Главная страница
Навигация по странице:

  • Устройства съема информации.

  • Виды электродов для съема биопотенциалов

  • подотовка к зачету. Методов медикобиологических исследований


    Скачать 156.69 Kb.
    НазваниеМетодов медикобиологических исследований
    Анкорподотовка к зачету.docx
    Дата11.07.2018
    Размер156.69 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаподотовка к зачету.docx
    ТипДокументы
    #19622
    страница1 из 4
      1   2   3   4

    1)Система методов медико-биологических исследований

    Устройство съема медико-биологической информации

    датчики (преобразователи) электроды

    биоуправление энергетические

    активные (генераторные) пассивные(параметрические) фотоэлектрические, ультрозвуковые, магнитноэлектрческие

    а)пьезо- и термоэлектрические, индуктивные б)индуктивные, емкостные, резисторные

    Электрический сигнал воспринимает электрод, а температуру датчик .

    Инструментальные средства медико-биологических исследований представляют собой совокупность приборов, аппаратов, систем, комплексов и приспособлений к ним, в которых реализуются физические и физико-химические методы исследования различных биологических объектов. Выполнение этих исследований позволяет получить диагностическую информацию о состоянии объекта в виде множества медико-биологических показателей (МБП) и записей физиологических процессов, на основании анализа которых строится диагностическое заключение. Таким образом, надежность и достоверность заключений в значительной степени зависят от выбора диагностического метода (или их совокупности). Однако не всегда исследователь волен в выборе метода исследования.

    К сожалению, в медико-биологической практике отсутствует универсальный метод, позволяющий предоставить полный объем требуемой диагностической информации для всех случаев формирования диагностических заключений. Даже в простых ситуациях требуется одновременное использование нескольких методов диагностики, проведение комплексных исследований. В то же время не все методы хорошо согласуются друг с другом и могут быть реализованы одновременно. Кроме того, частое применение наиболее диагностически эффективных методов сопряжено с методическими приемами, из-за которых возникают технологические ограничения, не позволяющие их использовать в реальных условиях эксперимента, либо их применение экономически не оправдано - связано высокими затратами средств и труда обслуживающего персонала.

    Получаемая при этом информация может отставать от момента времени, когда она необходима для принятия решений о лечебных мероприятиях. Приходится искать компромиссное решение, использовать, может быть, и менее эффективные методы, которые в совокупности позволяют получить информацию за более короткий срок обследования.

    3) Устройства съема информации.

    Устройства съёма информации контактируют или взаимодействуют с организмом. Обычно бывают двух видов: электроды и датчики.

    Электроды.

    Электроды - это проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой.

    В зависимости от назначения, электроды изготавливают из нержавеющей стали, свинца, золота, платины, серебра, палладия и т.д.

    Электроды используются для съёма электрической информации и для подведения внешнего электромагнитного воздействия на организм при диагностике, терапии или хирургии (реография, хирургическая диатермия, электростимуляция и т.д.)
    Виды электродов для съема биопотенциалов

    Рассмотрим следующие виды электродов.

    • Электроды для многократного кратковременного использования, например, в виде металлической пластинки, Эти электроды используются в кабинетах функциональной диагностики для съема ЭКГ. После процедур они должны обезжириваться и использоваться снова. В электрокардиографии применяются также электроды-присоски, снабженные резиновым баллончиком для создания небольшого разрежения между телом и электродом. Они позволяют быстро установить электрод в нужной точке тела человека. Электроды многократного использования могут накладываться на тело как непосредственно, так и через марлевые прокладки, смоченные физраствором. Используются также различные проводящие пасты для снижения сопротивления электрод-кожа. Высокое сопротивление электрод - кожа приводит к тому, что большая часть исследуемого потенциала падает на этом сопротивлении, а не подается на устройство регистрации или отображения информации. Это уменьшает регистрируемую величину биопотенциалов.

    Для быстрой установки на пациента применяются так же электроды – зажимы.

    • Электроды для длительного непрерывного наблюдения или регистрации биопотенциалов. Иногда их называют монитродами. Используются в палатах реанимации. Мониторингом или мониторированием называется длительное непрерывное или периодическое наблюдение какого-либо параметра (электрокардиограммы, мониторирование артериального давления, температуры и т.д.).

    • Электроды для динамического наблюдения в условиях физических нагрузок (например, в спортивной медицине). Применяются игольчатые инъецируемые электроды. 4. Электроды для экстренного применения, рис.3.7, например, в условиях скорой помощи. Это могут быть плоские или овальные электроды, снабженные короткими иглами, высота которых равна высоте эпителия кожи (7-2 мм). Используются одно- и многоточечные электроды.При прижатии такого электрода к телу происходит прокалывание эпителия, что снижает сопротивление электрод - кожа иповышает качество регистрации сигнала. Немалое значение имеет и быстрота наложения электрода.

    Существуют и другие виды электродов, например, электроды дефибрилляторов, реографов, электроретинографов и т.д.

    При пользовании электродами возможны поляризационные эффекты: возникновение ЭДС поляризации, выделение под электродами газообразных продуктов реакций, накопление под электродами прижигающих кожу веществ - кислот, щелочей. Но существуют и специальные неполяризующиеся электроды.

    Датчики

    Датчик-это устройство, преобразующее измеряемую величину в электрический сигнал, удобный для передачи, преобразования и регистрации. Рассмотрим классификацию датчиков, представленную на рис.3.8.

    Генераторными называются датчики, в которых энергия сигнала, несущего информацию (входная величина), преобразуется в ЭДС соответствующего значения (выходная величина). Параметрическими называются датчики, в которых под воздействием энергии измеряемого сигнала изменяются их электрические параметры: сопротивление, емкость, индуктивность

    коэффициент взаимоиндукции и т.д.

    В энергетических датчиках, рис.3.9, существует источник энергии 1. При прохождении через объект (органы, ткани организма), поток энергии от источника 1 изменяется пропорционально измеряемым параметрам объекта, после чего преобразуется чувствительным элементом 2 в электрический сигнал.

    Магнитострикционные датчики основаны на явлении изменения индукции магнитного поля ферромагнитного стрежня при его механической деформации. Переменная деформация ферромагнитного стержня, на торец которого действует ультразвуковая волна, вызывает возникновение переменной электродвижущей силы электромагнитной индукции в обмотке катушки, надетой на сердечник.

    К энергетическим датчикам относится, например, оксигемометр, который применяется для определения степени насыщения крови кислородом. Метод основан на наблюдении изменения оптического спектра поглощения крови при переходе гемоглобина в оксигемоглобин. При этом хрящевой участок ушной раковины или мочка уха просвечивается светом от источника. Свет, проходя через ткань, падает на фотоэлемент. Изменение спектра поглощения крови вызывает изменение тока в электрической цепи фотоэлемента.

    Энергетические свойства входных величин датчиков позволяют разделить их по виду входных величин на активные и пассивные. В активных датчиках входные величины имеют энергетическую природу (напряжение, сила и т. д.), в пассивных же входные величины имеют неэнергетический характер (электрические ёмкость, сопротивление и др.).

    По числу воспринимаемых и преобразуемых величин можно выделить одномерные датчики, оперирующие с одной величиной, и n-мерные (многомерные), воспринимающие несколько (n) входных величин. При этом многомерные сенсоры могут иметь общие элементы и поэтому быть проще совокупности одномерных датчиков, воспринимающих столько же величин.

    По числу выполняемых (измерительных) функций можно выделить однофункциональные и многофункциональные датчики. Многофункциональные могут помимо основной функции (восприятие величины и формирование измерительного сигнала) выполнять ряд дополнительных функций.

    Многофункциональные датчики иногда называют также интеллектуальными. К таким датчикам, в принципе можно отнести аналоговые и цифровые датчики с суммированием сигналов, с перестраиваемыми адаптивными режимами работы и параметрами, с аналого-цифровым преобразованием, с метрологическим обслуживанием и датчики со встроенными микропроцессорами.

    К дополнительным функциям многофункциональных сенсоров можно отнести следующие:

    • операции обработки данных и фильтрацию;

    • коррекцию погрешностей;

    • хранение сигналов;

    • преобразование «поля» сигналов в изображение;

    • защиту от влияния помех;

    • и др.

    По числу преобразований энергии и вещества датчики можно разделить на одноступенчатые и многоступенчатые.

    По технологии изготовления сенсоры можно разделить на элементные, изготавливаемые из набора отдельных элементов, и интегральные, в которых все составные элементы датчика изготавливаются одновременно по интегральной технологии.

    Особо выделяются биологические датчики, в которых в качестве чувствительных элементов используется рецепторная часть биологических органов чувств, ферменты и другие вещества, а также – электронная часть, формирующая измерительные сигналы.

    По взаимодействию с источниками информации датчики делятся на контактные и бесконтактные (дистанционного действия).

    По виду измерительных сигналов датчики делятся на аналоговые и цифровые. Для анализа работы аналоговых и цифровых датчиков должен быть использован соответствующий виду анализируемых сигналов математический аппарат.

    В настоящее время существует тенденция увеличения числа и усложнения функций, выполняемых сенсорами. Особенно это характерно для интегральных датчиков, которые могут включать в свой состав дополнительные устройства. Такие датчики способны служить основой для создания измерительных систем, позволяющих осуществлять сбор, обработку, хранение и распределение информации (см., например, [2, 12]).

    К современным датчикам предъявляются следующие основные требования:

    • высокие качественные характеристики: чувствительность, точность, линейность, воспроизводимость показаний, скорость отклика, взаимозаменяемость, отсутствие гистерезиса и большое отношение сигнал-шум;

    • высокая надежность: длительный срок службы, устойчивость к внешней среде, безотказность в работе;

    • технологичность: малые габариты и масса, простота конструкции, интегральное исполнение, низкая себестоимость.

    Основное внимание в дальнейшем уделим различным типам химических сенсоров. Внимание к химическим сенсорам продиктовано рядом причин, среди которых проблемы безопасности являются сейчас наиболее актуальными.

    Чувствительность - это изменение выходной величины датчика ∆у при изменении входной ∆х на единицу.

    Чувствительность Z датчика измеряется, например, в микроамперах на нанометр мкА/нм, в милливольтах на Кельвин мВ/К, в миллиамперах на грамм мА/г и т.д.

    • Порог чувствительности датчика - минимальное значение входной величины, которое можно обнаружить с помощью датчика.

    • Динамический диапазон датчика - диапазон частот и амплитуд входного сигнала, измеряемый без заметных погрешностей.

    • Погрешность измерений - максимальная разность между результатом измерений и действительным значением измеряемой величины.

    • Время реакции (инерционность) - минимальный промежуток времени, в течение которого выходная величина принимает значение, соответствующее входной. Дело в том, что процессы в датчиках происходят не мгновенно и это приводит к запаздыванию изменения выходной величины по сравнению с входной. Поэтому регистрация результатов измерений с помощью датчика должна производиться с учетом промежутка времени, соответствующего времени реакции прибора

    4) Прямая задача пьезоэффекта – расчет распределения электрического потенциала на поверхности тела по заданным характеристикам электрической активности изучаемого органа.

    Обратная задача пьезоэффекта – определение характеристики электрической активности изучаемого органа по измеренным потенциалам на поверхности тела.

    Электрокардиограмма – зарегистрированная зависимость изменения разности потенциалов от времени.

    Теория Эйнтховена:


    • Сердце заменяет модель токового диполя с дипольным моментом Рс (сердце). Называют его электрический вектор сердца (ЭВС)

    • ЭВС находятся в однородной проводящей среде

    • ЭВС меняется по величине и направлению в соответствии с фазами возбуждения сердца

    Отведение – разность потенциалов можду 2 точками на поверхности тела человека.

    Используется 12 отведений, 3 основных: Левая рука и правая рука, правая рука и левая нога, левая нога и левая рука.

    Треугольник Эйнтховина: Сердце находится в центре равностороннего треугольника грудной клетки.

    P-деполяризация предсердий

    QRS- деполяризация желудочков

    T- реполяризация желудочков

    5) ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УЛЬТРАЗВУКА

    Применение ультразвука в медицинской диагностике связано с возможностью получения изображения внутренних органов и структур. Основой метода является взаимодействие ультразвука с тканями тела человека. Собственно получение изображения можно разделить на две части. Первая — излучение коротких ультразвуковых импульсов, направленное в исследуемые ткани, и второе — формирование изображения на основе отраженных сигналов. Понимание принципа работы ультразвуковой диагностической установки, знание основ физики ультразвука и его взаимодействия с тканями тела человека помогут избежать механического, бездумного использования прибора, и, следовательно, более грамотно подходить к процессу диагностики.

    Звук — это механическая продольная волна, в которой колебания частиц находятся в той же плоскости, что и направление распространения энергии .

    Волна переносит энергию, но не материю. В отличие от электромагнитных волн (свет, радиоволны и т.д.) для распространения звука необходима среда — он не может распространяться в вакууме. Как и все волны, звук можно описать рядом параметров. Это частота, длина волны, скорость распространения в среде, период, амплитуда и интенсивность. Частота, период, амплитуда и интенсивность определяются источником звука, скорость распространения — средой, а длина волны — и источником звука, и средой. Частота — это число полных колебаний (циклов) за период времени в 1 секунду (рис. 2).

    Единицами измерения частоты являются герц (Гц) и мегагерц (МГц). Один герц — это одно колебание в секунду. Один мегагерц = 1000000 герц. Что же делает звук "ультра"? Это частота. Верхняя граница слышимого звука — 20000 Гц (20 килогерц (кГц)) — является нижней границей ультразвукового диапазона. Ультразвуковые локаторы летучих мышей работают в диапазоне 25÷500 кГц. В современных ультразвуковых приборах для получения изображения используется ультразвук частотой от 2 МГц и выше. Период — это время, необходимое для получения одного полного цикла колебаний.

    Единицами измерения периода являются секунда (с) и микросекунда (мкс). Одна микросекунда является одной миллионной долей секунды. Период (мкс) = 1/частота (МГц). Длина волны — это длина, которую занимает в пространстве одно колебание (рис. 4).

    Единицы измерения — метр (м) и миллиметр (мм). Скорость распространения ультразвука — это скорость, с которой волна перемещается в среде. Единицами скорости распространения ультразвука являются метр в секунду (м/с) и миллиметр в микросекунду (мм/мкс). Скорость распространения ультразвука определяется плотностью и упругостью среды. Скорость распространения ультразвука увеличивается при увеличении упругости и уменьшении плотности срелы. В таблице 2.1 представлены скорости распространения ультразвука в некоторых тканях тела человека.

    Усредненная скорость распространения ультразвука в тканях тела человека составляет 1540 м/с — на эту скорость запрограммировано большинство ультразвуковых диагностических приборов. Скорость распространения ультразвука (С), частота (f) и длина волны (λ) связаны между собой следующим уравнением: С = f × λ. Так как в нашем случае скорость считается постоянной (1540 м/с), то оставшиеся две переменные f и λ связаны между собой обратно пропорциональной зависимостью. Чем выше частота, тем меньше длина волны и тем меньше размеры объектов, которые мы можем увидеть. Еще одним важным параметром среды является акустическое сопротивление (Z). Акустическое сопротивление — это произведение значения плотности среды и скорости распространения ультразвука. Сопротивление (Z) = плотность (р) × скорость распространения (С).

    Для получения изображения в ультразвуковой диагностике используется не ультразвук, который излучается трансдьюсером непрерывно (постоянной волной), а ультразвук, излучаемый в виде коротких импульсов (импульсный). Он генерируется при приложении к пьезоэлементу коротких электрических импульсов. Для характеристики импульсного ультразвука используются дополнительные параметры. Частота повторения импульсов — это число импульсов, излучаемых в единииу времени (секунду). Частота повторения импульсов из меряете я в герцах (Гц) и килогерцах (кГц). Продолжительность импульса — это временная протяженность одного импульса (рис. 5).

    Измеряется в секундах (с) и микросекундах (мкс). Фактор занятости — это часть времени, в которое происходит излучение (в форме импульсов) ультразвука. Пространственная протяженность импульса (ППИ) — это длина пространства, в котором размещается один ультразвуковой импульс (рис. 6).

    Для мягких тканей пространственная протяженность импульса (мм) равна произведению 1,54 (скорость распространения ультразвука в мм/мкс) и числа колебаний (циклов) в импульсе (n), отнесенному к частоте в МГц. Или ППИ = 1,54 × n/f. Уменьшения пространственной протяженности импульса можно достичь (а это очень важно для улучшения осевой разрешающей способности) за счет уменьшения числа колебаний в импульсе или увеличения частоты. Амплитуда ультразвуковой волны — это максимальное отклонение наблюдаемой физической переменной от среднего значения (рис. 7).

    Интенсивность ультразвука — это отношение мощности волны к площади, по которой распределяется ультразвуковой поток. Измеряется в ваттах на квадратный сантиметр (Вт/кв.см). При равной мощности излучения чем меньше площадь потока, тем выше интенсивность. Интенсивность также пропорциональна квадрату амплитуды. Так, если амплитуда удваивается, то интенсивность учетверяется. Интенсивность неоднородна как по площади потока, так и, в случае импульсного ультразвука, во времени.

    При прохождении через любую среду будет наблюдаться уменьшение амплитуды и интенсивности ультразвукового сигнала, которое называется затуханием. Затухание ультразвукового сигнала вызывается поглощением, отражением и рассеиванием. Единицей затухания является децибел (дБ). Коэффициент затухания — это ослабление ультразвукового сигнала на единииу длины пути этого сигнала (дБ/см). Коэффициент затухания возрастает с увеличением частоты. Усредненные коэффициенты затухания в мягких тканях и уменьшение интенсивности эхосигнала в зависимости от частоты

    Особенности распространения УЗ в среде:

    • Уз-продольная волна

    • Лучевой характер распространения

    • Проникновение в оптически непрозрачные среды

    • Возможности фокусировки луча

    • Отражение от границ раздела сред, отличающихся акустическим сопротивлением

    • Поглощение в Биотканях

    Основные явления УЗ:

    • Отражение

    • Преломление

    • Рассеивание

    • поглощение


    Импеданс акустический, комплексное сопротивление, которое вводится при рассмотрении колебаний акустических систем (излучателей, рупоров, труб и т. п.).

    Акустический импеданс – Z=pc

    Прямой пьезоэффект – при изменении направления механических сил на противоположное и знаки зарядов меняются.

    Обратный пьезоэффект – при изменении направления электрического поля на противоположный соответственно изменяется на противоположный направление механическиз сил и деформации.

    6) УЗ зонд является и источником, и приемником, зонд посылает импульс и находится в ожидании приема отраженного сигнала, измеряя время между излучением и приемом сигнала, зная скорость распространение УЗ находится расстояние до отразившего объекта. S=v*t/2

    Ультразвуком (УЗ) называют механические колебания и волны, частоты которых более 20 кГЦ. Верхний предел ультразвуковых частот условно считают равным 109 1010 Гц. Этот предел определяется межмолекулярными расстояниями и поэтому зависит от агрегатного состояния вещества, в котором распространяется ультразвуковая волна. Источником ультразвука могут быть как естественные явления, так и искусственные установки - генераторы ультразвука. Естественными источниками УЗ являются животные, издающие ультразвук (кузнечики, саранча, сверчки, летучие мыши, дельфины). Все эти животные воспроизводят УЗ и воспринимают его специальными рецепторными аппаратами. Например, летучие мыши издают УЗ с частотой 70-80кГц. Издаваемые ими колебания отражаются от окружающих предметов и воспринимаются специальными механорецепторами как своеобразные сигналы о лежащих на пути препятствиях. С помощью своего ультразвукового локатора летучие мыши очень точно ориентируются в полете. Ультразвук воспринимают не только летучие мыши и некоторые насекомые, но и дельфины, киты, кошки, собаки, грызуны, лягушки. Их слуховой аппарат настроен на более широкий диапазон звуковых колебаний. В приведенной ниже таблице даны верхние границы частот, воспринимаемых некоторыми животными и насекомыми.

    Источником ультразвука может быть и неживая природа: шум ветра, водопады, морской прибой. Ультразвук возникает также при работе ракетных двигателей, некоторых двигателей и станков.

    В технике ультразвук получают с помощью устройств, называемые УЗ-излучателями (генераторы УЗ). Наибольшее распространение получили электромеханические излучатели, основанные на явлениях магнитострикционного эффекта и обратного пьезоэлектрического эффекта.

    ^ Магнитострикционные излучатели применяются для генерирования низкочастотных ультразвуков (до 80 кГц). Явление магнитострикции заключается в механической деформации стержня или трубки из ферромагнитного материала, помещенного в переменное магнитное поле параллельно направлению силовых линий. Под воздействием переменного магнитного поля происходит растяжение и сжатие стержня, что приводит к образованию УЗ-волн низких частот. Если стержень первоначально не был намагничен, то он будет колебаться с удвоенной частотой. Если периоды собственных колебаний стержня и магнитного поля одинаковы, то амплитуда колебаний будет максимальна (явление резонанса), а так как колебания стержня продольные, то ультразвуковая волна будет исходить из концов стержня. Наиболее часто применяют стержни из никеля, дающие хороший магнитострикционный эффект. Основной частью та кого излучателя является стержень из ферромагнитного материала, помещенного в соленоид, который соединен с источником переменного тока.

    ^ Пьезоэлектрические излучатели применяются для генерирования ультразвуков с частотами до 50 МГц.

    Явление обратного пьезоэлектрического эффекта заключается в механической деформации некоторых материалов (кристаллы кварца и турмалина, сегнетова соль, фосфорнокислый аммоний, керамический материал на основе титаната бария) под действием переменного электрического поля. Если к определенным плоскостям кристалла подвести переменное электрическое поле, то кристалл сжимается или растягивается в зависимости от полярности электрического поля. Основной частью такого излучателя является пластинка или стержень из пьезоэлектрического материала. На поверхность пластины в виде проводящих слоев нанесены электроды. При действии переменного электрического поля пластина вибрирует, излучая механическую волну соответствующей частоты. Наибольшая интенсивность УЗ-волны наблюдается при выполнении условия резонанса.

    Для регистрации и анализа ультразвуков применяются пьезоэлектрические и магнитострикционные датчики - приёмники ультразвука.

    В пьезоэлектрическом датчике используется прямой пьезоэлектрический эффект. Прямой пьезоэффект состоит в том, что при механической деформации указанных выше кристаллов в определенных направлениях на их границах появляются электрические заряды противоположных знаков, что приводит к генерации электрического поля. Это явление обусловлено деформацией элементарных кристаллических ячеек и сдвигом подрешеток относительно друг друга при механическим воздействии на кристалл. В пьезодатчиках под действием регистрируемых ультразвуковых волн в пластинке возникают вынужденные механические колебания (переменная деформация), которые и приводят к генерации переменного электрического поля, соответствующее электрическое напряжение может быть измерено.

