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Biofísica mecânica e eléctrica – 2. 1
Aula 2
Licenciatura em Engenharia Biomédica
- RAMO II: Electrónica Médica-
Paulo Mateus Mendes
http://dei-s1.dei.uminho.pt/pessoas/pmendes
Outubro de 2005
Biofísica Mecânica e Eléctrica
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Biofísica mecânica e eléctrica – 2. 2
• Biofísica eléctrica do nervo e do músculo.• Condução eléctrica num tecido excitável.• Modelo quantitativo do nervo e músculo incluindo
as equações de Hodgkin-Huxley.• Mapeamento biopotencial. • Electrofisiologia cardíaca.• Estimulação funcional eléctrica.
1. Jaakko Malmivuo & Robert Plonsey: Bioelectromagnetism - Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields, Oxford University Press, New York, 1995.
2. D Jennings A Flint BCH Turton LDM Nokes, Introductionto Medical Electronics Applications, Edward Arnold A Member of the Hodder Headline Group London Boston Sydney Auckland
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Introdução
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•BEN = bioengineering,
• BPH = biophysics,
• BEM = bioelectromagnetism,
• MPH = medical physics,
• MEN = medical engineering,
• MEL = medical electronics.
Biophysics: Solução dos sistemas biológicos utilizando conceitos físicos.
Bioengineering: Utilização da engenharia para dispositivos de cuidados de saúde, análise de sistemas biológicos.
Biotechnology: Estudo dos processos microbiológicos. Agricultura, alimentação e medicamentos. Medical electronics: Dispositivos e métodos electrónicos para a medicina. Medical physics: Ciência que se baseia nos problemas físicos da medicina clinica. Biomedical engineering: Aplicação dos métodos e técnicas da engenharia à biologia e medicina.
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Table 1.1 I ) Measurements of fields
(A) Bioelectricity (B) Bioelectromagnetism(Biomagnetism)
(C) Biomagnetism
Neural cells
electroencephalography (EEG) magnetoencephalography (MEG)
electroneurography (ENG) magnetoneurography (MNG)
electroretinography (ERG) magnetoretinography (MRG)
Muscle cells
electrocardiography (ECG) magnetocardiography (MCG)
electromyography (EMG) magnetomyography (MMG)
Other tissue
electro-oculography (EOG) magneto-oculography (MOG)
electronystagmography (ENG) magnetonystagmography (MNG)
magnetopneumogram
magnetohepatogram
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Table 1.2 II ) Stimulation and magnetization
(A) Bioelectricity (B) Bioelectromagnetism(Biomagnetism)
(C)Biomagnetism
Stimulationpatch clamp, voltage clamp
electric stimulation of the central nervous systemor of motor nerve/muscle
magnetic stimulation of the central nervous system or of motor nerve/muscle
electric cardiac pacing magnetic cardiac pacingelectric cardiac defibrillation magnetic cardiac defibrillation
Therapeutic applicationselectrotherapy electromagnetotherapy magnetotherapy
electrosurgery (surgical diathermy)
Magnetization magnetization offerromagnetic
material
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Table 1.3 III ) Measurement of intrinsic properties
(A) Bioelectricity (B) Bioelectromagnetism(Biomagnetism)
(C) Biomagnetism
electric measurement ofelectric impedance
magnetic measurement ofelectric impedance
measurement of magneticsusceptibility
impedance cardiography magnetic susceptibilityplethysmography
impedance pneumography magnetic remanence measurement
impedance tomography impedance tomography magnetic resonance imaging (MRI)
electrodermal response (EDR)
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a) Neurofisiológico
b) Cardíaco
c) Outros orgão e tecidos
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Sistema Nervoso Central
•Cérebro
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Sistema Nervoso Central
•Espinal medula
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Sistema Nervoso Periférico
• Células nervosas e fibras que emergem do cérebro e da espinal medula e comunicam com o resto do corpo
• 2 tipos
• Sensitivas – recebem informação - visão
• Motoras – enviam informação - músculos
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Nervo Periférico Humano
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Reflexo
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Lesões da Espinal Medula
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Neurónios e Nervos
Anatomia do neurónio
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Células Nervosas - Neurónios
1um - m
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Células Nervosas - Neurónios
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Membrana da célula
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Membrana da célula
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Sinapse
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Estrutura do músculo esquelético
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Célula muscular
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Estrutura Muscular
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Cooperação entre músculos e esqueleto
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Célula muscular
- Smooth muscles are involuntary (i.e., they cannot be controlled voluntarily). Their cells have a variable length butare in the order of 0.1 mm. Smooth muscles exist, for example, in the digestive tract, in the wall of the trachea, uterus, and bladder. The contraction of smooth muscle is controlled from the brain through the autonomic nervous system.
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Biofísica mecânica e eléctrica – 2. 27
Célula muscular
Striated muscles, are also called skeletal muscles because of their anatomical location, are formed from a large number of muscle fibers, that range in length from 1 to 40 mm and in diameter from 0.01 to 0.1 mm. Each fiber forms a (muscle) cell and is distinguished by the presence of alternating darkand light bands. This is the origin of the description "striated," as an alternate terminology of skeletal muscle
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Biofísica mecânica e eléctrica – 2. 28
Célula muscular
Cardiac muscle is also striated, but differs in other ways from skeletal muscle: Not only is it involuntary, but also when excited, it generates a much longer electric impulse than does skeletal muscle, lasting about 300 ms. Correspondingly, the mechanical contraction also lasts longer. Furthermore, cardiac muscle has a special property: The electric activity of one muscle cell spreads to all other surrounding muscle cells, owing to an elaborate system of intercellular junctions
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Potencial de repouso
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Biofísica mecânica e eléctrica – 2. 31
Funcionamento Bioeléctrico da Célula