Вопрос 52. Импеданс тканей организма. Теория дисперсии импеданса. Эквивалентная электрическая схема тканей организма.

Импеданс Z - полное электрическое сопротивление, измеренное с помощью переменного тока, состоит из активного и реактивного (емкостного, т.к. индуктивностью живые ткани не обладают) сопротивлений.

На векторной диаграмме при последовательном соедине­нии активного R и реактивного емкостного Хс сопротивлений импеданс - их геометрическая сумма:

где С - емкость,  - циклическая частота.

Импеданс живых тканей обладает це­лым рядом свойств, которые исчезают при гибели ткани:

- чем жизнеспособнее ткань, тем больше импеданс, так как больше угол сдвига фаз  между током и напряжением в электрической цепи;

- импеданс существенно зависит от частоты и т.д.

Теория дисперсии импеданса – зависимость импеданса Z от частоты v получила название дисперсии импеданса. Такая зависимость имеет примерно следующий вид:

Время релаксации - мини­мальное время, которое необходимо для к возникновения ЭДС поляризации.

Шван предположил, что импеданс живой ткани - это статистическая величина, которая определя­ется в основном соотношением времени релакса­ции молекулы , в течение которого, по мнению Швана, возникает минимальная величина поляри­зации, и оставшейся частью полупериода тока, когда возникшая ЭДС поляризации возрастает (график А). Именно ЭДС поляриза­ции и повинна в значительном увеличении импеданса ткани.

При увеличении частоты тока длительность полупериода, оче­видно, уменьшается и, по мнению Швана, импеданс тоже становится меньше, т.к. ЭДС поляризации теперь существует в течение мень­шей части полупериода (график В).

Когда частота приложенного напряжения становится такой, что выполняется условие:  = Т / 2 (график С), то, при дальней­шем увеличении частоты (уменьшении периода) приложенного на­пряжения, ЭДС поляризации не возникает и прекращается дисперсия импеданса (график Д).

Эквивалентная электрическая схема живой ткани

R_м - сопротивление мембраны, С_м - емкость мембраны, R_i - внутреннее сопротивление клет­ки.

Литература: Лекционные записи.

Вопрос 53. Оценка жизнеспособности тканей по частотной зависимости импеданса. Использование формулы Стокса для изучения молекулярной структуры тканей. Физические основы реографии.

Дисперсия импеданса наблюдается только у живой ткани. Чем более выражена диспер­сия импеданса, тем более жизнеспособна ткань. Это обстоятельство используется для оценки жизнеспособности органов и тканей, в частности для определения жизнеспособ­ности органов при пересадке. Часто вместо снятия всей зависимости

определяют так называемый коэффициент поляризации Тарусова: К_пол = Z₁ / Z₂, где Z₁- импеданс ткани, измеренный на частоте 10⁴ Гц, Z₂ - импеданс ткани, измеренный на частоте 10⁶ Гц. Чем больше ко­эффициент поляризации, тем более ткань жизнеспособна. Так коэф­фициент поляризации здоровой печеночной ткани человека бывает равен от 9 до 10, при гибели ткани этот показатель стремится к еди­нице.

Пользуясь основными положениями теории Швана, можно изучать молекулярную структуру ткани на целостном живом организме, что очень важно для целей диагностики. В соответствии с этой теорией время релаксации молекулы, при критической частоте в точности равно длительности полупериода  = Т / 2. Стокс предложил формулу, в которой устанавливается зависимость между временем релаксации молекулы и величиной ее радиуса:  = 4  r³/ (K  T), где  - время релаксации молекулы,  - коэффициент вязкости среды, r - радиус молекулы, K - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура.

З ная критическую частоту _кр можно определить время релаксации молекулы по формуле:  = 1 / (2_кр), теперь подставим это значение в формулу Стокса: 1 / (2_кр) = 4  r³/ (K  T), откуда можно найти радиус молекулы:

Радиус молекулы есть уникальная величина, по которой можно идентифицировать данный вид молекул.

Реография - метод регистрации изменений импеданса органов и тканей организма с помощью переменного тока с частотой 1-3 Кгц, обусловленных изменением кровенаполнения. Чем больше крови в органе, тем меньше импеданс, т.к. на этих частотах кровь очень хорошо проводит электрический ток.

Пример 1. Реоэнцефалография - реографический метод исследования мозгового кровообращения. Измеряется импеданс лево­го Zл и импеданс правого полушария Zп. Пусть левое полушарие травмировано.

Если Zл > Zп - тромбоз мозговых сосудов, т.к. крови в левом полушарии меньше, импеданс больше;

если Zл < Zп - кровоизлияние в мозг, т.к. крови в левом полушарии больше, импеданс меньше.

Пример 2. Кожно-гальваническая реакция (КГР) - уменьшение импеданса в ответ на действие раз­дражителя любой модальности (боль, звук, свет и т.п.). С помощью КГР можно объективизировать определение порогов ощущения у больного.

Литература: Лекционные записи.