|
|
ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ОРГАНОВ И БИОТКАНЕЙ. Исследования электропроводности органов и биотканей лектор Аймуханбетов Е. А. Введение
ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ОРГАНОВ И БИОТКАНЕЙ лектор: Аймуханбетов Е.А. Введение - Эти методы исследований основаны на свойствах биотканей быть одновременно как проводником, так и диэлектриком. Электропроводность и диэлектрическая проницаемость биосред являются сложными функциями величины протекающих токов и их частоты, а также физиологического состояния биообъекта. Если выбрать оптимальный режим электрических параметров измерения (напряжение, ток, частота, технология), можно реализовать группу методов исследований, в которых значения электропроводности и диэлектрической проницаемости характеризуют физиологическое состояние всего биообъекта.
Исследование электрического сопротивления биотканей - На практике в качестве диагностического признака чаще используется величина электросопротивления биотканей, нежели проводимость.
Двухзондовый (двухэлектронный) метод - применяют, если исследуемый образец имеет правильную геометрическую форму и постоянное поперечное сечение.
Удельное сопротивление образца определяют по известной формуле
ρ = (SU1,2 )/(LI)
где U1,2 – напряжение, приложенное к образцу; I – сила тока в цепи; S, L – поперечное сечение образца и его длина соответственно.
Преимущество и недостатки двухэлектродного метода - Основное преимущество двухэлектродного метода – простота. К недостаткам относят систематическую погрешность, возникающую из-за неточного соблюдения размеров образца биоткани, поэтому метод в основном используют для определения ρ биожидкостей, заливаемых в измерительную кювету. Дополнительную погрешность в результат измерения вносит контактное сопротивление электрод – среда. Свободен от перечисленных недостатков четырехзондовый (электродный) метод.
Четырехзондовый метод - Четырехзондовый метод не требует создания идеальных омических контактов с образцом ( возможно измерение удельного сопротивления объемных образцов различной формы, в том числе и непосредственно на живом организме), но предполагает наличие плоской поверхности, линейные размеры которой превосходят расстояние l между зондами,
ρ = (2πlU23) / I14.
- При проведении большого числа исследований в качестве медико-биологического показателя достаточно определения не величины ρ, а полного сопротивления между электродами.
RХ + 2RК = U/I.
RХ - сопротивление биоткани
RK -контактное сопротивление между металлическими электродами и поверхностью биотканей
двухэлектродный метод применим только в случае выполнения условия RХ >>2RК
, и тогда
RХ ≈ U/I
(I – I′)RХ = (2RК + RВХ )I′.
Если учесть, что применяемые на практике измерительные вольтметры обеспечивают выполнение условия
RВХ >> 2RК ,
а следовательно,
I >> I′,
то получим
I*RХ = RВХ* I′.
UИЗМ = RВХ *I′
, и тогда
RХ = UИЗМ / I.
Электропунктурная диагностика - Электропунктурная диагностика (ЭПД) – метод диагностики заболеваний, основанный на измерении электропроводности биологически активных точек (БАТ). БАТ – ограниченные участки кожного покрова, одной из отличительных особенностей которых является пониженное электрическое сопротивление по отношению к соседним участкам кожи. Измерения, проведенные различными авторами, представлены в табл. 2. На основании большого статистического обобщения была доказана связь патологии внутренних органов и функциональных систем с электрофизическими характеристиками БАТ (сопротивление, импеданс, диэлектрическая проницаемость, электробиопотенциалы).
Методы Электропунктурной диагностики - Метод Накатани (Y. Nakatani) базируется на измерении электрокожного сопротивления в БАТ при использовании стабилизированного источника напряжения 12 В и максимальном токе в цепи измерения (ток короткого замыкания) 200 мкА. Такой режим позволяет существенно снизить влияние поляризационных эффектов на результат измерения
- Метод Фоля (R. Voll) основан на исследовании БАТ при возможно меньшем значении тестирующего тока в цепи измерения. Оптимальный режим измерения определяют индивидуально для каждого пациента ( напряжение 1,5…2,4 В, максимальный ток – до 15 мкА). Применение метода Фоля позволило обнаружить ряд новых диагностически важных БАТ.
