Методы специфического электролечения

31. Гальванизация и электрофорез

При гальванизации ткани организма подвергаются воздействию постоянного электрического тока (до 50 ма) от внешнего источника напряжения. Как следует из рассмотренных теоретических положений, при этой физиотерапии основными механизмами, определяющими лечебный эффект, являются ионная поляризация, накопление ионов на клеточных мембранах и изменение функционального состояния тканей. Для проведения гальванизации используется выпрямитель постоянного тока, напряжение с которого при помощи металлических электродов, пропускают через организм. Между электродами и тканями устанавливается матерчатая прокладка, смоченная электропроводящим раствором (обычно раствором NaCl). Необходимость в такой прокладке объясняется тем, что электрическое сопротивление на границе между электродом и биологическим объектом достаточно велико. Как следует из закона Джоуля количество выделившегося тепла при пропускании тока I равно Q = I²Rt. Наибольшее сопротивления будет на границе раздела ткань - металлический электрод, и поэтому в этом месте выделяется большое количество тепла и возможен ожег ткани. Во-вторых, при пропускании электрических токов через электролит в результате электрохимических реакций могут образовываться токсические вещества, которые вызывают химическое раздражение кожи. Для предотвращения этих неблагоприятных эффектов и применяются дополнительные прокладки.

Наряду с гальванизацией в последние годы достаточно широкое распространение получил лекарственный ионофорез (электрофорез). В процессе осуществления этой физиотерапевтической процедуры в ткани организма через неповрежденные покровы вводят лекарственные вещества, обладающие электрическим зарядом, с помощью постоянного электрического тока i (см.рис.117). Для проведения ионофореза на поверхность организма устанавливают матерчатую прокладку (1), смоченную раствором лекарственного вещества и устанавливают активный электрод (2). Полярность этого электрода должна быть противоположной знаку заряда вводимого иона: с катода вводятся отрицательно, а с анода - положительно заряженные ионы. Пассивный электрод 3, который обычно имеет большую площадь поверхности, устанавли-

Рис. 117 вается на поверхности организма с помощью матерчатой прокладки 4, смоченной раствором электролита. Различие в площади поверхности активного и пассивного электрода обусловлено тем, что скорость электрофореза W зависит от плотности тока, проходящего через ткань:

j = qCW,

где q - заряд иона, С - их концентрация в растворе. Плотность тока, как известно, представляет собой величину, равную отношению силы тока I к площади электрода S: j = I/S. Поэтому W = I/(qCS) - чем меньше поверхность электрода, тем будет больше скорость введения ионов при прочих равных условиях.

К числу достоинств лечебного электрофореза следует отнести: отсутствие повреждений покровных тканей организма, одновременно с введением лекарственного препарата осуществляется физиопроцедура - гальванизация. Поэтому лечебный электрофорез следует рассматривать как комбинированный физико-фармакологический метод лечения.

 

32. Электродефибрилляция и электростимуляция сердца

При различных заболеваниях нарушение ритмического сокращения сердца способствует развитию состояний, опасных для жизни. К примеру, при фибрилляции миокарда наблюдается не координированное, хаотическое сокращение отдельных мышечных волокон сердечной мышцы и сердце теряет способность выполнять функцию биологического насоса. Подобное состояние представляет смертельную опасность для пациента. С целью устранения такого патологического состояния в клинической практике применяют электродефибрилляцию. В основе этой лечебной процедуры лежит воздействие на сердце электрического импульса высокого напряжения. Длительность импульса составляет единицы миллисекунд, величина напряжения достигает тысяч вольт. При подведении такого электрического раздражителя к грудной клетке импульсный ток проходит через сердце и вызывает синхронизацию сокращений мышечных волокон.

При некоторых патологических состояниях нарушается проведение электрического возбуждения от синусного узла к атриовентрикулярному, где начинается проводящая система сердца (см. электрогенез сердца). В этом случае периодическими сокращениями желудочков управляет атриовентрикулярный узел, частота возбуждения которого составляет всего 40-60 1/мин. Поскольку частота возбуждения синусного узла выше, происходит сокращение мышцы предсердий и желудочков с различной частотой. При возникновении аритмических сокращений сердца у

Рис. 118 пациентов развиваются очень тяжелые состояния. Для восстановления ритмической деятельности используются электрокардиостимуляторы - генераторы электрических импульсов, которые хирургическим путем устанавливаются внутри организма (обычно в брюшной полости). Кардиостимулятор вырабатывает прямоугольные импульсы, имеющие следующие параметры (см.рис.118): длительность t₁ = 0,8 - 3 мс, амплитуду U_m = 1-3 В, период Т = 0,8 - 1 с, который обеспечивает частоту сокращения f = 1/T = 60-75 1/мин. От генератора напряжение с помощью электродов подводится к миокарду и навязывает сердцу установленную частоту сокращения. В этом случае удается полностью устранить аритмию. Длительность работы кардиостимулятора определяется емкостью источника питания и обычно составляет от 3 до 5 лет, затем требуется оперативное вмешательство для замены кардиостимулятора.

Однако, подобный подход имеет некоторые недостатки. При выполнении физической работы требуется соответствующее изменение частоты сокращения сердца. В нормальных условиях это обеспечивает нейрогуморальная регуляция частоты возбуждения синусного узла и последующего сокращения всего миокарда.

Рассмотренный кардиостимулятор обеспечивает стабильную частоту сокращения сердца и поэтому при физической нагрузке, когда требуется повышение частоты, организм будет испытывать дефицит кислорода. Более совершенные кардиостимуляторы позволяют обеспечить соответствие между физической нагрузкой и интенсивностью кровоснабжения. Это достигается следующим образом.

С помощью электродов напряжение U₁ снимается с мышцы предсердия (в области расположения синусного узла), усиливается, а затем с помощью других электродов подводится к мышце сердца U₂ (рис.119). В данном случае обеспечивается проведение электрического раздражителя в обход блокированного участка. При использовании описанного кардиостимулятора ритм со-

Рис. 119 кращения сердца задается синусным узлом. Поэтому при изменении функционального состояния организма регуляторные воздействия на частоту сокращения сердца сохраняются. Такие биотехнические системы имеют большие перспективы в хирургической кардиологии.

 

3.3. Элктросон, электронаркоз и электрошоковая терапия

Способность электрических полей изменять состояние возбудимых тканей нашло довольно широкое использование в медицине для управления состоянием и реакциями нервной системой. Установлено, что если раздражать головной мозг электрическими импульсами с относительно невысокой частотой (5-120 Гц и длительность 3-5 мс),

происходит его утомление и развивается состояние близкое к естественному сну. Подобное использование электрической стимуляции называется электросном.

С увеличении силы используемого тока происходит такое торможение нервной системы, при котором пациент теряет чувствительность к внешним достаточно сильным раздражителям. В этом случае развивается состояние наркоза, позволяющего проводит оперативные вмешательства.

Наконец, в клинике психических заболеваний успешно применяется электрошоковая терапия. Предполагается, что воздействие электрическим импульсом высокого напряжения способствует синхронизации нервных процессов, ответственных за психическую деятельность человека. В клинических условиях отмечены положительные эффекты при использовании этой лечебной процедуры.