Воздействие переменными (импульсными) токами

Параметры внешнего воздействия и характеристики тканей, определяющие тепловые эффекты при действии на организм ВЧ токов и полей.

Действие переменного тока на организм существенно зависит от его частоты. При низких, звуковых и ультразвуковых частотах (до 20 кГц) переменный ток, как и постоянный, вызывает раздражающее действие на биологические ткани. Это обусловлено смещением ионов растворов электролитов, их разделением, изменением их концентрации в разных частях клетки и межклеточного пространства.

При частотах приблизительно более 500 кГц смещение ионов становится соизмеримым с их смещением в результате молекулярно-теплового движения, поэтому ток или электромагнитная волна не будет вызывать раздражающего действия. Основным первичным эффектом в этом случае является тепловое воздействие.

Лечебное прогревание высокочастотными электромагнитными колебаниями обладает рядом преимуществ перед традиционной грелкой. Прогревание грелкой внутренних органов осуществляется за счёт теплопроводности наружных тканей – кожи и подкожножировой клетчатки.

Высокочастотное прогревание происходит за счёт образования теплоты во внутренних частях организма, т.е. его можно создать там, где нужно. Выделяемая теплота зависит от диэлектрической проницаемости тканей, их удельного сопротивления и частоты электромагнитных колебаний. Подбирая соответствующую частоту, можно осуществлять «термоселективное» воздействие, т.е. преимущественное образование теплоты в нужных тканях и органах.

Регулируя мощность генератора, можно управлять мощностью тепловыделения во внутренних органах, а при некоторых процедурах возможно и дозирование нагрева.

Кроме теплового эффекта электромагнитные колебания и волны при большой частоте вызывают и внутримолекулярные процессы, которые приводят к некоторым специфическим воздействиям.

Чтобы нагреть ткани нужно пропускать большой ток Q=I²Rt . Но постоянный и низкочастотный ток большой величины может привести к электролизу и разрушению ткани. Поэтому для нагревания токами используются токи высокой частоты.

Для сравнения: параметры внешнего воздействия при электростимуляции – частоты низкие 1-200 Гц , токи небольшие 1-50 мА (амплитуда больше порогового и меньше поражающего тока).

На малых частотах при достижении I поражающего в результате электростимуляции пациент гибнет. С увеличением частоты пороговый ток растёт, поэтому можно пропускать большие токи, а стимуляции нет (фибрилляции и остановки дыхания не будет).

ВЧ-терапия – это воздействие на организм ЭМ колебаниями и волнами в диапазоне частот 10⁵–10¹¹ Гц.

Эффекта воздействия два: тепловой (за счёт локального повышения температуры изменяется скорость и характер биохимических реакций); нетепловой (внутримолекулярные, физико-химические изменения).

Нагревание происходит за счёт выделения тепла в самих тканях. Термоселективность (тепло в определённых тканях) определяют частота и методика воздействия (током, полем, какая составляющая Е или В преобладает).

Удельное количество теплоты в единице объёма q=Q/Vt зависит от параметров воздействия и свойств ткани. q = f ( I, E, B, ν,……….. ……ρ, ε)

внешнее воздействие параметры ткани

Виды высокочастотных воздействий.

Воздействие ВЧ током (накладываются электроды).

1. Местная дарсонвализация – воздействие на участки тела слабым импульсным переменным током (10 мА) высокого напряжения (20 кВ) и средней частоты (100 кГц). Процедура не тепловая.

Ток подводится к пациенту с помощью стеклянного электрода. Второго электрода нет, цепь замкнута через тело пациента и окружающую среду на землю. Сопротивление сухой кожи и стекла велико, поэтому ток незначительный.

При плотном контакте электрода с кожей возникают разряды, вызывающие раздражение нервных волокон кожи, что приводит к изменению их возбудимости. Афферентная импульсация от нервных проводников поступает в задние рога спинного мозга и вызывает возбуждение двигательных и трофических волокон. Это приводит к рефлекторным реакциям внутренних органов и тканей, связанных с этим сегментом. Это расширение артериол и капилляров в области воздействия и усиление кровотока, что вызывает активацию метаболизма кожи. Так же повышается эластичность тургора кожи, стимулируется её секреторная и выделительная функции.

При увеличении амплитуды импульсного тока и увеличении зазора между электродом и кожей сила разряда возрастает переходя в искру. Искровой разряд расширяет капилляры и артериолы, повышает тонус вен , усиливает трофометаболические процессы в тканях. Разряд вызывает деструкцию оболочек микроорганизмов и их гибель. Этот эффект усиливается выделяющимися при местной дарсонвализации окислами азота и озоном.

Лечебные эффекты: местный анальгетический, вазоактивный, местный трофический, местный противовоспалительный, противозудный, бактерицидный.~

2. а) Диатермия – прогревание тканей ВЧ током (1,5-2 МГц) большой L

величины (до 2 А) проходящим между двумя металлическими электродами,

наложенными на кожу пациента. Тепловая процедура.

Основной показатель тепловой терапии q – удельное количество

выделяющейся теплоты.

Закон Джоуля-Ленца Q=I²Rt . Если ткань расположена между двумя плоскими электродами площадью S и расстоянием между ними L . Плотность тока j=I/S учитывая, что R=ρL/S, получаем Q = I²Rt = j²S² ·ρLt/S = j² ρVt где V=L·S - объём ткани. Следовательно q=Q/Vt=j²ρ

Т.к удельное количество теплоты пропорционально удельному сопротивлению, значит больше прогреваются ткани с большим ρ, (кожа, жировая ткань). В настоящее время в терапевтической практике этот метод не применяется из-за опасности локальных ожогов, но широко применяется в хирургии.

б) Электрохирургия: электрокоагуляция (сваривание ткани) и электротомия (рассечение ткани).

При электрокоагуляции ткань под электродом нагревается до 60-80^˚С, что приводит к необратимому свёртыванию тканевых белков. Глубина воздействия не более половины диаметра электрода.

При электротомии ткань под активным электродом S₁ в форме тонкого лезвия нагревается до 100-120^°С , что вызывает разрушение ткани (глубина разреза 1-5 мм).

Моноактивная методика предполагает значительное уменьшение площади активного электрода по отношению к площади пассивного. Плотность тока под активным электродом при этом много больше, чем под пассивным.

Биактивная методика предполагает малую площадь обоих электродов S₁ иS₂ – биполярный пинцет. Удобна при удалении выступающих участков.моноактивная методика S₁<<S₂

Недостатки метода: активн. эл-дS₁

1. Поверхностное нагревание

2. Локальные ожоги

3. ВЧ искра вызывает прямой ток пассивн. эл-д S₂

Преимущества метода:

1. Стерилизация благодаря высокой температуре биактивная методика S₁₌S₂

2. Заваривание сосудов обеспечивает сухое операционное поле

3. Р

   ~

   аковые клетки вблизи операционного поля погибают

4. Удалённые ткани не попадают в кровоток