Способ диагностики - Оба метода используют условную шкалу на 100 единиц, причем короткому замыканию электродов соответствует 100, а разомкнутому – 0 единиц. Нормальное состояние диагностируется по показаниям в БАТ 50 + 20 единиц.
- Выход за эти пределы свидетельствует о наличии заболеваний. Измерение производится с помощью двух электродов: индифферентного (латунный цилиндр диаметром 2 и длиной 10 см), который пациент зажимает в кисти, и измерительного (латунный наконечник с радиусом закругления 1,5…3 мм), который врач устанавливает в БАТ. Простейшие приборы ЭПД содержат источник тока, регулировочные резисторы, микроамперметр на 100 делений, электроды, замыкающие измерительную цепь через пациента. Современная аппаратура ЭПД включает в себя компьютерную систему обработки данных измерений в БАТ, каталоги информативных точек (меридианов, репрезентативных точек), варианты медицинских заключений.
Электропроводность биологических тканей на переменном токе - Полное сопротивление биотканей (импеданс) существенно зависит от частоты протекающего тока. Характер этой зависимости связывают с емкостными и омическими свойствами биотканей. Емкостные свойства объясняют спецификой строения клеточных мембран, выполняющих роль диэлектрика в «биоконденсаторах», проводящими обкладками которого является электролитная субстанция внутриклеточной и межклеточной жидкостей. Проведенные измерения показали, что ток, протекающий через живую биосреду , опережает по фазе приложенное напряжение. Значения угла сдвига фаз, полученные на частоте 1 кГц для различных биосред, приведены в табл.
Эквивалентная электрическая схема биотканей на частотах до единиц мегагерц Частотная зависимость импеданса биотканей Реография - Реография (импедансная плетизмография, реоплетизмография, электроплетизмография ) – это метод исследования кровенаполнения органов или отдельных участков тела на основе регистрации их импеданса. Реализация метода реографии состоит в следующем: на область исследования накладывают электроды и пропускают через них электрический ток 1..5 мА высокой частоты 30..300 кГц. Изменения степени кровенаполнения и скорости движения крови в кровеносных сосудах сопровождаются колебаниями импеданса тканей, расположенных между электродами.
- Аналитически метод реографии описывает формула А. А. Кедрова:
- ∆V / V = - ∆Z / Z,
- где ∆V / V – относительное изменение объема на исследуемом участке, ∆Z / Z – относительное изменение импеданса, причем ∆Z уменьшается при систоле(расширение) и увеличивается при диастоле (сокращением).
Схематическое изображение и основные компоненты реограммы
Т – период реографической волны; α – время восходящей части волны (период полного раскрытия сосуда, отражающий тонус сосудов); α1 – время быстрого кровенаполнения, определяемое модулем упругости стенок кровеносных сосудов и сократительной функцией миокарда; α2 – время медленного кровенаполнения, зависящее от эластичных свойств сосудистой стенки;
α/Т – реографический коэффициент, отражающий тоническое состояние сосудов;
h2/h1 – дикротический индекс, характеризующий тонус артериол;
h3/h1 – диастолический индекс, отражающий состояние оттока крови в вены и тонус вен.
Запись реограмм производят с помощью специальных устройств – реографов Диэлектрография - Как было уже сказано выше, живые биоткани одновременно обладают свойствами как проводника, так и диэлектрика. Диэлектрические свойства характеризует относительная диэлектрическая проницаемость (ε), которая зависит от вида биосреды ( например: кровь цельная – 85, нервные ткани – 89, мозговое вещество – 85…90). В переменных электрических полях ε существенно зависит от частоты поля.
Дисперсия диэлектрической проницаемости биотканей ДЭГ - Диэлектрография (ДЭГ) – это метод регистрации изменения суммарной диэлектрической проницаемости исследуемого объекта. В биологии и медицине ДЭГ используют для исследования кровоснабжения различных органов и частей тела. В отличие от реографии ДЭГ измерения проводят на более высоких частотах от 200 кГц до нескольких мегагерц (низкочастотная область β- дисперсии ). Поскольку электроды при диэлектрографии по существу являются пластинами измерительного конденсатора, метод ДЭГ еще называют конденса-торной , или емкостной, плетизмографией.
Автогенераторная схема диэлектрографии Конец, кто слушал молодец |
|
|
Скачать 381.79 Kb.