    7) Открытие эхолокации связано с именем итальянского естествоиспытателя Ладзаро Спалланцани. Он обратил внимание на то, что летучие мыши свободно летают в абсолютно тёмной комнате (где оказываются беспомощными даже совы), не задевая предметов. В своём опыте он ослепил несколько животных, однако и после этого они летали наравне со зрячими. Коллега Спалланцани Ж. Жюрин провёл другой опыт, в котором залепил воском уши летучих мышей, — и зверьки натыкались на все предметы. Отсюда учёные сделали вывод, что летучие мыши ориентируются по слуху. Однако эта идея была высмеяна современниками, поскольку ничего большего сказать было нельзя — короткие ультразвуковые сигналы в то время ещё было невозможно зафиксировать.Впервые идея об активной звуковой локации у летучих мышей была высказана в 1912 году Х. Максимом. Он предполагал, что летучие мыши создают низкочастотные эхолокационные сигналы взмахами крыльев с частотой 15 Гц. Об ультразвуке догадался в 1920 году англичанин Х. Хартридж, воспроизводивший опыты Спалланцани. Подтверждение этому нашлось в 1938 году благодаря биоакустику Д. Гриффину и физику Г. Пирсу. Гриффин предложил название эхолокация (по аналогии с радиолокацией) для именования способа ориентации летучих мышей при помощи ультразвука.

    Эхолокация может быть основана на отражении сигналов различной частоты — радиоволн, ультразвука и звука. Первые эхолокационные системы направляли сигнал в определённую точку пространства и по задержке ответа определяли её удалённость при известной скорости перемещения данного сигнала в данной среде и способности препятствия, до которого измеряется расстояние, отражать данный вид сигнала. Обследование участка дна таким образом при помощи звука занимало значительное время.

    Сейчас используются различные технические решения с одновременным использованием сигналов различной частоты, которые позволяют существенно ускорить процесс эхолокации.
    8)Эффект Доплера зключается в изменении частоты колебаний воспринимаемых наблюдателем, вследствие относительного движения источника и наблюдателя.

    Эффект Доплера используется для определения:

    • скорости кровотока

    • скорости тела в среде

    • скорости эритроцитов

    • скорости движения клапанов и стенок сердца

    Применение:

    Доплеровский радар - радар, который измеряет изменение частоты сигнала, отражённого от объекта. По изменению частоты вычисляется радиальная составляющая скорости объекта (проекция скорости на прямую, проходящую через объект и радар). Доплеровские радары могут применяться в самых разных областях: для определения скорости летательных аппаратов, кораблей, автомобилей, гидрометеоров (например, облаков), морских и речных течений, а также других объектов.

    Астрономия

    По смещению линий спектра определяют лучевую скорость движения звёзд, галактик и других небесных тел. С помощью эффекта Доплера по спектру небесных тел определяется их лучевая скорость. Изменение длин волн световых колебаний приводит к тому, что все спектральные линии в спектре источника смещаются в сторону длинных волн, если лучевая скорость его направлена от наблюдателя (красное смещение), и в сторону коротких, если направление лучевой скорости — к наблюдателю (фиолетовое смещение). Если скорость источника мала по сравнению со скоростью света (300 000 км/с), то лучевая скорость равна скорости света, умноженной на изменение длины волны любой спектральной линии и делённой на длину волны этой же линии в неподвижном источнике.

    По увеличению ширины линий спектра определяют температуру звёзд

    Неинвазивное измерение скорости потока. С помощью эффекта Доплера измеряют скорость потока жидкостей и газов. Преимущество этого метода заключается в том, что не требуется помещать датчики непосредственно в поток. Скорость определяется по рассеянию ультразвука на неоднородностях среды (частицах взвеси, каплях жидкости, не смешивающихся с основным потоком, пузырьках газа).

    Охранные сигнализации. Для обнаружения движущихся объектов

    Определение координат. В спутниковой системе Коспас-Сарсат координаты аварийного передатчика на земле определяются спутником по принятому от него радиосигналу, используя эффект Доплера.

    9) Основные статические объемы и емкости.

    ^ ДО (Vt, TV) – дыхательный объем – объем воздуха, поступающий в легкие за 1 вдох при спокойном дыхании (норма 500—800 мл). Показатели ДО изменяются в зависимости от напряжения и уровня вентиляции. Часть ДО, участвующая в газообмене, называется альвеолярный объем (АО) и составляет примерно 2/3 ДО. Остальная 1/3 его составляет объем функционального мертвого пространства (ФМП) и состоит из анатомического мертвого пространства, включающего объем верхних дыхательных путей и бронхов первых 16 генераций (примерно 150-200мл) и альвеолярного мертвого пространства, включающего объем альвеол, вентилирующихся, но не перфузирующихся. В норме полное мертвое пространство, близко к анатомическому.

    ^ РОвд (IRV) – резервный объем вдоха – максимальный объем, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.

    РОвыд (ERV) – резервный объем выдоха – максимальный объем, который можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха.

    ^ Евд (IC) – емкость вдоха – сумма ДО и РОвд – характеризует способность легочной ткани к растяжению.

    ЖЕЛ (VC) – жизненная емкость легких – сумма ДО, РОвд и РОвыд – максимальный объем, который можно вдохнуть после максимально глубокого выдоха. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) имеет существенное значение в исследовании дыхательной функции. Общепринятой границей снижения ЖЕЛ является показатель ниже 80% от должной величины. Уменьшение ЖЕЛ может быть вызвано различными причинами. Часто это уменьшение количества функционирующей ткани, что может быть вызвано воспалением, фиброзной трансформацией, ателектазом, застоем, резекцией ткани, деформацией или травмой грудной клетки, спаечным процессом. Причиной снижения ЖЕЛ могут быть и обструктивные изменения (бронхиальная астма, эмфизема). Однако более выраженное снижение ЖЕЛ характерно для ограничительных (рестриктивных) процессов.

    У здорового человека при исследовании ЖЕЛ грудная клетка после максимального вдоха, а затем выдоха, возвращается к уровню функциональной остаточной емкости. Возникающая задержка воздуха связана со снижением эластичности лёгочной ткани и ухудшением бронхиальной проходимости. У больных с обструктивными нарушениями функции лёгких при исследовании ЖЕЛ следует медленное ступенчатое возвращение после нескольких дыхательных циклов к уровню спокойного выдоха (симптом "воздушной ловушки").

    В оценке выраженности обструктивных нарушений большое значение имеют данные проб форсированного выдоха.

    ^ ФЖЕЛ (FVC) – форсированная жизненная емкость легких – объем воздуха, который можно выдохнуть как можно резче после максимального вдоха. У пациентов с обструкцией дыхательных путей и пожилых форсированная жизненная емкость обычно ниже, чем ЖЕЛ. В случае тяжелой обструкции дыхательных путей ЖЕЛ может значительно превышать ФЖЕЛ. В норме величина ФЖЕЛ соответствует значениям ЖЕЛ при обычном дыхании.

    ^ ООЛ (RV) – остаточный объем легких – объем, который остается в легких после максимально полного выдоха (в норме ООЛ у молодых людей не превышает 25-30% от ОЕЛ, а у пожилых составляет около 35% от ОЕЛ).

    ^ ФОЕ (FRC) – функциональная остаточная емкость легких – объем воздуха, остающийся в легких на уровне спокойного выдоха, определяется как сумма РОвыд и ООЛ (в норме ФОЕ составляет примерно 40 - 50% ОЕЛ).

    ^ ОЕЛ (TC) – общая емкость легких – сумма ЖЕЛ и ООЛ – это максимальный объем, который могут вместить легкие на высоте глубокого вдоха. Уменьшение ОЕЛ является основным признаком рестриктивного синдрома. Увеличение ООЛ и соответственно отношений ООЛ/ОЕЛ и ФОЕ/ОЕЛ является характерным признаком повышенной воздушности легких и, в частности, эмфиземы.

    Показатели ДО, РОвд, РОвыд, ЖЕЛ, ФЖЕЛ определяются при спирометрическом исследовании непосредственно с помощью выполнения соответствующих маневров. Для нахождения ФОЕ, ООЛ и ОЕЛ необходимо применение конвекционных методов: метод разведения гелия или метод вымывания азота кислородом.

    ЧД – частота дыхания – число дыхательных движений в минуту при спокойном дыхании. У здоровых людей ЧД составляет 12– 16 в1 мин.

    ^ МОД (V) – минутный объем дыхания. Представляет величину общей вентиляции в минуту при спокойном дыхании. Обычно у взрослых людей составляет 6-8 литров в минуту в условиях покоя. МОД является крайне вариабельной величиной и зависит от частоты дыхания и дыхательного объема, величина каждого из которых индивидуальна. При определении МОД требуется соблюдение условий покоя, приближенных к условиям основного обмена, т. к. этот показатель зависит от уровня обмена веществ в организме. Если МОД превышает должную величину, определяемую уровнем метаболизма, то говорят об общей гипервентиляции. В обратном случае можно предполагать наличие общей гиповентиляции.

    10)Метод иссле дования одного из параметров механики дыхания —• объемной скорости дыхания или потока воздуха. При пневмотахографии используется датчик потока (трубка Флейша, трубка Лнлли), через который дышит испытуемый. Перепад давления в трубке улавливается преобразователем давления и в виде электрического сигнала подается на самописец, регистрирующий пневмотахограмму — кривую изменения потока. Запись пневмотахограммы параллельно с кривой внутригрудного давления позволяет измерить растяжимость легких, фрикционное и эластическое сопротивление и рассчитать работу дыхания. Регистрируя пневмотахограмму на двухкоординатном самописце и соотнося ее с изменением объема легких во время форсированного дыхания, исследуют отношения потока и объема. Диагностическое значение пневмотахограммы, записанной вне сопоставления с другими параметрами дыхания, невелико.

    11) Методы измерения кровяного давления подразделяют на прямые и косвенные. В 1733 г. Хейлс впервые измерил кровяное давление прямым способом у ряда домашних животных с помощью стеклянной трубки. При прямом измерении давления катетер или иглу вводят в сосуд и соединяют с прибором для измерения кровяного давления. На кривой АД, записанного прямым методом, регистрируются, кроме пульсовых, также дыхательные волны кровяного давления: на вдохе оно ниже, чем на выдохе. Непрямые методы разработаны Рива-Роччи и Коротковым. В настоящее время используют автоматические или полуавтоматические методы измерения АД, основанные на методе Короткова; для диагностических целей применяют мониторирование АД с автоматической регистрацией его величины до 500 раз в сутки.

    Непрямое измерение – метод Рива-Роччи и Коротковым. Непрямое измерение КД осуществляется без нарушения целостности сосудов и тканей. Исследование спомощью надувной манжетки и фонендоскопа.

    Метод Короткова (1905) – Для измерения давления предусмотрен прибор, состоящий из манометра, манжеты с грушей и фонендоскопом. Метод основан на полном передатии манжетой плечевой артерии и выслушивании тонов, возникающих при медленном выпускании воздуха.

    Приборы для измерения: автоматические, полуавтоматические тонометры, механические сфигмоманометр.

    Распространенный звуковой метод диагностики заболеваний – аускультация (выслушивание). Для аускультации используют стетоскоп или фонендоскоп. Фонендоскоп состоит из полой капсулы с передающей звук мембраной, прикладываемой к телу больного, от нее идут резиновые трубки к уху врача. В полой капсуле возникает резонанс столба воздуха, вследствие чего усиливается звучание и улучшается аускультация. При аускультации легких выслушивают дыхательные шумы, разные хрипы, характерные для заболеваний. По изменению тонов сердца и появлению шумов можно судить о состоянии сердечной деятельности. Используя аускультацию, можно установить наличие перистальтики желудка и кишечника, прослушать сердцебиение плода.

    Для одновременного выслушивания больного несколькими исследователями с учебной целью или при консилиуме используют систему, в которую входят микрофон, усилитель и громкоговоритель или несколько телефонов.

    Для диагностики состояния сердечной деятельности применяется метод, подобный аускультации и называемый фонокардиографией (ФКГ). Этот метод заклю чается в графической регистрации тонов и шумов сердца и их диагностической интерпретации. Запись фонокардиограммы производят с помощью фонокардиографа, состоящего из микрофона, усилителя, системы частотных фильтров и регистрирующего устройства.

