Mustaqil ishi tekshirdi: Mavzu: Biopotensiallarni qayd qilishning fizik asoslari
Download 158.79 Kb.
|
Biopotensiallarni qayd qilishning fizik asoslari
- Bu sahifa navigatsiya:
- Foydalanilgan adabiyotlar
|
TOSHKENT TIBBIYOT AKADEMIYASI 1-SON DAVOLASH FAKULTETI 125-B GURUH TALABASI TOJIMAMATOV MUHAMMADIYORNING BIOFIZIKA FANIDAN TAYYORLAGAN MUSTAQIL ISHI TEKSHIRDI:____________________________________________ Mavzu:Biopotensiallarni qayd qilishning fizik asoslari Biopotentsiallarni o'lchash biologik tadqiqotlar va qo'zg'aluvchan to'qimalarni biomedikal monitoring qilish uchun juda muhimdir. Ushbu bobda biologik asosdan elektron va tizim texnikasiga qadar biopotensial monitoring haqida umumiy ma'lumot berilgan. Signallarni olish, qayta ishlash va uzatish biomedikal tadqiqotlar va tibbiy asboblarni ishlab chiqishning asosiy imkoniyatlaridir. Ushbu mavzularda asab signallarini ko'chma, kiyiladigan yoki implantatsiya qilinadigan monitoringi uchun birlashtirilgan, kam quvvat sarflaydigan tizimlar tadqiqot natijalari sifatida qabul qilinadi, bu ham hozirgi tadqiqot tendentsiyalari, ham o'rnatilgan echimlarni taqdim etadi. Biopotentsiallarning biologik manbalaridan boshlab asosiy kuzatuv darajalari keltirilgan. Qattiq savdo-sotiq bilan shug'ullanishi kerak bo'lgan integratsiyalashgan old kuchaytirgichning dizayni muhokama qilinadi va tizim darajasidagi talablar va ma'lumotlarni yig'ish, qayta ishlash va simsiz uzatish uchun alternativalar umumlashtiriladi. Kiyiladigan elektrofiziologiya uchun kam quvvatli integral mikrosxemalar Sohmyung Ga,... Gert Kauvenberghs, kiyiladigan sensorlarda (ikkinchi nashr), 2021 yil 2 biopotensial signallar va ularning xususiyatlari EEG, EKG va EMG kabi biopotentsiallar elektrogen hujayralar to'plamlari tomonidan amalga oshiriladigan oqimlarning hajm o'tkazuvchanligidan hosil bo'ladi. Bosh terisida o'lchanadigan EEG-bu miyadagi ko'p sonli neyronlarning jamoaviy faoliyatidan kelib chiqadigan elektr potentsiali. EKG yurak mushak hujayralarining harakat potentsialidan, emg esa skelet mushak hujayralarining qisqarishidan kelib chiqadi. Turli xil boshqa biopotentsiallar (EOG, ERG, tuxum va boshqalar.) shuningdek, ko'p sonli elektrogen hujayralar yoki ion taqsimotining jamoaviy ta'siridan kelib chiqadi. Xususiyatlari 1-rasmda ko'rsatilgan EEG, EKG va EMG kabi deyarli barcha biopotentsiallar juda past chastotada, odatda 1 kHz dan kam. Ular sirt elektrodlari bilan o'lchanganda o'nlab va yuzlab mikro voltli amplituda juda kichikdir. EEG va EKG 1 Gts dan kam bo'lganligi sababli, ushbu signallarni yozib olish vaqt o'tishi bilan asta-sekin o'zgarib turadigan 100 mvgacha yetishi mumkin bo'lgan EOVs muammolariga duch keladi. Bundan tashqari, 3.2-bo'limda tasvirlangan elektron sxemalarning miltillovchi shovqini EEG signal diapazoniga tushadi. Shuningdek, tarmoqdan umumiy rejimdagi shovqin va ahamiyatsiz biopotentsiallar etarlicha rad etilishi kerak. 