пациента при обследовании
Рис. 11.5. Расположение электродов на руках и на ногах
Измерение выполняется в течение 20…40 с и считается завершенным, если в последние 4…5 с значения величин активного и реактивного сопротивлений менялись не более чем на 2 единицы последней значащей цифры. Если это условие не выполняется, то необходимо проверить крепление электродов на коже пациента или предупредить его о необходимости сохранения неподвижного положения во время измерительной процедуры.
Таким образом, измерение электрических параметров биологических тканей может служить средством для диагностики воспалительных процессов.
