Біофізичне моделювання гетерогенної структури м’язова тканина - кісткова тканина RC-ланцюгом

Abstract

В даний час електрофізичні властивості скелетних м’язових тканин при пропусканні через них постійного або змінного струмів досліджені глибоко і всебічно. В результаті цих досліджень розроблено і впроваджено в лікувальну практику широку гаму медичної техніки різної функціональної спрямованості. Наприклад, до неї можна віднести високочастотні електрохірургічні апарати для різання і коагуляції м’яких тканин і кровоносних судин струмами високої частоти; прилади мікрохвильової резонансної терапії, засновані на взаємодії струмів НВЧ-діапазону з організмом людини; апаратура УВЧ-терапії для місцевого лікувального впливу струмами ультрависокої частоти в режимі безперервної генерації або імпульсної модуляції; а також, апарати загальної і регіональної гіпертермії, робочі частоти яких складають десятки і сотні МГц. Взагалі, для перерахованих вище типів медичної апаратури, є використання в їхній роботі генераторів струму високої частоти-сотні кГц, десятки і сотні МГц. Це пов’язано з тим, що величина загального електричного опору живих тканин залежить від частоти електричного струму, який пропускається через ці тканини. Ця залежність визначається структурою досліджуваної ділянки або органа, розподілом тканин з ємнісними або резистивними властивостями і зв’язком між електричними властивостями тканин і частотою струму. Відомо, що електричний опір шкіри і прилеглих до неї тканин на постійному струмі досягає великої величини - до 60-100 кОм. Однак, при використанні змінного струму частотою 200-300 кГц електричний опір шкіри складає приблизно 50-300 Ом [1], а при застосуванні струмів ще більш високих частот (діапазон УВЧ, НВЧ, ВВЧ) опір тканин зменшується до 30-40 Ом. Також встановлено, що електропровідність крові збільшується з підвищенням частоти змінного струму: при підвищенні частоти до 1 кі’ц зростає повільно, до 20 кГц - залишається постійною, від 20-30 кГц спочатку зростає повільно, а потім швидше і залежить від швидкості її руху в судинах. Отже, завдяки застосуванню змінного струму ВЧ можлива реєстрація дуже малої величини змін електричного опору живих тканин, зумовленої коливаннями кровотоку [2]. Експериментальні дослідження [3] показали, що змінна частина імпедансу дуже мала і не перевищує 1% від загального опору між електродами. Однак, реєстрація настільки малих змін електричного опору тканин через коливання кровотоку в судинному руслі стала можливою за допомогою малошумлячих операційних підсилювачів, що практично являє собою біофізичні основи реографії.