A testszövetek impedanciája
Kezdőlap | Rólunk | visszacsatolás
A test szövete nemcsak állandó (lásd 12.10. Cikk), hanem váltakozó áram is. A tapasztalat azt mutatja, hogy ebben az esetben a biológiai szöveten áthaladó erő a fázisban alkalmazott feszültség előtt van. Következésképpen (lásd a 14.3. Pontot), a szövetek kapacitív ellenállása nagyobb, mint az induktív ellenállás. A 24. táblázat példaként bemutatja az egyes szövetek áramának és feszültségének fáziskülönbségének (1 kHz-es frekvencia) értékeit.
Az emberi bőr, a békák
Ebből következik, hogy a bio-logikai szövetek elektromos tulajdonságait szimulálni ellenállásokkal, amelyek ellenálló képességgel rendelkeznek, és kapacitív rezisztenciát hordozó kondenzátorok. Mint modell, a testszövetek egyenértékű elektromos áramkörét használják. Ez egy áramkör, amely ellenállásokból és kondenzátorokból áll, és amelynek impedanciája a frekvenciafüggés (diszperzió) közel áll a biológiai szövet impedanciájának gyakoriságától.
Az 1. ábrán látható áramkör számára. 14.11, a, az impedancia frekvenciafüggése a (14.41) -től L = 0:
Az egyenlet (14.45) szerint az impedancia növekvő gyakorisággal csökken,
ellentmondás a tapasztalattal: mikor # 969; → ∞ Z → ∞. Ez utóbbi végtelen nagy ellenállást jelent egy állandó áramnál, ami ellentmond a kísérletnek (14.10 ábra).
Az 1. ábrán látható áramkör 14.11, b, megfelel a kísérleti görbe általános tendenciájának: ahogy a frekvencia nő, a kapacitív ellenállás csökken és az impedancia csökken. Mikor azonban # 969; → ∞, Xc → 0 és Z → 0, ami nem felel meg a kísérletnek.
Az 1. ábrán látható séma látható. 14.11, a tapasztalatok alapján nincs ellentmondás, amely a két korábbi rendszerre jellemző. Ez csak egy olyan kombináció az ellenállások és a kondenzátor, hogy lehet venni a megfelelő elektromos áramkör a testszövetek. Az egyenértékű áramkör impedanciájának óránkénti csúcsfüggése megegyezik az impedancia frekvenciánál tapasztalható kísérleti függőség általános alakulásával. Fontos megjegyezni, hogy ebben az esetben az elektroncsont és így a dielektromos állandó állandó marad.
Magyarázzuk meg a régiók megjelenésének okait # 945; -, # 946; - és # 947; -impedancia diszperzió. A szervezet szövete olyan szerkezet, amely egy vezető (elektrolit) és egy dielektrikum tulajdonságait tartalmazza. A dielektromos polarizáció (12.6. Fejezet) egy külső elektromos mezőben nem azonnal történik, hanem az időtől függ. Ez azt jelenti, hogy a dielektrikum (Fe) polarizációjának időpontja függ a konstans hatásától. elektromos mező (E az elektromos térerősség):
Ha az elektromos mező a harmonikus törvénynek megfelelően változik, akkor a polarizáció a harmonikus törvénytől függően is változik, és a polarizáció amplitúdója a mezőváltozás frekvenciájától függ a fázis késleltetéssel:
A (12.41) -től a dielektromos permittivitás kifejezést kapjuk:
Ebből (14.48) ez a feltétel (14.47) a dielektromos állandó frekvenciafüggését jelenti a váltakozó (harmonikus) elektromos mező hatása alatt: e = f (# 969;). A dielektromos állandó változása az elektromos tér frekvenciájának megváltozásával az elektromos kapacitás megváltozását, következésképpen az impedancia változását jelenti.
