УВЧ-терапия или ультравысокочастотная терапия – это одна из методик лечения и профилактики многих заболеваний, в основу которой положено воздействие на организм человека электрическим полем непрерывным или импульсным. Длина волн при этом находится в диапазоне от 10 до 1 метра, а частота колебаний – от 30 до 300 МГц.

В ходе процедуры влияние на ткани организма происходит посредством конденсаторных пластин, которые соединены с генератором ультравысокочастотных колебаний. При этом участок тела, расположенный непосредственно в зоне воздействия аппарата, насквозь пронизывается лечебной энергией электрического поля.

Применение

В ходе многочисленных исследований было выявлено, что процедура оказывает на человеческий организм комплексное и разностороннее действие.

• заметное угнетение жизнедеятельности болезнетворных бактерий;
• активизация кровообращения, а также лимфообращения в очаге заболевания;
• увеличение концентрации ионов кальция в патологическом очаге;
• активизация отделения желчи;
• расширение капилляров;
• нормализация артериального давления;
• активизация кровообращения в области почек;
• снижение секреции бронхиальных желез;
• стимулирование образования барьера из соединительной ткани организма;
• действие, направленное на снятие спазмов гладкой мускулатуры желудка, желчного пузыря и кишечника.

Таким образом, УВЧ-терапия эффективно применяется в ходе лечения таких патологий.

1. Воспалительные процессы как острые, так и подострые, зубов, ушей, глаз и миндалин.
2. Воспалительные процессы острого характера, а также нагноения в системах и органах человека.
3. Заболевания воспалительного характера женских половых органов.
4. Заболевания нервной системы, а также травмы. К таким относятся радикулит, каузалгия, фантомные боли, невралгия, плексит.
5. Заболевания сосудов, например, тромбофлебит.
6. Пролежни, раны, незаживающие на протяжении длительного времени, обморожения.
7. Бронхиальная астма.
8. Полиомиелит.
9. Вегетососудистые дисфункции.
10. Энцефалит.

Противопоказания

Процедура противопоказана пациентам с такими патологиями:

• лихорадка;
• новообразования злокачественного характера;
• заболевания крови и кровотечения;
• гнойные процессы;
• аневризма аорты;
• спаечная болезнь;
• сердечная недостаточность ІІ и ІІІ степени;
• состояние, характеризующееся пониженным артериальным давлением – гипотония;
• инфаркт миокарда;
• активная фаза туберкулеза легких;
• наличие кардиостимулятора в зоне действия аппарата;
• беременность.

Важно: с особой осторожностью процедуру проводят пациентам с зубными протезами и металлическими предметами в организме.

Механизм действия

Характер распространения электрического поля зависит от того, какие выбраны конденсаторные пластины, их форма и размеры, а также расположение на теле пациента.

Конечный результат процедуры определяется дозировкой тепла, используемой для терапии.

1. Атермическая дозировка – тепло не ощущается. Используется для устранения очагов воспаления.
2. Олиготермическая дозировка – тепло ощущается в незначительной степени. Используется для нормализации обменных процессов.
3. Термическая дозировка – пациент хорошо ощущает тепло. Используется для усиления воспаления.

На протяжении всей процедуры пациент находится в удобном положении. Пластины размещаются на поврежденном участке тела. Расположение пластин может быть продольным, поперечным или под углом. Расстояние между пластинами не должно превышать их диаметр.

Для того чтобы добиться наиболее глубокого проникновения электрического поля и воздействия на очаг патологии, расположенный глубоко в тканях, применяют поперечный метод крепления пластин на теле пациента.

Если патологический процесс протекает на поверхности тела, пластины аппарата могут крепиться продольно.

Примечание: чаще всего специалистами используется поперечная методика крепления конденсаторных пластин.

Чтобы процедура прошла максимально эффективно, между поверхностью тела и пластиной должно остаться небольшое воздушное пространство. Определить величину зазора можно, зная глубину расположения очага поражения.

Если процедура проводится детям или пациентам подросткового возраста, важно правильно определить мощность воздействия на организм. При этом необходимо сохранить воздушный зазор, для чего используют специальные круги, выполненные из фланели или войлока, толщиной от одного до трех сантиметров.

Примечание: УВЧ-терапию можно проводить детям с первых дней жизни.

Процедуры, как правило, проводят ежедневно длительностью от 8 минут до четверти часа. Полный курс насчитывает от 5 до 15 процедур.

Преимущества процедуры

Под воздействием возникающего электрического поля начинается незначительное движение ионов, что приводит трансформации электрической энергии в тепловую. С медицинской точки зрения такое явление носит название тепловой эффект.

Нагрев тканей отражается на таких процессах организма, как:

• обмен веществ;
• кровообращение;
• активность ферментов.

Наиболее выражено реагирует на процедуру нервная система. Олиготермическая дозировка тепла, то есть в ходе процедуры тепло ощущается незначительно, на нервную систему оказывается возбуждающее действие. В то время как термическая дозировка, когда тепло ярко выражено, деятельность центральной нервной системы угнетается.

Также данный вид терапии оказывает воздействие на кровеносные сосуды. Лечение позволяет снизить тонус сосудов и несколько расширить капилляры. Кроме этого нормализуется артериальное давление, усиливается кровоток и отток венозной крови.

Терапия способствует изменению химических процессов: в составе крови увеличивается содержание лейкоцитов и эритроцитов. Таким образом, можно добиться быстрого образования защитного барьера в зоне очага воспаления. Это особенно важно, если речь идет о воспалении, которое носит гнойный характер.

В результате воздействия на желудок, желчный пузырь, кишечник и бронхи возникает антиспастическое действие, активизируется моторная и секреторная функции желудка. Активизируется деятельность почек и отделение желчи.

Нормализуются многие обменные процессы в организме, в частности, белковый и углеводный. Улучшается процесс поступления кислорода к тканям, таким образом, восстановительные и окислительные процессы проходят быстрее.

