Способ определения пороговых фибрилляционных токов

 

Изобретение относится к физиологии . Цель изобретения - снижение травматичности способа. Многократно подают внешний ток фиксированной частоты в момент возникновения восходящей ветви фаты Т кардиоцикла. Устанавливают значение внешнего тока, вызвавшего экстрасистолу, и определяют значение порогового фибрилляционного тока. Способ позволяет исследот вать влияние любой комбинации частот при любых соотношениях токов. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 09 В 23/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вр ; гф цЦ венно. тогда — 1,2 exp((-Å вЂ” 90)/50) +

dt где С„, + 0,015 ехр ((Е,„+ 90) /603;

4, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4165120/28-14 (22) 18.12.86 (46) 07.03.89. Бюл. 1Ф 9 (71) Таджикский политехнический институт (72) М.Я.Хакел В.В.Таранова и В.И.Шуцкий (53) 615.476(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1145360, кл. G 09 В 23/28, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОГОВЫХ

ФИБРИЛЛЯЦИОННЫХ ТОКОВ

Изобретение относится к электрофизиологии, электропатологии и электробезопасности и может быть использовано для моделирований различных состояний сердца при воздействии на него токами различной частоты и амплитуды в течение любого времени, а также для обоснования времени и уставки срабатывания устройств защитного отключения.

Цель — снижение травматичности способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Электрический ток от внешнего источника, проходя через организм человека, влияет на параметры трансмембранного потенциала.

Уравнение трансмембранного потенциала имеет вид

1 I — — (т + I + I )+—

С ala к "н С

Ф ill — емкость мембраны, отнесенная к единице площади, SU, 464398 А1 (57) Изобретение относится к физиологии. Цель изобретения — снижение травматичности способа. Многократно подают внешний ток фиксированной частоты в момент -возникновения восходящей ветви фаты Т кардиоцикла. Устанавливают значение внешнего тока, вызвавшего экстрасистолу, и определяют значение порогового фибрилляционного тока. Способ позволяет исследо-, вать влияние любой комбинации частот при любых соотношениях токов. 1 табл.

) I, I.,,I — натриевый, калиевый, анионный и внешний токи соответстI< = (400 m3h + О, 14) (E 40);

Т, = (Ч„,+ Ч„)(Е,„+ 100) Т.„= О, dE 1 — — ((400 m h + 0,14) (E -40)+

+ (Чк + Чк )*э

rPe *(E-+100)3+ С-

q,, q проводимости мембраны для первого и второго калиевых каналов, отнесенные к единице площади

1464 I 98 (1-n) — p n

dn и 9

-- =о((1-m) — р ° m;

dm

Щ л

dh

ЙС вЂ” =d„(1-h} — р h, Ъ

01 (-Е-48) и

2. ехр (.(- Е,„- 48) /151

0 12 (Е + 8)

tn ехр ((Е „ 8) ./15 1 — 1

20 50

I y мА (собака) 160 400

105

100

m, h и — безразмерные переменные, описывающие активацию натриевой системы и инактивацию калиевой системы соответственно. где „, H Д1 - коэффициенты, зависящие от трансмембранного потенциала 8„, р ф °

0 0001 (- Et — 50) ехр((- Е,„- 50)/101- 1 р„= 0,002 ехр((- Е - 90)/80); с = 0,17 ехр((- Е,„- 90) /201; — Е, — 42

p1,= (ехр (— — — ) -; 1j — 1.

В начальный момент времени все волокно находится в состоянии покоя

1 и стимулируется током плотностью Im.

В состоянии покоя значение транс мембранного потенциала: (Е = - 90mB С = 12 ф/

Твф мА 39 7 26 4 (человека}

Из таблицы видно, что наибольшей опасностью для человека обладает ток частотой 50 Гц. С увеличением частоты внешнего тока величина порогового фибрилляционного тока увеличивается, что соответствует данным, полученным в эксперименте на собаках.

В систему уравнений Нобла вводятся постепенно возрастающие по амплитуде значения внешнего тока при фикВышеприведенная система уравнений Ходжкина-Хаксли в модификации Нобла с параметрами волокна миокарда рассчитывается на ЦВМ.

Момент подачи внешнего тока I + определяется на восходящей ветви фазы

Т кардиоцикла и равен 520 мс.

При получении положительного значения вынужценного потенциала дейст1 вия клетки волокна миокарда определяется действующее значение порогового фибрилляционного тока (I<< ) через человека по выражению р (Iì / 2 ) S„„»

rye I« — амплитудное значение тока через единицу площади, которое вызвало вынужденный

20 потенциал действия (экстрасистолу), мкА/см ;

S „ — поперечное сечение груди на уровне сердца, см и 2 — коэффициент перевода тока

25 от амплитудного к действующему значению.

При токе промышленной частоты вынужденное колебание клетки при постепенном увеличении его амплитудного значения вызывалось подачей импульса тока плотность 45 мкА/см .

Ток частотой 20 Гц вызывает фибрилляцию при Х р = 39,7mA.

Значения порогового фибрилляционного тока для человека (Х„ ), полученные на ЦВМ и фибрилляционного тока для собак (I ), полученные экспериментально при различных частотах (f) внешнего тока, показаны в таблице.

40 $ „„ - принимается равным 800 см2 .

80 200 500

85, 1 198, б 567,4

60 сированной частоте в момент появления восходящей ветви фазы Т кардиоцикла.

Причем для каждого амплитудного значения внешнего тока производится расчет на ЦВМ. Появление вынужденного

6 потенциала действия (экстрасистолы) вызывает наступление предфабрилляционного состояния сердца с последующей фибрилляцией. Величина тока. вызвавшая этот потенциал действия, и бу1464 t98 дет пороговой. Затем амплитудное значение тока I,, вызвавшего экстрасистолу, представляется в выражении (1) для расчета действующего значения порогового фибрилляционного тока (Тф ) °

Пример. Определение порогового фибрилляционного тока при частоте f = 50 Гц.

В программу модели вводятся следующие исходные. параметры: параметры внешнего тока (Э„), описываемого выражением где 1 — амплитудное значение внешнего тока второй частоты, t0 — значение второй частоты внешнего тока.

Для получения значения порогового фибрилляционного тока при смеси двух частот вводятся дополнительные параметры: значения Х„ и К . Остальные параметры оставляются прежними. 3атем производятся аналогичные действия, рассмотренные в примере.

Предлагаемый способ определения

20 пороговых фибрилляционных токов позволяет быстро и безопасно проводить исследование воздействия на организм о .различных токов как по величине, частоте, длительность воздействия, так

25 и по.частотному составу смеси токов на сердце человека с различными сечениями грудной клетки и может быть использован при анализе в случае поражения электрическим током, выра30 ботке критериев электробезопасности, величины тока уставки и времени срабатывания устройств защитного отключения.

Модель позволяет легко исследо35 вать влияние на сердце токов смешан ных частот, так как частотный состав промышленных токов сложен иэ-за все более широкого применения полупроводо никовой техники, а сложность натурно0 .го эксперимента высока. Она возрастает с увеличением гармонических составляющих токов питающей сети. Модель позволяет практически без увеличения машинного времени исследовать влияние любой комбинации частот при любых соотношениях токов.! где I, — значение амплитуды внешнего тока частотой 50 Гц;

f, — значение частоты тока, равное 50 Гц, время начала воздействия внешнего тока Тц = 520 мс время конца воздействия внешнего тока Т „ = 540 мс; время начала интегрирования Р„ = 0 мс; время конца интегрирования P x =

= 2000 мс.

Для иллюстрации действия модели без внешнего тока сначала I,приравнивается к нулю, остальные параметры оставляются прежними. В результате на

ЦВМ ЕС-1022 получена распечатка У

На ней видны два естественных спайка, возникших без влияния внешнего тока (I = О) за две секунды, что соответствует частоте пульса 60 ударов в минуту.

Затем в программе модели задается

Т»,„= 40 мкА/см2 . Остальные параметры остаются прежними. На полученной ре(зультирующей распечатке N- 2 виден отклик модели на воздействие внешнего тока. Однако, его наибольшее значение ниже нуля и равно -9,3 мВ. Экстрасистола не получена.

После ввода в программу модели

Е = 45 мкА/см при прежних остальных параметрах на результирующей распечатке Ф 3 виден вынужденный спайк, наибольшее значение которого превышает нулевое и равно 7,9 мВ. Экстрасистола получена. Можно произвести расчет значения порогового фибрилляционного тока по выражению

В0 Способ определения пороговых фибрилляционных токов путем пропускания фибрилляционного тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения травматичности способа, многократно подают внешний ток фиксированной частоты в момент возникновения восходящей ветви фазы Т кардиоцикла, затем устанавливают значение внешнего тока, вызвавшего экстрасистолу, пф (Т» /

I„= I, cos(27> f,t), (2) где I,= 45 мкА/см, S 800 см2.

Хпф = 26400 мкА = 26,4 мА.

В случае воздействия на объект смеси двух частот выражение для внешнего тока имеет вид

Б

I = I, cos(2> f, С) + I icos(27tf a), формула изобретения

1464198 и определяют значение порогового ( фибрилляционного тока по формуле

Корректор В.Романенко

Заказ 828/53 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

У»

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Ip4 (Т,„ / /2) . Б р

5 где I, — амплитудное значение тока через единицу площади, Составитель А.Лычкова

Редактор Л.Зайцева Техред И.Ходанич

8 вызвавшей потенциал действия, мкА/см ;

$ „ — поперечное сечение груди на уровне сердца, см ;

I „g — - пороговый фибрилляционный ток„. мкА.