Multe organe sunt compuse complet sau parțial din celule excitabile. Excizia acestor celule este cauza apariției unui câmp electric în corp. Studiul acestui domeniu este de mare importanță în medicina clinică și teoretică. câmpuri electrice ale diferitelor organisme au fost studiate în detaliu, și există mai multe metode de investigare, pe baza înregistrării câmpurilor electrice ale anumitor organe: ECG (inimă), electromiografie (mușchi), electroencefalograf (creier), electroneurogram (fibrele nervoase), electrogastrography (stomac), și așa mai departe. n. Baza de organe și țesuturi electrocardiografe sunt unele dintre conceptele de electrostatica si electrodinamicii.
Conductoare și izolatoare
Majoritatea substanțelor în natură prin conductivitatea electrică pot fi împărțite în conductori și izolatori. Un conductor este o substanță în care există un număr de sarcini relativ libere capabile să se deplaseze sub acțiunea unui câmp electric (metale, soluții de electroliți). În izolator (hârtie, sticlă), toate încărcăturile sunt relativ imobile.
Conductorii au o trăsătură importantă - absența unei diferențe potențiale în obiect, dacă încărcăturile nu se mișcă. În consecință, potențialul electric este același în toate punctele.
Țesuturile biologice sunt destul de eterogene în conductivitatea electrică. Rezistența electrică a membranelor celulare este destul de mare. Sunt ca izolații. Dimpotrivă, fluidul intracelular este un conductor de tipul 2, datorită prezenței ionilor pozitivi și negativi ai acestuia.
Câmpul electric format din sisteme cu mai multe încărcări pozitive și negative prezintă anumite caracteristici specifice. Cel mai simplu de astfel de sisteme - un dipol electric - două egale în mărime și în semn opus sarcinilor electrice, sunt distanțate unul față de celălalt braț numit, dipol.
Mulți atomi și molecule sunt dipoli electrice. De exemplu, o moleculă. Are un exces de sarcină negativă în apropierea atomului de oxigen și o sarcină pozitivă în apropierea atomilor de hidrogen. O moleculă în care centrele încărcăturii negative și pozitive a nucleelor nu coincid sunt un dipol electric.
Caracteristicile dipolului. Momentul dipolului este P →. dacă l → este distanța vectorială de la - q la + q, atunci momentul dipol P → este determinat de formula:
Momentul dipol este o cantitate vectorială, deoarece are o direcție.
1) Dacă dipolul este plasat într-un câmp electric omogen prin intensitate. atunci forța q · E → acționează asupra încărcăturii pozitive. iar forța negativă este - (-q · E →). Suma lor este zero, astfel încât forța totală care acționează asupra dipolului electric într-un câmp electric omogen este, de asemenea, zero. Cu toate acestea, cuplul total pe dipol nu va fi zero, deoarece aceste forțe sunt îndreptate opus (figura 1). Ele tind să transforme dipolul astfel încât axa electrică a dipolului să coincidă cu direcția liniilor de câmp de forță.
Mărimea cuplului M → depinde de forța câmpului E →, a momentului dipolului și a unghiului P → între vectorii lor:
Fig. 1. Momentul de rotație al unui dipol într-un câmp electric
2) Câmpul electric creat de dipol diferă de cel creat de o singură încărcare. Dacă câmpul electric este creat de o sarcină pozitivă, liniile de forță încep de la sarcină și sunt îndreptate spre infinit. Liniile dipol pornesc pe o sarcină pozitivă și se termină pe o sarcină negativă (Figura 2A).
în care un potențial φ- la punctul O, ε0 - constanta dielectrică, ε - constanta dielectrică a mediului în care este creat câmpul, P → - momentul dipolar; α este unghiul dintre vectorul razei O și vectorul dipol.
Astfel, potențialul electric la un anumit punct din câmp depinde nu numai de distanța de la acest punct la dipol, ci și de orientarea vectorului dipol.
Luați în considerare două puncte situate la o anumită distanță unul față de celălalt. Diferența potențială dintre acestea va fi maximă dacă acestea sunt situate pe o linie care coincide cu vectorul dipol. Această diferență de potențial este zero dacă punctele sunt situate pe o linie perpendiculară pe vectorul dipol.
Diferența de potențial dintre două puncte din câmpul electric creată de dipol este proporțională cu rezultatul P → · cos α (Figura 3):
Fig. 3. Diferența potențială dintre două puncte într-un câmp electric creat de un dipol.
Fiecare celulă a mușchiului cardiac creează un câmp electric care are caracteristici similare în general cu caracteristicile câmpului electric al altor tipuri de celule musculare. Dar potențialul de acțiune (PD) al celulelor cardiace diferă de celulele PD ale mușchiului striat prin forma și durata acesteia. Câmpul electric al inimii ca întreg se formează prin suprapunerea câmpurilor electrice ale celulelor individuale. Schimbările în câmpul electric al inimii apar cu depolarizarea și repolarizarea membranei celulelor inimii (figura 4). Aceste modificări sunt suficiente pentru a crea schimbări în diferența potențială dintre diferitele puncte ale suprafeței corporale și pentru a detecta aceste modificări la o distanță mare față de sursa lor.
Fig. 4. Potențial de acțiune al celulei cardiace și schimbări corespunzătoare în câmpul electric al inimii
Înregistrarea grafică a potențialului electric creat de excitația celulelor inimii se numește electrocardiogramă (ECG). Astfel, ECG caracterizează excitarea inimii, dar nu contracția ei.
