Мал. 4.37

При послідовному сполученні R і C (мал. 4.37а) схема має суттєві розбіжності з дослідом при пропусканні постій­но­го струму. Якщо w ® 0, то вона чинить нескінченно великий опір постійному струмові (Z ₀ ® ¥), що не відповідає дійсності. Якщо ж С і R з’єднати паралельно (мал. 4.37б), то при високих частотах (w ® ¥) Z _¥ ® 0, що теж не відпо­відає дійсності. Для біологічних тканин характерне більш складне поєднання ємності й активного опору. Най­більш вда­лими є схеми, що приведені на мал. 4.37в,г. При пропусканні через такі схеми високочастотного струму при w ® ¥, X_C ® 0 їх імпеданс асимптотично наближається до деякої константи Z _¥ (у випадку в: Z _¥ = R ₁× R ₂/(R ₁ + R ₂), а у випадку г: Z _¥ = R ₁ + R ₂). Ці схеми з певним наближенням можуть бути еквівалентними електричними схемами біологічних тканин, але ні одна з них не може повністю відтворювати закономірності про­пускання електричного струму через біоло­гіч­ні системи.

На мал. 4.38 приведені графіки дисперсії (частотної залеж­ності) імпедансу рослинної тка­нини: 1 – крива для нормальної здорової тканини; 2 – для на­грі­тої до t = 50°C протягом 2 хв; 3 – те ж саме протягом 4 хв; 4 – після кип’ятіння в воді протягом 20 хв.

З малюнка видно, що крутизна кривої в міру відмирання тка­нини зменшується, тоб­то спос­те­рігається змен­шення низькочастотного опору, то­ді як при високих частотах імпеданс практично залишається постійним. Причиною є те, що при відмиранні руй­нуються мембрани – “жи­ві конденсатори”, і нежива біологічна тканина во­лодіє суто омічним опором. Вказані особливості використовуються для оцінки фізіологічного стану об’єктів. Як правило, розраховується коефіцієнт дисперсії К, який дорівнює відно­шенню імпе­дансу при низьких частотах (10² – 10⁴ Гц) до імпедансу при високих (10⁶ – 10⁸ Гц) частотах:

. (4.80)

У нормальних тканинах К залежить від положення організму в еволюційному ряді. Наприклад, коефіцієнт дисперсії печінки ссавців дорівнює приблизно 9–10, печінки жаби – 3–4. При відмиранні тканин вказаний коефіцієнт наближається до одиниці. Критерієм життєздатності є також частотна залежність тангенса кута зсуву фаз між силою струму і напругою. Вона дає уявлення про співвідношення між величинами активного і реактивного опорів:

tg j = (X_С – X_L)/ R» X_C / R.

Імпеданс тканин залежить також від їх функціонального стану, і це використовується в діагностиці. Імпеданс кровоносних судин залежить від їх кровонаповнення, а значить і від серцево-судинної діяльності. На цьому базується діаг­нос­тичний метод, який називають реографією. Реографія вивчає залежність активної складової імпедансу біологічної тканини від її деформації в процесі серцевої діяльності. Отримують реограми серця, головного мозку, магістральних судин, легень тощо. Відповідно до методики Кедрова вважається, що відносна зміна об’єму ділянки кровоносної судини (чи іншої біологічної тканини) D V/V прямо пропор­ційна зміні опору D R / R:

D V / V ~ D R / R.

Співвідношення між активною та реактивною складовими опору може змінюватись при зміні фізіологічного стану та деяких патологіях. Наприклад, при запаленні на перших стадіях спостерігається збільшення активного опору тканин. Цей ефект обумовлений тим, що струм низької частоти йде переважно через міжклітинну рідину, яка володіє суто омічним опором. При запаленні клітини набухають і переріз міжклітинних ділянок зменшується, що й призводить до підвищення омічного опору. Ємнісний опір при цьому практично не змінюється, оскільки не змінюється структура клітин. Очевидним є той факт, що за незмінного ємнісного опору збільшення омічного опору свідчить про набухання клітин, а зменшення омічного опору, навпаки, свідчить про зменшення об’єму клітин. Зворотний ефект спостерігається на ранніх стадіях онкологічних захворювань. Перетворення нормальних клітин у ракові супроводжується появою молодих клітин і підвищенням ємнісного опору.

Дата добавления: 2014-01-05