Действие токов и полей на ткани организма. Методы физиотерапии

Электрические свойства биологических тканей Электрический ток – упорядоченное движение свободных заряженных частиц Электропроводность – свойство веществ проводить электрический ток Сопротивление – свойство проводника противодействовать установлению электрического тока Сила тока – количество заряда, прошедшего через площадь поперечного сечения проводника за единицу времени. где q-заряд, t-время [I]=1 А (ампер) Плотность тока – отношение силы тока к площади поперечного сечения проводника., где S - площадь поперечного сечения проводника [j]=1 А/м 2

Сопротивление - физическая величина [R=1 Ом] Удельное сопротивление – сопротивление цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения [ρ=1Ом·м]

Проводники и диэлектрики Проводники – вещества, содержащие свободные носители электрического заряда (металлы и их сплавы, электролиты, из биологических тканей – нервные волокна, кровеносные и лимфатические сосуды, спинномозговая жидкость) Диэлектрики - вещества, в которых нет свободных носителей электрического заряда (пластмассы и керамика, из биологических тканей – кожа сухая, кость, сухожилия)

Ткани организма обладают: Активным сопротивлением R. Емкостным сопротивлением Х с, которое обусловлено тем, что: а) биологическая мембрана – «плоский конденсатор»: б) существуют макрообразования – соединительнотканные оболочки (диэлектрики), окруженные с двух сторон тканями, богатыми жидкостью (проводники).

Импеданс – полное сопротивление тканей организма (Z) ω – частота, с - электроемкость Реография – метод диагностики, основанный на регистрации во времени изменения полного сопротивления тканей при функционировании органа (в стоматологии используют для оценки кровообращения в тканях челюстно-лицевой области)

Действие постоянного электрического тока на ткани организма Постоянный электрический ток оказывает раздражающее действие на ткани организма. Т.е. под действием постоянного тока происходит перемещение (вдоль силовых линии поля) имеющихся в тканях заряженных частиц, главным образом ионов тканевых электролитов. При этом вследствие различной подвижности ионов, а главным образом задержки и накопления их у полупроницаемых мембран в тканевых элементах и прежде всего внутри клетки и в окружающей ее тканевой жидкости происходит изменение обычной концентрации ионов той или иной природы. Изменение ионной среды может вызвать изменение функционального состояния клеток в сторону возбуждения или торможения их деятельности.

Методы, основанные на воздействии на ткани организма постоянным электрическим током 1. Гальванизация - метод лечебного воздействия постоянным током небольшой величины (напряжение 6080 В). 2. Электрофорез – метод введения лекарственных веществ в организм (ионы йода, металлы, пенициллин и др.) при помощи постоянного электрического тока. Препарат вводится с электрода, знак которого имеют вводимые ионы: с катода – отрицательные ионы, с анода – положительные ионы. Предельно допустимая плотность тока при электрофорезе и гальванизации:

Действие переменного (гармонического) электрического тока низкой частоты (меньше 500 кГц) Оказывает раздражающее действие, т.е. под действием низкочастотного тока происходит перемещение ионов, изменение их концентрации вблизи мембран клеток, что приводит к изменению мембранного потенциала и, следовательно, к изменению функционального состояния клетки. При этом в физиотерапии используют токи, находящиеся между порогом ощутимого значения и порогом неотпускающего значения. Порогом ощутимого значения называют наименьшую силу тока, раздражающее действие которого ощущает человек. Среднее значение порога ощутимого тока на частоте 50 Гц составляет на участке предплечье- кисть порядка 1 мА. Порогом неотпускающего значения называют наименьшую силу тока, при которой человек не может самостоятельно освободиться от проводника (источника тока), так как происходит непроизвольное сгибание сустава. Среднее значение порога неотпускающего значения на частоте 50 Гц составляет 6 – 10 мА.

Действие переменного (гармонического) электрического тока высокой частоты Оказывает тепловое действие Диатермия – метод физиотерапии, основанный на воздействии на биологические ткани переменного электрического тока высокой частоты (1-2 МГц), небольшого напряжения ( В) и большой силы (2 А) Количество теплоты (q), выделяемое в 1м 3 за 1 с, под действием переменного электрического поля высокой частоты: j – плотность тока ρ - удельное сопротивление тканей

Действие постоянного электрического поля Под действием постоянного электрического поля в тканях- диэлектриках происходит ориентация полярных молекул вдоль силовых линий. В тканях-проводниках возникает упорядоченное движение ионов, т.е. возникают микротоки. В цитоплазме клеток такое движение ионов приводит к разделению зарядов, изменению концентрации ионов, а, следовательно, к изменению мембранного потенциала и раздражению клетки (возникновению потенциала действия), что способствует усилению обмена веществ клетки с окружающей средой. Франклинизация – метод физиотерапии, основанный на использовании постоянного электрического поля высокого напряжения.

Действие переменного электрического поля высокой частоты На ткани-проводники: тепловое, т.к. приводит к упорядоченному движению ионов, т.е. возникает электрический ток, приводящий к нагреву тканей На ткани-диэлектрики: тепловое и осцилляторное, т.к. происходит колебательное вращение полярных молекул (они переориентируются вдоль силовых линий), что приводит к поглощению тканями энергии электрического поля E max – амплитуда напряженности электрического поля ω – циклическая частота электрического поля ρ - удельное сопротивление тканей ε – диэлектрическая проницаемость ε 0 – электрическая постоянная Количество теплоты (q), выделяемое в 1м 3 за 1 с:

Применение переменного электрического поля в медицине УВЧ-терапия – бесконтактный метод физиотерапии, основанный на использовании переменного электрического поля ультравысокой частоты. Используется для глубокого прогрева тканей- диэлектриков.

Действие переменного магнитного поля Тепловое за счет возникновения вихревых токов в тканях- проводниках (явление электромагнитной индукции) Индуктотермия – метод физиотерапии, основанный на воздействии на биологические ткани переменным магнитным полем высокой частоты (10-15 МГц). При индуктотермии больше тепла образуется в тканях с хорошей электропроводностью (низким сопротивлением), т.е. в жидких средах (кровь, лимфа) и хорошо кровоснабжающихся тканях (мышцы, печень и др.). B max – амплитуда магнитной индукции ω – циклическая частота магнитного поля ρ - удельное сопротивление тканей Количество теплоты, выделяемое в 1м 3 за 1 с, под действием переменного магнитного поля:

Шкала электромагнитных волн

Использование электромагнитных волн в медицине Радиоволны оказывают тепловое воздействие на ткани богатые водой. СВЧ-терапия – это контактный метод поверхностного прогрева тканей, богатых жидкостью (кровь, лимфа, слизистые оболочки) путем воздействия радиоволнами. Инфракрасное излучение оказывает тепловое действие. Ультрафиолетовое излучение оказывает витаминообразующее и бактерицидное действие. Рентгеновское и гамма-излучение используют в онкологии для разрушения раковых опухолей. Под действием данных излучений происходят химические реакции с образованием высокоактивных в химическом отношении соединений, которые вступают во взаимодействие с другими молекулами и в итоге приводит к разрушению биологических мембран и гибели клетки.