Тема: Изучение прохождения электрического тока через живую ткань

Тема: Изучение прохождения электрического тока через живую ткань

 

1. Электропроводность вещества. Проводники и диэлектрики. Поляризация диэлектриков.
2. Электропроводность биологических тканей для постоянного тока.
3. Лечебные методы, основанные на использовании постоянного тока.
4. Электропроводность биологических тканей для переменного тока. Эквивалентная электрическая схема живой ткани.
5. Импедансные методы в биологических и медицинских исследованиях.
6. Порядок выполнения лабораторной работы «Изучение прохождения тока через живую ткань».

 

 

Электропроводность биологических тканей для постоянного тока

В состав различных тканей и сред живого организма входят ионы, пространственно ориентированные полярные и неполярные макромолекулы и диполи воды. Разные ткани содержат их в неодинаковой пропорции, поэтому каждая из них обладает различными значениями удельной электропроводности и диэлектрической проницаемости (табл. 1).

 

Таблица 1 Удельное сопротивление (ρ) и удельная электропроводность (γ) некоторых биологических жидкостей и тканей

 

	r, Ом×м	g, См/м
Спинномозговая жидкость	0,55	1,8
Кровь	1,66	0,6
Мышечная ткань	2	0,5
Ткань мозговая и нервная	14,3	0,07
Ткань жировая	33,3	0,03
Кожа (сухая)	10^5	10^–5
Кость без надкостницы	10^7	10^–7

 

Влияние внутритканевой поляризации на электропроводность тканей. Основной тканевой ток определяется движением ионов в тканевой жидкости под действием приложенной разности потенциалов. Двигаясь с разной скоростью, ионы скапливаются у клеточных мембран, у соединительных тканевых оболочек по обе их стороны. Прохождение ионов через указанные структуры затруднено из-за их низкой электропроводности. В результате образуется встречное электрическое поле, называемое поляризационным, и возникает поляризационный ток обратного направления. Внутритканевая поляризация у клеточных и других оболочек показана на рис. 3.

 

 

Рис. 3 Внутритканевая поляризация у клеточных (1) и соединительных тканевых оболочек (2). Стрелками показано направление действия внешнего (Е) и поляризационного (Е_п) полей.

Особенности электропроводности кожи. Электропроводность кожи, через которую ток проходит главным образом по каналам потовых и отчасти сальных желез, зависит от толщины и от состояния её поверхностного слоя. Толщина эпидермиса большинства участков тела составляет 0,07-0,12 мм, а на ладонных поверхностях кистей и подошвенных участках стоп достигает  0,8-1,4 мм. Если неороговевшие слои эпидермиса содержат до 70% воды, то роговой слой – лишь 10%, что обуславливает его низкую электропроводность. Однако при выделении пота и при наложении влажных электродных прокладок роговой слой может впитывать воду, что снижает его сопротивление. Таким образом, тонкая, нежная и особенно увлажнённая кожа, а также кожа с повреждённым наружным слоем эпидермиса довольно хорошо проводит ток. Наоборот, сухая огрубевшая кожа является плохим проводником. С учетом этих особенностей удельная электропроводность отдельных участков кожи существенно различается и составляет 10^-5-2•10^-2 См/м.

Пути прохождения постоянного тока через живую ткань. Ток, пройдя через слой кожи, разветвляется и через глубоко лежащие ткани проходит множеством параллельных ветвей («петель тока») по путям с наименьшим электрическим сопротивлением. Такими путями являются, например, скопления и потоки тканевой жидкости, кровеносные и лимфатические сосуды, оболочки нервных стволов и т.п. Поэтому разветвления тока в тканях живого организма могут быть очень сложными и даже захватывать области, отдалённые от места наложения электродов.

Гальванизация

Гальванизация – это применение с лечебной целью воздействия постоянным электрическим током низкого (малого) напряжения U (до 80 В) при небольшой силе тока I (до 50 мА). Предельно допустимая плотность тока – 0,1 мА/см². Источником регулируемого постоянного напряжения является аппарат гальванизации, представляющий, в сущности, выпрямитель переменного тока.

Проведение гальванизации. Два электрода с прокладками накладывают на поверхность тела так, чтобы подлежащая воздействию тока область находилась между ними. Применяется как поперечное, так и продольное расположение электродов (Рис. 4).

 

Рис. 4 Расположение электродов при гальванизации или лечебном электрофорезе: а- поперечное, б - продольное.

Особенности проведения гальванизации. Поскольку количество теплоты Q, которое выделяется в ткани, определяется законом Джоуля-Ленца:  (I – сила тока, R – сопротивление ткани, t - время действия), а сила тока при гальванизации мала, то и тепловой эффект незначителен.

Ограничение на величину воздействующего постоянного тока связано, в частности, с электролизом тканевых электролитов (Н+, К+, Na+, Cl-), который происходит в местах соприкосновения электродов с телом человека. Поэтому наложение металлических электродов непосредственно на кожу недопустимо. Чтобы исключить контакт продуктов электролиза с кожей под электродом помещают прокладку из гидрофильного материала толщиной около 1 см, смоченную физиологическим раствором.

Лекарственный электрофорез

При электрофорезе между электродами и поверхностью тела помещают на прокладках раствор медикамента. Содержащиеся в этом растворе лекарственные ионы под действием приложенной разности потенциалов проникают внутрь тканей организма. Ионы лекарственных веществ вводятся с электрода одноименной полярности. Так, положительные ионы (катионы) вводят с анода, а ионы отрицательные (анионы) – с катода. Считается, что при электрофорезе лекарственные вещества проникают в верхние слои кожи и образуют там кожное депо, из которого задерживающиеся лекарства диффундируют в кровь и лимфу и разносятся по всему организму в течении 3-20 дней после процедуры.

 

Таблица 2

ν (Гц)	lg ν	U (В)	I (мА)	Z (кОм)
100	2
200	2,3
500	2,7
1000	3
2000	3,3
5000	3,7
10000	4
20000	4,3

3. Используя данные таблицы, построить график зависимости импеданса от частоты в логарифмическом масштабе: Z = f (lg ν).

4. Сделать вывод относительно зависимости сопротивления биологической ткани от частоты переменного тока.

Тема: Изучение прохождения электрического тока через живую ткань

 

1. Электропроводность вещества. Проводники и диэлектрики. Поляризация диэлектриков.
2. Электропроводность биологических тканей для постоянного тока.
3. Лечебные методы, основанные на использовании постоянного тока.
4. Электропроводность биологических тканей для переменного тока. Эквивалентная электрическая схема живой ткани.
5. Импедансные методы в биологических и медицинских исследованиях.
6. Порядок выполнения лабораторной работы «Изучение прохождения тока через живую ткань».