Импульсный ток, применяемый при электростимуляции. Импульсные токи низкой частоты и низкого напряжения, электросон

ИМПУЛЬСНЫЕ ТОКИ - электрические токи различной полярности, применяемые с целью лечения и диагностики, поступающие к пациенту прерывисто в виде отдельных «толчков», «порций» (импульсов). Лечение И. т. применяется самостоятельно или (чаще) в составе комплексной терапии. Импульсы имеют различную форму, регистрируемую осциллографом, к-рая определяется различной быстротой нарастания напряжения после паузы и спадения перед последующей паузой. Они следуют друг за другом либо равномерно, либо в виде периодически повторяющихся серий с интервалами между ними. Частота импульсов выражается в герцах, длительность в миллисекундах, амплитудные и средние значения их силы и напряжения - в миллиамперах и вольтах.

К группе И. т. относятся: 1) И. т. постоянной полярности и низкой частоты - токи Ледюка, Лапика, тетанизирующий и диадинамические; 2) И. т. переменной полярности и средней частоты - интерференционные, синусоидальные модулированные, флюктуирующие; 3) И. т. переменной полярности и высокой частоты - см. Дарсонвализация .

Ток Ледюка - И. т. с импульсами, круто нарастающими и через некоторое время быстро спадающими, прямоугольной формы. В практике применяют ток частотой 5-150 гц. Впервые предложен с леч. целью франц. физиком и биологом Ледюком (S. Leduc). Ток Лапика - И. т. с импульсами, постепенно нарастающими и спадающими, т. е. экспоненциальной формы. Впервые предложен франц. нейрофизиологом Л. Лапиком. Тетанизирующий ток характеризуется импульсами, близкими к треугольной форме, с частотой 100 гц и длительностью 1 -1,5 мсек; является усовершенствованным вариантом предложенного Фарадеем (М. Faraday) переменного тока нестабильной частоты.

Диадинамические токи - И. т. с импульсами полусинусоидальной формы (рис. 1) с частотой 50 и 100 гц. Впервые предложены А. Н. Обросовым и И. А. Абрикосовым для леч. использования в 1937 г. В 50-х гг. 20 в. эти токи введены в леч. практику Бернаром (P. Bernard). Метод лечения получил название диадинамотерапии.

Интерференционные токи (син. токи Немека) возникают в результате интерференции (наложения) в тканях организма больного двух переменных токов с импульсами неодинаковой средней частоты (4000 и 3900 гц); предложены для леч. применения австр. физиком Немеком (H. Nemec) в 1951 г.

Синусоидальные модулированные переменные токи с частотой 5000 гц и поступающие после модуляции (низкочастотного преобразования) на электроды в виде импульсов от 10 до 150 гц предложены и введены в леч. практику В. Г. Ясногородским в 1966 г. (рис. 2). Метод лечения токами назван амплипульстерапией по названию отечественного аппарата, генерирующего эти токи, Амплипульс. Флюктуирующие (апериодические) токи с беспорядочно комбинирующимися между собой импульсами частотой от 100 до 2000 гц предложены в 1964 г. Л Р. Рубиным для лечебных целей в стоматологии. Метод лечения этими токами назван флюктуоризацией.

Механизм действия

Основным в действии И. т. является обезболивающий эффект. Наибольшим обезболивающим действием обладают токи с синусоидальной и полусинусоидальной формой импульса (диадинамические, интерференционные, синусоидальные модулированные и флюктуирующие). В механизме обезболивающего действия этих токов можно выделить два момента. Первый - непосредственно тормозной эффект типа нервной блокады в зоне воздействия на проводники болевой чувствительности. Это ведет к повышению порога боли, уменьшению или прекращению потока афферентных болевых импульсов в ц. н. с., т. е. к возникновению анестезии той или иной степени. Второй этап - создание в ц. н. с. доминанты раздражения (по А. А. Ухтомскому) в ответ на мощный поток ритмически поступающих импульсов от интеро- и проприоцепторов из зоны воздействия И. т. Доминанта ритмического раздражения «перекрывает» доминанту боли.

В результате нормализуется и ответная импульсация из ц. н. с., что способствует разрыву порочного круга «очаг боли - ц. н. с.- очаг боли». Возникающее под действием тока раздражение вегетативных нервных волокон и ритмичные сокращения мышечных волокон в зоне воздействия способствуют стимуляции коллатерального кровообращения, нормализации тонуса периферических сосудов, что улучшает кровоснабжение и трофику в патол, очаге.

Согласно общебиол. закону адаптации соотношение «раздражение - реакция» под влиянием лечения И. т. существенно изменяется во времени: порог восприятия токов повышается, а обезболивающее действие снижается (реакция привыкания). Для уменьшения этого явления И. т. обычно используют не только при одной частоте, но и в виде различных и последовательно применяемых модуляций- чередований И. т. неодинаковых частот в различных временных соотношениях (токи «короткий и длинный период» и др.).

И. т. постоянной полярности и низкой частоты оказывают значительное сенсорное и двигательное раздражение вследствие быстрого нарастания и спада напряжения в импульсе; это раздражение проявляется даже при небольшой силе тока ощущением жжения или покалывания под электродами и усиливается при нарастании тока, сопровождаясь тетаническим сокращением подвергаемых воздействию мышц. В связи с приведенными особенностями действия токи Ледюка, Лапика, тетанизирующий применяются преимущественно для электродиагностики (см.) и для электростимуляции (см.).

И. т. переменной и постоянной полярности, в частности синусоидальной и полусинусоидальной форм и средних частот, вызывают меньшее сенсорное раздражение при сохранении двигательного возбуждения. Это позволяет использовать их как для обезболивания, так и для электростимуляции.

Диадинамические токи обладают не только болеутоляющим действием; применение их при трофических нарушениях и при повреждении кожи ускоряет регенерацию, способствует замещению грубой рубцовой ткани более рыхлой соединительной. Воздействие диадинамическими токами на область симпатических узлов способствует нормализации кровообращения в конечностях, при атеросклерозе сосудов головного мозга с синдромом регионарной церебральной гипертензии снижению тонуса внутримозговых сосудов и улучшению в них кровотока, при мигрени купирует приступ. Синусоидальные модулированные токи обладают наиболее широким спектром действия, вызывая положительные ответные реакции со стороны как сенсорной, так и двигательной сферы и трофической функции нервной системы. В связи с этим они нашли применение при ряде функциональных расстройств; так, применение синусоидальных модулированных токов у больных с начальной стадией лимфостаза конечностей способствует улучшению дренажной функции лимф, системы. У больных артериальной гипертензией почечного генеза I - IIА стадии применение этих токов на область проекции почек способствует снижению кровяного давления вследствие изменения клубочковой фильтрации и усиления почечного кровотока и т. д.

Флюктуирующие токи обладают не только обезболивающим, но и противовоспалительным действием. Их применение при гнойном воспалении способствует усилению фагоцитоза в очаге, отграничению его от «здоровой» ткани и улучшению течения раневого процесса.

Показания, противопоказания

Основные показания к лечебному применению диадинамических, интерференционных, синусоидальных модулированных токов: заболевания и травмы мягких тканей туловища и конечностей (ушиб, растяжение связок и мышц, миозит, лигаментит и др.), заболевания и последствия травм позвоночника и суставов (остеохондроз, деформирующий спондилез, остеоартроз, Спондилоартроз и др.); периферических нервов (радикулит, плексит, неврит, невралгия, опоясывающий лишай), спинного мозга и его оболочек (арахноидит, миелит), протекающие с болями либо парезами и параличами конечностей; поражения сосудов головного мозга и периферических сосудов конечностей или нарушения их тонуса (атеросклероз сосудов головного мозга в начальном периоде, болезнь Рейно, облитерирующий эндартериит I -III стадии, атеросклеротическая окклюзия сосудов конечностей I - II стадии, различные формы мигрени); хрон, заболевания органов брюшной полости и состояния после операций на них, протекающие с атонией гладких мышц; ряд заболеваний женских и мужских половых органов (хрон, воспаление придатков матки и предстательной железы), сопровождающихся выраженными болями. Диадинамические токи, кроме того, применяют при вазомоторном рините, хрон, среднем адгезивном отите, синуситах. Диадинамические и синусоидальные модулированные токи применяют для изгнания камней из мочеточника (при соответствующих урол, показаниях и но специальной методике). Интерференционные токи используют, кроме перечисленных выше показаний, для электронаркоза (см.). Синусоидальные модулированные токи применяют также для лечения больных с хрон. лимф, отеком нижних конечностей.

Флюктуирующие токи получили преимущественное применение в стоматологии: при невралгиях тройничного, языкоглоточного и других нервов, при артрите височно-челюстного сустава, альвеолите (луночковых болях), пародонтозе, при воспалительных заболеваниях (острых, хронических, обострившихся) и острых гнойных процессах челюстно-лицевой и подчелюстной областей (флегмона, абсцесс в послеоперационном периоде).

Основные противопоказания к применению диадинамических, интерференционных, синусоидальных модулированных, флюктуирующих токов: индивидуальная непереносимость токов, переломы костей и вывихи (до момента консолидации или вправления), обширные кровоизлияния или наклонность к ним, тромбофлебит, острая гнойная инфекция (применение флюктуирующих токов возможно в послеоперационном периоде), новообразования, гипертоническая болезнь II B и III стадий, хрон, недостаточность кровообращения II-III стадии; хрон, ишемическая болезнь сердца с явлениями стенокардии и выраженной синусовой брадикардией, беременность всех сроков.

Показания, противопоказания и леч. методики для импульсного тока Лапика, Ледюка и тетанизирующего (прямоугольной, треугольной и экспоненциальной формы) - см. Электродиагностика , Электросон , Электростимуляция .

Аппараты для лечения импульсными токами. Для лечения диадинамическими токами имеются отечественные аппараты СНИМ-1, Модель-717, Тонус-1 и Тонус-2. Импульсы тока с частотой 50 и 100 гц в аппаратах получают путем одно- и двухполупериодного выпрямления сетевого переменного тока.

В схему аппаратов, кроме выпрямителей, входит генератор импульсов прямоугольной формы с мультивибратором (электронное устройство, с помощью к-рого получают И. т. с широким диапазоном частот и с формой, близкой к прямоугольной). Этот ток затем в аппарате используется для получения И. т. полусинусоидальной формы с постепенным спадом импульса. Аппарат СНИМ-1 (рис. 3) генерирует семь разновидностей токов: однотактный и двухтактный непрерывные и волновые токи, токи в ритме синкопа (чередование однотактного непрерывного с паузой), токи «короткий и длинный период» (чередование одно- и двухтактного непрерывных токов в различных временных соотношениях).

Все токи, кроме непрерывных, могут использоваться в двух формах посылок - «постоянной» и «переменной». При «постоянной» форме токи имеют постоянные заданные параметры. При «переменной» - некоторые параметры токов (длительность периода посылки, повышения и снижения амплитуды импульсов) можно в определенных пределах изменять. Это позволяет значительно расширить леч. применение диадинамических токов, в частности использовать их для обезболивания у больных с непереносимостью непрерывных токов и для электро-стимуляции мышц при заболеваниях внутренних органов и поражениях периферических нервов. Мощность, потребляемая аппаратом из сети, 60 вт, вес 12 кг. Модель-717 - портативный аппарат, генерирующий те же разновидности токов, что и СНИМ-1, в «постоянной» форме посылок. Потребляемая аппаратом мощность 35 вт, вес 4 кг. Аппарат Тонус-1 используется в стационарных условиях и на дому; генерирует все разновидности токов, что и описанные выше аппараты, а также однотактный и двухтактный токи в новых разнообразных сочетаниях. Форма посылок - «постоянная». Потребляемая аппаратом мощность 25 вт, вес 7 кг. Зарубежные аппараты для лечения диадинамическими токами - Д падинам и к (ПНР), Бипульсатор (НРБ) и др.- генерируют диадинамический и гальванический токи, которые могут использоваться раздельно и в сочетании друг с другом. Форма посылок - «постоянная».

Для амплипульстерапии применяют отечественные аппараты Амплипульс-3Т и Амплипульс-4 (рис. 4). Схема аппаратов включает генератор несущих синусоидальных колебаний средней частоты (5000 гц), генератор модулирующих колебаний низкой частоты (10- 150 гц), генератор посылок и блок питания. Амплипульс-3Т генерирует синусоидальные модулированные колебания непрерывные («постоянная модуляция») и в чередовании с паузой («посылка - пауза») с импульсами других частот («перемежающиеся частоты») или с смодулированными колебаниями («посылка - несущая частота»). Длительность посылок может регулироваться от 1 до 5 сек. Токи используют в режиме переменного и постоянного тока. Глубину модуляции (степень ее выраженности) можно изменять. С увеличением глубины модуляции усиливается возбуждающее действие токов. Это учитывают при методике леч. использования аппарата. Потребляемая аппаратом мощность не более 170 вт, вес 17 кг. Амплипульс-4 - портативная модель аппарата (вес 7,5 кг); генерирует те же разновидности токов, что и Амплипульс-3, но с меньшими модификациями.

В отечественном аппарате для флюктуоризации АСБ-2 источником напряжения переменного тока звуковой частоты (от 100 до 2000 гц) является германиевый диод. Напряжение в аппарате подается в трех вариантах: в переменной, частично «выпрямленной» и постоянной полярности (соответственно ток № 1, 2, 3). Для применения в стоматологии к аппарату придается набор внутриротовых электродов. Вес аппарата 6,5 кг, потребляемая мощность 50 вт.

Все описанные аппараты, за исключением Тонус-1 и Амплипульс-4, нуждаются в заземлении при использовании.

