Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Взаимодействие полей и излучений с биологическими объектами. Учебное пособие
.pdf
транспорт ионов Na+ и К+ через мембрану. Снижение по мере увеличения
частоты определяется тем, что все менее крупные макромолекулы не успевают ориентироваться в соответствии с изменением направления внешнего
ЭМП, когда его частота начинает превосходить характеристическую частоту той или иной полярной молекулы. Такие молекулы не успевают совершить полный поворот и колеблются около средних положений.
Как отмечалось, молекулы обладают собственными временами релак-
сации. Поэтому в определенном диапазоне частот проявляется преимущественная осцилляция тех молекул, характеристическая частота которых
(обратно пропорциональная времени релаксации) совпадает с частотой
внешнего ЭМП. Частота 108 Гц соответствует fх наименее инерционных
пептидных молекул.
Наиболее полно диэлектрические свойства биологических объектов в
области -дисперсии описываются теорией макроструктурной поляризации.
Цитоплазма клеток является сложной системой с множеством границ раз-
дела, создающих возможность для макроструктурной поляризации. Теория
электролитической поляризации при описании поляризации биологических
объектов позволяет учесть и наличие ионных потоков через мембрану.
По мере повышения частоты роль тока смещения в биологических
эффектах возрастает и становится ведущей при частотах более 107 Гц. Выделяющаяся при поляризации живых тканей энергия диэлектрических потерь трансформируется в тепловую, что сопровождается повышением температуры тканей с сопутствующими биологическими процессами. Тепловая
энергия поглощается преимущественно в тканях, обладающих большим
удельным сопротивлением, – кость, мозг, нервы, сухожилия, фасции. Это
применяется в различных видах высокочастотной электротерапии. Если
при диатермии (f 0,5-2,0 МГц) ткани нагреваются благодаря возникнове-
нию в них тока проводимости, то при УВЧ-терапии (f 40-60 МГц) тепловой эффект связан прежде всего с током смещения, который и является лечебным фактором, например в методе дарсонвализации.
81
В действии высокочастотных колебаний различают две группы эф-
фектов – тепловой эффект и так называемый специфический эффект.
Нагревание тканей токами и полями высокой частоты происходит не
за счет передачи тепла, подведенного к поверхности тела, а за счет непосредственного выделения теплоты в расположенных внутри тела тканях.
Специфический эффект от действия высокочастотных колебаний,
наиболее проявляющийся при ультра- и сверхвысоких частотах, заключается в различных внутриклеточных физико-химических процессах или структурных перестройках, которые могут изменять функциональное состояние
клеток тканей.
В качестве примеров можно указать на выстраивание в цепочки, ориентированные параллельно электрическим силовым линиям, эритроцитов,
лейкоцитов и некоторых других клеток и частиц; ориентацию по полю поляризованных боковых ветвей белковых макромолекул; резонансное поглощение энергии колебаний отдельными макромолекулами.
Следующим видом дисперсии диэлектрической проницаемости тканей является -дисперсия, наблюдающаяся на частотах, больших 109 Гц.
Снижение в этом диапазоне обусловлено ослаблением эффекта поляризации, вызываемой диполями воды, содержащейся в тканях, поскольку даже
такие мелкие молекулы, как H2O, не успевают ориентироваться по полю с
частотой, соответствующей -диапазону. При частоте 400 МГц (между -
и -дисперсией) величина для тканей (кроме жировой, костной и мозго-
вой) лежит в пределах 40-60 в зависимости от содержания свободной воды.
Вследствие высокой в тканях с большим содержанием воды длина
электромагнитной волны в 6 и более раз уменьшается по сравнению с ее
длиной в воздухе, что ведет к гораздо большему поглощению в них энергии
электромагнитного поля (в 60 и более раз) по сравнению с тканями с малой
концентрацией воды. На этом свойстве основан метод сантиметровой терапии (f = 2375 МГц), при котором поглощение энергии осуществляется преимущественно молекулами воды. Указанный метод нежелательно приме-
82
нять при наличии у пациента отечных тканей с высоким содержанием воды,
поскольку возможен их перегрев.
В области частот, превышающих 1010 Гц, исчезает эффект, обусловленный поляризацией свободной воды. Относительная диэлектрическая
проницаемость определяется только ионной и электронной составляющими
поляризации, имеющими самое малое время релаксации порядка 10
-15
- 10
-13
с. В этом диапазоне частот практически все ткани живого организма становятся диэлектриками.
Общая картина частотной зависимости диэлектрических параметров
сохраняется для всех тканей, что обусловлено единством структуры и химического состава клеток. В каждом конкретном случае индивидуальные
особенности объектов обусловливают характер частотной зависимости. К
таким особенностям относятся размеры и форма клеток, их проницаемость,
соотношение между объемами клеток и межклеточных пространств, содержание свободных ионов в клетках, содержание свободной воды и т.д.
3.5. Электротерапия и электростимуляция
Лечебные эффекты, возникающие при воздействии электричества на
организм человека, были замечены достаточно давно. Еще римский ученый
Скрибониус Ларгус (49 г. н. э.) прикладывал к телу больных электрическую
рыбу «торпедо» для лечения головных болей и подагры. Работы Л. Гальвани, опубликованные в 1791 г. и связанные с проблемой «животного электричества», изобретение А. Вольтом первых химических источников тока
по существу положили начало исследованиям по изучению действия электрического тока на живые организмы. Однако первые ощутимые практические результаты применения электрического тока в медицине появились
лишь в начале ХХ века, когда прогресс в развитии науки и техники позволил создать аппараты, способные генерировать электрические токи необходимых характеристик, и появились высокочувствительные измерительные
приборы, которые могли быть использованы для исследования биоэлектри-
83
ческой активности, а уровень развития биологических наук в тот период
позволил обоснованно применять эти средства в медицине. В настоящее
время методы электрического воздействия применяются практически во
всех областях медицины как с лечебной, так и с диагностической целью.
Электротерапия постоянным током
Гальванизацией (см. табл. 1.4) называется применение с лечебной це-
лью постоянного тока малой силы (до 50 мА) и низкого напряжения (30-80
В), подводимого к организму с помощью контактных электродов. Такой постоянный ток является раздражителем для человеческого организма. Под
его влиянием в тканях происходят сложные биофизические процессы, возникают физиологические реакции, вызывающие терапевтический эффект.
В коже ток проходит в основном через протоки потовых и сальных
желез, межклеточные пространства эпидермиса. Затем он идет по путям
наименьшего сопротивления (жидким средам организма) – кровеносным,
лимфатическим сосудам, захватывая иногда области, далекие от места
наложения электродов. При протекании тока изменяются электропроводность и поляризация тканей. Вследствие накопления у мембран ионов образуются заряженные слои. Изменяется мембранный потенциал, связанный с
изменением возбудимости клеток и тканей. В клетках усиливаются процессы осмоса и диффузии. Изменяется ионная конъюнктура тканей, повышается количество свободных, активно действующих ионов. Под влиянием
гальванизации повышается проницаемость биологических мембран. Перемещение гидроксильных групп ОН- к аноду вызывает сдвиги в кислотноосновном состоянии, что оказывает влияние на активность ферментов, тканевое дыхание, обмен веществ.
Местная гиперемия, вызванная гальванизацией, продолжается 1,5-2
часа после завершения процедуры. При этом наблюдаются раскрытие резервных капилляров, повышение сосудистой проницаемости, ускорение
крово- и лимфообразования, что способствует улучшению рассасывания
84
продуктов тканевого распада, усилению процессов регенерации. Улучшается метаболизм тканей, стимулируются окислительно-восстановительные
процессы, повышается стойкость эритроцитов. Под влиянием гальванизации отмечаются рассасывание воспалительных инфильтратов при хронических воспалительных процессах, размягчение, рассасывание рубцов, улучшается регенерация костной ткани, нервов, наблюдается болеутоляющий
эффект.
Постоянный ток действует не только в месте его приложения, его
влияние распространяется на другие ткани и органы, в первую очередь иннервируемые соответствующим сегментом спинного мозга.
Гальванизация стимулирует регулирующую функцию нервной и эндокринной систем, способствует нормализации секреторной и моторной
функций органов пищеварения, стимулирует трофические и энергетические
процессы в организме, повышает его реактивность и устойчивость к внешним воздействиям, в частности, повышает защитную функцию кожи.
При общей гальванизации увеличивается количество лейкоцитов в
крови, несколько повышается СОЭ, улучшается гемодинамика, урежается
число сердечных сокращений, повышается обмен веществ (углеводный,
белковый). Постоянный ток малой интенсивности (при плотности до 0,05
мА/см2) способствует ускорению коронарного кровотока, увеличению поглощения кислорода и отложению гликогена в миокарде. Однако большая
сила тока вызывает противоположное действие.
Лекарственный электрофорез – это комплексный метод электротерапии, при котором на организм пациента воздействуют однонаправленным
током и лекарственным веществом, введенным в организм посредством
этого тока.
