Kap 06: Elektr.Mess

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  1. Nachrichtenübertragung durch Nervenzellen:

    Ruhemembranpotential
    -Entwicklung von Bioelektrozität an der Membran einer ruhenden Zelle(-90mV)

    -Im intra- und im extrazellulären Raum sind unterschiedliche Ionenkonzentrationen vorhanden

    -Intrazellulären Raum sind Ka+-Ione und organische Anione im Überschuss, während im extrazellulären Raum mehr Na+-Ione und Cl-Ione vorhanden sind

    -Im Ruhezustand ist nur das Ionenkanal in der Zellmembran nur für Ka+-Ione durchlässig, diese diffundieren dann in den extrazellulären Raum aufgrund des Konzentrationsunterschiedes

    - Dadurch wird der intrazelluläre Raum wird elektrisch negativ, während der extrazelluläre Raum positiv wird

    -Die Membran ist an einigen Stellen "undicht" und lässt Na+-Ione in das Innere diffundieren

    -Die Na-Ka-Pumpe, ein Protein an der Membran, wirkt dagegen

    -Die Energie für den Transport wird vom ATP bereitgestellt

    -Irgendwann ist chem.Potential = elektr.Potential: Elektrisches Ruhepotential
  2. Messkette
    Energie -> Messgröße(Mensch) -> Wandlung-> Auswertung-> Anzeige -> Speicherung
  3. Wichtigste Messgrößen
    • Elektrische Signale:
    • EKG(Elektrokardiografie)
    • EEG(Elektroenzephalografie)
    • EMG(Elektromyografie)

    • Mechanische Größen:
    • Puls
    • Blutdruck, Hirndruck, Blasendruck
    • Blutfluss
    • Atemfluss

    • Chemische Größen:
    • Sauerstoffsättigung

    • Temperatur:
    • Körpertemperatur
  4. bbb
    bbb
  5. Zeichnen Sie den Verlauf einer Aktionspotenzialzelle.
    Siehe Folie 9
  6. Warum kann sich die Erregung nur in eine Richtung ausbreiten?
    Weil bereits depolarisierte Regionen nicht nochmals erregt werden können
  7. Herz-Physiologie
    Herz pumpt etwa 5 l/min in unseren Körper
  8. Nachrichtenübertragung durch Nervenzellen

    Aktionspotential
    -Durch ein Reiz öffnet sich das Na+-Ionenkanal

    -Na+-Ionen sammeln sich im intrazellulären Raum, bis das Potential einen Schwellenwert von -60 mV erreicht

    • -Dann ändert sich die Permeabilität der Membran schlagartig und die Na+-Ionen fließen massenhaft in den intrazellulären Raum, sodass das Innere positiv wird.
    • (Depolarisation) Und ein Aktionspotential entsteht

    -Durch die Umkehrung des elektrischen Feldes ensteht ein Impuls, der zu den Synapsen weitergeleitet wird

    -Danach wird die Membran permeabel für Ka+-Ionen

    -Aufgrund des Konzentrationsunterschiedes wandern die Ka+-Ionen nach außen und gleichen die Spannung an der Membran aus

    -Das Ruhepotential wird wieder durch die Na-Ka-Ionen wieder hergestellt.
  9. Reizleitung im Herzen
    • -Die Erregung im Herzen geht vom Sinusknoten aus-Die Erregung läuft über
    • die Vorhofmuskulatur, die dann kontrahiert,zum AV-Knoten-Die
    • Erregung kann nur über den AV-Knoten vor den Vorhöfen zu den Kammern
    • gelangen, da die Vorhöfe und Kammer elektrisch voneinander isoliert sind
    • - Davor wird die Errgung im AV-Knoten verzögert, damit sich
    • die Kammern mit Blut füllen können. Danach werden sie zu den Vorhöfen
    • kontrahiert.(Die Verzögerung vermeidet Überleitung von schnellen
    • Herzrhytmen)-Die Errgung wird über den His-Bündel zu den Schenkeln des Reizleitungssystems weitergeleitet.-Anschließend wird sie von den Purkinje-Fasern auf das Myokard übertragen-Dadurch wird die Ventrikelmuskulatur kontrahiert-Die Erregung breitet sich die Myokard von Innen nach Außen und von der Spitze zur Basis
  10. Entstehung des Summenvektors
    • -Das Herz in Erregung kann als elektrischer Dipol angesehen werden
    • -Liegt dieser Dipol in einem leitenden Material, entsteht ein elektrisches Feld, dessen Stärke ist ein Vektor dU/dx
    • -Der Vektor zeigt vom erregten(elektronegativ) zum unerregten(elektropositiv) Gewebe
    • -Das Herz besteht aus Millionen von Einzelvektoren, die sich summieren oder gegenseitig aufheben
    • -Das auf der Haut abtastbare Feld reflektiert die zeitliche Veränderung des Summenvektors
    • -Die unerregten oder vollständig erregten Zellen sind elektische "unsichtbar"
    • -> Die Stärke des Feldes reflektiert u.a. die Muskelmasse
  11. Erregungsausbreitung(Bild)
    Siehe Folie 24
  12. Vektorschleife
    • -Der Summenvektor beschreibt die zeitliche und räumliche Erregungsausbreitung im Herzen
    • -Seine Spitze beschreibt eine Vektorschleife im Raum

