A vesedialízis fizikai alapjai. Elektrofiziológiai vizsgáló módszerek alapjai (EKG, EEG, EMG)

Átírás

1 A vesedialízis fizikai alapjai. Elektrofiziológiai vizsgáló módszerek alapjai (EKG, EEG, EMG) A vese dialízis fizikai alapjai Kollár Veronika Definíció: Diffúzió Hőmozgás okozta anyagáramlás, amely egy rendszert a koncentráció-különbségek kiegyenlítődése irányába mozdít el. Ozmózis A diffúzió különleges formája. Itt a részecskék, molekulák szabad áramlását egy szűrő, a szemipermeábilis hártya (Pl.: sejtfal, celofán, biológiai membránok) megakadályozza. Az oldószer (általában a víz) diffúziója féligáteresztő hártyán keresztül. Féligáteresztő hártya Erythrocyta Albumin Elektrolitok Baktériumok Közepes méretű molekulák Pl. b2-microglobulin Brown-mozgás Video A víz átáramlása Ozmózis Féligátersztő hártya cukoroldat víz Oldószer be t 0 időpillanatban t időpillanatban Oldószer beáramlása Nő a zsákon belüli nyomás Segíti p ozmózis az crtoldószer kiáramlását Az oldott anyagok nem tudnak átjutni a membránon, így a koncentráció kiegyenlítődésére valótörekvés miatt víz áramlik át a membránon. Az ozmózis jelensége akkor is fellép, ha a féligáteresztő hártya két oldalán különböző koncentrációjú oldatok vannak. Mindig a tömények oldat hígul fel! A nyomás csak a dinamikus egyensúly beálltáig növekedhet. Egységnyi idő alatt ugyanannyi oldószer diffundál be, mint amennyi a nyomáskülönbség hatására kipréselődik. Ozmotikus egyensúly! Ennek megfelelő nyomáskülönbség az OZMOTIKUS NYOMÁS Van t Hoff-törvény p ozmózis crt c- oldat koncentrációja R-egyetemes gázállandó T-abszolút hőmérséklet 1

2 Reverz ozmózis Idő Nyomás Dialízis Nyomás lép fel a membrán egyik oldalán. Ultrafiltráció Idő Nyomás A víznek és a benne oldott anyagoknak a membrán egyik oldalára kifejtett nyomása ezek átszűrődését okozza a membrán másik oldalára. Ez addig tart, amíg nyomást fejtenek ki a membrán oldalára. Dialízisnek nevezzük általában azt a folyamatot, amelynek során például különböző molekulákat, illetve makromolekulákat egymástól elválasztunk, az előzőkben már említett féligáteresztő hártyákon (membránokon) keresztül történő ozmózissal. A vese egyik legfontosabb feladata, az urémiás toxinok kiszűrésén kívül, a testben felhalmozódott felesleges víz eltávolítása. Vesefunkciós zavarok esetén ezt a funkciót a művese, az un. dializátor veszi át. Az eljárás neve ultrafiltráció, amelynek során a betegben felgyülemlett plazma vizet kipréselik a véréből a dializátor membránján keresztül. I. Hemodialízis II. Peritoneális dialízis I. Hemodialízis Vaszkuláris bemenet Történeti áttekintés 1880 Haycraft hirudin felfedezése, 1913 Abel, Rowntree és Turner elaltatott állatokon végzett dialízis 1945 Willem Kolff ELSŐ SIKERES DIALÍZIS! Forgódobos művese készülék, ami celofánt használt a szűréshez 1945-től Kolff-Brigham forgódobos művese, koreai háború 1947 Nils Alwall modernebb dializátor létrehozása 1960 Frederik Kiil Lapdializátor 1960 Nagy áttörés vérnyerési hely, Belding Scribner - sönt létrehozása egy kari artéria és véna összekapcsolásával 1964 Richard Stewart- üreges szálas dializátor kifejlesztése Kitágult véna - sönt - Összeköttetés: Véna és artéria A véna disztális végének elzárása Az alkar perifáriás vénáinak használata előnyös hosszú ideig való használhatóságuk miatt; hátrányuk, hogy heteket kell várni az operáció után az első használatig. Ikerlumenes katéter Juguláris véna (V. jugularis interna) Aorta A centrál vénába iktatott katéter azonnal használható, de élettartama csak néhány hét. Hemodialízis 2

3 Történeti áttekintés II. Peritoneális dialízis II. Peritoneális dialízis A peritoneum mint szemipermeábilis membrán 1977 Wegner állatok hashártyáján keresztül történő anyagcsere transzportfolyamatok megfigyelése 1894 Ernest Henry Starling és Alfred Herbert Tubby a hashártyán történő folyadék eltávolítása a membránban lévő vérereknek köszönhető német és amerikai orvosok már rendszeresen ismétlődő dialízist végeztek Arthur Grollman rugalmas katéter kifejlesztése fém cső helyett 1959 Paul Doolan hosszú távú használatra alkalmas katéter 1968 Henry Tenckhoff szilikon katéter, könnyen behelyezhető 1978-tól Umberto Buoncristiani Y rendszer feltalálója, fertőzések csökkentése 1976 R. Popovich és Moncrief - CAPD (Folyamatos, ambuláns peritoneális dialízis) Transzport a vérből az oldatba Kapilláris Kötőszövet Epitheliális réteg Transzport az oldatból a vérbe Peritoneum Peritoneális dializálódó folyadék Mindkét irányú transzfer megfigyelhető. II. Peritoneális dialízis II. Peritoneális dialízis Speciális peritoneális dializáló oldat betöltése a hasüregbe. A vér és oldat közti kicserélődés diffúzió következménye. A víz eltávozása ozmotikus folyamat eredménye. Friss oldatot tartalmazó zsák Peritoneum Beültetett katéter Peritoneális dializálódó folyadék Előnyei - nagyfokú függetlenség - rugalmas időbeosztás - folyamatos méregtelenítés - otthon végezhető - szabadabb diéta - stabil vérnyomás és vércukorszint, az inzulin beadható a dializáló oldatba. - nem igényel érösszeköttetést és heparinizációt - kórháztól független életformát biztosít Hátrányai - állandó hasi katéter viselése - megfelelő helyigény az oldatok tárolására - bizonyos fertőzésekre való hajlam - nincs kezelésmentes nap Elhasznált oldatot tartalmazó zsák Az elektrofiziológia fogalma, definiciója bioelektromos forrású elektromos mezők mérése EKG, EEG, EMG Tág definíció: bioelektromos jelenségek élettani vizsgálata. Korai definíció: elektronikus eszközök alkalmazása az élettani vizsgálatokban. Szűkebb definíció: a perifériás- és központi-idegrendszer bioelektromos jelenségeinek vizsgálata. Eredet: Minden sejt ingerlékeny, válaszol az elektromos, kémiai és más ingerekre. Sőt egyen- (DC) vagy váltakozó (AC) áramot, illetve feszültséget is fenntart. 3

4 Elektrofiziológia története Elektrokardiográfia - EKG oelső írásos dokumentum: Kr.e. 4000: emberi stimuláció elektromos harcsával oluigi Galvani ( ) békakísérletei; 1791: a fémekkel érintkező békaizom ráng, összehúzódik. Volta ezt fém-folyadék által létrehozott állandó feszültségnek tulajdonította o1844 Matteucci Elektromos áram elvezetése működő szívről odu Bois Reymond (1849) mutatta ki, hogy a békaizom, vagy a békanyúltagy sértett fele negatív a sértetlenhez képest. Ő az elektrofiziológia megalapítója". o1877 Marchand sértetlen szívet használva mutatta ki, hogy az ingerületben lévő szívrész potenciálja negatív, a nyugalomban lévő szívrész potenciáljához képest. ogustav Theodor Fritsch & Eduard Hitzig: az agykéreg elektromos ingerlése. orichard Caton ( ) elsőként vezetett el bioelektromos jeleket kutya oagykérgéről. ohans Berger ( ) elsőként vezetett el agyi bioelektromos jeleket emberről. Ingerképzés és ingerületvezetés emlős szívben Szinusz csomó AV csomó His-köteg Tawara-szárak Purkinje-rostok Szívműködés-elektromos jelek kísérik Elektromos potenciál-változások észlelhetők a test felületén Az eletrokardiogram (EKG) a szívizomrostok eredő akciós potenciálja a testfelszínen regisztrálva. Egy rost akciós potenciálja Monofázisos AP: Egy intra-és egy extracellulárisan elhelyezett elektróda közötti potenciálkülönbség mérése Difázisos AP: mindkét elektródot extracellulárisan helyezik el, így a sejtfelszín két pontja közti potenciálkülönbséget mérhetjük I. Bipoláris elvezetések Elvileg a test bármely két pontja között potenciálkülönbség mérhető De! Gyakorlat meghatározott pontok a testfelszínen Ha két végtagra elektródot helyezünk: elektródok közötti képzeletbeli vonalra kivetül a szív ingerületi állapota által előidézett erőtérváltozás regisztrálható Einthoven-Waller féle háromszög Difázisos AP mérése és a mérés eredménye JK BK 1: A elektród alatti membránterület depolarizációja 2: B elektród alatti membránterület depolarizációja : A elektród alatti membránterület repolarizációja 4: B elektród alatti membránterület repolarizációja nyugalmi állapot visszaáll Az EKG-görbe differenciagörbe,mely a szív bázisa és csúcsa közötti potenciálkülönbségek időbeni változásait regisztrálja. BL Einthoven Waller-szabály R1 és az R3 hullámok maximumainak összege az R2 hullám maximumával egyezik meg: R1 + R3 = R2. Video Az EKG görbén megkülönböztetünk P, Q, R, S, T hullámokat: P hullám - szinuszcsomóból kiinduló és a pitvar izomzatában tovaterjedő ingert jelzi. P-Q - a szinusz csomótól az AV nodusig és onnan a Hiskötegen, Tawaraszáron és Purkinje-rostokon keresztül történő ingerterjedés időtartamát adja. Q hullám - a szívcsúcs ingerületbekerül. Azért negatív, mert a csúcs ilyenkor negatív a bázishoz képest (az elektromos vektor a csúcstól a pitvar felé mutat). R hullám - kamrai ingerterjedés. Nagy amplitúdója abból adódik, hogy a két kamra izomzatának nagy része egyidejűleg ingerületben van (Az elektromos vektor a szívcsúcs felé mutat). Végül az egész kamra ingerületbe kerül, a kamra egyes részei között eltűnik a potenciálkülönbség, és az EKG görbe visszatér az alapvonalra, az ingerületi állapot fokozatosan megszűnik. T hullám - repolarizációt jelzi. 4

5 A szív elektromos főtengelyének és anatómiai hossztengelyének állása közelítőleg megegyezik 0-30 : horizontális : indifferens : jobbra deviált 0 - (-30 ): balra deviált II. Unipoláris elvezetések A testfelület egy adott pontjának a potenciálingadozásait egy állandó potenciálon lévő ún. indifferens elektródhoz hasonlítjuk. Ennek a potenciálját önkényesen 0 nak tekintjük. Wilson-pont Mellkasi unipoláris elvezetés Wilson-féle elvezetések, Jelölés: V 1 -V 6 Végtagi unipoláris elvezetés Indifferens pont Wilson-pontból kihagyják az éppen aktív elektródot Megnő a hullámok amplitúdója az EKG görbén Goldberger-féle elvezetésnek nevezik JK, BK, BL elektródokat nagy ellenállásokon keresztül ( Ω)összekötik ez lesz az indifferens pont 12 elvezetéses normális EKG-felvétel: Elektroenkefalográfia (EEG) 3 Einthoven 3 Goldberger 6 Wilson Az agy működését kísérő elektromos potenciálváltozások vizsgálatára szolgáló módszer. μv nagyságú feszültséget lehet regisztrálni a csontos koponya árnyékoló hatása miatt Hans Berger ( ) a jénai egyetemen hozta létre az első EEG laboratóriumot. A harántcsíkolt izom működésének elektromos tevékenységét is a μv mv nagyságú feszültségek jellemzik, ezért szükséges a páciensnek nyugalomban maradnia az EKG készítésekor. Ellenkező esetben ugyanis a harántcsíkolt izommûködés keltette potenciálok elfedik a szívműködésre jellemzőket. 5

