Материал: kompendium_po_fizike

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
background image

136

От

показателей

модуля

и

фазы

импеданса

всегда

можно

перейти

к

величинам

активного

и

реактивного

сопротивления

тканей

и

наоборот

Таким

образом

две

пары

показателей

используемых

для

описания

пассивных

электрических

свойств

биологических

тканей

эквивалентны

При

пропускании

переменного

электрического

тока

через

биологические

объекты

в

них

возникают

поляризационные

процессы

Установлено

что

при

этом

происходит

изменение

как

активной

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

Это

подтверждает

динамика

кривых

дисперсии

показывающих

зависимость

модуля

импеданса

Z

растительной

ткани

от

частоты

в

норме

(

рисунок

 57-

а

), 

при

нагревании

ее

в

течение

 2-

х

минут

(

рисунок

 57-

б

и

при

полном

отмирании

ткани

 (

рисунок

 57-

в

).  

Следует

отметить

ряд

особенностей

характеризующих

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

Рисунок

 56. 

Кривая

дисперсии

изменения

величины

модуля

импеданса

 |Z| 

мышцы

при

увеличении

частоты

тока

Рисунок

 57. 

Изменение

кривой

дисперсии

модуля

импеданса

растительной

ткани

при

нагревании

 (

объяснения

в

тексте

)

background image

137

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

 (

Z



при



0), 

что

не

согласуется

с

характеристикой

модуля

импеданса

для

живой

ткани

Живые

ткани

имеют

определенные

background image

138

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

background image

139

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

V

V

 – 

относительное

изменение

объема

ткани

в

исследуемом

участке

практически

равное

изменению

объема

крови

в

этом

участке

Z

Z

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).  

background image

140

Рисунок

 61.

Основные

характеристики

реограммы

  

(h – 

амплитуда

реограммы

, h

1

 – 

амплитуда

для

расчета

ударного

объема

крови

а

 – 

длительность

восходящей

части

реограммы

,  

Т

– 

период

реограммы

, h

к

– 

высота

калибровочного

импульса

)

В

каждой

реографической

волне

выделяют

начало

вершину

и

конец

восходящую

  (

анакротическую

и

нисходящую

(

катокротическую

части

На

нисходящей

части

могут

наблюдаться

 1-2 

дополнительные

волны

.  

Кривая

в

норме

достаточно

регулярна

Нарушения

регулярности

зависят

от

изменения

ритма

сердечных

сокращений

и

дыхания

Регулярность

может

существенно

нарушаться

при

патологии

например

при

выраженной

сосудистой

дистонии

.  

Анализ

реограмм

производится

по

оценке

её

временных

и

амплитудных

показателей

Реограф

 – 

электронное

устройство

предназначенное

для

преобразования

колебаний

импеданса

живой

ткани

или

его

составляющих

обусловленных

пульсовыми

изменениями

кровенаполнения

в

пропорциональный

электрический

сигнал

Принцип

работы

реографа

заключается

в

следующем

от

генератора

высокой

частоты

реографа

с

помощью

электродов

через

исследуемый

орган

пропускается

ток

высокой

частоты

При

этом

на

исследуемом

участке

  (

органе

возникает

падение

напряжения

Изменения

кровенаполнения

в

исследуемом

органе

приводят

к

изменениям

его

импеданса

и

пропорциональным

изменениям

амплитуды

высокочастотного

напряжения

После

усиления

с

помощью

детектора

и

фильтров

выделяется

низкочастотная

составляющая

представляющая

собой

реографический

сигнал

 (

реограмму

) – 

рисунок

 62. 

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/6211