Антонов В.Ф. Практикум по биофизике

Подождите немного. Документ загружается.

На

кадре 3 представлены спектры мощности ЭЭГ, соответст-

вующие Delta-, Th-1, Th-2- и Alpha-ритмам для 16-ти отведений

ЭЭГ.

На кадре 4 представлены спектры мощности ЭЭГ по всему

частотному диапазону с выделением одной (интересующей ис-

следователей) частоты

8,085

Гц.

Как

следует

из приведенных примеров спектральная мощ-

ность сигналов с различных точек съема (с различных

участ-

ков

головы) сильно различается. Для описания распределения

активности головного мозга по поверхности головы использу-

ют метод картирования.

Он

заключается в том, что различные величины мощности

сигнала ЭЭГ искусственно окрашивают в различные цвета. Так

слабые сигналы окрашивают в темно-синий цвет, сигналы 2—3

мкВ

— в бело-голубые цвета, сигналы 5 и более мкВ

— в тем-

но-красные

цвета. На картах (в данных примерах снизу) обяза-

тельно представляется шкала цветов по уровням мощности. За-

тем те области поверхности головы, на которых зарегистриро-

ван

сигнал только для данного ритма — а, р", .9 и т.д. на кадре 3

или

данной фиксированной частоты —

8,085

Гц на кадре 4, име-

ющий

малую

мощность, окрашиваются синим цветом, а облас-

ти,

в которых этот ритм имеет большую мощность — красным.

Примеры

карт распределения по ритмам для Delta-, Th-1,

Th-2,

Alpha-,

Beta-1 и Beta-2 представлены на кадре 3.

Из

приведенных карт видно, что в данном исследовании на-

иболее выражен Delta-,

Alpha-

и Th-2 ритмы, причем Delta- на-

блюдается почти по всей поверхности головы, a

Alpha-

и Th-2

локально в некоторых областях.

На

кадре 4 приведена карта для узкой частоты

8,085

Гц.

Видно симметричное распределение мощности сигнала по по-

верхности головы. Максимум в темянной области и минимум

на

краевых сегментах.

В ряде случаев анализируют спектры мощности, получен-

ные

с 8-ми электродов для Th-1 ритма и карту распределения

мощности

сигнала для этого ритма при патологии. Мощности

сигналов в этом

случае

распределены не симметрично и имеют

аномальный

вид.

Задание

1. Выбрать на ПК один из комплексов ЭЭГ, снятых

с 16-ти электродов, и представить их записи на экране.

МОНИТОРИНГ

И РЕГИСТРАЦИЯ ЭЭГ

СО

со

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

МОЩНОСТИ ПО

ДИАПАЗОНАМ

КадрЗ

КАРТА МОЩНОСТИ ДЛЯ ЗАДАННОЙ ЧАСТОТЫ

Кадр

Задание

2. Получить спектры мощности для

Alpha-,

Th-1,

Th-2 и Delta-ритмов с каждого из 16-ти электродов. Данные за-

нести в лабораторный протокол.

Задание

3. Получить на экране компьютера карты для ука-

занных ритмов. Данные занести в протокол.

Задание

4. Для выбранной частоты в диапазоне от 5 до 12 Гц по-

строить на экране компьютера карту распределения мощности.

Результаты занести в протокол работы.

Задание

5. Построить карту распределения спектральной

мощности

сигнала для указанного преподавателем ритма. Ре-

зультаты

занести в протокол работы.

Данные протоколов представить преподавателю. Объяснить

полученные спектры и карты,

дать

количественный анализ ре-

зультатов.

Пассивные

электрические

свойства

биологических

тканей

3.1.

Моделирование

пассивных

электрических

свойств

тканей

организма

Измерение полного сопротивления (импеданса) тканей

переменному электрическому току имеет большое практиче-

ское значение для диагностики и научно-медицинских ис-

следований. На измерении импеданса основан метод импе-

дансной реоплетизмографии (реографии). Это метод регист-

рации изменения полного электрического сопротивления

исследуемого участка тела или органа. Импеданс зависит от

кровенаполнения сосудов. Метод находит широкое примене-

ние

при массовых обследованиях различных контингентов

практически здоровых людей с целью оценки функциональ-

ного состояния сердечно-сосудистой системы и выявления

скрытой патологии, как один из методов экспресс-диагнос-

тики

в экстремальных ситуациях, а также в исследованиях,

связанных с космической медициной, трансплантационной

хирургией и т.п.

Цель работы:

1. Изучить законы работы цепей переменного тока, содер-

жащих индуктивные, емкостные и активные сопротивления.

Уметь

объяснять причины наличия в ткани емкостного

сопротивления.

3. Исследовать зависимость импеданса от частоты для пред-

ложенных эквивалентных электрических

схем

ткани. Срав-

нить полученные результаты с экспериментальными данными

для живой ткани.

Литература:

Ремизов

А.Н. Медицинская и биологическая

физика.

— М.: Выс-

шая

школа, 1996.

Подготовка

работе

Повторить и

уметь

объяснить

следующие

вопросы:

1. Как записать закон Ома для

участка

цепи постоянного и

переменного тока (формулы, смысл

всех

входящих величин)?

2. Записать и объяснить как связаны амплитудные и эффек-

тивные значения тока и напряжения?

