Зовнішні електричні поля органів. Принцип еквівалентного генератора

ЕЛЕКТРИЧНА АКТИВНІСТЬ ОРГАНІВ

БІОФІЗИКА КЛІТИН І ОРГАНІВ

Функціонування живих клітин супроводжується виникненням трансмембранних електричних потенціалів. Клітини, утворивши цілісний орган, формують складну картину його електричної активності. Вона визначається як електричною активністю окремих клітин, так і взаємодією між ними, пристроєм самого органа, неоднорідністю структури цього органа, процесами регуляції в ньому і цілим рядом інших причин.

Електрична активність у великому ступені відображає функціональний стан клітин, тканин і органів. Реєстрація й аналіз електричної активності дозволяють проводити біофізичні і медико-біологічні дослідження з метою вивчення роботи органів і проведення клінічної діагностики.

При переході від клітинного рівня на органний (наступний рівень організації живих систем) виникає задача опису розподілу електричних потенціалів на поверхні цього органа в результаті послідовного порушення окремих його клітин. У процесі життєдіяльності стан органа, а отже, і його електрична активність міняються з часом. Це викликано насамперед поширенням хвиль порушення по нервових і м'язових волокнах. У дослідницьких цілях можна вимірювати різницю потенціалів безпосередньо на поверхні або на внутрішніх структурах досліджуваного органа (серця, мозку й ін.). Однак у клінічній практиці такий прямий вимір різниці потенціалів на органі важко здійснити. Але навіть у випадках, коли вдається виміряти різницю потенціалів безпосередньо на внутрішніх органах, та їх картування й опис змін у часі являє собою важку задачу.

Тому для оцінки функціонального стану органу по його електричній активності використовується принцип еквівалентного генератора. Він полягає в тому, що досліджуваний орган, що складається з безлічі кліток, що збуджуються в різні моменти часу, представляється моделлю єдиного еквівалентного генератора. Вважається, що цей еквівалентний генератор знаходиться усередині організму і створює на поверхні тіла електричне поле, що змінюється відповідно до зміни електричної активності досліджуваного органа.

Термін "еквівалентний" означає, що розподіл потенціалів на поверхні тіла і їхня зміна в часі, породжуваний органом, повинні бути близькі таким, породжуваним гіпотетичним (уявлюваним) генератором. Так, наприклад, у теорії Ейнтховена серце, клітки якого збуджуються в складній послідовності, представляється токовим диполем (еквівалентний генератор). Причому вважається, що зміна потенціалів електричного поля на поверхні грудної клітки, викликуване зміною електричного моменту диполя, таке ж, як і від працюючого серця.

Метод дослідження роботи органів або тканин, заснований на реєстрації в часі потенціалів електричного поля на поверхні тіла, називається електрографією. Два електроди, прикладені до різних крапок на поверхні тіла, реєструють мінливу в часі різниця потенціалів. Тимчасова залежність зміни цієї різниці потенціалів (((t) називається електрограмою.

Назва електрограми вказує на органи (або тканини), функціонування яких приводить до появи реєстрованих змін різниці потенціалів: серця - ЕКГ (електрокардіограма), сітківки ока - ЕРГ (електроретинограма), головного мозку - ЕЕГ (електроенцефалограма), м'язів - ЕМГ (електроміограма), шкіри - ШГР (шкірногальванічна реакція) і ін.

У електрографії існують дві фундаментальні задачі:

1) пряма задача - розрахунок розподілу електричного потенціалу на заданій поверхні тіла по заданих характеристиках еквівалентного генератора;

2) зворотна задача - визначення характеристик еквівалентного генератора (досліджуваного органа) по обмірюваних потенціалах на поверхні тіла.

Зворотна задача - це задача клінічної діагностики: вимірюючи і реєструючи, наприклад, ЕКГ (або ЕЕГ), визначати функціональний стан серця (або мозку).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Механізм генерації потенціалу дії кардіоміоциту	\|	Фізичні основи електрокардіографії

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.013 сек.