Аппараты, генерирующие И. т. с прямоугольной, треугольной и экспоненциальной формой импульсов,- см. Электросон , Электродиагностика , Электростимуляция . Серийного выпуска отечественных аппаратов для лечения интерференционными токами нет, т. к. аппараты типа Амплипульс эффективнее. Аппараты для электронаркоза интерференционными токами - см. Электронаркоз .

Лечебные методики

Лечебные методики (излагаются применительно к лечению болевого синдрома - наиболее частым случаям использования И. т.). Воздействие И. т. осуществляется через электроды (со смачиваемыми гидрофильными прокладками), которые подключают к выходным клеммам аппарата и фиксируют на теле пациента. Величина тока «в цепи пациента» устанавливается по его ощущениям (до четкой, но безболезненной вибрации тканей под электродами) и по показаниям измерительного прибора - миллиамперметра. Процедуры проводят ежедневно, а при острых болях 2 раза в день с интервалом в 3-4 часа. При последовательном воздействии на несколько зон продолжительность всей процедуры не должна превышать 20 мин. На курс лечения в зависимости от обезболивающего эффекта назначают от 1 - 5 до 12-15 процедур. При лечении токами постоянной полярности катод на конечности располагают на зону болей, анод - чаще поперечно по отношению к катоду; при воздействии на область позвоночника - паравертебрально.

При диадинамотерапии последовательно воздействуют сначала двухтактным непрерывным или двухтактным волновым током (в «постоянной» или «переменной» форме посылок) в течение 10 сек.- 2 мин. (в зависимости от зоны воздействия), затем токами «короткий и длинный» периоды (каждым по 1 - 3 мин.), в зависимости от выраженности болей.

В процессе процедуры возможно переключение полярности (при наличии нескольких болевых точек) с соблюдением правил техники безопасности (все переключения ручек аппарата проводятся при выключенном «токе пациента»).

При амплипульстерапии последовательно воздействуют по 3-5 мин. модуляциями «посылка - несущая частота» и «перемежающиеся частоты». Режим воздействия, частоту и глубину модуляций назначают в зависимости от выраженности болей. При острых болях - режим переменного тока, частота 90-150 гц, глубина модуляции 25-50-75%, при неострых - режим переменного или постоянного тока, частота 50- 20 гц, глубина модуляции 75-100%. В тех случаях, когда резкое возбуждающее действие токов нежелательно, их применяют при глубине модуляции от 25 до 75% (в зависимости от зоны воздействия и выраженности болей).

Воздействие интерференционными токами проводят двумя парами электродов от двух отдельных цепей тока, располагая их так, чтобы перекрест силовых линий был в зоне проекции патол, очага. Ритм и частоту модуляций назначают в зависимости от выраженности болей в диапазоне от 50 до 100 гц.

Воздействия флюктуирующими токами на слизистую оболочку ротовой полости проводят внутриротовыми электродами, на кожу - пластинчатыми. При острых и обострившихся воспалительных процессах в челюстно-лицевой области применяют ток переменной полярности, при хрон, воспалительных процессах и пародонтозе - ток частично выпрямленной или постоянной полярности.

Повторные курсы лечения И. т. при клин, показаниях можно назначать через 2-3 нед. Детям переменные И. т. средних частот (синусоидальные модулированные) назначают в возрасте с 1 года; остальные виды И. т.- чаще детям старше 5 лет по тем же показаниям и с применением тех же методических приемов, что и у взрослых.

В комплексном лечении И. т. широко сочетают не только с медикаментозным лечением, но и с другими физио- и бальнеопроцедурами - лекарственным электрофорезом (см.), гальванизацией (см.), общими теплыми пресными и минеральными ваннами и теплыми душами, местными тепловыми процедурами, массажем и леч. гимнастикой. При правильном проведении процедур И. т. осложнений не наблюдается. Не рекомендуется воздействовать на одну и ту же зону И. т. и ультрафиолетовыми лучами в эритемной дозировке.

Библиография: Бернар П. Д. Диадинами-ческая терапия, пер. с франц., М., 1961; ЛивенцевН.М.иЛивенсонА.Р. Электромедицинская аппаратура, М., 1974; Практическое руководство по проведению физиотерапевтических процедур, под ред. А. Н. Обросова, с. 40, М., 1970; Справочник по физиотерапии, под ред. А. Н. Обросова, с. 37, М., 1976; Физические факторы в комплексном лечении и профилактике внутренних и нервных болезней, под ред. А. Н. Обросова, М., 1971.

М. И. Антропова.

Электрические токи широко используется в физиотерапии. Изменения в их параметрах при этом могут диаметрально влиять на механизмы действия и наблюдаемые эффекты на организм.

Высокочастотные токи в физиотерапии

Токи, применяемые в медицинских целях, подразделяются на низкие, средние и высокие. Высокочастотный ток определяется на частоте более 100000 герц.

