IMPEDAREA ȚESUTEI BIOLOGICE
NATURA PROPRIETĂȚILOR CAPACITĂȚII TISSUULUI DE ORGANISM
Experiența a arătat că conductivitatea electrică a soluțiilor nu depinde de frecvența curentului alternativ. La studierea conductivității electrice a obiectelor biologice, au descoperit că rezistența lor la frecvențe înalte (
10 7 Hz) este mult mai mică decât la nivel scăzut. Figura 9 (curba 1) arată dependența rezistenței țesutului muscular la frecvență (curba de dispersie). Dispersia conductivității electrice se observă de obicei în domeniul de frecvență 10 2 ÷ 10 8 Hz. Prezența impedanței țesuturilor pentru dispersia cauzată de faptul că trăiesc la frecvențe joase (ca pentru DC) în conductivitatea electrică este afectată semnificativ de polarizarea macrostructurală în țesuturi. Pe măsură ce frecvența crește, fenomenele de polarizare afectează tot mai puțin.
Zgârierea țesuturilor duce la o creștere a permeabilității membranelor, în timp ce panta dispersiei scade (figura 9, curba 2). Pentru țesuturile moarte, polarizarea la interfețe aproape complet dispar și fenomenul de dispersie a impedanței nu mai este observat (figura 9, curba 3). astfel abrupta graficului dependenței Z = f (# 969;) face posibilă evaluarea viabilității unui țesut dat.
Prezența dispersiei conductivității electrice sugerează că în obiectele biologice, împreună cu structurile care exercită o rezistență activă la curent alternativ, există și cele care au rezistență reactivă. După cum sa dovedit, structurile cu rezistență inductivă (ca bobinele) în organismele biologice sunt absente.
Membranele celulare, spălate pe o parte de fluidul țesutului și, pe de altă parte, de către citoplasm, sunt sisteme similare cu un condensator. În țesuturi există, de asemenea, formațiuni macroscopice, constând din diferite cochilii și pereți despărțitori neconductori, pe ambele părți ale cărora există țesuturi care conduc bine curentul electric. Acest lucru conferă de asemenea proprietăților capacitive țesuturilor.
În general, rezistența țesuturilor biologice va fi determinată de suma rezistenței ohmice și capacitive:
Prezența structurilor cu rezistență capacitivă în organismele biologice este de asemenea confirmată de prezența unei schimbări de fază între curent și tensiune. Pentru sistemele biologice, o valoare mare a acestui unghi este caracteristică, de exemplu, la o frecvență de 1000 Hz: pielea umană - # 966; = 55 0. Mucusul iepure - # 966; = 65 0. Nervul broasca - # 966; = 64 0. Aceasta arată că ponderea rezistenței capacitive la impedanța țesuturilor este ridicată.
Atunci când modelează conductivitatea electrică a celulelor vii și a țesuturilor, ei recurg la scheme echivalente, adică la astfel de combinații de rezistență ohmică și capacitate, care într-o oarecare aproximație poate reflecta natura debitului curent și valoarea parametrilor electrici ai celulelor și țesuturilor. Cea mai simplă dintre aceste modele sunt circuitele cu racordare serială și paralelă R și C - (figurile 10a și 11a). Dar aceste simple scheme nu reflectă adevărata stare de lucruri, pentru că graficele dependenței lui Z # 969; contrazice datele privind țesuturile vii (comparați figura 10b, 11b și figura 6, curba 1).
Cel mai de succes model este schema prezentată în figura 12a. În această schemă Rk, 1 și Rk, 2 - rezistența cutanată activă la curentul de intrare și ieșire; Rm este rezistența ohmică totală a țesuturilor subcutanate; C1. C2 și C3 sunt condensatori care simulează structuri biologice care au o rezistență capacitivă. Săgețile arată traseul curentului alternativ, adică Structurile prin care trece curentul prin fiecare secțiune biologică a corpului între electrozii într-o jumătate de ciclu sunt arătate. Dependența rezistenței circuitului echivalent al frecvenței este de acord bine cu curba de dispersie pentru impedanța țesuturilor (ris.12b) Există alt circuit echivalent, dar nici unul dintre ele nu se poate reproduce exact modelele de curgere AC inerente în sistemele biologice.
Măsurarea conductivității electrice a țesuturilor biologice pentru curent alternativ este larg utilizată în domeniul diagnosticării, precum și în cercetarea biologică și medicală. De exemplu, o creștere semnificativă a impedanței țesuturilor la frecvențe joase permite detectarea inflamației deja în primele etape. Unele boli ale glandei tiroide sunt diagnosticate prin modificarea unghiului de deplasare a fazelor între curent și tensiune. Pentru a caracteriza starea fiziologică a țesuturilor, se folosește de asemenea curba curbei de dispersie. Acest criteriu este utilizat, de exemplu, în evaluarea viabilității țesuturilor destinate transplantului.
Impedanța țesuturilor depinde de umplerea sângelui de sânge. Sângele are mai puțină rezistență decât pereții vaselor sau celulelor, astfel că în timpul sistolului rezistența totală a țesutului scade, iar diastolul crește. Metoda de diagnostic, bazată pe înregistrarea impedanței țesutului în procesul de activitate cardiacă, se numește reografie (impedanță - pletismografie). Cu această metodă, rheogram creier obținut (reoentsefalogramma), inimă (rheocardiogram), plămân, ficat, vase de sânge, la nivelul membrelor. Măsurătorile sunt de obicei efectuate la o frecvență de 30 kHz.
O variabilă este un curent care variază în funcție de magnitudine și direcție în timp. Consumul curentului industrial este sinusoidal. Valoarea instantanee a parametrilor variază în funcție de timp, conform legii sinusului (sau cosinusului):
Curentul alternativ este caracterizat de o perioadă T, frecvență # 957; = 1 / T, frecvență ciclică, fază # 966; = (# 969; t + Grafic, valorile tensiunii și puterii de curent alternativ din secțiunea circuitului vor fi reprezentate de două sinusoide, în general schimbate în fază.
Pentru a caracteriza curentul alternativ, se introduce conceptul de valoare efectivă (efectivă) curentă. Valoarea efectivă a puterii AC este forța unui astfel de curent direct, care eliberează cât mai multă căldură într-un anumit conductor în decursul unei singure perioade pe măsură ce eliberează căldură și un curent alternativ dat.
Aparatele incluse în circuitul de curent alternativ (ampermetru, voltmetru) arată valorile efective ale curentului și ale tensiunii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: