Утверждено на заседании кафедры от «___»______20 г. протокол №____
Зав. кафедрой, проф. __________________Г.Г. Колонда
Лекция №4 Электрические свойства биологических тканей
На переменном токе.
План лекции:
1. Природа ёмкостных свойств тканей организма.
2. Импеданс тканей организма.
3. Эквивалентные электрические схемы тканей организма.
4. Оценка жизнеспособности и патологических изменений тканей и органов по измерениям электропроводности.
5. Физические основы реографии. Реограф.
1. Природа ёмкостных свойств тканей организма.
Для медицины существенный интерес представляют процессы, происходящие в тканях организма при прохождении переменного тока. Переменный электрический ток в биологических объектах обуславливается колебательным движением ионов. Однако эти процессы в биологических объектах существенно осложнены существованием клеток и клеточных мембран.
Удельное сопротивление клеточной белково-липидной мембраны очень велико и по своим свойствам она близка к свойствам хороших диэлектриков. С физической точки зрения клетку, окружённую мембраной и находящуюся в окружении межклеточной жидкости можно рассматривать как некоторый конденсатор.
Рис. 9 Схематическое представление клетки как микроскопического конденсатора.
Одной обкладкой такого конденсатора является внутриклеточная жидкость (электролит). Диэлектриком служит мембрана толщиной 70 100 А и другой обкладкой является электролит межклеточной жидкости. Итак, биологическая ткань на микроструктурном уровне представляет собой мельчайшие отсеки, заполненные проводящей жидкостью и разделённые клеточными мембранами. При прохождении переменного тока через биологическую ткань происходит перезарядка клеточных мембран, за счёт колебательного движения связанных зарядов в диэлектрике мембраны. Для постоянного тока сопротивление клеточных мембран велико и ток существует только за счёт движения зарядов в межклеточной жидкости.
Итак, ёмкостные свойства биологических тканей обусловлены ёмкостными свойствами клеточных и внутриклеточных мембран. Поэтому сопротивление биологических тканей в цепях переменного тока зависит от частоты тока аналогично ёмкостному сопротивлению конденсатора.
2. Импеданс тканей организма.
Полное
сопротивление в цепи переменного тока,
содержащем последовательно соединённые
R,
C и
L
определяется
выражением, которое получило название
импеданса.
;
Рассмотрим
какими элементами цепи определяется
импеданс тканей организма. Во-первых
импеданс определяется активным
сопротивлением межклеточной жидкости.
Во-вторых в биологических тканях всегда
присутствует емкостное сопротивление
клеточных мембран. И в-третьих рассмотрим
индуктивное сопротивление биологических
тканей. В литературе имеется немного
сведений о наличии индуктивного
сопротивления в биологических системах
и они противоречивы. Магнитные свойства
биологических выражены слабо. Молекулы
белков, липидов диамагнитные, а их
магнитная восприимчивость близка к
нулю. Но магнитные свойства могут быть
обусловлены и не магнитными материалами
(например соленоид из медной проволоки).
Поэтому нужно обращать внимание на
геометрические особенности строения
и структуру биологических тканей. Если
структура имеет спиральную форму и по
ней течет переменный ток, то такая
система может обладать индуктивностью
и служить источником магнитного поля.
Поэтому ряд исследователей полагает,
что при измерениях импеданса нужно
учитывать не только активное и емкостное
сопротивление, но и индуктивное. В
настоящее время твердо установленных
фактов о существовании индуктивного
сопротивления в биологических тканях
пока нет. Поэтому выражение импеданса
биологических тканей упрощается
