ЛЕКЦИЯ 17 ФИЗИЧЕСКИ ПРОЦЕСИ, ПРОТИЧАЩИ В ТЪКАНИТЕ НА ТЯЛОТО ПОД ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА ТОКОВЕ И ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ ПОЛЕТА

ЛЕКЦИЯ 17 ФИЗИЧЕСКИ ПРОЦЕСИ, ПРОТИЧАЩИ В ТЪКАНИТЕ НА ТЯЛОТО ПОД ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА ТОКОВЕ И ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ ПОЛЕТА

1. Действието на постоянен ток.

2. Действието на променлив ток (LF, AF, UZCH). Прагове.

3. Действието на високочестотния ток.

4. Действие на магнитни полета.

5. Действието на постоянно електрическо поле.

6. Действието на променливо електрическо поле (UHF).

7. Действието на електромагнитните вълни (MW).

8. Задачи.

Различните видове биологични тъкани имат различни електрически свойства. Някои тъкани са диелектрици, докато други са проводници. Съставът на тялото включва биологични течности (електролити), съдържащи голям броййони, които участват в различни видовеобменни процеси. Поради тези причини свойствата на биологичните тъкани се променят значително под въздействието на токове и електромагнитни полета.

17.1. DC действие

Физиологичният ефект на постоянния електрически ток е свързан с два физически процеса.

Първо, постоянно електрическо полепредизвиква насочено движение на йони към полюсите. Ускоряващото действие на електрическите сили се противодейства на съпротивителните сили, възникващи от сблъсъка на йони с други частици. В резултат на това се установява определена средна скорост на движение на йони, която, както показва опитът, е пропорционална на напрегнатостта на електрическото поле в дадено място:

Коефициентът на пропорционалност b се нарича подвижност на йони.

Подвижност на йоние числено равна на средната скорост на движението му в дадена среда при напрегнатост на полето 1 V/m.

Обикновено се използва извънсистемна единица за мобилност - cm / час.

Стойност мобилностзависи от вида на йона и средата, в която се движи. Ето стойностите на мобилността на някои йони във водната среда:

Разликите в подвижността на йоните водят до тяхното разделяне, промени в концентрациите, а също и до образуване на локални пространствени заряди.

Второ, постоянното електрическо поле има ориентиращ ефект върху диполните молекули и причинява електронна поляризация на молекули, които нямат диполен момент. В резултат на това съдържанието на йони в отделенията на различни тъкани се променя.

Тези електрокинетични процеси определят физиологичен отговортяло към постоянен ток.

Въздействие постоянно токов ударвърху определени области на човешкото тяло се извършва с помощта на електроди, поставени върху съответните части от повърхността на тялото.

На електродите, през които се подава ток към пациента, се отделят вещества, сред които има и химически активни. За да се предотвратят химически изгаряния на подлежащите тъкани, електродите се прилагат през мокри тампони.

Физиологичният ефект от постоянния ток зависи от неговата плътност и продължителност. За да се предотврати дисбаланс на тъканните йони, продължителността на процедурите с постоянен ток обикновено не надвишава 20-30 минути.

Всички апарати за извършване на медицински процедури с постоянен ток разполагат с милиамперметър на предния панел и копче за потенциометър за настройка на необходимата сила на тока.

Основните физиотерапевтични процедури с постоянен ток включват галванизация и електрофореза.

Поцинковане- терапевтичен ефектвърху тялото с постоянен електрически ток с ниско напрежение и не голяма сила.

Наименованието на метода се свързва с остарялото име за постоянен ток - "галваничен ток".

При поцинковане на различни части на тялото се използват следните токове:

В резултат на галванизацията в тъканите се активират системите за регулиране на локалния кръвен поток. Има разширяване на лумена на дермалните съдове и възниква хиперемия кожата. Разширяването на капилярите и увеличаването на пропускливостта на стените им се случват не само на мястото на прилагане на електрода, но и в дълбоко разположените тъкани.

електрофореза- Въведение лекарствено веществопрез кожата или лигавиците с помощта на постоянен ток.

За да направите това, тампони, навлажнени с лекарството, се поставят под съответния електрод. Лекарството се инжектира от полюса, чийто заряд имат неговите йони. Анионите (йод, хепарин, бром) се въвеждат през катода, а катионите (Na, Ca, новокаин) се въвеждат през анода.

Електрофорезата е доста дълга процедура, която е свързана с ниска подвижност на йони. Страничен ефект от тази процедура е поцинковане.

Разположението на електродите върху тялото на пациента и продължителността на процедурата се определят от местоположението на тъканта, върху която се упражнява терапевтичният ефект.

17.2. Действието на променлив ток (LF, AF, UZCH). Прагове

Променливият ток на проводимост е осцилаторно движение на йони.

Ефектът, който променливият (синусоидален) ток оказва върху тялото, зависи от честотата и амплитудата на тока. В медицината е приета следната класификация на честотите на променлив ток.

Подобно на постоянния ток, променливият ток има дразнещ ефект върху тъканите на тялото. Възбуждането на нервните и мускулните тъкани от постоянен или променлив ток (ν под 100 kHz) може да причини електрическо нараняване. Процесите на възбуждане в ритъм, който не е характерен за тялото, нарушават нормалния живот. Особено опасни са такива нарушения в сърцето, дихателните мускули и централната нервна система. Най-голямата опасност представляват честоти от 30-300 Hz. Трябва да се разбере, че вредният ефект на променливия ток се определя не от напрежението, а от заряда, преминаващ за половин период. Това се дължи на факта, че действието на тока върху тъканите се основава на тяхната поляризация, чиято степен е пропорционална на сумата на прехвърлената такса.Ето защо за течения висока честота (полупериодът е много кратък) увреждащият ефект не се проявява дори при входящи токове десетки ампера.Докато ток с честота 50 Hz може да причини смърт на човек при мощност 0,1 A.

С токовете на LF и AF диапазоните лекарят се среща не само като травматичен фактор. Използват се за електродиагностика и електростимулация на биологични системи. По правило за тези цели се използват не синусоидални, а импулсни токове.

Текущи прагове

Знаем (лекция 3), че възприятието на звука се характеризира с две прагови стойности - прагът на слуха и прагът на болката. Подобни стойности се използват за променлив ток в диапазоните LF и AF.

Доловим праг на тока- минималната сила на тока, чийто дразнещ ефект се усеща от "средния" човек.

Реакцията на човек на ток се определя не само от неговата сила и честота, но и от областта, през която токът преминава. Зависимостта на прага на осезаемия ток в областта "предмишница-ръка" за среден човек е показана на фиг. 17.1 (крива 1). За честотата

Ориз. 17.1.Зависимост на средната стойност на прага на осезаемия ток (1) и прага на неотделящия ток (2) от честотата

50 Hz (търговски ток) тази стойност е приблизително 1 mA.

Индустриален ток 3 mA причини леко изтръпванев пръсти, докосващи проводника. Ток от 3-5 mA предизвиква усещане за дразнене в цялата ръка. 8-10mA ток води до неволно свиванемускулите на ръката и предмишницата. При ток от около 15 mA неволните мускулни контракции стават толкова силни, че човек не може да разхлаби ръката, държаща проводника.

Праг на ток без освобождаване -минималната сила на тока, която причинява такова огъване на ставите в "средния" човек, при което човекът не може самостоятелно да се освободи от проводника - източник на напрежение.

Зависимостта на прага на тока на неотпускане за средностатистически човек е показана на фиг. 17.1 (крива 2). Праговете обикновено са по-ниски при деца и жени.

Превишаването на прага на неизпускащия ток може да бъде пагубно за човек (парализа на дихателните мускули, сърдечна фибрилация).

17.3. Действието на високочестотния ток

При честоти над 100 kHz, дразнещият ефект на променливия ток напълно спира. Това се дължи главно на факта, че при такива честоти процесите на портата на йонните канали нямат време да

работят и вътреклетъчният състав не се променя. Основният първичен ефект в случая е термично въздействие.(Постоянният ток, LF и AF токовете са неподходящи за нагряване на тъкани, тъй като използването им при големи стойностиможе да доведе до електролиза и разрушаване).

Специфичната топлинна мощност, отделена в тъканите, се определя по формулата (10.10): q \u003d j 2 p, където ρ - съпротивлениетъкан, а j е плътността на тока в нея. Силата на тока, а оттам и неговата плътност зависи от импеданстъкан, което от своя страна зависи от честотата (виж лекция 15). Следователно, чрез избор на честотата на тока, е възможно да се постигне селективен топлинен ефект върху тъканите от желания тип.