A polarizációban bekövetkező változás késleltetése az elektromos térerősség változásának függvényében az anyag polarizációs mechanizmusától függ. A leggyorsabb mechanizmus az elektronpolarizáció (lásd 12.6. Pont), mivel az elektrontömeg elég kicsi. Ez megfelel a frekvenciáknak (kb. 10 15 Hz), amelyek lényegesen magasabbak a régióknál # 945; -, (# 946; -, és # 947; -diszperzió.
A víz orientációs polarizációja, amelynek molekuláinak viszonylag kis tömege van, megfelel # 947; -diszperzió (20 GHz-es frekvenciák).
A nagy poláros szerves molekulák, például a fehérjék jelentős tömeggel rendelkeznek, és 1-10 MHz frekvenciájú változó elektromos mezőre reagálhatnak. Ez megfelel # 946; -diszperzió.
a # 945; -diszperzió, az egész sejtek polarizálódása az ionok diffúziójának eredményeként jön létre, ami viszonylag hosszú ideig tart, és # 945; -diszperzió megfelel az alacsony frekvenciájú régióknak (0,1-10 kHz). Ebben a térségben a membránok kapacitív ellenállása nagyon nagy, ezért a sejteket borító áramlatok és a kiálló elektrolitoldatok a környező sejteken keresztül dominálnak.
Tehát a tartományok # 945; -, # 946; - és # 947; -dispersii impedanciát annak a ténynek köszönhető, hogy a növekvő gyakorisága váltakozó villamos erőtér a polarizációs jelenség, amelyek különböző struktúrák biológiai szövet-nek: alacsony frekvenciákon, a változás mezők reagálnak az összes struktúrák (# 945; -dispersiya), a frekvencia növekedésével, nagy molekulák reagálnak -dipol szerves vegyületek és vízmolekulák (# 946; -diszperzió), és a legmagasabb frekvencián csak vízmolekulák (947; -diszperzió) reagálnak. Minden esetben létezik egy elektronikus polarizáció. Az elektromos áram frekvenciájának növelésével (villamos mező) kevesebb és kevesebb szerkezet reagál a változásra ezen a területen, és a polarizációs érték kisebb lesz. Szerint ezért (14,48), növekvő gyakorisággal csökkenti a dielektromos állandója E, és következésképpen-telno és elektromos C kapacitás, és ez szerint (14.33), növelné a kapacitív reaktancia Xc és az impedancia Z. track-sequently, az általános a függvény Z = f (# 969;) függvényében (lásd a 14.10. ábrát) növekvő gyakorisággal megjelen # 945; -, (# 946; - és # 947; -diszperzió).
Az impedancia frekvenciafüggése lehetővé teszi a testszövetek életképességének értékelését, ami fontos a szövetek és szervek transzplantációjához. Az impedancia frekvencia függőségeinek különbsége az egészséges és beteg szövetekben is előfordul.
A szövetek és szervek impedanciája szintén fiziológiai állapotától függ. Tehát az edények vérellátásával az impedancia a cardiovascularis aktivitás állapotától függően változik.
A kardiális aktivitás során a szöveti impedanciában bekövetkező változások rögzítésén alapuló diagnosztikai módszert reografikusnak (impedancia plethysmográfia) nevezik.
Ezzel a módszerrel az agy rheogramjait (rheoencephalogram), a szíveket (reocardiogram), a faggyút, a tüdőt, a májat és a végtagokat kapjuk. A méréseket általában 30 kHz-es frekvencián végzik.
Végezetül meg kell jegyezni, hogy a biológiai szövetek passzív elektromos tulajdonságainak ismerete fontos a szervek és szövetek elektrográfiai módszereinek elméleti alapjainak kifejlesztésében, mivel az aktuális dipólusok által termelt elektromos áram áthalad rajta. Emellett az impedancia varianciájának eszméje lehetővé teszi számunkra, hogy értékeljük a terápiás célokra használt áramok és terek hatásmechanizmusát.