Вопрос 1. Определение биофизики как науки, предмет и методы исследования. Основные разделы. Связь биофизики с другими естественными науками. Значение биофизики для медицины. 4 страница

Медицинское применение радиоактивных изотопов в медицине можно представить двумя группами. Первая группа - использование изотопных индикаторов (метод меченых атомов), а вторая - методы, основанные на применении ионизирующего излучения радиоактив­ных изотопов для биологического действия с лечебной целью. К этой группе относится бактерицидное действие излучения.

Радиодиагностика основана на вводе радиоактивных изотопов в орга­низм и определение их местонахождения в органах и тканях счетчи­ками и приборами. Подобными методами диагностируют работу по­чек, щитовидной железы и т.д..

Радиоактивное излучение оказывает биологическое действие на организм человека (особенно g-излучение). Именно поэтому радиоактивное излучение можно применять для разрушения опухолей. В этом заключается лучевая терапия. Для лечебных целей используется так же a- и b-излучения, кото­рые обладают значительной проникающей способностью.

Устройства, генерирующие поток g-квантов, называются аппара­тами g-терапии. Установка содержит источник излучения с за­щитным контейнером и стол больного.

Активационный анализ - метод определения состава вещества, основанный на активации атомных ядер потоком частиц и исследова­нии радиоактивного излучения, возникающего вследствие изменения нуклонного состава или энергетического состояния ядер.

Сканирование - это способ отыскания источника радиоактив­ных изотопов.

Литература: Ремизов А.Н., Медбиофизика, -1987, с.571-574. Лекции.

Вопрос 29. Биофизические основы действия ионизирующих излучений на организм. Основные стадии развития лучевой бо­лезни. Принципы химической защиты от ионизирующего излу­чения.

Воздействие ионизирующего излучения ИИ на ткани и органы различно в зависимости от типа излучения. При этом проис­ходит возбуждение и ионизация, появляются свободные радикалы, начинаются химические превращения. Возможны химические реак­ции с молекулами биологической системы.

Косвенное действие ИИ заключается в радиолизе воды и последу­ющем окислении этими радикалами молекул белков.

Прямое действие ИИ заключается в расщеплении молекул белка, разрыве наименее прочных связей, отрыв радикалов и другие изменения. В дальнейшем под действием первичных про­цессов в клетках возникают функциональные изменения, подчиняю­щиеся уже биологическим законам жизни.

Закономерности поражения целостного организма определяются двумя факторами:

1) радиочувствительностью тканей, органов и сис­тем, существенных для выживания организма;

2) величиной погло­щенной дозы излучения и его распределением в пространстве и време­ни.

Различные животные обладают различной радиочувствительно­стью. Кроме различной видовой чувствительности, существует различная индивидуальная чувствительность в некоторых пределах до­зы. Неодинакова радиочувствительность различных тканей, клеток и частей клеток. Наиболее радиочувствительны костный мозг, селезен­ка, лимфатические узлы, эпителий кишечника. В 1906 году Бергонье и Трибондо сформулировали правило: чувствительность клеток к об­лучению прямо пропорционально их пролиферативной активности и обратно пропорционально степени их дифференцировки. Поэтому правило Бергонье и Трибондо послужило теоретической основой для развития рентгене- и радиотерапии злокачественных опухолей, так как клетки опухолей относятся к числу интенсивно делящихся и они, обычно, менее дифференцированы.

Основные стадии развития лучевой болезни (развитие лучевой болезни начинается с дозы 100-1000 бэр):

1) фаза первичных изменений(1 - 4 суток). Она проявляется в воз­никновении реакций возбуждения, сопровождающихся измене­нием некоторых биохимических процессов и нарушением физио­логических реакций: потеря аппетита, слабость, головокружение, тошнота, лейкоцитоз;

2) фаза мнимого благополучия (5-21 сутки). В этот период все из­менения, связанные с 1-ой фазой проходят и отклонений от нор­мы не наблюдается. Физиологически проявляются: легкая сла­бость, временное головокружение;

