Реферат: Моделирование процесса электростимуляции методом передаточной функции - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Моделирование процесса электростимуляции методом передаточной функции

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 510 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

4 БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕНН ЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ кафедра ЭТТ РЕФЕРАТ на тему: "Моделирование процесса электростимуляции методом передаточной функц ии" МИНСК, 2008 Некоторые авторы рассматривают нервно-мышечный аппарат как б и о логическую структуру, состоящую из ана логовой и дискретной частей, с о единенных последовательно. Дискретная часть представлена пороговым эл е ментом 2 и управляющим мультивибратором - 3. Эта час ть описывает пов е дение структуры при под пороговых входных воздействиях. Аналоговую часть 1 можно считать линейн ой при подпороговых электрических раздр а жениях. Методика съема АВК состоит в получения динамической (перехо д ной) характеристики звена при помощи вх одных воздействий в виде импул ь сов с кон ечной амплитудой и длительностью. Индикатором является порог о вый элемент 2. Оказалось, что АВК представляет соб ой величину, обратную переходной характеристике звена 1, и имеет форму, по казанную на рисунке. В качестве входных сигналов могут быть использован ы линейно-нарастающие (треугольные) импульсы, максимальная длительност ь которых должна достилать 3с. Рисунок 1. Амплитудно-временная кривая (АВК) возбудимости нер в но-мышечного аппарата. а - АВК без обработки; б - структурная схема аналого-дискретного преобразо вателя; в - АВК после обработки, I 0 - реоб аза, I - удвоенная реоб а за. Функциональное состояние нервно-мышечного аппарата может быть детальн о изучено при помощи стимуляционной электромиографии. В ее о с нове лежит исследование прямого мышечного отве та, или М-ответа, возн и кающего при электри ческом раздражении периферического нерва вследствие ортодромного рас пространения возбуждения (в дистальном направлении). М-ответ является су ммарным моторным потенциалом, он возникает в р е зультате суммирования потенциалов действия ДЕ, возбудившихся почти о д новременно. Методика исследован ия и характеристики М-ответа описаны в соответствующих руководствах. По лучаемые данные характеризуют пр о должи тельность латентного периода, М-ответа и его амплитуду в норме и при пато логических изменениях Известно, что вслед за латентным периодом наступ ает абсолютная рефракторная фаза. Для нерва и нервно-мышечного синапса м ышц она разная. Это обусловливает их различную лабильность, т.е. неодинак овую способность проводить максимальное числа импульсов в с е кунду. Наибольшей лабильностью обладает нервное волокно, а самой малой - нервно -мышечный синапс. Так, пессимальное торможение возникает в нер в но-мышечной бляшке на частотах 100-200, а в нерве 350-600 имп. / с. Если раздражение наносится в фазе относительной рефрактерности, то ла тентный период увеличивается, а амплитуда ответа уменьшается. Способность нерва, нервно-мышечного синапса и мышцы проводить максимал ьное число импульсов в секунду зависит от продолжительностей латентно го периода и фазы абсолютной рефрактерности. По сумме этих вр е менных интервалов и длительности одиночного ст имулирующего сигнала определяются максимальные частоты, а по длительн ости латентного периода и всей рефрактерной фазы - минимальные частоты с ледования стимулиру ю щих импульсов, вызы вающих гладкий тетанус. При появлении утомления амплитуда и другие пара метры вызванного суммарного моторного потенци а ла изменяются. Ценные данные дает исследование скорости распро странения возбуждения по периферическим нервам, нервно-мышечной перед ачи и р е флекторного ответа мышцы (Н-рефле кса) В целом электрофизиологические параметры нервно-мышечного аппара та четко характеризуют его функци о нальн ое состояние и позволяют определять режимы электростимуляции. Применяя импульсный и особенно переменный ток для воздействия на ткани организма, следует учитывать, что электропроводность тканей имеет такж е емкостную составляющую, обусловленную поляризационными явл е ниями в тканях. В общем виде эквивалентная электр ическая схема для цепи, содержащей ткани организма, при воздействии пост оянным и импульсным токами может быть представлена в виде нескольких по следовательно вкл ю ченных резисторов ка ждый из которых шунтирован конденсатором. В этой схеме Rк и Ск соответств уют эквивалентным сопротивлению и емкости слоя кожи и подкожной клетча тки, в которых емкость играет значительную роль, а Rвн и Свн сопротивлению и емкости глубоко лежащих тканей, где