    Принципиально отличным от двух изложенных выше звуковых методов является перкуссия. При этом методе выслушивают звучание отдельных частей тела при их простукивании. Схематично тело человека можно представить как совокупность газонаполненных (легких), жидких (внутренние органы) и твердых (кость) объемов. При ударе по поверхности тела возникают колебания, частоты которых имеют широкий диапазон. Из этого диапазона одни колебания погаснут довольно быстро, другие же, совпадающие с собственными колебаниями пустот, усилятся и вследствие резонанса будут слышимы. Опытный врач по тону перкуторных звуков определяет состояние и расположение (тонографию) внутренних органов.

    Аускультация (лат. auscultatio) — метод физикальной диагностики в медицине, ветеринарии, экспериментальной биологии, заключающийся в выслушивании звуков, образующихся в процессе функционирования органов. Часто используется в технике для диагностики состояния узлов и агрегатов машин и механизмов. Аускультация бывает прямая — прикладывание уха к прослушиваемому органу, и непрямая — с помощью специальных приборов (стетоскоп, фонендоскоп).

    БСА (бинауральная синхронная аускультация) включает:

    — обзорную аускультацию, при которой происходит ознакомление со звуковой картиной работы органов у данного больного в общих чертах. При обзорной аускультации врач, осуществляющий исследование, последовательно перемещает головки прибора симметрично вдоль топографических линий и/или анатомических ориентиров тела исследуемого, выявляя наличие патологических изменений в звуковой картине. Ставится задача обнаружить само наличие патологических изменений, подробное ознакомление с каждым из них на этом этапе нецелесообразно, так как расходует лишнее время.

    — Сравнительную аускультацию, позволяющую более точно ознакомиться со звуковой картиной, имеющейся над конкретными образованиями и выявить самые незначительные изменения звука благодаря синхронности восприятия;

    — топическую аускультацию, осуществляющую уточнение границ патологических очагов и анатомических образований;

    — стереоаускультацию, позволяющую слышать полноценную развёрнутую звуковую картину происходящего в исследуемом органе или в полости. Фактически, стереоаускультация — частный случай БСА, при котором происходит восприятие одного звука или группы звуков, проведённых в две точки поверхности тела;

    — динамическую аускультацию, которая позволяет исследовать динамические процессы в органах — прохождение волн перистальтики в ЖКТ, пульсовых волн в сосудах, работу сердца.

    — активную аускультацию, при которой исследователь активно механически воздействует на исследуемые органы — прижимает артерии, стимулирует перистальтику кишечника.

    Перкуссия заключается в постукивании отдельных участков тела и анализе звуковых явлений, возникающих при этом. По характеру свойств звука врач определяет топографию внутренних органов, физическое состояние и отчасти их функцию.

    Виды перкуссии

    Различают непосредственную и посредственную перкуссию. Непосредственная производится нанесением удара по грудной стенке, а посредственная состоит в том, что перкуторный удар наносится по плессиметру.

    Конкретное практическое значение имеет разделение перкуссии на глубокую и поверхностную. Глубина перкуссии определяется силой перкуторного удара. Чем сильнее перкуторный удар, тем более глубоко энергия колебания проникает в изучаемый орган. Таким образом, глубокая перкуссия — это громкая, а поверхностная — тихая. Кроме того, существует также тишайшая перкуссия. С помощью глубокой перкуссии можно диагностировать физическое состояние органа в глубоких отделах. Однако, 6-7 см — это предел диагностических возможностей перкуссии. Перкуссия может быть пальпаторной, если к слуховому анализатору звука добавляется осязательное ощущение резистентности тканей перкуторной волне. Перкуссия может быть при этом и глубокой, и поверхностной.

    Топографическая перкуссия лёгких: Определение топографии лёгких требует поверхностной, тихой перкуссии. Определение высоты верхушки лёгких спереди. Определение высоты верхушки лёгких сзади. Определение ширины полей Кренига — зона лёгочного перкуторного звука над верхушками.

    Определение нижних границ лёгких — перкуссию проводят по всем линиям сверху вниз. Определение подвижности нижнего края лёгких

    Сравнительная перкуссия лёгких

    Сравнительная перкуссия проводится с целью выявления существенного изменения физических свойств лёгких. Над передними отделами лёгких.

    Над боковыми отделами лёгких. Над задними отделами лёгких. Гамма звучности — это распределение лёгочного звука по громкости, продолжительности и высоте над задними и передними отделами лёгких.

    Перкуссия сердца

    При исследовании сердца используют пальпаторную перкуссию. Границы относительной тупости сердца — фактически являются его границами, точнее, проекцией контура сердца на переднюю грудную стенку. Высота стояния правого атриовазального угла — используется поверхностная перкуссия. Притупление звука на уровне атровазального угла дают структуры сосудистого пучка, в частности верхняя полая вена и близко расположенная аорта.

    Границы абсолютной тупости сердца — не прикрытая лёгкими часть сердца. Измерение ширины сосудистого пучка.

    Перкуссия органов живота

    Перкуссия желудка — низкий тимпанический звук, а над кишечником высокий. Определение границ печени. Определение границ селезёнки.

    Фонокардиография - это широко известный метод исследования сердечно-сосудистой системы, заключающийся в графической регистрации звуковых явлений (тонов и шумов), возникающих при сердечной деятельности. С помощью фонокардиографии врач также может проводить аускультацию (выслушивание) грудной клетки. Звуковые колебания, возникающие при работе сердца, распространяются в направлении тока крови. Сравнивая различную интенсивность этих звуков в общепринятых точках аускультации сердца, можно определить, какие нарушения в работе сердца вызвали появление шумов, изменение тонов и т.д.

    12) Механизм протекания постоянного тока через биологическую ткань.

    Первичный механизм воздействия токов и электромагнитных полей на организм – физический.

    Первичное действие постоянного тока на ткани организма. Гальванизация. Электрофорез лекарственных веществ.