Токи высокой частоты генерируются специальным оборудованием и применяются без непосредственного контакта с пациентом. Исключением является метод местной дарсонвализации, который использует воздействие высокочастотных токов через специальные электроды на теле.

Многие физиологические эффекты ВЧ-токов базируются на образовании эндогенного тепла в тканях. Высокочастотные токи вызывают мелкие колебания на молекулярном уровне, в результате чего выделяется тепло. Это тепло воздействует на разных глубинах в тканях, а эффект сохраняется какое-то время после завершения процедуры.

Применение ВЧ-токов в медицинской практике

Влияние высокочастотных токов на центральную нервную систему является седативным и на вегетативную – симпатолитическим, в общем, ВЧ-токи имеют расслабляющее действие на нервную систему. То же самое можно сказать и об их влиянии на гладкие мышцы бронхов, где спазмолитический эффект сочетается с противовоспалительным действием .

ВЧ-токи показаны при болевых синдромах при невралгии, неврите, радикулите и т.п. Обезболивающий эффект обусловлен увеличением болевого порога рецепторов кожи и ингибированием передачи болевых сигналов через нервы.

Процедуры с применением высокочастотных токов эффективны при медленном зарастании тканей при ранах, пролежнях и трофическом диабете. Этот механизм действия связан с индуцированием эндогенного тепла расширяющего сосуды. При спастических состояниях, таких, как болезнь Бюргера или синдром Рейно ВЧ-токи также могут облегчить некоторые симптомы.

В другом случае, влияние токов высокой частоты на кровеносные сосуды является тонизирующим и используется при лечении варикозного расширения вен и геморроя. Иногда бактерицидный эффект высокочастотных токов применяется для лечения инфицированных ран. Бактерицидное и противомикробное действие ВЧ-токов имеет косвенные механизмы, увеличивающие локальные кровотоки, стимулирование и ускорение фазы воспалительного процесса.

Противопоказаниями к применению всех типов токов в медицине являются крупные металлические предметы в тканях, имплантированные кардиостимуляторы, беременность, склонность к кровотечению и некоторые другие.

Токи ультравысокой частоты

Токи ультравысокой частоты являются еще одной группой высокочастотных токов. Они также работают по принципу образования эндогенного тепла и направленной активизации обмена веществ в определенных тканях. Их действие применяется в ответ на самые различные патологические процессы. Время одной процедуры составляет в среднем 10-15 минут, а курсы различаются по длине в зависимости от достигнутого результата.

Облучение почки токами ультравысокой частоты при остром и хроническом гломерулонефрите дает сосудорасширяющий и противовоспалительный эффект, действуя на сосуды, и усиливает диурез. С другой стороны, облучение надпочечников естественным образом стимулирует выработку кортикостероидов и используется при лечении некоторых аутоиммунных заболеваний.

Третья группа высокочастотных токов, применяемых в медицине – сантиметровые высокочастотные токи. СВЧ волны воздействуют на кровь, лимфу и паренхиматозные органы. Сантиметровые волны имеют обедненный эффект на 3-4 сантиметра вглубь поверхности тела.

Принцип действия всех типов высокочастотных токов связан с образованием эндогенного тепла. Последнее оказывает различное влияние на различные органы. Разница между токами в частоте определяет глубину проникновения тепла в тело и предпочтения для лечения определенного типа ткани, с большим или меньшим содержанием воды. Лечение ВЧ-токами должно строго соответствовать типу патологии, местонахождению и виду ткани.

Низкочастотные токи в физиотерапии

Низкочастотный ток определяется от одного до 1000 герц. В пределах этого диапазона, в зависимости от частоты, эффекты НЧ-токов отличаются. Большинство медицинского оборудования используют токи низкой частоты с частотой 100-150 Гц.

В общем, терапевтическое действие импульсных токов низкой частоты, может быть разделено на раздражающее и подавляющее. Каким будет эффект такой терапии, зависит главным образом от частоты тока. Низкочастотные токи влияют на электрически возбудимые структуры, такие, как нервы и мышцы.

Применение токов низкой частоты осуществляется посредством электродов, которые размещаются на травмированных мышцах, больном участке тела или другом месте. В большинстве случаев электроды накладывают на кожу. Возможно, однако, их введение во влагалище, прямую кишку или имплантация в определенных группах мышц и костномозговом канале, и даже в головном мозге .

Нормальный процесс возбуждения нервных и мышечных клеток достигается за счет изменения заряда по обе стороны от положительного и отрицательного электродов. Применение электрического тока с определенными характеристиками вблизи возбудимых структур оказывает стимулирующее воздействие на них. Локальный способ действия тока обусловлен изменением заряда мембраны клеток.

