Лекция 11. Электропроводность биологических тканей. Импеданс

Ткани организма состоят из структурных элементов – клеток, омываемых тканевой жидкостью. Органические вещества – белки, жиры и углеводы, из которых состоят тыльные части тканей, являются диэлектриком ткани, и клетки омываются биологическими жидкостями (кровь, лимфа и т.д.), в состав которых кроме органических коллоидов входят растворы электролитов. Они являются хорошими проводниками электричества.

Общая концентрация растворов электролитов в жидких средах организма эквивалентна 0,9%-ому раствору хлористого натрия. Таким образом, внутренний состав организма как бы состоит из двух сред. Из среды относительно хорошо проводящей электрический ток (тканевые жидкости, цитоплазма клетки) и из среды, плохо проводящей электрический ток (мембраны клетки). При прохождении по тканям постоянного электрического тока в данных элементах происходит накопление (по обе стороны мембраны) ионов, подобно заряженному конденсатору.

11.1. Электропроводность клеток и тканей для постоянного электрического тока. Лекарственный электрофорез

При пропускании постоянного электрического тока через живые ткани организма было установлено, что сила тока не остается постоянной во времени при неизменяемом прикладываемом напряжении. При определении разности потенциалов сила тока начинает непрерывно уменьшаться. Наблюдается отклонение от закона Ома (рис. 11.1).

Уменьшение тока во времени обусловлено явлениями поляризации. При прохождении тока через биологическую систему в ней возникает ЭДС поляризации, которая уменьшает приложенную к объекту эффективную ЭДС, что приводит к уменьшению электрического тока. Закон Ома для биологической ткани можно записать:

. (11.1)

Рис. 11.1. График величины тока, проходящего в биоткани

Таким образом, первичное действие постоянного электрического тока на ткани организма обусловлено поляризационными явлениями, которые возникают в результате перемещения вдоль силовых линий поля ионов тканевых электролитов. При этом различают подвижности ионов, а главным образом задержки, и накопление их у полупроницаемых мембран, а также в тканевых элементах – происходит изменение обычной концентрации ионов той или иной природы, что вызывает изменение функционального состояния клеток в сторону возбуждения или торможения их деятельности.

В этом случае значение имеют и другие поляризационные явления, происходящие в тканях организма вследствие их неоднородного строения.

Изменение концентрации ионов влияет на кислотно-щелочное равновесие, водосодержание и другие физико-химические свойства тканей. Изменение функционального состояния клеток тканей, и особенно нервных рецепторов, находящихся непосредственно в зоне действия электрического тока, нервно-гуморальным или рефлекторным путем вызывает последующие звенья реакции организма, распространяющиеся на определенные органы и системы и, наконец, в той или иной степени, на организм в целом.

Лечебный метод, при котором используется действие на ткани организма постоянного электрического тока малой величины, называется гальванизацией. При гальванизации постоянный электрический ток от соответствующего источника подводится к тканям организма через металлические электроды, изготовленные из свинцовых, луженых оловом, пластинок.

При гальванизации в ткани организма вводят лекарственные вещества. Растворами этих веществ смачиваются прокладки под электродами. Вводимыми при электрофорезе вещества могут быть следующие:

С положительного электрода С отрицательного электрода

кальций хром

магний бром

натрий йод

новокаин (из хлористой соли) пенициллин (с натриевой или калиевой солью)

Для проведения процедур гальванизации и лечебного электрофореза используется источник постоянного напряжения (44-60 В). В качестве такого источника, как правило, берется полупроводниковый выпрямитель.