Первичное действие электромагнитного поля ткани организма. Зависимость действия от частоты.Методы ВЧ-терапии

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.

Применение высокочастотных колебаний с лечебной целью. В медицинской практике широко применяют три метода воздействия высокочастотных колебаний на ткани организма: 1) диатермия — используется высокочастотный ток; 2) индуктотермия — воздействие оказывает высокочастотное магнитное поле; 3) УВЧ — применяется высокочастотное электрическое поле.

При диатермии на обнаженную поверхность тела накладывают металлические (свинцовые) пластинки, соединенные с контуром аппарата. Используется ток 1,0 - 1,5 А и частотой от 500 кГц до 1 - 2 МГц. Высокочастотный ток, проходя по тканям организма, находящимся между электродами, нагревает их. Степень нагревания находится в прямой зависимости от плотности тока на электродах и обратной зависимости от удельной тепло-проводности тканей.

При индуктотермии соответствующую область тела помещают внутри спирали (соленоида), подсоединенной к терапевтическому контуру аппарата. При этом она подвергается действию высокочастотного магнитного поля (10 - 15 МГц), которое создает в тканях вихревые электрические токи. Вихревые токи образуются преимущественно в токопроводящих тканях, содержащих раствор электролитов. За счет электрической энергии происходит нагревание тканей. Степень нагревания зависит от напряженности магнитного поля.

При терапии электрическим полем УВЧ область тела помещают между двумя изолированными электродами, подключенными к терапевтическому контуру аппарата. При этом она подвергается действию высокочастотного электрического поля (40 - 50 МГц). Электрическое поле действует как на ткани, содержащие растворы электролитов, вызывая в них высокочастотный ток проводимости, так и на ткани-диэлектрики, вызывая в них переменную по знаку поляризацию. Ткани разного рода нагреваются по-разному.

Вопрос 47

Предмет общей и медицинской электроники. Основные группы электронных медицинских приборов и аппаратов. Способы обеспечения безопасности при работе электронной медицинской аппаратуры. Надежность медицинской аппаратуры. Одно из распространенных применений электронных устройств связано с диагностикой и лечением заболеваний. Разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения электронных систем для решения медико-биологических задач, а также устройства соответствующей аппаратуры, получили название медицинской электроники.Медицинская электроника основывается на сведениях из физики, математики, техники, медицины, биологии, физиологии и других наук, она включаетв себя биологическую и физиологическую электронику.Можно выделить следующие основные группы электронных приборов и аппаратов, используемых для медико-биологических целей.1. Устройства для получения (схема), передачи и регистрации медико-биологической информации. Такая информация может быть не только о процессах, происходящих в организме (в биологической ткани, органах, системах), но и о состоянии окружающей среды (санитарно-гигиеническое назначение), о процессах, происходящих в протезах, и т. д. Сюда относится большая часть диагностической аппаратуры: балли-стокардиографы, фонокардиографы и др.2. Электронные устройства, обеспечивающие дозирующее воздействие на организм различными физическими факторами (такими как ультразвук, электрический ток, электромагнитные поля и др.) с целью лечения: аппараты микроволновой терапии, аппараты для электрохирургии, кардиостимуляторы и др. 3. Кибернетические электронные устройства:1) электронные вычислительные машины для переработки, хранения и автоматического анализа медико-биологической информации;2) устройства для управления процессами жизнедеятельности и автоматического регулирования окружающей человека среды;3) электронные модели биологических процессов и др. Одним из важных вопросов, связанных с устройствомэлектронной медицинской аппаратуры, является ее электробезопасность как для пациентов, так и для медицинского персонала. В электрической сети и в технических устройствах обычно задают электрическое напряжение, но действие на организм или органы оказывает электрический ток, т. е. заряд, протекающий через биологический объект в единицу времени.1.1.4. В медицинской практике могут применяться только изделия, соответствующие требованиям стандартов, технических условий и другой нормативно-технической документации, разрешенные к применению в установленном порядке.1.1.5. Защитные средства, применяемые для обеспечения безопасности персонала и пациентов при эксплуатации некоторых видов изделий медицинской техники (например, рентгеновских, физиотерапевтических и других аппаратов), должны удовлетворять стандартам и другой нормативно-технической документации на эти средства.Средства защиты подлежат осмотрам и испытаниям в установленные сроки и в установленном порядке.1.2. Требования к персоналу, эксплуатирующему медицинскую технику.1.2.1. К самостоятельной эксплуатации изделий медицинской техники допускается только специально обученный и аттестованный персонал не моложе 18 лет, пригодный по состоянию здоровья и квалификации к выполнению указанных работ.Примечания:1. Поступающие на работу с электромедицинской аппаратурой должны предварительно пройти медицинский осмотр (а в дальнейшем периодически проходить их) в соответствии с Приказом Министра здравоохранения СССР от 30.05.69 N 400*(1).2. Персонал должен иметь специальное высшее или среднее специальное образование и удостоверение об окончании курсов специализации по виду эксплуатируемой медицинской техники.1.2.2. Перед допуском к работе персонал должен пройти вводный и первичный инструктаж по технике безопасности с показом безопасных и рациональных приемов работы с регистрацией в журналах инструктажа. Затем не реже чем через 6 месяцев проводится повторный инструктаж. Внеплановый инструктаж проводится при изменении правил по охране труда, при обнаружении нарушений правил по охране труда, при обнаружении нарушений персоналом инструкции по технике безопасности, изменении характера работы персонала и в других случаях.Примечание. Инструктажи, курсовое обучение и проверка знаний должны проводиться в соответствии с ГОСТ 12.0.004-79 "Организация обучения работающих безопасности труда" и "Инструкцией о проведении инструктажа по безопасным приемам и методам работы в учреждениях, предприятиях и организациях системы Министерства здравоохранения СССР" (прил.5 к Приказу МЗ СССР от 30.08.82 N 862*(2)).1.2.3. Руководители структурных подразделений, эксплуатирующих изделия медицинской техники, обязаны на основании настоящих Правил, эксплуатационной документации на изделия и конкретных условий работы разработать инструкции по технике безопасности и производственной санитарии по каждому участку работы, которые должны быть согласованы с инженером по охране труда и утверждены руководством учреждения здравоохранения совместно с профсоюзным комитетом.1.2.4. В помещениях, где постоянно эксплуатируется медицинская техника, должны быть вывешены в доступном для персонала месте, с учетом норм производственной санитарии, инструкции по технике безопасности, в которых должны быть четко сформулированы действия персонала в случае возникновения аварий, пожаров, электротравм.1.2.5. Руководители структурных подразделений несут ответственность за организацию правильной и безопасной эксплуатации медицинской техники, эффективность ее использования, осуществляют контроль за выполнением персоналом требований настоящих Правил и инструкций по технике безопасности.1.3. Сопроводительные документы1.3.1. Документы, сопровождающие изделия медицинской техники, содержат важную информацию для персонала по безопасности и правильному применению, техническому обслуживанию и ремонту изделия. Как правило, сопроводительные документы состоят из паспорта, инструкции по эксплуатации и технического описания изделия.1.3.2. Полный комплект сопроводительной документации должен храниться непосредственно в отделении, эксплуатирующем данное изделие. Запрещается эксплуатация изделия без сопроводительных документов.1.3.3. Персонал должен знать информацию, изложенную в сопроводительной документации, и руководствоваться ею при эксплуатации изделий медицинской техники.При проведении процедур с использованием электродов, наложенных на пациента, трудно предусмотреть множество вариантов создания электроопасной ситуации, поэтому следует четко следовать инструкции по проведению данной процедуры, не делая каких-либо отступлений от нее.Надежность медицинской аппаратуры. Медицинская аппаратура должна нормально функционировать. Способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени характеризуют обобщающим термином – «надежность». Для медицинской аппаратуры проблема надежности особенно актуальна, так как выход приборов и аппаратов из строя может привести не только к экономическим потерям, но и к гибели пациентов. Способность аппаратуры к безотказной работе зависит от многих причин, учесть действие которых практически невозможно, поэтому количественная оценка надежности имеет вероятностный характер. Так, например, важным параметром является вероятность безотказной работы. Она оценивается экспериментально отношением числа работающих (не испортившихся) за определенное время изделий к общему числу испы-тывавшихся изделий. Эта характеристика оценивает возможность сохранения изделием работоспособности в заданном интервале времени. Другим количественным показателем надежности является интенсивность отказов. В зависимости от возможных последствий отказа в процессе эксплуатации медицинские изделия подразделяются на четыре класса.А – изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента или персонала. К изделиям этого класса относятся приборы для наблюдения за жизненно важными функциями больного, аппараты искусственного дыхания и кровообращения.Б – изделия, отказ которых вызывает искажение информации о состоянии организма или окружающей среды, не приводящее к непосредственной опасности для жизни пациента или персонала, либо вызывает необходимость немедленного использования аналогичного по функциональному назначению изделия, находящегося в режиме ожидания. К таким изделиям относятся системы, следящие за больным, аппараты стимуляции сердечной деятельности.В – изделия, отказ которых снижает эффективность или задерживает лечебно-диагностический процесс в некритических ситуациях, либо повышает нагрузку на медицинский или обслуживающий персонал, либо приводит только к материальному ущербу. К этому классу относится большая часть диагностической и физиотерапевтической аппаратуры, инструментарий и др.Г – изделия, не содержащие отказоспособных частей. Электромедицинская аппаратура к этому классу не относится.

