Рис.3
Дисперсия диэлектрической проницаемости объясняет возможность селективного нагревания разных тканей в высокочастотных ЭМП. Возрастание интенсивности движения ионов, переориентации полярных молекул в ЭМП связаны с поглощением энергий поля и аналогичны процессу нагревания.
4). ИМПЕДАНС ЖИВОЙ ТКАНИ.
Импеданс - это полное сопротивление электрической цепи при синусоидальном напряжении. По современным представлениям импеданс живой ткани имеет только две составляющие: активную и ёмкостную (см. рис.)
Для последовательного соединения этих элементов импеданс равен:
Для параллельного соединения активного и емкостного сопротивлений:
(электроемкость плоского конденсатора 
)
Электроемкость живых тканей складывается из емкости компартментов, так как клеточные мембраны можно считать диэлектриками, а клеточные и межклеточные жидкости, содержащие растворы солей, проводниками. В момент включения тока конденсаторы заряжаются и величину электроёмкости ткани можно оценить по формуле:
Электрические свойства живой ткани можно смоделировать следующими цепями:
Зависимость импеданса живой ткани (а) и её моделей (б) от частоты тока представлена на рис.
Дисперсия импеданса - это явление изменения импеданса живых тканей в зависимости от изменения частоты пропускаемого через них электрического тока.
Отметим, что ход кривых дисперсий Z и ε в одной и той же ткани несовпадает. Дисперсия Z, очевидно, отражает более широкий круг электрических процессов в живых тканях. Импеданс сильнее зависит от разнообразньх нарушений жизнедеятельности исследуемой ткани. Есть упрощенный, но эффективный способ определения жизнеспособности ткани. Определяют коэффициент поляризации:
, где Zнч измеряют при ν=102 Гц, а Zвч - при ν =106 Гц.
В живой ткани К>1 и тем больше, чем выше уровень обмена веществ и чем лучше сохранена структурная целостность.
Широкое применение в медицинской практике нашла методика реографии- исследование импеданса тканей, органов, обусловленных изменением их кровенаполнения.
В этом методе используют обычно ток частотой от 20 до 200 кГц, и не более 10 мА в величине. Реограмма представляет собой зависимость импеданса ткани от времени. Конфигурация, амплитуда и временные параметры этой кривой зависят от многочисленных факторов: состояния миокарда, тонуса сосудов, состояния капиллярного и венозного кровотока.
ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ
БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
В процессе жизнедеятельности живые организмы, человек в частности, излучают в широком диапазоне электромагнитных волн: от радиочастот до ультрафиолетового излучения. В широком диапазоне частот излучаются и звуки. Тело человека имеет сложное строение, т.е. подразделяется на отдельные органы, ткани, жидкости; оно характеризуется значительной неоднородностью пассивных электрических, механических и др. характеристик. Все это обуславливает сложную структуру излучаемых ЭМ и звуковых полей. К тому же все излучения обязательно промодулированы переменными физиологическими процессами.
Физические поля несут обширную информацию о жизнедеятельности живых организмов. Поэтому понятен интерес к их регистрации, изучению и применению в диагностике. Рассмотрим более подробно поля излучаемые человеком.
1. Для тела с температурой около 300 К максимум излучения приходится на инфракрасную область с λ=8-14 мкм. Мощность излучения человека в этой области составляет около 100 Вт.
Кисть руки излучает 100 мВт. Чувствительность кожи к инфракрасному излучению - 0,1 мВт/см2. Это объясняет возможность обратного воздействия на физиологические процессы от внешних источников излучения (рук человека). Установлено, что, действуя на кожу в зонах Захарьина-Геда малыми дозами тепла, можно в какой-то степени стимулировать работу внутреннего органа, связанного с этой зоной. Зоны Захарьина-Геда - области кожи, в которых при заболеваниях отдельных внутренних органов возникают отраженные боли, а также болевая и температурная повышенная чувствительность к раздражителям, воздействующим на органы чувств.
Интересно отметить, что ИК излучение человека попадает в "окно прозрачности" атмосферы и сравнительно мало поглощается в ней. Это позволяет регистрировать ИК излучение человека на расстоянии. Современные тепловизорные системы позволяют получать термограммы биообъекта с достаточно высокой чувствительностью - до 0,05°С.
2. Радиоизлучение - дециметровые волны (частота несколько гигагерц, т.е. λ-30 см) дают информацию о тeмпepaтype и временных ритмах внутренних органов. Регистрируются сигналы с глубины 5-6 см, мощность радиоизлучения составляет 10-13 Вт. Современная аппаратура регистрирует изменения мощности 10-16 Вт.
Злокачественные опухолевые процессы повышают температуру тканей на 1,2°С, при нарушениях кровообмена температура в органе снижается.
Увеличение глубины, на которой измеряется температура, возможнo при увеличении длины волны регистрируемого излучения, но при этом ухудшается разрешающая способность в определении изменений температуры.
3.Низкочастотные электрические поля - до 1кГц - связаны с электрохимическими потенциалами и потоками ионов через мембраны. Эта поля сильно ослабляются живыми тканями и частично экранируются проводящими участками тканей. Эффект экранирования заключается в том, что электростатическое поле не проходит внутрь проводника.
Исследование низкочастотных полей очень распространено в диагностике. Это такие методы как электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография.
4.Излучение магнитных полей.
Основные химические компоненты биосред относятся к диамагнетикам (белки, углеводы, липиды, вода) с магнитной проницаемостью µ≈1, это означает, что живые ткани не ослабляют магнитное поле.
Источники магнитных полей можно локализировать с достаточной точностью, несмотря на то, что человек излучает очень слабые магнитные поля, примерно, в миллион раз слабее магнитного поля Земли. Магнитодиагностика весьма информативна в исследованиях сердца, мозга, мышц. Так, при исследовании сердца магнитные сигналы позволяют локализовать область патологии с точностью до 1 см.
5. В оптическом диапазоне регистрируются сигналы биолюминесценции, по которым можно контролировать протекание биохимических процессов.
6.В процессе метаболизма биологический объект вносит возмущение в среду, т.е. изменяет газовый и аэрозольный состав, проводимость и диэлектрическую проницаемость. Например, по запаху можно диагностировать около 40 заболеваний: абцесс легкого, диабет, дифтерию и др.
7.Очень информативны акустические сигналы. В инфразвуковом диапазоне может быть получена информация о функционировании внутренних органов, мышц. О процессах на клеточном и молекулярном уровне несут информацию высокочастотные сигналы.
Источники акустического излучения можно локализовать достаточно точно, т.к. длина акустических волн меньше, чем у электромагнитных (низкочастотных) волн.
Состояние биоо6ъекта существенно не стационарно, поэтому важно наблюдать динамику изменения физических полей, в которой должны проявляться характеристики регуляторных систем гомеостаза.
8. Биополе. (В физике поле - это функция, характеризующая в трехмерном пространстве силы, действующие на те или другие пробные тела (заряд, магнит, массу). Поле считается физической реальностью лишь в той мере, в какой соответствующие силы можно измерить).
Впервые термин "биополе" или "морфогенное поле" ввел в научный оборот А.Г. Гурвич. В результате экспериментов по морфогенезу он пришел к следующим выводам:
1.Вокруг растущего зародыша существует некое "морфогенное поле", распространяющееся за его пределы и определяющее в каждой точке пространства направление и скорость роста других клеток того же организма.
2.Морфогенные поля отдельных зародышевых клеток векторно складываются.
3.Морфогенное поле имеет не силовой характер, т.е. само не совершает никакой работы против внешних сил. Оно выполняет сугубо информационную роль, управляя процессами обмена веществ в клетках.
Мы видим, что введенное понятие является полем лишь с точки зрения биолога, но не физика. Позднее этим термином стали называть "новое" физическое поле, а это уже подпадает под.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.