Inimese elektriväli eksisteerib keha pinnal ja väljaspool seda, väljaspool seda. Inimkehast väljaspool asuv elektriväli on peamiselt tingitud triibulaengutest, see tähendab laengudest, mis tekivad keha pinnal rõivastele hõõrdudes või mis tahes dielektrilisel objektil, samal ajal kui kehale luuakse mitme voldi suurune elektripotentsiaal. Elektriväli muutub ajas pidevalt: esiteks neutraliseeritakse tribolaengud - nad voolavad suure vastupidavuse nahapinnalt alla iseloomulike aegadega ~ 100 - 1000 s; teiseks, keha geomeetria muutused hingamisliigutuste, südametegevuse jms tõttu. viia keha välise konstantse elektrivälja modulatsioonini.
Veel üks väljaspool inimkeha asuva elektrivälja allikas on südame elektriväli. Kahe elektroodi toomisega keha pinnale on võimalik registreerida sama kardiogramm kontaktivabalt ja eemalt nagu traditsioonilise kontaktmeetodi korral. Pidage meeles, et see signaal ei ole mitu korda väiksem kui triiplaadimise väli.
Meditsiinis on inimkehaga seotud elektriväljade mittekontaktiline mõõtmismeetod leidnud rakenduse madalsageduslike rindkere liikumiste mõõtmiseks.
Sel juhul rakendatakse patsiendi kehale vahelduvat elektripinget sagedusega 10 MHz ja rinnale tuuakse mitu antennielektroodi 2–5 cm kaugusel. Antenn ja korpus on kondensaatori kaks plaati. Rindkere liigutamine muudab plaatide vahelist kaugust, see tähendab selle kondensaatori mahtuvust ja seega iga antenni poolt mõõdetavat mahtuvuslikku voolu. Nende voolude mõõtmiste põhjal on võimalik koostada rindkere liikumiste kaart hingamistsükli ajal. Tavaliselt peaks see olema rinnaku suhtes sümmeetriline. Selle sümmeetria on katki ja ühelt poolt on liikumisulatus väike, see võib viidata näiteks varjatud ribimurrule, mille puhul lihaste kokkutõmbumine blokeeritakse rindkere vastaval küljel.
Elektrivälja kontaktmõõtmisi kasutatakse praegu meditsiinis kõige enam: kardiograafias ja elektroentsefalograafias. Nende uuringute peamine edasiminek on tingitud arvutustehnika, sealhulgas personaalarvutite kasutamisest. Need võimaldavad teil saada kõrge eraldusvõimega elektrokardiogramme (EKG HR).
Nagu teate, pole EKG-signaali amplituud suurem kui 1 mV ja ST-segment on veelgi väiksem ning signaali varjab ebaregulaarse lihaste aktiivsusega seotud elektriline müra. Seetõttu kasutatakse akumulatsioonimeetodit - see tähendab paljude järjestikuste EKG-signaalide liitmist. Selleks nihutab arvuti iga järgnevat signaali nii, et selle R-tipp on joondatud eelmise signaali R-tipuga ja lisab selle eelmisele ja nii paljude signaalide jaoks mitu minutit. Selle protseduuri käigus suureneb kasulik korduv signaal ja ebaregulaarsed häired tühistavad üksteise. Müra summutamise abil on võimalik välja tuua ST-kompleksi peene struktuur, mis on oluline kohese surma ohu prognoosimiseks.
Neurokirurgia jaoks kasutatavas elektroentsefalograafias võimaldavad personaalarvutid aju elektrivälja jaotuse hetkelisi kaarte reaalajas koostada, kasutades potentsiaale 16–32 elektroodi, mis asuvad mõlemal poolkeral mitme ms intervalliga.
Iga kaardi koostamine hõlmab nelja protseduuri:
Reklaamvideo:
1) elektripotentsiaali mõõtmine kõikides kohtades, kus elektroodid asuvad;
2) mõõdetud väärtuste interpoleerimine (jätkamine) elektroodide vahel asuvate punktideni;
3) saadud kaardi silumine;
4) kaardi värvimine potentsiaalide teatud väärtustele vastavates värvides. Saadakse tõhusad värvipildid. Selline esitus kvaasivärviliselt, kui värvikomplektile, näiteks violetsest punaseks, omistatakse kogu välja väärtuste vahemik minimaalsest kuni maksimumini, on nüüd väga levinud, kuna see hõlbustab oluliselt arsti jaoks keerukate ruumiliste jaotuste analüüsi. Tulemuseks on jada kaarte, kust saate näha, kuidas elektripotentsiaali allikad liiguvad mööda kooriku pinda.
