ЭЛЕКТРОДЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Электрические характеристики тканей

Для анализа электрических процессов, протекающих в биологических тканях, удобно представлять исследуемые участки тканей в виде электрических эквивалентных схем замещения, обладающих импе- дансными свойствами живой ткани в интересующей исследователя частотной области.

На наиболее употребимом в медицинской практике частотном диапазоне — до 10 кГц импеданс пассивных биологических тканей носит активно-ёмкостной характер. Считается, что активные составляющие импеданса характеризуют компоненты тока в жидких тканях-электролитах (кровь, лимфа, межтканевая жидкость и др.), обусловленные переносом зарядов в электрической цепи. Ёмкостные составляющие связаны с явлением разделения зарядов в многокомпонентных тканях с различной структурой. Построение общей импедансной модели обычно осуществляют с использованием импедансных цепочек, составленных из различных комбинаций ёмкостей и резисторов так, чтобы для заданного диапазона частот наборы цепочек достаточно точно отражали импедансные свойства исследуемого участка биообъекта. Для анализа этих цепей могут быть использованы различные подходы: метод линейных диаграмм, методы частотных ответов, полюсов и нулей.

Для простейших тканей-электролитов и в достаточно узком диапазоне частот импеданс монотонно падает с ростом частоты, что достаточно точно моделируется цепочкой из параллельно соединённых элементов R и С (рис. 9.1).

Простейшие модели перехода ткань — электрод

Рис. 9.1. Простейшие модели перехода ткань — электрод

Для мышечной ткани, имеющей многокомпонентную структуру до частот порядка сотен Герц, импеданс слабо зависит от частоты и составляет единицы кОм • см. При дальнейшем увеличении частоты до десятков кГц происходит спад импеданса до сотен Ом • см, и далее он стабилизируется и не зависит от частоты.

Для костной ткани наблюдается аналогичная зависимость, но абсолютная величина импеданса на порядок выше, а область спада сдвинута в область десятков-сотен килогерц.

Многочисленные теоретические и практические исследования показали, что частотные зависимости импеданса зависят от места расположения электродов, индивидуальных особенностей организма и его состояния и др., однако имеются и некоторые общие закономерности. На низких частотах менее сотен герц ёмкостная составляющая мала, а основной вклад вносит активная составляющая сопротивления верхних слоёв кожи. На частотах более единиц килогерц ёмкостная составляющая падает, а активная составляющая стремится к постоянному значению, характеризующему свойства глубоко лежащих тканей, имеющих малую постоянную времени релаксации тока и высокую проводимость. В таблице 9.1 приведены экспериментально полученные параметры трёхзвенной модели (рис. 9.1 б) для некоторых биотканей и анатомических структур.

Таблица 9.7

Значение импеданса некоторых биотканей

Условия измерения I = = 1,13 шА, S3 = 5,82 см2

Параметры

R0, Ом

Rj, Ом

R2, Ом

С15 мкФ

С2, мкФ

Прямая мышца спины на уровне грудных позвонков

0,714

12

0,292

0,011

0,135

Спина, правая лопатка

1,08

14,2

1,928

0,17

0,015

Большая грудная мышца

0,41

18,9

2,265

0,31

0,027

Прямая мышца живота

0,316

15,81

7,86

0,03

0,06

Прямая мышца бедра

1,56

40,5

12,09

0,013

0,01

Икроножная мышца

0,954

12,5

11,14

0,041

0,046

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >