Струми вч, увч, нвч.

У сучасній фізіотерапії набули широкого застосування електромагнітні хвилі різних діапазонів. Енергія може підводитися безпо­середньо до тіла хворого (дарсонвалізація) або дистанційно (індуктотермія, УВЧ-терапія, надви­сокочастотна терапія — НВЧ-терапія).

Однією з форм енергії, у яку може перетворюватись енергія електричного струму, є внутрішня. Теплову дію постійного або змінного низькочастотного струму для живих тканин недоцільно використовувати через надзвичайно сильну подразнювальну дію аж до ушкодження тканин. З'ясовано, що чим коротший час дії струму на тканини, тим менша його подразнювальна дія. Короткочасні (протягом стотисячних часток секунди) імпульси струму навіть при великій його силі не виявляють на організм ні електрохімічної, ні подразнювальної дії. Основною перевагою використання з лікувального метою електричного струму порівняно з іншими методами прогрівання тканин є те, що внутрішня енергія утворюється не лише в поверхневих, а й у розташованих глибше тканинах і органах. В інших методах теплового лікування за допомогою, наприклад, парових, світлових, водяних впливів енергія підводиться до організму ззовні, теплота проникає неглибоко, нагріваючи лише поверхневі тканини.

За своїми електричними властивостями тка­нини організму неоднорідні, тому теплоутворення в них має свої особливості. Повний опір тканини складається з активного та ємнісного опорів. Ємнісний опір під час дії високочастотних струмів невеликий, тому основне значення надається активному. Тканини з великим активним опором, згідно з законами фізики, нагріваються більше, ніж з малим.

Шкіра, підшкірна основа і жирова тканина, що мають великий активний опір, нагріваються інтенсивніше, ніж глибше розташовані тканини.

Дарсонвалізація — це метод, за яким до тканин організму підводиться імпульсний змінний струм малої сили (0,015-...0,02 мА), але високої напруги та частоти. Струм має характер імпульсного, різко згасаючого розряду (110 кГц) високої напруги (до 20 кВ).

Термін "дарсонвалізація" об'єднує два різні (постійні методи — місцеву і загальну дарсонвалізацію.

При загальній дарсонвалізації на організм діють електромагнітним полем високої напруженості (частоти 440 кГц). Для цього хворого розташовують усередині великого соленоїда, через який проходить високочастотний струм такого ж характеру, як і під час місцевої процедури. Генероване соленоїдом магнітне поле високої частоти і малої інтенсивності не викликає у хворого жодних відчуттів під час процедури. Фізико-хімічні зміни в тканинах зумовлені коливними рухами іонів та диполів білково-колоїдних елементів клітин. Мікроструми, що виникають у тілі хворого внаслідок індукції, відповідають характеристиці струму соленоїда. Загальна рефлекторна реакція організму виявляється в поліпшенні обміну речовин, стану нервової системи, зниженні підвищеного артеріального тиску тощо.

Місцева дарсонвалізація — це метод електротерапії, який передбачає підведення електричного струму малої сили (0,02 мА), змінного (110 кГц), синусоїдального, імпульсного, тому теплова дія виявляється слабо. Незначне теплоутворення в тканинах не зумовлює напруження системи терморегуляції.

У ВЧ-терапія — метод електролікування, за яким на хворого діють неперервним або імпульсним електромагнітним (переважно електричним) полем ультрависокої частоти. Діапазон коливань електричного поля УВЧ перебуває в межах від ЗО до 300 МГц, що відповідає довжині хвилі від 10. до 1 м (рис. 11.4).

Первинна дія електричного поля УВЧ на заряджені частинки, з яких складається організм, лежить в основі лікувального ефекту УВЧ-терапії. Електричні заряди в тканинах організму можуть бути зв'язані з частинками, що вільно переміщуються в рідкому середовищі (іонами), або з нерухомими частинками — діелектриками, в середовищі яких електричний струм не утвор­юється. Якщо тканина є діелектриком, то під впливом поля УВЧ у її атомах і молекулах заряди зміщуються і утворюють полярні молекули (диполі). Це зміщення називається поляризацією.

Організм загалом можна розглядати як діелектрик, просочений розчином електроліту. Елементи, що утворюють його структуру, мають як омічну (провідники), так і ємнісну (діелектрики) складову повного електричного опору (імпедансу). У середовищах, що добре проводять струм (м'язова тканина, кров, інші рідкі середовища організму), внаслідок коливання заряджених частинок під дією ультрависокочас­тотного поля виникає струм провідності. У тканинах, що є діелектриками (шкіра, жирова, нервова, кісткова тканина, сухожилля, фасції), за рахунок обертання дипольних молекул в електричному полі УВЧ виникає струм зміщення. Струм зміщення переважає над струмом провідності при ультрависоких частотах. Тепловий ефект переважно залежить від струму провідності, але для струмів УВЧ електропровідність загалом більша, що полегшує проходження енергії в більш глибокі тканини.

Таким чином, при дії електричного поля УВЧ у тканинах утворюється тепло не так за рахунок струму зміщення, як завдяки накопиченню енергії в середовищах, що погано проводять струм. До того ж теплота передається глибоко розташованим структурам майже без втрат. Струм зміщення під час УВЧ-терапії виявляє більш глибоку дію, тому рівномірно прогріваються усі тканини, зокрема глибокі, але все ж таки переважно за рахунок омічних втрат.

Дія електричного поля УВЧ на тканини призводить до виникнення як теплового ефекту (найбільша кількість теплоти утворюється в шкірі, жировій і нервовій тканинах, сухожилках, фасціях), так і осциляторного. Причому осциляторний чинник має більше значення, тому електричне поле УВЧ застосовують не лише в звичайному тепловому дозуванні, а й у слаботепловому, а також у дозуванні без відчуття теплоти.

Кількість теплоти, що виділяється за 1 с в 1 м³ провідного середовища під впливом поля УВЧ, можна розрахувати за такою формулою:

(11.1)

де Е — напруженість електричного поля; р — питомий опір тканини.

Тепловий ефект за 1с в їм³ тканин з діелектричними властивостями визначають так:

(11.2)

де ω — частота струму; ε_r — відносна діелеісгрична проникність тканин; ε₀ — електрична стала; tga = І_a/І_p (І_a — активна складова струму, І_p — пасивна складова струму).

Для використання осциляторного ефекту УВЧ-терапію застосовують в імпульсному режимі. Водночас теплову і осциляторну дії електричного поля УВЧ на біологічні об'єкти не можна протиставляти, оскільки вони нероздільні одна від одної.

Електричне поле УВЧ виявляє свої властивості (теплову й осциляторну) в усіх тканинах організму, хоча різною мірою, що залежить від електричних властивостей тканини.

Під впливом теплової та осциляторної дій спостерігаються фізико-хімічні зсуви на клітинному і молекулярному рівнях.

Імпульсна УВЧ-терапія — метод електролікування, при якому на пацієнта діє електричне поле УВЧ у вигляді серії потужних коротких імпульсів. Генеровані електромагнітні коливання з частотою 40,68 МГц у вигляді імпульсів подаються на конденсаторні пластинки, де електромагнітне поле перетворюється переважно в електричне і підводиться до хворого. Частота подання імпульсів електричного поля УВЧ — 500 МГц, тривалість імпульсу — 2 мке, тривалість паузи (між імпульсами) в 500-1000 разів перевищує тривалість імпульсу. Це дає змогу швидко збільшити потужність імпульсів електричного поля УВЧ. Водночас майже цілком унеможливлюється теплоутворення всередині тканин і виявляється переважно осциляторна дія електричного поля УВЧ. Істотний осциляторний ефект пояснюється високою напруженістю імпульсів електричного поля, тоді як середня потужність коливань, що зумовлює тепловий ефект, майже незначна.

НВЧ-терапія — це метод електролікування за допомогою енергії електромагнітного поля (е.м.п.) надвисокої частоти, який отримав назву мікрохвильової терапії: використовують хвилі сантиметрового (СМ-терапія) і дециметрового (ДМ-терапія) діапазонів.

СМ-терапія є методом електролікування концентрованою енергією електромагнітного поля з частотою 2375 МГц, довжиною хвилі 12,6 см і потужністю до 80 Вт. Дію мікрохвилями здійснюють контактним або дистанційним методом, подаючи енергію електромагнітного поля до вогнища ураження за допомогою випромінювачів різної форми і розмірів.

Біофізичний механізм перетворення в тканинах живого організму енергії хвиль сантиметрового діапазону у внутрішню енергію полягає у виник­ненні коливальних рухів електрично заряджених частинок (дипольні молекули, іони). Енергія електромагнітного поля СМ-діапазону зумовлює в тканинах, окрім теплового, осциляторний ефект, характерний для високочастотних коливань. Змінюється колоїдна структура клітин, проникність біологічних мембран, відбуваються зсуви в електрично активних елементах клітини. Еритроцити орієнтуються уздовж силових ліній електро­магнітного поля.

Головного значення набувають релаксаційні процеси, які виникають у дипольних молекулах води, а також резонансні явища в молекулах білка, амінокислот і пептидів, близьких своїми частотними характеристиками до діапазону сантиметрових хвиль. Сильніше за інші нагрі­ваються тканини з підвищеним вмістом води (паренхіматозні органи, кров, лімфа, м'язи).

Водночас енергія електромагнітного поля СМ-діапазону глибше проникає в ті структури, якими вона менше поглинається (тканини з малим вмістом води). Істотно поглинаються хвилі сантиметрового діапазону поверхневими тканинами, тому глибина їх проникання обмежується 3...6 см.

Мікрохвилі можна фокусувати або спрямовувати паралельними пучками. Ці хвилі здатні заломлюватись, відбиватись, інтерферувати.

Основною відмінністю СМ-терапії від УВЧ-терапії є те, що на межі тканин з різною електро­провідністю, наприклад у підшкірній клітковині, може утворюватись стояча хвиля. Виникає загроза суттєвого перегріву в цій ділянці, утруднюється подальше поширення енергії вглиб тканини. Це є недоліком мікрохвильової терапії.

ДМ-терапія — метод електролікування концентрованим полем з частотою 461,5 МГц, довжиною хвилі 65 см і потужністю до 100 Вт. Енергію електромагнітного поля ДМ-діапазону підводять до хворого і фокусують над вогнищем ураження за допомогою випромінювача. До апарата додається комплект випромінювачів різної форми, які застосовуються дистанційно або контактно.

Клініцисти віддають перевагу ДМ-терапії, оскільки організм людини краще сприймає і легше переносить дециметрові хвилі, бо адаптований до хвиль цього діапазону (вони є в спектрі сонячних променів і випромінювань із космосу). Механізм дії енергії електромагнітного поля ДМ-діапазону багато в чому схожий до механізму дії СМ-терапії. Фізичні властивості енергії ДМ-хвиль цих частот однакові, тому біологічні реакції аналогічні. Водночас тканини енергію ДМ-хвиль поглинають більш рівномірно, і стоячі хвилі не утворюються, тому нагрів шкіри і підшкірної клітковини менший. Це зумовлено порівняно рівномірним розподілом енергії на межі двох тканин з різними діелектричними властивостями і більшою дов­жиною хвилі. Завдяки тому, що ДМ-хвилі поглинаються тканинами досить рівномірно, товщина шкіри і підшкірної клітковини суттєво не впливає на коефіцієнт відбивання хвиль. Тому унеможливлюється перегрівання поверхневих тканин. Межа нетеплової дії ДМ-хвиль істотно вища від останньої при СМ-терапії.

Глибина проникнення ДМ-хвиль у тканини залежить від вмісту в них води і в середньому становить 8...10 см. Добре поглинається енергія мікрохвиль органами і тканинами з підвищеним кровопостачанням (паренхіматозні органи, м'язи). Енергія ДМ-хвиль зумовлює тепловий і осциляторний ефекти. У тканинах з підвищеним вмістом води тепловий ефект вищий у перші 10... 15 хв від початку процедури, локальна температура підвищується на 4...6°С, У ділянці впливу посилюється плин крові. Потім температура знижується на 1...2°С, і в подальшому її підвищення не спостерігається. Під впливом ДМ-терапії знижується проникність клітинних мембран, капілярної стінки, пришвидшуються процеси обміну речовин, в основі яких лежать дифузійні та осмотичні механізми.