2. 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
|
, Омм |
, 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) |
105 |
10–5 |
Кость без надкостницы |
107 |
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 (Еп) 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.