В целом УВЧ-терапия оказывает на организм человека комплексное воздействие, выраженное в расширении сосудов, устранении воспалительных процессов и отеков, уничтожении бактерий и предотвращении спазмов.

ЛЕКЦИЯ 17 ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ТКАНЯХ ОРГАНИЗМА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТОКОВ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

ЛЕКЦИЯ 17 ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ТКАНЯХ ОРГАНИЗМА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТОКОВ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

1. Действие постоянного тока.

2. Действие переменного тока (НЧ, ЗЧ, УЗЧ). Пороговые значения.

3. Действие высокочастотного тока.

4. Действие магнитных полей.

5. Действие постоянного электрического поля.

6. Действие переменного электрического поля (УВЧ).

7. Действие электромагнитных волн (СВЧ).

8. Задачи.

Различные виды биологических тканей обладают различными электрическими свойствами. Одни ткани являются диэлектриками, а другие проводниками. В состав организма входят биологические жидкости (электролиты), содержащие большое количество ионов, которые участвуют в различного рода обменных процессах. По этим причинам свойства биологических тканей существенно изменяются под воздействием токов и электромагнитных полей.

17.1. Действие постоянного тока

Физиологическое действие постоянного электрического тока связано с двумя физическими процессами.

Во-первых, постоянное электрическое поле вызывает направленное движение ионов к полюсам. Ускоряющему действию электрических сил противодействуют силы сопротивления, возникающие при столкновении ионов с другими частицами. В результате устанавливается некоторая средняя скорость перемещения ионов, которая, как показывает опыт, пропорциональна напряженности электрического поля в данном месте:

Коэффициент пропорциональности b называется подвижностью иона.

Подвижность иона численно равна средней скорости его перемещения в данной среде при напряженности поля 1 В/м.

Обычно используют внесистемную единицу подвижности - см/час.

Величина подвижности зависит от вида иона и среды, в которой он движется. Приведем значения подвижности некоторых ионов в водной среде:

Различия в подвижностях ионов приводят к их разделению, изменению концентраций, а также к образованию местных пространственных зарядов.

Во-вторых, постоянное электрическое поле оказывает ориентирующее действие на дипольные молекулы и вызывает электронную поляризацию молекул, не обладающих дипольным моментом. В результате изменяется содержание ионов в компартментах различных тканей.

Эти электрокинетические процессы и определяют физиологическую реакцию организма на постоянный ток.

Воздействие постоянным электрическим током на те или иные области тела человека осуществляется с помощью электродов, наложенных на соответствующие участки поверхности тела.

На электродах, через которые к пациенту подводится ток, происходит выделение веществ, среди которых есть и химически активные. Для предотвращения химического ожога подлежащих тканей электроды накладываются через влажные прокладки.

Физиологический эффект, производимый постоянным током, зависит от его плотности и времени действия. Для предотвращения ионного дисбаланса тканей продолжительность процедур с применением постоянного тока обычно не превышает 20-30 минут.

Все аппараты для проведения лечебных процедур постоянным током имеют на передней панели миллиамперметр и ручку потенциометра для установки требуемого значения силы тока.

К основным физиотерапевтическим процедурам, использующим постоянный ток, относятся гальванизация и электрофорез.

Гальванизация - лечебное воздействие на организм постоянным электрическим током невысокого напряжения и небольшой силы.

Название метода связано с устаревшим названием постоянного тока - «гальванический ток».

При гальванизации различных участков тела используют следующие токи:

В результате гальванизации в тканях активизируются системы регуляции локального кровотока. Происходит расширение просвета дермальных сосудов и возникает гиперемия кожных покровов. Расширение капилляров и повышение проницаемости их стенок происходит не только в месте наложения электродов, но и в глубоко расположенных тканях.

Электрофорез - введение лекарственного вещества через кожу или слизистые оболочки с помощью постоянного тока.

Для этого под соответствующий электрод кладут прокладки, смоченные лекарственным препаратом. Лекарство вводят с того полюса, зарядом которого обладают его ионы. Через катод вводят анионы (йод, гепарин, бром), а через анод - катионы (Na, Ca, новокаин).

Электрофорез - достаточно длительная процедура, что связано с низкой подвижностью ионов. Сопутствующим эффектом этой процедуры является гальванизация.

Расположение электродов на теле пациента и продолжительность процедуры определяются местом залегания ткани, на которую оказывается лечебное воздействие.

17.2. Действие переменного тока (НЧ, ЗЧ, УЗЧ). Пороговые значения

Переменный ток проводимости представляет собой колебательные движения ионов.

Действие, которое оказывает на организм переменный (синусоидальный) ток, зависит от частоты и амплитуды тока. В медицине принята следующая классификация частот переменного тока.

Как и постоянный ток, переменный ток оказывает на ткани организма раздражающее действие. Возбуждение нервной и мышечной тканей постоянным или переменным током (ν ниже 100 кГц) может стать причиной электротравмы. Процессы возбуждения в ритме, не свойственном организму, нарушают нормальную жизнедеятельность. Особенно опасны такие нарушения в сердце, дыхательной мускулатуре, центральной нервной системе. Наибольшую опасность представляют частоты 30-300 Гц. Следует понимать, что поражающее действие переменного тока определяется не напряжением, а зарядом, проходящим за половину периода. Это связано с тем, что в основе действия тока на ткани лежит их поляризация, степень которой пропорциональна величине прошедшего заряда. Вот почему для токов высокой частоты (полупериод очень мал) поражающее действие не наступает даже при токах в десятки ампер. В то время как ток частоты 50 Гц может стать причиной гибели человека при силе 0,1 А.

С токами НЧ- и ЗЧ-диапазонов врач встречается не только как с травмирующим фактором. Их применяют для электродиагностики и электростимуляции биологических систем. Как правило, в этих целях используют не синусоидальные, а импульсные токи.

Пороговые значения тока

Мы знаем (лекция 3), что восприятие звука характеризуется двумя пороговыми значениями - порогом слышимости и порогом болевого ощущения. Аналогичные величины используются и для переменного тока НЧ- и ЗЧ-диапазонов.

