ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И РЕГИСТРАЦИЯ БИОМЕДИЦИНСКИХ СИГНАЛОВ

Роль измерительных преобразователей и электродов при выполнении медико-биологических исследований

Жизнедеятельность человеческого организма связана с протеканием в нём ряда процессов электрической природы. Эти процессы сопряжены как с деятельностью клеток, преобразующих химическую энергию в электрическую, так и с деятельностью других органов. Сердце человека порождает наиболее сильные электрические и магнитные поля в организме.

Биосигналы могут быть периодическими или быстропеременными. По виду генерирующего поля могут быть биомагнитные сигналы или биоэлектрические сигналы. Чтобы оценить интенсивность биосигналов, а следовательно, иметь возможность выбрать тип соответствующего датчика, рассмотрим биоэлектрические и биомагнитные сигналы организма человека и сопоставим их по величине и частоте с другими известными источниками сигналов.

На рисунке 1.1 показано место биомагнитных сигналов человека в шкале величин магнитного поля (поле измеряется в теслах: 1 Тл = 104 Гс, принятых в системе СИ), а на рисунке 1.2 представлена шкала биоэлектрических сигналов человека.

Биомагнитные сигналы могут быть как квазипостоянными (они порождаются ферромагнитными примесями, токами в коже, мышцах и внутренних органах, постоянными токами глаза), так и быстроме- няющимися. Периодические, или быстропеременные, сигналы генерируются сердцем, мышцами, глазом, мозгом. На рисунке 1.1 показаны характерные частотные диапазоны для магнитных сигналов от разных источников в организме. Здесь же показаны уровни магнитных шумов в окружающем пространстве, которые обычно затрудняют проведение измерений, а также порог чувствительности к магнитному полю существующих сквид — магнитометров — самых чувствительных на настоящий момент датчиков магнитного поля. Видно, что обычно присутствующие внешние возмущения на несколько порядков сильнее магнитных полей человека.

Место биомагнитных сигналов организма человека в шкале

Рис. 1.1. Место биомагнитных сигналов организма человека в шкале

магнитных полей

Место биоэлектрических сигналов организма человека в шкале электрических полей

Рис. 1.2. Место биоэлектрических сигналов организма человека в шкале электрических полей:

КСП — квазистатические потенциалы; КГР — кожно-гальваническая реакция; ЭЭГ — электроэнцефалограмма; ЭКС — электрокардиосигнал; ПДЕ — потенциал

двигательной единицы

Деятельность органов и тканей сопровождается изменениями их объёма и внутренней среды, поэтому с возникающими при этом трансформациями магнитных и электрических полей изменяется величина электрического сопротивления различных частей тела и органов. Эти изменения связаны с колебаниями кровенаполнения. Определённое количество крови (ударный обмен) при каждой систоле выталкивается из сердца в артериальную систему, причём во время систолы увеличивается не только количество, но и скорость течения крови в артериях. При этом колебание переменной составляющей полного электрического сопротивления, например, головного мозга, не превышает 0,5 % общего полного сопротивления. Столь малое изменение сопротивления обуславливает возникновение весьма незначительных переменных напряжений на выходе измерительной системы.

Биосигналы могут быть вызваны жизнедеятельностью самого организма, а могут быть связаны с воздействием на организм внешних физических полей (ультразвук, рентгеновское излучение и т. д.).

Некоторые исследователи утверждают, что вокруг человека существует аура, физическая сущность которой неизвестна. Это явление породило термин «биополе». В большинстве случаев «ауровидение» связано с обманом доверчивой публики либо с самообманом. Но то, что всё живое излучает — это бесспорный факт, убедительно доказанный супругами Кирлиан посредством фотоснимков биообъектов в высокочастотных электрических разрядах. Кроме наблюдения «ауры» они разрушали или нарушали физическую оболочку живых объектов, но на фотографии получали исходную форму биообъекта. Группа китайских учёных проводила эксперимент с двумя рядом растущими берёзами. Их кора срезалась на частях стволов, обращённых друг к другу. В процессе роста берёзы разворачивались таким образом, что участки со срезанной корой оказывались на противоположных частях стволов.

В настоящее время исследование биосигналов сопровождается непрерывным усовершенствованием методики измерений и биоиз- мерительной аппаратуры. Особенностью биоисследований является их междисциплинарный характер. В этой области работают физики и математики, инженеры и биологи, психологи и врачи. Следует подчеркнуть, что для биоисследований характерно не только изучение физики и техники в медико-биологических целях, но и то, что биоизмерения дают существенный толчок к развитию соответствующей аппаратуры и методик.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >