Сравнительная характеристика электропроводности тканей и жидкостей организма

электрохимия

электрохимия – раздел физической химии о превращении хим.энергии в электрическую

электрохимия изучает электропроводность электролитов-электролиз-работу гальванических элементов..

 

346)проводники второго рода, механизм проводимости

вещества по способности проводить электрический ток делятся на проводники-полупроводники-диэлектрики

проводники – вещества, хорошо проводящие электрический ток

проводники – металлы, растворы-расплавы электролитов, ионизированные газы

металлы – проводники I рода

у металлов электрический ток обусловлен движением свободных электронов:

 у металлов атомы в кристаллической решетке так близки, что внешние орбитали соседних атомов перекрываются

 атомы образуют общие внешние орбитали, по которым движутся внешние электроны

 внешние электроны непрочно связаны с ядрами атомов

 в итоге, внешние электроны свободно перемещаются по общим внешним орбиталям между всеми атомами в решетке

 движение свободных электронов в электрическом поле обуславливает электрический ток в металлах

 с повышением температуры движение электронов затрудняется, и электропроводность металлов снижается

растворы-расплавы электролитов – проводники II рода

у электролитов электрический ток обусловлен движением ионов - катионов и анионов:

 в растворах-расплавах молекулы электролитов диссоциируют на катионы и анионы

 в электрическом поле катионы и анионы движутся - катионы к катоду, анионы к аноду

 движение катионов и анионов в электрическом поле обуславливает электрический ток в растворах электролитов

 скорость движения ионов в растворах электролитов ниже скорости движения электронов в металлах

 с повышением температуры движение катионов и анионов в электрическом поле усиливается..

 

сравнительная характеристика электропроводности тканей и жидкостей организма

электропроводность тканей - способность тканей проводить электрический ток

электропроводность тканей зависит от свойств электрического тока и свойств тканей

- ткани состоят из клеток и межклеточного вещества

межклеточное вещество состоит из растворов электролитов и имеет высокую электропроводность

клетки покрыты клеточной мембраной с диэлектрическими свойствами и имеют низкую электропроводность

ПР: хорошо проводят электрический ток спинномозговая жидкость-кровь-мышцы

плохо проводят электрический ток сухая кожа-кости-жировая ткань

очень плохо проводит электрический ток роговой слой кожи

электропроводность кожи зависит от ее целостности-толщины-влажности-количества потовых желез..

- клетки, покрытые клеточной мембраной, лучше проводят переменный электрический ток, чем постоянный

поэтому электропроводность живых тканей для переменного тока больше, чем для постоянного тока

электропроводность поврежденных тканей для переменного и постоянного тока выравнивается

из-за разрушения клеточных мембран и превращения тканей в растворы электролитов

электропроводность тканей - величина, обратная сопротивлению тканей

сопротивление тканей рассчитывают по закону Ома по значениям силы тока и напряжения

в расчетах учитывается поляризация тканей, возникающая при прохождении электрического тока

I _t = (U – E _пол) / R,

 где R – сопротивление тканей,

U - приложенное напряжение,

E _пол - эдс поляризации тканей

при прохождении электрического тока поляризация тканей нарастает и уменьшает силу тока, идущего ч/з ткани

поляризация соответствует зарядке конденсатора и характеризуется поляризационной емкостью

если емкость конденсатора рассчитывается по формуле

 С = q / Dj, где q - количество электричества, Dj - разность потенциалов на обкладках конденсатора

если эдс поляризации соответствует разности потенциалов на обкладках конденсатора

 Dj = E _пол

если по закону Ома эдс поляризации рассчитывается по формуле

 E _пол= R × (I₀ - I _t) , где I_o - начальный ток,

               I _t - конечный ток,

               R – сопротивление тканей

если количество электричества при поляризации рассчитывается по формуле

 

    , где I – сила тока в ткани при поляризации в момент времени t

 

 