3) фаза лучевой болезни. Она сопровождается быстрым нарастани­ем биохимических и физиологических изменений и возникнове­нием патологических изменений. Тяжесть нарушений находится в прямой зависимости от дозы облучения. При малых дозах (100-300 бэр) - организм выживает, при больших дозах (>400 бэр) может погибнуть. Минимальная доза зависит при этом от инди­видуальных особенностей человека и возраста. Физиологические проявления: общая слабость, помрачение сознания, резкое уменьшение числа лейкоцитов, повышение температуры, тахи­кардия, выпадение волос, кровоизлияния.

Возможна химическая защита от ионизирующего излучения. Степень лучевого поражения уменьшается путем введения в ор­ганизм перед облучением или сразу же после облучения некоторых химических соединений. Они получили название протекторов (от ла­тинского слова «защитник»). К таким веществам в первую очередь относятся цистеин и глутатион, а также и еще целый ряд веществ.

Важным свойством защитных соединений является их анти­окислительная способность, т.е. они являются ингибиторами окисли­тельных процессов. Действительно, введение кислорода в ткань перед облучением усиливает степень лучевого поражения.

Имеются также вещества (сенсибилизаторы), которые увеличива­ют степень лучевого поражения. Они применяется при лучевой тера­пии опухолей.

Литература: Губанов Н.И., Медбиофизика, -1978, с.231-245. Лекции.

Вопрос 30. Источники когерентного излучения. Индуциро­ванное излучение. Устройство и принцип действия рубинового лазера. Использование лазерного излучения в медицине.

Переход электрона с основного уровня энергии на возбужденный уровень энергии происходит в результате поглощения атомом энергии, равной разнице энергии этих уровней.

Переход электрона из возбужденного состояния в основное происходит разными путями:

а) самопроизвольный переход (спонтанный переход);

Происходит по истечению времени 10^-8 с. При этом излучается квант энергии, например: hn= Е ₁- Ео.

б) безизлучательный переход. При этом изменяется внутренняя энергия молекулы за счет развития колебательных и вращательных движений в молекуле;

в) вынужденный переход. Если вблизи возбужденного электрона пролетает квант энергии, равный, например, hn= Е ₁- Ео, то под влиянием этого кванта электрон возв­ращается в основное состояние независимо от того, какой промежуток времени он находился в этом состоянии, и излучая при этом квант энергии, когерентный кванту, вызвавшему данный переход. Это излучение часто называют индуцированным или вынужден­ным. Важно то, что индуцированное излучение совпадает с вынуж­дающим по направлению, фазе, частоте, поляризации.

Основой строения рубинового лазера является рубиновый стер­жень (длина 5 см, диаметр 1 см.). Торцовые грани стержня посеребре­ны. Стержень окружён спиральной импульсной газосветной лампой (ксеноновой). Рубин - твердое кристаллическое вещество А1₂0₃ с примесью атомов хрома. Свойства хрома таковы, что переходы S₃ ®So и S₂ ®So совершаются редко. Переходы S₃®S₂®S₁®So®T - безизлучательные; Т - триплетный уровень. Электрон может находиться там >10^-3 сек.

В результате излучения импульсной лампы и последующих про­цессов безизлучательных переходов уровень Т заполняется электро­нами. Самопроизвольное появление одного красного кванта с длиной волны 690 им вызывает индуцированное излучение. Поток квантов нарастает. Лавина фотонов, достигая торцового зеркала, отражается и, продолжая нарастать, распространяется в обратную сторону. После многократных отражений мощный поток когерентного света выходит наружу через полупрозрачное зеркало. При этом можно получить плотность потока энергии в тысячи раз превосходящего солнечное из­лучение.

Лазер находит в настоящее время широкое применение не только в технике, но и в медицине. Это применение основано на свойстве ла­зерного излучения разрушать биологические ткани, что совместно с коагуляцией белка позволяет производить некоторые бескровные рас­сечения в хирургии, безоперационное лечение отслойки сетчатки (офтальмокоагулятор); лечение глаукомы посредством создания лазе­ром отверстий размером 50-100 мкм для оттока внутриглазной жид­кости; разрушение дентина при лечении зубов; уничтожение раковых клеток и многое другое.

