 |
Классификация основных методов электротерапии
|
|
|
|
Раздражение при возбуждении. Порог раздражения
Живые клетки, ткани, органы реагируют на воздействие различных факторов внешней и/или внутренней среды. Это воздействие называется – раздражением. Реакцию на это воздействие – возбуждением.
Раздражение à Биофизическая система à возбуждение
Природы раздражения: физическая, химическая, механическая, любая.
Чтобы наступило возбуждение, энергия раздражения должна преодолеть определенный порог.
Порог раздражения (ПР) – это min сила раздражения, вызывающая реакцию возбужденной ткани.
В случае воздействия электрического тока, ответная реакция проявляется в виде сокращения мышц, болевого ощущения и т.д.
Пороговая сила тока (iП) – это min значение силы тока, при котором возникает ответная реакция организма.
Раздражающее действие Э.Т. Закон Дюбуа-Реймона.
Термическое действие постоянного Э.Т. (i>iП), связано со смещением заряженных частиц, преимущественно ионов тканевых электролитов.
Положительные и отрицательные ионы движутся в противоположных направлениях вдоль силовых линий электрического поля.
Вблизи клеточных мембран, ограничивающих их разделение и накопление – возникает поляризация.
В результате этого изменяется обычный состав ионов по обе стороны клеточной мембраны.
Изменение ионной среды, приводит к изменению функционального состояния клетки в сторону торможения или возбуждения ее деятельности.
Говорят, что этим самым Э.Т. оказывает раздражающее действие.
Поляризация на мембране à раздражающее действие.
В 1845г – Дюбуа-Реймон установили, что:
Раздражающее действие Э.Т. прямопропорционально скорости нарастания (изменения) силы Э.Т.
|
|
|
ε~di/dt – раздражающее действие (раздражение) – математическое выражение закона
i – сила тока
di/dt=i` - первая производная силы тока по времени.
Согласно физическому смыслу производной – i` - это υi – скорость нарастания силы тока.
ε=k*di/dt, где k – коэффициент пропорциональности.
Экспериментальный график i=f(t)
i
α
α t
1 – быстрое нарастание силы тока (iП1 – п.р.1)
2 – медленное нарастание силы тока (iП2 – п.р.2)
На основании геометрического смысла производной:
y` = tgα
α1 > α2 à tgα1 > tgα2
(di/dt)1 > (di/dt)2 à ε1 > ε2
iП1 < iП2
iП~1/(di/dt) – обратно пропорциональная зависимость.
Раздражающее действие одиночных импульсов Э.Т. определяется в основном передним и задним фронтом нарастания, т.е. углами α1 и α2.
i
α1 α2 t
tgα=S – крутизна фронта импульса
При ↑α à↑S à↑ε
Установлено, что при α=π/2(900); tgπ/2à∞ à Smax àεmax
Поэтому прямоугольные импульсы тока – нашли наибольшее применение в электростимуляции.
i
t
Зависимость порогового тока от длительности прямоугольных импульсов. Уравнение Вейса-Лапика.
Рассмотрим поведение клетки под действием прямоугольного импульса тока.
T – время импульсного воздействия
tП – время паузы
T= tП + tИМП
i
T
tП
t
+ E -
- +
L
E – вектор напряженности электрического поля
L~i * tИМП
При ↑ tИ ài↓
При ↓ tИ ài↑
При этом достигается одно и тоже раздражающее действие.
За t=tИ – ионы должны сместиться на расстояние L. L= υq * tИ, где υq – скорость движения ионов в клетке.
i=dq/dt=q` - первая производная заряда по времени.
Согласно физическому смыслу 1 производной: q` = υq
После включения Э.Т. ионы в клетке начинают двигаться вдоль силовых линий электрического поля. Для того чтобы вблизи клеточной мембраны произошло их разделение и накопление, т.е. возникла поляризация, ионы в клетке должны за время длительности импульса двигаться со скоростью равной силе тока.
|
|
|
i~1/tИ à iП ~ 1/ tИ
iП = а/ tИ + b – уравнение Вейса-Лапика, где a и b – коэффициенты зависящие от природы раздражения и функционального состояния ткани.
Раздражающее действие импульса электрического тока зависит от длительности самого импульса.
Построим график iП = f(tИ)
1/0à∞
1/∞ à0
-если tИ à0, значит iП à∞
-если tИ à∞, значит iП àb – b=Re – реобаза – min значение силы тока, при котором еще возможно раздражающее действие, при сколь угодно большой длительности импульса.
iП
2Re Область возбуждения
Re
0 b tИ
Chr – хронаксия
Chr – tИ
iП – 2Re
Если i<Re – раздражения не будет à ε=0
Реобаза и хронаксия – являются характеристиками возбудимости органа или ткани, а также м/т служить показателями их функционального состояния.
Зависимость порогового тока от частоты
График iП =f(ν)
Уравнение В-Л.
График iП =а (tИ)
iП
Область
возбуждения
Re
ν
-если ν à0, то tИ à∞ (ν=1/T; ν~1/tП)
iП = b =Re
-если ν à∞, то tИ à0 и iП à∞
Под действием силы Э.Т., периоды изменяются с определенной частотой, ионы в клетке смещаются от одной мембраны до другой.
