Medan listrik manusia ada di permukaan tubuh dan di luar, di luarnya. Medan listrik di luar tubuh manusia terutama disebabkan oleh muatan tribo, yaitu muatan yang muncul di permukaan tubuh sebagai akibat gesekan dengan pakaian atau benda dielektrik apa pun, sedangkan potensial listrik dengan urutan beberapa volt dibuat pada tubuh. Medan listrik terus berubah dalam waktu: pertama, muatan tribo dinetralkan - mereka mengalir turun dari permukaan kulit resistansi tinggi dengan waktu karakteristik ~ 100 - 1000 detik; kedua, perubahan geometri tubuh karena gerakan pernapasan, detak jantung, dll. menyebabkan modulasi medan listrik konstan di luar tubuh.
Sumber medan listrik lain di luar tubuh manusia adalah medan listrik jantung. Dengan membawa dua elektroda ke permukaan tubuh, dimungkinkan untuk mendaftarkan kardiogram yang sama tanpa kontak dan dari jarak jauh seperti dengan metode kontak tradisional. Perhatikan bahwa sinyal ini tidak berkali-kali lebih kecil dari medan tribocharges.
Dalam pengobatan, metode non-kontak untuk mengukur medan listrik yang terkait dengan tubuh manusia telah menemukan aplikasinya untuk mengukur gerakan dada frekuensi rendah.
Dalam hal ini, tegangan listrik bolak-balik dengan frekuensi 10 MHz diterapkan ke tubuh pasien, dan beberapa elektroda antena dibawa ke dada pada jarak 2-5 cm. Antena dan tubuh adalah dua pelat kapasitor. Menggerakkan dada mengubah jarak antara pelat, yaitu kapasitansi kapasitor ini dan, oleh karena itu, arus kapasitif diukur oleh setiap antena. Berdasarkan pengukuran arus ini, dimungkinkan untuk membuat peta pergerakan dada selama siklus pernapasan. Biasanya, itu harus simetris tentang tulang dada. Simetrinya rusak dan di satu sisi rentang geraknya kecil, ini mungkin menunjukkan, misalnya, fraktur tulang rusuk yang tersembunyi, di mana kontraksi otot terhalang di sisi dada yang sesuai.
Pengukuran kontak medan listrik saat ini paling banyak digunakan dalam pengobatan: dalam kardiografi dan elektroensefalografi. Kemajuan utama dalam penelitian ini adalah karena penggunaan teknologi komputasi, termasuk komputer pribadi. Mereka memungkinkan Anda mendapatkan elektrokardiogram resolusi tinggi (ECG HR).
Seperti yang Anda ketahui, amplitudo sinyal EKG tidak lebih dari 1 mV, dan segmen ST bahkan lebih kecil, dan sinyal tersebut ditutupi oleh gangguan listrik yang terkait dengan aktivitas otot yang tidak teratur. Oleh karena itu, metode akumulasi digunakan - yaitu, penjumlahan dari banyak sinyal EKG sekuensial. Untuk ini, komputer menggeser setiap sinyal berikutnya sehingga puncak R-nya sejajar dengan puncak-R dari sinyal sebelumnya, dan menambahkannya ke sinyal sebelumnya, dan seterusnya untuk banyak sinyal selama beberapa menit. Dalam prosedur ini, sinyal berulang yang berguna ditingkatkan, dan interferensi tidak teratur membatalkan satu sama lain. Dengan menekan kebisingan, dimungkinkan untuk menyoroti struktur halus kompleks ST, yang penting untuk memprediksi risiko kematian instan.
Dalam elektroensefalografi, yang digunakan untuk tujuan bedah saraf, komputer pribadi memungkinkan pembuatan peta seketika seketika dari distribusi medan listrik otak menggunakan potensi dari 16 hingga 32 elektroda yang terletak di kedua belahan pada interval waktu dalam urutan beberapa ms.
Pembangunan setiap peta melibatkan empat prosedur:
Video promosi:
1) mengukur potensial listrik di semua titik tempat elektroda berada;
2) interpolasi (lanjutan) dari nilai yang diukur ke titik-titik yang terletak di antara elektroda;
3) menghaluskan peta yang dihasilkan;
4) mewarnai peta dengan warna yang sesuai dengan nilai potensial tertentu. Gambar berwarna yang efektif diperoleh. Representasi dalam warna semu seperti itu, ketika sekumpulan warna, misalnya, dari ungu ke merah, ditetapkan ke seluruh rentang nilai bidang dari minimum hingga maksimum, sekarang sangat umum, karena sangat memudahkan analisis distribusi spasial yang kompleks bagi dokter. Hasilnya adalah urutan peta di mana Anda dapat melihat bagaimana sumber-sumber potensial listrik bergerak di sepanjang permukaan kerak bumi.
Komputer pribadi memungkinkan pembuatan peta tidak hanya dari distribusi potensial seketika, tetapi juga parameter EEG yang lebih halus, yang telah lama diuji dalam praktik klinis. Ini terutama mencakup distribusi spasial daya listrik komponen spektral tertentu dari EEG (irama α, R, γ, δ, dan θ). Untuk membuat peta seperti itu, dalam jendela waktu tertentu, potensi diukur pada 32 titik kulit kepala, kemudian spektrum frekuensi ditentukan dari catatan ini dan distribusi spasial dari komponen spektral individu dibangun.
Kartu ritme α, δ, I sangat berbeda. Gangguan simetri peta semacam itu antara belahan kanan dan kiri dapat menjadi kriteria diagnostik dalam kasus tumor otak dan beberapa penyakit lainnya.
Jadi, saat ini, metode non-kontak telah dikembangkan untuk mencatat medan listrik yang diciptakan tubuh manusia di ruang sekitarnya, dan beberapa penerapan metode ini dalam pengobatan telah ditemukan. Pengukuran kontak medan listrik menerima dorongan baru sehubungan dengan perkembangan komputer pribadi - kinerjanya yang tinggi memungkinkan untuk memperoleh peta medan listrik otak.
Medan magnet manusia
Medan magnet tubuh manusia diciptakan oleh arus yang dihasilkan oleh sel-sel jantung dan korteks serebral. Ini sangat kecil - 10 juta - 1 miliar kali lebih lemah dari medan magnet bumi. Sebuah magnetometer kuantum digunakan untuk mengukurnya. Sensornya adalah magnetometer kuantum superkonduktor (SQUID), yang masukannya juga mencakup penerimaan dari kumparan. Sensor ini mengukur fluks magnet ultra-lemah yang melewati kumparan. Agar SQUID berfungsi, SQUID harus didinginkan hingga suhu di mana superkonduktivitas muncul, mis. dengan suhu helium cair (4 K). Untuk ini, itu dan kumparan penerima ditempatkan di termos khusus untuk menyimpan helium cair - cryostat, lebih tepatnya, di ekornya yang sempit, yang dapat dibawa sedekat mungkin ke tubuh manusia.
Dalam beberapa tahun terakhir, setelah penemuan "superkonduktivitas suhu tinggi", SQUID telah muncul, yang dapat didinginkan secara memadai hingga suhu nitrogen cair (77 K). Sensitivitasnya cukup untuk mengukur medan magnet jantung.
Medan magnet yang diciptakan oleh tubuh manusia memiliki banyak lipat lebih kecil dari medan magnet bumi, fluktuasinya (gangguan geomagnetik) atau bidang perangkat teknis.
Ada dua pendekatan untuk menghilangkan pengaruh kebisingan. Yang paling radikal adalah terciptanya volume (ruangan) yang relatif besar di mana derau magnetis secara dramatis dikurangi oleh pelindung magnet. Untuk studi biomagnetik yang paling rumit (di otak), suara harus didesis sekitar satu juta kali, yang dapat dihasilkan oleh tumpukan multilayer dari paduan feromagnetik magnetik lunak (misalnya, permalloy). Ruangan terlindung adalah bangunan yang mahal, dan hanya pusat ilmiah terbesar yang mampu membelinya. Jumlah kamar seperti itu di dunia saat ini dalam satuan.
Ada cara lain yang lebih terjangkau untuk mengurangi pengaruh kebisingan eksternal. Hal ini didasarkan pada fakta bahwa, sebagian besar, suara magnetik di ruang sekitar kita dihasilkan oleh osilasi kacau (fluktuasi) medan magnet bumi dan instalasi listrik industri. Jauh dari anomali magnetis tajam dan mesin listrik, medan magnet, meskipun berfluktuasi seiring waktu, secara spasial homogen, berubah sedikit pada jarak yang sebanding dengan ukuran tubuh manusia. Faktanya, medan biomagnetik dengan cepat melemah dengan jarak dari organisme hidup. Ini berarti bahwa bidang luar, meskipun lebih kuat, memiliki gradien yang lebih rendah (yaitu laju perubahan dengan jarak dari objek) daripada bidang biomagnetik.
Perangkat penerima perangkat dengan cumi-cumi sebagai elemen sensitif dibuat sehingga hanya sensitif terhadap gradien medan magnet - dalam hal ini, perangkat disebut gradiometer. Namun, seringkali bidang eksternal (kebisingan) masih memiliki gradien yang terlihat, maka perlu menggunakan perangkat yang mengukur turunan spasial kedua dari induksi medan magnet - gradiometer orde dua. Alat seperti itu sudah dapat digunakan di laboratorium normal. Namun, gradiometer juga lebih disukai digunakan di tempat-tempat dengan lingkungan yang "tenang secara magnetis", dan beberapa kelompok penelitian bekerja di rumah non-magnetis yang dibangun secara khusus di daerah pedesaan.
Saat ini, penelitian biomagnetik intensif sedang dilakukan baik di ruangan berpelindung magnetis maupun tanpanya, menggunakan gradiometer. Dalam berbagai fenomena biomagnetik, ada banyak tugas yang memungkinkan berbagai tingkat redaman kebisingan eksternal.
