生物电磁学_精品文档.ppt

资源描述

生物电磁学_精品文档.ppt

《生物电磁学_精品文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物电磁学_精品文档.ppt（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

生物电磁学_精品文档.ppt

电离辐射电离辐射直接作用直接作用间接作用间接作用生物体分子激发电离生物体分子激发电离DNA周围物质周围物质（水水）激发电离激发电离原始创伤原始创伤扩散自由基扩散自由基分子内能转移分子内能转移与生物分子作用与生物分子作用生物自由基生物自由基物理阶段物理阶段10-1810-11s化学阶段化学阶段10-111s1、加成反应：

、加成反应：

OH和H对对DNA分子分子碱基亲和力碱基亲和力较大，造成核酸碱基损伤较大，造成核酸碱基损伤2、抽氢反应、抽氢反应：

（氧化性）氧化性）OH易从生物大分子中抽取一个易从生物大分子中抽取一个H，造成，造成DNA连断裂连断裂3、电子俘获、电子俘获：

（还原性）还原性）eaq-攻击攻击导致导致SS断裂，引起断裂，引起蛋白质、酶失活蛋白质、酶失活DNADNA和膜是射和膜是射线的靶，是线的靶，是引起细胞变引起细胞变化的关键化的关键生物电磁学生物电磁学（Bioelectromagnetism）用电磁学理论和方法研究包括电离辐射、静电场和磁场在内的电磁波与用电磁学理论和方法研究包括电离辐射、静电场和磁场在内的电磁波与具有电磁结构的生物体相互作用的机理、特性、规律以及应用的学科具有电磁结构的生物体相互作用的机理、特性、规律以及应用的学科生物电磁性质生物电磁性质（产生机制、理化性质和时空变化规律）（产生机制、理化性质和时空变化规律）电磁场的生物效应电磁场的生物效应1111生物电特性生物电特性蛋白质蛋白质构成成分氨基酸构成成分氨基酸在水中离解成离子基团或电在水中离解成离子基团或电偶极子偶极子DNA碱基和磷酸酯存在碱基和磷酸酯存在离子基团和电偶极子离子基团和电偶极子生物水生物水电偶极子电偶极子组织液组织液无机离子无机离子KK+NaNa+CaCa2+2+ClCl-等等体内电荷形式体内电荷形式：

离子、离子基团、电偶极子离子、离子基团、电偶极子氨基酸靠肽键联结聚合成多肽链氨基酸靠肽键联结聚合成多肽链原子中心不重合原子中心不重合使肽键呈现极性使肽键呈现极性一、蛋白质和一、蛋白质和DNA的偶极矩的偶极矩11、蛋白质的偶极矩、蛋白质的偶极矩（电磁作用靶点）（电磁作用靶点）带电原子的相互作用带电原子的相互作用维持空间构型维持空间构型二、生物水的电特性二、生物水的电特性水分子具有很强的偶极性；水分子具有很强的偶极性；能与其它离子或生物能与其它离子或生物大分子之间以氢键相联系，决定其构象和功能大分子之间以氢键相联系，决定其构象和功能平均寿命平均寿命10101111ss22、DNADNA的偶极矩的偶极矩DNADNA由核苷酸分子构成，核苷酸两端的基团都是由核苷酸分子构成，核苷酸两端的基团都是极化的，具有一定的电偶极矩。

极化的，具有一定的电偶极矩。

DNADNA中每一个碱中每一个碱基都具有一定的电偶极矩基都具有一定的电偶极矩.是电磁作用的靶点是电磁作用的靶点A-T5.9DC-G6.2D磷酸头磷酸头（亲水性）（亲水性）甘油酯尾甘油酯尾（疏水）（疏水）磷脂分子磷脂分子细胞膜细胞膜脂双层脂双层1、细胞静息电位细胞静息电位细胞膜内外存在电位差，称为膜电位。

细胞膜内外存在电位差，称为膜电位。

人体任何细微的活动，都伴随着生物电的产生和变化人体任何细微的活动，都伴随着生物电的产生和变化生物电是以细胞为单位产生的。

生物电是以细胞为单位产生的。

三、细胞电活动基础三、细胞电活动基础（组织液中的带电离子）（组织液中的带电离子）式中式中kk为玻耳兹曼常数；为玻耳兹曼常数；Z为离子价数。

为离子价数。

能斯特方程能斯特方程半透膜半透膜u静息电位静息电位KClKCl2、细胞的动作电位细胞的动作电位细胞受到刺激时，膜电位发生突然变化，即细胞受到刺激时，膜电位发生突然变化，即动作电位动作电位。

