Bioimpedanca

Marsikdo od nas je že stal z bosimi nogami na tehtnici z vgrajenimi elektrodami, ki nam poleg drugih meritev izmeri tudi delež maščobnega tkiva. V članku bomo malce ponovili osnove elektrotehnike in poskusili razumeti, kaj sploh je bioimpedanca, kako se meri in kaj lahko v medicini s temi rezultati ugotavljajo.

Človeško telo je namreč večinoma sestavljeno iz ionske raztopine, človeške celice pa obdaja lipidna membrana, ki je za enosmerni električni tok neprevodna in se obnaša kot kondenzator. Človeško telo si tako lahko predstavljamo kot sistem povezanih uporov in kondenzatorjev. Taki sistemi imajo v splošnem električno upornost (R) in kapacitivno upornost (reaktanco – X_c). V elektrotehniki to upornost mešane vezave imenujemo električna impedanca (Z) oziroma bioimpedanca, kadar gre za biološke sisteme.

Impedanca človeškega telesa

Človeško telo je večinoma sestavljeno iz ionske raztopine, človeške celice pa obdaja lipidna membrana, ki se obnaša kot kondenzator. Človeško telo si tako lahko predstavljamo kot sistem povezanih uporov R in kondenzatorjev C. Taki sistemi imajo v splošnem električno upornost (R) in kapacitivno upornost (reaktanco, X_c). V elektrotehniki upornost te mešane vezave imenujemo električna impedanca (Z) oziroma bioimpedanca, kadar gre za biološke sisteme. Torej, človeško telo modeliramo kot vezje R-C.

Impedanca (bioimpedanca) je odvisna tudi od frekvence izmeničnega toka. Od frekvence je odvisen tudi kot φ med tokom in napetostjo. Razmišljajmo, kaj bi bilo, če bi skozi človeško telo tekel enosmerni tok. Ta tok lahko teče samo skozi medcelični prostor, saj se membrane celic obnašajo kot kondenzator in ne prevajajo enosmernega toka. Z višanjem frekvence pa se kapacitivna upornost – reaktanca celičnih membran zmanjšuje in s tem tudi celotna impedanca Z človeka. Visokofrekvenčni tok teče lažje skozi človeško telo kot enosmerni, saj lahko prehaja tudi skozi celične membrane.

Človeška tkiva so tudi različna: tako je specifična upornost krvi 1,5 Ωm, specifična upornost maščobnega tkiva pa je 25-krat večja, kjer ima maščobno tkivo veliko upornost. Obe tkivi se obnašata elektrotehniško kot delovna upora R. Pri mišičnem tkivu pa ima kapacitivna upornost večji pomen. Pri nizkih frekvencah ima mišično tkivo nekajkrat večjo upornost kot kri, pri frekvenci 1 MHz pa je upornost mišičnega tkiva približno enaka upornosti krvi.

Meritev bioimpedance v odvisnosti od frekvence

→ Celoten članek je objavljen v Elektrotehniški reviji številka 3/2025

Avtorja:
Maša Lilija in mag. Boštjan Lilija

Ne spreglejte pa tudi strokovnih predstavitev:

Obvladovanje ELEKTROSTATIKE v delovnem okolju | V proizvodnji elektronike kot ESD zaščita, v »EX« področjih, tam, kjer so v prostorih in na izdelkih zahteve po tehnični čistoči, v čistih sobah, v prostorih, kjer potekajo dela s prašnimi materiali in tudi v dejavnostih kot so medicina, optika, finomehanika, telekomunikacije, v dejavnostih kjer se predelujejo termoplasti, plastični izdelki, …