Kap 06: Elektr.Mess

-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

Energie -> Messgröße(Mensch) -> Wandlung-> Auswertung-> Anzeige -> Speicherung

• Elektrische Signale:
• EKG(Elektrokardiografie)
• EEG(Elektroenzephalografie)
• EMG(Elektromyografie)

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

• Chemische Größen:
• Sauerstoffsättigung

• Temperatur:
• Körpertemperatur

bbb

Siehe Folie 9

Weil bereits depolarisierte Regionen nicht nochmals erregt werden können

Herz pumpt etwa 5 l/min in unseren Körper

-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.

• -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

• -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

Siehe Folie 24

• -Der Summenvektor beschreibt die zeitliche und räumliche Erregungsausbreitung im Herzen
• -Seine Spitze beschreibt eine Vektorschleife im Raum

• Frontalebene
• Horizontalebene
• Sagittalebene

-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

• -Bipolar: Einthoven
• -Messen von der Potentialdifferenz zwischen zwei empfindlichen Elektroden

• -Unipolar: Golberger
• -avR
• -avL
• -avF
• -Erfassung des Potentials über eine Elektrode

• -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

• Nein, da ein Differenzsignal gemessen werden muss.
• Abhilfe schafft ein Instrumentationsverstärker:
• -Vorteil: Hoher Eingangswiderstand, hohe Gleichtaktunterdrückung
• -RG bestimmt die Verstärkung(10 bis 25)

• -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

• -Möglichst kurze, verdrillte Leitungen
• -Schirmung der Leitung schützt vor elektormagnetischen und kapazitiven Störeinflüssen aber nicht vor induktiven

-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

-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

• -Schockgeber
• -Durch gezielte Stromstöße werden Herzrhytmusstörungen behoben
• -Gleichzeitige Depolarisation aller Herzmuskel

-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

• -Chemisch durch Medikamente:
• Antiarrhytmika, Beta-Blocker

• -Physikalisch:
• Defibrillator, Schrittmacher

• -Erste eigene Hilfe:
• Wasser trinken, tief Einatmen

• -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

-original: 800uV, bis ca. 100 Hz und mehr

• -gemittelte Absolutwerte:
• gleichgerichtetes, verstärktes Signal wird ausgewertet

• -Einzelzuckungen
• -Tetanische Kontraktion(Dauerhafte Muskelverkürzung)

-Elektromyographie

• -Diagnose von Muskelkrankheiten
• -Messung der Erregungslaufzeit
• -Steuerung von Orthese und Prothese

Elektroenzhephalografie

-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

• -Diagnostisches Verfahren:
• Diagnose von Nervenleitungsstörung
• Verhaltenforschung
• Schlafforschung

-Steuerung technischer Geräte

• -Wesentlich mehr Kanäle
• -Wesentlich geringere Signalpegel als beim EKG
• -Anderes Filterverhalten -> Hohe Störunterdrückung
• -Gleiches Prinzip der Störunterdrückung wie beim EKG, aber ansprchsvoller

• -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