Вопрос 48

Электрический диполь — система двух равных по модулю разноименных точечных зарядов (), расстояние между которыми значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля. Плечо диполя — вектор , направленный по оси диполя (прямой, проходящей через оба заряда) от отрицательного заряда к положительному и равный расстоянию между зарядами.
Электрический момент диполя (дипольный момент):.Электри́ческий ди́польный моме́нт — векторная физическая величина, характеризующая, наряду с суммарным зарядом (и реже используемыми высшими мультипольными моментами), электрические свойства системы заряженных частиц (распределения зарядов) в смысле создаваемого ею поля и действия на нее внешних полей. Главная после суммарного заряда и положения системы в целом (ее радиус-вектора) характеристика конфигурации зарядов системы при наблюдении ее издали. Совокупность двух равных по величине разноименных точечных зарядов q,расположенных на некотором расстоянии друг от друга, малом по сравнению с расстоянием до рассматриваемой точки поля называется электрическим диполем.(рис.13.1)

Произведение называется моментом диполя. Прямая линия, соединяющая заряды называется осью диполя. Обычно момент диполя считается направленным по оси диполя в сторону положительного заряда. При регистрации биопотенциалов между электродами, отводящими потенциал, обычно находится не одно волокно, а целая система мышечных или нервных волокон. Измеряемая величина ЭДС при этом остается примерно той же, что и у одиночного волокна, но сопротивление источника ЭДС (сопротивление ткани) уменьшается. Так, сопротивление одного сантиметра одиночного нервного волокна составляет несколько десятков МОм, а сопротивление одного сантиметра нервного ствола — десятки кОм. Методы регистрации биопотенциалов Электроэнцефалография (ЭЭГ) - метод регистрации электрической активности (биопотенциалов) головного мозга. Разность потенциалов, возникающая в тканях мозга, очень мала (не более 100 мкВ), и потому может быть зарегистрирована и измерена только при помощи специальной электронно-усилительной аппаратуры - электроэнцефалографов. Реовазография - метод изучения сосудистой системы с использованием высокочастотного переменного тока для определения сопротивляемости участков тела. Эхоэнцефалография является важным методом диагностики объемных процессов головного мозга (опухоли, кисты, эпи- и суб-дуральные гематомы, абсцессы) и основан на принципе ультразвуковой локации - направленные в мозг короткие ультразвуковые импульсы отражаются от его внутренних структур и регистрируются. Электромиография - это метод регистрации колебаний биопотенциалов мышц для оценки состояния мышц и нейродвигательного аппарата в покое, при активном расслаблении, а также при рефлекторных и произвольных движениях. Элѐктрокардиогра́фия — методика регистрации и исследования электрических полей, образующихся при работе сердца. Электрокардиография представляет собой относительно недорогой, но ценный метод электрофизиологической инструментальной диагностики в кардиологии.Прямым результатом электрокардиографии является получение электрокардиограммы (ЭКГ) — графического представления разности потенциалов возникающих в результате работы сердца и проводящихся на поверхность тела. На ЭКГ отражается усреднение всех векторов потенциалов действия, возникающих в определённый момент работы сердца.