Порог ощутимого тока - минимальная сила тока, раздражающее действие которого ощущает «средний» человек.

Реакция человека на ток определяется не только его силой и частотой, но и областью, через которую ток проходит. Зависимость порога ощутимого тока на участке «предплечье - кисть» для среднего мужчины показана на рис. 17.1 (кривая 1). Для частоты

Рис. 17.1. Зависимость среднего значения порога ощутимого тока (1) и порога неотпускающего тока (2) от частоты

50 Гц (промышленный ток) эта величина составляет приблизительно 1 мА.

Промышленный ток 3 мА вызывает легкое покалывание в пальцах, прикасающихся к проводнику. Ток 3-5 мА вызывает раздражающее ощущение во всей кисти руки. Ток 8-10 мА приводит к непроизвольному сокращению мышц кисти и предплечья. При токе порядка 15 мА непроизвольные мышечные сокращения приобретают такую силу, что человек не в состоянии разжать кисть, держащую проводник.

Порог неотпускающего тока - минимальная сила тока, вызывающая у «среднего» человека такое сгибание суставов, при котором человек не может самостоятельно освободиться от проводника - источника напряжения.

Зависимость порога неотпускающего тока для среднего мужчины показана на рис. 17.1 (кривая 2). У детей и женщин пороговые значения обычно ниже.

Превышение порога неотпускающего тока может быть губительным для человека (паралич дыхательных мышц, фибрилляция сердца).

17.3. Действие высокочастотного тока

На частотах свыше 100 кГц раздражающее действие переменного тока полностью прекращается. Это связано прежде всего с тем, что на таких частотах воротные процессы ионных каналов не успевают

срабатывать и внутриклеточный состав не изменяется. Основным первичным эффектом в этом случае является тепловое воздействие. (Постоянный ток, токи НЧ и ЗЧ для нагревания тканей непригодны, так как их использование при больших значениях может привести к электролизу и разрушению).

Удельная тепловая мощность, выделяющаяся в тканях, определяется по формуле (10.10): q = j 2 p, где ρ - удельное сопротивление ткани, а j - плотность тока в ней. Сила тока, а следовательно, и его плотность, зависят от импеданса ткани, который, в свою очередь, зависит от частоты (см. лекцию 15). Поэтому подбором частоты тока можно добиться селективного теплового воздействия на ткани нужного вида.

Преимущества лечебного прогревания ВЧ-токами перед обычной грелкой очевидны:

Теплота выделяется во внутренних частях организма, а не поступает через кожные покровы;

Подбором соответствующей частоты можно осуществлять избирательное воздействие на нужный вид ткани;

Количество выделяемой теплоты можно дозировать, регулируя выходную мощность генератора.

Использование высокочастотных токов в медицине

Прогревание тканей высокочастотными токами используют в следующих физиотерапевтических процедурах.

Диатермия - метод электролечения, заключающийся в местном воздействии на организм переменным током высокой частоты и большой силы, приводящем к повышению температуры тканей.

При диатермии применяют ток частоты 1-2 МГц и силы 1-1,5 А. Свинцовые электроды накладывают на тело пациента так, чтобы прогреваемый участок находился между ними. Величина напряжения 100-150 В. Плотность тока определяется площадью электродов и общим сопротивлением ткани между ними. Сильнее нагреваются ткани с большим удельным сопротивлением (кожа, жир, мышцы). Меньше нагреваются органы, богатые кровью или лимфой (легкие, печень, лимфоузлы).

Недостаток диатермии - непродуктивное выделение теплоты в слое кожи и подкожной клетчатке.

Местная дарсонвализация - метод электролечения, заключающийся в местном воздействии на организм слабым импульсным током высокой частоты и высокого напряжения.

При дарсонвализации применяют ток частотой 100-400 кГц и напряжением в десятки кВ. При этом к телу пациента прикладывается только один стеклянный электрод, заполненный графитом (рис. 17.2).

Рис. 17.2. Дарсонвализация лица (а), десен (б)

Графит, стекло и поверхность тела, к которой приложен электрод, образуют конденсатор С 1 (рис. 17.3). Второй электрод находится внутри корпуса прибора. Этот электрод, тело пациента и находящийся между ними слой воздуха образуют конденсатор С 2 . Электрическая схема подключения показана на рис. 17.3. Она включает два конденсатора и резистор R, изображающий сопротивление прогреваемого участка.

Рис. 17.3. Электрическая схема дарсонвализации

При частоте 100-400 кГц импеданс цепи обеспечивает силу тока в цепи I = 10-15 мА. В воздушном промежутке между электродом Э и поверхностью тела возникает электрический разряд, который

стимулирует в коже положительные для нее физиологические процессы и вызывает деструкцию оболочек микроорганизмов.

Токи высокой частоты используются и в хирургических целях.

Диатермокоагуляция - прижигание, «сваривание» ткани. При этом применяется ток плотностью 6-10 мА/мм 2 , в результате чего температура ткани повышается и ткань коагулирует.

Диатермотомия - рассечение тканей при помощи электрода в форме лезвия, который дает узкий ровный разрез без капиллярного кровотечения. При этом плотность тока составляет 40 мА/мм 2 .

Электрохирургическое воздействие сопровождается меньшими кровопотерями.

17.4. Действие магнитных полей

Магнитное поле оказывает силовое воздействие на движущиеся заряженные частицы (ионы) и ориентирующее воздействие на частицы, обладающие магнитным моментом. Переменное магнитное поле создает в проводящих тканях токи Фуко, которые оказывают как тепловое, так и раздражающее действие. С этими физическими эффектами связаны разнообразные биологические эффекты. Условно их делят на тепловые и нетепловые.

Магнитные поля, используемые в медицине, создаются постоянными магнитами или катушками-соленоидами, которые называют индукторами. Во время проведения терапевтических процедур с использованием магнитного поля пациент не имеет контакта с проводниками, находящимися под напряжением. Поэтому эти процедуры электробезопасны.