3. Сопротивления индуктивности и емкости в цепи пере-

менного тока, импеданс. Записать формулу для импеданса при

последовательном включении резистора, емкости и индуктив-

ности.

4. Нарисовать векторную диаграмму токов и напряжений

для цепи с последовательно включенными резистором, емкос-

тью и индуктивностью. Указать, как определяется

угол

сдвига

фаз

между

током и напряжением (формула; смысл

всех

входя-

щих в нее величин).

5. Фигуры Лиссажу при сложении взаимно перпендикуляр-

ных колебаний с одинаковой частотой.

Изучить по рекомендованной

литературе

и лекциям

следу-

ющие вопросы:

1. Электрические свойства тканей организма (электропро-

водность, емкость). Импеданс живой ткани. От каких параме-

тров зависит импеданс живой ткани?

2. Нарисовать график зависимости импеданса

участка

жи-

вой ткани от частоты приложенного напряжения, объяснить

вид графика.

3. Наиболее простые эквивалентные электрические схемы,

моделирующие электрические свойства

участка

ткани (нари-

совать три

схемы

и объяснить, какая из них лучшим образом

моделирует

характер зависимости электрических свойств жи-

вой ткани от частоты).

Теоретические

сведения

Ткани

организма состоят лз

структурных

элементов — кле-

ток, омываемых тканевой жидкостью. Такой элемент пред-

ставляет две среды, относительно хорошо проводящие ток

(тканевая жидкость и цитоплазма клеток), разделенные плохо

проводящим слоем (клеточные мембраны). В тканях встреча-

ются и макроскопические образования, состоящие из различ-

ных соединительнотканных оболочек и перегородок, то есть

плохие проводники, по обе стороны которых находятся ткани,

хорошо проводящие ток. Все это придает тканям организма

емкостные свойства, наличие которых элементарно подтверж-

дается измерением тангенса

угла

сдвига фаз

между

током и на-

пряжением.

Индуктивные свойства тканей не обнаружены.

Общее сопротивление и общая емкость

участка

тканей орга-

низма

зависит от состояния тканей: степени кровенаполнения,

скорости кровотока, отечности и т.д. При переменном токе с

увеличением частоты полное сопротивление (импеданс) тка-

ней

организма снижается за

счет

уменьшения емкостного со-

противления.

Наиболее простые эквивалентные электрические схемы, мо-

делирующие электрические свойства

участка

ткани (рис. 1).

а)

0 1| CU 0

б) 0-

Рис.

1. Эквивалентные

электрические

схемы

Выполнение

работы

Для выполнения работы необходима следующая аппарату-

ра:

1) Электрические

схемы

для получения зависимости импе-

данса от частоты.

2) Генератор синусоидальных колебаний (ЗГ-33) с диапазо-

ном

частот

10-20.000

Гц.

3) Электронный осциллограф ЭО-7 для измерения амплиту-

ды напряжения на каждой из

схем

а); б); в).

доп

-0

0—Н

Г" б)

111

нн=н

в)

Рис.

2. Схема подключения цепей

Задание

1. Собрать электрическую

схему

и измерить зави-

симость импеданса в диапазоне частот от 20 до 10 000 Гц

(рис.

2, 3).

генератору ЗГ-33 последовательно с каждой из

схем

а); б);

в) подключается дополнительное сопротивление

flOir

Ис-

пользуя закон Ома для участка цепи, можно записать

zm~

„

Jjj

= — . Так как ток одинаков, то есть

доп

= JR

, получим, что

"доп

•R

доп

где J

— амплитудное значение тока, протекающего че-

рез

исследуемую

цепь а), б), в);

Jjj

— амплитудное значение тока через дополнительное

сопротивление Rn

;

— импеданс исследуемой цепи.

Для выполнения задания:

1. Соединить выходную клемму (1) генератора ЗГ-33 с клем-

мой

(1) на левой стороне панели макета.

входу "Y"

Рис.

3. Схема исследования

импеданса

Выходную

клемму (2) генератора ЗГ-33 соединить с клем-

мой (2) на левой стороне панели макета.

3. Клемму (3) на правой стороне панели макета соединить с

клеммой "земля" осциллографа

(вход

Y). Клемму (1) на правой

стороне макета соединить с клеммой "Y" осциллографа.

4. Включить генератор ЗГ-33. Переключатель П на макете

поставить в положение 1.

5. Настроить осциллограф так, чтобы на экране умести-

лось 1—2 периода исследуемого напряжения и кривая была

неподвижна. С помощью ручек ослабления и усиления "Вхо-

да Y" осциллографа получить на экране кривую, двойная

амплитуда которой не превышала бы половины диаметра эк-

рана.

6. Записать в таблицу величину падения напряжения на

схеме

a) (U

) в делениях сетки осциллографа при частотах

v = 20; 50; 100; 200; 500;

1000;5000;

10 000 Гц.

7. На

"Вход

Y" осциллографа подать напряжение от клем-

мы (2) дополнительного сопротивления. Ручки ослабления и

усиления

входа

"Y" не трогать!

8. Записать в таблицу величину падения напряжения на

) в делениях сетки осциллографа на аналогичных

частотах v = 20; 50; 100; 200; 500; 1000;

5000;

10 000 Гц.

100