MOLEKULARNA TEORIA BIOPOTENCJAŁU

Nie ma nic bardziej praktycznego niż dobra teoria. Teoria pozwala na uporządkowanie i zrozumienie obserwacji, a przede wszystkim na przewidywanie, co się wydarzy, jeśli zmienimy warunki eksperymentu. Teoria przyspiesza rozwój doświadczeń i konstrukcji.

Znaczenie prawidłowej interpretacji EKG czy EEG jest ogromne, ponieważ decyduje o rozpoznaniu i terapii. Jednak po dziś dzień mamy problem z wyborem języka opisu, który byłby zrozumiały.

Celem autora jest pokazanie, że: zjawiska fizyczne, na których zbudowana jest diagnostyka EKG dają się sprowadzić do kilku prostych zasad; wiele zjawisk elektrycznych, zachodzących w organizmie, da się rozumieć intuicyjnie; interpretacja doświadczeń z zakresu zjawisk elektrycznych nie wymaga specjalistycznej wiedzy matematycznej.

W Molekularnej Teorii Biopotencjału autor stawia pytania i zaprasza do poszukiwań nie tylko fizyków, ale także klinicystów, bioinżynierów, neuroinformatyków i przedstawicieli innych nauk podstawowych.

Spis treści 7
Przedmowa 11
Streszczenie: Molekularna teoria biopotencju 13
Summary: Molecular theory of biopotential 15
1. Wstęp 17
2. Podstawy fizyczne zjawisk elektrycznych w organizmach żywych 23
2.1. Pojęcie biopotencjału i jego źródła eksperymentalne 26
2.2. Przewodnictwo a polaryzacja 33
2.2.1. Przewodnictwo 33
2.2.2. Polaryzacja 36
2.3. Historia badań błon biologicznych i rozwój teorii przewodnictwa 38
2.4. Oddziaływanie na granicy komórka–elektrolit 42
3. Klasyczna teoria biopotencjału 51
3.1. Hierarchia modeli biopotencjału 53
3.2. Modele tkanki aktywnej jako źródła biopotencjału 55
3.2.1. Równanie telegrafistów i modele zastępcze tkanki 55
3.2.2. Modele o parametrach skupionych jako zastępcze mo-
dele tkanki 57
3.2.3. Model dwudomenowy i jednodomenowy 60
3.3. Źródło zanurzone w objętościowym ośrodku przewodzącym 62
3.3.1. Teoria przewodnika objętościowego 63
3.3.2. Pasywna propagacja biopotencjału, zagadnienie La-
place’a 66
3.4. Teorie elektrokardiogramu 68
3.4.1. Dipolowa teoria EKG 69
3.4.2. Czynność elektryczna mięśnia sercowego 71
3.4.3. Wektorowa teoria EKG 74
3.5. Teoria fizyczna i model pomiaru a rzeczywistość 80
7
4. Molekularna teoria biopotencjału 83
4.1. Dyskusja modelu przewodnika objętościowego 84
4.1.1. Co jest natychmiastowe w przewodnictwie? 88
4.1.2. Przewodnik objętościowy a impedancja 91
4.2. Dyskusja teorii prądów wywołanych 92
5. Źródło biopotencjału i jego oddziaływanie z otoczeniem 95
5.1. Przewodnik w zewnętrznym polu elektrycznym 96
5.1.1. Izolowany przewodnik w obecności nadmiarowego ła-
dunku 96
5.1.2. Wpływ krzywizny powierzchni przewodnika na roz-
kład ładunku 99
5.1.3. Wpływ otoczenia przewodnika na rozkład ładunku 101
5.2. Dielektryk w zewnętrznym polu elektrycznym 102
5.2.1. Polaryzacja dielektryka. Opis energetyczny 102
5.2.2. Modele dielektryków warstwowych 106
5.3. Molekularna natura biopotencjału i ośrodek aktywny jako
jego źródło 111
5.3.1. Serce jako przewodnik otoczony rzeczywistym dielek-
trykiem 112
5.3.2. Dynamika epikardium: procesy ładowania i ekwilibracji114
5.3.3. Anatomiczne uwarunkowania procesu ładowania epi-
kardium 115
5.3.4. Fizjologiczne uwarunkowania procesu ładowania epi-
kardium 119
5.4. Analiza ilościowa tkanki roboczej serca jako źródła ładunku 125
6. Propagacja biopotencjału 129
6.1. Polaryzacja elektrolitu pod wpływem ładunku 129
6.2. Polaryzacja dielektryka, klasyczna teoria dyspersji 134
6.2.1. Polaryzacja dielektryka, poziom fizykochemiczny 135
6.2.2. Polaryzacja dielektryka, poziom biologiczny 138
6.2.3. Matematyczny model dyspersji 141
6.3. Polaryzacja jonów elektrolitu pod wpływem ładunku ze-
wnętrznego 145
6.4. Polaryzacja dielektryka rzeczywistego 147
6.4.1. Założenia teorii polaryzacji tkanki 148
6.4.2. Czynnik geometryczny w propagacji biopotencjału 153
6.5. Czasowo-przestrzenna symetria polaryzacji 154