Начало >> Статьи >> Архивы >> Динамика сердечно-сосудистой системы

Типы преобразователей и приборов - Динамика сердечно-сосудистой системы

Оглавление
Динамика сердечно-сосудистой системы
Структура и функция сердечно-сосудистой системы
Системное кровообращение
Взаимоотношение между площадью поперечного сечения сосудов
Структура и функция капилляров
Венозная система
Малый круг кровообращения
Методы исследования сердечно-сосудистой системы
Взаимоотношения между различными показателями функционального состояния сердечно-сосудистой системы
Типы преобразователей и приборов
Измерение давления в сердечно-сосудистой системе
Измерение размеров сердца и сосудов
Рентгенографические методы исследования сердца и кровеносных сосудов
Клинические методы измерения сердечного выброса
Метод анализа кривой артериального пульса
Сокращение сердца
Особенности структуры клапанов сердца
Механизмы сокращения миокарда
Координация сердечного цикла
Насосная функция сердца
Комплексная оценка функций желудочков сердца
Регуляция работы сердца
Факторы, влияющие на ударный объем
Изучение и анализ реакций сердца
Влияние межуточного мозга на функцию желудочков
Неуправляемое сердце
Регуляция периферического кровообращения
Механизмы регуляции просвета сосудов
Особенности регуляции просвета сосудов в различных органах и тканях
Системное артериальное давление
Компенсаторные механизмы давления
Колебания артериального давления
Регуляция системного артериального давления
Изменчивость системного артериального давления
Системное артериальное давление
Эссенциальная гипертензия
Механизмы артериальной гипотензии и шока
Разновидности течения и исхода гипотензии
Угнетение центральной нервной системы в терминальных стадиях
Реакция сердечно-сосудистой системы при вставании
Мозговое кровообращение
Факторы, противодействующие гидростатическому давлению
Регуляция центрального венозного давления
Влияние положения тела на размеры желудочков сердца
Изменение распределения крови в периферическом сосудистом русле при вставании
Ортостатическая гипотония
Системная артериальная и ортостатическая гипотония
Реакции на физическую нагрузку
Изменчивость реакций на физическую нагрузку
Реакции на физическую нагрузку у человека
Резервные возможности сердечно-сосудистой системы
Работа сердца
Электрическая активность сердца
Электрические проявления мембранных потенциалов
Последовательность распространения возбуждения
Сердце как эквивалентный диполь
Анализ электрокардиограммы
Клинические примеры аритмий на электрокардиограмме
Измерения интервалов на электрокардиограмме
Векторкардиография
Изменения электрокардиограммы при гипертрофии
Нарушение последовательности передачи возбуждения
Нарушение реполяризации
Атеросклероз: анатомия коронарных артерий
Коронарный кровоток
Регуляция коронарного кровотока
Болезнь коронарных артерий
Оценка производительности миокарда желудочка по скорости и ускорению кровотока
Симптомы закрытия просвета коронарной артерии
Инфаркт миокарда
Окклюзионная болезнь артерий конечностей
Размеры и конфигурация сердца и кровеносных сосудов
Измерения силуэта сердца
Анализ функции сердца с помощью ультразвука
Тоны и шумы в сердце и сосудах
Функции полулунных клапанов
Тоны сердца
Сердечные шумы: причины турбулентного потока крови
Физиологические основы аускультации
Развитие нормального сердца
Врожденные пороки сердца
Простые шунты, вызывающие затруднение легочного кровообращени
Стенотические поражения без шунтов
Дефекты развития с истинным цианозом
Поражения клапанов сердца
Изменения в течении острого ревматизма
Диагноз поражения клапанов
Недостаточность митрального клапана
Аортальный стеноз
Недостаточность аортального клапана
Лечение поражений клапанов сердца
Объем желудочков и масса миокарда у пациентов с заболеваниями сердца
Гипертрофия миокарда
Кардиомиопатии
Застойная недостаточность левого желудочка
Застойная недостаточность правого желудочка

Значительное количество различных типов чувствительных устройств (датчиков) было предложено именно в последние годы. В основной массе их используется регистрация изменений трех основных электрических свойств, а именно: сопротивления, индуктивности и емкости. Так, например, если заполнить тонкостенную резиновую трубочку жидкостью, проводящей электрический ток (ртутью или солевым раствором), и оба конца жидкости присоединить к проводам, то натяжение трубки будет удлинять столб жидкости и уменьшать ее поперечное сечение.

РИС. 2.3.
Достижения современной электронной техники дают возможность производить электрические измерения неэлектрических величин: давлений, перемещений, размеров и т. д. Эти явления воспринимаются датчиками, т. е. устройствами, в которых
указанные воздействия вызывают изменение емкости, индуктивности или электрического сопротивления. Примеры использования этих устройств будут приведены в следующих разделах книги.
Оба эти фактора повышают сопротивление электрическому току, протекающему через жидкость (см. рис. 2.3,А). От такого простого датчика можно получить достаточно много полезной и точной информации. Он может быть использован, в частности, для получения данных об изменении растяжения стенок камер сердца или окружности артерий (см. рис. 2.8). Повышение электрического сопротивления возникает и при растяжении тонкой проволочки, жестко связанной с мембраной манометра (см. рис. 2.5). Подобные чувствительные к растяжению проволочки, соединенные с металлическими зажимами, могут укрепляться и на поверхности сердца для того, чтобы измерять силы, развивающиеся во время сокращения. Чувствительность и надежность этих датчиков сильно возрастают при включении их в мостик Уитстона (рис. 2.3,А).
Индуктивность катушки, через которую пропущен электрический ток, может изменяться при смещении внутри ее металлического стержня (рис. 2.3,Б). Такие приспособления могут быть использованы как датчики, регистрирующие изменения размеров, так как они реагируют на изменение положения сердечника при его колебаниях (см. рис. 2.8). Комбинация трех катушек— дифференциальный преобразователь— в высшей мере повышает чувствительность датчика и может быть эффективно использована для регистрации весьма слабых смещений мембраны манометра (см. рис. 2.5 и 2.7). Пара катушек проволоки, расположенных одна против другой на малом расстоянии, может также служить датчиком, определяющим размеры. Так, магнитное поле, возникающее в одной катушке при пропускании через нее тока, благодаря явлениям электромагнитной индукции вызывает появление тока в соседней катушке, величина которого выражается нелинейной функцией расстояния между катушками.
Явления электромагнитной индукции используются также в электромагнитных флоуметрах. Если сосуд с протекающей через него кровью поместить в магнитное поле, то в токе крови как в движущемся проводнике второго рода возникает разность потенциалов, пропорциональная скорости течения крови (см. также рис. 2.13,А). Емкость конденсаторов, состоящих из двух плоских пластинок, повышается, если пластинки смещаются ближе друг к другу, и это позволяет регистрировать колебания мембраны манометра, измеряющего давление (см. рис. 2.5). Относительные движения нагруженных пластинок, ориентированных параллельно друг другу, вызывают изменения емкости, которые можно измерить и использовать для определения величины смещений различных структур. Пьезоэлектрические кристаллы развивают потенциалы, когда они смещаются под влиянием давления, что также может быть использовано в специальных типах датчиков. Они применяются как чувствительные элементы для измерения внешних сил, вызывающих смещения. Так, например, очень малые кристаллы, связанные с мембраной, могут регистрировать колебания давления (см. рис. 2.7). С другой стороны, высокочастотная пульсация напряжения электрического тока, пропущенного через противоположные стороны этого кристалла, вызывает высокочастотные звуковые колебания (ультразвук), который сегодня используют для зондирования сердечно-сосудистой системы и других внутренних органов (см. рис. 2.17).
Таким образом, все типы электрических преобразователей способны тем или другим способом уловить смещения, возникающие при прямом действии механических сил. Использование их как датчиков, определяющих изменение размеров, ограничено возможностью прямой фиксации их на том или ином органе (см. рис. 2.8). Они широко применяются, скажем, во время хирургических операций у человека, в острых экспериментах на животных или в хронических опытах с предварительной имплантацией датчиков. Энергия различных видов волн и колебаний может быть использована для того, чтобы изучать внутренние органы путем прямого преобразования энергии во многих случаях и без каких- либо механических посредников. Картина на экране, продуцируемая рентгеновскими лучами, проникающими через тело, представляет собой, так сказать, наиболее простой способ изучения позиций, размеров, теней и смещения внутренних органов. Ультразвуковые лучи с частотами от 2 до 20 млн. циклов в секунду находят широкое применение при определении локализации и регистрации смещений внутренних органов или движения крови, что позволяет определить локализацию смещения или скорость кровотока без имплантации датчиков и без всякого механического проникновения в организм. Ультразвуковые и рентгеновские устройства хороши для исследования внутренних органов у человека в условиях полной безопасности для организма. Результаты использования этих приборов в физиологических и диагностических исследованиях подробно изложены в следующих разделах этой книги, посвященных обзору специальных устройств, применяемых в биологических и медицинских исследованиях.
В табл. 2.1 кратко приведены основные методы определения первичных физических величин.

Величина

Физический эффект

Примеры и разъяснения

Температура

Термоэлектрический
Термоемкостной
Термосопротивление
Тепловое расширение
Радиация

Термопара Изменение емкости
Термисторы, термометр, основанный на изменении сопротивления платиновой проволочки Стеклянный термометр; биметаллическая пластинка; кварцевый кристаллический пальцевой термометр Термопил; термистор; полупроводниковые фотоэлементы и фотосопротивления.

Смещение
Типы с низким механическим сопротивлением
Типы с высоким сопротивлением
Скорость
Ускорение

Термохимический Пироэлектрический
Резистивные
Емкостные
Индуктивные
Преобразующие
Электромагнитные
Оптические
Ультразвуковые Пьезорезистивные Механорезистивные
dx/dt
Магнитная индукция Допплеровский эффект
S a dt
dv/dt F = та

Жидкие кристаллы (химические изменения, возникающие при сдвигах температуры)
Проводники из цирконата-титоната (поляризация меняется тем больше, чем выше температура)
Потенциометр вращения или линейное смещение Изменение емкости Изменение индуктивности AC-возбуждающие преобразователи Движение катушки через магнитное поле (бедность ответов) Интерферометрия; муаровая бахрома, изменение отражения Время прохождения пульсации Полупроводниковые тензометры Проволочные или ртутные резисторы, металлическая фольга
Дифференциация выброса при помощи преобразователя смещения Движение катушки дает выброс пропорционально скорости Ультразвуковой или оптический преобразователь частот Интеграция выброса с помощью акселерометра
Дифференцирование выброса из преобразователя скорости Измерение сил, вызывающих движение определенной массы (так, например, пьезоэлектрические, магнитостриктивные, механорезистивные преобразователи).

Сила

Эластическое смещение
Пьезосопротивление
Пьезоэлектрический
Магнитострикция
Баланс

Первичное смещение эластической камеры
Вторичный преобразователь смещения, описанный выше Полупроводник (например, силикон).  Титанат бария (ферроэлектрическая керамика; слабые ответы).
Индукция потенциала (бедность ответа); изменение индуктивного сопротивления.
Баланс электромагнитных сил (нулевого типа система).

Величина

Физический эффект

Примеры и разъяснения

Давление
(сила/единица
площади)

Эластическое смещение Баланс сил

Смещение диафрагмы; трубка Бурдона; преобразователи, определяющие смещение
Манометр, баланс электромагнитных сил

Кровоток

Разность давлений
Механический
Термический
Электромагнитный
Ультразвуковой
Оптический
Индикаторный
Время прохождения

Дифференциальный манометр с отверстием
Ротаметр, преобразователь с электромагнитным генератором Транспорт тепла от нагреваемого элемента (например, самонагревающийся термистор)
Электромагнитный флоуметр, генерирующий э. д. с. при протекании жидкости в магнитном поле Импульсный преобразователь; допплеровский флоуметр Лазерный допплеровский флоуметр Разведение красок; термодилюция; изменение электропроводности Измерение скорости прохождения маленьких пузырьков или других маркируемых частиц, вводимых в кровяное русло



 
« Дикорастущие полезные растения   Дифиллоботрииды »