емкость имеет меньшее значение. Рисунок 2. Эквивалентная электрическая схема тканей организма при возде йствии постоянными и импульсными токами. Для ориентировки укажем, что, например, при небольшой площади электродов (несколько квадратных сантиметров) и незначительной силе тока (постоянн ая составляющая-доли миллиампер) для эквивалентной схемы мощно принять следующий порядок величин Rк: 1000-2000 Ом, Ск: 0.03-0.05мкФ, Rвн: 500-1000 Ом и Свн: 0.01-0.02 мкФ. Для электростимуляции нервно мышечного аппарата человека испол ь зуют различные импульсы, которые условно мож но разделить две группы импульсы низкой частоты (до 1000 Гц) и импульсы средн ей частоты (от 1 до 100 кГц). Параметры импульсов выбираются иногда на основе общих соображ е ний; нередко их подбирают просто, исходя из субъе ктивных ощущений п а циента, подвергающег ося воздействию. Исследуются форма амплитуда (тока или напряжения), длит ельность, частота следования, а также другие характ е ристики электростимулирующих импульсов, вызывающих, напр имер, пор о говое сокращение мышцы, т.е. по к аким-либо объективным критериям опр е дел яются оптимальные параметры. Какие электрические параметры оказ ы вают эффективное воздействие на ткань и как о ни изменяются внутри живых тканей, в настоящее время еще окончательно не выяснено. Большую роль при воздействии электрического тока на нервно-мы шечный аппарат играет полное сопротивление (активная и реактивная сост авляющие) кожи, нервов, мышц и других тканей. Этим объясняется высокая эфф ективность лишь определенной части амплитудно-частотного спектра стим ула, а не всего спектра. Форма, длительность, мощность импульса. Оптимальным электростимулирующим импульсом, вызывающим с о кращение мышцы, является, по-видимому, импульс, ко торый имеет мин и мальную мощность и оказы вает наименьшее воздействие на кожу и ее реце п торы. Для лабораторных исследований удобна прямоугольная форм а и м пульса, облегчающая количественный а нализ, дозировку стимулов и допу с кающая достаточно простую конструкцию аппаратуры. Раздражение импул ь сами одной полярности приводит к “химическому” повреждающему эффе к ту, аналогичному дли тельному действию на ткань постоянного тока, из-за смещения ионов в одну сторону под воздействием монофазных сигналов. Во избежание явлений эле ктролиза в системе электроды - кожа надо использ о вать импульсы чередующейся полярности. Здесь возможны различные варианты: · один высокоамплитудный импульс вызывает сокращение мышцы , а ему предшествует (или следует за ним) низкоамплитудный противоположн ой полярности, но равной энергии (рис.3, а, б); · чередуется полярн ость одинаковых по своим параметрам прямоугольных импульсов (рис.3, в). Час тным случаем может быть чередование полярности парных импульсов (рис.3, г ), которые используются для того, чтобы снизить амплитуду стимулов и тем с амым уменьшить раздражающее воздействие на рецепторы кожи. Рисунок 3. Прямоугольные импульсы с чередующейся полярностью и равной эн ергией. Считается, что наиболее энергетически выгодной является экспоне н циальная форма импульса тока; при прямоуголь ной форме импульса возбу ж дение возникае т с затратами мощности, превышающими оптимальные на 22%. Для скелетной муск улатуры оптимальная длительность импульса при минимальной энергии раз дражения составляет 0,064 - 1,23 мс, что соотве т с твует продолжительности потенциала действия двигательных нервных в о локон. Это относится к иннервируемым ими здоровым мышцам или к мы ш цам, находящимс я в спастическом состоянии в результате центральных пар е зов и параличей. При периферических двигательны х нарушениях длител ь ность стимула должн а быть большей (до сотен миллисекунд). В ряде исследований сравнивали энергию раздражения с энергией надпоро гового тетанического сокращения мышцы, варьируя поочередно ч а стоту, амплитуду и длительность стимулирующих и мпульсов. Если при этом один из указанных параметров изменялся, а два дру гих оставались постоя н ными, то можно был о получить оптимальные значения частоты, силы и дл и тельности. При этом ответная реакция определялась энергие й раздражения. Однако такой подход справедлив лишь до того момента, пока не наступит мышечное утомление, при котором сила сокращения мышц падает при тех же параметрах раздражения. Важным свойством нервно-мышечных стр уктур при раздражении электрическими сигналами является зависимость в озбуд и мости от скорости изменения ампли туды стимулирующего сигнала, т.е. пр о изво дной du / dt . Известна работа, в которой возбуждение W выражается в в и де функции ряда характеристик электрического с тимула, в число которых входят энергетическая и информационная компоне нты, скорость изменения амплитуды и др.: (1) Количественное значение каждой из компонент предлагается опред е лять из уравнения , где - весовые коэ ф фициенты. Будем считать, что за период электростимуляционного воздействия T о характеристики биологических тканей и зменяются незначительно. Известно, что оптимальным электростимулирующ им импульсом, вызывающим сокр а щение мышц ы, является импульс, которой имеет минимальную мощность и оказывает наим еньшее воздействие на кожу и рецепторы: (2) где P эл - мощность сигнала электрости муляции, P м - мощность, разв и ваемая соответствующей мышцей, u ( t ) – паде ние напряжения на электродах в процессе электростимуляции, i ( t ) - ток, пр отекающий через электроды, T с – пери од сигнала, F ( t ) – сила, развиваемая мышцей, V ( t ) - скорость сокращения мышц ы, t – текущее время сеанса электрост имуляции. Этот критерий справедлив при выборе сигналов для мышц, основной функцие й которых является сократительная. Функционирование внутренних органо в связано не только с сокращением соответствующих гладких или п о перечно-полосатых мускулатуры. Оно носит бол ее сложный характер, п о скольку связано с деятельностью различных физиологических систем и м о жет включать множество физиологических обратных связей. Т ак, например, состояние желудочно-кишечного тракта определяется моторн ой, моторно-эвакуаторной и секреторной функциями пищеварительной сист емы. В связи с этим для выбора оптимальных сигналов стимуляции внутренни х органов предлагается следующий энергетический критерий: (3) где P см - мощность, определяемая сокра тительной способностью соо т ветствующи х мышц органа, P ф - мощность, характери зующая функционир о вание данного органа ( выполнение соответствующей функции). Значение P см может быть измерено пос редством определения проинт е грированн ой электроактивности мышцы A за един ицу времени, либо через измерение силы F ( t ) и скорости V ( t ). Как пра вило, на интервале T о мощность P см является непрерывной функцией времен и. Мощность P ф носит период и ческий характер, что связано с периодичностью фу нкционирования самого органа. Поэтому для оценки мощности P ф предложено использовать отн о шение времени функционирования органа T ф (проявляется выделением мощности P ф и P см) к в ремени T э, в течение которого присутс твуют только сокращения мышц в околоэлектродной области (выделение мощ ности P см). Тогда энергетический крит ерий выбора сигналов электростимуляции прио б ретает вид: (4) где K 1, K 2 – эмпирические коэффициенты пропорциональности, опр е деляемые индивидуально для каждого органа. Порог болевого ощущения, вызываемого электрическими раздражит е лями, изменяется в зависимости от формы импул ьсов, причем ее уровень з а висит от плотно сти и места приложения тока. Чтобы исследовать многообр а зие местных и общих реакций организма на электро стимуляцию, недостато ч но использовать т олько прямоугольные импульсы. С целью оптимизации формы импульсов были испытаны стимулы разной форм (прямоугольные, синусоидальные, треугольн ые, трапециевидные, экспоненциальные и кол о колообразные) и длительности (от микросекунд до десятков миллисеку нд), однофазные и двухфазные с разной длительностью фронта и среза, часто той следования, с амплитудной, частотной и амплитудно-частотной модуляц ией, с выходом по напряжению и по току. Было установлено, что в диапазоне ч а стот следования от 1 до 150 Гц наименее боле зненны импульсы, которые м о делируют форм у тока действия нервного волокна, генерируемого в области перехвата Ран вье, продолжительностью 0,7-0,8 мс (длительность фронта 25-100 мкс, среза 600-700 мкс). С у величением длительности импульса свыше 1 мс при воздействии через кожу н а нервно-мышечные структуры эти стимулы вызывают у человека дискомфорт при частотах следования 1-20 Гц. Умен ь шение длительности стимулирующих импульсов до 0,1-0,2 мс не приводит к возникнове нию неприятных ощущений, но требует увеличения амплитуды. Применение низкочастотных импульсов для электростимуляции нер в но-мышечных структур даст определенный лече бный эффект. Они обладают сравнительно небольшой мощностью, и путем изме нения их параметров можно добиться согласования с лабильностью стимул ируемых структур (это не относится к диадинамическим токам). Однако эти п роцедуры болезненны, так как значительная часть энергии стимулов погло щается поверхностным слоем кожи, что приводит к раздражению рецепторов ( ощущается покалыв а ние и жжение). Целесообразно использование для электростимуляции переменных т о ков звукового диапазона (2-20 кГц). Уменьшение по лного сопротивления п о верхностного сло я кожи с повышением частоты переменного тока позволяет более равномерн о распределить энергию стимулов между эпидермисом и подкожными тканям и. Отмечаются следующие особенности этих токов: · специфический механизм возбуждения, связанный с появлени ем деполяризации у обоих электродов; · асинхронное возбу ждение волокон, приближающее импульсацию к существующей в естественны х условиях; · меньшее ветвление токов, позволяющее избирательно стимулировать мышцы; · медленное развити е аккомодации мышц; · преимущественное раздражение током мышц, а не рецепторов кожи, отсюда меньшая болезненнос ть. При этом возможно как блокирование рецепторов, так и проведение возбуждения в чувствительных нервных волокнах. Неприятные ощущения пр и электростимуляции в основном могут быть связаны с возникающим мощным тетаническим сокращением мышцы. С 1969 г. используется форма импульса, возникающего в перехвате Ранвье нервного волокна, в качестве огибающей для получения радиои м пульсного стимула ( несущее колебание - синусоидальный ток с частотой 10 кГц); такой стимул выз ывает практически безболезненные сокращения мышц. В зависимости от воз будимости стимулируемых тканей (особенно при периферических двигатель ных расстройствах) регулируют крутизну фронта и среза импульса. Среди из ученных электрических стимулов, вызывающих безболезненное сокращение мышцы при минимальной энергии, этот импульс оказался оптимальным. Прове дено сравнение мощности различных импул ь сов, вызывающих пороговое сокращение. Исследование проводилось пу тем воздействия синусоидальными токами в диапазоне частот от 200 до 15000 Гц. Б ыло установлено, что на частотах 10±2 кГц болевые ощущения уже мин и мальны. При применении амплитудной модуляции ст имула резко уменьш а лась мощность, необхо димая для получения сокращения мышцы такой же величины, по сравнению с н емодулированными колебаниями. Длительность импульсов составляла 1 мс н а уровне 0,1 амплитудного значения, т.е. нах о дилась в пределах оптимальных длительностей, позволяющих получить с о кращение мышцы при минимальной энергий раздражения. При сравнении мощности стимулов различной формы, вызывающ их пороговое сокращение двуглавой мышцы плеча (частота следования 75 Гц, п лощадь электродов 15 см2, расстояние между электродами 5 см), получены следующие пороговые значения (прив едены усредненные данные исследования 12 здоровых лиц): (7,6+0,8) мВт для прямоуг ольного видеоимпульса, (4,0+1,1) мВт для трап е ц иевидного видеоимпульса с длительностью фронта 0,3 мс; (2,3±0,5) мВт для видеоим пульса с крутым фронтом (25 мкс) и экспоненциальным срезом; (1,1 ±0,3) мВт для ради оимпульса с аналогичной предыдущему случаю формой и с несущей частотой 10 кГц. Мощность прямоугольного радиоимпульса с о ставляла (3,5±1,8) мВт при несущей частоте 1 кГц; (4,6±0,7) мВт при нес у щей частоте 5 кГц и (8,3±1,2) мВт при несущей частоте 10 кГц. Из изученных стимулов энергетически наиболее выгоден радиои м пульс вида с крутым фронтом (длительностью 25 мкс), эксп о ненциальным срезом (975 мкс) и несущей частотой 10 кГц. Этот имп ульс в ы зывает минимальные болевые ощуще ния; по-видимому, это объясняется тем, что каждый период колебания воздей ствует на рецепторы тогда, когда они еще находятся в рефрактерной фазе, т. е. блокируется возникновение сигн а лов в рецепторах и прохождение в чувствительных нервных волокнах. ЛИТЕРАТУРА 1. Системы компл ексной электро магнитотерапии : Учебное пособие для вузов / Под ред А.М . Беркутова , В.И . Жулева , Г.А . Кура ева , Е.М . Прошина . – М .: Лаборатория Базовых знаний , 2000г . – 376с . 2. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей /Под ре д Р.И . Утямышева и М . Враны - М .: Энер гоатомиздат , 2000.384с. 3. Электрическая стимуляция мозга и нервов у человека / Н.П . Бехтер е ва , С.В . Медведев , А.Н . Шандурина и др . – Спб .: Наука , 2000. - 263с . 4. Ливенсон А.Р . Электромедицинская аппаратура .: [Учебн . пособие ] - М .: Мед ицина , 2001. - 344с . 5. Катона З . Электроника в мед ицине : Пер . с венг . / Под ред . Н.К . Ро з махина - М .: 2000. - 140 с . 6. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения : Пер . с англ . / Л . Кр омвелл и др . - М .: Радио и связь , 2001 - 344с .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Обида - это когда ты весь день убирался в квартире, прям с утра до вечера, драил полы, постирал и поменял постель, помыл окна и т.д., и вот, наконец, твоя девушка приезжает с 30-дневной поездки и первое, что она говорит, зайдя в квартиру: "Ну, завтра генералочку проведем".
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Моделирование процесса электростимуляции методом передаточной функции", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru