Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1 Методики измерения сопротивления кожи
1.1 Метод Фере и Тарханова
1.1.1 Электрокожное сопротивление как показатель состояния человека
В инженерно-психологических и медико-биологических исследованиях, особенно при оценке уровня психоэмоциональной напряженности оператора (пациента), широко применяются электрофизиологические показатели состояния человека. Так, кожно-гальваническая реакция (КГР) широко используется для изучения вегетативной нервной системы, определения особенностей психофизиологических реакций и исследования черт личности.
Первым, кто обратил внимание на потенциалы кожи, был наш соотечественник И.Р.Тарханов [1]. Он первым обнаружил изменение электрических явлений в коже человека при раздражении органов чувств и различных формах психической деятельности, о чем он до ложил 22 апреля 1889 г. на заседании Петербургского общества психиатров и невропатологов: «... течение, хотя бы и мимолетное, почти всех форм нервной деятельности, начиная от простейших чувств, ощущений и кончая умственными операциями и волевыми разрядами, сопровождается усиленной деятельностью кожных желез челове ка».
И.Р.Тарханов установил, что любое раздражение, нанесенное человеку, через 1 – 10 сек. латентного периода вызывает сначала легкое и медленное, а затем все ускорявшееся отклонение зеркала галь ванометра, часто выходящее за пределы шкалы. Это отклонение иног да продолжается еще несколько минут по прекращении действия раздражителя. Постепенно зеркало гальванометра возвращается в исход ное положение.
Тогда же было замечено, что электрические явления в коже человека резко усиливаются при мнимом воображении ощущения, при абстрактной умственной деятельности, при возбуждении нервной си стемы, при утомлении.
По Тарханову, причина колебаний КГР заключается в усилении нервной активности человека, что сопровождается повышением секреции пота и проявляется в возникновении гальванического тока на поверхности кожи. Роли секреции потовых желез в генезе КГР посвящено большое количество работ. Также зафиксировано, что кожно-гальваническая реакция не регистрируется на участках тела, анатомически не имеющих потовых желез (красная кайма губ и др.)
Изучение потенциалов кожи в условиях клиники показало зависи мость кожных потенциалов от состояния вегетативной нервной системы и возможность суждения по электрическим показателям кожи о целом ряде различных особенностей протекания патологических процессов.
В 1962 г. в США запатентована система для сигнализации при потере бдительности оператором [1]. Она основана на изменении электрического сопротивления кожи поверхности ладони. Это сопро тивление резко увеличивается (в три раза) при высокой температу ре тела, во сне или в нетрезвом состоянии.
Аналогичное устройство применяется во Франции для определе ния степени трезвости водителей автомашин [1]. Электроды вмонтирова ны в рулевое колесо, и при опьянении водителя двигатель завести невозможно.
Интересные записи были получены в момент пробуждения космонавтов – падение сопротивления кожи совпадает с открыванием глаз.
Импеданс кожи меняется во время еды. В зависимости от времени дня проводимость кожи увеличивается к полудню и достигает максимума, а затем, к вечеру, падает. На дневной ритм накладыва ются психофизиологические влияния. Сопротивление увеличи вается с возрастом, независимо от пола.
Некоторые исследователи не без успеха применяли анализ кожных потенциалов для определения беременности, для диагностики и прогноза раковых заболеваний.
КГР можно использовать для подбора людей, выполняющих опреде ленные задачи, и для контроля за состоянием оператора перед ра ботой повышенной трудности. Есть закономерности, проявлявшиеся в виде статистического подобия действий различных людей в одинаковых условиях при решении одинаковых задач.
Однако практически во всех работах отмечается, что существенная зависимость физиологических норм от индивидуальных особенностей пациента позволяет надежно диагностировать только резко выраженные изменения состояния, такие как шок, гипоксия и т.п. Установлено, что сопротивление кожи колеблется в пределах от 10 кОм до 2 МОм. Так, ЭКС лица и тыла кисти находится в пределах от 10 до 20 кОм, кожи бедра – 2 МОм, ладони и подошвы – от 200 кОм до 2 МОм [1].
Поэтому наибольшую диагностическую ценность имеют не абсолютные значения сопротивления, физиологические нормы которого значительно варьируются для разных индивидуумов, а анализ динамики кожно-гальванической реакции, или, что то же самое, относительное изменение электрокожного сопротивления в зависимости от навязанного режима работы.
Согласно теории генеза кожно-гальванической реакции секреторная деятельность потовых желез тесно связана с активностью нервной системы человека. Активация психомоторных функций вызывает обильное выделение пота, и сопротивление кожи падает. При обратном течении процесса пот поглощается, и сопротивление кожи растет. Причем первое состояние ЦНС принято называть концентрацией, а второе – релаксацией [1].
Анализ динамики электрокожного сопротивления привлекателен для исследования также и с практической стороны. Это:
· отсутствие влияния постоянного сопротивления элемента «электрод-кожа» в измерительной цепочке. Система «электрод-кожа» представляет собой комплексное сопротивление и значительно влияет на результаты конечных измерений. Для его уменьшения необходимо использовать специальные электроды и смачивание поверхности контакта электрода с кожей токопроводящим раствором. При измерении относительного изменения сопротивления эта постоянная величина вычитается и не влияет на результаты, поэтому нет необходимости использовать специальные средства измерения;
· некритичность к постоянной погрешности измерения, обусловленной техническими характеристиками средства измерения. Такие требования существенно снижают стоимость технических средств, применяемых для измерения ЭКС;
· отсутствие влияния внешних факторов на показания измерения, таких как температура окружающей среды, помехи от бытовых электрических приборов и т.д. Все постоянные помехи в результате измерения самовычитаются;
· низкие требования к персоналу, принимающему участие в процессе измерения. Нет необходимости в навыках нахождения биологически активных точек. Электроды можно накладывать на любые участки кожи пациента.
Изолируясь от абсолютных значений ЭКС и принимая за физиологическую норму рост сопротивления в фазе релаксации и уменьшение сопротивления в фазе концентрации, можно строить объективную картину психофизического состояния человека.
Существуют два метода регистрации кожно-гальванических реакций: по Тарханову (регистрация электрических потенциалов кожи) и по Фере (регистрация электрического сопротивления кожи). Оба метода, как показатели состояния организма, дают идентичные результаты, только латентный период изменения сопротивления кожи несколько выше, чем при изменении потенциалов кожи.
Таблица 1.1 – Методы исследования электрической активности кожи
|
Фере |
Тарханов |
|
активный (с внешним источником поля) |
пассивный |
|
наложение электродов непосредственно на кожу испытуемого (контактные) |
|
|
измерение сопротивления или электропроводимости |
измерение электрических потенциалов кожи |
Возникновение электрических потенциалов кожи впервые в мире исследовал русский физиолог, знаток «животного электричества», ученик И.М.Сеченова, Иван Романович Тарханов. В мировой литературе этот метод носит название феномена Тарханова и заключается в усилении гальванических явлений в коже человека при раздражении органов чувств и различных формах психической деятельности. В.П. Горев отмечает, что, как и многие другие открытия наших отечественных ученых, феномен Тарханова должным образом не был освещен в зарубежной литературе. Наоборот, он был оттеснен появившимся через 20 лет (1909 г.) так называемым «психогальваническим рефлексом» Верагута. Метод О.Верагута не отражает биоэлектрических изменений, возникающих в коже, а регистрирует результаты поляризационных процессов при включении в цепь (пропускание через кожу) постоянного тока напряжением в несколько вольт, что искажает суть явления.
Первым, кто обратил внимание на потенциалы кожи, был Дюбуа-Реймон. На изолированной коже лягушки он показал, что ее электробиотоки по своей величине превосходят даже нервные и мышечные.
И.Р.Тарханов заметил, что электрические явления в коже человека резко усиливаются при мнимом воображении ощущения, при абстрактной умственной деятельности, при возбуждении нервной системы, при утомлении.
Стационарная разность потенциалов кожи равна 10 – 20 мВ на расстоянии 1 см между электродами. При раздражении могут наблюдаться колебания до 100 мВ и более.
Исследование «животного магнетизма» привело Р.Вигуру к измерению сопротивления кожи при прохождении электрического тока. Этой методикой с успехом воспользовался У.Фере и в 1888 г. с ее помощью впервые систематизировал связи между сенсорными ощущениями и эмоциями, с одной стороны, и колебаниями кожного сопротивления – с другой [1].
Инженер Мюллер в 1904 г., проверяя чувствительность сконструированного им гальванометра, решил вместо омического сопротивления подключить человека. При этом он заметил странное явление: стоило чем-либо воздействовать на центральную нервную систему человека, как стрелка гальванометра начинала отклоняться, как будто в цепи уменьшалось сопротивление. Мюллер обратился за советом к Верагуту, видному физиологу. Вначале Верагут думал, что это какой-то артефакт, но, ознакомившись с работами Тарханова и Фере, понял, что это явление обусловлено воздействием на нервную систему человека и назвал его «психогальваническим рефлексом».
По сути, методики Фере и Верагута – Мюллера ничем не отличаются друг от друга и призваны изучать изменения сопротивления кожи, хотя и не достигают этого, так как для измерения сопротивления жидкостей необходимо пользоваться переменным, а не постоянным током. Физики для этих целей применяют мостик Кольрауша, а не Уитстона.
Таким образом, методы изучения КГР по Тарханову и Фере принципиально отличаются друг от друга: Тарханов избегал применения постоянного тока, а Фере подключал к цепи источник постоянного тока в 2 – 4 вольта, что осложняет электрофизиологические явления поляризационными процессами.
Таблица 1.2 – Качественные характеристики методов измерения КГР
|
Характеристики |
Методы измерения КГР |
|
|
пассивный |
активный |
|
|
Возмущающее воздействие на объект исследования |
слабое |
от слабого до сильного |
|
Помехоустойчивость |
плохая |
хорошая |
|
Информативность |
состояние поверхности кожи, величина электродного потенциала, состояние подкожной структуры |
состояние поверхности кожи, состояние подкожной структуры, |
|
Техническая реализация |
сложная (фильтрация, обработка и выделение полезного сигнала, масштабирование, преобразование) |
простая (формирование измерительного сигнала масштабирование, преобразование) |
К негативным сторонам метода Фере следует отнести и то, что, пользуясь этим методом, регистрируют изменения двух видов сопротивлений: сопротивление самой кожи и контактного сопротивления электродов. Так возник вопрос о роли колебаний сопротивления кожи (СК) электрическому току при кожно-гальваническом рефлексе.
Установлено, что сопротивление кожи колеблется в пределах от 10 кОм до 2 МОм. Так, по данным Вальтера, СК лица и тыла кисти находится в пределах от 10 до 20 Ком, кожа бедра – 2 МОм, ладони и подошвы – от 200 кОм до 2 МОм. По мнению Е.Н.Брюкина, электрическое сопротивление кожи (ЭСК) в различных местах тела колеблется в пределах 0,08 – 2,5 МОм. В Институте неврологии АМН СССР в качестве нормы приняты следующие показатели для ЭСК (в килоомах); лоб – 10, шея – 35, ладонь – 20, живот – 525, бедро – 525, колени – 400. Р.И.Утямышев считает, что СК варьирует от 2 до 200 кОм.
