Сделай Сам Свою Работу на 5

Сопротивление живой ткани переменному току





 
 

Измерения полного сопротивления (импеданса) живой ткани, проведенные на разных частотах, показывают, что сопротивление ткани максимально и равно R1 на постоянном токе (ω = 0), а с увеличением частоты переменного тока импеданс сначала быстро уменьшается, а затем, достигнув некоторого значения Z2, остается практически постоянным, как показано на рисунке 8. Такая зависимость импеданса от частоты указывает на то, что в живой ткани нет элементов, обладающих индуктивностью, но есть элементы, обладающие свойствами емкости. Простейшая электрическая схема, эквивалентная живой ткани и дающая такую же частотную зависимость, представлена на рисунке 9. Полное выражение импеданса такой цепи, а значит и импеданса живой ткани, на любой частоте дается формулой:

или (3.1)

Здесь емкостное сопротивление ткани определяется ее диэлектрическими структурными составляющими (клеточные мембраны, жировая клетчатка, эпидермис), а величина сопротивлений R1 и R2 (причем R1>>R2) определяется омическими составляющими проводящих структур биологической ткани (кожа, тканевая жидкость, кровь, цитоплазма и др.).



В представленной на рисунке 9 эквивалентной схеме постоянный ток может идти только через сопротивление R1, т.к. сопротивление емкости С для него бесконечно велико. Но для переменного тока сопротивление емкости уменьшается с увеличением частоты, а с ним уменьшается и полное сопротивление цепи. На очень высоких частотах сопротивление емкости стремится к нулю (Хс® 0) и импеданс стремится к наименьшему значению

. (3.3)

Следует иметь в виду, конечно, что каждая ткань характеризуется своими значениями параметров R1, R2 и С эквивалентной схемы. Например, для кожи активное сопротивление на постоянном токе очень велико и составляет R1 ~ 104 – 106 Ом, а на высоких частотах падает в 10-20 раз. Для мягких кровенаполненных тканей R1 мало (R1 ~ 102 Ом) и меньше их емкостного сопротивления на низких частотах, поэтому часто эквивалентные схемы мягких тканей представлены только их активным сопротивлением R1.

На средних и высоких частотах, для которых Хс<<R1, сопротивление нижней ветви цепи (см. рисунок 9), состоящей из R2 и Х2, будет значительно меньше R1, и основной ток будет идти по нижней ветви, поэтому на этих частотах импеданс цепи можно приближенно выразить более простой формулой:



(3.2)

Для постоянного тока (w= 0) и низких частотэта формула неприменима, но на средних и высоких частотах она дает удовлетворительные результаты, если R1>> R2 и ХС. Видно, что значение сопротивления R2определяет наименьшее значение импеданса ткани на высоких частотах.

Зависимость импеданса ткани от частоты переменного тока определяется физиологическим состоянием и морфологическими особенностями ткани, что позволяет использовать измерения их электропроводности в биологических и медицинских исследованиях. Методы измерения электропроводности тканей осуществляются при достаточно низких напряжениях (менее 50 мВ) и слабых токах, которые не вносят изменений в физико–химические процессы в тканях и не повреждают их.

При действии повреждающих факторов (повышенная температура, мощный ультразвук, ионизирующие излучения и др.), а так же при отмирании ткани происходит увеличение проницаемости мембран, их частичное или полное разрушение, что приводит к уменьшению роли емкостного сопротивления ткани и зависимость ее импеданса от частоты становится слабой. Для "мертвой ткани" она, практически, исчезает вообще.

Для иллюстрации на рисунке 10 представлена частотная зависимость импеданса для трех образцов одной и той же ткани: 1 – образец не подвергался никаким внешним воздействиям; 2 – ткань подвергнута кратковременному нагреванию, приводящему к частичному разрушению клеточных мембран; 3 – образец ткани, подвергнутой длительному кипячению, вызывающему полное разрушение мембран ("мертвая ткань"). Видно, что сопротивление мертвой ткани практически не зависит от частоты.



Поэтому по частотной зависимости импеданса можно оценивать жизнестойкость тканей организма. Это сущест венно, в частности, для оценки качества трансплантанта при пересадке тканей и органов. По предложению Б.Н.Тарусова жизнестойкость ткани можно количественно характеризовать с помощью коэффициента К, называемого коэффициентом поляризации (см. рисунок 11), представляющего собой отношение импеданса ткани ZН, измеренного на низкой частоте (порядка 103 Гц), к ее импедансу на высокой частоте ZВ (106 –107 Гц):

(3.3)

Для живой ткани этот коэффициент значительно превышает единицу (К>>1) и зависит от способности ткани к обмену веществ. Так, для печени млекопитающих он равен 9–10 и выше, чем для мышц того же организма.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.