Использование электромагнитных полей в физиотерапии (УВЧ - терапия, диатермия, дарсонвализация). Механизм действия на организм.

Дарсонвализация - метод лечения с использованием переменно­го тока частотой 100 - 400 КГц. При этом используется напряжение 1000 -

Постоянный ток I = ОД А и переменный ток низкой частоты уже смертельны для человека. Токи же высокой частоты до 2-3 А можно пропускать через человека. Они оказывают только тепловое действие.

10000 В и токи особой формы силой несколько миллиампер. При дарсонвали­зации производится воздействие через кожу и доступные слизистые оболочки слабым высокочастотным разрядом, который образуется между поверхностью тела и электродом в виде фигурного стеклянного баллона с разреженным воз­духом.

Действующим фактором при этом являются импульсный высокочастотный ток и электрический разряд. Такие токи вызывают функциональные изменения в центральной нервной системе. Они благоприятно влияют на плохо заживаю­щие раны и язвы, устраняют боли в сердце, головные боли. При этом наблюда­ется понижение кровяного давления.

Тепловой эффект высокочастотных полей используется в качестве лечеб­ного средства. Среди методов высокочастотной электротерапии различаютдиа­термию, УВЧ-терапию имикроволновую терапию.

Придиатермии (рис.5.4) применяютЭМП частотой0,5 - 2,0 МГц. Биоло­гический эффект определяется электрической составляющейЭМП, так как электроды имеют пластинчатую форму и накладываются через прокладки, смо­ченные физиологическим раствором, непосредственно на кожу человека. Коли­чество теплоты, выделяющееся при этом в облучаемой ткани, можно вычислить по формуле:

Q= J²• Р ,

гдеJ- плотность электрического тока;р - удельное сопротивление ткани.

Метод диатермии в настоящее время в чистом виде не применяется, так как при плохом контакте электродов с телом пациента есть возможность полу­чения сильных ожогов. Поэтому в клинике распространены частные методики диатермии:диатермокоагуляция идиатермотомия.

Диатермотомия - рассечение тканей с применением токов высокой часто­ты. При этом наступает полная анестезия, гемостаз, стерилизация и уничтоже­ние опухолевых клеток.

Диатермокоагуляция - прижигание током высокой частоты. Применяетсяпри операциях для «прижигания» кровеносных сосудов.

Принцип диатермии

Метод индуктотермии основан на применении ЭМП частотой 10-15 МГц. Пациент при этом находится в зоне несформировавшейся волны,

Под действием магнитного поля в тканях возникают вихревые токи, нагре­вающие объект облучения. Выделяющееся в нём тепло определяется по форму­ле:

Q= k • ω²/ρ • В² ,

где ω - циклическая частота, ρ - удельное сопротивление ткани, В - индук­ция магнитного поля, k - коэффициент пропорциональности.

Принцип индуктотермии.

Обычно при индуктотермии применяется местное воздействие на орган, например, конечность 1, переменным магнитным полем (силовые линии 3) с использованием катушки из толстого электрического провода 2 (индуктора).

При этом возникают замкнутые вихревые токи 4. Индуктор выполняется в виде охватывающей конечность спирали (соленоида). Такой индуктор приме­няется для воздействия на суставы конечностей. Возможен индуктор в виде плоской спирали, налагаемой на поверхность тела, например, на грудь, индук­тор в виде одного длинного витка, используемый при воздействии на область позвоночника и т.д.

Для УВЧ-терапии \ применяютЭМП частотой40 - 50 МГц. Как и в предыдущих методах, пациент находится в зоне несформировавшейся волны. Поскольку электроды имеют форму пластин и изолированы от тела человека, биологическое действие обусловлено электрической составляющейЭМП, при­чём тепло образуется под действием тока проводимости (Q= к • Е² / ρ , где Е - напряжённость электрического поля), так и тока смещения (Q= ε • ε₀ • ω • Е² • tgδ, где δ - угол диэлектрических потерь). Тем не менее при УВЧ- терапии вклад тока смещения в тепловой эффект значительно преобладает над вкладом в него тока проводимости.

В электрическом поле УВЧ диполи стремятся следовать за изменением направления электрического поля и совершают колебания с частотой колебаний по­ля. Между отдельными диполями диэлектрика дейст­вуют силы взаимного притяжения. Для преодоления этих сил внешнее поле совершает работу, следствием чего является нагревание диэлектрика.

В отличие от диэлектриков, в растворах электролитов имеются свободные электрические заряды - ионы. В поле УВЧ ионы придут в колебание с частотой, равной частоте поля. За счёт энергии электрического поля произойдёт нагрева­ние раствора.

Примикроволновом терапии тепловой эффект создаётся только током смешения, который возникает в организме человека под действием СВЧ излу­чений. Для физиотерапевтических процедур обычно пользуются волнами дли­ной 12,7 см. Они действуют на человека в зоне сформировавшейся волны. По­этому тепловой эффект определяется плотностью потока электромагнитной волны(П):

Q= k • ε• ω • П²

Поскольку в частотный диапазон СВЧ излучений попадает характеристи­ческая частота релаксации воды, то именно водные среды организма поглоща­ют энергию СВЧ полей в наибольшей степени.

Наиболее характерной особенностью специфического действия ЭМП на организм состоит в том, что биологические системы реагируют на излучение крайне низкой интенсивности, недостаточной для нагревания и возбуждения, но такие реакции возникают не во всём диапазоне, а на отдельных частотах. Этот эффект, проявляющийся в восприятии биосистемами слабых электромагнитных излучений, исследован недостаточно. Его происхождение связано, видимо, с тем, что в процессе эволюции биологических системЭМП определённых час­тот выполняли по отношению к ним миссию носителя информации об окру­жающей среде.

7, 8. Механизм действия постоянного магнитного поля на организм. Механизм термического и атермического действия полей СВЧ на организм

В основе биофизического механизма действия постоянного магнитного по­ля лежит его действие на воду, которая в большом количестве находится в тка­нях. Вода диамагнитная. Она не имеет собственного магнитного момента и приобретает его под действием магнитного поля. В жидкой воде есть структу­ры, сходные со структурой льда - кластеры. Время жизни кластера 10^-11 - 10^-12 сек. Они то возникают, то исчезают.

В обычной жидкой воде одновременно существует плотно упакованная и квазикристаллическая вода. При помещении воды в постоянное магнитное поле происходит сдвиг в сторону образования квазикристаллической воды. Это уменьшает растворимость веществ, изменяет проницаемость клеточных мем­бран, конформацию белков.

Термическое действие полей СВЧ на организм человека связано с релак­сацией молекул и током проводимости.

Ощущение тепла (тепловой порог) возникает при интенсивности поля СВЧ порядка 10 мВт/см². Болевой порог возникает при интенсивности - 0,6 - 0,8 Вт/см².

Атермическое (физико-химическое) действие поля СВЧ: при определён­ных частотах возникает явление резонанса, и рвутся водородные связи, изменя­ется ориентация ДНК и РНК. Это действие проявляется даже при интенсивностях ниже теплового порога.

Тепловой эффект определяется плотностью потока электромагнитной волны(П):

Q= k • ε• ω • П²