GENEL ELEKTROFİZYOLOJİK ÖZELLİKLER

Uzm. Fzt. Deniz KOCAMAZ

GENEL FİZYOLOJİK ÖZELLİKLER

• Vücudun en küçük fonksiyonel birimi

HÜCREDİR.

• Hücrenin başlıca elektriksel özellikleri• Membran istirahat potansiyeli

• Aksiyon potansiyelidir.

• Elektrik akımının dokularda meydana getirdiği etkiler, bu dokuların elektriksel özellikleri ile ilişkilidir.

• Vücudun en küçük fonksiyonel birimi olan hücrenin başlıca elektriksel özelliği Membranİstirahat Potansiyeli ve uyarılma durumunu ifade eden Aksiyon Potansiyelidir.

Membran İstirahat Potansiyeli

• Membran istirahat potansiyeli, kalın iskelet kası ve sinir lifinde -90 milivolt, daha ince iskelet kası ve sinir lifinde ise -40 ile -60 mVarasındadır

• Membran istirahat potansiyeline ait bu değerleri hücre içi ve dışı iyon dağılımları belirler.

• İntraselüler ortamda, ekstraselüler ortama göre daha fazla potasyum (Kᶧ) ve daha az miktarda Na bulunur.

• Negatif yüklü iyonlardan protein ve fosfatlar intraselüler, klor (Cl⁻) ise ekstraselülerortamda daha fazla bulunur.

• İyon dağılımında hücre zarının yarı geçirgen ve seçici özelliği önemlidir.

• Protein, sülfat ve organik fosfat bileşikleri gibi büyük moleküllerin bu zarı geçmesi mümkün olmazken, küçük moleküllü iyonlar kolayca geçebilirler.

• Hücre zarının iç ve dış yüzeyinin lipid tabaka ile örtülü olması, bu membranı ancak yağda eriyebilen moleküller direkt geçebilir. Na, K, Cl gibi membranpotansiyeli oluşturan ve suda eriyebilen iyonların geçişi sadece protein kanalları(sızma kanalları) ve taşıyıcı kanallar ile olur.

Sinir iletisi

Voltaj Kapılı Potasyum Kanalları

Dinlenme durumu

(-90 mV)

Yavaş aktivasyon

(+35 ila -90 mV)

• Zar potansiyel değişimi

• Zarın iyonlara geçirgenliğinin değişmesi

• Zardan geçen iyon miktarının değişmesi

• Sinyal tipleri:

• Dereceli potansiyeller

• Aksiyon potansiyeli

Zar Potansiyeli

• DERECELİ POTANSİYELLER

• Yerel, kısa süreli değişimi

• Mesafeyle etkisi azdır

• Potansiyelin yüksekliği, neden olan uyarının şiddeti ile ilişkilidir

• Yeterli şiddete ulaşabilen dereceli potansiyeller aksiyon potansiyelini başlatabilir

Dereceli Potansiyeller

Zar Potansiyeli Değişimleri

• Depolarizasyon

• Repolarizasyon

• Hiperpolarizasyon

Zar Potansiyeli Değişimleri

• Kas ve sinir hücrelerinde (uyarılabilir hücreler)

• Dinlenim potansiyelinin 100 mV kadar değiştirilmesi

• “Hep ya da hiç” kuralı

• Sinir iletisi, kas kasılması, ağrı dokunma duyusu iletimi vs. için gerekli

AKSİYON POTANSİYELİ

Sinir Hücresinde Aksiyon Potansiyeli

• Dinlenme halinde potasyum sızma kanalları, Na sızma kanallarına göre 100 kat daha geçirgendir.

• Sodyum kanallarının ekstraselüler tarafında bulunan aktivasyon kapısı, intraselüler tarafında bulunan inaktivasyon kapısıdır.

• Depolarizasyon döneminde Na iyonuna karşı geçirgenlik 500-5000 kar artar.

• Voltaj kapılı K kanallarının ise sadece aktivasyon kapısı vardır. Bu kapı intraselüler taraftadır.

• Na kapısının kapanması ile eş zamanlı olrak voltaj kapılı K kanalları yavaşça açılır ve membran potansiyeli istirahat potansiyeline dönene kadar açık kalır.

Voltaj Kapılı Sodyum Kanalları

Voltaj kapılı Kᶧ kanalları yavaş yavaş açılır

• İyon kanallarının tipleri:

• Pasif (sızma) kanalları – her zaman açık

• Voltaj-kapılı kanallar – membranpotansiyeline cevap olarak açılır ya da kapanır

Aksiyon Potansiyeli ve İyon Kanalları

• Aksiyon potansiyelinde en önemli faktörler:

• Voltaj kapılı Na+ kanalları

• Voltaj kapılı yavaş K+ kanalları

• Na+/K+ ATPaz pompaları

Aksiyon Potansiyeli ve İyon Kanalları

• Voltaj duyarlı Na+ ve K+ kanalları kapalı

• Na+ ve K+ küçük miktarlarda sızar

Aksiyon Potansiyeli – Dinlenme Durumu

Aksiyon Potansiyeli – Depolarizasyon

• Na+ geçirgenliği artar;

• Eşik Değer– (-50 ile -55 mV arası)

(Tepeye vuruş-overshoot)

Aksiyon Potansiyeli – Repolarizasyon

• Sodyum inaktivasyon kapıları kapanır

• Sodyum kapıları kapalı, K+ kapıları açık

• K+ hücre dışına çıkarak hücre içi negatifliğini istirahat durumuna indirir...

Aksiyon Potansiyeli – Hiperpolarizasyon

• Fazladan K+ çıkışı

• Zarda hiperpolarizasyon (dibe vuruş: undershoot)

• Göreceli duyarsız dönem!

Aksiyon Potansiyelinin İletimi

DEPOLARİZASYON BAŞLAR

Aksiyon Potansiyelinin İletimi

KAS KASILMASI İLE SONUÇLANIR

• Uyarılabilir bir membran aksiyon potansiyelinin oluşması, fizyolojik, fiziksel ve kimyasal cevapların açığa çıkabilmesi için uygun bir ortamdır.

• Kas ve sinir membranı uyarımında elektrik stimülasyonu yaygın olarak kullanılabilir çünkü güvenlidir..

• Aksiyon potansiyeli membran potansiyelindeki hızlı degisikliktir.• Sinir sinyalleri aksiyon potansiyelleri ile iletilir,• kas kasılmaları aksiyon potansiyelleri ile baslatılır,• kısacası hücreler özel görevlerini aksiyon potansiyelleri olarak baslayan uyarılar ile gerçeklestirirler.

Aksiyon potansiyeli

Sinir ve Kas Lifi EksitasyonununSembolik Gösterimi

Temel Kavramlar

• Yük: Zıt kutuplar birbirini çeker, aynı kutuplar birbirini iter.

• Akım: Bir elektrik devresinin herhangi birkesitinden bir saniyede geçen yük miktarına, akım şiddeti (I) denir. Birimi “amper (A)”dir.

• Miliamper (mA)

• Mikroamper (µA)

• Rezistans(Direnç): Vücut dokularından geçen akım

miktarı, uygulanan voltaj ve dokuların direncine bağlıdır. Birimiohm’dur

• Ohm kanunu: Akım (I)= Voltaj (V) / Direnç (Ω)

• Voltaj::Bir elektrik devresinde, üretecin kutupları arasındaki

potansiyel farktır.Birimi Volt (V)’tur. – Yüksek voltaj akımlar: >150 V ve kısa atım süresi

– Düşük voltaj akımlar: <150 V

ELEKTRİK AKIMLARI

• DEVAMLI AKIMLAR• Düz Akımlar

• Alternatif Akımlar

• KESİKLİ AKIMLAR• Monofazik

• Bifazik

• Polifazik

Atım Özellikleri

• Frekans: Saniyedeki atım sayısı (Hz)• Atım frekansı• Burst (patlama, atım) frekansı

• Faz:Akımın sıfır noktasından tepe değere çıktığı ve tekrar sıfır noktasına döndüğü aralıktır.

• Durasyon: Atım süresi

• Amplitüd (genlik): Atım genişliği veya atım büyüklüğüdür.

• Atım frekansı kas stimülasyonu için önemlidir.

• Kas kontraksiyon tipini ve üretülen kuvveti etkiler.

• 1 Hz: Seyirme şeklinde kontraksiyon

• 20 Hz: Kısmı tetanik kontraksiyon

• 20-50 Hz: Tetanik kontraksiyon

• Düzgün bir kontraksiyon elhde etmek için 30-40 Hz tercih edilir.

Akım Özellikleri

AMPLİTÜD=AKIM ŞİDDETİ

FAZ DURASYONUATIM DURASYONU

Akım Özellikleri

Atımlar arası aralıkAtım içi aralık

Atım PeriyoduAtım Periyodu

AC ve PC için geçerli parametreler

Elektrostimülasyonda Kullanılan Akımlar

Düz Akım

•Galvanik Akım

Alternatif Akım• Faradik Akım

Kesikli Akım

DÜZ AKIM

• Akım düz, sabit ve tek yönlüdür.

• İki kutup arasında devamlı olan akımlardır.