Литература: Ремизов А.Н.,Медбиофизика,-1987,с. стр.534-538. Губанов Н.И..Медбиофизика,-1978,с.236-241. Лекции.

Вопрос 31. Основные режимы работы лазера. Импульсная мощность лазера. Механизм термического, ионизирующего к ударного действия лазерного излучения на организм.

Режимы работы лазера:

1) непрерывный режим, когда затвор постоянно открыт;

2) импульсный режим, когда затвор открывается на ко­роткий промежуток времени 10^-3-10^-6сек;

3) режим гигантских импульсов, когда затвор открывается на короткий промежуток времени 10^-7-10^-12сек. Импульсная мощность лазера - это энергия излучения за единицу времени: P = E / t.

Действие лазерного излучения на биологические ткани:

- в точке поглощения тканью лазерного луча наблюдается повыше­ние температуры (возможно до 100 000° С).

При этом биологическая ткань мгновенно испаряется. Особенно чувствительны к тем­пературным изменениям

ферменты. Они разрушаются, биохимиче­ские процессы затормаживаются, клетки гибнут. При t>60° С

наступа­ет денатурация белка;

- при взрывообразном тепловом расширении биологической ткани возни­кает ультразвуковая волна, которая

также разрушает ткань;

- в процессе воздействия лазерного излучения на биологическую ткань возникают свободные радикалы. Это

приводит к тому, что об­разуются неспецифические для данной ткани продукты (токсины, яды);

- особенностью действия лазерного излучения на биологические ткани является то, что даже «красный» лазер

оказывает ионизирую­щее и фотодиссоциирующее действие, хотя обычный «красный» свет не может вызвать

даже явление внешнего фотоэффекта. Это связано с высокой монохроматичностью и высокой плотностью

лазерного излу­чения, приводящей к возможности многократного поглощения одной и той же молекулой

нескольких квантов света. Именно это и приводит к тому, что «красный» лазер вызывает развитие

неспецифических фо­тобиологических процессов.

Литература: Ремизов А.Н.,Медбиофизика,-1987,с. 534-538, Губанов Н.И.,Медбиофизика,-1978,с.236-241. Лекции.

Вопрос 32. Биофизические основы термического, механиче­ского и химического действия ультразвука на клетки и ткани организма. Механизм кавитации.

Ультразвуком называются механические колебания и волны, час­тоты которых более 20 Кгц.

Верхним пределом условно считают час­тоты 10⁶-10⁷Гц.

Ультразвук оказывает механическое, тепловое и физико-химическое действие на биологические ткани.

1) при прохождении УЗ волны в среде в ней создается переменное давление Р, которое в каждой точке среды зависит от внешнего дав­ления Ро и ультразвукового давления Р_зв: Р = Ро + Р_зв.

Давление в ультразвуковой волне средней мощности изменяется в пре­делах от +3 атм до -3 атм. Возникновение отрицательного давления приводит к образованию внутри жидкости микрополостей (каверн). При повышении давления микрополость не исчезает, а начинает пульсировать с частотой ультразвуковой волны. Возникает явление кавитации. Это может привести к разрушению биологической ткани. Порог кавитации зависит от степени чистоты жидкости. Тканевая жидкость «грязная». В ней каверны образуются уже при давлении по­рядка -0,9 атм. В бидистилляте каверны образуются при давлениях порядка -1700 атм;

2) периодическое сжатие приводит к адиабатическому повышению температуры. Акустическая энергия при этом превращается в тепло­вую. Особенно сильно разогревается биологическая ткань на границе раздела двух сред с различной плотностью, так как в этих местах происходит явление отражения ультразвука. В этом состоит механизм теплового действия ультразвука;

3) поглощение ультразвука обусловлено внутренним трением и вяз­костью среды. Взаимное трение молекул приводит к тому, что они возбуждаются и ионизируются. Ионы и радикалы вступают во взаимодейст­вие с белковыми молекулами, что приводит к возникновению неспе­цифических продуктов для данного вида биологической ткани;

Литература: Ремизов А.Н.,Медбиофизика,-1987,с.1б4-169, Губанов Н.И.,Медбиофизика,-1978,с.245-250.

