5. Индуктотермия.

В этом методе тепловой эффект в тканях получается при воздействии высокочастотного магнитного поля, которое изменяется с частотой равной 10-15 МГц ( ). При индуктотермии ткани организма подвергаются действию высокочастотного магнитного поля, создаваемого круговым током, протекающим по спирали, или катушке. Для воздействия на конечности применяют цилиндрическую катушку (соленоид) (рис. 4.34), на туловище – плоскую спираль, накладываемую на соответствующую область.

Под действием переменного магнитного поля в тканях организма наводится ЭДС индукции, которая вызывает в проводящих тканях образование вихревых токов проводимости (токов Фуко). Эти токи и вызывают прогрев ткани (рис. 4.34).

При индуктотермии удельная тепловая мощность пропорциональна квадратам частоты (ω), индукции магнитного поля (В) и обратно пропорционально удельному сопротивлению (ρ) ткани, т.е.

~ . (4.14)

Поэтому при индуктотермии сильнее прогреваются ткани с малым удельным сопротивлением, т.е. жидкие среды (кровь, лимфа) и ткани богатые сосудами (мышцы, селезенка). Это естественно, так как ток может появиться только в хорошо проводящих его структурах.

6. УВЧ-терапия.

Это наиболее распространенный лечебный метод, который представляет собой воздействие на ткани тела больного электрической составляющей переменного электромагнитного поля ультравысокой частоты 30-50 МГц ( ) с целью прогрева. В этом методе электрическое поле, в которое помещается участок тела человека, создается между двумя плоскими изолированными обкладками терапевтического конденсатора С_П (рис. 4.33).

В тканях, хорошо проводящих электрический ток (кровь, лимфа, моча и ткани, имеющие хорошее кровоснабжение) и представляющих собой электролиты, содержится большое количество ионов, которые в электрическом поле обеспечивают существование тока проводимости и прогрев ткани.

Однако электропроводность конкретных внутренних органов на 4-6 порядков ниже электропроводности жидкостей, выделенных из них. Причиной указанного являются малые объемы, занимаемые свободными электролитами в тканях живых организмов.

В клетках электролиты заключены в мельчайшие отсеки (компартменты), образованные биологическими мембранами, составляющими более 50% массы клетки. По существу каждая клеточная органелла представляет собой компартмент. Ее содержимое и окружающая цитоплазма обладают относительно высокой электропроводностью, тогда как разделяющая их мембрана является типичным диэлектриком. Таким образом, при характеристике электрических свойств живой ткани следует учитывать, что они являются комбинированными (композиционными) средами: поскольку одни структурные элементы обладают свойствами проводников, а другие – диэлектриков. Поэтому для выяснения эффекта действия высокочастотного электрического поля на ткани организма рассмотрим предварительно действие поля на растворы электролитов и на диэлектрики.

В этом случае теплота, выделяющаяся в ткани-проводнике может быть рассчитана, по закону Джоуля-Ленца: , а , и учитывая, что , (где – расстояние между электродами, Е – напряженность электрического поля между электродами), получим: , где V – объем ткани.

Разделив Q на V·t, получим выражение для удельной тепловой мощности в проводящих тканях при УВЧ-терапии:

.

Для вывода выражения количества теплоты, выделяющейся в диэлектрике, пользуются его эквивалентной схемой, состоящей из последовательно или параллельно включенных активного сопротивления R и конденсатора емкостью С. Эквивалентная схема выбирается так, чтобы активная мощность (т.е. мощность, определяющая тепловыделение) в такой цепи была равна мощности, рассеиваемой в диэлектрике конденсатора, а вектор тока был сдвинут относительно вектора напряжения на тот же угол, что и в рассматриваемом конденсаторе.

Из электротехники известно, что значение активной мощности в такой схеме определяется по формуле:

, (4.15)

где –сдвиг фаз между силой тока и напряжением.

Представим на векторной диаграмме (рис. 4.35) амплитуду тока двумя составляющими: активной , совпадающей по фазе с напряжением U_m и реактивной .

Р еактивная составляющая сдвинута по фазе относительно напряжения на и не вызывает нагрев диэлектрика, активная составляющая направлена вдоль вектора напряжения, она и обуславливает нагрев диэлектрика. Угол δ между и дополняющий φ до 90° называют углом диэлектрических потерь. Как видно из (рис. 4.35) чем больше этот угол, тем больше , тем больше и тепловыделение в диэлектрике. Реактивную и активную составляющие силы тока связываны через тангенс угла диэлектрических потерь:

. (4.16)

Таким образом, tgδ – параметр, определяющий ту часть энергии электрического поля, которая в диэлектрике преобразуется в тепло. Учитывая, что Q в диэлектрике определяется по закону Джоуля-Ленца: и, опуская длинные преобразования без вывода приведем формулу для удельной тепловой мощности в диэлектрике в рассматриваемом методе:

, (4.17)

где – напряженность электрического, – частота поля, ε₀ –электрическая постоянная, ε – диэлектрическая проницаемость среды.

В общем случае удельная тепловая мощность при УВЧ-терапии в тканях организма определяется выражением:

При частоте поля, которая используется в аппаратах УВЧ-терапии, при невысокой концентрации тканевых электролитов и при относительно больших потерях в тканях-диэлектриках нагревание последних происходит более интенсивно, чем токопроводящих тканей организма. Этим, например, тепловой эффект при УВЧ-терапии отличается от индуктотермии.

Ткани с большим удельным сопротивлением прогреваются и при диатермии, но распределение тепла между поверхностными и глубоко расположенными тканями при УВЧ-терапии значительно более благоприятно, чем при диатермии. Возможность регулировать величину воздушного промежутка между телом больного и электродами позволяет добиться равномерного прогрева тела по всей глубине. При отсутствии или малых воздушных зазорах наибольшее выделение тепла имеет место на поверхности тела и резко спадает с глубиной, так как в области около электродов густота силовых линий поля максимальна. При увеличении зазора до нескольких сантиметров область около электродов оказывается вне тела и равномерность воздействия по глубине улучшается.

При проведении процедуры УВЧ необходимо учитывать, что возле металлических предметов, находящихся в электрическом поле УВЧ происходит концентрация силовых линий этого поля, вследствие чего могут появляться местные перегревы и даже ожоги. По этой причине кольца, шпильки, и другие металлические предметы, находящиеся у больного должны быть удалены, если они расположены близко к области воздействия.