ПРОХОДЖЕННЯ ЗМІННОГО СТРУМУ ЧЕРЕЗ БІОЛОГІЧНІ ОБ'ЄКТИ

Кожній клітині, окрім омічного опору, властивий також ємнісний, зумовлений накопиченням іонів протилежного знаку біля клітинних мембран. Поляризаційна ємність сягає 10 мкФ та більше на квадратний сантиметр поверхні мембрани. Наявність електрорушійної сили поляризації та поляризаційної ємності ускладнює вимірювання електропровідності живих клітин при постійному струмові. Окрім цього, цей струм, проходячи через цитоплазму, розкладає її. З цієї причини електричні параметри біологічних об'єктів зручніше вимірювати з використанням змінного струму.

Проходження змінного струму в колі описується законом Ома: І= ,

де - повний опір кола (імпеданс).

У результаті досліджень з'ясовано:

1. Опір біологічного об'єкта при змінному струмі менший, ніж при постійному.

2. Опір зменшується під час збільшення частоти змінного струму до деякого значення, після чого залишається практично сталим. Це явище називається дисперсією імпедансу. Воно зумовлене залежністю ємнісного опору від частоти, а також поляризаційними процесами, які внаслідок інерції іонів послаблюються за високих частот. Опір більшості тканин мінімальний при частотах змінного струму - 10⁶Гц, а нерва —. - 10⁹ Гц.

3. За певної частоти опір біологічного об'єкта залишається сталим, якщо не змінюється його фізіологічний стан. Внаслідок ушкодження тканини опір її зменшується до певного мінімального значення, яке буде відповідати її відмиранню. Дисперсія імпедансу спостерігається лише в живих тканинах. Після відмирання тканини опір від частоти не залежить (рис. 8.5).

Частотні характеристики електричного опору різних тканин подібні, але значення повного опору (імпедансу) — різні. Наприклад, кісткова тканина містить багато кристалів фосфату кальцію, тому має більший імпеданс, ніж м'які тканини.

Метод вимірювання імпедансу використовують у медичних дослідженнях, а саме: при вивченні процесів у живих клітинах і тканинах за впливу випромінювання, ультразвуку та інших фізичних чинників, а також під час зміни фізіологічного' стану. Наприклад, виявлено, що внаслідок запальних процесів на перших стадіях хвороби збільшується опір тканини. Це пояснюється тим, що під час запалення клітина набрякає, міжклітинні проміжки зменшуються, активний опір збільшується. На наступних стадіях запального процесу змінюються структура та хімічний склад клітин, що призводить до зменшення ємності та опору.

Отже, вимірювання електричних параметрів тканин може використовуватись як засіб діагностики стадій запальних процесів.

Виявлено, що на різних стадіях утворення злоякісних пухлин ємнісний опір тканини змінюється. Тому цей показник можна використати для ранньої діагностики захворювання. Під час відмирання тканини, а також під дією ушкоджувальних чинників (радіація, ультразвук, температура) збільшується проникність мембран і, як наслідок, збільшуються іонні потоки — послаблюється ефект поляризації на межі розділу. Це зумовлює зменшення опору та ємності об'єкта за низьких частот, а за високих — поляризація на межі розділу практично відсутня, тому високочастотний опір майже не змінюється. Таким чином, під час дії ушкоджувальних чинників та відмирання тканини дисперсія її електричних параметрів зменшується. Дисперсія таких параметрів мертвої тканини взагалі відсутня.

Для оцінки життєздатності тканин вводять коефіцієнт поляризації:

К=

де опір тканини за низьких частот струму; опір тканини за високих частот.

Наприклад, для печінки ссавців К= 9-10, а печінки жаби — 2-3. К залежить від інтенсивності обміну речовин у тканинах. Під час відмирання тканин коефіцієнт поляризації зменшується, а для мертвої — наближається до одиниці.

У клінічній практиці вимірювання імпедансу використовують для дослідження кровонаповнення органів. Метод реєстрації зміни імпедансу органів під час їх кровонаповнення називають реографією. Використовуючи багатоканальні реографи, можна досліджувати перерозподіл крові між органами в нормі і патології.

Реоенцефалографія — це метод дослідження мозкового кровообігу, який грунтується на реєстрації пульсових коливань імпедансу головного мозку під час проходження через нього струму високої частоти, але малої сили та напруги. Цим методом визначають стан гемодинаміки, характер пульсового кровонаповнення окремих ділянок головного мозку, стан стінок судин та венозного кровообігу.

У фізіотерапії використовують ультрависокочастотні електричні поля. Ці поля зумовлюють поляризаційні явища у тканинах, і, як наслідок, виникає тепловий ефект, який залежить від діелектричної проникності та опору тканин, частотних характеристик поля. Максимальне нагрівання тканин спостерігається в області дисперсії електропровідності, тобто під час інтенсивної поляризації. Тому важливим напрямом розвитку фізіотерапії є дослідження електричних властивостей тканин у діапазонах частот, що зумовлюють лікувальний ефект під час фізіопроцедур.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Гальванізація, електрофорез	\|	БІОЛОГІЧНА ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.