Постоянное магнитное поле

Постоянная магнитотерапия - лечебное использование нетепловых эффектов постоянного магнитного поля.

Постоянные магнитные поля с индукцией 1-50 мТл вызывают перестройку жидкокристаллических структур биологических мембран, что существенно изменяет проницаемость липидного бислоя и приводит к усилению метаболической и ферментативной активности клеток. В цитоплазме такие поля индуцируют фазовые гель-золь переходы. Воздействие постоянного магнитного поля на кровь и

Рис. 17.4. Пояс радикулитный

лимфу может существенно изменять их вязкость и другие физико-химические свойства. Вместе с тем следует подчеркнуть, что физическая природа воздействия постоянного магнитного поля на биологические объекты изучена слабо.

В настоящее время с лечебной целью используют устройства нескольких типов.

1. Магнитоэласты, изготовленные из смеси полимерного вещества с порошкообразным ферромагнитным наполнителем (имеет множество локальных магнитных полюсов). Наборы эластичных магнитов в корсете создают основу всевозможных радикулитных поясов (рис. 17.4). Магнитная индукция 8-16 мТл.

2. Магниты кольцевые, пластинчатые, дисковые. Магнитная индукция 60-130 мТл.

3. Микромагниты - намагниченные иглы, шарики, клипсы (для магнитопунктуры). Магнитная индукция 60-100 мТл.

4. Пластинчатые магниты используют в виде браслетов, носимых на запястье пациента. Магнитная индукция 20-70 мТл.

Переменное магнитное поле

Лечебное действие переменного магнитного поля связано как с тепловыми, так и с нетепловыми эффектами токов Фуко, которые возникают в проводящей среде при изменении магнитного поля.

Импульсная магнитотерапия - лечебное применение импульсного магнитного поля при невысокой частоте следования импульсов (0,125-1000 имп/с).

Здесь используются нетепловые эффекты. Токи Фуко значительной плотности способны вызвать возбуждение волокон периферических нервов и ритмические сокращения миофибрилл скелетной мускулатуры, гладких мышц сосудов и внутренних органов. Вихревые токи низкой частоты способны блокировать афферентную импульсацию из болевого очага (купирование болевого синдрома).

На рисунке 17.5 показано лечебное воздействие импульсного поля на нижнюю конечность, помещенную внутрь блока соленоидов. Здесь используют поле с частотой 10 имп/с и индукцией 30 мТл.

Рис. 17.5. Расположение индуктора при низкочастотной магнитотерапии нижней конечности

Высокочастотная магнитотерапия - лечебное применение магнитной составляющей гармонического электромагнитного поля высокой частоты (устаревшее название этого метода - индуктотермия).

В результате явления электромагнитной индукции (как и в случае импульсного магнитного поля) в проводящих тканях образуются вихревые токи Фуко, нагревающие объект. Для гармонического магнитного поля плотность токов Фуко пропорциональна его частоте (ν). Выраженный тепловой эффект начинает проявляться на частотах порядка 10 МГц. Количество теплоты, выделяющейся за единицу времени в единице объема проводника, определяется формулой

Здесь ρ - удельное сопротивление ткани. Коэффициент пропорциональности k зависит от геометрических характеристик прогреваемого участка.

В отличие от методов лечения высокочастотными токами, основное тепловое воздействие в данном случае оказывается на ткани с малым удельным сопротивлением. Поэтому сильнее нагреваются ткани, богатые сосудами, например мышцы. В меньшей степени нагреваются такие ткани, как жир.

Для формирования переменного магнитного поля используют индукторы-соленоиды (рис. 17.6).

Рис. 17.6. Схема воздействия переменным магнитным полем

Для проведения физиотерапевтических процедур используют переменные магнитные поля с частотой 10-15 МГц. При этом используют кабельные индукторы различной формы (рис. 17.7): а - плоская продольная петля (чаще на спине); б - плоская круглая спираль (на туловище); в - цилиндрическая спираль (на конечностях).

В результате выделения теплоты происходит равномерный локальный нагрев облучаемой ткани на 2-4 градуса на глубину 8-12 см, а также повышение температуры тела пациента на 0,3-0,9 градуса.

В процессе высокочастотной магнитотерапии проявляется и нетепловой эффект: вихревые токи вызывают изменение характера взаимодействия собственных магнитных полей заряженных частиц в ткани, но подробно этот механизм здесь не разбирается.

Рис. 17.7. Способы наложения индуктора кабеля при различных методиках высокочастотной магнитотерапии:

а - плоская продольная петля, б - плоская круглая спираль, в - цилиндрическая спираль

17.5. Действие постоянного электрического поля

Старейшим среди используемых в настоящее время методов электролечения является франклинизация - лечебное воздействие постоянным электрическим полем высокой напряженности.

Для формирования электрического поля используются электроды различной формы с иглами на концах. В процедурах общей франклинизации (рис. 17.8, а - электростатический душ) напряженность электрического поля у головы пациента достигает 90 кВ/м. Напряженность электрического поля внутри тела человека составляет при этом около 10 мВ/м. В проводящих тканях возникают слабые токи, изменяющие функциональные свойства проводящих нервных путей и существенно ограничивающие поток афферентной импульсации в вышележащие отделы центральной нервной системы, что приводит к усилению тормозных процессов в коре и подкорковых центрах. В результате у больного снижается артериальное давление, урежается частота дыхания и увеличивается его глубина, уменьшается утомляемость и повышается работоспособность.

При местной франклинизации (рис. 17.8, б) воздействию электрического поля подвергаются отдельные участки тела.

Рис. 17.8. Общая (а) и местная (б) франклинизация

Рис. 17.9. Аэроионизатор системы А.Л. Чижевского с головным электродом (а), электрод для общей аэроионизации (б)

Действие местной франклинизации усиливается при воздействии электрического поля на иглы, введенные в биологически активные точки - акупунктурная франклинизация.