Предимстватерапевтично нагряване с високочестотни токове пред конвенционална нагревателна подложка са очевидни:

Топлината се отделя във вътрешните части на тялото, а не навлиза през кожата;

Чрез избор на подходяща честота е възможно да се извърши селективно въздействие върху желания изгледтъкани;

Количеството отделена топлина може да се дозира чрез регулиране на изходната мощност на генератора.

Използването на високочестотни токове в медицината

Загряването на тъканите с високочестотни токове се използва при следните физиотерапевтични процедури.

Диатермия- метод на електротерапия, състоящ се в локално въздействиевърху тялото с променлив ток с висока честота и висока якост, което води до повишаване на температурата на тъканите.

При диатермия се използва ток с честота 1-2 MHz и сила 1-1,5 A. Оловните електроди се прилагат върху тялото на пациента, така че нагрятата зона да е между тях. Стойността на напрежението е 100-150 V. Плътността на тока се определя от площта на електродите и общото тъканно съпротивление между тях. Тъканите с високо съпротивление (кожа, мазнини, мускули) се нагряват по-силно. Органите, богати на кръв или лимфа (бели дробове, черен дроб, лимфни възли), се нагряват по-малко.

Недостатъкът на диатермията е непродуктивното отделяне на топлина в кожния слой и подкожната тъкан.

Местна дарсонвализация -метод на електротерапия, който се състои в локално въздействие върху тялото със слаб импулсен ток с висока честота и високо напрежение.

По време на дарсонвализацията се използва ток с честота 100-400 kHz и напрежение от десетки kV. В този случай върху тялото на пациента се прилага само един стъклен електрод, напълнен с графит (фиг. 17.2).

Ориз. 17.2.Дарсонвализация на лицето (а), венците (б)

Графит, стъкло и повърхността на тялото, към която е приложен електродът, образуват кондензатор C 1 (фиг. 17.3). Вторият електрод се намира вътре в тялото на устройството. Този електрод, тялото на пациента и слоят въздух между тях образуват кондензатор C 2 . Електрическата схема е показана на фиг. 17.3. Включва два кондензатора и резистор R, представляващ съпротивлението на нагрятата площ.

Ориз. 17.3. Електрическа схема на дарсонвализация

При честота 100-400 kHz импедансът на веригата осигурява тока във веригата I = 10-15 mA. Във въздушната междина между Е електрода и повърхността на тялото възниква електрически разряд, който

стимулира положителните физиологични процеси в кожата и предизвиква разрушаване на мембраните на микроорганизмите.

Високочестотните токове се използват и за хирургични цели.

Диатермокоагулация- каутеризация, "заваряване" на тъкан. В този случай се прилага ток с плътност 6-10 mA/mm 2, в резултат на което температурата на тъканта се повишава и тъканта коагулира.

диатермотомия- рязане на тъкани с електрод с форма на острие, което дава тесен, равен разрез без капилярно кървене. Плътността на тока е 40 mA/mm 2 .

Електрохирургичното излагане е придружено от по-малка загуба на кръв.

17.4. Действието на магнитните полета

Магнитното поле има силово въздействие върху движещи се заредени частици (йони) и ориентиращо действие върху частици с магнитен момент. Променливото магнитно поле създава токове на Фуко в проводящите тъкани, които имат както топлинен, така и дразнещ ефект. Различни биологични ефекти са свързани с тези физически ефекти. Те са условно разделени на топлиннаи нетермични.

Магнитните полета, използвани в медицината, се генерират от постоянни магнити или соленоидни намотки, които се наричат индуктори.По време на терапевтични процедури с магнитно поле пациентът няма контакт с проводници под напрежение. Следователно тези процедури са електрически безопасни.

Постоянно магнитно поле

Постоянна магнитотерапия- медицинска употребанетермични ефекти на постоянни магнитно поле.

Постоянните магнитни полета с индукция от 1-50 mT причиняват пренареждане на течнокристални структури биологични мембрани, което значително променя пропускливостта на липидния бислой и води до повишаване на метаболитната и ензимната активност на клетките. В цитоплазмата такива полета индуцират фазови преходи гел-зол. Ефектът на постоянното магнитно поле върху кръвта и

Ориз. 17.4.Радикулитен колан

лимфата може значително да промени своя вискозитет и други физико-химични свойства. В същото време трябва да се подчертае, че физическата природа на ефекта на постоянното магнитно поле върху биологични обекти е слабо проучена.

В момента с терапевтична целизползване на няколко вида устройства.

1. Магнитоеласти, направени от смес от полимерно вещество с прахообразен феромагнитен пълнител (има много локални магнитни полюси). Комплекти еластични магнити в корсета формират основата на всички видове колани за ишиас (фиг. 17.4). Магнитна индукция 8-16 mT.

2. Магнитите са пръстени, пластинчати, дискови. Магнитна индукция 60-130 mT.

3. Микромагнити - магнетизирани игли, топчета, щипки (за магнитопунктура). Магнитна индукция 60-100 mT.

4. Пластинчатите магнити се използват под формата на гривни, носени на китката на пациента. Магнитна индукция 20-70 mT.

Променливо магнитно поле

Терапевтичният ефект на променливото магнитно поле е свързан както с термични, така и с нетермични ефекти на токовете на Фуко, които възникват в проводяща среда, когато магнитното поле се променя.

Импулсна магнитотерапия- медицинска употребаимпулсно магнитно поле при ниска честота на повторение на импулса (0,125-1000 imp/s).

Тук се използват нетермични ефекти. Токове на Фуко със значителна плътност могат да причинят възбуждане на влакна периферни нервии ритмични контракции на миофибрилите скелетни мускули, гладката мускулатура на кръвоносните съдове и вътрешните органи. Вихровите токове с ниска честота са в състояние да блокират аферентните импулси от фокуса на болката (облекчаване на болката).

Фигура 17.5 показва терапевтичния ефект на импулсно поле върху долен крайникпоставени вътре в блока на соленоидите. Тук се използва поле с честота 10 импулса/s и индукция 30 mT.

Ориз. 17.5.Местоположението на индуктора при нискочестотна магнитна терапия на долен крайник

Високочестотна магнитотерапия- терапевтично използване на магнитния компонент на хармоника електромагнитно полевисока честота (остарялото наименование на този метод е индуктотермия).

В резултат на явлението електромагнитна индукция (както в случая на импулсно магнитно поле) в проводимите тъкани се образуват вихрови токове на Фуко, които нагряват обекта. За хармонично магнитно поле плътността на тока на Фуко е пропорционална на неговата честота (ν). Изразен топлинен ефект започва да се проявява при честоти от порядъка на 10 MHz. Количеството топлина, отделена за единица време на единица обем на проводника, се определя по формулата

Тук ρ е съпротивлението на тъканта. Коефициентът на пропорционалност k зависи от геометричните характеристики на отопляемата площ.

За разлика от методите за лечение с високочестотни токове, основното топлинно въздействие при този случайсе появява върху тъкан с ниско съпротивление. Следователно тъканите, богати на кръвоносни съдове, като мускулите, се нагряват по-силно. Тъкани като мазнини се нагряват в по-малка степен.

Соленоидните индуктори се използват за образуване на променливо магнитно поле (фиг. 17.6).

Ориз. 17.6.Схема на излагане на променливо магнитно поле

За физиотерапевтични процедури се използват променливи магнитни полета с честота 10-15 MHz. В този случай се използват кабелни индуктори различни форми(Фиг. 17.7): а - плосък надлъжен контур (обикновено на гърба); b - плоска кръгла спирала (на тялото); c - цилиндрична спирала (на крайниците).

В резултат на отделянето на топлина се получава равномерно локално нагряване на облъчената тъкан с 2-4 градуса до дълбочина 8-12 cm, както и повишаване на телесната температура на пациента с 0,3-0,9 градуса.

В процеса на високочестотна магнитотерапия се проявява и нетермичен ефект: вихровите токове предизвикват промяна в естеството на взаимодействието на вътрешните магнитни полета на заредените частици в тъканта, но този механизъм не се анализира подробно тук .

Ориз. 17.7.Методи за прилагане на кабелен индуктор при различни методивисокочестотна магнитотерапия:

a - плосък надлъжен контур, b - плоска кръгла спирала, c - цилиндрична спирала

17.5. Действието на постоянно електрическо поле

Най-старият сред използваните в момента методи за електротерапия е франклинизация- терапевтичен ефект на постоянно електрическо поле с високо напрежение.