В 1950г в университете города Киото, Япония, группа исследователей под руководством профессора медицинского факультета Y.Nakatani показала, что состояние некоторых групп органов или систем организма отражается на электропроводности отдельных участков кожного покрова человека. Было установлено относительное взаимосоответствие между указанными электрически активными зонами кожи человека и точками меридианов [2].
Уже тогда считали, что меридианы тела человека могут использоваться как чувствительные индикаторы, сигнализирующие о наступившей опасности и ее масштабах. Y.Nakatani измеряя сопротивление кожи у пациентов, страдающих отеками почечного происхождения, обнаружил повышение электропроводности в ТА канала почек.
Позже, проверив явление более тщательно на большом количестве больных почечными заболеваниями, он получил такой же результат. У здоровых обследуемых этот феномен не наблюдался. Y.Nakatani назвал эту линию, соответствующую меридиану почек, “реодораку“- (ryodoraku, ryo - хорошо, do - электропроводность, raku - линия), т. е. линией хорошей электропроводности.
Y.Nakatani подобным образом исследовал случаи заболеваний внутренних органов и установил следующие Ryodoraku: линию, соответствующую классическому меридиану легких и появляющуюся при их заболевании; линию, соответствующую классическому меридиану желудка и появляющуюся при болезнях желудка, и т.п.
Так как точки меридиана отличаются хорошей электропроводностью и линии хорошей электропроводности, аналогичные классическим меридианам, действительно появляются при различных патологических состояниях, Y.Nakatani заключил, что меридиан представляет собой феномен Ryodoraku.
Он предположил, что этот феномен можно объяснить висцерокожным симпатическим рефлексом. Импульсы от висцеральных органов направляются в спинной мозг, где они могут переключиться на эфферентные нейроны симпатической нервной системы и таким образом воздействовать на рефлекторные зоны, которые расположены на поверхности кожи. По Y.Nakatani, Ryodoraku определяется как “функциональный путь возбуждения ряда соответствующих симпатических нервов, вызванного висцеральным заболеванием“, или как “соединенный путь соответствующих реактивных электропроницаемых точек“.
Y.Nakatani использует только парные меридианы и разделяет их на две группы, по шесть в каждой: ручные - обозначающиеся буквой Н (Hand) и ножные – обозначающиеся буквой F (Foot). Меридианы последовательно нумеруются или обозначаются буквенными индексами - HI, Н2, НЗ и т. д. Так, он назвал HI – легочный реодораку, F6 – желудочный реодораку и т. д. для удобства сравнения с классической системой меридианов.
Меридианы перикарда (Н2) и “тройного обогревателя“ (Н5), сущность которых трудно воспринимается врачами европейской школы, были названы им сосудистый и лимфатический Ryodoraku, соответственно.
Таким образом, согласно Y.Nakatani. меридиан почек может быть назван надпочечным (adrenal) Ryodoraku, меридиан мочевого пузыря – Ryodoraku мочевой системы и т.п.
В процессе дальнейших исследований было выявлено, что феномен Ryodraku отмечается не только в связи с заболеванием органа, но и отражает его физиологические изменения, поэтому стали выделять “патологический“ и “физиологический“ Ryodoraku. Проводя измерение электропроводности определенных точек кожи, можно объективно установить отклонение от нормы на каждом из обследуемых меридианов (Ryodoraku).
По данной теории, патологический Ryodoraku по сравнению с другими Ryodoraku (физиологическими) обладает повышенной или пониженной электропроводностью. Считается, что если все значения электропроводности измеряемых точек находятся в физиологических границах или незначительно выступают за ее пределы, то функция вегетативной нервной системы хорошо сбалансирована.
Такие результаты, как правило, обнаруживаются у здоровых людей. У больных отмечается значительный разброс показателей от границ физиологической нормы. С улучшением состояния отмечается тенденция к нормализации.
Исследования показали, что нет необходимости каждый раз измерять электропроводность всех точек Ryodoraku, так как это очень трудоемкая работа (так, например, на меридиане мочевого пузыря их 67), а достаточно измерить электропроводность точек, названных репрезентативными измеряемыми точками. Они обладают тем свойством, что среднее значение электропроводности в этих точках равно среднему значению электропроводности всего, меридиана (Ryodoraku).
Все эти точки соответствуют дистальной группе точек акупунктуры и составлены в основном из точек-пособников (источников), являющимися одними из стандартных пунктов любого из парных меридианов.
В репрезентативных точках, предложенных Y.Nakatani. измеряется величина электрического тока в микроамперах, и результаты измерений заносятся в специальную Карту Ryodoraku.
Корпоральные меридианы (ножные) имеют свои отражения на кисти и называются бель – меридианы в Су-Джок терапии и практически не имеют расхождений с ножными меридианами.
1.2.2 Измерение сопротивления кожи по методике Накатани
До начала обследования пациент должен отдохнуть десять минут в положении сидя или полулежа. В это время врач в чашечку активного электрода закладывает увлажненный ватный или марлевый тампон.
Пациент должен быть в спокойном, расслабленном состоянии. Обследуемый берет в правую руку опорный электрод и кладет ее на колени. Левую руку он также кладет на колени ладонью вверх, максимально ее расслабив. Измерение начинают с точки тай-юань меридиана легких и последовательно продолжают до точки ян-си меридиана толстой кишки. Затем обследуемый меняет положение рук и электродов: опорный электрод перекладывает в левую руку, а правую кладет на колени ладонью вверх.