Для проведения групповых процедур франклинизации применяют высоковольтный генератор - электроэффлювиальную лампу Чижевского (аэроионизатор). Эта система предназначена для получения ионизированного воздуха, в частности ионов кислорода (озона), оказывающих биологическое действие. Аэроионизатор системы А.Л. Чижевского (рис. 17.9) подает высокое постоянное напряжение на «электроэффлювиальную люстру», снабженную большим количеством острых окончаний - игл.

В этом случае между электродом и телом человека возникает коронный разряд, происходит ионизация молекул воздуха, формируется поток аэронов и озона (электроэффлювия). Воздействию аэроионами подвергаются лицо, воротниковая зона, верхние дыхательные пути.

17.6. Действие переменного электрического поля

(УВЧ)

Переменное электромагнитное поле вызывает колебательное движение ионов (переменный ток) и крутильные колебания дипольных молекул. Эти процессы сопровождаются выделением теплоты.

Воздействие поля УВЧ на проводник

Удельная тепловая мощность, выделяющаяся в проводнике вследствие колебательного движения ионов, определяется формулой

где Е - напряженность электрического поля внутри вещества, ρ - удельное сопротивление вещества.

Эта формула непригодна для непосредственных вычислений, так как в нее входит напряженность Е электрического поля внутри вещества. Эта величина рассчитывается достаточно сложно (см. задачу 1). На тех частотах, которые используются в медицинских процедурах (УВЧ), удельная тепловая мощность определяется формулой

где U - действующее значение напряжения на электродах, создающих переменное электрическое поле, k - некоторый геометрический коэффициент (см. задачу 2).

Воздействие поля УВЧ на диэлектрик

Приводит к выделению теплоты (диэлектрические потери).

Количество выделившейся теплоты зависит от угла δ, на который колебания молекул отстают по фазе от колебаний напряженности поля. Угол δ называется углом диэлектрических потерь.

Удельная тепловая мощность, выделяющаяся вследствие диэлектрических потерь, определяется соотношением

Здесь ε - диэлектрическая проницаемость вещества; Е - действующее значение напряженности поля в диэлектрике.

Величина тангенса угла диэлектрических потерь определяется природой диэлектрика и зависит от частоты. В областях α-, β-, γ -дисперсии (см. раздел 15.6) эта величина испытывает резкие изменения.

Применение переменного электромагнитного поля в медицине

Одним из распространенных методов высокочастотной терапии является воздействие высокочастотным электрическим полем УВЧ.

Ультравысокочастотная (УВЧ) терапия - лечебное использование электрической составляющей переменного электромагнитного поля ультравысокой частоты.

Для проведения лечебной процедуры участок тела, на который оказывается воздействие, помещается между двумя электродами, которые являются выносными пластинами конденсатора, входящего в электрическую схему аппарата УВЧ. На эти пластины подается генерируемое переменное напряжение, и между ними возникает переменное электрическое поле, оказывающее лечебное воздействие (рис. 17.10).

Способы наложения электродов показаны на рис. 17.11

Нагревание органов и тканей под действием электрического поля УВЧ вызывает стойкую, длительную и глубокую гиперемию тканей в зоне воздействия. Особенно сильно расширяются капилляры, диаметр которых увеличивается в несколько раз. Под воздействием УВЧ-поля существенно ускоряется и региональная лимфодинамика, повышается проницаемость эндотелия и других тканевых барьеров.

Аппараты для УВЧ-терапии используют частоты 40 и 27 МГц. Последняя частота является международной. Ей соответствует длина волны 11 м.

Рис. 17.10. Схема воздействия полем УВЧ

Рис. 17.11. Способы наложения электродов:

а - поперечный, б -продольный, в - тангенциальный

17.7. Действие электромагнитных волн (СВЧ)

На частотах, которые использует УВЧ-терапия, диэлектрические ткани организма нагреваются интенсивнее проводящих. При увеличении частоты электромагнитного поля этот порядок меняется: большее выделение тепла происходит в органах и тканях, богатых водой (кровь, лимфа, мышечная ткань, паренхиматозные органы). Это связано с уменьшением тангенса угла диэлектрических потерь при повышении частоты.

Для терапевтического воздействия на проводящие ткани используют волны дециметрового и сантиметрового диапазонов (СВЧ-терапия). Воздействие осуществляется путем облучения поверхности соответствующей области тела направленным потоком волн, который образуется с помощью специального излучателя, называемого волноводом.

Механизмы выделения теплоты при СВЧ- и УВЧ-терапии одинаковы. Различаются лишь структуры, на которые оказывается преимущественное воздействие. Удельная тепловая мощность, выделяющаяся в тканях, вычисляется по формуле

где I - интенсивность волны, а k - некоторый коэффициент, зависящий от свойств ткани.

Дециметровая терапия (ДЦВ-терапия) - лечебное использование электромагнитных волн дециметрового диапазона (частота - 460 МГц, длина волны - 65,2 см). Под действием этого фактора в тканях организма возникают ориентационные колебания дипольных молекул связанной воды, а также боковых групп белков и гликолипидов плазмолеммы. Эти колебания происходят в вязкой среде цитозоля и сопровождаются выделением теплоты.

Микроволновая (сантиметровая) терапия - лечебное использование электромагнитных волн сантиметрового диапазона (частота - 2375 МГц, длина волны - 12,6 см). В первичном действии дециметровых и сантиметровых волн принципиальных различий нет. Вместе с тем существенное уменьшение длины волны приводит к увеличению удельного веса релаксационных колебаний молекул свободной неструктурированной воды, боковых цепей фосфолипидов и аминокислот.

Процедуры СВЧ-терапии осуществляются по двум основным методикам.

Дистантная методика - облучение электромагнитными волнами осуществляется дистанционно, при этом расстояние между излучателем и биологическим объектом не превышает 5 см. В этом случае от поверхности будет отражаться энергия волны (в некоторых случаях до 70-80 %).

Контактная методика - излучатель волн размещается непосредственно на теле больного или вводится внутрь.

При любом методе лечения необходимо строго дозировать воздействие по выходной мощности, генерируемой излучателем.

