Расчет биофизических характеристик процессов в живых системах/внешних полей организма/внешних диагностических или терапевтических воздействий (Вариант 9)

Теоретическая часть

Функционирование живых клеток сопровождается возникновением биопотенциалов. Клетки, образуяцелостный орган, формируют сложную картину его электрической активности. Биопотенциалы, возникая ираспространяясь в отдельных органах, создают в них переменные электрические поля и переменные разностипотенциалов между различными точками поверхности органа. Регистрация изменения разности потенциаловразличных органов и интерпретация этих изменений являются важнейшей задачей теоретической и клиническоймедицины, так как позволяют проводить биофизические и медико-биологические исследования с цельюизучения работы органов и проведения клинической диагностики. Электрические поля различных органовдостаточно подробно изучены, и существует ряд методов исследования, основанных на регистрацииэлектрических полей определенных органов: электроэнцефалография (мозг), электрокардиография (сердце),электромиография (мышцы), электронейрография (нервные волокна), электрогастрография (желудок) и т.п.Основой электрографии органов и тканей являются некоторые понятия электростатики и электродинамики.Существуют различные способы отведения электрической активности сердца, которые отличаются друг от друга расположением электродов на поверхности тела. Клетки сердца, приходя в состояние возбуждения, становятся источником тока и вызывают возникновение поля в окружающей сердце среде. Но потенциал действия (ПД) сердечных клеток отличается от ПД клеток поперечнополосатых мышц своей формой и длительностью. Электрическое поле сердца в целом образуется наложением электрических полей отдельных клеток. Изменения электрического поля сердца происходят при деполяризации и реполяризации мембраны клеток сердца, которые достаточны, чтобы создать изменения разности потенциалов между различными точками поверхности тела и чтобы обнаружить указанные изменения на большом расстоянии от их источника. На этом и основан метод электрокардиографии. Графическая запись электрического потенциала, созданного возбуждением клеток сердца, называется электрокардиограммой (ЭКГ).Таким образом, ЭКГ характеризует возбуждение сердца, но не его сокращения.В электрографии существуют две фундаментальные задачи:1) прямая задача - расчет распределения электрического потенциала на заданной поверхноститела по заданным характеристикам эквивалентногогенератора;2) обратная задача - определение характеристик эквивалентного генератора (изучаемого органа)по измеренным потенциалам на поверхности тела.Обратная задача - это задача клинической диагностики: измеряя и регистрируя, например, ЭКГ (илиЭЭГ), определять функционально состояние сердца (или мозга) Электрическое поле, образующееся системами из нескольких положительных и отрицательныхзарядов, имеет определённые специфические особенности. Простейшая из таких систем - электрический диполь- два равных по величине и противоположных по знаку электрических заряда, расположенные на некоторомрасстоянии друг от друга, называемом плечом диполя