6. Задания для самоподготовки

1 – Представить эквивалентную электрическую схему биологической ткани

2 – Указать отличительные особенности графика зависимости импеданса от частоты для живой и поврежденной ткани

3 – Выделить характерные отличия на молекулярном уровне для живой и поврежденной тканей

Литература, рекомендуемая для самоподготовки:

Основная

1 – «Медицинская и биологическая физика» 7-е изд., Ремизов А.Н. и др. Издательство Дрофа. 2007 (можно более ранние издания)

2 – «Биофизика» - Антонов В. Ф., и другие. Издательство: Владос. 2006

3 – « Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитации: Лекции и семинары.» - Федорова В.Н., Степанова Л.А. Издательство: ФИЗМАТЛИТ. 2005

4 – «Медицинская биофизика» Самойлов В.О. СПб: Издательство: СпецЛит Учебник для вузов - 2004.

Дополнительная

1 Биофизика. Учебник для студентов фармацевтических и медицинских Вузов; Рыбари; 2004 г.

Интернет - Электронная библиотека (можно скачать бесплатно):

1 - Медицинская биофизика В книге рассмотрены основные вопросы медицинской биофизики в соответствии с учебной программой с изучением системы физических и физико-химических процессов, лежащих в основе жизни. В учебнике пять разделов: транспорт веществ через биологические мембраны (биомембранология), биоэнергетика, биологическая электродинамика, биомеханика, информация и регулирование в биологических системах. В каждом из разделов приводятся примеры нарушения основных биофизических процессов при патологии. В Приложении приводятся справочные таблицы физических констант и единиц перевода в СИ. Издание соответствует государственным образовательным стандартам учебных дисциплин «Медицинская биофизика» направления бакалаврской подготовки «Техническая физика», специальностям «Биоинженерная физика» и «Медицинская биофизика». Учебник предназначен для студентов технических университетов и в качестве дополнительной литературы для студентов медицинских вузов. Автор книги:  Самойлов В. О. Название книги:  Медицинская биофизика Издательство:  СПб.: СпецЛит, 2004 ISBN:  5-299-00277-7 http://www.sma.kz/about/structure/lib2/lib/

2 - Биофизика Рубин А.Б. 1999. http://www.library.biophys.msu.ru/rubin/

Вопросы для самоподготовки

- по базисным знаниям:

• сопротивление, емкость и импеданс

• графическое изображение зависимости импеданса от частоты

• принципы балансировки электрических мостов

- по данной теме:

• эквивалентные электрические схемы для биологических тканей

• механизм возникновения дисперсии электропроводности

• роль молекулярной структуры и активности обменных процессов на величину импеданса биологической ткани

• графическое изображение зависимости импеданса от частоты переменного тока

• реография – диагностический метод, основанный на регистрации изменения импеданса тканей в процессе сердечной деятельности

7. Этапы занятия и контроль их усвоения

№ п/п	Этапы занятия	Формы и методы проведения каждого этапа	Формы контроля усвоения, уровни усвоения	Примерное время
1	2	3	4	5
1	Вводная часть •Организационный момент • Мотивация • Цель занятия	Ответы при собеседовании по вопросам самоподготовки	Проверка домашней записи в рабочей тетради и вербального отчёта по вопросам	40 минут
2	Основная часть занятия Актуализация опорных знаний (контроль исходного уровня знаний) Формирование новых знаний, умений и навыков, применение их на практике	Студенты дают объяснения хода работы при подготовке проведения эксперимента: Знакомство с аппаратурой Алгоритм работы Методика балансировки схемы по емкости и активному сопротивлению Студенты выполняют работу с последующим расчётом и самостоятельными выводами относительно полученных результатов, предварительно обсудив: Алгоритм работы	Пошаговые проверки усвоения информации вопросами по фрагментам: - блок схема установки - назначение звукового генератора, осциллографа, трансформатора, магазина сопротивлений. магазина емкостей. электродов - правила «идикатора нуля» - занесение данных в персональный компьютер	80 минут
3	Заключительная часть •Заключительный контроль • Подведение итогов • Домашнее задание	Тестирование (Опрос на компьютере)	Результирующая оценка уровня усвоения знаний	30 минут 20 минут 10 минут

Краткая теория

«Определение дисперсии электропроводности биологической ткани»

Все живые ткани состоят из клеток, омываемых тканевой жидкостью. Цитоплазма клеток и тканевая жидкость представляют собой электролиты, разделенные плохо проводящей клеточной мембраной. Такая система обладает статической и поляризационной электроемкостью. Поляризационная емкость результат электрохимической поляризации, возникающей при прохождении постоянного электрического тока. Она зависит от силы тока и времени его протекания. По современным представлениям живые ткани не обладают индуктивностью, и сопротивление их имеют только активную и емкостную составляющие.

Электрические свойства живых тканей можно смоделировать следующими эквивалентными электрическими схемами: данная схема хорошо моделирует электрические свойства при высокочастотных токах, но при низких частотах не работает. данная схема достаточно хорошо моделируем свойства тканей при низких частотах тока, но не работает при высоких частотах .эта схема является наиболее удачной и дает хорошее соответствие с опытными данными как при низких так и при высоких частотах переменного тока.

При прохождении переменного тока через живые ткани наблюдается дисперсия электропроводности: полное сопротивление ткани уменьшается с увеличением частоты переменного тока и стремится к некоторому минимальному значению при высоких частотах. Дисперсия электропроводности присуща только живым тканям. По мере отмирания ткани крутизна кривой уменьшается. На рисунке приводится зависимость сопротивления участка живой ткани от частоты при отмирании:

1. живая ткань

2. поврежденная ткань

3. мертвая ткань

Импеданс тканей организма определяется их физиологическим состоянием. Диагностический метод, основанный на регистрации изменения импеданса тканей в процессе сердечной деятельности, называется реографией.

В настоящее время в связи с развитием трансплантационной хирургии и поиском методов определения качества консервированных тканей электропроводность используется как один из тестов для оценки жизнеспособности тканей и органов.

Часто вместо построения кривой дисперсии определяют так называемый коэффициент поляризации или крутизну дисперсии К:

где - импеданс при частоте 10⁴ Гц, - импеданс при частоте 10⁶ Гц.

При отмирании ткани К1. В тканях с высоким уровнем метаболизма К достигает значения 9-10 (для теплокровных животных).

Другим проявлением реактивных свойств сопротивления живой ткани является наличие сдвига фаз между силой тока и напряжение. В цепи содержащей активное и емкостное сопротивление угол сдвига фаз лежит в интервале от 0º до 90º градусов. Для биологических объектов характерен большой сдвиг фаз, что говорит о значительной вкладе емкостного сопротивления в значение полного сопротивления (импедансе) ткани, например, для кожи человека при частоте 1 кГц сдвиг фаз составляет 55º.