6 Az EEG keletkezésének alapjai EEG az agykéreg idegsejtjeiben kialakuló izgalmi és gátló posztszinaptikus potenciálok összegződéséből származik. Az EEG generátorai az agykérgi piramissejtek és közvetlen neuronális kapcsolataik (kolumnák). Az egységen belül az információáramlás sokirányú és komplex (~4km axon/mm3 kortex). Az agykérgi dipólus keletkezésének vázlata A piramissejt testeket és dendriteket tartalmazó rétegek közötti töltéskülönbség áramot indukál. Az EEG jel posztszinaptikus potenciálok (EPSP, IPSP) és a sejtmembránok lokális potenciálváltozásait kompenzáló extracelluláris- hosszanti áramok eredője. A jel forrásai: Glial sejtek minimális mértékben Neuronok - NEM az akciós potenciálok, hanema posztszinaptikus potenciálok A hajas fejbőrön elhelyezett EEG elektródák a helyi agykérgi extracelluláris áramok feszültségkülönbségét mérik. A kéregben ~10 10 neuron (85%-a piramissejt) Ez megközelítőleg ~2x10 6 EEG generátor modul szinapszis van. Az EEG-n csak a koponya görbületére merőleges dipólusok adnak jelet (nyitott elektromos mező). A sulcusokban a koponya érintőjével párhuzamos kolumnák nem adnak EEG hullámot. A generátorok szinkronizációja és az EEG jel o Csak az egyidőben (szinkronizáltan) aktív egységek (kolumnák, generátorok) áramai összegződhetnek az EEG-ben o Normál éber állapotban a neuronok csak néhány százaléka működik szinkronizáltan, mégis ezek adják az EEG jel ~90%-át. o Az EEG-jel amplitúdójának nagysága a szinkron aktivált modulok számával arányosan nő. o Az elektródák méretét hozzáadva ez kb. azt jelenti, hogy egy elektróda alatt közel neuron szinkron tevékenységét kellene regisztrálni. o Általános szabály: magas frekvenciás oszcilláció kisebb neuronális ohálózat, míg alacsony frekvencia oszcilláció nagyobb neuronpopuláció Az EEG regisztrálás feltételei -Egy, vagy kevés szinapszisban keletkező áram nem regisztrálható a skalpon. -A skalp-eeg sok generátor szinkron aktivációjának eredménye, HA: -1. Nyitott elektromos mezőt hoznak létre -2. Elég nagy számban vannak -3. Szinkron aktiválódnak -4. A kérgi terület térbeli orientációja kedvező -5. A kérgi terület és az elektród helyzete megfelelő EEG elvezetési technikák Elektróda pozíciók: a nemzetközi as rendszer, 19 elektróda. 6

7 EEG elvezetési technikák Az elektródák száma bővíthető, ilyenkor az alaprendszert alkotó elektródák közti távolságok felezőpontjaira kerülnek az új elektródák Monopoláris elvezetés Az összes aktív elektródát egy közös referencia elektródával kötjük össze. Gyakori földpontok: orr, fül, összekötött masztoidok, homlok. A földelés célja a zaj csökkentése. Bipoláris elvezetés Az EEG görbe hullámfajtái Két aktív skalpi pont közötti feszültség különbség mérése. Hosszanti és transzverzális kapcsolások. Főleg klinikai, diagnosztikai célokra használható µv amplitúdó 20µV amplitúdó <20µV amplitúdó Alpha (Berger-ritmus): Reguláris, ritmusos, kis amplitudójú, szinkron működés Parietális, occipitális régió Éber, szellemi nyugalom, csukott szem Beta: Ritmusos, de irreguláris Frontális lebeny, precentrális gyrus Éber, mentálisan aktív állapot, vizuális stimulus Theta: Irreguláris Temporális, occipitális régió Újszülött Emocionális stressz Delta: Nagy amplitudó Alvás, gyerekben éberen is Éber felnőttben agyi károsodás jele A harántcsíkoltizom-tevékenység, illetve az ideg-izom ingerületáttevődés vizsgálatára alkalmas módszer. Indifferens elektródhoz viszonyítjuk a vizsgált harántcsíkolt izomból elvezetett tűelektród potenciálját. Elektromiográfia (EMG) 7

8 Az izom funkcionális egysége: a motoros egység Konvencionális tűelektródás elektromiográfia A különböző izmokban a motoros egységekhez tartozó izomrostok száma rendkívül változó, az egészséges végtagizmokban általában között van (legkevesebb a külső szemizmokban, motoros egységenként körülbelül 10, míg a musculus gastrocnemiusban 2000). A motoros egységek átlagos átmérője 2 10 mm, amelyen belül az izomrostok random módon oszlanak el. Elektródok Koncentrikus tűelektród: A legelterjedtebben használt elektród Regisztrálófelszíne a tű csúcsa, átmérője μm. Referencia: a belül található regisztrálóelektródot körülvevő kanül Monopoláris tűelektród: A regisztráló- és a referenciaelektród is teflonbevonatú tűelektród. A regisztrálófelszín nagyobb és a felvevőterület is eltér a koncentrikus tűelektródtól. A motoros egység vázlatos rajza ELEKTROMIOGRÁFIA A XXI. SZÁZAD KEZDETÉN, Diószeghy Péter A motorosegység-potenciál legfontosabb paraméterei Normál izomzat Neurogén lézió A motorosegység-potenciál jellemző paraméterei: amplitúdó tartam fázis polaritásmegfordulás (turn) Óriás motoros potenciál A különböző izombetegségek megváltoztatják a motoros egységen belül az izomrostok topográfiáját, ami az EMG-szignálok jellegzetes változását hozza létre. Redukált interferencia minta ELEKTROMIOGRÁFIA A XXI. SZÁZAD KEZDETÉN, Diószeghy Péter EMG-ENG és kiváltott válasz vizsgálatok helye és szerepe a neurológiai betegségekben, Dr. Pfund Zoltán 8