Если частота Э.Т. достаточно мала, то амплитуда колебаний ионов настолько велика, что они успевают сместиться в сторону мембраны, где происходит их разделение и накопление, т.е. возникает поляризация.
При ↑νЭ.Т. à ↓Aионов à ↓поляризация à↓ε
На достаточно высоких частотах Э.Т. амплитуда колебаний ионов настолько уменьшается, что становится соизмеримой с амплитудой колебаний в результате теплового хаотичного движения, т.е. поляризации и раздражения не возникает.
Энергия электрического тока переходит в тепловую энергию – ткань начинает нагреваться – появляется новое действие Э.Т. – тепловое (Т).
Экспериментально установлено, что при ν=500кГц à ε~0
ε↑ T↑
ν
0 500кГц
| ε~di/dt iП~1/(di/dt) Вывод из Д.Р. | ε~ tП iП = 1/ tИ Вывод из В.Л. | ε~1/ν iП~ν T~ν |
|
|
|
Удельной количество теплоты выделяющееся в тканях.
q– удельное количество теплоты
q = Q/Vt, где Q – количество теплоты [Дж]; V – объем нагревания ткани [V=S*l]; t – время нагревания
[q]=[Дж/м3*с] = Дж/м3
Закон Джоуля-Ленца:
Q=JUt
Q=J2Rt
Q=U2*t\R
J=i à Q=JU/V
Q=J2R/V
Q=U2/RV
Классификация основных методов электротерапии
| № | Физ. факторы воздействия | Режим действия Н – непрерывный И – импульсный | Название метода | Первичный лечебный эффект Р-раздражающий Т - тепловой |
| КОНТАКТНЫЕ МЕТОДЫ воздействие Э.Т. ч/з наложенные электроды | ||||
| Постоянный Э.Т. i t | Н | -гальванизация -лечебный электрофорез U=40-60B i=20-50мА | Р | |
| Ток постоянного направления i t | И | -электростимуляция -электроаналгезия -наркоз | Р | |
| Переменный ток ВЧ ν~0.2-30МГц | И | Дарсонвализация ν~500кГц | Р | |
| Переменный ток ВЧ ν~0.2-30МГц | Н | Диатермия ν=1-2МГц | Т | |
| БЕСКОНТАКТНЫЕ МЕТОДЫ воздействие электрическим/магнитным/электромагнитным полем | ||||
| Постоянное Э.П. | Н | -аэроиононизация -статдуш | Р | |
| Постоянное М.П. | Н | -магнитотерапия | Р | |
| Переменное М.П. высокой частоты | Н | -индуктотерапия ν=10-15МГц | Т | |
| Э.П. УВЧ ν=30-300МГц | Н | УВЧ-терапия ν=40-50МГц | Т | |
| Электромагнитное поле сверхвысокой частоты СВЧ ν>300МГц | Н | Микроволновая терапия | Т |
Диатермия
Контактный метод
Живая ткань в схеме – это резистор.
Q=i*U/V
Q=i2*R/V
R=ρ*l/S, где ρ – удельное сопротивление ткани [Ом*м2]
V=S*l
Q=i2*ρ*l/S*S*l
j – сила тока
j=i/S=[A/м2]
q=j2*ρ – удельное количество теплоты, выделяемое в тканях при диатермии.
УВЧ-терапия
Бесконтактный метод
Воздействие электрического поля УВЧ.
-ТК-проводники (кровь, лимфа спинномозговая жидкость)
Электрическая схема - резистор
Q=U2/RV
R=ρ*l/S
V=S*l
U=E*l, где E – вектор напряженности Э.П.
U2=E2*l2
A=E2*l2*S/ρ*l*S*l
Q=E2/ρ – удельное количество теплоты, выделяющееся в тканях проводниках при УВЧ-терапии.
-ТК-диэлектрики (сухая кожа, кость без надкостницы, связки, сухожилия)
Электрическая схема конденсатор и резистор
Конденсатор – учитывает процесс поляризации
|
|
|
Резистор – учитывает потери электрической энергии, при переходе ее в тепловую.
С R
UC UR
Векторная диаграмма
O i UR
UC φ
δ
A U (т.B)
φ – угол м/у i и U
δ - угол диэлектрических потерь
Чем больше δ, тем большее количество теплоты выделяется на резистивном элементе.
q=UR*i/V
Рассмотрим ∆OAB:
UR = UC*tgδ
UC=iXC
XC=1/WC, где W – частота изменения Э.П.; C – емкость плоского конденсатора
UC = i*1/WC
i=UC*WC
q=UC*tgδ*UC*WC/V = UC2 *WC*tgδ/V
UC=E*l
UC2 = E2*l2
C=ε0*εr*S/l, где ε0 – электрическая постоянная вакуума; εr – относительная диэлектрическая проницаемость вещества
V=S*l
q=E2*l2*W*ε0*εr*S*tgδ/l*S*l
q=E2*W* ε0*εr* tgδ – удельное количество теплоты, выделяющееся в тканях диэлектриков при УВЧ-терапии.
|
|
|