 то емкость тканей рассчитывается по формуле                

 

 

поляризационная емкость живых тканей около 10 мкф/см²

поляризационная емкость мертвых тканей около нуля

измерение С _пол при­меняется в трансплантологии при выборе органов для пересадки

 

импеданс тканей

полное электрическое сопротивление тканей переменному току – импеданс тканей Z

полное сопротивление переменному току состоит из активного сопротивления R и реактивного сопротивления X

у тканей реактивное сопротивление X – только емкостное R _С

емкостное сопротивление тканей рассчитывают по формуле

 

    , где С – емкость тканей, w - частота переменного тока                              С

формула расчета импеданса при последовательном соедине­нии активного и емкостного сопротивлений

                                                                                                                                                                                                                                        R

 

формула расчета импеданса реальных тканей сложнее          R _м      С _м

 из-за более сложной эквивалентной схемы живых тканей

R _м - сопротивление мембран клеток,                  R

С _м - емкость мембран клеток,

R _i - внутреннее сопротивление клет­ок,                          R _i

R - сопротивление межклеточного вещества

 

импеданс живых тканей отличается от импеданса поврежденных тканей:              Z

- чем жизнеспособнее ткани, тем больше импеданс тканей

- импеданс живых тканей зависит от частоты переменного тока

зависимость импеданса тканей Z от частоты переменного тока w - дисперсия импеданса

 чем жизнеспособнее ткани, тем больше диспер­сия импеданса                                    w

 *Шван теория дисперсии импеданса

зависимость импеданса тканей от частоты переменного тока определяется поляризацией тканей

особенность поляризации тканей при прохождении переменного тока:

поляризация возникает не мгновенно, а через некоторое время

время релаксации - мини­мальное время, за которое возникникает эдс поляризации

при дальнейшем прохождении электрического тока эдс поляризации нарастает - импеданс тканей увеличивается

затем направление переменного тока меняется, и поляризация тканей меняется

в каждом полупериоде переменного тока выделяют время релакса­ции t и оставшуюся часть полупериода:

чем дольше оставшаяся часть полупериода, тем больше эдс поляриза­ции и больше импеданс

чем короче оставшаяся часть полупериода, тем меньше эдс поляриза­ции и меньше импеданс

при увеличении частоты переменного тока время полупериода уменьшается,

оставшаяся часть полупериода укорачивается, эдс поляризации уменьшается, и импеданс тканей уменьшается

поэтому при увеличении частоты переменного тока импеданс тканей уменьшается (график В)

когда выполняется условие t = Т / 2 (график С), эдс поляризации не успевает возникнуть

при дальней­шем увеличении частоты переменного тока дисперсия импеданса прекращается (график Д)

 

расчет импеданса тканей при­меняется в трансплантологии при выборе органов для пересадки

на практике вместо импеданса тканей рассчитывают коэффициент поляризации Тарусова

 К _пол = Z₁ / Z₂, где Z₁ - импеданс ткани, измеренный на частоте 10⁴ Гц,

             Z₂ - импеданс ткани, измеренный на частоте 10⁶ Гц

чем больше ко­эффициент поляризации, тем жизнеспособнее ткань

ПР: коэф­фициент поляризации здоровой печеночной ткани человека от 9 до 10,

при гибели клеток печени этот показатель стремится к еди­нице

 

реография - метод регистрации изменений импеданса тканей переменному току частотой 1-3 КГц

импеданс тканей зависит от их кровенаполнения - чем больше кровенаполнение тканей, тем меньше их импеданс

по данным реографии судят о кровенаполнении тканей

ПР: реоэнцефалография - реографический метод исследования мозгового кровообращения

измеряется импеданс лево­го Zл и импеданс правого полушария Zп

если импеданс в левом полушарии больше – значит крови меньше, и вероятен тромбоз левых мозговых сосудов

если импеданс в левом полушарии меньше - значит крови больше, и вероятно кровоизлияние в мозг