1-rasm To'liq o'lchamli rasmni yuklab olish uchun tizimga kiring 1-rasm. EEG, EKG va EMG ning tarmoq shovqinlari va asosiy shovqin manbalariga nisbatan xususiyatlari [1, 2]. Elyafga Asoslangan Sensorlar Maykl McKnight, ... Alper Bozkurt, tibbiyot va Sog'liqni saqlashda taqiladigan texnologiya, 2018 yil 8.5.3 Biopotensial Monitoring To'qimachilik elektrodlaridan foydalangan holda biopotensial yozuvlar tadqiqot va ishlanmalarning asosiy yo'nalishi bo'ldi. Yurak urish tezligini kuzatish va elektrokardiogramma to'lqin shakllarini yaratishga qodir makroelektrodlar ishlab chiqarish uchun o'tkazuvchan iplardan foydalanish haqida ko'plab tadqiqotchilar xabar berishgan. Etarli biopotensial signallarni olish uchun intim teri-elektrod aloqasi talab qilinadi [25]. Elektrod tolalarini teri yuzasiga yaqinlashtirishga yordam beradigan tegishli to'qimachilik integratsiyasi texnikasi, agar tolalar quruq elektrod sifatida ishlatilsa, funktsional sezgirlikni ta'minlashga yordam beradi. To'qimachilik sezgir tizimlari uchun quruq elektrodlar kerak, chunki elektrod jeli yoki namlovchi vositani takroriy qo'llash uzoq muddatli va takroriy yozish uchun amaliy emas [26]. Elektrodlarning yomon interfeysi teri-elektrod interfeysida aloqa empedansining oshishiga olib kelishi mumkin, bu esa signal yozuvlarining yomonlashishiga olib keladi. Biopotentsial yozuvlar rasmda ko'rsatilgandek konfiguratsiyada kamida ikkita o'tkazuvchan tolali segmentni teri bilan aloqa qilishni talab qiladi. 8.3 C. biopotentsiallarni tolaga asoslangan sensorlar yordamida qayd etishning asosiy muammosi kichik tolalarning o'ziga xos impedansi hisoblanadi. Umumiy to'qimachilik tolalarini taqlid qiluvchi datchiklarni ishlab chiqarish uchun tolaning kattaligi kamayganligi sababli, o'tkazgichning qisqartirilgan kesimi o'tkazgich tolasining qarshiligini oshirishga olib keladi. Bu qiyinchilik moslashuvchan, to'qimachilikka o'xshash xususiyatlarga ega o'tkazgichlarga ehtiyoj tufayli kuchayadi. Supero'tkazuvchilar tola segmentlarini ishlab chiqarish uchun Supero'tkazuvchilar materiallarni polimer materiallar bilan qo'shilishi natijasida metall o'tkazgichlarga qaraganda tabiiy ravishda rezistiv tolalar paydo bo'ladi. Qarshilik kuchaygan tolalar elektr shovqiniga ko'proq ta'sir qiladi, ayniqsa biopotensial signallarni millivolt tartibida amplitudalar bilan yozib olish va kuchaytirishga urinishda. Kirish
1.3 biopotentsiallar
Dvigatel neyroprotezlari uchun sensorlar K. L. Kilgore, tibbiy qo'llanmalar uchun implantatsiya qilinadigan Sensor tizimlarida, 2013 yil Kortikal signallar Bosh terisidan elektroansefalogramma (EEG) yoki korteks ichidagi intrakortikal yozuvlar kabi miyadan biopotensial signallar buyruq manbalari sifatida tekshirilmoqda (Vulpav va boshq., 2000 ). Ular ko'pincha 'miya-kompyuter interfeyslari' (BCI) deb nomlanadi va faqat motorli neyroprotezlar uchun emas, balki turli maqsadlar uchun ishlab chiqilmoqda. Motor korteksidan Mikroelektrod yozuvlari (Simeral va boshq., 2011) qo'lni ushlash neyroprostetik tizimini boshqarish uchun buyruq manbai sifatida (Ajiboye va boshq., 2010) ba'zilar tomonidan nazoratning yakuniy shakli sifatida qaraladi, chunki kortikal signallarni jarohatlardan oldin normal fiziologiya tomonidan ishlatilgan uslubga o'xshash tarzda ishlatish mumkin bo'lishi mumkin, ya'ni qo'lni boshqaradigan kortikal hududdan qayd etish. falajlanganlarga stimulyatsiyani boshqarish uchun ishlatilishi mumkin qo'l. Hozirgi vaqtda Bcilar asosan