За образуване на електрическо поле се използват електроди с различни форми с игли в краищата. В процедурите на обща франклинизация (фиг. 17.8, а- електростатичен душ)напрегнатостта на електрическото поле в главата на пациента достига 90 kV/m. Силата на електрическото поле в човешкото тяло е около 10 mV/m. В проводящите тъкани възникват слаби токове, които променят функционалните свойства на проводимите тъкани. невронни пътищаи значително ограничаване на потока от аферентни импулси към надлежащите части на централната нервна система, което води до увеличаване инхибиторни процесив кората и подкоровите центрове. В резултат на това кръвното налягане на пациента се понижава, честотата на дишане намалява и се увеличава дълбочината му, умората намалява и работоспособността се повишава.

При локална франклинизация (фиг. 17.8, b) отделни части на тялото са изложени на електрическо поле.

Ориз. 17.8.Обща (а) и локална (б) франклинизация

Ориз. 17.9.Система за йонизиране на въздух A.L. Чижевски с главен електрод (а), електрод за обща йонизация на въздуха (б)

Действието на локалната франклинизация се засилва от действието на електрическо поле върху игли, въведени биологично активни точки - акупунктурна франклинизация.

За извършване на процедури за групова франклинизация се използва генератор с високо напрежение - електроречен Лампата на Чижевски(йонизатор на въздуха). Тази система е проектирана да произвежда йонизиран въздух, по-специално кислородни йони (озон), които имат биологичен ефект. Система за йонизиране на въздух A.L. Чижевски (фиг. 17.9) доставя високо директно напрежение на "електро-речен полилей", оборудван с голям брой остри краища - игли.

В този случай между електрода и човешкото тяло възниква коронен разряд, възниква йонизация на въздушните молекули и се образува поток от аерони и озон (електрофлувиум). Лицето, зоната на яката, горните дихателни пътища са изложени на въздушни йони.

17.6. Действие на променливо електрическо поле

(UHF)

Променливото електромагнитно поле причинява трептящо движениейони (променлив ток) и усукваща вибрациядиполни молекули. Тези процеси са придружени от отделяне на топлина.

Въздействие UHF полетана проводник

Специфичната топлинна мощност, освободена в проводника поради осцилаторното движение на йони, се определя по формулата

където E е напрегнатостта на електрическото поле вътре в веществото, ρ е съпротивлението на веществото.

Тази формула не е подходяща за директни изчисления, тъй като включва силата E на електрическото поле вътре в веществото. Тази стойност е доста трудна за изчисляване (вижте проблем 1). На честотите, използвани в медицински процедури(UHF), специфичната топлинна мощност се определя по формулата

където U е ефективната стойност на напрежението върху електродите, които създават променливо електрическо поле, k е малко геометричен коефициент(виж проблем 2).

Влияние на UHF полето върху диелектрика

Води до отделяне на топлина (диелектрична загуба).

Количеството отделена топлина зависи от ъгъла δ, при което трептенията на молекулите изостават във фаза от трептенията на напрегнатостта на полето. Ъгъл δ Наречен ъгъл на диелектрични загуби.

Специфичната топлинна мощност, освободена поради диелектрични загуби, се определя от отношението

Тук ε - диелектрична проницаемост на веществото; E е ефективната стойност на напрегнатостта на полето в диелектрика.

Стойността на тангенса на диелектричните загуби се определя от природата на диелектрика и зависи от честотата. В регионите α-, β-, γ -дисперсия (виж раздел 15.6), тази стойност претърпява резки промени.

Използването на променливо електромагнитно поле в медицината

Един от често срещаните методи за високочестотна терапия е излагането на високочестотно UHF електрическо поле.

Свръхвисокочестотна (UHF) терапия- терапевтично използване на електрическия компонент на променливото електромагнитно поле с ултрависока честота.

За медицинска процедурачастта от тялото, която е засегната, се поставя между два електрода, които са отдалечени пластини на кондензатор, включен в електрическата верига на UHF апарата. Към тези пластини се прилага генерирано променливо напрежение и между тях възниква променливо електрическо поле, което има терапевтичен ефект (фиг. 17.10).

Методите за прилагане на електроди са показани на фиг. 17.11

Нагряването на органи и тъкани под въздействието на UHF електрическо поле причинява персистираща, продължителна и дълбока тъканна хиперемия в засегнатата област. Капилярите се разширяват особено силно, чийто диаметър се увеличава няколко пъти. Под въздействието на UHF полето значително се ускорява и регионалната лимфодинамика, повишава се пропускливостта на ендотела и други тъканни бариери.

Устройствата за UHF терапия използват честоти от 40 и 27 MHz. Последната честота е международна. Съответства на дължина на вълната 11 m.

Ориз. 17.10.Схема на излагане на UHF поле

Ориз. 17.11.Методи за прилагане на електроди:

а- напречен, b- надлъжно, в -тангенциален

17.7. Действието на електромагнитните вълни (MW)

При честотите, използвани от UHF терапията, диелектричните тъкани на тялото се нагряват по-интензивно от проводимите. С увеличаване на честотата на електромагнитното поле този ред се променя: повече топлина се отделя в органите и тъканите, богати на вода (кръв, лимфа, мускулна тъкан, паренхимни органи). Това се дължи на намаляване на тангенса на ъгъла на диелектрични загуби с увеличаване на честотата.

За терапевтичен ефект върху проводящите тъкани се използват вълни от дециметровия и сантиметровия диапазон (микровълнова терапия). Въздействието се осъществява чрез облъчване на повърхността на съответната област на тялото с насочен поток от вълни, който се образува с помощта на специален излъчвател, наречен вълновод.

Механизмите на отделяне на топлина при микровълнова и UHF терапия са еднакви. Различават се само структурите, върху които се оказва преобладаващо въздействие. Специфичната топлинна мощност, отделена в тъканите, се изчислява по формулата

където I е интензитетът на вълната, а k е някакъв коефициент в зависимост от свойствата на тъканта.

Дециметрова терапия (DCV-терапия)- терапевтично използване на електромагнитни вълни от дециметровия диапазон (честота - 460 MHz, дължина на вълната - 65,2 cm). Под въздействието на този фактор в тъканите на тялото възникват ориентационни вибрации на диполни молекули свързана вода,както и странични групи протеинии гликолипидиплазмени мембрани. Тези вибрации възникват във вискозната среда на цитозола и са придружени от отделяне на топлина.

Микровълнова (сантиметрова) терапия -терапевтично използване на електромагнитни вълни в сантиметров диапазон (честота - 2375 MHz, дължина на вълната - 12,6 cm). При първично действие на дециметрови и сантиметрови вълни фундаментални различияне. В същото време значително намаляване на дължината на вълната води до увеличаване на специфичното тегло на релаксационните вибрации на свободни неструктурирани водни молекули, странични вериги на фосфолипиди и аминокиселини.

Процедурите с микровълнова терапия се провеждат по два основни метода.

дистанционна техника- облъчването с електромагнитни вълни се извършва дистанционно, докато разстоянието между излъчвателя и биологичния обект не надвишава 5 см. В този случай енергията на вълната ще се отрази от повърхността (в някои случаи до 70-80%) .

Контактна техника- излъчвателят на вълни се поставя директно върху тялото на пациента или се въвежда вътре.

При всеки метод на лечение е необходимо стриктно дозиране на ефекта според изходната мощност, генерирана от излъчвателя.

Дълбочината на проникване на електромагнитните вълни в биологичните тъкани зависи от способността на тези тъкани да абсорбират вълновата енергия. Сантиметровите вълни проникват в мускулите, кожата на дълбочина до 2 см, мастна тъкан, кости - около 10 см. Дециметровите вълни проникват на 2 пъти по-голяма дълбочина.

Сравнението на ефектите от нискочестотни и високочестотни полета (токове) е представено в таблицата по-долу.

17.8. Задачи

1. Изведете формула за изчисляване на специфичната топлинна мощност в проводник, поставен в променливо електрическо поле. Разгледайте следния модел: електрическо поле се създава от две пластини с площ S, свързани към полюсите на високочестотен генератор с работно напрежение U и кръгова честота ω. Разстояние между плочите л<< размеров пластин. Между пластинами помещен проводник с удельным сопротивлением ρ толщиной h, форма и размеры которого совпадают с формой и размерами пластин. Проводник расположен симметрично пластинам.

Решение

В приложната литература за изчисляване на специфичната топлинна мощност е дадена формулата: q \u003d E 2 /p, където E е силата на електрическото поле вътре в проводника. Тази формула, тъй като е физически правилна, е не само неподходяща за изчисления, но също така поражда сериозни погрешни схващания. Например, тази формула не съдържа честотата ω и изглежда, че q също не зависи от честотата. Освен това съпротивлението ρ е в знаменателя, въпреки че всъщност при честотите на UHF терапията трябва да е в числителя.

Причината за такива несъответствия е, че интензитетът E, включен в тази формула, не е такъв даденоразмер. Параметрите, които се задават са: напрежение U, разстояние между електродите л,дебелина на проводника h и неговото съпротивление ρ. Големината на напрегнатостта на електрическото поле вътре в проводника зависи от тях по доста сложен начин. Получаваме правилната формула за изчисляване на специфичната топлинна мощност.

Фигурата показва електрическата верига и изчисляването на импеданса (C 0 - въздушен кондензатор). Ефективната стойност на тока във веригата и отделената топлинна мощност са равни на:

Нека покажем, че тази формула съвпада с формулата q = E 2 /p. Наистина спадът на напрежението в проводника и силата на полето в него са съответно равни:

На нискочестоти, когато капацитетът е много по-голям от активното съпротивление, се получава следното приближение:

2. Определете коя формула трябва да се използва за изчисляване на специфичната топлинна мощност на проводимия ток, освободен в мускулната тъкан по време на UHF нагряване на мускулна тъкан. Използвайте резултатите от предишната задача със следните стойности:

ν = 40 MHz, л= 15 cm, h = 10 cm, ρ = 1,5 ohm-m.

3. Получете формула за изчисляване на специфичната топлинна мощност, отделена в диелектрика, ако в задача 1 сменим проводимата плоча с диелектрична с диелектрична проницаемост ε.

След извършване на очевидните изчисления намираме

4. Какъв капацитет трябва да има терапевтичната верига на устройствата за UHF терапия и индуктотермия, ако техните резонансни честоти и индуктивности са равни, съответно:

5. Микровълновата терапия използва електромагнитни вълни в дециметровия диапазон λ 1 = 65 см и сантиметровия диапазон λ 2 = 12,6 см. Определете подходящите честоти.

Отговор: v 1 = 460 MHz; v 2 = 2375 MHz.

6. Терапевтичната верига на UHF апарата, работещ на честота 40,68 MHz, се състои от индуктор от 0,17 μH и променлив кондензатор C p \u003d 10-80 pF, шунтиран от кондензатор C 0 \u003d 48 pF. При какъв капацитет на променливия кондензатор терапевтичната верига ще бъде настроена в резонанс с анодната верига?

Свръхвисокочестотната терапия е метод за лечение с променливо електромагнитно поле в честотния диапазон от 30 до 3000 MHz. При UHF терапията терапевтичният ефект се постига поради въздействието върху органите и тъканите на тялото на електрическия компонент на променливото електромагнитно поле. За целта органът, който е засегнат, се поставя между пластините на кондензатора на колебателния кръг на генератора на променливо електромагнитно поле (фиг. 2).

Електрическото поле с ултрависока честота има висока проникваща способност, която зависи от диелектричните свойства на телесните тъкани. Под въздействието на променливо електрическо поле възникват йонни трептения, изместването на електронни обвивки и атомни групи в молекулите (явлението електронна и атомна поляризация), ориентационна или диполна поляризация също възниква в полярни молекули, които имат собствен диполен момент.

Погълнатата енергия от UHF полето се преобразува главно в топлина (топлинния ефект на полето).

Количеството топлина, отделена в тъканите:

където q1 е количеството топлина, отделена в електролита, а q2 е количеството топлина, отделена в диелектрика.

където – E е ефективната стойност на напрегнатостта на електрическото поле, r е специфичното съпротивление на електролита.

q2 \u003d w E 2 ee 0 tgd

където w е кръговата честота на колебание, e е относителната диелектрична проницаемост на диелектрика, e 0 е електрическата константа, d е ъгълът на диелектричните загуби.

Най-голямо количество топлина под действието на UHF полето се образува в подкожната тъкан, по-малко в мускулите, кожата, нервната тъкан, кръвта и лимфата, т.е. в тъканите, които са диелектрици, имат електроизолационни свойства, се отделя най-голямо количество топлина.

Реакция на тялотовърху действието на UHF полето се дължат на функционални и биохимични промени, които възникват в отговор на нагряване на тъканите и дразнене на терморецепторите. UHF електрическото поле премахва чувствителността на рецепторите за болка, което предизвиква аналгетичен ефект. Във фокуса на възпалението кръвообращението се увеличава, възпалителният оток намалява и се стимулира фагоцитозата.

Използва се UHF терапияс остри гнойни инфекции - фурункул, карбункул, панарициум, остри възпалителни процеси - в белите дробове, бронхите, жлъчния мехур, със заболявания на опорно-двигателния апарат, нервната система - невроми, последствия от травма на гръбначния мозък, периферни съдови заболявания - ендоартериити, тромбофлебити.

Край на работата -

Тази тема принадлежи на:

Методическо ръководство за лабораторни упражнения по медицинска и биологична физика за студенти първи курс

Професионално образование Тюменска държавна медицинска академия на Министерството на здравеопазването и социалното развитие на Русия.

Ако имате нужда от допълнителен материал по тази тема или не сте намерили това, което търсите, препоръчваме да използвате търсенето в нашата база данни с произведения:

Какво ще правим с получения материал:

Ако този материал се оказа полезен за вас, можете да го запазите на страницата си в социалните мрежи:

туит

Всички теми в този раздел:

Електрокардиографски проводници
За да се регистрира електрическата активност на сърдечния мускул, е необходимо да се премахне потенциалната разлика от повърхността на човешкото тяло. За тази цел се използват електроди - метални пластини.

Записващи устройства
Усиленият сигнал от изхода на усилвателя се подава към записващото устройство, което е представено

Напредък
Подготовка за работа: 1. Проверете дали електрокардиографът е заземен.

ЛАБОРАТОРИЯ #2.5
Тема: Изследване на статистически методи за обработка на експериментални данни. Значение на темата в системата от знания на лекаря: Здравните работници доставят по-голямата част от

Статистическа обработка на резултатите от изследванията
Помислете за кратка схема за обработка на получената цифрова информация. Например, изследовател проведе проучване на някои показатели при здрави хора и пациенти. Какво да правим с тези числа по-нататък?

Закон за нормалното разпределение
Резултатите, получени при измерване на определена величина, не могат да се приемат за достоверни (реални стойности на измерените величини) поради редица аварии. Тогава трябва да говорим за вероятности

Проверка на разпределението на емпирични данни за нормалния закон на разпределение
Нормалното разпределение на случайна променлива е много често срещано в природата. В тази връзка, ако няма причина да се приеме, че случайната променлива не е нормално разпределена, първо

Получаване на статистически материал
Определяне на времето на пълно сърдечно свиване чрез електрокардиограма.

Напредък
Упражнение 1. Измерване на продължителността на пълна сърдечна честота (SR-R). 1) Изследване на 30 R-R вълнови интервала, на

Изучаване на устройството и работата на апарата за UHF терапия
Цел на работата: Запознаване с принципа на действие на апарата за UHF терапия; изследване на пространственото разпределение на UHF електрическото поле, както и изследването

Физиотерапия
Въздействието на променливо електромагнитно поле върху човешкото тяло за постигане на терапевтичен ефект трябва да се отнесе към методите на физиотерапията (гръцки физика-природа + терапия-лечение).

индуктотермия
Индуктотермията (лат. Inductio-насочване + гръцки therme-топлина) е метод на електротерапия, при който телесните тъкани се излагат на променливо електромагнитно поле с висока честота (13,56 MHz).

Конструктивни характеристики на устройства за UHF терапия и индуктотермия
Основният функционален блок на тези устройства е генератор на лампа с променливо електромагнитно поле. В трептенето възникват електромагнитни трептения

Явлението пречупване на светлината. Закон на Снел
Когато светлината преминава през интерфейса между две среди, скоростта на разпространение на светлината в която е различна, нейната посока се променя. Това явление се нарича рефракция или рефракция.

Гранични ъгли на пречупване и пълно отражение
Когато светлината преминава от среда с по-нисък коефициент на пречупване (оптически по-малко плътна среда) към среда

Естествена и поляризирана светлина
Светлината е електромагнитни вълни, чието уравнение е: където

Поляризатор и анализатор
Устройство, което ви позволява да получите поляризирана светлина от естествена светлина, се нарича поляризатор. Пропуска само векторни компоненти

Законът на Малус
Нека трептенията на вектора на поляризирана светлинна вълна възникват в равнина, сключваща ъгъл j с

Въртене на равнината на поляризация
Феноменът на въртене на равнината на поляризация се състои в въртенето на равнината на поляризация на поляризирана светлина при преминаване през вещество. Веществата с това свойство се наричат ​​оптични

Устройството и принципът на действие на поляриметъра
Принципна схема на поляриметъра:

Устройството и работата на компонентите на устройството
Компонентите на устройството (фиг. 4): 1 - скоба 2 - свързваща тръба

Поглъщане на светлина от материята
Когато светлината преминава през слой материя, нейният интензитет намалява. Интензитетът намалява поради взаимодействието на светлинната вълна с електроните на веществото, в резултат на което част от светлината

Пропускливост, оптична плътност
Съотношението на интензитета на светлината, преминаваща през дадено тяло или разтвор, към интензитета на светлината, падаща върху тялото, се нарича пропускливост:

Устройството и принципът на действие на фотоелектрическия колориметър
Фотоелектроколориметърът FEK се използва за определяне на концентрацията на оцветени разтвори чрез абсорбцията на светлина от тези разтвори.

Използването на концентрационна колориметрия в медицината
Методът на концентрационната колориметрия се използва широко в медицината. Фотоелектричният колориметър се използва в клинични и биохимични изследвания. Колориметърът ви позволява да измервате коефициентите

UHF-терапия (свръхвисокочестотна терапия) –терапевтично използване на електрическия компонент на променливо магнитно поле с висока и свръхвисока честота.

Механизмът на действие на UHF терапията:

• осцилационен ефект, който се характеризира с промяна в биологичната структура на клетките на физикохимично и молекулярно ниво;
• термичен ефект, който води до нагряване на телесните тъкани чрез преобразуване на свръхвисоките честоти на електромагнитното поле в топлинна енергия.

В UHF терапията се използват следните диапазони на електромагнитни колебания:

• 40,68 MHz (повечето UHF устройства в Русия и страните от ОНД работят в тази лента);
• 27,12 MHz (тази лента се използва в повечето случаи в западните страни).

Честотата на електромагнитните трептения е от два вида:

• непрекъснато трептене, при което има непрекъснато електромагнитно въздействие върху засегнатата област;
• импулсно трептене, при което се произвежда поредица от импулси, чиято продължителност е от две до осем милисекунди.

Има следните методи за инсталиране на електроди:

• напречен начин;
• надлъжен начин.

В зависимост от съществуващото заболяване и показанията на лекаря, за UHF се използват различни дозировки на усещането за топлина.

В зависимост от дозата на излагане на UHF полета в човешкото тяло могат да се наблюдават следните промени:

• повишаване на фагоцитната активност на левкоцитите;
• намаляване на ексудацията секреция на течност в тъканта по време на възпалителни процеси);
• активиране на фибробластите ( клетки на съединителната тъкан в човешкото тяло);
• повишаване на пропускливостта на стените на кръвоносните съдове;
• стимулиране на метаболитните процеси в тъканите.

Предимството на UHF терапията е, че използването му е възможно при остри възпалителни процеси и пресни фрактури. Обикновено тези нарушения са противопоказание за различни физиотерапевтични методи на лечение. По правило продължителността на процедурата за UHF терапия за възрастен е от десет до петнадесет минути. Средно курсът на лечение включва пет до петнадесет процедури, които обикновено се извършват ежедневно или през ден.

Характеристики на UHF за новородени и деца:

• UHF терапията може да се прилага само няколко дни след раждането на детето;
• използва се ниска термична доза;
• използват се устройства с ниска мощност; така че на деца под седемгодишна възраст се показва мощност не повече от тридесет вата, а на деца в училищна възраст - не повече от четиридесет вата;
• за деца под петгодишна възраст електродите се превързват към необходимата област и вместо въздушната междина между плочата и кожата се поставя специална превръзка (за да се избегнат изгаряния);
• UHF терапията се използва не повече от два пъти годишно;
• препоръчва се да се извършват средно пет до осем лечебни процедури (не повече от дванадесет).

Продължителността на UHF процедурата зависи от възрастта на детето.

UHF е един от методите на физиотерапия, който може да се използва при възпалителни заболявания, които са в активна фаза. По време на възпалителния процес на мястото на лезията се образува възпалителен инфилтрат поради натрупването на кръвни и лимфни клетки, които могат да се абсорбират под въздействието на UHF. По време на процедурата се увеличава насищането с калциеви йони в засегнатата област, което води до образуване на съединителна тъкан около възпалителния фокус и предотвратява по-нататъшното разпространение на инфекцията. Все пак трябва да се отбележи, че този метод на лечение се използва само в случаите, когато има условия за изтичане на гнойно съдържание от засегнатата област.

Име на системата	Име на болестта	Механизмът на действие на UHF
Заболявания на дихателната система и УНГ органи	бронхит; пневмония; плеврит; бронхиектазии; бронхиална астма; ринит; стенокардия; синузит; фронтит; ларингит; възпаление на сливиците; отит.	При наличие на инфекциозни процеси (например пневмония, тонзилит, отит) той има потискащ ефект върху жизнената активност на микроорганизмите. Има аналгетичен и имуноукрепващ ефект. Създават се благоприятни условия за заздравяване на засегнатите тъкани, а също така се намалява рискът от усложнения.
Заболявания на сърдечно-съдовата система	хипертония на първия и втория етап; Болест на Рейно; облитериращ ендартериит; флебюризъм; нарушение на кръвообращението на мозъка (например при атеросклероза).	Има съдоразширяващо действие, което води до подобряване на периферното и централно кръвообращение. Има положителен ефект върху контрактилитета на миокарда. Чрез намаляване на повишения тонус на съдовата стена, той помага за намаляване на кръвното налягане и също така намалява отока на тъканите.
Заболявания на храносмилателната система	езофагит; гастрит; пептична язва на стомаха и дванадесетопръстника; вирусен хепатит; холецистит; Панкреатит; ентерит; ентероколит; запек.	Има общоукрепващо действие върху човешкия организъм. При заболявания, придружени с болка, той има аналгетичен ефект. Освен това има противовъзпалителен ефект (например при холецистит, колит) и ускорява процеса на заздравяване на тъканите (например при язва на стомаха и дванадесетопръстника). При спазъм на стомаха, жлъчния мехур и червата има спазмолитичен ефект (релаксиращ ефект). Също така след процедурата се подобрява чревната подвижност и жлъчната секреция.
Заболявания на пикочно-половата система	пиелонефрит; цистит; салпингит; оофорит; салпингоофорит ендометрит; простатит; микоплазмоза; кандидоза.	Наблюдава се намаляване на възпалителния отговор, има деконгестантен ефект, подобрява се кръвообращението и заздравяването на засегнатите тъкани.
Кожни заболявания	стрептодермия; циреи; карбункули; абсцес; прост херпес; екзема; флегмон; невродермит; акне; псориазис; хидраденит; престъпник; дерматит; измръзване; трофични язви; рани от залежаване; рани.	При кожни заболявания предотвратява процеса на нагнояване на раната. Ако инфекциозно-възпалителният процес е в активна фаза, тази процедура има бактерициден ефект (инхибира жизнената активност на бактериите). Стимулира защитната система на кожата, което активира работата на такива имунни клетки като лимфоцити, клетки на Лангерханс, мастоцити и др. Подобрява се и микроциркулацията в засегнатата област, което спомага за ускоряване на процеса на епителизация (възстановяване) на тъканите. При наличие на алергични заболявания има десенсибилизиращо (противоалергично) действие върху организма.
Заболявания на нервната система	неврит; невралгия; мигрена; безсъние; Фантомна болка; плексит; възпаление на седалищния нерв (ишиас); нараняване на гръбначния мозък; каузалгия; енцефалит; наранявания на мозъка и гръбначния мозък (сътресение, сътресение, компресия на мозъка или гръбначния мозък).	Той има аналгетичен ефект поради инхибиране на процесите в централната нервна система, а също така помага за намаляване на мускулния спазъм. Също така на мястото на експозиция се наблюдава подобряване на кръвообращението, което води до ускоряване на лечебните процеси на нервната тъкан. При заболявания, придружени от нарушение на проводимостта на нервните импулси, помага за тяхното възстановяване.
Заболявания на опорно-двигателния апарат	радикулит; остеохондроза; остеоартрит; счупване; синини; дислокации; артрит и полиартрит; остеомиелит.	По време на процедурата тъканите, засегнати от UHF, се нагряват, което води до вазодилатация и подобряване на кръвообращението. Около засегнатата област се образуват кръгови (колатерални) съдове. Кръвта, влизаща в засегнатата област, подхранва засегнатата тъкан (например кост, хрущял) и ускорява процеса на нейната регенерация.
Очни заболявания	блефарит; склерит; глаукома; изгаряния; конюнктивит; увеит; абсцес на клепача; ечемик.	Подобрява микроциркулацията в клепачите и лигавицата на очите. Има противовъзпалителен и антиалергичен ефект. Той също така засилва реакцията на фагоцитоза (фагоцитите са специални клетки в тялото, които унищожават патогенни микроорганизми), което ускорява процеса на заздравяване и регенерация на тъканите.
Зъбни заболявания	алвеолит; пародонтоза; пародонтоза; гингивит; язва на устната лигавица; изгаряния; нараняване.	По време на излагане на електромагнитно поле във венците кръвообращението се подобрява, растежът спира и жизнеспособността на бактериите също се потиска. Болката също е ефективно намалена.
рехабилитационен период	следоперативни рани; постоперативни инфилтрати; рехабилитация след наранявания; рехабилитация след боледуване.	Чрез подобряване на микроциркулацията и създаване на колатерални съдове се ускорява процесът на регенерация на засегнатите тъкани. Рискът от инфекция на раната е значително намален, тъй като ултрависокочестотното електрическо поле има пагубен ефект върху патологичните микроорганизми, които могат да причинят нагнояване на следоперативната рана. По време на рехабилитационния период тази процедура помага за повишаване на защитните сили на организма, а също така има аналгетичен ефект, което ускорява и улеснява процеса на възстановяване.

Лечебни ефекти:

• противовъзпалително;
• секреторна;
• вазодилататор;
• мускулен релаксант;
• имуносупресивен;
• трофичен.

Има абсолютни и относителни противопоказания за UHF терапия.

Абсолютни противопоказания:

• нарушение на кръвосъсирването;
• хипертония на третия етап;
• злокачествени тумори;
• трескави състояния;
• хипотония;
• пациентът има пейсмейкър;
• бременност;
• сърдечно-съдова недостатъчност;
• исхемична болест на сърцето, инфаркт на миокарда, персистираща ангина пекторис;
• венозна тромбоза;
• образуван гноен фокус на възпаление.

Относителни противопоказания:

• доброкачествени тумори;
• хипертиреоидизъм;
• наличието в тялото на метални предмети не повече от две чувства (например зъбни метални протези).

Лаборатория #12

Изследване на ефектите на електромагнитните полета

върху биологичните тъкани.

Ученикът трябва да знае: схема на най-простия лампов генератор на незатихващи електрически трептения и принципа на неговата работа, процесите, протичащи в осцилаторната верига, периода на трептене, терапевтичната верига и нейното предназначение, физическите основи на действието на високочестотни полета (UHF терапия, индуктотермия, диатермия, микровълнова терапия), използването на високочестотни токове в медицината (електрокоагулация, електрохирургия).

Студентът трябва да може да: използвайте правилно UHF апарата и го настройте на резонанс.

Кратка теория

В медицинската практика високочестотните променливи токове, използвани за терапевтични цели, се подават директно към тялото (диатермия), или възникват в последното под въздействието на високочестотни електромагнитни полета (индуктотермия и UHF терапия).

Прието е следното разделение на електромагнитните трептения според тяхната честота:

Ниска честота (LF) - 20 Hz.

Звук (S) - 20 Hz -20 kHz.

Ултразвуков (САЩ) - 20 kHz - 200 kHz.

Висока (HF) - 200 kHz - 30 MHz.

Ултра висока (UHF) - 30 MHz - 300 MHz.

Ултра висока (UHF) - над 300 MHz.

Ефектът на променливия ток върху тъканите е значително различен от ефекта на постоянния ток.

При ниски, звукови и ултразвукови честоти променливият ток предизвиква дразнене. Разрушителният ефект на променливия ток е свързан с изместването на йони в междуклетъчната тъкан, вътре в клетката, отделянето на йони върху самата мембрана и промяната в концентрацията на йони в различни части на клетката.

Дразнещият ефект на променливия ток зависи от формата на импулса, от неговата продължителност и амплитуда.

При честоти над 500 kHz изместването на йоните става съизмеримо с тяхното изместване в резултат на топлинно движение и променливият ток вече не предизвиква дразнещ ефект. Основният ефект на променливия ток върху телесните тъкани е неговият топлинен ефект.

Нагряването на тъканите чрез високочестотни токове възниква поради образуването на топлина във вътрешните органи. Освободената топлина зависи от диелектричните свойства на тъканите, тяхното съпротивление, честотата на тока.

Загряването може да бъде насочено и чрез промяна на силата на тока можете да контролирате силата на отделяне на топлина.

P=I2R; I=jS; Р= ;

където аз- сила на тока в биологичната тъкан.

Р– устойчивост на биологична тъкан.

й– плътност на тока, – съпротивление на биологичната тъкан.

Тогава P=j 2. S 2. =j2

От тогава

Където р- мощността на отделената топлина за единица обем биологична тъкан.

Тези. мощността на отделената топлина за единица обем за 1 сек зависи от плътността на тока и съпротивлението на тъканта.

Предаването на високочестотен ток през биологични тъкани се нарича диатермия и локална дарсонвализация.

Диатермията използва ток с честота 1 MHz при напрежение 100-150 V. Локалната дарсонвализация използва ток с честота 100-400 kHz. при напрежение - десетки kV и ток 10 - 15 mA.

защото рзависи от , тогава тъканите с високо съпротивление имат най-голямо нагряване: кожа, мастна тъкан, кости и др. Най-малко нагряване изпитват тъкани с ниско специфично съпротивление (бели дробове, черен дроб, лимфни възли и др.).

Високочестотните токове се използват и за хирургични цели - електрохирургия. Позволяват "заваряване" на тъкани (диатермокоагулация) и тъканна дисекция (диатермотомия).

По време на диатермокоагулацията се използва ток с плътност до 6 - 10 mA / mm 2, докато температурата на тъканта се повишава и коагулира. При разрязване на тъкан се използва остър електрод (електронож) с плътност на тока до 40 mA/mm 2 .

Излагане на променливо магнитно поле върху тъканите на тялото (индуктотермия).

Фиг. 1.

Нека поставим пробата (тъканта) в променливо магнитно поле (фиг. 1). Магнитният поток на магнитното поле се променя по закона: , а силата на тока в тъканта:

.

Ако приемем, че .

От тогава .

Нека обозначим къде к- коефициент, отчитащ геометричните размери на тъканта.

Тогава силата на тока в биологичната тъкан се определя от:

Да приемем, че ATпромени по закон cos wtтези. B=B m . cos wt, а промяната в индукцията с течение на времето ще се определя от израза:

Тогава силата на тока в тъканта:

.

Мощност

Замествайки силата на тока във формулата за мощност, получаваме:

;

Освободена мощност за единица обем за единица време рще се определя от уравнението

където К= ,

Анализирайки получения израз, стигаме до извода, че , където е съпротивлението на тъканта.

Платът има както диелектрични, така и електролитни свойства. Специфичното съпротивление на електролитите е по-малко от това на диелектриците. Следователно тъканите с електролитни свойства се нагряват по-ефективно от диелектриците при същата честота на магнитното поле (положителен ефект). Такива тъкани включват мускули, богати на кръвоносни съдове, интерстициална течност и др.

Въздействие на високочестотно електрическо поле върху биологични тъкани (UHF терапия).

Нека вземем биологична тъкан с диелектрична константа и я поставим между два електрода, направени под формата на плочи. Освен това плочите не докосват биологичната тъкан. Между плочите има променливо електрическо поле със сила д(фиг. 2).

Ориз. 2

Се площта на плочите,

U- променливо напрежение, приложено към плочите.

Под въздействието на високочестотно електрическо поле в биологичната тъкан възникват токове на изместване и проводимост.

Нека изразим чрез интензитета на променливото електрическо поле д.

Средната стойност на мощността в AC веригата, изразена по формулата,

Фазов ъгъл между и . В чисти диелектрици и .

В реалните диелектрици и ъгълът - се нарича ъгъл на диелектрични загуби (фиг. 3).

Ориз. 3

Разлагаме силата на тока на две компоненти: активна и реактивна (фиг. 3). Реактивната съставка е фазово изместена спрямо напрежението под ъгъл и отделената от нея мощност е равна на нула. Активният компонент освобождава енергия в биологичната тъкан, която се определя от уравнението:

Нека изразим по отношение на:

Нека изразим по отношение на напрежението и капацитета на биологичната тъкан.