    • Frontalebene
    • Horizontalebene
    • Sagittalebene
  13. Ableitung des Herzvektors
    -Standardableitungen: Extremitäten-Ableitung nach Einthoven I, II und III

    -Ableitebene I: Vom rechten Arm zum linken Arm

    -Ableitebene II: Vom rechten Arm zum rechten Bein

    -Ableitebene III: Vom linken Arm zum linken Bein
  14. Extremitätenableitungen
    • -Bipolar: Einthoven
    • -Messen von der Potentialdifferenz zwischen zwei empfindlichen Elektroden

    • -Unipolar: Golberger
    • -avR
    • -avL
    • -avF
    • -Erfassung des Potentials über eine Elektrode
  15. Brustwandableitungen
    • -bipolar: Nehb
    • -Die drei Ableitungen nach Einthoven
    • -D: Dorsal
    • -A: Anterior
    • -I: Inferior

    • -unipolar: Wilson
    • -Durch die Verbindung der Extremitätenelektroden mit je 100 kOhm entsteht in der Mitte des Körpers eine Nullelektrode(CT, Central Terminal)
    • -Es werden die Potentiale zwischen der Ableitungen zwischen V1 - V6 und CT
  16. Kann das EKG mit einem nicht-invertierenden Verstärker gemessen werden? Was ist die Abhilfe?
    • Nein, da ein Differenzsignal gemessen werden muss.
    • Abhilfe schafft ein Instrumentationsverstärker:
    • -Vorteil: Hoher Eingangswiderstand, hohe Gleichtaktunterdrückung
    • -RG bestimmt die Verstärkung(10 bis 25)
  17. Welche Störeinflüsse sind zu erwarten?
    • -Elektrodenproblematik
    • -An der Grenzschicht zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten häuft sich Ladungen an
    • -Änderung der Kapazität
    • -Für eine gute Messung muss der Strom, der über die Grenzschicht misst, minimiert werden

    • -z.B. Platin-Elektrode:
    • -kapazitives Verhalten
    • -nur Verschiebungsströme
    • -Strom nicht konstant

    • -z.B. Silber-Elektrode
    • -nicht polarisierbar
    • Ag+Cl- = AgCl + e-

    • -Induktive Einflüsse:
    • -Die Leitungen werden als geschlossene, stromdurchflossene Leiterschleife betrachtbar
    • -Es entsteht eine magnetische Induktion

    • -Kapazitive Einflüsse auf den Menschen:
    • -Kapazitive Einkopplung der Netzspannung auf den Menschen
    • -Wenn delta R = 0, kein Einfluss

    • -Kapazitive Einflüsse auf die Leitungen:
    • -Tritt zwischen zwei Stromkreisen eine Potentialdifferenz auf, so entsteht ein elektrisches Feld E
    • -Modelliert als Streukapazität
    • -Bei delta R = 0: kein Einfluss
  18. Schutz vor Störeinflüssen
    • -Möglichst kurze, verdrillte Leitungen
    • -Schirmung der Leitung schützt vor elektormagnetischen und kapazitiven Störeinflüssen aber nicht vor induktiven
  19. Einfluss des Schirms
    -Zwischen den Messleitungen und dem Schirm liegt eine Gleichtaktspannung

    -Die Kapazität zwischen den Leitungen und dem Schirm belastet die Quelle

    -Die Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen un dem Schirm stellt ein großes Problem dar

    -> Ausregelung der Spannungsdifferenz durch aktive Schirmung
  20. Normales EKG (Elektrokardiogramm)
    -Siehe Folie 52

    -P,Q,R,S,T,U

    -P-Welle, PQ-Strecke, R-Welle, ST-Strecke, T-Welle, U-Welle

    • -0,1 ms
    • -0,01 ms
    • -0,1 ms
    • -0,03 ms
    • -0,3 ms 
    • -unbestimmt
  21. Defibrillator
    • -Schockgeber
    • -Durch gezielte Stromstöße werden Herzrhytmusstörungen behoben
    • -Gleichzeitige Depolarisation aller Herzmuskel
  22. Herzschrittmacher
    -stimuliert regelmäßig den Herzmuskel mit elektrischen Impulsen

    -> Anregung von Kontraktion

    • -Einkammer-Schrittmacher:
    • Elektrode wird durch Vene in den Ventrikel eingeleitet
    • -> Zur Behebung von Langsamherzigkeit

    • -Zweikammer-Schrittmacher:
    • Elektrode wird durch die Vene in den Ventrikel und Vorhof eingeleitet
    • -> Zur Behebung des AV-Knotens
  23. Möglichkeiten zur Behebung von Rhytmus-/ Reizleitungsstörungen als Beispiel
    • -Chemisch durch Medikamente:
    • Antiarrhytmika, Beta-Blocker

    • -Physikalisch:
    • Defibrillator, Schrittmacher

    • -Erste eigene Hilfe:
    • Wasser trinken, tief Einatmen
  24. Anforderungen an die Messtechnik
    • -Ähnlich wie beim EKG aber etwas geringer,
    • da
    • -direkt am oder im Muskel appliziert
    • -der absolute Pegel relevant ist und nicht die Signalform
    • -Amplitude 800 uV bis 5 mV, bis ca. 1 kHz
  25. Messung der elektrischen Aktivität
    -original: 800uV, bis ca. 100 Hz und mehr

    • -gemittelte Absolutwerte:
    • gleichgerichtetes, verstärktes Signal wird ausgewertet
  26. Die elektrische Erregung und Muskelfunktion
    • -Einzelzuckungen
    • -Tetanische Kontraktion(Dauerhafte Muskelverkürzung)
  27. EMG
    -Elektromyographie
  28. Anwendungen EMG
    • -Diagnose von Muskelkrankheiten
    • -Messung der Erregungslaufzeit
    • -Steuerung von Orthese und Prothese
  29. EEG
    Elektroenzhephalografie
  30. Anforderungen an die Signalaufbereitung
    -Synchronisertes Depolarisieren von 10.000 Zellen erzeugt auf der Kopfhaut eine Potentialänderung von 1 uV

    -Frequenzen statisch bis 100 Hz, Hauptkomponenten bis 40 Hz:

    Delta(1-4 Hz): Überwiegend im Schlaf, Tiefschlaf

    Theta(4-8 Hz): bei Träumen und Meditation, bei Kleinkindern

    Alpha(8-13 Hz): im entspannten Wachzustand

    Beta(13-32 Hz): Im aktiven Wachzusatnd
  31. Anwendungen EEG
    • -Diagnostisches Verfahren:
    • Diagnose von Nervenleitungsstörung
    • Verhaltenforschung
    • Schlafforschung

    -Steuerung technischer Geräte
  32. Vergleich zum EKG
    • -Wesentlich mehr Kanäle
    • -Wesentlich geringere Signalpegel als beim EKG
    • -Anderes Filterverhalten -> Hohe Störunterdrückung
    • -Gleiches Prinzip der Störunterdrückung wie beim EKG, aber ansprchsvoller
  33. EOG
    • -Elektrookulaogramm
    • -Auf der Retina bildet sich ein Ruhepotential aus
    • - Vorderseite: +, Rückseite: -
    • -Durch die Bewegung des Auges wird ein elektrisches Feld induziert
    • -Diese werden über Elektroden aufgenommen und verstärkt

    • -Störungen durch:
    • -Beleuchtungsstärke(mit der Beleuchtungsstärke steigt das Ruhepotential)
    • -Körperbewegung
Author:
yjp
ID:
315069
Card Set:
Kap 06: Elektr.Mess
Updated:
2016-02-11 08:23:51
Tags:
electrotechnic
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Description:
Kap 06 Biomed
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