跨膜电位差形成的原因：

膜内外各种离子分布不均匀膜内外各种离子分布不均匀不对称性不对称性；膜对各种离子具有不同的通透性膜对各种离子具有不同的通透性选择通透性选择通透性；离子间存在静电相互作用离子间存在静电相互作用离子浓度和功能不同离子浓度和功能不同。

3、心电的产生心电的产生一个偶极子在体表某点的电位：

一个偶极子在体表某点的电位：

P=ql刺刺激激电偶极子的形成电偶极子的形成部分心肌细胞偶极子的电位：

部分心肌细胞偶极子的电位：

瞬时心电向量：

心电向量心电向量人体组织是容积导体，心肌细胞人体组织是容积导体，心肌细胞兴奋时，心电偶形成心电场，使兴奋时，心电偶形成心电场，使人体体表各点均具有一定的电位人体体表各点均具有一定的电位用心电图机记录下随心动周期而用心电图机记录下随心动周期而变化的电位差波形即为心电图。

变化的电位差波形即为心电图。

心电图心电图大量细胞组成的生物组织大量细胞组成的生物组织生物电信号源。

生物电信号源。

在体表检测电位的变化，可以反映体内的生理功能。

零电势点的确定零电势点的确定心电图导联心电图导联心电导联：

以单极导联法为例心电导联：

以单极导联法为例2cos600cos（1800+）=cos44、脑电的产生脑电的产生大脑皮层有数以亿计的神经元组成，神经元具有生物电活动，大脑皮大脑皮层有数以亿计的神经元组成，神经元具有生物电活动，大脑皮层经常具有持续的节律性电位的改变，称为层经常具有持续的节律性电位的改变，称为自发脑电自发脑电活动。

活动。

用电极在头皮上观察皮层的电位用电极在头皮上观察皮层的电位（10（10100100V）V）变化，记录到的脑电波称变化，记录到的脑电波称为为脑电图脑电图。

诱发电位：

由外界诱发（电、光、声等刺激）引起脑由外界诱发（电、光、声等刺激）引起脑电位的变化（经头皮引出电位的变化（经头皮引出001010V）V）脑电图脑电图xaL2a+四、细胞的电参量四、细胞的电参量xThecellmembraneasanRCcircuit神经细胞的电传导神经细胞的电传导树突树突轴突轴突五、生物电阻抗五、生物电阻抗1.1.不同组织导电性能差别大不同组织导电性能差别大：

人体外层是导电能力很差的皮肤人体外层是导电能力很差的皮肤,内部有导电能力较强的体液。

内部有导电能力较强的体液。

各组织的含水量、含离子量和结构特征不同，电阻率不同。

组织组织电阻率电阻率组织组织电阻率电阻率脑脊液脑脊液血清血清血液血液神经神经肝肝0.5550.7141.8525.080.0脑脑脂肪脂肪湿皮湿皮干皮干皮无膜骨无膜骨肌肉肌肉10710.810238.010240.010320.010590.0人体组织的直流电阻率（人体组织的直流电阻率（m）2.人体人体电阻抗与阻抗与电流流频率有关：

率有关：

人体可看成是一个电解质电容器和电阻的并联电路。

直流在细胞间隙流过；交流可通过细胞间隙和细胞直流在细胞间隙流过；交流可通过细胞间隙和细胞频率频率0100Hz10kHz10MHz10GHz电阻率电阻率909.17.72.00.8人体肌肉组织电阻率与频率的关系人体肌肉组织电阻率与频率的关系3.3.人体组织的电特性人体组织的电特性4.人体电阻抗的测量人体电阻抗的测量EffectsofFrequencyonNeuromuscularStimulation电疗电疗+对电流强度的反应对电流强度的反应（50Hz）50Hz）1mA1mA刺激感（麻木）；刺激感（麻木）；227mA7mA强烈麻刺感；强烈麻刺感；8810mA10mA手难摆脱电源；手难摆脱电源；202025mA25mA不能自主、呼吸困难；不能自主、呼吸困难；252580mA80mA呼吸肌痉挛、心室纤颤呼吸肌痉挛、心室纤颤对频率的反应对频率的反应外加各种频率的电流，可以影响体内的生理功能。