Тлубина проникновения электромагнитных волн в биологические ткани зависит от способности этих тканей поглощать энергию волны. Сантиметровые волны проникают в мышцы, кожу на глубину до 2 см, в жировую ткань, кости - около 10 см. Дециметровые волны проникают на глубину в 2 раза большую.

Сравнение воздействий низкочастотного и высокочастотного полей (токов) представлено ниже в таблице.

17.8. Задачи

1. Вывести формулу для вычисления удельной тепловой мощности в проводнике, который помещен в переменное электрическое поле. Рассмотреть следующую модель: электрическое поле создается двумя пластинами площади S, подключенными к полюсам высокочастотного генератора c действующим напряжением U и круговой частотой ω. Расстояние между пластинами l << 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 прикладной литературе для вычисления удельной тепловой мощности приводится формула: q = E 2 /p, где Е - напряженность электрического поля внутри проводника. Эта формула, являясь физически правильной, не только непригодна для расчетов, но и порождает серьезные заблуждения. Например, эта формула не содержит частоты ω, и складывается впечатление, что и q не зависит от частоты. Далее, удельное сопротивление ρ стоит в знаменателе, хотя на самом деле при частотах УВЧ-терапии оно должно стоять в числителе.

Причина таких несоответствий состоит в том, что входящая в эту формулу напряженность Е не является задаваемой величиной. Задаваемыми величинами являются: напряжение U, расстояние между электродами l, толщина проводника h и его удельное сопротивление ρ. Величина напряженности электрического поля внутри проводника зависит от них достаточно сложным образом. Получим корректную формулу, для расчета удельной тепловой мощности.

На рисунке изображена электрическая схема и выполнен расчет импеданса (С 0 - воздушный конденсатор). Действующее значение тока в цепи и выделяющаяся тепловая мощность равны:

Покажем, что эта формула совпадает с формулой q = E 2 /p. Действительно, падение напряжения на проводнике и напряженность поля в нем соответственно равны:

На низких частотах, когда емкостное сопротивление значительно больше активного сопротивления, получается следующее приближение:

2. Определить, по какой формуле следует вычислять удельную тепловую мощность тока проводимости, выделяющуюся в мышечной ткани при УВЧ-прогревании мышечной ткани. Использовать результаты предыдущей задачи со следующими значениями:

ν = 40 МГц, l = 15 см, h = 10 см, ρ = 1,5 Ом-м.

3. Получить формулу для расчета удельной тепловой мощности, выделяющейся в диэлектрике, если в задаче 1 заменить проводящую пластину на диэлектрическую с проницаемостью ε.

Выполнив очевидные расчеты, найдем

4. Какой емкостью должен обладать терапевтический контур аппаратов для УВЧ-терапии и индуктотермии, если их резонансные частоты и индуктивности равны соответственно:

5. В микроволновой терапии используются электромагнитные волны в дециметровом диапазоне λ 1 = 65 см и сантиметровом диапазоне λ 2 = 12,6 см. Определить соответствующие частоты.

Ответ: ν 1 = 460 МГц; ν 2 = 2375 МГц.

6. Терапевтический контур аппарата УВЧ, работающего на частоте 40,68 МГц, состоит из катушки индуктивности 0,17 мкГн и конденсатора переменной емкости С п = 10-80 пФ, зашунтированного конденсатором С 0 = 48 пФ. При какой емкости переменного конденсатора терапевтический контур будет настроен в резонанс с анодным контуром?

Благодаря своим ультравысокочастотным колебаниям, что положительно воздействуют на человеческий организм, УВЧ-терапия нашла широкое применение в медицине.

Её используют при лечении ЛОР-органов, заболеваниях сердечно-сосудистой и пищеварительной систем, мочеполовой и нервной систем, в стоматологии, в период реабилитации.

Хорошие результаты ультравысокочастотная терапия показала и в косметологии, где с её помощью замедляют процесс старения клеток, тем самым придавая коже лица упругость, эластичность и здоровый вид. Что же это такое — УВЧ-терапия, и как она работает, давайте разберемся вместе.

Жидкость — основная составляющая человеческого организма, которая содержит разные ионы. Благодаря клеточным порам, ионы перемещаются из тканевой жидкости в клетку и обратно. Эти движения упорядочены, что помогает в регулировании передачи импульса по всему нервному волокну для мышечных сокращений, питании клеток и т. д.

Влияние агрессивной внешней среды и других негативных факторов сказывается на неправильном распределении электрических зарядов, что приводит к плохой работе пор в клетке.

Из-за этого сама клетка страдает от нехватки питательных веществ, а жидкость, что должна в ней находиться, начинает задерживаться в межклеточном пространстве.

Результатом всей этой нарушенной ионной системы становится сухая кожа, преждевременные морщинки, мешки и отёки под глазами, слабые стенки сосудов. Также совместно с жидкостью в межклеточной субстанции начинают накапливаться токсины, а из-за этого появляются новые проблемы, такие как себорея или акне. Цель применения УВЧ-терапии заключается в воздействии на ткани импульсов ультравысокой чистоты. Чаще всего, в терапии, эта частота равна 40,68 МГц.

При создании магнитного поля под влиянием УВЧ, в тканях за счёт вихревых токов начинает образовываться тепло, улучшается кровообращение, увеличивается количество лейкоцитов, повышаются регулирующие функции в нервной системе. Ультравысокочастотная терапия проявляет выраженное регенерирующее и обезболивающее воздействие на ткани.

Применение в сфере красоты

В косметологии при данных процедурах используются токи малой силы и низкой частоты, что делает её безвредной, комфортной, а главное, эффективной. Применение УВЧ позволяет клеточным мембранам изменять свой электрический потенциал, из-за чего сама клетка оживляется, открывая мембранные каналы и активизируя обмен веществ.

Под воздействием микротоков начинает увеличиваться синтез ДНК, транспортировка аминокислот, липидов и белков, что так важны для жизнедеятельности клетки.

Также микротоки активизируют быструю выработку эластина и коллагена, что положительно влияет на разглаживание мелких морщинок, придавая коже эластичность и упругость.

В косметологии данная терапия проводится для достижения таких целей, как:

• коррекция контура лица с избеганием хирургического вмешательства;
• профилактика и лечение лимфостазов и отёков;
• для устранения хронической или острой боли;
• в целях постоперационной реабилитации;
• при лечении купероза и розацеа;
• для увеличения мышечного тонуса;
• улучшить состояние кожи (разглаживание морщинок, дряблость, гиперчувствительность);
• для снижения жирности кожи.

Сразу по окончании процедуры пациент ощущает эффект лифтинга. Это объясняется воздействием микротоков, что действуют на тонус мышц лица восстанавливающее. Помимо этого, образующиеся токи положительно воздействуют на мускулатуру лимфатических и кровеносных капилляров, тем самым стимулируя сокращение или расслабление волокон.

Это помогает в борьбе с себореей, акне, отёками и зашлакованностью. Рассасываются застойные пятна и уменьшаются проявления купероза ( под кожей можно и лазерным удалением сосудов).

Прежде чем назначить УВЧ-терапию, учитываются такие факторы, как:

• наличие имеющихся заболеваний (их стадии развития и течение);
• возраст и общее состояние;
• наличие общих противопоказаний в проведении процедуры.

Важным в применении УВЧ считается и то, что процедуры можно проводить с наличием воспалительных заболеваний, которые находятся в активной стадии.

Единственное условие при этом, чтоб имелся отход для гнойного содержимого, что будет вытекать из поражённого участка.

Положительные стороны

К плюсам этой процедуры можно отнести:

Показания

Заболевания дыхательной системы и лор-органов:

• пневмония;
• бронхиты;
• астма;
• риниты;
• ларингит;
• отит;
• гайморит.

Создаются благоприятные условия для быстрого заживления пострадавших тканей и уменьшается риск с возможными осложнениями. Совершается угнетающее воздействие на микроорганизмы и их жизнедеятельность.

Заболевания сердечнососудистой системы:

• эндартериит;
• варикоз;
• нарушения в кровообращении;
• гипертоническое заболевание;
• болезнь Рейно.

Благодаря сосудорасширяющему воздействию приводит к улучшениям в центральном и периферическом кровообращении. Сниженный тонус стенок сосудов способствует уменьшению отёчности и спаду артериального давления.

Заболевания пищеварительной системы:

• гастриты;
• язвы;
• гепатит;
• панкреатит;
• энтероколит;
• запоры и т.д.

Оказывает обезболивающее, общеукрепляющее и противоспалительное действие. Обладает спазмолитическим эффектом. После проведённых процедур улучшается выделение жёлчи и моторика всего кишечника.

Заболевания мочеполовой системы:

• цистит;
• оофорит;
• пиелонефрит;
• эндометрит;
• простатит;
• кандидоз.

Уменьшается воспалительная реакция и оказывается воздействие, снижающее отечность. Поражённые ткани заживляются, благодаря улучшенному кровообращению.

Кожные заболевания:

• фурункулы;
• абсцессы;
• экземы;
• герпес;
• псориаз;
• дерматиты;
• карбункулы и т.д.

УВЧ-терапия выражает бактерицидное воздействие на поражённые ткани. Снимает воспалительный процесс и активизирует работу иммунных клеток.

Стоматология:

• травмы;
• периодонтит;
• альвеолит;
• гингивит;
• изъязвление слизистой.

Под воздействием электромагнитного поля улучшается кровообращение в дёснах. Снижается жизнеспособность и останавливается рост бактерий. Уменьшаются болезненные ощущения.

Также удачно УВЧ-терапия применяется при заболеваниях нервной и опорно-двигательной систем, при заболеваниях глаз и в реабилитационный период.

Противопоказания

Противопоказанием может послужить:

• значительные нарушения в свёртываемости крови;
• гипертоническая и гипотоническая болезни в 3-й стадии;
• наличие злокачественной опухоли;
• беременность;
• инфаркт миокарда или стойкая стенокардия;
• у пациента присутствует кардиостимулятор;
• сердечнососудистая недостаточность и венозный тромбоз.

К относительным противопоказаниям можно отнести:

• гипертиреоз;
• опухоли с доброкачественным протеканием;
• в организме находятся предметы из металла, размер которых не превышает 2-х см. (к примеру, зубные протезы)

Вся подробная информация о процедуры, суть метода — находится в отдельной статье.

А фото до и после процедуры фотоэпиляции зоны бикини можно посмотреть .

Как проходит удаление пигментных пятен на лице лазером, каковы цены процедур, все подробности вы найдете .

С чем сочетается

От сочетания ультравысокочастотной терапии с другими косметологическими средствами результат только улучшается. В косметологии часто совмещают данные процедуры с нитевым лифтингом, с и лазера, с и , контурной пластикой и химическими пилингами.

Совмещение данных процедур позволяет намного сократить сроки заживления кожи, разгладить морщины, восстановить упругость, устранить пигментные пятна, улучшить цвет лица и многое другое. Также совмещение даёт возможность уменьшить количество процедур и увеличить продолжительность положительного результата.

В заключение посмотрите видео процедуры УВЧ-терапии:

Ультравысокочастотная терапия – метод лечения переменным электромагнитным полем в частотном диапазоне от 30 до 3000 МГц. При УВЧ-терапии лечебный эффект достигается за счет воздействия на органы и ткани организма электрической составляющей переменного электромагнитного поля. Для этого орган, на который оказывается воздействие, помещается между пластинами конденсатора колебательного контура генератора переменного электромагнитного поля (рис.2).

Электрическое поле ультравысокой частоты обладает высокой проникающей способностью, которая зависит от диэлектрических свойств тканей организма. Под действием переменного электрического поля происходят колебания ионов, смещение электронных оболочек и атомных групп в пределах молекул (явление электронной и атомной поляризации), возникает также ориентационная или дипольная поляризация в полярных молекулах, имеющих собственный дипольный момент.

