2。3生物电阻抗模型建立

细胞由细胞膜、细胞质和细胞核组成，是构成生物体的最基本单位。细胞膜是包围在细胞表面的一层薄膜，也称为质膜。细胞膜具有选择透过性，即有选择性地允许物质进入细胞，从而保证细胞代谢正常。除了具有选择透过性外，细胞膜也能够保护细胞免受外界干扰[5-7]，此外也可以接收其他细胞传送过来的信息。由于细胞膜是细胞与外界的隔离层，所以作用于细胞的各种物理或化学刺激，将优先作用于细胞膜，进而影响生物体的各项生理功能。所以，人体生理或病理状态的变化表现在细胞层次上就是细胞膜的性质及其变化。

细胞膜主要由脂质组成，因此具有较高的绝缘性，能够对细胞两侧的离子的扩散进行控制。因此细胞膜具有电阻、电容两种特性。细胞膜的两种特性根据通入生物体组织的电流类型的不同而发生变化，具体表现为：

（1）通入交流电时，随着电流频率的增加，任意一部分电流经过细胞膜进入到细胞内液，此时细胞膜为电容特性。

（2）通入直流电时，细胞膜仅允许小部分电流进入细胞内液，剩余部分全部被细胞膜阻隔在外液中，此时细胞膜表现出电阻特性。

因此，生物体组织的电阻抗特性可由图2-1所示的RC串并联电路表示。其中细胞外液电阻特性用Re表示，细胞外液电容特性用Ce表示。Ri、Ci分别表示细胞内液的电阻、电容特性。细胞膜的电阻特性、电容特性分别用Rm、Cm进行表示。来~自,优^尔-论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

图2-1 RC串并联电路

生物是由各种器官组成，器官由各种组织构成，组织由细胞组成，因此，生物体是由细胞组成的一个统一体。所以将构成生物体的所有细胞看作一个整体，则图2-1可由图2-2所示的等效电路进行替换。

图2-2 细胞阻抗简化电路图

再结合柯尔——柯尔理论，则阻抗值可由公式1计算得到： （公式1）

在公式1中，T0是结构迟弛时间常数平均值。

由简化电路图，结合上述公式1，可得出以下结论：当不同频率的电流经过生物组织细胞时，各个频率对应的响应电压幅值和相位值就会发生变化。只要测得各个频率电流的电压幅值和相位值，就能计算出细胞电阻抗值。