Применение низкочастотных токов в медицине

Низкочастотные токи используются для стимуляции мышц с сохраненной иннервацией, например, когда при иммобилизации после переломов костей развиваются гипотрофия и гипотония (низкий тонус) мышц в иммобилизованной области. Это происходит потому, что мышцы не выполняют движения и не стимулируются нервами.

В этих случаях, приложенный ток низкой частоты вызывает сокращение части мышечного волокна, что улучшает кровоснабжение и, до известной степени, помогает предотвратить возникновение тяжелой гипотрофии. Тем не менее, чтобы достичь такого эффекта, электростимуляция должна применяться достаточно часто.

В других случаях, стимулирование мышцы может быть нарушено иннервацией (паралич, парез). Необходимо повторное использование низкочастотных токов, но с их различными физическими характеристиками. Цель состоит в том, чтобы стимулировать мышцы и восстановить целостность нерва.

Электростимуляция может быть применена не только к скелету, но и при различных заболеваниях гладких мышц, таких как послеоперационная атония кишечника, послеродовая атония матки и пр. Другое применение этого метода – стимуляция венозной стенки во время варикоза и геморроя. Противопоказания для стимулирования низкочастотными токами – беременность, кардиостимуляторы и некоторые другие условия.

Второе основное применение низкочастотных токов – снижение боли при невралгии, миалгии, тендините, головных болях и других условиях. Наиболее распространенный метод – чрезкожная электрическая стимуляция нервов. При данном виде стимуляции, идет воздействие на конкретные весьма чувствительные нервные волокна, которые блокируют передачу болевой информации на уровне спинного мозга. Продолжительность одного сеанса такой терапии составляет от 10 минут до 1-2 часов. Наиболее подходящая частота для достижения анальгезирующего эффекта составляет около 100 Гц.

Отказ от ответственности: Информация, представленная в этой статье про применение низкочастотных и высокочастотных токов в физиотерапии, предназначена только для информирования читателя. Она не может быть заменой для консультации профессиональным медицинским работником.

Студент должен знать : структурную схему электростимулятора, способ получения импульсных токов прямоугольной формы с помощью мультивибратора; основные характеристики импульсных токов и способы их измерения; принцип преобразования прямоугольных импульсов в импульсные токи другой формы с помощью дифференцирующих и интегрирующих цепей;

Студент должен уметь : с помощью макета мультивибратора получать на экране осциллографа импульсные токи различной формы, измерять параметры импульсов, работать с аппаратами электростимуляции.

Краткая теория Импульсные токи, применяемые в медицине.

В медицине для диагностических и лечебных целей, кроме постоянного тока малой силы (гальванизация), применяют ток в виде отдельных импульсов, которые характеризуются определённой длительностью и последующей за ними паузой. Времяисоставляют период идеального импульса(рис. 1).

Идеальные импульсы

При гальванизации медленное увеличение силы тока вызывает постепенное изменение концентрации ионов в клетках, которое ведёт к незначительному раздражению нервных окончаний и сокращение мышц при этом не происходит (адаптация ткани).

Значительное физиологическое действие на ткани организма оказывает резкое изменение силы тока, например, в момент замыкания или размыкания цепи. При этом происходит быстрый сдвиг ионов из установившегося положения, который оказывает на легко возбудимые ткани, особенно нервную и мышечную, значительное раздражающее действие и это действие пропорционально скорости изменения силы тока, т.е.
.

Лечебный метод, использующий возбуждение мышц или органов импульсными токами, называют электростимуляцией. В настоящее время в медицине применяют следующие виды импульсов тока различных по форме, длительности и частоте.

1. Импульсный ток прямоугольной формы (рис. 2а) – длительностькоторого составляет 0,1 - 1,0 мс при частоте 10 - 100 гц. Такие токи усиливают тормозящие процессы в центральной нервной системе, поэтому их используют для получения состояния, аналогичного физиологическому сну (электросон). Импульсный ток применяется при некоторых психических заболеваниях, а также заболеваниях, связанных с нарушением функции кортиковесцериальной системы (язвенная болезнь желудка, гипертоническая болезнь);

Тетанизирующйй ток (рис. 26) - характеризующийся треугольной формой импульсов с длительностью сигналов I - 1,5 мс и частотой 100 гц. Он вызывает длительное сокращение поперечно - полосатых мышц. Его применяют для электрогимнастики – упражнения мышц при нарушенной их функции;

Экспоненциальный ток (рис. 2в) с длительностью импульсов от 1,6 до 60 мс с частотой 8 - 80 гц применяют для стимуляции мышц. В зависимости от степени поражения мышц выбирают соответствующий экспоненциальный ток, преимущество которого перед тетанизирующим током заключается в том, что он может вызвать двигательную реакцию более глубоко пораженных мышц.