Вопрос 33. Использование УЗ в диагностике и лечении. Эхолокация. Допплерография. Ультразвуковая физиотерапия.

Ультразвук - это механическая волна. Длина волны ультра­звука значительно меньше звуковой волны. Ультразвуковые волны хорошо отражаются, преломляются. Скорость распространения ультразвуковых волн и их поглощение зависят от состояния среды. Сжатие и разрежение, создаваемые ультразвуком, приводят к образова­нию разрывов внутри жидкости - каверн.

Физические процессы, обусловленные воздействием ультразвука, вызывают в биологических объектах следующие эффекты:

• микровибрацию;

• разрушение биомакромолекул;

• перестройку и повреждение биологических мембран, изменение их проницаемости;

• разрушение клеток и микроорганизмов;

• нагревание.

Использование УЗ в диагностике:

- эхоэнцефалография - определение опухолей и отёка головного мозга;

- ультразвуковая кардиография - измерения размеров сердца в динамике;

- ультразвуковая локация - определение размеров различных объектов и расстояний до них;

- ультразвуковой эффект Допплера позволяет изучить характер движения сердечных клапанов и измерить

скорость кровотока.

Ультразвуковая физиотерапия - механическое и тепловое действие на ткань. При этом. используется ультразвук частотой по­рядка 800 КГц и интенсивностью 1 Вт/см².

Для рассечения биологических тканей применяют ультразвуковой скальпель.

Ультразвук используется для «сваривания» повреждённых или трансплантируемых костных тканей.

Способность ультразвука дробить тела, помещенные в жидкость, используется для изготовления лекарств.

Губительное действие УЗ на микроорганизмы используется для стерилизации.

При проведении физиотерапевтического воздействия необходимо учитывать тот факт, что волновое сопротивление биологических сред в 3000 раз больше волнового сопротивления воздуха. Если ультразву­ковой излучатель приложить к телу человека, то ультразвук будет от­ражаться из-за тонкого слоя воздуха между излучателем и телом. Что­бы этого не было, поверхность ультразвукового излучателя покрыва­ют слоем масла.

Литература: Ремизов А.Н.,Медбиофизика,-1987,с.148-150, 164-169; лекции.

Вопрос 34. Шкала электромагнитных воли. Классификация частотных интервалов, применяемых в медицине. Зависимость действия переменного тока от частоты. Механизм действия элек­трического и магнитного полей, токов ВЧ на организм.

Различные электромагнитные волны, в том числе и световые, имеют общую природу. В связи с этим составлена единая шкала элек­тромагнитных волн. Шкала построена по принципу увеличения час­тоты (уменьшения длины волны). Так как электромагнитные волны разных частот оказывают различное действие на организм человека и животных и имеют различные свойства, то вся шкала условно под­разделена на шесть диапазонов:

- радиоволны (длинные, средние и короткие),

- инфракрасные,

- видимые,

- ультрафиолетовые,

- рентге­новские,

- гамма-излучение.

Радиоволны обусловлены переменными токами в проводниках и электронными потоками (макроизлучатели). Инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения исходят из атомов, молекул и быстрых заряженных частиц (микроизлучатели). Рентгеновское излучение воз­никает при внутриатомных процессах, гамма-излучение имеет ядер­ное происхождение.

частотных интервалов

В медицине принята классификация электромаг­нитных колебаний на частотные интервалы:

1. Низкие (НИ)..........................до 20Гц

2. Звуковые (34).........................20Гц-20КГц

3. Ультразвуковые (УЗЧ).................20КГц-200КГц

4. Высокие (ВЧ)..........................200КГц-ЗОМГц

5. Ультравысокие (УВЧ)...................30 - 300МГц

6. Сверхвысокие (СВЧ).....................Свыше 300МГц

Действия переменного тока зависит от его частоты.