Возможен электрофорез только заряженных частиц. Для электрофореза могут использоваться вещества, диссоциирующие на ионы (электролиты) или адсорбирующие в растворе ионы. Степень электролитической диссоциации вещества зависит от свойств растворителя (диэлектрической про-
85
ницаемости), валентности вещества, его концентрации. Диэлектрическая
проницаемость растворителя обусловлена его способностью образовывать
вокруг иона гидратную оболочку. Чем выше диэлектрическая проницаемость растворителя, тем большую степень диссоциации он вызывает, так
как гидратная оболочка препятствует соединению ионов разного знака.
Наибольшую диэлектрическую проницаемость из применяемых растворителей имеет вода. Чем меньше валентность вещества, тем выше степень его
электролитической диссоциации. С уменьшением концентрации вещества в
растворе увеличивается степень электролитической диссоциации.
При электрофорезе некоторое значение имеет также электропроводность лекарственного раствора. Каждое вещество имеет оптимальную концентрацию, при которой электропроводность раствора будет больше. Так,
максимальная электропроводность раствора новокаина определяется при 410 % его концентрации; калия, йода – при 5 %, ихтиола – при 30 %.
В настоящее время при лекарственном электрофорезе применяют в
основном растворы лекарственных веществ малой концентрации. Высокая
концентрация вводимого при электрофорезе вещества неблагоприятно отражается на трофике тканей, расположенных под электродами, и иногда вызывает чрезмерное раздражение.
Лекарственное вещество вводят в организм с одноименного полюса,
т.е. с того полюса, заряд которого такой же по знаку (+ или –), как и у активной части лекарственного вещества, которую необходимо ввести в организм. В некоторых случаях, когда нужно ввести обе части лекарственного
вещества, его вводят с обоих полюсов.
При лекарственном электрофорезе большое значение имеют чистота
раствора, отсутствие в нем посторонних примесей, так называемых паразитарных ионов, поэтому лучшим растворителем является дистиллированная
вода. Иногда в этих целях используют изотонический раствор натрия хлорида, а при необходимости – буферные растворы (если активность вещества
изменяется под влиянием рН).
86
Для малорастворимых или нерастворимых в воде лекарственных пре-
паратов применяют неводный растворитель – диметилсульфоксид – ДМСО,
20-50 %-ный водный раствор. ДМСО не разлагается в поле постоянного тока, не изменяет химического строения растворенных в нем препаратов, обладает способностью проникать через биомембраны, не повреждая их, и
транспортировать лекарственные вещества, увеличивая количество вводимого в организм лекарства в 2-4 раза, по сравнению с электрофорезом из
водного раствора. В связи с тем, что ДМСО изменяет электрические свойства тканей, потенцируя действие лекарственных веществ, вводимых с помощью постоянного тока, метод называют «суперэлектрофорез».
Лекарственное вещество при электрофорезе проникает в организм через кожу или слизистые оболочки. В коже ионы лекарственного вещества
проникают через потовые, сальные железы, фолликулы волоса, межклеточные пространства. Проницаемость кожи для электрофоретически вводимых
ионов зависит от области введения. Так, наиболее проницаема кожа лица,
подмышечных ямок, живота, затем предплечья, межлопаточной, поясничной области, бедра, голени; это связано с различным электрокожным сопротивлением, состоянием экскреторной функции кожи и величиной рН отдельных ее участков.
При лечебном электрофорезе 90-92 % лекарственного вещества вводят вследствие электрогенного движения, 1-3 % – за счет электроосмоса и
5-8 % – в результате диффузии. Значение электроосмоса возрастает при
предварительном ультрафиолетовом облучении участка кожи или воздействии на нее ультразвуком. Лекарственные вещества при электрофорезе
обычно проникают в ткани на глубину до 1 см. Более глубокому их проникновению мешают вязкость тканевых коллоидов, наличие в организме
более подвижных ионов, поляризация тканей.
В механизме действия электрофореза имеют значение действие постоянного тока, фон, создаваемый током, – увеличение ионной активности в
тканях и специфическое действие лекарственного вещества. Особенностями
87
t
T
S
лекарственного электрофореза являются следующие: влияние малых доз
вещества, накопление его в коже, создание депо и постепенное, медленное
поступление в организм, а также медленное выведение из организма, пролонгированное действие. В ряде случаев создается возможность ввести лекарственное вещество непосредственно в очаг поражения. Введение лекарственных веществ не вызывает болезненных ощущений, не требует особых
условий (стерилизации).
Лекарственные вещества, введенные в организм при электрофорезе,
длительно сохраняют специфическое действие, менее токсичны, при этом
электрофорез может в некоторых случаях снижать аллергическую настройку от вводимых другим методом лекарственных веществ [11].
