64. Электропроводность биологических тканей. Физические основы реографии. Импеданс биологических тканей.(Губанов: с.217-230)

Электрические свойства биологических объектов (БО ) изменяются при действии различных физических и химических факторов внешней и внутренней среды организма: температуры, объема, концентрации электролитов, содержания форменных элементов крови, изменения структурных параметров тканей и др. Т.о., электрические свойства БО несут информацию о показателях нормального функционирования и о возможных патологических отклонениях.

П олное сопротивление ткани электрическому току Z имеет две составляющих: омическое сопротивление Ro и емкостное сопротивление Хс и находится по формуле:

Z

модель биообъекта

=  Ro² + Хс ², емкостное Хс сопротивление находится по формуле:

Хс= 1 / wC , где w - циклическая частота и она связана с частотой f, тока проходящего через ткань следующей зависимостью: w = 2f

1. Наиболее характерным свойством живых тканей является дисперсия электропроводности, которая присуща только живым тканям.

Дисперсия – это зависимость электрических свойств живых тканей от частоты проходящего тока. Различают три вида дисперсии электропроводности биологических тканей -,- и -. Первой области дисперсии соответствует диапазон частот до 1000 Гц, второй области от 1 кГц до 10 МГц и третьей- свыше 1000 МГц.

Реография основана на выделении из комплексного электрического сопротивления биологических тканей переменной компоненты активной (омической) составляющей сопротивления (импеданса), которая наиболее тесно связана с пульсовыми колебаниями кровенаполнения. Выделение полезного сигнала с графической регистрацией его и лежит в основе реографии. Омическая составляющая выделяется благодаря выбору такой частоту переменного тока (от 30 до 200 кГц ), которая позволяет существенно уменьшить вклад в общее сопротивление емкостной составляющей.

66. Физические процессы в биообъектах под действием постоянных и переменных электрических полей.

Человеческий организм в значительной степени состоит из биологических жидкостей, содержащих большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах

Под влиянием постоянного электрического поля ионы движутся с разной скоростью и скапливаются около клеточных мембран, образуя встречное электрическое поле, называемое поляризационным. Таким образом, первичное действие постоянного тока связано с движением ионов, их разделением и изменением их концентрации в разных элементах тканей.

Воздействие постоянного тока на организм зависит от силы тока, поэтому весьма существенно электрическое сопротивление тканей и, прежде всего кожи. Влага, пот значительно уменьшают сопротивление, что даже при небольшом напряжении может вызвать значительный ток через организм. Непрерывный постоянный ток напряжением 60—80 В используют как лечебный метод физиотерапии (гальванизация).

Гальванизацию и электрофорез лекарственных веществ мож­но осуществлять с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в которые погружаются конечности пациента.

В связи с развитием радиолокационной техники (мощности этих генераторов возрастают каждые три-четыре года в 10 раз), средств связи, промышленных установок, работающих на УКВ и СВЧ, особенно актуальным стало изу­чение биологического действия этого диапазона электромагнитного спектра.

Прежде всего, волны этого диапа­зона вызывают нагревание тканей. Возникновение тепла связано с колебаниями ионов и дипольных молекул воды. Мощность электро­магнитной энергии, поглощаемая организмом, зависит от частоты колебаний. При частоте ниже 400 Мгц и выше 3000 Мгц тело погло­щает около половины энергии колебаний. Остальная часть либо про­ходит насквозь (при более низких частотах), либо отражается от поверхности кожи (более высокие частоты). В диапазоне частот 1000 — 3000 Мгц поглощаемая энергия излучения приближается к 100%, в зависимости от толщины кожи и подкожного жира; при час­тотах ниже 1000 Мгц большая часть лучистой энергии превращается в тепло в глубоко лежащих тканях (при 300 Мгц большая часть теп­ла образуется на расстоянии 3—4 см от поверхности тела). При час­тотах выше 3000 Мгц тепло образуется главным образом у поверх­ности тела.

Повышение температуры разных тканей зависит от степени поглощения энергии волн, теплопроводности и кровоснабжения. Эксперименты показали, что глаза и семенники наиболее чувствительны к воздействию СВЧ, так как не обладают достаточно мощной сосудистой системой для обмена тепла с окружающими тканями. Ряд ферментов глаза особенно чувствителен к теплу. Облучение достаточно большой мощности ведет к помутнению хрусталика (катаракте). Таким образом, основные физические процессы в биообъектах под действием постоянных и переменных магнитных полей – поляризация и нагрев.