При низких, звуковых и ультразвуковых частотах переменный ток, как и постоянный, оказывает раздражающее действие на биологиче­ские ткани. Это обусловлено смещением ионов растворов электроли­тов, их разделением, изменением их концентрации в разных частях клетки и межклеточного пространства. Пороговое значение тока про­водимости, вызывающего возбуждение, зависит от частоты тока, а в диапазоне от 0,1 до 3,0 КГц пороговое значение тока пропорциональ­но корню квадратному от частоты тока, а в диапазоне от 5 до 100 КГц - пропорционально частоте.

Приложением переменного тока частотой свыше 3 Кгц практиче­ски не удается возбудить нервы и мышцы. При непосредственном действии на нервы и мышцы этот частотный предел отодвигается к 200 Кгц, но ткани на этой частоте возбуждаются только сильным то­ком.

Возбуждение нервной и мышечной ткани под действием ЭМП (электромагнитных полей) служит биофизическим механизмом элек­тротравмы. Ее причиной может быть как постоянный, так и пере­менный (ниже 100 КГц) электрический ток. Вызванные несвоевре­менно и в ритме, не свойственном организму, процессы возбуждения нарушают нормальную жизнедеятельность. Особенно опасны такие нарушения в сердце, дыхательной мускулатуре, центральной нервной системе. Наибольшую опасность при этом представляет область меж­ду 30 и 300 Гц.

Поражающий эффект определяется не напряжением, приложен­ным к телу человека, а током, протекающим через него за определен­ное время. Поэтому не должно удивлять поражение человека электри­ческим током, текущим под напряжением 12В.

Действие на организм низкочастотных ЭМП не вызывает заметно­го нагрева тканей, так как тепловая энергия, поглощаемая при этом тканями меньше метаболической теплопродукции.

В отличие от реакций организма на ЭМП низкой частоты, высоко­частотные биологические эффекты электромагнитных излучений обу­словлены главным образом тепловой энергией, выделяющейся в подвергшихся облучению тканях.

В диапазоне от 1 до 300 МГц механизмы взаимодействия ЭМП с организмом определяется как током проводимости, так и током сме­щения, причем на частоте порядка 1 МГц ведущая роль принадле­жит току проводимости, а на частотах более 20 МГц - току смещения. Выделяемая теплота при этом зависит от диэлектрической проницае­мости тканей, их удельного сопротивления, частоты электромагнит­ных колебаний. Подбирая частоту можно осуществлять термоселективное воздействие.

Кроме теплового эффекта возможно атермическое действие (осо­бенно в СВЧ-диапазоне). Электромагнитные колебания и волны, при совпадении их частоты с частотой собственных колебаний молекул, приводят к разрыву химических связей и образованию свободных ра­дикалов.

Литература: Ремизов АН., Медбиофизика, -1987, с.337-351. Лекции.

Вопрос 35. Механизм действия постоянного магнитного поля на организм. Механизм термического и атермического действия полей СВЧ на организм.

В основе биофизического механизма действия постоянного маг­нитного поля лежит его действие на воду, которая в большом количе­стве находится в тканях. Вода диамагнитная. Она не имеет собствен­ного магнитного момента и приобретает его под действием магнитно­го поля. В жидкой воде есть структуры, сходные со структурой льда - кластеры. Время жизни кластера 10^-11-10^-12 сек. Они то возникают, то исчезают.

В обычной жидкой воде одновременно существует плотно упако­ванная и квазикристаллическая вода. При помещении воды в посто­янное магнитное поле происходит сдвиг в сторону образования квазикристаллической воды. Это уменьшает растворимость веществ, из­меняет проницаемость клеточных мембран, конформацию белков.

Термическое действие полей СВЧ на организм человека связано с релаксацией молекул и током проводимости.