nisbatan sodda kompyuter interfeyslarini boshqarish uchun foydalanilmoqda, bu esa ushbu dasturlarni yanada murakkab va moslashuvchan qurilmalarga, shu jumladan motorli neyroprotezlarga (Volpav va boshq., 2002; Donoghue va boshq, 2007). To'g'ridan-To'g'ri Neyron Interfeysi Hiroyuki Tashiro, ... Jun Ohta, Biomexatronikada, 2019 yil 6.2.2 Elektrod Konfiguratsiyasi Biopotentsial bir nechta elektrod konfiguratsiyasi, shu jumladan monopolyar va bipolyar tomonidan qayd etilishi mumkin. Monopolyar elektrodni o'rnatish ikki nuqta orasidagi potentsial farqni qayd etish uchun eng oddiy konfiguratsiyadir (rasm. 6.7 A). Ushbu konfiguratsiyada tuproq elektrodini signalsiz joyga qo'yish kerak. Agar tuproq elektrodi va yozuv elektrodi (turli elektrod) yaqinidagi shovqin darajasi bir xil bo'lsa, u olib tashlanadi va bekor qilinadi. Shovqin yoki uning yaqinidan hosil bo'lgan signal faqat er elektrodiga qo'shilsa, uni turli elektrod tomonidan qayd etilgan signaldan ajratib bo'lmaydi. Bipolyar elektrodni o'rnatishda turli xil elektrodga mos keladigan befarq elektrod ikkinchi faol elektrod sifatida turli xil elektrod yoniga joylashtiriladi (rasm. 6.7 B). Bunday elektrod konfiguratsiyasi rad etish uchun juda foydali umumiy rejimdagi shovqin kabi elektr gumburlashi, elektr ta'minoti kuchlanishining o'zgarishi, miyoelektrik potentsial asabiy ta'sir potentsialiga to'g'ri keladi va hokazo. Elektr gumburlashi 50/60 Hz shovqin bo'lib, elektr tarmog'ining o'zgaruvchan tokidan kelib chiqadi. Zamin salohiyati uchun, shuningdek, bir nechta elektrodlarning o'rtacha potentsiali bilan olingan umumiy o'rtacha ma'lumotnomadan foydalanish mumkin [42]. BVI uchun biopotentsial sotib olish tizimlari keng ko'lamli tadqiqot tizimlari va taqiladigan qurilmalar o'rtasida joylashgan. Ular ikkinchisining foydalanish qulayligi va qulayligini saqlab qolishlari kerak, lekin birinchisining quvvat mavjudligiga va nisbatan cheklanmagan hajmiga ishonishlari mumkin. To'g'ri himoyalangan qo'rg'oshin to'plamiga ega 16 kanalli izolyatsiya qilingan EEG o'qish tizimi tegishli echimdir. Faol elektrodlar va BPD sxemasidan foydalanish kabi ilg'or amaliyotlar Emi va artefakt effektlarini rad etib, real foydalanish uchun tavsiya etiladi. Tijorat integratsiyalashgan old uchlari yordamida arzon narxlarda va yuqori sifatli sotib olish qobiliyatlari bilan ushbu miqyosdagi tizimlarga erishish osonlashdi. Emi o'lchov tizimiga ta'sir qilishiga imkon beradigan umumiy tuzoqlardan qochish uchun tizimni loyihalash va joylashtirishda ehtiyot bo'lish kerak. Agar to'g'ri ishlatilsa, EEG tizimi agressiv EMI muhitida ham notch filtrlashdan foydalanishni talab qilmasligi kerak. Biroq, signal sifatini saqlab qolish va shu bilan birga foydalanuvchi qulayligini saqlab qolish qiyin; hali muvaffaqiyatli hal qilinmagan qiyinchilik. BVI kuchaytirgichlarining kelajagi nafaqat elektron dizaynga, balki foydalanuvchilarning qulayligi va artefaktlarga mustahkamligini oshiradigan yangi elektrodlar va elektrodlarni qo'llab-quvvatlash tizimlarining fanlararo rivojlanishiga bog'liq bo'lishi mumkin. Multimodal sezish va kapasitif elektrodlar maydonini mustahkamlash yordam berishi mumkin ortiq rivojlantirish texnologiyalari.