Электротерапия и электростимуляция импульсными токами
низкой и звуковой частоты
Постоянные по направлению (однонаправленные) токи широко применяются в электротерапии в виде прерывистых или импульсных воздействий. Ток, идущий с паузами между импульсами, называется прерывистым, а ток без пауз, но меняющий свою величину, называется непрерывным, пульсирующим током.
Основными параметрами импульсного тока являются: частота повторения импульсов в 1 с, которая выражается в герцах; продолжительность
каждого импульса; форма импульсов, обусловленная крутизной переднего и
заднего фронтов; амплитуда (величина импульсного тока).
Длительность каждого импульса (t) выражается в миллисекундах
(мс). Отношение длительности периода (T) к длительности импульса назы-
вается скважностью
больше пауза между импульсами.
В физиотерапии применяют следующие виды импульсных однонаправленных токов.
. Чем больше скважность импульсного тока, тем
88
Ток с импульсами прямоугольной формы (ток Ледюка) с длитель-
ностью импульса от 0,1 до 1 мс, частотой от 1 до 160 Гц применяют в методиках электросна, электроанальгезии, электродиагностики и электростимуляции. Установлено, что наиболее благоприятное физиологическое действие ток оказывает при соотношении продолжительности импульса к паузе
1:10.
Ток тетанизирующий – треугольный, остроконечной формы, с длительностью импульса 1-1,5 мс, частотой 100 Гц применяется взамен фарадического тока в электродиагностике и электростимуляции.
Ток экспоненциальный (ток Лапика) имеет пологий подъем и спуск,
длительность импульса – 1,6-60 мс различной частоты. Применяется в электродиагностике и электростимуляции.
Токи диадинамические (ДДТ, или токи Бернара) – полусинусоидальной формы с задним фронтом, затянутым по экспоненте, с частотой 50
и 100 Гц, используемые в различных сочетаниях – 7 или 9 разновидностей
(в отечественных аппаратах). Применяют в диадинамотерапии, диадинамофорезе и электростимуляции.
Электросон – это метод лечения путем воздействия на головной мозг
человека импульсными токами низкой или звуковой частоты (1-130 Гц),
прямоугольной формы, малой силы (до 2-3 мА) и напряжения (до 50 В)
(табл. 1.4), вызывающими при длительном применении сонливость, дремоту, а затем сон различной глубины и продолжительности.
В настоящее время механизм действия рассматривается по-разному.
И.П.Павлов обосновал учение об охранительном торможении в центральной нервной системе под влиянием слабых раздражений. Слабые ритмические раздражения импульсным током при электросне вызывают разлитое
торможение в нервных клетках головного мозга, переходящее в сон.
При электросне происходит рефлекторное воздействие путем раздражения кожи глазниц и век электрическим током; непосредственное влияние
тока на гипоталамические образования, вызывающее тормозной процесс,
89
который индуцируется в корковое вещество большого мозга; действие тока
на ретикулярную формацию и подавление ее активизирующего влияния на
кору большого мозга. Вследствие этого наступают дремота, сон. Это фаза
электросна – торможение, которое обусловлено деполяризацией синаптических мембран нейронов ретикулярной формации и других клеток, стойко
удерживающейся под влиянием ритмических раздражений током. После
процедуры наступают фазы растормаживания и активизации лимбической
системы, что создает состояние бодрости.
Выдвинута также гуморальная теория механизма действия электросна, согласно которой под влиянием импульсного тока вырабатываются
химические вещества, вызывающие сон, причем высказываются предположения, что химические агенты и гормоны выделяются клетками мозга.
В связи с тем, что механизм действия электросна связан с рефлекторными раздражениями, вызывающими развитие тормозного процесса в головном мозге, подобного эффекта можно достичь и другими ритмическими
раздражениями (световыми, звуковыми, тепловыми).
Следует отметить, что однонаправленный ток оказывает присущее
ему интерполярное действие в клетках жизненно важных центров головного мозга – подкорковых образований, ствола, в результате чего нормализуются обменные процессы, кровообращение, функции мозговых центров и,
следовательно, нервная регуляция внутренних органов и систем.
В физиологическом и терапевтическом действии электросна имеют
значение снятие эмоциональной напряженности, благоприятное влияние на
процессы высшей нервной деятельности, улучшение ночного сна. При этом
повышается действие снотворных веществ. Электросон влияет на возбудимые ткани, нормализуя потенциал покоя и действия.
Электросон способствует нормализации и координации рефлекторных процессов, ретикуло-кортикальных взаимоотношений, гипоталамических функций и т.д. Улучшая питание мозга, электросон снимает утомление. Повышая порог интоксикационного воздействия, болевого раздраже-
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]