Biofyzika elektrických projevů a účinků elektrické energie

 

   Otázka: Biofyzika elektrických projevů a účinků elektrické energie

   Předmět: Biofyzika

   Přidal(a): vnl.xf

 

 

Obsah:

• Pasivní elektrické vlastnosti
• Aktivní elektrické projevy
• Léčebné využití stejnosměrného proudu
• Diagnostické využití stejnosměrného proudu
• Diadynamik
• Střídavé proudy
• Vysokofrekvenční střídavý proud
• Měření akčních potenciálů

 

 Elektřina a magnetismus

• proud se do těla dostává ze zevních zdrojů nebo vzniká uvnitř jako produkt dějů na membránách buněk vzrušivých tkání a orgánů
• elektrické vlastnosti tkání a orgánů se studují ze dvou pohledů: pasivní vlastnosti a aktivní vlastnosti

 

Pasivní elektrické vlastnosti

• živá tkáň se v elektrickém poli chová jako zvláštní druh vodiče, od standardních vodičů se odlišuje makro i mikroskopická nehomogennost
• proud se do organismu dostává cestou nejmenšího odporu – přes vlasové folikuly nebo vývody potních žláz
• v organismu prochází různými prostředími z nichž každé má určitou měrnou vodivost – čím vyšší, tím lépe vedou
• průchod stejnosměrného proudu – odpor kladou zejména buněčné membrány. Tkáň má tím menší odpor, čím více elektronů obsahuje. vodivost mokré kůže je 100 x větší než suché kůže. Stejnosměrný proud nepropouští vazivové blány a tuková tkáň. Nejlépe vede krev, mozkomíšní mok a svaly při průchodu stejnosměrného si všímáme elektrolytických účinků, dráždivých účinků při zapnutí a vypnutí, tepelných účinků jen při velkých hodnotách proudu.
• střídavý proud – závisí na jeho frekvenci, dráždivý účinek je největší 100 hertzů, postupně klesá při 10 kilohertzů zaniká, tepelné účinky střídavého proudu – vysokofrekvenční proudy

 

Aktivní elektrické projevy

• membrána živí svalové a nervové buňky a může být zdrojem potencionálního rozdílu. Když je buňka v klidu, jedná se o klidový potenciál. po jejím podrážděním vznikne akční potenciál.
• membránový potenciály jsou dány nerovnoměrným rozložením iontů po obou stranách buněčné membrány
  • klidová potenciál – u svalové a nervové buňky je jeho hodnota 50-100 milivoltů. Na+ ionty – aktivní transport z buněk ven, K+ ionty – dovnitř, přes buněčnou membránu procházejí v menším množstvím Cl ionty, klidový potenciál je vytvářen působením všech difusibilních iontů
  • akční potenciál – následkem podráždění se otevřou iontové kanály, tím se zmenší propustnost pro některé ionty. Pro K+ vrstvě propustnost, pro Na+ ionty až 600 x. To má za následek velký odliv Na+ iontů z vnitřku buněk. Jejich potenciál se stane kladným. Doba otevření iontových kanálů je krátká – sec.

 

Léčebné využití stejnosměrného proudu

• v důsledku různé pohyblivosti iontů dochází ke změnám koncentrací jednotlivých iontů v tkáních, dále k elektrolytickému rozkladu, ke změnám pH
• chemickými změnami jsou drážděna nervová zakončení
• organismus vnímá průchod proudu jako různý stupeň bolesti, závisí na velikosti proudu. Elektrochemické změny působí na svaly a nervy. Tím, že nastanou změny koncentrace iontů na membránách, tím dojde ke změně membránových potenciálů a následně ke svalovému stahu.
• Využití: galvanizace, iontoforéza
• Galvanizace – vlivem chemických změn dochází ke změně pH pod katodou, pH roste, tím se zvýší dráždivost. Tohoto se využívá při léčbě ochrnutí a snížené citlivosti. Anoda má nízké pH – tlumí bolest. Těchto jevů se využívá při úrazech, zánětech, degenerativních změnách, onemocnění pohybového aparátu, chronických kloubních onemocněních, zánětech periferních nervů a žil. mechanismus účinku je zvýšení místního metabolismu, zvýšení prokrvení tkání pod elektrodou, urychlení vstřebávání zánětlivých infiltrátů, snížení bolesti. Zvýšení prokrvení svalů je až trojnásobné oproti klidu.
• Iontoforéza – využití při vpravování léků s elektrickým nábojem do organismu. Oční lékařství – do oka: 1 elektroda je aktivní, pod ní se vloží kůl namočený v roztoku léku, elektroda se spojí se stejným pólem zdroje jako je náboj iontu léku. Z mulu se ionty vypuzují do těla. Neaktivní elektroda se spojí s opačným pólem zdroje. Z anody se vpravují ionty K+, Ca2+, Zn2+, histamin. Z katody se vpravují ionty Cl-, Br-, I, vit C, pnc, streptomycin. Podávání elektroforézou je bezbolestné.

 

Diagnostické využití stejnosměrného proudu

• elektroforéza – metoda založená na tom, že v prostředí s vhodným pH ve stejnosměrném poli se pohybují nejen ionty, ale i molekuly bílkovin.
• oddělováním bílkovin krevní plasmy, lze je rozdělit na albuminy, globuliny. po zapojení proudu začnou molekuly bílkovin nesoucí náboj putovat ve směru pole.
• prostředí, ve kterém je bílkovina suspendována, jí klade různě velký odpor. Při vhodném pH urazí molekuly bílkovin za určený čas různou dráhu.