În primul rând electrocardiogramă a fost înregistrată de către fiziologul olandez Einthoven relativ simplu de galvanometru șir instrument. În prezent, pentru înregistrarea ECG se utilizează dispozitive electronice speciale numite electrocardiografe. Amplitudinea potențialului electric înregistrat de pe suprafața corpului poate fi mai mică de 1 mV. Prin urmare, înainte de înregistrare, potențialul trebuie amplificat de un dispozitiv numit amplificator. De asemenea, include o sită ECG de înaltă frecvență care nu trece schimbările lente în potențialul electric și calibrator, care generează impulsuri electrice 1mV, ceea ce este necesar pentru calcularea amplitudinii undei electrocardiogramă.
Forma de electrocardiogramă normală
În Fig. 5 arată o electrocardiogramă normală înregistrată în timpul unui ciclu de excitație a inimii. Vizibil mai multe abateri de la linia de zero, care sunt numite dinți ECG și notate cu litere latine P, Q, R, S, T. Dinții pot fi pozitive (în sus), cât și negative. Abaterea pozitivă a complexului QRS se numește dinte R. Abaterile negative, precedând dintele R și urmând-o, sunt numite Q și respectiv S-dinți. Abaterile P și T sunt în mod normal pozitive, dar pot fi negative în condiții patologice. Distanța dintre două deviații se numește un segment. De exemplu, segmentul PQ - este distanța dintre capătul dintelui P și originea dintelui Q.
Fig. 5. Forma unei electrocardiograme normale
Cauzele dinților și segmentelor ECG sunt depolarizarea și repolarizarea celulelor cardiace. Dintele P reflectă depolarizarea atriilor inimii. Repolarizarea lor coincide cu complexul QRS și nu este vizibilă pe ECG.
Complexul QRS-T reprezintă propagarea treptată a depolarizării prin ventriculele inimii și repolarizarea lor. Segmentul S-T corespunde excitației ventricolelor stângi și drepte.
Forma și mărimea dinților electrocardiograme depinde de poziția electrozilor pe suprafața corpului. Există cabluri bipolare și unipolare.
Einthoven a propus utilizarea unor conductori standard bipolari: plumb 1 - între mâinile drepte și stângi; duce II - între mâna dreaptă și piciorul stâng; Lead III se află între mâna stângă și piciorul stâng.
Atunci când se înregistrează ECG în cabluri standard, extremitățile sunt considerate conductori ai curentului electric. În consecință, se poate spune că potențialele sunt înregistrate la punctele de atașare ale membrelor. Aceste puncte formează vârfurile unui triunghi echilateral (triunghiul Einthoven), ale cărui laturi sunt axele conductorilor corespunzători (figura 6).
Fig. 7. Triunghiul Einthoven și ECG, înregistrate în conductele corespunzătoare
Fig. 8. Diagrama unei celule cardiace excitate.
În orice moment de excitație, momentele dipol ale celulelor individuale sunt însumate, formând un moment dipol total al întregii inimi. Momentul dipol total al inimii este rezultatul suprapunerii momentelor dipol ale celulei. De aceea, inima poate fi văzută ca un generator electric dipol.
Direcția momentului dipolului total al inimii este numită adesea axa electrică a inimii. Acest moment dipol determină amploarea diferenței de potențial electric înregistrată pe suprafața corpului. Potențialul electric măsurat la orice punct îndepărtat de la sursa, depinde în principal de mărimea sumei momentului de dipol al inimii și unghiul dintre direcția axelor și ECG conduce sale (Fig. 7).
Una dintre problemele semnificative în electrocardiografie este determinarea direcției axei electrice a inimii. Se determină prin măsurarea amplitudinii (tensiunii) abaterilor ECG în conductorii standard Einthoven. Conductorii standard fac posibilă studierea proiecțiilor axei electrice a inimii pe plan frontal.
Pentru a determina direcția axei electrice a inimii, trebuie să introduceți câteva simplificări:
- neglijați rezistența electrică a membrelor;
- considerati triunghiul Einthoven drept unul echilateral;
- Luați în considerare faptul că inima este situată în centrul unui triunghi echilateral.
Amplitudinea (tensiunea) fiecărei abateri ECG este egală cu momentul dipolului angular total înmulțit cu cosinusul unghiului dintre axa electrică a inimii și axa conductorului corespunzător (3). Aceste amplitudini pot fi de asemenea definite ca proiecțiile momentului dipol total al inimii pe axa corespunzătoare a conductorilor care sunt laturile triunghiului Einthoven.
Fig. 9. Axa electrică a inimii
Direcția axei electrice a inimii nu este constantă, dar variază de fiecare dată. Este convenabil să o determinați pentru complexul QRS. Pentru a face acest lucru, este necesar să se măsoare amplitudinea abaterilor de Q, R și S în conductele standard I și III și să se calculeze suma algebrică a valorilor deviațiilor pozitive și negative. Obțineți diferențele obținute la scară arbitrară pe laturile corespunzătoare ale triunghiului Eichoven, pornind de la centru (în direcția pozitivă sau negativă, în funcție de diferența dintre poziția pozitivă și cea negativă). Din punctele astfel obținute pe axele cablurilor, aruncați perpendiculele. Punctul de intersecție va indica sfârșitul vectorului axei electrice a inimii (începutul - în centrul triunghiului).
Pentru a determina direcția axei electrice, este necesar să se măsoare unghiul dintre vectorul rezultat și linia orizontală. În mod normal, variază între 0 și +90 grade. Există exemple de realizare a inimii direcția axei electrice: normogramma (00 până la 900): orizontală (00 până la 400), normal (400 până la 700), cinci verticale (700 la 900); documentul juridic (de la 900 la 1800), diagrama stânga (de la 00 la -900).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: