Российский медицинский информационный ресурс rosmedic.ru
Главная arrow Приборные медицинские методы диагностики и лечения arrow Электрические методы диагностических исследований arrow Электрические режимы измер. цепей технических средств, предназ. для оценки сопротивлений
Электрические режимы измер. цепей технических средств, предназ. для оценки сопротивлений

На сегодняшний день измерения квазистатических электрических сопротивлений между участками биологического организма и их изменений используются при исследовании электродермальных реакций на внешнее физическое или психологическое воздействие и при диагностике состояния по электрическим параметрам точек акупунктуры (методики Нечушкина, Фолля, Накатани и др.), а также при исследованиях в физиологии.

В технических средствах, применяемых для выполнения этих измерительных операций, как правило, реализуется один из методов, рассмотренных ранее. В зависимости от конкретного назначения, используются измерительные электроды с разной площадью поверхности, контактирующей с кожным покровом, выполненные из разных материалов и имеющие разные формы поверхности.

Электрические режимы, при которых проводятся измерительные операции, пока не стандартизированы и различны у разных исследователей. Поэтому затруднительно сравнивать между собой полученные ими результаты. Для каждого типа приборов характерны свои числовые характеристики и показатели, характеризующие физиологическую норму и отклонения от нее. При этом приходится учитывать то обстоятельство, что при электродерматографических исследованиях численные значения получаемых величин под влиянием раздражающих факторов изменяются в десятки и более раз.

Механизм воздействия электрического тока, его плотности и напряжения на электродермальные реакции точно не установлен. Некоторые исследователи полагают, что под их влиянием изменяется возбудимость потовых желез. Еще большая неясность имеется относительно электрических сопротивлений и других электрических параметров точек акупунктуры. Так, имеются утверждения, что по их значениям можно оценить состояние органов и подсистем организма, а по изменениям под влиянием физических материалов, бактерий, штаммов, нозодов судить о причинах появления патологии у конкретного организма (методики Фолля (Voll), Сарчука). Не комментируя эти плохо изученные вопросы, приведем рекомендации относительно электрических режимов, имеющихся в доступной литературе.

Так, среди медицинских исследователей распространено мнение, что большая плотность электрического тока и высокое напряжение сильно искажают электродермальную реакцию (увеличивают электропроводность). Поэтому плотность электрического тока рекомендуют брать не более 5÷10 мкА на 1 см2 площади электрода. Электрическое напряжение выбирают порядка 0,5÷1В на 1 см2 площади электрода.

В приборах для электропунктурной диагностики электрический ток берут порядка 1÷15 мкА при использовании источника заданного тока. При использовании источника заданного напряжения его значение берут порядка двух-нескольких вольт. Причем при электропунктурной диагностике часто используются приборы с измерительными цепями, работающими в неопределенном электрическом режиме на объекте измерений.

В них используются источники напряжений, которые в режиме холостого хода у зажимов обеспечивают напряжение на них 9 В (приборы ПЭП, Элита) и 24В (методика Накатани). Внутреннее сопротивление у них устанавливается таким, чтобы в режиме короткого замыкания электродов ток в цепи был бы равен 20 мкА (методика Нечушкина), 200 мкА (методика Накатани). Cодержится утверждение, что при плотности тока 10-7 А/см2 свойства биоткани не меняются и пробой кожного покрова не происходит. Разночтение в цифрах в какой-то степени обусловлено тем, что в разных приборах используются электроды с разной площадью поверхности. Так при использовании методики Накатани применяют "влажный" электрод (вата, пропитанная физиологическим раствором) диаметром 1 см. А в отечественных приборах с металлическим электродом, диаметр его порядка 1 ÷3 мм.

Эксперименты, которые проводил автор при создании приборов для электропунктурной диагностики, показали, что при токах 0,05÷0,2 мкА, точки акупунктуры выявляются плохо или не выявляются совсем (измерительная цепь с источником тока). При больших токах (ЮмкА и более), зоны с аномально низким электрическим сопротивлением выявляются значительно лучше, и рельеф электрического сопротивления кожного покрова существенно изменяется. Было также установлено, что этот рельеф непрерывно меняется в течение времени, как бы "дышит".

В связи с этим обстоятельством была высказана гипотеза о том, что электрический ток в состоянии воздействовать на локальные нервные центры, находящиеся под кожным покровом. Они в состоянии изменять сопротивление зоны, координируемой ими в сторону уменьшения и снижения рассеиваемой электрической мощности (при использовании источника тока в измерительной цепи). Тем самым нервный центр защищает себя от внешнего воздействия, распределяя электрический ток в теле и изменяя его в сторону уменьшения значения энергии внешнего воздействия . Смысл этой гипотезы в том, что наблюдаемый при измерениях рельеф электрического сопротивления, в основном, есть реакция отдельных локальных зон на внешнее локальное электрическое воздействие на объект, при условии, что оно превышает значение определенного порогового уровня.

В отношении значений электрической мощности, которой следует воздействовать на биологическую ткань при измерениях электрического сопротивления, нет однозначного мнения. В работе отмечается, что при увеличении мощности свыше 1,3 мВт в импульсе длительностью tn ≈ 1÷1,5 мс пациент ощущает наличие воздействия. Поэтому рекомендуется брать ее менее 1 мВт. При этом динамический диапазон генератора электрической мощности должен быть таким, чтобы имелась возможность получения выходного напряжения на уровне 24 В (возможное пиковое значение напряжения). Выполнение этого условия позволит обеспечить заданную электрическую мощность рассеивания электрической энергии при практически любых параметрах у биологической ткани, которые могут встретиться на практике.

Исследования также показали, что уменьшение мгновенного значения рассеиваемой мощности менее 0.3 мВт при длительности импульса 2 мс, приводит к снижению разницы показаний, полученных в различных зонах, т.е. к уменьшению объема измерительной информации об электрических свойствах зоны на биологической ткани. Поэтому использование режима с излишне малой мощностью рассеивания таит в себе опасность уменьшения диагностической ценности получаемой информации. При этом отметим, что все эти показатели и выводы справедливы для кратковременного импульсного воздействия электрической мощностью на биоткань, с паузами между воздействиями в 0,8÷,5 мс. Средняя мощность воздействия находилась в диапазоне значений 0,095÷0,9 мВт.

Таким образом, в зависимости от использованного метода измерений и, соответственно, измерительной цепи электрические параметры, характеризующие режимы измерений, достаточно существенно различаются.

Измерение сопротивления можно производить с использованием постоянного или переменного токов. Если частота переменного тока меньше 1 кГц, то на величину измеряемого тока кровенаполнение сосудов не оказывает существенного влияния. При более высоких частотах это влияние проявляется, и на использовании этого явления основаны рассмотренные выше методы электрореографии. Если можно бы было пренебречь поляризацией электродов, то лучшие результаты следовало бы ожидать при проведении измерительных операций на постоянном токе. Однако даже при сравнительно малых плотностях тока наблюдается поляризация измерительных электродов и временное изменение получаемых результатов. Для уменьшения влияния этого явления используют слабополяризующиеся хлорсеребряные электроды (Ag/AgCl). На переменном токе поляризационные явления отсутствуют, но биологический объект оказывается под влиянием переменного тока, который вызывает большую ответную реакцию, чем постоянный ток. К тому же, из-за нелинейности электрического сопротивления биоткани происходит преобразование спектра воздействия, и на организм, кроме основной частоты, будет воздействовать группа высокочастотных гармоник.

При использовании однополярных воздействующих сигналов общая картина процессов будет существенно сложнее, и зависеть от длительности и формы импульсов и частоты их следования. В этом случае влияние поляризации на результаты будет меньше, чем при постоянном токе, так как в промежутке между импульсами будет наблюдаться рассасывание заряда поляризации. Тем самым теоретически можно увеличить уровень мгновенного воздействия. Но с другой стороны, импульсный сигнал может с большей вероятностью приводить в действие механизмы ответных реакций, которые не проявляются на постоянном токе. Исходя из этих рассуждений, возможно, имеет смысл воздействовать на биообъект импульсами разной полярности с плавно нарастающими фронтами и срезами, с паузами между ними. При этом будет отсутствовать поляризация электродов и меньше вероятность возникновения реакций типа ответа организма на ступенчатое возмущение (функция Хевисайда).

Для повышения достоверности и точности при оценке сопротивления биоткани в ряде случаев целесообразно применять фокусировку электрического тока, т. е. обеспечивать его распространение по строго определенному пути. Фокусировка осуществляется путем создания зон, потенциал которых равен потенциалу электрода. Между такими зонами электрический ток протекать не может, что следует из законов Кирхгофа.

Идея использования фокусировки для локализации места, через которое протекает электрический ток, пояснена с помощью рис. 1.

Image
Пример фокусировки электрического тока при определении сопротивления участка кожного покрова между электродами а и b с помощью дополнительных электродов с и d

На объект, сопротивление участка которого хотят измерить, установлены измерительные электроды а и б. Они подключены к источнику электрического тока I1. На вспомогательные электроды с и d, окружающие измерительные электроды, от повторителя напряжения I, подано напряжение u1. Оно равно падению напряжения, созданному на измеряемом сопротивлении 2 R1током I1 (рис. 2). Как видно из эквивалентной схемы рис. 2, при таком выполнении цепи токи через сопротивления R2 равны нулю, поэтому результаты измерений не зависят от значений сопротивления R3, которое во многом зависит от состояния обширной зоны, прилегающей к месту, электрическое сопротивление у которого измеряется. При этом источник напряжения u1 -зависимый. Его значение равно u1= I12 R1

Поэтому ток в цепи вспомогательных электродов имеет конечное значение I3, пропорциональное току I1.

Image
Рис. 2 Электрическая схема цепи, с помощью которой измеряется сопротивление R1

Этот подход целесообразно применять, когда требуется оценить сопротивление участка с небольшими размерами. Ширина его близка к ширине электрода, а длина равна расстоянию между ними (при малом расстоянии между основными и вспомогательными электродами).

Введение фокусировки обычно увеличивает уровень электрического воздействия на биологический объект.

Компания hellada предлагает вам незабываемые туры в Грецию. Лечение, шопинг-туры, экскурсии, экстрим - все по разумным ценам.

 
« Пред.   След. »
 
 
Rambler's Top100