    Человеческий организм в значительной степени состоит из биологических жидкостей, содержащих большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах. Под влиянием электрического поля ионы движутся с разной скоростью и скапливаются около клеточных мембран, образуя встречное электрическое поле, называемое поляризационным. Таким образом, первичное действие постоянного тока связано с движением ионов в разных элементах тканей.

    Воздействие постоянного тока на организм зависит от силы тока, поэтому весьма существенное значение имеет электрическое сопротивление тканей, прежде всего кожи. Влага, пот значительно уменьшают сопротивление, что даже при небольшом напряжении может вызвать прохождение тока через организм. Непрерывный постоянный ток напряжением 60–80 В используют как лечебный метод физиотерапии (гальванизация). Источником тока служит двухполупериодный выпрямитель – аппарат гальванизации. Применяют для этого электроды из листового свинца толщиной 0,3–0,5 мм. Так как продукты электролиза раствора поваренной соли, содержащиеся в тканях, вызывают прижигание, то между электродами и кожей помещают гидрофильные прокладки, смоченные теплой водой.

    Постоянный ток используют в лечебной практике также и для введения лекарственных веществ через кожу или слизистые оболочки. Этот метод получил название электрофореза лекарственных веществ. Для этой цели поступают так же, как и при гальванизации, но прокладку активного электрода смачивают раствором соответствующего лекарственного вещества. Лекарство вводят с того полюса, зарядом которого оно обладает: анионы вводят с катода, катионы – с анода.

    Гальванизацию и электрофорез лекарственных веществ можно осуществлять с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в которые погружают конечности пациента.

    13) ) Гальванизация - метод, при котором с лечебной целью используют непрерывный постоянный ток напряжением 60-80 В и небольшими силами тока до 50 мА. Плотность тока от 0,01 до 0,1 мА/см (в квадрате).

    Различают следующие методики воздействия постоянным током: местные, рефлекторно-сегментарные и общие.

    Из рефлекторно-сегментарных методик гальванизации хорошо известны, например:

    • гальванизация отдельных зон (гальванический воротник, гальванический пояс, гальванические трусы);

    • гальванизация шейно-лицевой области;

    • назальная гальванизация.

    Применение: травмы, заболевание периферической нервной системы, хронические воспалительные процессы, заболевания ЖКТ, невротические заболевания, стоматологические заболевания, переломы костей, заболевания глаз и др.

    Пото-1-аппарат для гальванизации и лечебного электрофореза.

    Плотность тока от 0,01 до 0,1 мА/см(в квадрате).

    Лечебный электрофорез – сочетанное действие на организм постоянным электрическим током вводимого с его помощью лекарственное средство.

    Лечебное вещество наносится на прокладки электродов и под действием электрического поля проникает в организм через кожные покровы (в терапии, неврологии, травматологии и др.) или слизистые оболочки (в стоматологии, ЛОР, гинекологии и др.) и влияет на физиологические и патологические процессы непосредственно в месте введения. Электрический ток также оказывает нервно-рефлекторное и гуморальное действие.

    Противопоказания к проведению электрофореза: острые гнойные воспалительные заболевания, СН II—III степени, ГБ III стадии, лихорадка, тяжелая форма бронхиальной астмы, дерматит или нарушение целостности кожи в местах наложения электродов, злокачественные новообразования. Учитываются противопоказания для лечебного вещества.

    Преимущества лечебного электрофореза:

    • введение малых, но достаточно эффективных доз действующего вещества;

    • накопление вещества и создание депо, пролонгированность действия;

    • введение в наиболее химически активной форме — в виде ионов;

    • возможность создания высокой местной концентрации действующего вещества без насыщения им лимфы, крови и других сред организма;

    • возможность введения вещества непосредственно в очаги воспаления, блокированные в результате нарушения локальной микроциркуляции;

    • лечебное вещество не разрушается, как например, при введении per os;

    • слабый электрический ток благоприятно влияет на реактивность и иммунобиологический статус тканей.

    Недостатки:

    Далеко не все лекарственные вещества обладают «электрофоретичностью» и могут быть использованы для лекарственного электрофореза. Список таких препаратов ограничен примерно 200 препаратами. Не все лекарственные вещества могут быть использованы для электрофореза. Некоторые лекарственные средства под действием тока изменяют свои свойства, могут распадаться или образовывать соединения, оказывающие вредное действие. Поэтому при необходимости использовать для лекарственного электрофореза какое-либо вещество следует изучить его способности. И ещё один момент: если необходимо создать в организме высокую концентрацию препарата, то применение лекарственного электрофореза становится нецелесообразным.

    14) ) Импульсные сигналы — сигналы, информацию в которых несут параметры импульсов. Импульс — кратковременное отклонение физического процесса от установленного значения. Кратковременное отклонение имеет не абсолютное, а относительное значение, т. е. длительность отклонения меньше или сопоставима с длительностью процесса. Импульсные сигналы имеют преимущества перед непрерывными сигналами: средняя мощность импульсного сигнала значительно меньше средней мощности непрерывного сигнала при сопоставимой информационной емкости. Кроме того, в паузах между импульсами одного сигнала можно передавать импульсы другого сигнала и тем самым увеличить информационную вместимость канала. Одним из специальных видов импульсных сигналов есть сигналы цифровой и компьютерной техники.

    Существуют два вида импульсов: видеоимпульсы и радиоимпульсы. Видеоимпульсы — это кратковременное отклонение физического параметра, несущего информацию, от установленного значения. Радиоимпульс — это отрезок высокочастотного колебания определенной формы. Радиоимпульсы широко используют для передачи информации каналами радиосвязи, в телевидении и радиолокации. На практике используют Последовательности импульсов, повторяющиеся через определенный интервал времени.

    Применение: электродиагностика, электротерапия.

    Импульсотерапия – лечебное воздействие на организм синусоидальными переменными токами частотой 5 кГц, модулированных колебаниями с низкой частотой от10 до 150кГц. Частота модуляции совпадает с частотой биотоков, возникающих в процессе жизнедеятельности тканей и органов.
      1   2   3   4
    написать администратору сайта