2

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

Гомельский государственный медицинский институт

Кафедра медицинской и биологической физики

Обсуждено на заседании кафедры Протокол №______________2003 г.

ЛЕКЦИЯ 14

по медицинской и биологической физике с основами высшей математики для студентов лечебно-профилактического, медико-диагностического и медико-профилактического факультетов.

Тема: Электрические и магнитные явления в организме, электрические воздействия и методы исследования.

Время 90 минут

Гомель, 2003 г.

Литература

1. Ремизов А. Н. Медицинская и биологическая физика: Учеб. для мед. спец. Вузов. – М.: Высшая школа, 1999. – 616 с.

2. Ливенцев Н. М. Курс физики: Учеб. для вузов. В 2-х т. – М.: Высшая школа, 1978. – т. 1. - 336 с., т. 2. - 333 с.

3. Физический практикум: Для физ. спец. вузов/ А. М Саржевский, В. П Бобрович, Г Н Борздов и др; Под ре. Г. С. Кембровского. – Мн.: «Университетское», 1986. - С. 274-282, 301-306

4. Горский Ф. К., Сакевич Н. М. Физический практикум, 1980. – С. 221-225.

5. Губанов Н. И., Утепбергенов А. А. Медицинская биофизика: Учебник.- М.: Медицина, 1978.- 336 с.

6. Ю. А. Владимиров, Д. И. Рощупкин, А. Я. Потапенко, А. И. Деев Биофизика: Учебник. - М.: Медицина, 1983, - С. 30-63.

7. Волькенштейн М. В. Биофизика.- М.: Наука, 1981.- 182 с.

8. Рубин А. Б.Биофизика: В 2-х кн.: Учеб. для биол. спец. вузов. Кн. 2. – М.: Высш. шк., 1987. – С. 189-196.

Материальное обеспечение.

1. Слайды – 10 шт

Расчет учебного времени

№пп	Тема	Перечень вопросов	Количество выделяемого времени в минутах
1	Электрические и магнитные явления в организме, электрические воздействия и методы исследования.	Прохождение тока через ткани организма. Удельное сопротивление биологических тканей и жидкостей при постоянном токе	25
2		Первичное действие постоянного тока на ткани организма.	10
3		Переменный ток. Различные виды электрических сопротивлений в цепи переменного тока. Импеданс	25
4		Импеданс тканей организма. Эквивалентная электрическая схема ткани. Физические основы реографии.	15
		Сложение и разложение токов. Электрический фильтр.	15
		Оценка жизнеспособности и патологических изменений тканей и органов по частотной зависимости импеданса и углу сдвига фаз между током и напряжением.	10

Тема:

Электрические и магнитные явления в организме, электрические воздействия и методы исследования.

Вопрос 1. 25 минут Прохождение тока через ткани организма. Удельное сопротивление биологических тканей и жидкостей при постоянном токе

Биологические ткани и органы довольно разнородны по электрическим свойствам. Органические вещества (белки, жиры, углеводы и др.), из которых состоят плотные ткани организма, являются диэлектриками. Но все ткани и клетки в организме содержат жидкости или омываются ими (кровь, лимфа, различные тканевые жидкости). В состав этих жидкостей кроме органических коллоидов входят также растворы электролитов и поэтому они являются довольно хорошими проводниками.

Наилучшую электропроводимость (L =) имеют спинномозговая жидкость, сыворотка крови, несколько меньшую - цельная кровь и мышечная ткань. Значительно меньше электропроводимость тканей внутренних органов, а также мозговой (нервной), жировой и соединительной тканей. Плохими проводниками, то есть диэлектриками, являются роговой слой кожи, связки и сухожилия и особенно костная ткань без надкостницы.

Электропроводимость отдельных участков организма, находящихся между электродами, наложенными непосредственно на поверхность тела, существенно зависит от сопротивления кожи и подкожных слоев.

Для электролитов плотность тока j отдельно для положительных и отрицательных ионов равна:

j = qN = qnV = qnS  = qn

j₊ = qn₊ ₊ и j_- = qn_-_-

где - их концентрация, V = S  , а S = 1;

q - заряд,  - скорость направленного движения ионов.

Суммарная плотность тока:

j = j₊ + j- = q (n₊ ₊ + n- -). (1)

Если предположить, что каждая молекула диссоциирует на два иона, то концентрация положительных и отрицательных ионов одинакова:

n₊ = n_- =  n, (2)

где  - коэффициент диссоциации,

n - концентрация молекул электролита.

Направленное движение ионов в электрическом поле можно приближенно считать равномерным, при этом сила, действующая на ион со стороны электрического поля F = qE, равна силе трения, которую полагаем пропорциональной скорости Fтр = r  :

qE = r ,

откуда, заменяя , получаем

 = bE; (3)

коэффициент пропорциональности “b” называют подвижностью ионов, он численно равен скорости направленного движения иона в поле с напряженностью, равной единице.

Для ионов разных знаков из (1) соответственно имеем:

₊ = b₊ E и _- = b_- E.

Подставляя (2) и (3) в (1), находим:

j = nq(b₊ + b_-) E. (4)

Представим электролит в виде прямоугольного параллелепипеда с гранями электродами площадью S, расположенными на расстоянии “l”. Преобразуем (4), заменив и умножив обе части на S:

. (5)

Так как I = jS; то (5) соответствует закону Ома для участка цепи без источника тока:

, где

(6)

- сопротивление электролита.