Материал: Компендиум

От показателей модуля и фазы импеданса всегда можно перейти к величинам активного и реактивного сопротивления

так и реактивной его составляющих импеданса. При исследовании электрических характеристик живых тканей в широком диапазоне частот переменного тока проявляется эффект дисперсии − модуль импеданса биологических объектов с увеличением частоты уменьшается до некоторой постоянной величины (рисунок 56). Зависимость, подобная показанной на рисунке 56, свойственна только живым тканям.

величину модуля импеданса живой ткани:

1)значение Z для живой ткани при измерениях в переменном токе ниже, чем при измерениях на постоянном токе;

2)значение Z не зависит от величины тока, если величина

136

тока не превышает физиологическую норму;

3)Z на данной частоте постоянно, если не изменяется физиологическое состояние ткани;

4)Z изменяется при изменении физиологического состояния объекта.

Наличие в биологических системах емкостных сопротивлений подтверждается сдвигом фаз между силой тока и напряжением. Величина сдвига фаз определяется соотношением емкостного и омического сопротивлений. Для биологических систем характерна большая величина сдвига фаз. Это показывает, что доля емкостного сопротивления в биологических объектах велика. Например, величины сдвига фаз, полученных на биологических объектах при частоте 1000 Гц:

для кожи человека 55

для нерва лягушки 84

для мышцы кролика 65

Для изучения закономерностей прохождения переменного тока через биологические ткани используют эквивалентные схемы, т.е. такие комбинации соединения омического сопротивления и емкости, которые в первом приближении могут моделировать электрические параметры клеток.

Рассмотрим примеры несложных эквивалентных схем.

1. Схема состоит из последовательно включенных омического сопротивления R и конденсатора С (рисунок 58-а).

Рисунок 58. Схема с последовательно включенными омическим R и емкостным С сопротивлениями (а) и график изменения модуля импеданса |Z| от частоты ν (б)

На рисунке 58 видно, что при малых частотах значения модуля импеданса для данной схемы будет большим, т.к. емкостное сопротивление при этом резко увеличивается ( Zпри 0), что не согласуется с характеристикой модуля импеданса для живой ткани. Живые ткани имеют определенные

137

значения Z при постоянном токе (рисунок 56).

2. Схема состоит из параллельно включенных омического сопротивления и конденсатора (рисунок 59-а).

Рисунок 59. Схема с параллельно включенными омическим R и емкостным С сопротивлениями (а) и график изменения модуля импеданса |Z| от частоты ν (б)

Из рисунка 59-б видно, что при больших частотах значение модуля импеданса данной эквивалентной схемы стремится к нулю ( Z 0 при ). У живых объектов Z с увеличением частоты снижается только до определенных значений (рисунок 56).

Сравнивая графики, изображенные на рисунках 58-б и 59-б, с зависимостью для живой ткани (рисунок 56), легко заметить, что приведенные схемы не удовлетворяют всему диапазону частот исследования.

Приблизить свойства схемы к живой ткани позволяет электрическая схема, состоящая из нескольких элементов, соединенных последовательно и параллельно (рисунок 60-а). Зависимость модуля импеданса Z от частоты для данной схемы представлена на рисунке 60-б.

Рисунок 60. Эквивалентная схема (а) и график зависимости модуля импеданса |Z| от частоты ν (б)

138

4. Реография как диагностический метод

Реография – метод исследования кровенаполнения органов и тканей или отдельных участков тела на основе регистрации их сопротивления переменному току высокой частоты.

Одна из причин изменения электрического сопротивления живых тканей – колебания их кровенаполнения. Использование высокочастотных токов необходимо для сведения к минимуму явлений поляризации в системе «электрод – кожа».

При применяемых в реографии частотах имеет место преимущественно ионная проводимость, так как проводниками служат жидкие среды организма, являющиеся слабыми электролитами. Ток при этом распространяется в основном по магистральным сосудам.

Изменения кровенаполнения и колебания электрического сопротивления тканей, расположенных между электродами, через которые пропускается ток высокой частоты, связаны формулой А.А. Кедрова:

V Z ,

V Z

где VV – относительное изменение объема ткани в исследуемом участке, практически равное изменению объема крови в этом участке; ZZ − относительное изменение полного

сопротивления данного участка. В течение сердечного цикла Z изменяется в соответствии с изменением кровенаполнения исследуемого участка ткани: уменьшается при систоле и возрастает при диастоле. Графическая запись Z во времени называется реограммой (рисунок 61).

139