Efectul Joule-Lenz in Medicina

Student:Totan Nicolae Alin

Grupa:1031 B

Introducere

Efectul termin, denumit i efectul Joule-Lenz, este reprezentat de

fenomenul disiprii cldurii ntr-un conductor atunci cnd acesta este traversat

de un curent electric. Acest fenomen este datorat interaciunii sarcinilor

purtatore de curent, electronii, cu atomii conductorului, ce opun rezisten

naintrii sarcinilor. Din interaciunea lor, electronii cedeaz energie cinetic

atomilor, marind astfel agitaia termic n masa conductrului.

Cu alte cuvinte, cldura degajata ntr-un interval de timp, cnd un

conductor este traversat de un curent electric, de intensitate I, este proporional

cu ptratul intensitii curentului electric, cu rezistena electrica i cu intervalul

de timp considerat.

Legea se poate exprima: Q=I2*R*t

Q - cldur degajat , [J]

I - intensitatea curentului electric [A]

R rezistivitate electric[Ohm]

t timp [s]

In medicina Efectul Joule-Lenz este prezent la interventia a mai multor

aparate :

Defibrilatorul Cardiac

Defibrilarea este o tehnica de restabilire a ritmului cardiac normal

prin aplicarea unui impuls de nalta tensiune si timp scurt miocardului.

Defibrilatorul foloseste curentul de descarcare a unui condensator ntre

doi electrozi aplicati pe toracele pacientului. Cnd este necesara

corectarea unor aritmii, socul electric este sincronizat cu unda R, tehnica

numindu-se cardioversie.

La nchiderea contactului 1, C se ncarca pna la UC de la un

redresor de nalta tensiune, apoi 1 se deschide. La o comanda (manuala

sau sincronizata) contactele 2a si 2b se nchid, ceea ce descarca C pe

electrozii ED. Energia condensatorului este EC = (1/2)CUC2. Forma de

unda Lown a curentului de defibrilare depinde de parametrii electrici ai

circuitului (C, L, Rin, Rp ).(fig1)

(fig1)Principiul Defribilatorului cardiac explicat mai sus

Fibrilaia ventricular este rezultatul depolarizrilor necontrolate

localizate n muchiul cardiac. Acest proces afecteaz activitatea de pompare a

sngelui de ctre inim. Deoarece n aceast situaie dup 3 minute se produc

distrugeri ireparabile ale creierului i moartea, este obligatorie intervenia de

urgen n vederea restabilirii funciei cardiace. Instalarea fibrilaiei ventriculare

apare datorit unor medicamente, tromboz coronarian, dereglri electrolitice

sau electroocuri la cureni de frecvena reelei.

Tratamentul acestei afeciuni se face prin depolarizarea n totalitate i sincron a

muchiului cardiac . n urma depolarizri, nodurile Sino-Atrial i Atrio-

Ventricular trebuie s i reia funcia de pacemaker i s restabileasc ritmul

normal al inimii . Metoda cea mai siguri mai eficace de a opri fibrilaia

ventricular const n a trece un puls de curent de scurt durat prin ventricule .

Acest lucru poate fi realizat fie prin aplicarea electrozilor direct pe inim, fie cel

mai adesea prin plasarea electrozilor pe pieptul pacientului

Defibrilarea se defineste ca fiind procesul electric de transmitere a unui

curent prin electrozi spre muschiul cardiac al pacientului in scopul restabilirii

ritmului cardiac. Acest curent se poate aplica;

direct pe muschiul cardiac curenti de valoare mica, metode chirurgical

invazive;

transtoracic metode neinvazive care necesita in schimb curenti relativ

mari.

(fig2)

Electrochirugie cu bisturiu electronic

Funcia de bisturiu electronic este realizat de cureni de nalt frecven,

care distrug esuturile prin efect termic local. Tierea (electrotomia),

coagularea, cauterizarea i uscarea se obin folosind frecvene de 250 kHz4

MHz, care dezvolt o energie termic W dat de forma local a legii Joule-

Lenz:

W = t J 2 .

n formula de mai sus J este densitatea de curent, - rezistivitatea

esutului i t - timpul.

Principiul electrochirurgiei este prezentat n Figura 3, n care: (a) sistem

monopolar cu electrod neutru; (b) sistem monopolar fr electrod neutru; (c)

coagulare bipolar. n figur, 1 este esutul, 2 - electrodul activ, 3 - electrodul

neutru, 4 - pies auxiliar avnd comutatorul modului de lucru, 5 - capacitate

parazit, 6 - generator de nalt frecven, 7 - vas de snge, 8 - penset bipolar.

Electrodul activ este realizat din cauciuc conductor sau oel inoxidabil i el poate

avea form de cuit, scalpel, sfer, ac sau bucl.

Practic, nclzirea lichidului celular produce un ir de microexplozii care

determin tierea esutului. Adncimea i durata tierii depind de puterea

semnalului, iar coagularea de puterea i gradul de modulaie al semnalului de

coagulare.

(fig3) Electrochirurgie

Figura 4 prezint semnalele folosite: (a) tiere fr coagulare (f =350

kHz); (b) tiere cu grad variabil de coagulare; (c) coagulare monopolar;

(d) coagulare bipolar (f =700 kHz).

(fig4)Semnale pentru electrochirurgie

Aparatele de electrochirurgie pot fi de putere mic (< 50 W), medie

(50150 W) sau mare (150400 W). Un astfel de aparat de producie indigen

este prezentat n Figura 5

(fig5)Aparat pentru microelectrochirurgie

Electrocardiograma

Electrocardiograma reprezinta activitatea de contractie si relaxare a inimii si

poate fi inregistrata relativ usor cu ajutorul unor electrozi plasasti la suprafata

corpului pe membre si pe piept.

Bibliografie:

Hariton Costin-Electronica medicala

Alimpie Ignea-Compatibilitatea electromagnetica in medicina