Ощущение тепла (тепловой порог) возникает при интенсивности поля СВЧ порядка 10 мВт/см². Болевой порог возникает при интенсивности 0,6-0,8 Вт/см².

Атермическое действие поля СВЧ: при определенных частотах разрушаются водородные связи, изменяется ориентация ДНК и РНК. Оно проявляется при интенсивностях ниже теплового порога.

Пример: кролика поместили в СВЧ-поле мощностью 7-8 мВт/см² на 5 минут. У него появились судороги, и он погиб. Это связано с термическим действием - инактивацией ферментов. В связи с этим СВЧ-терапия проводится по строгим показаниям. При этом не­обходимо использовать специальные защитные очки, т.к. возможно помутнение хрусталика.

Литература: Ремизов А.Н., Медбиофизика,-1987, с.351-352; Владимиров Ю.А., Биофизика,-1983, с.72-75; Лекции.

Вопрос 36. Использование электромагнитных полей в физиотерапии (УВЧ-терапия, диатермия, дарсонвализация). Меха­низм действия на организм.

Постоянный ток I = 0,1 А и переменный ток низкой частоты уже смертельны для человека.

Токи высокой частоты до 2-3 А можно пропускать через человека. Они оказывают только тепловое действие.

Дарсонвализация - метод лечения с использованием переменного тока частотой 100 - 400 КГц. При этом используется напряжение 1000-10000 В и токи особой формы силой несколько миллиампер. Действующим фактором при этом являются: импульсный высокочастот­ный ток и электрический разряд. Такие токи вызывают функциональные изменения в центральной нервной системе. Они благоприят­но влияют на плохо заживающие раны и язвы, устраняют боли в сердце, головные боли. При этом наблюдается понижение кровяного давления.

Тепловой эффект высокочастотных полей используется в качестве лечебного средства. Среди методов высокочастотной электротерапии различают диатермию, УВЧ-терапию и микроволновую терапию.

При диатермии применяют ЭМП частотой 0,5 - 2,0 МГц. Биоло­гический эффект определяется электрической составляющей ЭМП, так как электроды имеют пластинчатую форму и накладываются че­рез прокладки, смоченные физиологическим раствором, непосредст­венно на кожу человека. Количество теплоты, выделяющееся при этом в облучаемой ткани, можно вычислить по формуле: Q = J ² × r, где

J - плотность электрического тока; r - удельное сопротивление ткани. Метод диатермии в настоящее время в чистом виде не применяется, так как при плохом контакте электродов с телом пациента есть воз­можность получения сильных ожогов. Поэтому в клинике распро­странены частные методики диатермии: диатермокоагуляция и диатермотомия.

Диатермотомия - рассечение тканей с применением токов высо­кой частоты. При этом наступает полная анестезия, гемостаз, стерили­зация и уничтожение опухолевых клеток.

Диатермокоагуляция - прижигание током высокой частоты. Применяется при операциях для «прижигания» кровеносных сосудов.

Метод индуктотермии основан на применении ЭМП частотой 10 - 15 МГц. Пациент при этом находится в зоне несформировавшейся волны, электрод имеет форму катушки, и биологический эффект (гипертермия) определяется магнит­ной составляющей ЭМП. Под действием магнитного поля в тканях возникают вихревые токи, нагревающие объект облучения. Выде­ляющееся в нем тепло определяется по формуле: Q = k × w ² /r × В ², где w - циклическая частота, r - удельное сопротивление ткани, В - ин­дукция магнитного поля, k - коэффициент пропорциональности.

Для УВЧ-терапии применяют ЭМП частотой 40-50 МГц. Как и в предыдущих методах, пациент находится в зоне несформировав­шейся волны. Поскольку электроды имеют форму пластин и изоли­рованы от тела человека, биологическое действие обусловлено элек­трической составляющей ЭМП, причем тепло образуется под действием тока проводимости: Q = k × Е ² /r, где Е - напряженность элек­трического поля; и тока смещения:

Q =e × e ₀ × w × Е ² × tg d, где d - угол диэлектрических потерь. Тем не менее при УВЧ-терапии вклад тока смещения в тепловой эффект значительно преобладает над вкла­дом в него тока проводимости.