Вопрос 49

Интерференция света — перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких когерентных световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ света, проявляется в нарушении правила сложения интенсив-ностей при встрече двух пучков, выходящих из одной и той же светящейся точки. Два световых пучка, распространяющихся от разных светящихся точек, при встрече всегда усиливают друг друга, их интенсивности складываются (принцип суперпозиции интейсивностей). Наоборот, если заставить пересечься (при помощи зеркал, призм, линз и пр.) два луча, выходящие по разным направлениям.из одной светящейся точки, то при встрече в некоторых местах лучи будут взаимно ослабляться, а в соседних ненормально усиливаться. Если пересекаются лучи одинаковой интенсивности, то в одних точках они пол-—-ностью тушат друг друга, а в соседних создают интенсивность вчетверо большую, чем интенсивность каждого из слагаемых лучей. Лучи, способные интерферировать, называются ко герент-н ы м й. Произведение геометрической длины sпути световой волны в данной среде на показатель n преломления этой среды называется оптической длиной пути L, a D = L₂ – L₁ - разность оптических длин проходимых волнами путей - называется оптической разностью хода. Если оптическая разность хода равна целому числу длин волн в вакууме то d = ± 2pm, и колебания, возбуждаемые в точке М обеими волнами, будут происходить в одинаковой фазе. Следовательно, (172.2) является условием интерференционного максимума.Если оптическая разность хода то d = ±(2m + 1)p, и колебания, возбуждаемые в точке М обеими волнами, будут происходить в противофазе. Следовательно, (172.3) является условием интерференционного минимума.

Вопрос 50

Дифракция света.

Дифракция света - явление отклонения света от прямолинейного распространения или огибание световым лучом преград или препятствий. Можно наблюдать используя дифракционную решетку. Дифракционная решетка — оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных, обычно равноотстоящих друг от друга щелей.

Дифракционную решетку можно получить нанесением непрозрачных царапин(штрихов) на стеклянную пластину. Непроцарапанные места—щели—будут пропускать свет; штрихи, соответствующие промежутку между щелями, рассеивают и не пропускают света. Суммарную ширину щели а и промежутка bмежду щелями называют постоянной или периодом дифракционной решетки: с= а+b. Если на решетку падает пучок когерентных волн, то вторичные волны, идущие по всевозможным направлениям, будут интерферировать, формируя дифракционную картину. Если разность хода лучей кратна целому числу длин волн, то при интерференции возникнут главные максимумы, для которых выполняется условие или где k = 0, 1,2,... — порядок главных максимумов. Они расположены симметрично относительно центрального (k — О, а = 0). Это равенство является основной формулой дифракционной решетки. Между главными максимумами образуются минимумы (добавочные), число которых зависит от числа всех щелей решетки. Пусть разность хода вторичных волн, идущих под углом а от соответственных точек соседних щелей, равна т.е. где N — число щелей дифракционной решетки. Этой разности хода 5 отвечает разность фаз ∆φ= 2 π /N.

При падении на дифракционную решетку белого или иного немонохроматического света каждый главный максимум, кроме центрального, окажется разложенным в спектр. В этом случае k указывает порядок спектра. Таким образом, решетка, как и щель, является спектральным прибором, поэтому для нее существенны характеристики, которые

позволяют оценивать возможность различения (разрешения) спектральных линий.

Одна из таких характеристик — угловая дисперсия — определяет угловую ширину спектра. Она численно равна угловому расстоянию do между двумя линиями спектра, длины волн которых различаются на единицу :

Разрешение спектральных линий количественно оценивается разрешающей способностью, равной отношению длины волны к наименьшему интервалу длин волн, которые еще могут быть разрешены: разрешающая способность дифракционной решетки тем больше, чем больше порядок k спектра и число N штрихов.

Вопрос 51