Dipol elektryczny.
Pole elektryczne serca.
Model dipolowy elektrycznej
czynności serca.
Justyna Placzyńska
Patrycja Duszkiewicz
Dipol elektryczny.
Pole elektryczne serca.
Model dipolowy elektrycznej
czynności serca.
Justyna Placzyńska
Patrycja Duszkiewicz
Dipol elektryczny
Dipol elektryczny - układ dwóch
różnoimiennych ładunków elektrycznych o
tych samych wartościach bezwzględnych
znajdujących się względem siebie w pewnej
skończonej odległości.
Linia przechodząca przez oba te ładunki
nazywa się osią dipola; tego rodzaju dipole
wykazują elektryczny moment dipolowy.
Dipol elektryczny
Elektryczny moment dipolowy jest to
wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca
dipol elektryczny.
Elektryczny moment dipolowy p dwóch
punktowych ładunków o jednakowych wartościach
q i przeciwnych znakach jest równy iloczynowi
odległości między nimi i wartości ładunku
dodatniego
p = q ∙ l
Dipol elektryczny
Dipol elektryczny, strzałki wskazują
kierunek natężenia pola, linie -
powierzchnie o jednakowym
potencjale (ekwipotencjalne).
Moment dipolowy jest wektorem
leżącym na prostej
przechodzącej przez środki
rozkładu ładunków i zwróconym
w kierunku ładunku dodatniego.
Wprowadzenie do modeli
Elektryczna aktywność pojedynczej komórki
mięśniowej może zostać zarejestrowana w jej
najbliższym otoczeniu. W większej odległości
wpływ otoczenia jest zbyt duży i uniemożliwia
rozpoznanie pojedynczego sygnału.
Jeśli pobudzenie obejmuje jednocześnie duże
grupy komórek, to efekt elektryczny może być
obserwowany nawet na powierzchni ciała.
Wprowadzenie do modeli
Elektryczna aktywność synchronicznie
działających mięśni komór i przedsionków jest
rejestrowana na powierzchni ciała i
wykorzystywana w elektrokardiografii.
Wyjaśnienie pochodzenia obserwowanych w
elektrokardiografii różnic potencjałów jest
oparte na różnych modelach.
Model dipolowy
elektrycznej czynności
serca.
Założenia:
Ciało stanowi jednorodny, nieprzewodzący
ośrodek charakteryzujący się jednakową w
każdym miejscu wartością stałej
dielektrycznej.
Serce uważa się za przestrzenny, zmieniający
się w czasie układ ładunków elektrycznych.
Wartości potencjałów
rejestrowane na
powierzchni ciała zależą
tylko od chwilowego
rozkładu ładunku.
Model dipolowy
elektrycznej czynności
serca.
Potencjał pola elektrycznego wytworzonego
przez dowolny rozkład ładunków może być
przedstawiony następująco:
K - moment rozkładu ładunku
r – wektor łączący punkt, w którym określany
jest potencjał ze środkiem rozkładu ładunków.
- stała dielektryczna
Model dipolowy
elektrycznej czynności
serca.
W przypadku serca szereg da się znacznie
uprościć, gdyż K
0
reprezentuje ładunek
wypadkowy badanego rozkładu, a
Serce jako całość nie ma wypadkowego
ładunku elektrycznego
K
0
= 0
Model dipolowy
elektrycznej czynności
serca.
Jeśli w rozkładzie ładunków środek rozkładu
ładunku dodatniego nie pokrywa się ze
środkiem rozkładu ładunku ujemnego, to
rozkład ten ma moment dipolowy.
W przypadku serca moment dipolowy nie jest
równy zeru, więc odpowiedni człon szeregu
wpływa na potencjał pola.
Dalsze człony się pomija, gdyż szybko maleją
wraz ze wzrostem odległości od rozkładu
ładunków.
Model dipolowy
elektrycznej czynności
serca.
Ostatecznie wzór wygląda następująco:
Bo
Model dipolowy
elektrycznej czynności
serca.
Wada modelu dipolowego - zaniedbanie
wyższych rzędów momentu rozkładu ładunku.
Traktowanie serca jako dipola elektrycznego
jest daleko idącym posunięciem.
Dipolowy model serca jest wykorzystywany
trójkącie Einthovena.
Model źródła prądowego
Założenia:
Ciało traktujemy jako jednorodny przewodnik
objętościowy, w którym prąd elektr. przepływa
w całej obj. ośrodka (właściwy opór elektr. jest
jednakowy w każdym miejscu)
Serce jako źródło prądowe (R
w
>> r
z
)
W tym przypadku (zgodnie z II prawem
Kirchhoffa) natężenie płynącego prądu
całkowitego praktycznie nie zależy od
wielkości oporu zewnętrznego (R i E są stałe)
z
w
r
R
E
I
Model źródła prądowego
Umieszczenie źródła prądowego w
przewodniku objętościowym prowadzi do tego,
że:
Gęstość prądu w każdym punkcie ośrodka
jest jednakowa.
Opór elektryczny między dwoma punktami
ośrodka zależy od odległości nimi.
W tym przypadku różnica potencjałów między
tymi punktami zależy od ich wzajemnej
odległości oraz od ich położenia względem
źródła prądu.
Model źródła prądowego
Wątpliwości może budzić uznanie ciała z całą
różnorodnością jego tkanek za ośrodek
jednakowo przewodzący prądy elektr. w
każdym miejscu.
Źródło prądowe zmienia okresowo swoje
położenie w przestrzeni (jak i/lub wartość
SEM). W związku z tym mówi się o wektorze
SEM serca. Nieścisłość tego sformułowania
polega na tym, że wektor ten nie wyraża
wartości SEM, ale kierunek ułożenia źródła
prądowego w przestrzeni.
Pole elektryczne serca
Serce wytwarza pole elektryczne będące
sumą potencjałów wielu włókien nerwowych.
Rejestrowane potencjały powierzchniowe
włókien są wykorzystywane w badaniach
elektrokardiograficznych. EKG reprezentuje
tylko część całkowitej aktywności elektrycznej
serca. Do badania serca wykorzystuje się
osłuchiwanie serca.