Ответы на вопросы к коллоквиум № 3 - 2005 год / Вопрос 30

30. Первичные эффекты действия ВЧ, УВЧ и СВЧ электромагнитных полей на организм. Индуктотермия. Механизмы нагревания различных тканей при УВЧ терапии.

Электрические колебания делятся по частоте на несколько диапазонов, используемых в лечебных методах:

Низкой частоты - до 20 Гц

Звуковой частоты - 20 Гц - 20 кГц

Ультразвуковой частоты (УЗ) - (20 - 200) кГц

Высокой частоты (ВЧ) - (0,2 - 30) МГц

Ультравысокой частоты (УВЧ) - (30 - 300) МГц

Сверхвысокой частоты (СВЧ) - выше 300 МГц

Терапия электрическим полем УВЧ производится на часто­тах (30—50) МГц. При этом методе соответствующая область тела пациента подвергается действию ультравысокочастотно­го электрического поля. Процедура проводится с помощью ап­парата УВЧ-терапии.

Блок-схема аппарата УВЧ-терапии

В аппаратах УВЧ воздействие на больного осуществляется с помощью дополнительного колебательного контура, к которому подключаются электроды, накладываемые на тело больного. Этот контур называется терапевтическим (ТК). В генераторе УВЧ имеется относительно высокое постоянное напряжение, необходимое для работы радиоламп и опасное для человека. Чтобы больной ни при каких обстоятельствах не мог подверг­нуться действию этого напряжения, ТК связывается с контуром генератора УВЧ индуктивно. ТК имеет подстроечный конденса­тор переменной емкости, с помощью которого производится на­стройка контура в резонанс с генератором УВЧ. При резонансе в ТК возникают колебания наибольшей мощности и УВЧ-электрическое поле вызывает в тканях наибольший эффект.

В растворах электролитов УВЧ-электрическое поле вызыва­ет ток проводимости, сопровождающийся выделением тепла: Q=K₂σE_эфф ² Vt, где Q — количество тепла, выделяющегося в объеме V за время t в тканях, имеющих электропроводность σ; Е_Эфф — эффектив­ное значение напряженности электрического поля.

Коэффициенты К₂, а далее K₁, K₃ зависят от выбора системы единиц измерения, степени неоднородности поля, размеров эле­ктродов и их расположения. В диэлектриках под действием эле­ктрического поля происходит поляризация. Вращательно-колебательные движения поляризованный молекул, вызванные пе­ременным УВЧ-полем, сопровождаются потерями энергии, за­трачиваемой на преодоление сил связи между молекулами, удерживающих молекулы в равновесном положении. Эти поте­ри, называемые диэлектрическими, зависят от природы диэлек­трика и характеризуются тангенсом угла потерь (tgδ). Угол потерь связан с отставанием по фазе колебаний молекул от колеба­ний напряженности электрического поля. tgδ испытывает резкие изменения в областях α-, β- и γ-дисперсии. Количество теп­ла, выделяющееся в объеме V диэлектрика за время t вследствие диэлектрических потерь, определяется выражением: Q=K₃εε_о υ E_эфф ² tgδVt,

где ε_о — электрическая постоянная,

ε— диэлектрическая проницаемость,

υ— частота изменения знака поля.

Высокочастотное магнитное поле вызывает в тканях вихре­вые электрические токи, энергия которых переходит в тепло. Вихревые токи образуются преимущественно в токопроводящих тканях, содержащих растворы электролитов.

Количество тепла Q, выделяющееся в объеме раствора V за время t, выражается формулой: Q = K₁σω ²B_эфф²Vt,

где ω = 2 πυ — круговая частота, В_Эфф — эффективное значение магнитной индукции.

Воздействие переменным магнитным полем ВЧ на ткани ор­ганизма при индуктотермии проводится на частоте 13,56 МГц. Воздействие на ткани организма с лечебной целью электро­магнитными волнами в сантиметровом диапазоне называется микроволновой терапией (МВ-терапия). Частоты 460 МГц (λ=65 см) и 2375 МГц (λ =12,6 см). Воздействие осуществляется путем облучения поверхности соответствующей области тела направленным потоком волн, который образуется с помощью специального излучателя, называемого волноводом. Сантиметровые волны поглощаются преимущественно в по­верхностных слоях тканей организма (глубина проникнове­ния несколько сантиметров). Первичное действие их обуслов­лено колебаниями (осцилляцией) ионов в растворах электро­литов, а также полярных молекул в диэлектрике, которые вы­зываются электрической составляющей поля волны, проника­ющей в ткани. При этом выделяется теплота. В этом отноше­нии действие микроволн сходно с действием электрического поля УВЧ. Однако при колебаниях СВЧ, используемых в этом методе, преимущественное значение имеет поведение молекул воды, которые принимают участие в ориентационных колеба­ниях. Поэтому наибольшее поглощение энергии волны и, сле­довательно, выделение теплоты происходит в водосодержащих тканях, например, мышечной ткани и крови, наименьшее – в жировой ткани в подкожной клетчатке. Этим МВ-терапия отличается от терапии электрическим полем УВЧ.