 

Diadynamik

• jedná se o nízkofrekvenční usměrnění střídavého proudu
• vlivem proudů po průchodu organismem dochází k rozšíření kapilár, tím se zvýší prokrvení léčené oblasti, relaxace svalů, snížení bolesti, zrychlení vstřebávání otoků
• využití – léčba otoků, krevních výronů, degenerativních změn kloubů, ischemické choroby dolních končetin, analgezie.

 

Střídavé proudy

• vyšetřování motorických nervů a svalů – dráždění svalů přímo nebo nepřímo (přes nerv).Při dosažení prahového podnětu dojde ke stahu. Všímáme si rychlosti a kvality odpovědi motorické jednotky svalu, Při 20 Hertzů vznikají jednotlivé stahy, při zvýšení je stah trvalý. Přímá stimulace při postižení inervace. Elektrický proud do doby obnovy inervace nahrazuje podněty nervu.
• defibrilace – jednoduchý stimulátor tvoří elektrické impulsy o velké energii k obnově srdeční činnosti po zástavě. 1 defibrilační impuls na hrudní stěnu nebo povrch srdce, způsobí obnovu srdeční akce. potřebná energie 300J, 5000V, 5-8 milisec.
• kardiostimulace – normalizace srdečního rytmu při poruchách. Použití jako vnitřní stimulátor – elektroda je vedena do srdce. Sám se zapne při zpomalení rytmu pod nastavenou hodnotu a stimuluje srdce při obnově rytme se vypne. Pozor elektrokoagulace, pulzní megnetoterapie, diatermie
• elektrošoky – k léčbě depresivních stavů a schizofrenie, sinusový proud, frekvence 50 Hertzů, aplikace elektrody na oba spánky, napětí 100-160 V, proud 200 miliampér, trvání 0,1-1 sec, po aplikaci – bezvědomí s křečemi kosterního svalstva – přechází do spánku a budí se po desítkách minut – neuvědomuje si stav před a během šoku

 

Vysokofrekvenční střídavý proud

• více než 100 hertzů – nejsou dráždivé účinky
• čas je kratší než je třeba k vyvolání podráždění
• účinek biologický – přeměna absorbování elektrické energie ne teplo = diatermický ohřev
• diatermie
  • vysokofrekvenční terapie
  • léčebné použití vysokofrekvenčních střídavých proudů magnetických polí a elektromagnetických vln
  • dojde ke kloubkovému prohřívání
  • dělení:
  • krátkovlnná diatermie – frekvence 21,12 Megahertzů, diatermie v kondenzátorovém poli – tkáň tvoří dielektriku kondenzátoru v tukové vrstvě kůže – ohřev, svaly se ohřívají méně než tuk – není vhodné pro svaly, ohřev v indukčním poli je vhodný pro svaly, izolovaný kabel se obtočí kolem končetiny a účinkem střídavého magnetického pole – cívka – vznikají vířivé proudy energie měnící se na teplo
  • ultra-krátkovlnná diatermie – 433,92 Megahertzů, k tepelné výměně dochází účinkem elektricky magnetických vln vysílaných ze zářiče – zlepšení krevního oběhu
  • mikrovlnná diatermie – 2400 megahertzů, dobře se prohřívají svaly, špatně tuk a kosti, použití orl a oční
• použití diatermie – zvýšení prokrvení, zlepšení metabolismu, analgetický účinek, poúrazové, zánětlivé onemocnění pohybového aparátu, astma, migréna, bronchitis, úrazy kostí, uřití i v chirurgii – 2 elektrody na velké leží N malé má různé tvary – provádí se zákrok, vysoká teplota pod elektrodou a dochází ke koagulaci bílkovin, sražení krve – nebolí
• elektrodesikace – při kosmetických zákrocích, léčba benigních nádorů, z buněk se vypaří voda a poruší se buněčná membrána
• elektrokoagulace – zástava krvácení při operaci – ničení, nádorových tkání, resekce uvnitř orgánů vlivem tepla – koagulací bílkovin – roztrhání buněk a spálení
• elektrotomie – při operacích mozku, nádorů, zmenšuje se pravděpodobnost metastázování krví, předávané teplo úplně zničí tkáň pod elektrodou

 

Měření akčních potenciálů

• vznikají při činnosti organismu vzrušivých tkání
• elektrické projevy doprovází specifickou aktivitu buněk a tkání
• projevy jsou charakteristické, mění se při onemocnění
• jevy: krátkodobé – registrační souprava – elektrody, zesilovač, registrační záření, dokonalý styk tkáně a elektrody, proudy jsou velmi malé 10 na -6 až 10 na -2 V, signál na obrazovce nebo tisk
• EKG – vznikají při činnosti srdce, vlna P, komplex QRS, vlna T
• EEG – vznikají při činnosti mozku, vlna alfa – duševní, tělesný klid, vlna beta – rytmus zdravého člověka v bdělém stavu, vlna theta – pouze děti, vlna delta – pouze hluboký spánek
• ERG – vznikají při činnosti sítnice, pouze v její osvětlené části, dráždění čípků – negativní potenciály, dráždění tyčinek – aktivní potenciály
• EHG – vznikají při činnosti dělohy při porodu
• EGG – vznikají při činnosti žaludku

 

Zdroje najdete uvedeny zde:

• • https://biologie-chemie.cz/zdroje-vnl-xf/