Физические основы действия высокочастотных полей на ткани организма

При действии высокочастотных токов и полей, ионы и диполи, входящие в систему живого организма, не успевают значительно переместиться за время воздействия в одном направлении, поэтому необратимые нарушения нормальной концентрации ионов в клетках организма и прочие нежелательные эффекты, имеющие место при действии низких частот, практически отсутствуют. Вместе с тем ничтожно малые перемещения ионов и диполей связаны с трением в вязкой среде, следствием чего является выделение значительного количества тепла в тканях организма. В электропроводящих тканях и электролитах при воздействии электрическим полем наблюдается перемещение свободных заряженных частиц (ионов), т.е. возникает обычный ток проводимости. В диэлектриках при помещении их в электрическое поле возникает смещение первоначально уравновешенных диполей. При наличии переменного поля диполи совершают колебательное движение. Такое смещение связанных зарядов называется токами смещения. Токи проводимости и токи смещения в тканях сопровождаются превращением энергии тока или поля в тепловую энергию. Количество теплоты, выделяющееся в единице объема ткани в единицу времени, т.е. плотность энергии, при действии токами и полями определяется следующими соотношениями:

для тока проводимости (1)

(2)

для тока смещения (3)

где:

γ - электропроводность электролита,

e - диэлектрическая проницаемость вещества,

e₀ - диэлектрическая постоянная,

- частота,

E - напряженность электрического поля,

B - индукция магнитного поля,

tgd - тангенс угла потерь, т.е. угол отставания по фазе колебаний диполей от колебаний напряженности электрического поля.

Широкое применение электромагнитные волны высокочастотного диапазона в медицине нашли именно благодаря тепловому действию, т.е. как средство доставки тепла в глубь организма при облучении тканей. Преимущество такого метода очевидно, т.к. при традиционном нагревании, например от грелки, тепловая энергия поступает в организм путем теплопередачи, поэтому ткани нагреваются неравномерно, согреваются главным образом кожа и прилегающая к ней жировая клетчатка, а также поверхностно расположенные мышцы, тогда как температура более глубоких тканей в организме (мышц, суставов) почти не изменяется.

Чтобы на несколько градусов повысить температуру в глубоко расположенных тканях, на поверхность тела следовало бы поместить источник тепла с t 70-80⁰C, что невозможно из-за опасности ожогов и сильной боли.

В зависимости от используемой в терапии частоты колебаний различают методы: диатермия (0,5-2,0 МГц), индуктотермия (10-15 МГц), УВЧ-терапия (30-300 МГц), микроволновая терапия (10² -10⁵МГц).

При терапевтической диатермии используется воздействие электрическим током высокой частоты на глубинные токопроводящие ткани, где выделяется джоулево тепло (1). При этом металлические электроды непосредственно накладываются на обнаженные поверхности тела без прокладок.

При индуктотерапии ткани организма подвергаются действию высокочастотного магнитного поля, которое образуется током, проходящим по спирали из гибкого кабеля, охватывающей соответствующую область тела. Высокочастотное магнитное поле вызывает в тканях (преимущественно в электролитах) вихревые электрические токи, энергия которых переходит в тепло (2).

При УВЧ-терапии используется электрическое поле высокой частоты, вызывающей в диэлектриках токи смещения (3), в электролитах - токи проводимости (1). Максимальный тепловой эффект в диапазоне УВЧ-терапии наблюдается в диэлектриках.

Выделяющееся в тканях тепло приводит к повышению температуры в локальной области, а это, в свою очередь, приводит к ускорению и смещению химических реакций, что позволяет организму самостоятельно восстанавливать функции организма без химического и физического вмешательства.

В онкологических клиниках используется СВЧ-гипертермия: локальный нагрев опухоли (до температуры 42-45⁰С) на фиксированной частоте излучения с целью торможения роста или рассасывания опухоли.

Кроме перечисленных методов, известны такие, как диатермокоагуляция и электротомия - хирургические методы сваривания и рассечения тканей с той же частотой тока, что и при деатермии. При этом методе - один из электродов (активный) имеет форму шарика, плотно прижимаемого к ткани, в месте касания создается максимальная плотность тока, вызывающая свертывание белков. При микроволновой терапии используются колебания СВЧ. Она широко применяется в стоматологии при лечении острых воспалительных процессов во рту и челюстно-лицевой области.

При изучении частотных методов отметьте на шкале электромагнитных волн диапазоны работы этих методов. Обратите внимание на применение методов, сравните их физиологическое действие.

Помните, что для организма вредны интенсивные электромагнитные колебания в любом диапазоне частот с интенсивностью, превышающей 10 мВт/см².

При работе с УВЧ-аппаратом следует тщательно соблюдать МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ.

1. Запрещается вставлять электроды в держатель, если ручка "мощность" не находится в крайне левом положении.

2. Браться за держатель при работающем приборе.

3. Прислонять электроды к коже.

4. Длительное время держать прибор включенным.

5. Работать без проверки заземления прибора.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Объясните принцип действия ВЧ, УВЧ, СВЧ-колебаний.

2. Каково назначение терапевтического контура?

3. В чем смысл резонанса? (Применительно к колебательному контуру.)

4. Какие существуют методы лечения токами и полями ВЧ и УВЧ?

5. Охарактеризуйте особенности воздействия электрических полей на ткани организма в каждом из методов.

6. Почему для прогрева тканей используются токи и поля высокой частоты? Можно ли использовать для этого низкие частоты?

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