DÜZ AKIM KİMYASAL ETKİLERİ

İYONTOFOREZ TIBBI GALVANİZM

CERRAHİ GALVANİZM

(ELEKTROLİZ)

ALTERNATİF AKIM

• Akım yön değiştiren formdadır.

• Sıfır noktasından orjinalır ve her iki düzlemde yer alır.

• Alternatif akımlar simetrik, sinozoidal, rektanguler, trapezoidalve triangular akım gibi farklı formlarda olabilir.

KESİKLİ AKIM

• Akım yönü tek ya da çift yönlüdür.

• Genellikle 3 veya da daha atımın birleşmesi ile meydana gelir.

DALGA FORMLARI

MONOFAZİK

BİFAZİK

POLİFAZİK

MONOFAZİK

• Düz akımın farklı bir halidir. Atım tek düzlemdedir.

• Faz süresi atım süresi ile aynıdır

• Dalga formu, kare, triangular, yarım sinüs şeklinde, tek veya çift tepe noktasına sahip olabilir.

BİFAZİK

• Alternatif akıma benzer.

• Akım çift yönlüdür.

• Kare, triangular, sinozoidal formları olabilir her formu çift tepe noktasına sahiptir.

• Simetrik fazlar asimetrik fazlara göre daha fazla tercih edilir

ATIM SÜRESİ

• Kas durasyonlu atımlar kullanılıyorsa aksiyon potansiyeli meydana getirmek için akım şiddetinin yüksek olması gerekir.

• Uzun durasyonlu atımlar düşük akım şiddetlerinde etkili olsa da rahatsızlık hissi verir.

Atım Şekli

• Atım yavaş olarak artarsa akomodasyonmeydana gelir. Eşik potansiyel meydana getirmek zorlaşır.

• Atım süresi kısa ise (<250 mikrosaniye) atımın ‘yükselme zamanı’ dikkate alınmaz.

Amplitüd

• Uygulanan akımın şiddetini ifade eder.Voltaj veya akım olarak ölçülür.

• Klinikte kullanılan voltaj 10-100V, akım 10-100mA’dır.

ON:OFF

DUTY CYCLE

• ON:OFF time oranlarının yüzdelik olarak ifade edilmesi.

PFLÜGER KANUNU

• 1862’de Pflüger anodal ve katodal uyarıma cevapların farklı olduğunu ve anot ve katot açılış ve kapanış kontraksiyonlarınınözelliklerini göstermiştir.

PFLÜGER KANUNU

PFLÜGER KANUNU

• Bir sinirden akım geçirilmesinde ilk uyarılma katod altında meydana gelir.

(Katod uyarma eşiği).

• Akım şiddeti artarsa anodda meydana gelir. (Anod uyarma eşiği).

• Akım şiddeti daha da artarsa blok eşiği meydana gelir.

ERB FENOMENİ

• Bir kas motor noktadan kesikli galvani ile stimüle edilirse devrenin her açılış kapanışında cevap alınır ki buna PFLÜGER KANUNU denir.

• KKK>AKK>AAK>KAK

• Yaralanma varsa anot içeri katot dışarı girer ve anot altında daha fazla kontraksiyon görülür ise bu durum ERB FENOMENİ olarak adlandırılır.

• AKK>KKK

Elektrofizyolojik Ajanların Etkileri

• Biyolojik etkiler• Elektrokimyasal Etki

• Elektrofizyolojik Etki

• Elektrotermal Etki

• Fizyolojik etkiler• Hücre Seviyesinde

• Doku Seviyesinde

• Segmental Düzeyde

• Sistematik Düzeyde

Hücre Seviyesinde

• Periferal sinirlerin uyarılması

• Membran geçirgenliği

• Fibroblast ve fibroklast modifikasyonu

• Osteoblast ve osteoklast mobilizasyonu

• Arterial, venöz, lenfatik sistem etkileri

• Protein ve kan hücresi değişiklikleri

• Enzimatik aktivitenin değişimi

• Protein sentezinin artırılması

Doku Düzeyi

• Çizgili kas kontraksiyonu, kas gücü, reaksiyon hızı vb.

• Düz kasların kontraksiyonu/ gevşemesi ve arterial ve venöz kan iletimine etkisi

• Doku rejenarasyonu

• Remodelling

• Dokuda termal ve kimyasal dengenin değişimi

Segmental Seviye

• Kas gruplarının kontraksiyonu ve eklem mobilitesine etkisi

• Lenfatik drenaj, venöz dolaşım, arterial kan dolaşımı

Sistematik Seviye

• Analjezik etki (endorfin, dopamin, seratonin, enkafalin, susbtansia P)

• Kan basıncının düzenlenmesi

• Organların aktivitesi

• Solunumun düzenlenmesi vb.