D. N. Nasonov tomonidan ishlab chiqilgan bioelektrik potentsiallarning fazaviy nazariyasi protoplazmani atrofdagi suvli muhitga nisbatan faza sifatida tushunishga asoslangan. Nazariyaga ko'ra, zaryad tashuvchilar protoplazmadagi moddaning eruvchanligiga, uning mitsellalardagi adsorbsion qobiliyatiga va oqsil substrat bilan kimyoviy bog'lanishiga qarab hujayralar va muhit o'rtasida tarqalmoqda [4]. Yosunlarning qo'pol hujayralari bio potentsialning ion tabiatini o'rganish uchun klassik ob'ektga aylandi. Ushbu hujayralar yordamida Du Bois-Reymond 1882 yilda hayvonlar va o'simliklardagi bioelektrik hodisalar o'rtasidagi turdosh xususiyatlarni aniqladi. O'sish harakatiga ega bo'lgan o'simliklar birinchi tadqiqot ob'ektlari edi. Shundan so'ng, Hind biofizik J. Ch. Bose bio potentsiallar va qo'zg'alishlarga elektr reaktsiyalari barcha o'simliklar uchun xos ekanligini aniqladi. U tomonidan ishlab chiqilgan sezgir o'z-o'zini yozib olish galvanometrlari o'simliklarning fizik va kimyoviy ta'sirga bo'lgan elektr reaktsiyalarini yozib olishga muvaffaq bo'ldi. 1990 yil boshlarida Moskva Davlat universiteti olimlari eng oddiy yuqori o'simliklar misolida elektr xususiyatlarini o'rganishga harakat qilishdi, i.e. hujayra devorisiz birlashtirilgan hujayralar shaklida to'qima. O'simliklarning mexanik va issiqlik shikastlanishlari, ildiz, sopi va barglarning yangilanishi bo'yicha elektr javoblarini o'rganish shuni ko'rsatdiki, asab tolasi bo'ylab tarqaladigan elektr signallarining mexanizmi eng oddiy [5] hosil qilinganga o'xshaydi. Elektr polarizatsiyasi oqsillar, fermentlar, polisakkaridlar, polinukleotidlar va boshqalar kabi biopolimerlarning ko'pchiligida aniqlangan. Polarizatsiya yo'naltirilgan yo'nalish va dipollar, iflosliklar va nuqsonlarning notekis taqsimlanishi bilan bog'liq. Bu ham o'z va aralashmalarning, shuningdek elektronlar o'tkazuvchanligini ta'minlash ionlari qo'shiladi, va makromolekula bilan bog'lab tuzilgan suv [6]. 1960-yillarda molekulyar biologiya va kvant kimyosi tutashgan joyda paydo bo'lgan kvant biokimyosining paydo bo'lishi boshlandi. Kvant hisoblashlari organik molekulalardagi atomlarning tarkibi, tarqalishi va fazoviy lokalizatsiyasi haqidagi eng oddiy tushunchalardan ulardagi elektron zichligi taqsimotini, energiya xususiyatlarini baholashga, so'ngra zaryadlangan zarralar va organik birikmalarning biologik funktsiyasi o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikka o'tishga imkon berdi. [7]. Tirik materiyaning asosiy xarakteristikasi sifatida bioelektrik potentsiallarning o'zgarishi shartlari va asosiy qonuniyatlari quyida keltirilgan. Qolgan potentsial (Ur) - bu fiziologik dam olish holatida tirik hujayralarda mavjud bo'lgan sitoplazma va qo'shimcha uyali suyuqlik o'rtasidagi potentsiallarning farqi. Bu hujayra membranasining yon tomonlarida k+, Na+ va Cl− ionlarining teng bo'lmagan konsentratsiyasi tufayli paydo bo'ladi va bu ionlar uchun penetratsiyadan farq qiladi. Ko'pgina hujayralar ur ning tarqalishi natijasida hosil bo'ladi k + ionlari dan sitoplazma tashqariga. Skelet mushak tolalarida ur Cl-ionlarining tashqi muhitdan sitoplazmaga tarqalishi bilan saqlanadi. Nerv va mushak tolalarida Ur o'lchovlari diapazoni 60-90 mV ichida. Membrananing ichki tomoni odatda tashqi tomonga nisbatan musbat zaryadlangan. Membranadan o'tgan elektr toki va uning ionli penetratsiyasining beqarorligi Urda o'zgarishlarni keltirib chiqaradi. Urning kamayishi depolarizatsiya deb ataladi. Passiv depolarizatsiya zaif oqim membranadan (hujayradan) o'tganda paydo bo'lib, uning ionli penetratsiyasini buzilmasdan qoldiradi. Faol depolarizatsiya na+ ionlari uchun membrananing kirib borishi yoki k+ ionlari uchun kamayishi bilan rag'batlantiriladi. Membrananing uzoq muddatli depolarizatsiyasi natriy kanallarining inaktivatsiyasiga (inertligi, passivligi) va potassic o'tkazuvchanligini oshirishga olib keladi. Bu hujayra hayajonining kamayishiga yoki to'liq yo'qolishiga olib keladi. Urning ko'payishi deyiladi giper polarizatsiya. Passiv giper polarizatsiya elektr toki tashqi tomondan hujayraga o'tganda sodir bo'ladi. Faol giper polarizatsiya membrananing yuqori penetratsiyasida sodir bo'ladi k+ va Cl− ionlari. Membrananing mahalliy giper polarizatsiyasi ion kanallarini asabdan ajratilgan fiziologik faol modda bilan faollashtirish paytida uning hayajonlanishi bilan tugaydi. Harakat potentsiali (Ua) asab va mushak hujayralarining hayajonlanishi natijasida hosil bo'lgan membrana potentsialining tez tebranishlarini (boshoq) ifodalaydi. Signal-tirnash xususiyati beruvchi oshdi, agar ba'zi Pol, etib kabi paydo, amplitudali na Ua davomiyligini na ta'sir qilishi mumkin. Ua elektr hayajonlangan ion kanallarining faollashuvidan kelib chiqadi. Nerv va skelet mushaklari tolalarida ko'tarilgan ua fazasi na+ ionlari uchun membranalarning penetratsiyasini oshirishga bog'liq. Ularning hujayralar ichidagi ochiq kanallar orqali oqishi hujayra membranasining tez zaryadlanishiga olib keladi. Uning ichki tomoni Ur da manfiy zaryadlanadi va Ua cho'qqida bo'lganida musbat zaryad oladi. Na+ kanallarining inaktivatsiyasi va Ua cho'qqisidan keyin K+ kanallarining faollashishi Ua ning pasayishiga olib keladi. Uning boshlang'ich qiymatiga qadar tiklanishi membrananing depolarizatsiyasi yoki giper qutblanishidan oldin amalga oshiriladi. Ua davomiyligi asab hujayralarida 0,1-3,0 ms va miyokard hujayrasida 10-100 ms. Hujayralarning sinishi qobiliyati Ua paydo bo'lishi bilan birga ularning qo'zg'aluvchanligini kamaytirishni anglatadi. Ua cho'qqisiga erishilgach, hayajon to'liq yo'qoladi, bu mutlaq refrakt qobiliyati deb ataladi. Ua ning tushishi hujayralarning qo'zg'aluvchanligini bir necha ms ichida boshlang'ich qiymatgacha tiklashga olib keladi (nisbiy sinishi qobiliyati). Refraktsiya qobiliyati hujayralarning maksimal pulsatsiya ritmini belgilovchi omillardan biridir. Nisbiy refrakt qobiliyatini (antiarritmik) muddatini uzaytiradigan turli xil dorilar yurak qisqarish chastotasini pasaytiradi va uning ritmidagi buzilishlarni yo'q qiladi. Ikki qavatli elektr qatlamining oddiy modeli asosida membrana potentsialining paydo bo'lishi va o'zgarishi mexanizmlari haqidagi nazariy tushunchalar doimiy evolyutsiyadan o'tadi. Ularning nozik modellari membrana qalinligi [8] bo'ylab dielektrik xususiyatlari bir hil qamrab, elektr maydonlarining hujayra ichidagi gradient, membrana oqsillar peptid ishoratlarni dipol ogohlantirgandan sohasida ta'siri [9], hujayra yuzasida bir kation-almashish qatlami mavjudligi [10], membrana kirish parametrlari [11]. Hujayra metabolizmini, hujayralardagi va ularning tashqarisidagi ion oqimlari va chiqishlarini, membrana va sitoplazmadagi tarkibiy o'zgarishlarni va boshqalarni hisobga oladigan bio potentsiallarni hisoblash uchun ma'lum yondashuvlar ishlab chiqish jarayonida. Tirik organizmlarda o'z-o'zidan paydo bo'ladigan bioelektrik potentsiallar bioelektret effekti asosida yotadi Foydalanilgan adabiyotlar: Biofizika darslik (M.I.Bazarbayev) 2018 Internet saytlari:1) https://uz.zahn-info-portal.de/wiki/Ultrasound https://dmclinic.uz/ultratovushli-terapiya-bilan-davolash/ https://uz.wikipedia.org/wiki/Ultratovush_bilan_davolash Download 158.79 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|