Personaalarvuti võimaldab koostada kaarte mitte ainult hetkelisest potentsiaalijaotusest, vaid ka peenematest EEG parameetritest, mida on kliinilises praktikas juba kaua testitud. Need hõlmavad peamiselt EEG teatud spektraalkomponentide (α, R, γ, δ ja θ rütmid) elektrienergia ruumilist jaotust. Sellise kaardi konstrueerimiseks mõõdetakse potentsiaalid peanaha 32 punktis teatud ajaaknas, seejärel määratakse nendest sagedusspektrid ja konstrueeritakse üksikute spektraalkomponentide ruumiline jaotus.
Rütmikaardid α, δ, I on väga erinevad. Selliste kaartide sümmeetria häired parema ja vasaku poolkera vahel võivad olla diagnostiliseks kriteeriumiks ajukasvajate ja mõne muu haiguse korral.
Seega on praeguseks välja töötatud kontaktivabad meetodid elektrivälja registreerimiseks, mille inimkeha ümbritsevas ruumis loob, ja nende meetodite mõned rakendused meditsiinis on leitud. Elektrivälja kontaktmõõtmised said uue impulsi seoses personaalarvutite väljatöötamisega - nende kõrge jõudlus võimaldas saada aju elektriväljade kaarte.
Inimese magnetväli
Inimkeha magnetvälja loovad voolud, mida tekitavad südamerakud ja peaajukoored. See on äärmiselt väike - 10 miljonit - miljard korda nõrgem kui Maa magnetväli. Selle mõõtmiseks kasutatakse kvantmagnetomeetrit. Selle andur on ülijuhtiv kvantmagnetomeeter (SQUID), mille sisend sisaldab ka mähise vastuvõttu. See andur mõõdab mähiseid läbivat ultra nõrka magnetvoogu. Selleks, et SQUID töötaks, tuleb see jahutada temperatuurini, mille juures ilmub ülijuhtivus, s.o. vedela heeliumi temperatuurini (4 K). Selleks pannakse see ja vastuvõtvad mähised spetsiaalsesse termosesse vedela heeliumi hoidmiseks - krüostaat, täpsemalt selle kitsas saba, mille saab viia inimkehale võimalikult lähedale.
Viimastel aastatel on pärast "kõrge temperatuuriga ülijuhtivuse" avastamist ilmnenud SQUID-id, mida saab piisavalt jahutada vedela lämmastiku temperatuurini (77 K). Nende tundlikkus on südame magnetvälja mõõtmiseks piisav.
Inimkeha loodud magnetväli on palju suurusjärke väiksem kui Maa magnetväli, selle kõikumised (geomagnetiline müra) või tehniliste seadmete väljad.
Müra mõju kõrvaldamiseks on kaks lähenemisviisi. Kõige radikaalsem on suhteliselt suure ruumala (ruumi) loomine, milles magnetilise müra vähendavad magnetkilbid dramaatiliselt. Kõige peenemate biomagnetiliste uuringute jaoks (aju peal) tuleb müra mürata umbes miljon korda, mida pakuvad pehme magnetilise ferromagnetilise sulami mitmekihilised virnad (näiteks permaluum). Varjestatud ruum on kallis struktuur ja seda saavad endale lubada vaid suurimad teaduskeskused. Selliste tubade arv maailmas on praegu ühikutes.
Välismüra mõju vähendamiseks on veel üks taskukohasem viis. See põhineb tõsiasjal, et enamasti tekitavad meid ümbritsevas ruumis magnetilised mürad maa magnetvälja ja tööstuslike elektripaigaldiste kaootiliste võnkumiste (kõikumiste) tagajärjel. Kaugel teravatest magnetilistest anomaaliatest ja elektrimasinatest, on magnetväli, kuigi see kõigub ajaga, ruumiliselt homogeenne, muutudes inimkeha suurusega võrreldavatel kaugustel pisut. Tegelikult nõrgenevad biomagnetilised väljad kiiresti elusast organismist eemaldudes. See tähendab, et kuigi välisväljad on palju tugevamad, on neil madalamad gradiendid (s.o muutuse kiirus objektist kaugusega) kui biomagnetilistel väljadel.
Kalmaari kui tundliku elemendiga seadme vastuvõtuseade on valmistatud nii, et see on tundlik ainult magnetvälja gradiendi suhtes - sel juhul nimetatakse seadet gradiomeetriks. Kuid sageli on välistel (müra) väljadel endiselt märgatavad kalded, siis on vaja kasutada seadet, mis mõõdab magnetvälja induktsiooni teist ruumilist tuletist - teise astme gradiomeetrit. Sellist seadet saab juba tavalises laboriseadmes kasutada. Sellegipoolest on gradiomeetreid eelistatav kasutada ka kohtades, kus on "magnetiliselt rahulik" keskkond, ja mõned uurimisrühmad töötavad maapiirkondade spetsiaalselt ehitatud mittemagnetilistes majades.
Praegu tehakse gradiendite abil intensiivselt biomagnetilisi uuringuid nii magnetiliselt varjestatud ruumides kui ka ilma nendeta. Laias valikus biomagnetilistest nähtustest on palju ülesandeid, mis võimaldavad välise müra sumbumist erineval tasemel.