Измерения на правой руке осуществляются в той же последовательности, что и на левой.
При проведении обследования необходимо учитывать следующие правила:
Результаты измерения вводятся в машину. После измерения всех 24 точек вычисляется среднее значение тока и наносится на специальную шкалу средних Карт Ryodoraku. Далее, вдоль средней линии выделяется так называемый "физиологический коридор", в пределах которого отклонения от средней линии считается нормой.
В некоторых реализациях методики выделяют второй вспомогательный коридор, в пределах которого отклонения электропроводности от физиологической нормы можно считать пограничными, то есть уже не нормой, но еще и не совсем патологией. Все остальные отклонения, выходящие за пределы второго коридора считают патологическим Ryodoraku.
Если после обследования обнаруживается несколько меридианов, электропроводность в которых отклоняется от границ физиологической нормы в ту или иную сторону, то для определения диагноза необходимо учесть симптоматику по Nakatani. Если симптомы Ryodoraku объективно не определяются, то следует предполагать либо латентный период патологического синдрома, либо перенесенную ранее болезнь.
Существует много различных систем интегральной оценки состояния организма человека в целом. Все они имеют как достоинства, так и недостатки. Наиболее удачные попытки были осуществлены на базе положений, известных из древневосточной медицины.
Одним из таких подходов и была система диагностики по Nakatani, которая получила очень широкое распространение благодаря оригинальности подхода к оценке состояния организма, основанного на идее энергетического баланса всех каналов организма. Можно считать очень удачной находкой предложение, которое было выдвинуто Nakatani и реализовано в методику.
Суть его заключается в том, что физиологический коридор нормы для конкретного организма индивидуален с одной стороны, и интегрален, с другой. Это связано с тем, что он рассчитывается из соответствующих коридоров нормы различных каналов (систем) организм конкретного человека.
Причем, измеренные показатели различных каналов нормированы по эмпирически найденным формулам, но соотнесены в целом ко всему организму. В итоге можно определить системы организма, наиболее отклоняющиеся от физиологической нормы для данного человека и требующие коррекции или лечения.
Эти результаты получены на большом количестве больных и имеют под собой значительный статистический материал, полученных как на больных, так и на здоровых пациентах.
Одним из важных и спорных вопросов для любой диагностической методики является вопрос воспроизводимости измеряемых показателей и их стабильность при воздействии собственно того же тока, который используется для диагностики.
В последнем случае важно знать насколько и как быстро изменяются параметры измеряемых величин при воздействии электрического тока на БАТ, так как для диагностики взаимная динамика измеряемых показателей в различных областях кожи имеет определяющее значение.
В данном обследовании и была поставлена, задача определить динамику электропроводности в одной точке в течение относительно длительного времени, а также оценить влияние продолжительного воздействия тока на величину показателей в других ТА.
Такое обследование было проведено под руководством директора ФНИИ им. А. А. Ухтомского, профессора И. Е. Кануникова. Обследование было проведено на 15 школьниках в возрасте 16 лет, которые на данный момент были здоровыми, т.е. не имели никаких хронических заболеваний и в течение последнего года ни разу не обращались к врачу.
До начала измерения обследуемых адаптировали в соответствии с требованиями к условиям регистрации электропроводности точек: предварительно за час до обследования их просили не пить жидкости, не есть и не курить, а за 10 мин. до начала измерения они отдыхали сидя в теплом и хорошо проветриваемом помещении. Все измерения проводили в дневное время, в промежутке между 10 и 12 часами.
После измерения электропроводности в 24 участках кожи, которые соответствовали точкам акупунктуры, используемым в методике Nakatani проводили 24 измерения в одной точке (гай-юань) канала лёгких на левой руке, а затем, соответственно, на правой. Продолжительность каждого измерения в данном случае была 2 – 2,5 с перерыв между измерениями равнялся 1,5 – 2 с.
Соответственно, контакт “активного“ электрода с выбранным участком кожи (т.е. длительность воздействия электрического тока с указанными выше параметрами) был в пределах от 50 до 60 с.
Через 5 минут после окончания воздействия на точку на правой руке, проводили повторное измерение электропроводности во всех точках в последовательности, которая описана в начале методики.
В результате исследования, для отдельных точек, определяющих диагностику состояния организма, не удалось получить какую-либо закономерность в изменении электропроводности после длительного воздействия электрическим током в одну точку.
Электропроводность же в точке длительного воздействия изменяется в зависимости от индивидуальной реактивности организма обследуемого, хотя, в целом, первоначально отмечается увеличение электропроводности, затем уменьшение и стабилизация.
В данном исследовании наиболее существенное значение имеет то, что в условиях щадящей электростимуляции параметры тока в диагностических точках изменяется несущественно. Возможно это объясняется тем, что такое незначительное воздействие не вызывает значительных изменений функционального состояния организма обследуемого в целом.
При длительном воздействии на БАТ электрическим током, может существенно измениться состояние различных слоев кожи как в сторону снижения сопротивления и, соответственно, повышения ее электропроводности, так и наоборот.
Таким образом, по-видимому, текущее функциональное состояние организма и определяет исходную величину электропроводности кожи в целом. При высоких ее значениях (соответственно низком электрокожном сопротивлении) отмечается нисходящая динамика после длительного воздействия на одну точку и, наоборот, при низких значения электропроводности характерна тенденция к ее повышению.
При ее средних величинах (а таких обследуемых большинство) направленность изменений может быть разной и трудно предсказуемой, так как зависит от психофизиологической реакции обследуемых на ситуацию.
Возможно, такая динамика определяется изменением тонуса симпатической нервной системы, который существенно сказывается на тонусе кожных сосудов и на состоянии потовых желез, что, в свою очередь, меняет состояние различных слоев кожи. чем, возможно, и объясняется градиент электрохимического потенциала при длительном воздействии на БАТ.
Таким образом, полученные результаты существенно подтверждают основные положения диагностики по Nakatani.
Акупунктурные точки обладают особыми биофизическими свойствами. Известным французским классиком акупунктуры профессором Niboye J.E.H было установлено, что:
Член-корреспондент АМН Украины, доктор медицинских наук А. К. Подшибякин, проводивший исследования физиологических свойств ТА, установил, что для этих точек характерны гипералгезия, повышенное потребление кислорода, повышенный электрический потенциал и температура, что свидетельствует о более интенсивных процессах, протекающих в данных точках, и назвал их биологически активными точками (БАТ) [3]. В литературе имеются данные, что в ТА происходит усиленное накопление радиоактивного фосфора, наблюдается интенсивная люминесценция.
При пальпации кожи в области ТА ощущается "нежная жесткость" и "легкая липкость", что вероятно, указывает на отличное от окружающих тканей потоотделение. Кожа в области ТА всегда более чувствительна к надавливанию по сравнению с окружающими участками. При различных заболеваниях некоторые точки становятся особенно болезненными при надавливании, что может быть использовано в диагностике.
Основатель Центрального научно-исследовательского института рефлексотерапии, нейрофизиолог проф. Р. А. Дуринян отмечает, что поскольку для ТА характерна высокая концентрация рецепторных элементов, свободных нервных окончаний, нервных сплетений и нервных проводников, то рефлекторные реакции, вызываемые при стимуляции этих зон, будут более обогащенными. Стимуляция акупунктурной иглой различных периферических нервных структур обуславливает определенную модальность вызванных (предусмотренных) ощущений.
Ощущение острой локализованной боли связывают с раздражением волокон группы А, вслед за этим возникает разлитое, тупое болевое ощущение из-за вовлечения медленно проводящих нервную импульсацию волокон С. Чувство тяжести возникает при раздражении рецепторов, чувствительных к давлению, ощущение распирания – в результате изменения микроциркуляции и увеличения проницаемости, стенки сосудов, тепла – вследствие усиления микроциркуляции.
Онемение является результатом местной гипальгезии при манипулировании акупунктурной иглой. Сенсорные ощущения, описанные при стимуляции ТА, во многом сходны с ощущениями, возникающими при активации глубоких рецепторов соматосенсорной системы; рецепторы сухожилий, связок, мышц, надкостницы и рецепторов висцеральной системы.
ТА жестко связаны с анатомическими структурами тела человека, обнаруживаются с момента рождения, располагаются идентично у разных индивидуумов и сохраняются на трупе до полной мумификации. Академик медицинской АН Латвии, проф. Ф. Г. Портнов указывает на следующие функциональные особенности кожи в области ТА:
Эмпирически установлена и экспериментально подтверждена функциональная и топическая связь ТА с соответствующими органами и системами организма.
Строение кожи во многом определяет ее электрические свойства. Наружный роговой слой, состоящий из нескольких слоев ороговевших клеток, между которыми имеется межклеточная жидкость, проникающая из глубинных структур вследствие процесса неощутимого сдавливания, с электрической точки зрения представляет собой диэлектрик с потерями.
Ороговевшие клетки эквивалентны пластинам диэлектрика. Межклеточная жидкость между ними определяет значение электрических потерь в нем. Т.к. роговой (самый поверхностный) слой имеет наименьшую электропроводность, то от его состояния в первую очередь, зависит сопротивление цепи, которое измеряют с помощью приборов.
При увеличении диффузии (проникновения) жидкости, что имеет место при повышении температуры, уменьшается сопротивление рогового слоя в продольном и поперечном направлениях, то же имеет место при работе потовых желез и выбросе из них секрета на поверхность кожи, а также при смачивании ее жидкостью.
Электрические свойства других слоев кожи (блестящего, зернистого и шиповатого), не вполне ясны. Можно предположить, что их сопротивление существенно меньше, чем сопротивление рогового слоя. Базальная мембрана (самый нижний слой кожи) исполняет роль конденсатора, поскольку она обладает избирательной проницаемостью для положительно и отрицательно заряженных ионов.
Итоговое значение заряда и установившаяся разность потенциалов на базальной мембране будут характеризовать баланс между потоком катионов, движущихся через базальную мембрану из-за лучшей проницаемости для них, и анионов, уравновешивающих этот поток при определенной напряженности электрического поля в мембране. Разность потенциалов на базальной мембране будет зависеть от функционирования биологического организма и его психофизиологического состояния.
Профессор Санкт-Петербургской Военно-медицинской Академии А. А. Марков показал, что при наложении внешнего напряжения разной полярности наблюдается изменение наклона вольтамперной характеристики (ВАХ) цепи.
Исследования точек кожи показали, что ВАХ ТА и неактивных точек кожи нелинейны, несимметричны и напоминают ВАХ полупроводникового диода. При одних и тех же значениях напряжения большие токи притекают в случае отрицательного потенциала на измерительном электроде. Величина токов, протекающих через ТА в 3 и более раз превышает величину токов за пределами ТА. При токах более 200мкА происходит необратимый «пробой» ТА, причем статическая ВАХ восстанавливается примерно через 2 суток. Сила тока увеличивается с ростом давления электрода.
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОКОЖНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
5.1 Измерение электрокожного сопротивления
Измерения проводятся с помощью автоматизированной системы для измерения электрокожного сопротивления. На выходе системы снимается напряжение в вольтах. Изменение этого напряжения на выходе пропорционально изменению электрокожного сопротивления пациента. При увеличении электрокожного сопротивления напряжение возрастает, при уменьшении сопротивления напряжения уменьшается.
Данная система имеет 2 электрода. Один из них, отрицательный, зажимается в правой руке, другой – положительный крепится в точке акупунктуры. В данных исследованиях были сняты сигналы с пальца левой руки, ладони левой руки, с левой и правой сторон шеи.
Данный метод не предусматривает снятие номинальных значений электрокожного сопротивления. Важной характеристикой является динамика изменения сопротивления кожи в зависимости от функционального состояния человека. Изменение напряжения на выходе системы показывает изменение электрокожного сопротивления.
Измеренные напряжения занесены в табл. 5.1. Каждое измерение проводилось по 40 минут. Время отображено в минутах (мин), напряжение в вольтах (В).
Таблица 5.1 – Результаты измерения напряжений на выходе системы
|
№ |
Time |
Pat 1,1 |
Pat 1,2 |
Pat 1,3 |
Pat 1,4 |
Pat 2,1 |
Pat 2,2 |
Pat 2,3 |
Pat 2,4 |
|
1 |
0 |
8,88 |
8,88 |
8,86 |
8,8 |
9,46 |
9,14 |
8,79 |
8,6 |
|
2 |
0,5 |
8,87 |
8,87 |
8,86 |
8,8 |
9,43 |
9,14 |
8,75 |
8,6 |
|
3 |
1 |
8,86 |
8,86 |
8,86 |
8,8 |
9,41 |
9,14 |
8,74 |
8,58 |
|
4 |
1,5 |
8,86 |
8,86 |
8,86 |
8,8 |
9,43 |
9,14 |
8,73 |
8,54 |
|
5 |
2 |
8,86 |
8,86 |
8,86 |
8,8 |
9,4 |
9,14 |
8,71 |
8,52 |
|
6 |
2,5 |
8,86 |
8,86 |
8,86 |
8,8 |
9,39 |
9,12 |
8,7 |
8,5 |
|
7 |
3 |
8,85 |
8,85 |
8,85 |
8,8 |
9,38 |
9,12 |
8,69 |
8,49 |
|
8 |
3,5 |
8,85 |
8,88 |
8,86 |
8,8 |
9,35 |
9,12 |
8,68 |
8,48 |
|
9 |
4 |
8,85 |
8,88 |
8,86 |
8,8 |
9,32 |
9,1 |
8,66 |
8,48 |
|
10 |
4,5 |
8,84 |
8,88 |
8,86 |
8,8 |
9,34 |
9,1 |
8,65 |
8,48 |
|
11 |
5 |
8,84 |
8,87 |
8,85 |
8,79 |
9,35 |
9,1 |
8,64 |
8,48 |
|
12 |
5,5 |
8,83 |
8,87 |
8,85 |
8,79 |
9,35 |
9,1 |
8,63 |
8,48 |
|
13 |
6 |
8,83 |
8,87 |
8,85 |
8,8 |
9,35 |
9,1 |
8,62 |
8,49 |
|
14 |
6,5 |
8,83 |
8,87 |
8,85 |
8,8 |
9,35 |
9,1 |
8,62 |
8,49 |
|
15 |
7 |
8,83 |
8,87 |
8,84 |
8,8 |
9,35 |
9,1 |
8,6 |
8,49 |
|
16 |
7,5 |
8,83 |
8,87 |
8,84 |
8,8 |
9,36 |
9,1 |
8,6 |
8,49 |
|
17 |
8 |
8,83 |
8,87 |
8,84 |
8,8 |
9,36 |
9,1 |
8,6 |
8,49 |
|
18 |
8,5 |
8,83 |
8,87 |
8,83 |
8,8 |
9,36 |
9,1 |
8,6 |
8,5 |
|
19 |
9 |
8,83 |
8,87 |
8,83 |
8,8 |
9,37 |
9,1 |
8,58 |
8,5 |
|
20 |
9,5 |
8,81 |
8,87 |
8,83 |
8,8 |
9,37 |
9,1 |
8,56 |
8,5 |
|
21 |
10 |
8,8 |
8,87 |
8,82 |
8,8 |
9,37 |
9,1 |
8,54 |
8,5 |
|
22 |
10,5 |
8,82 |
8,87 |
8,81 |
8,8 |
9,37 |
9,09 |
8,53 |
8,5 |
|
23 |
11 |
8,83 |
8,87 |
8,81 |
8,8 |
9,38 |
9,09 |
8,52 |
8,5 |
|
24 |
11,5 |
8,81 |
8,87 |
8,81 |
8,8 |
9,38 |
9,09 |
8,49 |
8,51 |
|
25 |
12 |
8,8 |
8,87 |
8,8 |
8,81 |
9,38 |
9,1 |
8,47 |
8,51 |
|
26 |
12,5 |
8,8 |
8,87 |
8,8 |
8,81 |
9,38 |
9,1 |
8,46 |
8,51 |
|
27 |
13 |
8,8 |
8,87 |
8,79 |
8,81 |
9,38 |
9,1 |
8,46 |
8,5 |
|
28 |
13,5 |
8,8 |
8,87 |
8,79 |
8,81 |
9,38 |
9,08 |
8,46 |
8,5 |
|
29 |
14 |
8,79 |
8,87 |
8,79 |
8,81 |
9,37 |
9,08 |
8,46 |
8,5 |
|
30 |
14,5 |
8,8 |
8,87 |
8,79 |
8,81 |
9,37 |
9,08 |
8,46 |
8,5 |
|
31 |
15 |
8,8 |
8,87 |
8,79 |
8,81 |
9,35 |
9,08 |
8,46 |
8,5 |
|
32 |
15,5 |
8,8 |
8,87 |
8,79 |
8,81 |
9,34 |
9,08 |
8,45 |
8,5 |
|
33 |
16 |
8,8 |
8,87 |
8,79 |
8,81 |
9,33 |
9,08 |
8,43 |
8,5 |
|
34 |
16,5 |
8,8 |
8,87 |
8,78 |
8,81 |
9,33 |
9,08 |
8,43 |
8,5 |
|
35 |
17 |
8,8 |
8,87 |
8,77 |
8,81 |
9,33 |
9,08 |
8,42 |
8,49 |
|
36 |
17,5 |
8,8 |
8,87 |
8,77 |
8,81 |
9,33 |
9,08 |
8,42 |
8,49 |
|
37 |
18 |
8,8 |
8,87 |
8,77 |
8,8 |
9,33 |
9,08 |
8,42 |
8,49 |
|
38 |
18,5 |
8,8 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,33 |
9,09 |
8,42 |
8,49 |
|
39 |
19 |