В электрическом поле УВЧ диполи стремятся следовать за измене­нием направления электрического поля и совершают колебания с час­тотой колебаний поля. Между отдельными диполями диэлектрика действуют силы взаимного притяжения. Для преодоления этих сил внешнее поле совершает работу, следствием чего является нагревание диэлектрика.

В отличие от диэлектриков в растворах электролитов имеются сво­бодные электрические заряды - ионы. В поле УВЧ ионы придут в ко­лебание с частотой, равной частоте поля. За счет энергии электриче­ского поля произойдет нагревание раствора.

При микроволновой терапии тепловой эффект создается только током смещения, который возникает в организме человека под дейст­вием СВЧ-излучений. Для физиотерапевтических процедур обычно пользуются волнами длиной 12,7 см. Они действуют на человека в зоне сформировавшейся волны. Поэтому тепловой эффект определя­ется плотностью потока электромагнитной волны П: Q =k × e × w × П ².

Поскольку в частотный диапазон СВЧ излучений попадает харак­теристическая частота релаксации воды, то именно водные среды ор­ганизма поглощают энергию СВЧ полей в наибольшей степени.

Наиболее характерной особенностью специфического действия ЭМП на организм состоит в том, что биологические системы реаги­руют на излучение крайне низкой интенсивности, недостаточной для нагревания и возбуждения, но такие реакции возникают не во всем диапазоне, а на отдельных частотах. Этот эффект, проявляющийся в восприятии биосистемами слабых электромагнитных излучений, ис­следован недостаточно. Его происхождение связано, видимо, с тем, что в процессе эволюции биологических систем ЭМП определённых частот выполняли по отношению к ним миссию носителя информа­ции об окружающей среде. Литература: Ремизов А.Н.,Медбиофизика,-1987,с.342-351.Лекции. Методические указания (выпуск 4).

Вопрос 37. Электрический импульс и импульсный ток. Виды импульсов. Дифференцирующие к интегрирующие цепи. Меха­низм действия импульсных токов на организм.

Электрическим импульсом называется кратковременное измене­ние электрического напряжения или силы тока. Повторяющиеся им­пульсы называют импульсным током.

Т - период повторения импульсов, t_и - длительность импульса.

Виды импульсов:

- видеоимпульсы - это электрические импульсы тока или напряжения, которые имеют постоянную составляющую, отличную от нуля;

- радиоимпульсы - это модулированные электромагнитные колебания;

Прохождение прямоугольного импульса через различные цепи:

а) дифференцирующая цепь

Если на вход такой цепи поступают прямоугольные импульсы на­пряжения, то форма импульса на выходе зависит от соотношения времени, необходимого для зарядки конденсатора t = R × С и дли­тельности импульса t_и.

При t<< t_и конденсатор заряжается в начале импульса и разряжается в конце. При этом получаются два кратковременных импульса разного знака.

При t>> t_и конденсатор успевает зарядиться частично. Форма импульса изменяется только в начале и конце.

б) интегрирующая цепь

Поступившие на вход прямоугольные импульсы напряжения вследствие заряда конденсатора в начальной части импульса и разря­да его в конце, создают на выходе постоянно нарастающую и постоянно спадающую формы.

Живые организмы и все клетки обладают способностью отвечать на воздействие импульсных токов или нарушением своего состоя­ния, или изменением своей структуры, или усилением или ослаблени­ем своей активной деятельности и т.д.

Так как специфическое физиологическое действие электрического тока зависит от формы импульсов, то в медицине для стимуляции центральной нервной системы (электросон, электронаркоз), нервно-мышечной системы (электрогимнастика, болеутоляющее действие), сердечно-сосудистой системы (кардиостимуляторы, дефибриляторы) и т.д. используют токи с различной временной зависимостью.

Дата добавления: 2015-11-04