където ОТ- капацитетът на плосък кондензатор, в който има тъкан с диелектрична константа.

,

но, а , получаваме .

Изразяваме чрез силата на електрическото поле д, т.е.:

д- разстояние между пластините на кондензатора с биологична тъкан.

.

При анализ на получения израз се вижда, че количеството отделена топлина за единица обем биологична тъкан зависи от диелектричните свойства на самата тъкан – колкото по-голяма е диелектричната константа, толкова повече топлина се отделя, респ. Следователно, с UHF терапия, тъканите с диелектрични свойства (мазнини, влакна и др.) Затоплят по-добре.

UHF устройствата използват електрическо поле с честота 40 MHz.

Наред с UHF терапията се използват микровълнова терапия (=2375 MHz) и DCV терапия (=460 MHz). Тези два вида се наричат ​​микровълнова терапия.

Физически аспект: Електрическата вълна поляризира молекулите на веществото, което води до диполи. Когато посоката на електромагнитната вълна се промени, диполите се преориентират, което предизвиква ток на изместване. В допълнение, електромагнитната вълна предизвиква изместване на йони, образувайки ток на проводимост. По този начин в вещество, поставено в променливо електромагнитно поле, възникват както токове на проводимост, така и токове на изместване. Всичко това води до нагряване на веществото.

Дълбочината на проникване на електромагнитните вълни в биологичните тъкани зависи от свойствата на самата тъкан (структура) и електромагнитните вълни.

Сантиметровите вълни проникват в мускулите, биологичните течности на дълбочина около 2 cm и в мазнините, влакната, около 10 cm.

За дециметровите вълни тези цифри са приблизително 2 пъти по-високи.

Работен ред

Упражнение #1. Изследване на топлинното действие на високочестотно електрическо поле върху диелектрик и електролит.

1. Свържете електродите във формата на диск към UHF машината.

2. Между електродите (епруветки с диелектрик и електролит) поставете 2 съда с равни обеми течности, измерете началната им температура и я запишете в табл.1.

маса 1

3. Включете машината с " компенсатор". Със същия бутон, с натиснат бутон "контрол на напрежението", задайте показанията на стрелката на измервателното устройство в рамките на дебелата лента.

4. Завъртане на копчето мощност„Настройте изходната мощност на 30 W.

5. Дръжка " настройка" Настройте терапевтичната верига на резонанс. Позицията на резонанса ще бъде маркирана от максималното отклонение на стрелката на измервателния уред и максималното нажежаване на сигналната лампа, разположена над устройството.

6. Измервайте температурата на течностите на всеки 2 минути в продължение на 16 минути. Запишете резултатите в таблица 1.

внимание!Постоянно наблюдавайте резонанса, коригирайте терапевтичната верига, ако е необходимо.

7. Изключете UHF устройството от електрическата мрежа.

8. Въз основа на данните, получени в същите координатни оси, начертайте зависимостите на температурата на диелектрика и електролита от времето на престоя им във високочестотното електрическо поле.

Упражнение #2. Изследване на топлинния ефект на високочестотно магнитно поле върху диелектрик и електролит.

1. Свържете индуктивната бобина към UHF апарата и я поставете в стойката в непосредствена близост до епруветките (трябва да има разстояние от около 5 мм между края на бобината и епруветките, така че да няма пряк контакт на намотката със стъклото).

2. Включете устройството в мрежата, настройте изходната мощност на 30 W и настройте устройството на резонанс.

3. След като отбележите началната температура на течностите, на всеки 2 минути записвайте в таблица, подобна на таблица 1, промените в тяхната температура за 20 минути.

4. Изключете UHF устройството от електрическата мрежа.

5. Въз основа на данните, получени в същите координатни оси, начертайте зависимостите на температурата на диелектрика и електролита от времето на престоя им във високочестотното магнитно поле.

6. Изключете устройството от мрежата.

UHF терапия (ултрависокочестотна терапия) е физиотерапевтичен метод на лечение, при който се използват електромагнитни полета с ултрависока честота. UHF терапията е вид топлинна обработка, която с помощта на специално оборудване прониква в човешките тъкани и органи.

UHF електромагнитните полета допринасят за:

• заздравяване на рани и фрактури;
• намаляване на отока;
• стимулиране на периферното и централно кръвообращение;
• намаляване на болката;
• намаляване на възпалителните процеси.

През 1929 г. ултрависокочестотните електромагнитни полета са използвани за първи път в Германия като метод на лечение. Изобретяването на UHF терапията беше улеснено от оплакванията на хора, работещи в радиостанции, които заявиха, че усещат някакъв вид отрицателен ефект от радиовълните.

Механизъм на терапевтично действие

UHF терапията има следните ефекти:

• осцилационен ефект, който се характеризира с промяна в биологичната структура на клетките на физикохимично и молекулярно ниво;
• термичен ефект, който води до нагряване на телесните тъкани чрез преобразуване на свръхвисоките честоти на електромагнитното поле в топлинна енергия.

Устройство на устройството

Класическият апарат за UHF терапия е оборудван със следните компоненти:

• високочестотен генератор ( устройство, което генерира свръхвисокочестотна енергия);
• електроди под формата на кондензаторни пластини ( електрически проводник);
• индуктори ( отговорен за създаването на магнитен поток);
• излъчватели.

UHF устройствата са два вида:

• стационарен;
• преносим.

За UHF терапия се използват следните стационарни устройства:

• "UHF-300";
• "Екран-2";
• "Импулс-2";
• "Импулс-3".

За UHF терапия се използват следните преносими устройства:

• "UHF-30";
• "UHF-66";
• "UHF-80-04".

Също така популярни са устройствата, работещи в импулсен режим.

Сред руските устройства за импулсна UHF терапия се разграничават следните:

• "Импулс-2";
• "Импулс-3".

Сред чуждестранните устройства за UHF терапия се разграничават следните:

• "Ultraterm";
• "К-50";
• "Мегапулс";
• Мегатерм.

В UHF терапията се използват следните диапазони на електромагнитни колебания:

• 40,68 MHz ( Повечето UHF устройства в Русия и страните от ОНД работят в тази лента);
• 27,12 MHz ( тази гама се използва най-вече в западните страни).

Честотата на електромагнитните трептения е от два вида:

• непрекъснато трептене, при което има непрекъснато електромагнитно въздействие върху засегнатата област;
• импулсно трептене, при което се произвежда поредица от импулси, чиято продължителност е от две до осем милисекунди.

Провеждане на UHF процедура

За UHF терапия се използват дървени мебели. По време на процедурата пациентът обикновено е в седнало или легнало положение, в зависимост от локализацията на засегнатата област, както и от общото състояние на пациента. В същото време изобщо не е необходимо да сваляте дрехите си, тъй като излагането на UHF може да проникне през нещата и дори гипсовите превръзки. След като пациентът заеме удобна позиция, се подготвят кондензаторните пластини ( тип електрод).

Като начало на пациента се избират електроди с оптимален размер по отношение на засегнатата област на тялото. След това плочите се прикрепят към държачите и след избърсване с разтвор, съдържащ алкохол, се довеждат до възпаленото място.

Има следните методи за инсталиране на електроди:

• напречен начин;
• надлъжен начин.

Напречен метод
Този метод на инсталиране се състои в това, че електродите трябва да са разположени един срещу друг. В този случай една плоча трябва да бъде насочена към болната област на тялото, а другата - от противоположната страна. Благодарение на това разположение електромагнитните полета проникват в цялото тяло на пациента, като същевременно упражняват общ ефект. Разстоянието между електрода и тялото не трябва да бъде по-малко от два сантиметра.

Надлъжен начин
При този метод електродите се прилагат само върху засегнатата страна. Този метод на инсталиране се използва при лечението на повърхностни заболявания, тъй като електромагнитните полета в този случай не проникват дълбоко. Разстоянието между електрода и тялото не трябва да надвишава повече от един сантиметър.

Електродите за UHF терапия са инсталирани на определено разстояние. Колкото по-близо е плочата до засегнатата област, толкова по-силен е топлинният ефект ( при неправилно поставяне може да доведе до развитие на изгаряния).

След инсталирането на електродите медицинският работник задава определена мощност на електричество, при която пациентът получава необходимата доза UHF. Силата на електромагнитните полета се регулира с помощта на специален регулатор, който се намира на контролния панел на генератора. В зависимост от съществуващото заболяване и показанията на лекаря, за UHF се използват различни дозировки на усещането за топлина.

Доза UHF топлина	Мощност	Механизъм на действие	Чувствата на пациента
Топлинна доза	100 до 150 W	използвани за провокативни цели	пациентът изпитва силни усещания за топлина
Олиготермична доза	40 до 100 W	подобрява клетъчното хранене, метаболизма и кръвообращението	характеризиращ се с леки термични усещания
Атермична доза	15 до 40 W	произвежда противовъзпалителен ефект	пациентът не чувства топлина

В зависимост от дозата на излагане на UHF полета в човешкото тяло могат да се наблюдават следните промени:

• повишаване на фагоцитната активност на левкоцитите;
• намаляване на ексудацията секреция на течност в тъканта по време на възпалителни процеси);
• активиране на фибробластите ( клетки на съединителната тъкан в човешкото тяло);
• повишаване на пропускливостта на стените на кръвоносните съдове;
• стимулиране на метаболитните процеси в тъканите.

Предимството на UHF терапията е, че използването му е възможно при остри възпалителни процеси и пресни фрактури. Обикновено тези нарушения са противопоказание за различни физиотерапевтични методи на лечение.

По правило продължителността на процедурата за UHF терапия за възрастен е от десет до петнадесет минути. Средно курсът на лечение включва пет до петнадесет процедури, които обикновено се извършват ежедневно или през ден.

Характеристики на UHF за новородени и деца:

• UHF терапията може да се прилага само няколко дни след раждането на детето;
• използва се ниска термична доза;
• използват се устройства с ниска мощност; така че на деца под седемгодишна възраст се показва мощност не повече от тридесет вата, а на деца в училищна възраст - не повече от четиридесет вата;
• за деца под пет години електродите се превързват до необходимата област и вместо въздушната междина между плочата и кожата се поставя специална превръзка ( за да избегнете изгаряния);
• UHF терапията се използва не повече от два пъти годишно;
• препоръчва се да се извършват средно пет до осем лечебни процедури ( не повече от дванадесет).

Продължителността на UHF процедурата зависи от възрастта на детето.

Показания за UHF процедура

При определяне на UHF се вземат предвид следните фактори:

• възраст на пациента;
• хода и стадия на съществуващото заболяване;
• общото здравословно състояние на пациента;
• наличието на съпътстващи заболявания;
• наличието на противопоказания за процедурата.

UHF е един от методите на физиотерапия, който може да се използва при възпалителни заболявания, които са в активна фаза.

По време на възпалителния процес на мястото на лезията се образува възпалителен инфилтрат поради натрупването на кръвни и лимфни клетки, които могат да се абсорбират под въздействието на UHF. По време на процедурата се увеличава насищането с калциеви йони в засегнатата област, което води до образуване на съединителна тъкан около възпалителния фокус и предотвратява по-нататъшното разпространение на инфекцията. Все пак трябва да се отбележи, че този метод на лечение се използва само в случаите, когато има условия за изтичане на гнойно съдържание от засегнатата област.

UHF се използва за лечение на:

• заболявания на дихателната система и УНГ органи ( ухо, гърло, нос);
• заболявания на сърдечно-съдовата система;
• заболявания на храносмилателната система;
• заболявания на пикочно-половата система;
• заболявания на нервната система;
• заболявания на опорно-двигателния апарат;
• очни заболявания;
• зъбни заболявания;
• в следоперативния период.

Име на системата	Име на болестта	Механизмът на действие на UHF
Заболявания на дихателната система и УНГ органи		При наличие на инфекциозни процеси ( например пневмония, тонзилит, отит на средното ухо) има потискащ ефект върху жизнената активност на микроорганизмите. Има аналгетичен и имуноукрепващ ефект. Създават се благоприятни условия за заздравяване на засегнатите тъкани, а също така се намалява рискът от усложнения.
Заболявания на сърдечно-съдовата система	хипертония на първия и втория етап; облитериращ ендартериит; мозъчно-съдов инцидент ( като атеросклероза).	Има съдоразширяващо действие, което води до подобряване на периферното и централно кръвообращение. Има положителен ефект върху контрактилитета на миокарда. Чрез намаляване на повишения тонус на съдовата стена, той помага за понижаване на кръвното налягане и също така намалява отока на тъканите.
Заболявания на храносмилателната система	вирусен хепатит;	Има общоукрепващо действие върху човешкия организъм. При заболявания, придружени с болка, той има аналгетичен ефект. Има и противовъзпалителен ефект например холецистит, колит) и ускорява процеса на заздравяване на тъканите ( например при стомашни язви и дуоденални язви). При спазъм на стомаха, жлъчния мехур и червата има спазмолитичен ефект ( релаксиращ ефект). Също така след процедурата се подобрява чревната подвижност и жлъчната секреция.
Заболявания на пикочно-половата система		Наблюдава се намаляване на възпалителния отговор, има деконгестантен ефект, подобрява се кръвообращението и заздравяването на засегнатите тъкани.
Кожни заболявания	карбункули; херпес симплекс; флегмон; трофични язви; рани от залежаване; рани.	При кожни заболявания предотвратява процеса на нагнояване на раната. Ако инфекциозно-възпалителният процес е в активна фаза, тази процедура има бактерициден ефект ( инхибира активността на бактериите). Стимулира защитната система на кожата, което активира работата на такива имунни клетки като лимфоцити, клетки на Лангерханс, мастоцити и др. Микроциркулацията в засегнатата област също се подобрява, което спомага за ускоряване на процеса на епителизация ( възстановяване) носни кърпи. При наличие на алергични заболявания има десенсибилизиращ ефект върху тялото ( противоалергични) действие.
Заболявания на нервната система	Фантомна болка; плексит; възпаление на седалищния нерв ( ишиас); нараняване на гръбначния мозък; каузалгия; наранявания на мозъка и гръбначния мозък мозъчно сътресение, сътресение, притискане на главния или гръбначния мозък).	Той има аналгетичен ефект поради инхибиране на процесите в централната нервна система, а също така помага за намаляване на мускулния спазъм. Също така на мястото на експозиция се наблюдава подобряване на кръвообращението, което води до ускоряване на лечебните процеси на нервната тъкан. При заболявания, придружени от нарушение на проводимостта на нервните импулси, помага за тяхното възстановяване.
Заболявания на опорно-двигателния апарат	фагоцити - специални клетки в тялото, които унищожават патогенни микроорганизми), което ускорява процеса на възстановяване и регенерация на тъканите.
Зъбни заболявания	алвеолит; пародонтоза; язва на устната лигавица; изгаряния; нараняване.	По време на излагане на електромагнитно поле във венците кръвообращението се подобрява, растежът спира и жизнеспособността на бактериите също се потиска. Болката също е ефективно намалена.
рехабилитационен период	следоперативни рани; постоперативни инфилтрати; рехабилитация след наранявания; рехабилитация след боледуване.	Чрез подобряване на микроциркулацията и създаване на колатерални съдове се ускорява процесът на регенерация на засегнатите тъкани. Рискът от инфекция на раната е значително намален, тъй като ултрависокочестотното електрическо поле има пагубен ефект върху патологичните микроорганизми, които могат да причинят нагнояване на следоперативната рана. По време на рехабилитационния период тази процедура помага за повишаване на защитните сили на организма, а също така има аналгетичен ефект, което ускорява и улеснява процеса на възстановяване.

Ефективността на UHF лечението може да зависи от следните фактори:

• етап и тежест на заболяването;
• диапазон на електромагнитни трептения;
• продължителността на процедурата;
• място на удара;
• използване на допълнителни методи на лечение;
• индивидуална чувствителност към въздействието на електрически ток.

Противопоказания за UHF

Има абсолютни и относителни противопоказания за UHF терапия.

Съществуват следните абсолютни противопоказания:

• нарушение на кръвосъсирването;
• хипертония на третия етап;
• злокачествени тумори;
• трескави състояния;
• хипотония;
• пациентът има пейсмейкър;
• бременност;
• кървене.Използването на UHF преди операцията увеличава риска от кървене. Електромагнитното поле, нагрявайки тъканите и причинявайки хиперемия в засегнатата област, може впоследствие да доведе до кървене.
• Белег.Едно от терапевтичните действия на UHF е насочено към развитието на съединителната тъкан, която например по време на възпалителни процеси създава защитна бариера, предотвратявайки разпространението на инфекция в тялото. Въпреки това, в някои случаи, когато има риск от развитие на нежелана тъкан на белег ( например след коремна операция), UHF не се препоръчва.
• Токов удар.Страничен ефект, който може да възникне в редки случаи, ако не се спазват правилата за безопасност, ако пациентът влезе в контакт с оголени части на устройството, които са под напрежение.