8,8 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,33 |
9,09 |
8,42 |
8,49 |
|
40 |
19,5 |
8,8 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,09 |
8,42 |
8,49 |
|
41 |
20 |
8,8 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,09 |
8,41 |
8,49 |
|
42 |
20,5 |
8,81 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,09 |
8,42 |
8,49 |
|
43 |
21 |
8,81 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,29 |
9,09 |
8,42 |
8,49 |
|
44 |
21,5 |
8,8 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,29 |
9,09 |
8,42 |
8,49 |
|
45 |
22 |
8,8 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,28 |
9,09 |
8,41 |
8,49 |
|
46 |
22,5 |
8,79 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,27 |
9,1 |
8,41 |
8,49 |
|
47 |
23 |
8,78 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,27 |
9,1 |
8,41 |
8,5 |
|
48 |
23,5 |
8,8 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,27 |
9,1 |
8,4 |
8,5 |
|
49 |
24 |
8,8 |
8,86 |
8,76 |
8,8 |
9,27 |
9,1 |
8,4 |
8,5 |
|
50 |
24,5 |
8,8 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,27 |
9,1 |
8,4 |
8,5 |
|
51 |
25 |
8,8 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,27 |
9,1 |
8,4 |
8,5 |
|
52 |
25,5 |
8,8 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,27 |
9,1 |
8,39 |
8,5 |
|
53 |
26 |
8,8 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,27 |
9,11 |
8,39 |
8,5 |
|
54 |
26,5 |
8,8 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,27 |
9,11 |
8,39 |
8,5 |
|
55 |
27 |
8,8 |
8,87 |
8,76 |
8,79 |
9,27 |
9,11 |
8,38 |
8,5 |
|
56 |
27,5 |
8,81 |
8,87 |
8,76 |
8,79 |
9,28 |
9,11 |
8,38 |
8,5 |
|
57 |
28 |
8,8 |
8,87 |
8,76 |
8,79 |
9,28 |
9,11 |
8,38 |
8,5 |
|
58 |
28,5 |
8,8 |
8,87 |
8,76 |
8,79 |
9,28 |
9,11 |
8,39 |
8,5 |
|
59 |
29 |
8,8 |
8,87 |
8,75 |
8,79 |
9,28 |
9,11 |
8,39 |
8,5 |
|
60 |
29,5 |
8,8 |
8,87 |
8,75 |
8,8 |
9,29 |
9,11 |
8,39 |
8,5 |
|
61 |
30 |
8,79 |
8,87 |
8,75 |
8,8 |
9,29 |
9,11 |
8,38 |
8,5 |
|
62 |
30,5 |
8,8 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,29 |
9,1 |
8,38 |
8,5 |
|
63 |
31 |
8,81 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,29 |
9,1 |
8,38 |
8,5 |
|
64 |
31,5 |
8,82 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,29 |
9,1 |
8,37 |
8,5 |
|
65 |
32 |
8,83 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,37 |
8,51 |
|
66 |
32,5 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,37 |
8,5 |
|
67 |
33 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,38 |
8,5 |
|
68 |
33,5 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,38 |
8,5 |
|
69 |
34 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,38 |
8,5 |
|
70 |
34,5 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,38 |
8,5 |
|
71 |
35 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,37 |
8,5 |
|
72 |
35,5 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,37 |
8,5 |
|
73 |
36 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,38 |
8,5 |
|
74 |
36,5 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,37 |
8,5 |
|
75 |
37 |
8,84 |
8,87 |
8,76 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,37 |
8,5 |
|
76 |
37,5 |
8,84 |
8,87 |
8,77 |
8,8 |
9,3 |
9,09 |
8,37 |
8,5 |
|
77 |
38 |
8,84 |
8,87 |
8,77 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,37 |
8,5 |
|
78 |
38,5 |
8,84 |
8,87 |
8,77 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,37 |
8,5 |
|
79 |
39 |
8,84 |
8,87 |
8,77 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,37 |
8,5 |
|
80 |
39,5 |
8,83 |
8,87 |
8,77 |
8,8 |
9,3 |
9,1 |
8,38 |
8,5 |
|
81 |
40 |
8,83 |
8,87 |
8,77 |
8,79 |
9,3 |
9,1 |
8,39 |
8,5 |
5.2 Обработка результатов
Для проверки работы автоматизированной системы были исследованы 2 человека по 4 раза каждый. Измерения проводились в различных точках акупунктуры (палец, ладонь, шея). Нагрузкой человека являлась работа на компьютере. Некоторые измерения проводились при отсутствии нагрузок. По данным измерениям построены графики изменения напряжения в вольтах на выходе прибора от времени в минутах.
