Electronică Medicală

Cap. 1.MANIFESTARI ELECTRICE ALE CELULEI VII

Organismul viu poate fi privit ca generator de semnal electric sau electromagnetic , sau generator electric indirect prin culegerea de semnale cu ajutorul unor traductoare.

Culegerea şi redarea unui semnal electric de pe suprafaţa sau din interiorul corpului se numeşte tehnică electrografică, iar forma de undă rezultată – electrogramă.

Unitatea elementară a celulei vii o reprezintă celula.Celulele vii îndeplinesc în organism roluri din cele mai variate. Dintre acestea ,neuronii, fibra nervoasă, fibra musculară şi receptorii reacţionează la stimulare printr-un potenţial de acţiune.

Celula are următoarele componente fundamentale:

- membrana:elementul esenţial în ce priveste activitatea electrică a

celulei

- citoplasma

- nucleul

In organism celulele pot fi libere într-un mediu lichid (Ex. celule sanguine, spermatozoizii) sau asociate în grupuri , formând ţesuturi.

Orice celulă îşi are viaţa ei : faza iniţială nediferenţiată, faza de diferenţiere şi apoi îmbatrânirea, care sfârşeşte cu moartea.

1.1.Potenţialul de repaus celular

Activitatea unei celule poate fi urmărită la nivelul membranei celulare prin schimburile de ioni care au loc între celulă şi exteriorul ei dar şi prin concentratiile de ioni din exteriorul şi interiorul celulei.

Cercetările experimentale au arătat că în interiorul celulei potenţialul este de cca. –90 mV faţă de lichidul interstiţial, fapt ce se datorează consentraţiei diferite de ioni. Membrana celulară se comportă ca o pompa de ioni către si dinspre celulă, având un caracter selectiv, altfel potenţialul s-ar egaliza.

Potenţialul electric se determină cu formula lui NERST:

V = 61.6 lg Cint/Cext [mV]

Datorită pompajului de ioni prin membrană se asigură un echilibru dinamic. In această situaţie celula se află în stare polarizată caracterizată printr-o concentraţie de ioni de K+ mai mare de 30 ori în exterior decât în interior . Acest potenţial din interiorul celulei faţă de exteriorul ei, notat cu U, se numeşte potenţial de repaus celular.

Curentul total prin membrană în stare staţionară de echilibru este nul, IK + IN0+ =0. Din calculul acestor curenţi în circuitul echivalent al celulei rezultă un potenţial de repaus al celulei U = -90 mV.

1.2.Potenţialul de acţiune al celulei

Dacă asupra celulei se acţionează din exterior prin mijloace mecanice , chimice, electrice , termice, celula va fi stimulată, caracteristicile membranei se modifică. Membrana celulara se va deschide pentru ionii de Na+ care pătrund în celula, mărind potenţialul electric din exterior. Dacă stimulul din exterior este suficient de puternic şi aduce potenţialul din interior faţă de exterior până la o anumită valoare numită prag , procesul de trecere al ionilor nu mai poate fi controlat de stimul şi este un fenomen de avalanşă, iar celula este depolarizată. Depolarizarea se stabilizează pentru o scurtă perioadă, când IK + I1N0+ =0 de unde rezultă valoarea Ud = +20mV pentru potenţialul de depolarizare maximă.

Starea depolarizată nu durează şi celula revine la starea polarizată după scurt timp. In fig. de mai jos se prezintă forma de undă a potenţialului de acţiune al celulei :

Potentialul de acţiune al celulei poate fi măsurat în vederea evidenţierii formei de undă şi a plajelor de valori pentru diverse celule, introducând în celulă un electrod metalic de dimensiunile celulei faţă de un electrod de referinţă plasat în exteriorul celulei.

Diagnosticarea raţională prin măsurarea biopotenţialelor diferitelor organe se bazează pe urmărirea formei de undă a activităţii naturale a organului respectiv iar plasarea electrozilor pentru studierea activităţii diferitelor organe este standardizată şi există cataloage cu formele de undă specifice cazurilor normale şi patologice.