Методы неспецифического электролечения

При диатермии используют переменное электрическое поле с частотой порядка f = 0,5 - 2 МГц. Этот физический фактор вызывает выделение Джоулева тепла, преимущественно в электропроводящих тканях организма. В зависимости от напряженности электрического поля различат терапевтическую и хирургическую диатермию. В первом случае используется относительно невысокая напряженность и поэтому наблюдается сравнительно слабый нагрев тканей, способствующий увеличению скоростей химических реакций и, следовательно, биологических процессов. При хирургической диатермии напряженность электрического поля Е_м достаточно высока, выделяется значительное количество тепла, которое вызывает термокоагуляцию мягких тканей - их термическое разрушение. Активный электрод, с помощью которого подводят высокочастотное поле к мягким тканям, имеет малые размеры по сравнению с пассивным, и поэтому в месте контакта создает высокую напряженность. Достоинство хирургической диатермии проявляется в том, что термокоагуляция белков способствует свертыванию кро-

Рис. 115 ви и уменьшению кровопотери из сосудов. Активный электрод в месте контакта разрушает ткань аналогично скальпелю (см. рис. 115).

При УВЧ-терапии используют более высокие частоты переменного электрического поля (40 - 50 МГц). Лечебный эффект, в зависимости от вида ткани обусловлен выделением как Джоулева тепла, так и диэлектрическим нагревом. Из приведенных формул видно, что количество диэлектрического тепла прямо пропорционально частоте переменного электрического поля. Наоборот, с увеличением частоты поля нагревание электролитов уменьшается. Это объясняется тем, что с повышением частоты уменьшается амплитуда колебаний ионов в жидкой среде, и они отдают часть своей механической энергии меньшему количеству молекул окружающей среды. При частотах, которые используются в УВЧ-терапии, величина выделенного тепла оптимальна как в проводниках, так и в диэлектриках.

При СВЧ-терапии используются очень высокие частоты f > 3000 МГц. Для такого электромагнитного поля обычно указывается длина волны l = C/f (C -скорость распространения, f - частота электромагнитного поля). Поэтому для СВЧ-терапии применяют электромагнитное излучения с l < 10см. За последние годы обнаружено лечебное действие КВЧ-терапии (терапия электромагнитным полем крайне высокой частоты). В данном случае используется излучение в миллиметровом диапазоне 3 - 9 мм. СВЧ - излучение сильно поглощается биологическими тканями, и поэтому оно проникает на глубину порядка длине волны. Такое физиотерапевтическое воздействие вызывает лишь поверхностный нагрев тканей организма.

Индуктотермию осуществляют с помощью переменного магнитного поля с частотами 10-15 МГц.

 

МЕХАНИЗМЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ФАКТОРОВ

При рассмотрении механизмов электрогенеза обращалось внимание на то, что возбуждение клеток возбудимых тканей зависит от трансмембранной разности потенциалов. При снижении потенциала покоя до определенной величины наблюдается развитие специфической ответной реакции (сокращение мышц, генерация нервных импульсов в нейронах). Поскольку электрические поля подчиняются принципу суперпозиции (результирующее поле представляет сумму всех действующих полей), теоретически представляется возможным изменять трансмембранное электрическое поле с помощью внешних электрических полей. Если в результате их сложения разность потенциалов на мембране достигает критического значения, происходит возбуждение клеток и развивается специфическая ответная реакция. Этот механизм лежит в основе электростимуляции тканей - их возбуждении при электрическом раздражении.

Специфический биологический эффект зависит от временных параметров раздражителя. При воздействии постоянного электрического поля в клетках наблюдается ионная поляризация - накопление ионов на мембранах, возникновение внутреннего поля, направленного противоположно внешнему. Поэтому возбудить ткань постоянным электрическим полем не представляется возможным. Для возбуждения необходимо применять импульсные поля, вызывающие кратковременное снижение мембранного потенциала. В случае ионной поляризации при прохождении значительных постоянных токов накопление ионов на мембранах существенно изменяет состояние клеток и вызывает сильное раздражающее действие, которое проявляется в болевом феномене.

Поэтому, как уже отмечалось, с помощью постоянного тока не удается получить тепловой эффект. На высоких частотах частоты w приложенного электрического поля Е = E_m sin wt поляризационные явления уменьшаются (рис. 116). Этот феномен объясняется следующим механизмом. При повышении частоты уменьшается период T =

2 p / w и соответственно полупериод, в течение которого сохраняется направление вектора напряженности Е, обеспечивающей направленное дви-

Рис. 116 жение ионов в клетке. При малых частотах (больших полупериодах) путь, проходимый ионами в клетке, такой, что заряды успевают накапливаться на мембранах и изменять трансмембранный потенциал (см.рис. 116b). При высоких частотах (малых полупериодах Т₂ /2) перемещение ионов происходит на малые расстояния L, недостаточные для концентрации в области мембран. В данном случае под действием переменного электрического поля ионы совершают колебания около своих положений равновесия и не оказывают влияние на электрическое поле мембраны. Теоретическое обоснование рассмотренных механизмов обобщено в законе Нернста, который утверждает: сила порогового тока I_п прямо пропорциональна корню квадратному из частоты приложенного раздражителя: I_п = k , где k - коэффициент пропорциональности. Из приведенного соотношения следует, что с повышением частоты раздражителя w увеличивается величина порогового тока, который способен вызвать субъективное ощущение. Чем больше частота, тем менее восприимчивы ткани организма к раздражающему воздействию электрического тока. Для получения термического эффекта в соответствии с законом Нернста необходимо использовать высокочастотные электрические поля.