Поглощенная энергия поля УВЧ преобразуется главным образом в тепло (тепловой эффект действия поля).

Количество теплоты, выделяемой в тканях:

где q1 – количество теплоты выделяемой в электролите, а q2 – количество теплоты, выделяемой в диэлектрике.

где – Е – эффективное значение напряженности электрического поля, r– удельное сопротивление электролита.

q2 =w Е 2 ee 0 tgd

где w - круговая частотных колебаний, e - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, e 0 - электрическая постоянная, d - угол диэлектрических потерь.

Наибольшее количество тепла при действии поля УВЧ образуется в подкожной клетчатке, меньше в мышцах, коже, нервной ткани, крови и лимфе, т.е. в тканях которые являются диэлектриками, обладают электроизоляционными свойствами, выделяется наибольшее количество тепла.

Реакция организма на действие поля УВЧ обусловлены функциональными и биохимическими сдвигами, возникающими в ответ на нагревание тканей и раздражение терморецепторов. Электрическое поле УВЧ снимает чувствительность болевых рецепторов, это обуславливает болеутоляющее действие. В очаге воспаления усиливается кровообращение, уменьшается воспалительный отек, стимулируется фагоцитоз.

Используется УВЧ-терапия при острых гнойных инфекциях – фурункул, карбункул, панариций, острых воспалительных процессах – в легких, бронхах, в желчном пузыре, при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, нервной системы – невромы, последствия травмы спинного мозга, заболеваний периферических сосудов – эндоартериит, тромбофлебит.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Методическое пособие к лабораторным работам по медицинской и биологической физике для студентов первого курса

Профессионального образования тюменская государственная медицинская академия министерства здравоохранения и социального развития российской.. гбоу впо тюмгма минздравасоцразвития России кафедра.. схематическое изображение электрического поля сердца..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Электрокардиографические отведения
Для регистрации электрической активности сердечной мышцы необходимо отвести разность потенциалов с поверхности тела человека. Для этой цели используются электроды – металлические пл

Регистрирующие устройства
Усиленный сигнал с выхода усилителя поступает на регистрирующее устройство, которое предст

Ход работы
Подготовка к работе: 1. Проверить, заземлён ли электрокардиограф.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.5
Тема:Изучение статистических методов обработки опытных данных. Значение темы в системе знаний врача: Работники здравоохранения поставляют основную массу д

Проведение статистической обработки результатов исследования
Рассмотрим краткую схему обработки полученной цифровой информации. Например, исследователь провел изучение каких-то показателей у здоровых людей и больных. Что делать с этими цифрами дальше?

Нормальный закон распределения
Результаты, полученные при измерении той или иной величины, нельзя принять из-за ряда случайностей за достоверные (действительные значения измеряемых величин). Тогда приходится говорить о вероятнос

Проверка распределения эмпирических данных на нормальный закон распределения
Нормальное распределение случайной величины встречается в природе очень часто. В связи с этим при отсутствии оснований предполагать, что случайная величина распределена не нормально, в первую очере

Получение статистического материала
Определение времени полного сердечного сокращения по электрокардиограмме.

Ход работы
Упражнение 1.Измерение длительности полных сердечных сокращений (SR-R). 1)Исследуя 30 интервалов зубцов R-R, на

Изучение устройства и работы аппарата для УВЧ-терапии
Цель работы: Ознакомление с принципом действия аппарата для УВЧ-терапии; исследование пространственного распределения электрического поля УВЧ, а так же исследование

Физиотерапия
Воздействие переменным электромагнитным полем на организм человека для достижениялечебного эффекта следует отнести к методам физиотерапии (греческое physics–природа + therapy–лечение).

Индуктотермия
Индуктотермия (лат.Inductio-наведение + греческое therme-теплота) – метод электролечения, при котором на ткани организма воздействуют переменным электромагнитным полем высокой частоты (13,56 МГц).

Конструктивные особенности аппаратов для УВЧ –терапии и индуктотермии
Основным функциональным блоком указанных аппаратов является двухтактный ламповый генератор переменного электромагнитного поля. Электромагнитные колебания возникают в колебате

Явление преломления света. Закон Снелля
При переходе света через границу раздела двух сред, скорость распространения света, в которых различна, происходит изменение его направления. Это явление называется преломлением или рефра

Предельные углы преломления и полного отражения
При переходе света из среды с меньшим показателем преломления (оптически менее плотная среда) в сред

Естественный и поляризованный свет
Свет – это электромагнитные волны, уравнение которых имеет вид: где

Поляризатор и анализатор
Устройство, позволяющее получать поляризованный свет из естественного, называют поляризатором. Он пропускает только составляющие вектора

Закон Малюса
Пусть колебания вектора поляризованной световой волны совершаются в плоскости, составляющей угол j с

Вращение плоскости поляризации
Явление вращения плоскости поляризации заключается в повороте плоскости поляризации поляризованного света при прохождении через вещество. Вещества, обладающие таким свойством, называют оптически

Устройство и принцип работы поляриметра
Принципиальная схема поляриметра:

Устройство и работа составных частей прибора
Составные части прибора (рис.4): 1 – кронштейн 2 – соединительная трубка

Поглощение света веществом
При пропускании света через слой вещества его интенсивность уменьшается. Интенсивность уменьшается вследствие взаимодействия световой волны с электронами вещества, в результате чего часть световой

Коэффициент пропускания, оптическая плотность
Отношение интенсивности света, прошедшего сквозь данное тело или раствор к интенсивности света, падающего на тело, называется коэффициентом пропускания:

Устройство и принцип работы фотоэлектроколориметра
Фотоэлектроколориметр ФЭК служит для определения концентраций окрашенных растворов по поглощению света этими растворами.

Использование концентрационной колориметрии в медицине
Метод концентрационной колориметрии широко применяется в медицине. Фотоэлектроколориметр используется в клинико-биохимических исследованиях. Колориметр позволяет производить измерения коэффициентов