Транспорт веществ через клеточные мембраны и биопотенциалы.

41. Пассивный транспорт и его виды.

42. Математическое описание пассивного транспорта. Электрохими­ческий потенциал. Уравнения Теорелла, Нернста - Планка, Фика.

43. Активный транспорт ионов.

44. Биопотенциалы покоя, механизм их возникновения. Равновесные потенциалы Нернста. Полное выражение для мембранного потенциала - уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца.

45. Возбудимость клеток. Уравнение Вейса-Лапика. Критический по­тенциал возбуждения.

46. Потенциал действия. Механизм его генерации, фазы и форма. Рефрактерные периоды.

47. Распространение потенциала действия по безмиелиновым и миели­новым аксонам.

Задание № 19. Ф изические принципы электрографии.

Лабораторная работа: «Изучение электрокардиографа»

Вопросы к занятию:

1. Электрография как важнейший метод диагностики. Задачи и виды электрографии. Какие физические величины измеряются при электрографических исследованиях?

2. Основные характеристики электрического поля: напряженность, потенциал, единицы их измерения и связь между ними. Силовые линии, эквипотенциальные линии.

3. Электрический диполь. Дипольный момент. Поле диполя. Выражение потенциала в произвольной точке поля через параметры диполя. Связь разности потенциалов между двумя точками поля с параметрами диполя.

4. Поведение диполей во внешнем электрическом поле.

5. Интегральный электрический генератор сердца. Положения теории Эйнтховена. Основные отведения при снятии ЭКГ. Усиленные униполярные отведения от конечностей.

6. Электрокардиограмма, её вид, амплитудные и временные параметры.

7. Блок-схема электрокардиографа: электроды, усилитель, регистрирующая часть. Переключатель отведений. Калибровка сигнала электрокардиографа. Правила безопасности при работе с электрокардиографом.

Литература:

1. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика.

2. Н.И. Инсарова. Физические основы электрокардиографии. Изучение работы электрокардиографа.

3. Конспект лекций.

4. И.А.Эссаулова, М.Е.Блохина, Л.Д.Гонцов. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Лабораторная работа №32.

Задание № 20. Электропроводность биологических тканей

Лабораторная работа :

«Определение зависимости импеданса биологической ткани от частоты тока»

Вопросы к занятию:

1. Удельное сопротивление и удельная электропроводность электролитов. Единицы их измерения. Как связана удельная электропроводность электролитов с их свойствами (подвижностью ионов, зарядом ионов и др.)? Получите и объясните эту связь.

2. Ток в электролитах. Закон электролиза. Каковы особенности прохождения постоянного тока через биологические ткани (основной ток, внутритканевый поляризационный ток)?

3. Гальванизация и лечебный электрофорез. Каковы величины используемых токов и напряжений при этих воздействиях? Почему при воздействии на живую ткань постоянным током его плотность не должна превышать 0,1 мА/см²? Можно ли достичь в живой ткани заметного теплового эффекта при воздействии на нее постоянным током?

4. Омическое, емкостное и индуктивное сопротивления в цепи переменного тока. Импеданс.

5. Эквивалентная схема живой ткани. Импеданс биологической ткани, его зависимость от частоты переменного тока. Что такое коэффициент жизнестойкости ткани?

6. Физические основы реографии (импедансной плетизмографии). Докажите матматически, что активная составляющая импеданса обратно пропорциональна объему кровенаполнения ткани. Чем обусловлено применение переменного тока при реографии?

7. Что такое фотоплетизмография?

8. Каковы требования к электродам для медицинских исследований? Приведите эквивалентную схему регистрации биопотенциала. Почему необходимо снижать переходное сопротивление электрод-кожа и каковы методы его уменьшения? Почему площадь электродов для регистрации ЭЭГ должна быть меньше, чем для регистрации ЭКГ?

9. Как возникает электродный потенциал? Приведите эквивалентную схему переходного сопротивления электродной цепи и объясните смысл и значение входящих в нее элементов. Почему при регистрации биопотенциалов недопустимо применение электродов из разных металлов?

Решить задачи:

1. Определить величину заряда, проходящего при гальванизации через участок биологической ткани в течении 2 мин, если плотность тока равна 0,1 мА/см², а площадь электрода 24 см².

2. Сопротивление ткани постоянному току в цепи между электродами при гальванизации составляет 2000 Ом при площади прокладок 100 см² и плотности тока 0,1 мА/см². Определить напряжение, которое должен обеспечивать аппарат гальванизации.

3. В аппарате франклинизации (предназначенном для воздействия на пациента электростатическим полем) последовательно с электродом включено сопротивление 50 МОм. Объясните его назначение и рассчитайте ток через тело пациента при касании электрода, напряжение на котором 50 кВ.

Литература:

1. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика.

2. Г.К.Ильич. Изучение прохождения тока через живую ткань. Физические основы реографии.

3. Конспект лекций.