Імпульсний струм та його Дія на організм

Електричним імпульсом називається короткочасна зміна сили струму. Імпуль­си, що повторюються називаються імпульсним струмом.

Характерними ділянками імпульсу є (рис. 2.10): 1-2 - фронт, 2-3 - вершина, 3-4 - зріз (або задній фронт), 4-5 - хвіст.

Відношення

= , (6.9)

Називають крутизною фронту.

I

2 3

I_max

 

t₁ t₂ t_3,4 t₅ t

 

 

Рисунок 2.10

Період імпульсного струму Т - це середній час між початками сусідніх імпульсів (рис. 2.11). Обернена величина називається частотою повторення імпульсів

f = (6.10)

 

I

 

₁ t

T

Рисунок 2.11

Відношення Q = = (6.11)

Називається шпаруватістю слідування імпульсів. А обернену до Q величину K = = fr_і (6.12)

називають коефіцієнтом заповнення _.

Дія імпульсного струму на організм визначається його частотою і формою.

При низьких частотах (<500 кГц) електричний струм чинить подразнювальну дію на біологічні тканини. Ця дія визначається законами Дюбуа-Реймона і Хорвега-Вейса-Ланіка.

1. Подразнювальна дія стуму прямо пропорційна швидкості зростання сили
струму, тобто крутизні фронту імпульсу.

2. У певних межах подразнювальна дія пропорційна тривалості імпульсу.

3. Фізіологічна дія імпульсного струму залежить від його шпаруватості (коефіцієнта заповнення).

Специфічна фізіологічна дія імпульсного струму або окремого імпульсу виз­начається його формою.

Імпульсний струм низької частоти та низької напруги використовують медицині для електростимуляції.

Електростимуляція - метод електротерапії, спрямований на відновлення по­рушеної функції органа шляхом заміни природного нервового імпульсу низькочас­тотним імпульсним струмом. Відновлення порушеного ритму - основна мета елек­тролікування. Розрізняють такі види електростимуляції:

1. Електростимуляція центральної нервової системи:

1) електросон використовує імпульси прямокутної форми (струми Ледюка) (рис.2.11): = 1-130Гц, J= 0-10 мА, тривалість 0,2-2мс;

2) електронаркоз використовує діадинамічні струми (струми Бернара) (рис.2.12), (2.13): = 100Гц

3) ремезов рисунки електростимуляції 2.1112131415

2. Електростимуляція нервово-м язової системи (електрогімнастика) використовує імпульси трикутної форми (рис.2.14): = 100Гц, тривалість 1-1,5 мс та експоненційної форми (рис.2.15): = 8-100Гц, тривалість 2-60мс. Електрогімнастика використовується для скорочення м'язів при їх послабленні.

3. Електростимуляція серцево-судинної системи:

1) кардіостимулятори: = 1-1,2 Гц, тривалість 0,8-3мс;

2) дефібрилятори: J=25-30А.

 

Змінний струм. Фізичні основи реографії

Змінний струм – це будь-який струм, що змінюється з часом. Ми будемо розглядати змінний струм як вимушені електромагнітні коливання.

Розглянемо три різних кола, до кожного з яких прикладена напруга (рис.2.16).

 

 

Рисунок 2.16

Сила струму в колі з резистором буде змінюватися у фазі з прикладеною напругою_:

І_R = I_maxRcos (6.13)

Сила струму в колі з котушкою індуктивності буде відсьавати по фазі від прикладеної напруги на :

I_L=I_{max L} cos , (6.14)

А сила струму в колі з кондинсатером ємністю С буде випереджувати по фазі напругу на

І_C = I _maxC cos () (6.15)

За допомогою векторних діаграм це можна зобразити таким чином

(рис2.17). За законом Ома відношення U_max до I _max є відповідним опором.

 

Рисунок 2.17

Для кола з резистором омічний опір:

R = (6.16)

Для кола з котушкою індуктивний опір:

X_L = = (6.17)

Для кола з конденсатором ємнісний опір:

Xc = = (6.18)

Розглянемо коло, в якому послідовно з'єднані резистор, котушка і конденсатор (рис. 2.18).

 

 

Рисунок 2.18

В загальному випадку сила струму в колі та напруга змінюються не в одній фазі. Знайдемо U_max за методом векторних діаграм. Шукану напругу можна подати як суму трьох векторів U_{max R,} U_maxL, U_maxC (рис.2.19)

 

 

Рисунок 2.19

Величину U_max можна знайти за теоремою Піфагора:

U² _max = U² _maxR + (U _maxL - U _maxC)² (6.19)

або

I² _max Z² = I² _max R² + I² _max ² , (6.20)

звідки

Z=

де Z –повний опір кола змінного струму, який називається імпедансом.

 

Основи реографії

Індуктивністю біологічних тканин нехтують (при v < 10¹⁰ Гц ) івважають, що їхній імпеданс дорівнює геометричній сумі активного R і ємнісного Хc опорів. Для характеристики пропускання струму живими клітинами використовують екві­валентні схеми, тобто такі комбінації С і R, які можуть моделювати електричні параметри біологічних тканин. Найбільш вдала еквівалентна електрична схема тканин організму зображена на рис. 2.20, але вона також повністю не відтворює закономірності проходження електричного струму через біологічні системи

R₁

 

RR

 

R₂ C

Рисунок 2.20

Частотна залежність імпедансу (дисперсія імпедансу) дозволяє оцінити життєздатність тканин організму, що важливо при трансплантації органів (рис 2.21).

На рис. 2.21 наведені графіки дисперсії імпедансу:

крива 1 - здорові тканини, 2 - мертві. В мертвій тканині зруйновані мембрани (живі конденсатори) і вона має тільки омічний опір.

Імпеданс тканин визначається їх функціональним станом і може служити діаг­ностичним показником

 

Z

1

 

ln

Рисунок 2.21

Так, імпеданс кровоносних судин залежить від їх кровонаповнення, а значить і від серцево-судинної діяльності тощо.

Реографія (імпеданс плетизмографія) - метод діагностики, який базується на дослідженні зміни імпедан­суорганів і тканин під час їх кровонаповнення в процесі серцевої діяльності.

Види реографії:

1) РКГ – реокардіографія;

2) РЕГ – реоенцефалографія;

3) РВГ- реовазографія.

Вимірювання імпедансу проводять при = 30 кГц.

Крива зміни імпедансу в часі —- називається реограмою. За допомогою цього методу можна одержати реограму головного мозку (реоенцефалограма) серця (реокардіограма), магістральних судин і кінцівок (реовазограми). Прилад для реєст­рації реограм називається реографом.