外加各种频率的电流，可以影响体内的生理功能。

人体中所含元素：

碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钠、钾、钙、镁、人体中所含元素：

碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钠、钾、钙、镁、铁等和一些微量元素。

其中多数有顺磁性（铁等和一些微量元素。

其中多数有顺磁性（3d3d或或4d4d族的过渡离子）。

族的过渡离子）。

蛋白质、酶和自由基均为顺磁性蛋白质、酶和自由基均为顺磁性占人体占人体70%70%的水具有弱抗磁性。

的水具有弱抗磁性。

极少数材料为铁磁性极少数材料为铁磁性一、生物材料的磁性一、生物材料的磁性1122生物磁现象生物磁现象生物磁学的研究内容包括两部分生物磁学的研究内容包括两部分：

生物机体自身或被诱发产生的磁场生物机体自身或被诱发产生的磁场诊断；诊断；磁场引起的生物效应磁场引起的生物效应治疗。

治疗。

二、人体磁场二、人体磁场生物组织、器官、细胞等存在很微弱的磁场。

产生原因：

生物组织、器官、细胞等存在很微弱的磁场。

产生原因：

变动磁场变动磁场：

生物电荷运动产生。

细胞膜内外的离子运动的生物电流产生：

生物电荷运动产生。

细胞膜内外的离子运动的生物电流产生的磁场；如心磁场的磁场；如心磁场1011T，脑磁场，脑磁场1012T定常磁场定常磁场：

自然界含有铁性成分及某些磁性物质：

自然界含有铁性成分及某些磁性物质（如如Fe3O4粉尘等）经粉尘等）经呼吸道吸入或经消化道食入人体内而形成的磁场；呼吸道吸入或经消化道食入人体内而形成的磁场；108T感应磁场感应磁场：

生物磁性材料（如肝、脾）在外磁场的作用下产生的磁场：

生物磁性材料（如肝、脾）在外磁场的作用下产生的磁场;诱发磁场诱发磁场：

在外界刺激下产生诱发电位，引起诱发磁场。

如诱发脑磁场：

在外界刺激下产生诱发电位，引起诱发磁场。

如诱发脑磁场10101313TT三、三、机体与外磁场的相互作用机体与外磁场的相互作用1、感应电动势、感应电动势：

生物（带电）体在磁场中运动所致。

分子极化分子极化电荷再分布；电荷再分布；带电粒子迁移带电粒子迁移传导电流；传导电流；2、洛仑兹力：

、洛仑兹力：

磁场中，带电粒子改变原来的运动方向。

化学物质内部再分布。

3、磁化、磁化：

具有固有磁矩的永磁偶极子、磁性微粒、正负离子、自由基等受磁具有固有磁矩的永磁偶极子、磁性微粒、正负离子、自由基等受磁场力矩作用产生磁化。

场力矩作用产生磁化。

沿外磁场取向（离子转动、改变分子键角）沿外磁场取向（离子转动、改变分子键角）4、磁力：

、磁力：

使具有固有磁矩的微粒产生位移。

导致化学物质的扩散和积累。

使具有固有磁矩的微粒产生位移。

导致化学物质的扩散和积累。

四、磁疗四、磁疗利用磁场治病，我国已有两千多年的历史。

利用磁场治病，我国已有两千多年的历史。

利用磁场的生物效应，已利用磁场的生物效应，已制成多种磁疗仪器。

简单的有磁石穴位粘帖胶布、磁化水杯、磁枕、磁制成多种磁疗仪器。

简单的有磁石穴位粘帖胶布、磁化水杯、磁枕、磁性腹带等。

性腹带等。

特点特点：

安全、方便、无痛苦。

：

安全、方便、无痛苦。

依据依据：

中医经络理论，在人体经穴处施加磁场。

：

中医经络理论，在人体经穴处施加磁场。

作用作用：

活血化淤、镇静止痛、消肿消炎、安神降压等。

：

活血化淤、镇静止痛、消肿消炎、安神降压等。

疗效疗效：

高血压、神经衰弱、各种疼痛性疾病乳肌劳损、扭挫伤、骨质增：

高血压、神经衰弱、各种疼痛性疾病乳肌劳损、扭挫伤、骨质增生、类风湿关节炎等。

生、类风湿关节炎等。

磁场类型：

恒定磁场、旋转磁场、脉冲磁场、交变磁场等恒定磁场、旋转磁场、脉冲磁场、交变磁场等研究内容：

研究内容：

磁场类型、磁场强度、作用部位、治疗时间等磁场类型、磁场强度、作用部位、治疗时间等五、心磁场与心磁图五、心磁场与心磁图（Magnetocardiogram）心肌的兴奋心肌的兴奋心脏电场心脏电场体外（心）磁场。

体外（心）磁场。

在体外测定胸部周围磁场变化，记录下来就是心磁图。

心磁图与心电图一样，用心磁图与心电图一样，用PP波、波、QRSQRS波群、波群、TT波、和波、和S

展开阅读全文