На рис. 5.1 представлена динамика напряжения у 1-го испытуемого на пальце левой руки при работе на компьютере в течении 12 мин в дневное время. Остальные 28 мин пациент находился в расслабленном состоянии. По графику на рис.5.1 очевидно, что после завершения работы в течении 12 минут электрокожное сопротивление остается постоянным. На графике этому соответствует участок от 15 до 27 мин. Далее идет процесс увеличения ЭКС, хотя за время наблюдения исходное значение получено не было.
Рисунок 5.1 – Динамика напряжения на пальце левой руки у 1-го испытуемого
На рис.5.2 представлена динамика напряжения при съеме с ладони левой руки при отсутствии нагрузок. Результаты показали отсутствие выраженной динамик, поскольку испытуемый находился в спокойном состоянии.
Рисунок 5.2 – Динамика напряжения на ладоне левой руки у 1-го испытуемого
На рис. 5.3 представлена зависимость напряжения от времени у 1-го испытуемого с пальца левой руки при работе на компьютере в течении 20 минут в вечернее время. В данном случае происходит более значительное снижение ЭКС при нагрузке и более длительное восстановление это сопротивления.
Рисунок 5.3 – Динамика напряжения на пальце левой руки у 1-го испытуемого
На рис. 5.4 показаны результаты динамики напряжения 1-го пациента на левой стороне шеи. Измерения проводились при отсутствии нагрузок. Из графика видно, что снятое напряжение (соответственно ЭКС) на левой стороне шеи несколько меньше сопротивления кожи на пальце или ладони. Результаты показали практически постоянное значение ЭКС при отсутствии нагрузок.
Рисунок 5.4 – Динамика напряжения на левой стороне шеи у 1-го испытуемого
На рис. 5.5 представлены результаты измерения динамики ЭКС у 2-го пациента на пальце левой руки. Из графика видно, что значение ЭКС у 2-го пациента значительно выше чем у 1-го. При работе на компьютере в течении 20 минут происходит аналогичное снижение сопротивления. При отсутствии нагрузки происходит более медленное восстановление ЭКС.
На рис. 5.6 представлены результаты динамики напряжения у 2-го пациента на ладони левой руки. Сопротивление кожи на ладони меньше сопротивления на пальце. При работе на компьютере в течении 15 мин происходит аналогичное снижение ЭКС, а при отсутствии нагрузки восстановление этого сопротивления.
Рисунок 5.5 – Динамика напряжения на пальце левой руки у 2-го испытуемого
Рисунок 5.6 – Динамика напряжения на ладоне левой руки у 2-го испытуемого
Измерение №7 производится у 2-го пациента на пальце левой руки. Работа на компьютере составляла 30 мин с начала исследования. На рис. 5.7 представлена динамика напряжения 2-го испытуемого. В данном случае ЭКС имеет более низкое значение чем в измерении №5. Снижение сопротивления происходит более стремительно, а восстановление сопротивления в рамках данного эксперимента не наблюдается.
Рисунок 5.7 – Динамика напряжения на пальце левой руки у 2-го испытуемого
Измерение №8 производится у 2-го испытуемого с правой стороны шеи при отсутствии нагрузки. Из рис.5.8 видно, что напряжение (соответственно и ЭКС) остается практически неизменным на протяжении всего измерения.
Рисунок 5.8 – Динамика напряжения на правой стороне шеи у 2-го испытуемого
Результаты проведенных исследований показывают, что электрокожное сопротивление имеет тенденцию к уменьшению при работе на омпьютере. По данным изменения ЭКС можно исследовать функциональное состояние человека в процессе любой деятельности.
Для полученных данных были рассчитаны основные статистические показатели в программном пакете Statistica 6.0. Полученные расчеты приведены в табл. 5.2.
Таблица 5.2 – Результаты расчетов основных статистических показателей
|
Пациент |
№ измерения |
Метематичесоке ожидание (mean) |
Медиана (median) |
Мода (mode) |
Минимум (minimum) |
Максимум (maximum) |
Стандартное отклонение (Std.Dev) |
|
1 |
1 |
8,82 |
8,81 |
8.8 |
8,78 |
8.88 |
0,023 |
|
2 |
8,87 |
8,87 |
8,87 |
8,85 |
8,88 |
0,005 |
|
|
3 |
8,79 |
8,77 |
8,76 |
8,75 |
8,86 |
0,038 |
|
|
4 |
8,80 |
8,8 |
8,8 |
8,79 |
8,81 |
0,005 |
|
|
2 |
1 |
9,33 |
9,3 |
9,3 |
9,27 |
9,46 |
0,045 |
|
2 |
9,10 |
9,1 |
9,1 |
9,08 |
9,14 |
0,014 |
|
|
3 |
8,47 |
8,42 |
8,38 |
8,37 |
8,79 |
0,117 |
|
|
4 |
8,50 |
8,5 |
8,5 |
8,48 |
8,6 |
0,020 |
По результатам, приведенным в табл. 5.2 очевидно, что напряжение (а соответственно и электрокожное сопротивление) в исследованных точках у испытуемых отличается, т.е. его значение имеет индивидуальный характер. Поэтому исследование ЭКС необходимо определять его значение в спокойном состоянии, а затем сравнивать с ним все полученные результаты (в динамике любого труда).