Читать реферат по информатике, вычислительной технике, телекоммуникациям: "Моделирование процесса электростимуляции методом передаточной функции" Страница 3

(Назад) (Cкачать работу)

Здесь возможны различные варианты:

один высокоамплитудный импульс вызывает сокращение мышцы, а ему предшествует (или следует за ним) низкоамплитудный противоположной полярности, но равной энергии (рис.3, а, б);

чередуется полярность одинаковых по своим параметрам прямоугольных импульсов (рис.3, в). Частным случаем может быть чередование полярности парных импульсов (рис.3, г), которые используются для того, чтобы снизить амплитуду стимулов и тем самым уменьшить раздражающее воздействие на рецепторы кожи.

Рисунок 3. Прямоугольные импульсы с чередующейся полярностью и равной энергией.

Считается, что наиболее энергетически выгодной является экспоненциальная форма импульса тока; при прямоугольной форме импульса возбуждение возникает с затратами мощности, превышающими оптимальные на 22%. Для скелетной мускулатуры оптимальная длительность импульса при минимальной энергии раздражения составляет 0,064 - 1,23 мс, что соответствует продолжительности потенциала действия двигательных нервных волокон. Это относится к иннервируемым ими здоровым мышцам или к мышцам, находящимся в спастическом состоянии в результате центральных парезов и параличей. При периферических двигательных нарушениях длительность стимула должна быть большей (до сотен миллисекунд).

В ряде исследований сравнивали энергию раздражения с энергией надпорогового тетанического сокращения мышцы, варьируя поочередно частоту, амплитуду и длительность стимулирующих импульсов. Если при этом один из указанных параметров изменялся, а два других оставались постоянными, то можно было получить оптимальные значения частоты, силы и длительности. При этом ответная реакция определялась энергией раздражения. Однако такой подход справедлив лишь до того момента, пока не наступит мышечное утомление, при котором сила сокращения мышц падает при тех же параметрах раздражения. Важным свойством нервно-мышечных структур при раздражении электрическими сигналами является зависимость возбудимости от скорости изменения амплитуды стимулирующего сигнала, т.е. производной du/dt. Известна работа, в которой возбуждение W выражается в виде функции ряда характеристик электрического стимула, в число которых входят энергетическая и информационная компоненты, скорость изменения амплитуды и др.:

(1)

Количественное значение каждой из компонент предлагается определять из уравнения , где - весовые коэффициенты.

Будем считать, что за период электростимуляционного воздействия Tо характеристики биологических тканей изменяются незначительно. Известно, что оптимальным электростимулирующим импульсом, вызывающим сокращение мышцы, является импульс, которой имеет минимальную мощность и оказывает наименьшее воздействие на кожу и рецепторы:

(2)

где Pэл - мощность сигнала электростимуляции, Pм - мощность, развиваемая соответствующей мышцей, u(t) – падение напряжения на электродах в процессе электростимуляции, i(t) - ток, протекающий через электроды, Tс – период сигнала, F(t) – сила, развиваемая мышцей, V(t) - скорость сокращения мышцы, t

Похожие работы