<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Medical Radiology and radiation safety</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Medical Radiology and radiation safety</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Медицинская радиология и радиационная безопасность</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1024-6177</issn>
   <issn publication-format="online">2618-9615</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">20116</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/article_5a85590374b453.27924374</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Неионизирующее излучение</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Non-ionizing radiation</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Неионизирующее излучение</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Experimental-Theoretical Research of Laws and Electroacoustic Impedance Characteristics of the Brain of Biological Objects</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Экспериментально-теоретические исследования закономерностей электроакустических импедансных характеристик головного мозга биологических объектов</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Драган</surname>
       <given-names>С. П.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Dragan</surname>
       <given-names>S. P.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Прокофьева</surname>
       <given-names>А. С.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Prokof'eva</surname>
       <given-names>A. S.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Григорьев</surname>
       <given-names>О. А.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Grigor'ev</surname>
       <given-names>O. A.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Кондратьева</surname>
       <given-names>Е. А.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kondrat'eva</surname>
       <given-names>E. A.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Котляр-Шапиров</surname>
       <given-names>А. Д.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kotlyar-Shapirov</surname>
       <given-names>A. D.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Комаров</surname>
       <given-names>Д. Б.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Komarov</surname>
       <given-names>D. B.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <volume>63</volume>
   <issue>1</issue>
   <fpage>78</fpage>
   <lpage>82</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/20116/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/20116/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Цель: Определение частотно-зависимых импедансных характеристик головного мозга экспериментальных животных.&#13;
Материал и методы: Для определения акустических импедансных характеристик была применена разработанная нами технология, основанная на использовании двухмикрофонной техники измерений в интерферометре. При помощи двух измерительных микрофонов, установленных стационарно на боковой поверхности интерферометра, измеряют уровни звуко­вого давления и разность фаз между ними. По этим данным рассчи­тываются комплексный коэффициент отражения и компоненты импеданса исследуемого образца, установленного на конце интерферометра. &#13;
Для получения электрических импедансных характеристик, получаемых при прохождении электрического тока, применялся двухэлектродный метод с использованием параллельных электродов. Между двумя электродами располагался исследуемый образец, через который пропускали электрический ток и записывали значения электрического импеданса.&#13;
В качестве объекта исследования использовался головной мозг кролика.&#13;
Результаты: Данные измерений импедансных характеристик целого мозга свидетельствуют, что коэффициент звукопоглощения на низких частотах составляет 0,68 и с ростом частоты плавно уменьшается до значения 0,43. Анализ результатов измерения электрического импеданса и последующего расчета коэффициента потерь указывает, что диапазон изменения коэффициента потерь на частоте 1 кГц, по всем животным, составил от 0,04 до 0,07, а на частоте 100 кГц – от 0,06 до 0,09. &#13;
Выводы: При помощи разработанных методов измерения получены акустические и электрические импедансные характеристики органов и тканей биообъектов, которые целесообразно использовать для разработки физико-математической модели взаимодействия звуковых и электромагнитных волн с организмом человека.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Purpose: To determine frequency-dependent impedance characteristics of the brains of the experimental animals.&#13;
Material and methods: The developed by us 2-microphone interferometer technology was used in the acoustic impedance characteristics determination. The two standard microphones mounted stationary on a lateral surface of the interferometer measure the sound pressure levels and the phase difference between them. According to these data, the complex reflection coefficient and the impedance components of the test sample mounted on the end of the interferometer are calculated.&#13;
The electrical impedance characteristics were measured by two electrodes method with the usage of parallel electrodes. The sample was placed between two electrodes and values of electrical impedance were detected by the electric current flowing through them.&#13;
The object of the investigation was the rabbit brain.&#13;
Results: The maximum acoustic absorption coefficient of the rabbit’s brain, on average, is registered at a frequency of 160–180 Hz and reaches 0.7. Then, as the frequency increases, the absorption coefficient decreases and at an average frequency of 760 Hz is 0.43. It can be noted that the spread in the data is maximum in the frequency range up to 240 Hz. The coefficient of variation varies from 23 to 10 %. At frequencies above 300 Hz, the coefficient of variation is less than 5 %. A low value of the coefficient of variation indicates a sufficiently accurate and reliable data.&#13;
The difference in the magnitude of the spread between low frequencies in comparison with the spreads at medium and high frequencies reaches 2–4 times. This difference is caused by methodological errors. First of all, this is due to the fact that the waveguide is round with a diameter equal to 3.3 cm, and the whole brain of the rabbit resembles in a greater degree an oval. It is impossible for the rabbit’s whole brain to completely cover the circular surface of the waveguide section, there will always be gaps that bring in an element of uncertainty at low frequencies. At higher frequencies, this circumstance no longer affects the measurement error significantly.&#13;
The presence of a maximum at frequencies of 160–180 Hz does not correspond to theoretical concepts. With the help of additional experiments with non-biological samples, it was possible to establish that this maximum is caused by an irregular geometric shape of the rabbit’s whole brain. Depending on the position of small dimples in the brain tissue and other irregularities, the maximum of the absorption coefficient appears. Those  it is also a methodological error that characterizes rather the degree of overlapping of the waveguide section and the contact surface of the sound wave with the brain.&#13;
In this series of experiments, it was also estimated how the values of the acoustic characteristics of the brain of rabbits vary with time. The first measurements were made 10–15 minutes after the extraction of the brain, the second measurement after 20 minutes, the third after 1 hour. It can be noted that the average values are almost identical starting from frequencies from 300 Hz and higher. There are small deviations in the readings at low frequencies. Over time, the absorption coefficient at low frequencies increased from 0.65 to 0.75.&#13;
The analysis of the electrical impedance characteristics and loss factor calculations indicates that the range of the loss factor variation at a frequency of 1 kHz, for all experimental animals ranges from 0.04 to 0.07 and at a frequency of 100 kHz – from 0.06 to 0.09.&#13;
Conclusion: The represented measuring systems allow obtaining the necessary acoustic and electrical impedance characteristics of biotissues; these data are important for the physical and mathematical modelling of the sound and EM waves’ interaction with the human body.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>импеданс</kwd>
    <kwd>коэффициент потерь</kwd>
    <kwd>коэффициент поглощения</kwd>
    <kwd>удельное сопротивление</kwd>
    <kwd>акустический импеданс</kwd>
    <kwd>электрический импеданс</kwd>
    <kwd>двухмикрофонный метод</kwd>
    <kwd>двухэлектродный метод</kwd>
    <kwd>головной мозг</kwd>
    <kwd>кролики</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>impedance</kwd>
    <kwd>loss coefficient</kwd>
    <kwd>absorption coefficient</kwd>
    <kwd>resistivity</kwd>
    <kwd>acoustical impedance</kwd>
    <kwd>electrical impedance</kwd>
    <kwd>2-microphone technology</kwd>
    <kwd>two electrodes method</kwd>
    <kwd>brain</kwd>
    <kwd>rabbits</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>В соответствии с данными Всемирной организации здравоохранения, средний уровень влияния окружающей среды на здоровье населения достигает 17–20 %, из них 16 % заболеваемости обусловлено акустическим загрязнением среды обитания. Научно-технический прогресс, развитие и внедрение новых технологий ведут к возрастанию энерговооруженности и, как следствие, повышенному уровню шума и электромагнитного поля (ЭМП), сопровождающих человека в его повседневной жизни как на производстве, так и в быту. В связи с невозможностью проведения радикальных мероприятий по снижению уровней шума и ЭМП в источнике образования имеется насущная необходимость в разработке медико-технических мероприятий по защите населения от вредного влияния указанных физических факторов окружающей среды.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Драган С.П., Лебедева И.В. Определение акустических характеристик в трубах с помощью двух микрофонов // Измерительная техника. 1988. № 8. С. 52-58.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dragan S.P., Lebedeva I.V. Determination of acoustic characteristics in pipes using two microphones // Izmeritelnaya Tekhnika (‘Measurement Techniques’). 1988. № 8. P. 52-58. (In Russian. English abstracts. PubMed)</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Драган С.П., Лебедева И.В. Определение интенсивности плоской звуковой волны// Акустический журнал. 1992. № 2. С. 174-178.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dragan S.P., Lebedeva I.V. Determination of the intensity of the flat sound wave// Akusticheskij Zhurnal (‘Acoustic Journal’). 1992. № 2. P. 174-178. (In Russian. English abstracts. PubMed)</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Драган С.П., Богомолов А.В., Ерофеев Г.Г. Прибор для измерений акустического импеданса среднего уха. Патент на изобретение RU № 2572156. 27.12.2015.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dragan S.P., Bogomolov A.V., Erofeev, G.G. Device for measuring the acoustic impedance of the middle ear. Patent for invention RU № 2572156. 27.12.2015. (In Russian)</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Драган С.П., Богомолов А.В., Ерофеев Г.Г. Устройство для импедансных исследований функции внешнего дыхания. Патент на полезную модель RU № 148484, 31.07.2014.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dragan S.P., Bogomolov A.V., Erofeev, G.G. Device for impedance studies of respiratory function. The patent for utility model RU No. 148484, 31.07.2014. (In Russian)</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Березовская Г. Е., Корытный В. С. Роль приэлектродных поляризационных процессов при измерении электропроводности биологических объектов // Биофизика. 1968. Т. 13. № 3. С. 524-528.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Berezovskaya G.E., Korytnyj V.S. The role of near-electrode polarization processes in the measurement of electrical conductivity of biological objects // Biofizika (‘Biophysics’). 1968. Vol. 13. № 3. P. 524-528. (In Russian. English abstracts. PubMed)</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Тихомиров А.М. Импеданс биологических тканей и его применение в медицине. -   Росс. гос. мед. ун-т. 2006. 12 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tikhomirov A. M. Impedance of biological tissues and its application in medicine. - Russian State Medical University. 2006. 12 pp. (In Russian)</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