Импульсные токи, применяемые в медицине

Диадинамические токи представляют собой два тока с полусинусоидальной формой импульсов - с частотой 50 импульсов в секунду (однотактный непрерывный) (рис. 2г) и 100 импульсов в секунду (двухтактный непрерывный) (рис. 2д). Принципиальное отличие их от других состоит в том, что их можно ритмически модулировать по частоте, амплитуде и форме, чтобы предотвратить адаптацию ткани к электрическому раздражению.

Диадинамические токи получили признание благодаря их болеутоляющему действию, механизм которого нервно-рефлекторный по типу нервной блокады. Действие такого тока приводит к физико-химическим изменениям в клетках, изменению проницаемости капилляров, вызывает реактивную гиперемию, способствует улучшению лимфо- и кровообращения, усилению притока питательных веществ и удалению продуктов обмена, что ведет к уменьшению отечного и воспалительного процессов в ткани, уменьшаются вегетативно – сосудистые нарушения.

Для получения физиологического эффекта пользуются силой тока в пределах между порогами восприятия и болевого ощущения (рис.3).

Рис. 3.

Схематическое изображение синусоидального (а),

тетанизирующего (б), экспоненциального (в) токов

(зона действия заштрихована)

Импульсные токи вырабатывают с помощью электронно-ламповых или транзисторных генераторов. Целью данной работы является изучение мультивибратора-генератора прямоугольных импульсов (рис.4) с широкими пределами регулировки их длительности и частоты.

Низкочастотная импульсная терапия и синусоидальные токи

Используют в лечении болевого синдрома. Наиболее часто это пояснично- крестцовый радикулит - дорсалгия. По статистике у каждого второго человека в течение жизни она бывает. Физиотерапия весьма эффективна.

Низкочастотная импульсная электротерапия признана одним из наиболее эффективных методов лечения. Успешно конкурирует с лекарственной терапией. Часто используется электросон, динамотерапия, пульстерапия, флуктуризация, нейроимпульсная терапия и адаптивно-динамическая, с биологической обратной связью и электростимуляция. Широкие терапевтические возможности связаны с возможностью изменять характеристики импульсов. Применение приводит к нормализации функции ЦНС, высших вегетативных центров, состояния гемодинамики, приводит к ликвидации болевого синдрома, спазма гладкой мускулатуры внутренних органов, выраженное противовоспалительное и трофикостимулирующее действие.

Диадинамические токи (ДДТ) разработаны и введены в практику Пьером Бернаром, это импульсные токи с частотой 50-100 Гц с полусинусоидальной формой импульса, используется ряд их разновидностей:

- Двухтактный непрерывный (двухфазный фиксированный) - с частотой 100 Гц, при наложении электродов и подаче тока под электродами ощущение легкой вибрации и жжения, хорошо переносится пациентами, применяется для борьбы с болевым синдромом, часто в качестве подготовительного тока в лечении резко выраженного болевого синдрома;

- Однотактный непрерывный (однофазный фиксированный) - с частотой 50 Гц, при подаче на пациента под электродами ощущение крупной вибрации, улучшение электропроводоности тканей, трофики тканей, кровоснабжения; К первым двум быстро развивается привыкание. Нужно интересоваться

ощущениями пациента, в середине процедуры они могут исчезнуть, добавляют силу тока до появления вибрации.

- Однополупериодный ритмический (ритм синкопа) - чередование однополупериодного тока, который прерывается паузами, в момент подачи сокращение нервно-мышечного аппарата, а в паузу его расслабление, применяется для стимуляции;

- Короткий период - чередование однотактного и двухтактного непрерывных токов, которые чередуется через секунду или две секунды, отмечается местное повышение температуры ткани в месте наложения электродов на 0,5С, усиление и ускорение кровотока, выраженный обезболивающий эффект (!), улучшаются обменных процессы и трофика тканей;

- Длинный период - чередование одно- и двуполупериодного непрерывных токов, одноПП идет в течение 2 секунд, а двуПП около восьми секунд, обладает раздражающими свойствами, более выражены, в результате использования отмечается улучшение трофики тканнй, выраженное рассасывающее действие, тонизация ГМ внутренних органов, лечение спаек, рубцов, контрактур.

Помимо них есть волновые токи (на российских аппаратах):

- однополупериодный волновой (исходный ток - однотактный непрерывный ток, который в течение 2 с идет на максимальное значение, на нем длится 4 с, длительность 12 с)

- двухтактный волновой (исходный для получения ток - переменный, двухтактный непрерывный)

Используют волновые токи в начале курса лечения у детей, пожилых и при наличии резко выраженного болевого синдрома. Обладают мягким раздражающим действием, легко переносятся, привыкание мало выражено.

Механизм действия:

Ритмическое раздражение током прибором создает новый доминантный очаг в коре ГМ и вызывает подавление патологической доминанты. значительно улучшают кровообращение, лимфоток, способствуют улучшению коллатерального кровообращения (используют при сосудистых заболеваниях нижних конечностей). Вызывают сокращение поперечно-полосатых мышц, применяется для электростимуляции. Выраженное рассасывающее и противовоспалительное действие связано с улучшение КО и уст ранением из очага воспаления токсинов. Эффективны как в острой, так и под острой стадии заболевания, широко применяются в лечении рубцовых и спаечных процессов, также для введения лекарственных веществ (диадинамоэлектрофорез).

Показания: заболевания НС, опорно-двигательного аппарата, с болевым синдромом, лечение спортивных травм, заболевания ССС, спастические колиты.

Противопоказания: нарушения чувствительности к току, склонность к кровотечению, злокачественные новообразования, острые воспалительные процессы.

Синусоидальные [какие-то там] токи. Их предложил Ясногородский. Обладают наибольшим обезболивающим действием. Исходный ток - переменный ток с частотой 5 тыс Гц.

Разновидности (роды работы):

- Постоянная модуляция - с частотой 10-150 Гц, в результате легкое покалывание, жжение и вибрация, однако быстро проходят в связи с привыканием к току;

- Посылка пауз - посылка модулируемых, ощущения те же, похож на ритм синкопа, сокращение мышц и расслабление их в паузы; Резко болезненных ощущений возникать не должно!

- Перемежающиеся частоты - 1я 150 Гц, 2я 10-100 Гц, борьба с болевым синдромом;

- Перемежающиеся частоты паузы - 50 Гц, затем 10-100 Гц, сменяются паузами, для нейробиостимуляции, борьба с гипотрофией ткани.

1. Переменный - ток выше и ниже изолинии

2. Выпрямленный - положительная или отрицательная фаза, введение лекарств

(амплипульсфорез)

Глубина модуляции - изменение амплитуды колебаний между серией импульсов по сравнению с [што это было] токов частоты.

Частота модуляции:

Большие частоты 100-150 Гц с небольшой 25% глубиной модуляции при болевом синдроме. Уменьшают до 50-70 Гц и увеличивают глубину до 50/75%. Ликвидируется после 8-10 процедур.

Механизм действия:

Те же процессы, что и при лечении диадинамическими токами. Выраженный обезболивающий эффект вследствие непосредственного действия тока на нервные рецепторы и мышечные образования, повышение лабильности и биоэлектрической активности образований, упорядоченный режим приводит к подавления патологической доминанты. Выделение в ЦНС морфиноподобных пептидов, улучшение КО нервно-мышечной ткани.

В большинстве случаев используют переменный режим. Выпрямленный - для амплипульсфореза. Лекарственное вещество проникает более глубоко в ткани, это анальгетики, вазодилататоры, спазмолитики, ганглиоблокаторы.

Показания: в косметологии для коррекции фигуры, заболевания НС с вегетативно- сосудистыми и двигательными нарушениями, лечение ГБ, заболевания органов дыхания и пищеварения, суставов, мочеполовой системы (хронические аднекситы и простатиты), ЖКБ, МКБ, варикоз.

Электроаэрозольтерапию широко используют в лечении заболеваний дыхательных путей. Это сочетанное лечебное воздействие частиц лекарственных веществ во взвешенном состоянии в воздухе и наделенных одноименным + или - зарядом. Быстрое и высокоэффективное воздействие, легко переносится. При ингаляции лекарственное вещество оказывает воздействие на слизистую ДП, проникающая способность и уровень действия зависит от их величины (степени дисперсности). Высокодисперсные препараты при инспирации достигают самых нижних отделов ДП. Среднедисперсные проникают в мелкие, средний и крупные бронхи. Низкодисперсные и капельные аэрозоли оседают в верхних отделах (гортань, трахея, носоглотка). Благодаря большой площади соприкосновения аэрозоля со слизистой и процессу депонирования в стенке наблюдается усиление эффекта и их пролонгированное действие. Имеют значительное преимущество по сравнению с обычными. Электрический принудительный монополярный заряд делают систему более устойчивой, в результате взаимного отталкивания заряжённых частиц они в тканях организма не коагулируют, частица лучше оседает в слизистой бронзов и меньше выделяется в выдыхаемом воздухе, что более экономично. Продолжительность процедуры 10-15 мин, курсом 10-30 процедур, иногда даже до нескольких раз в день.

Показания: острые и хронические неспецифические заболевания органов дыхания (бронхоэктатическая болезнь), бронхиальная астма, ТВ легких, ГБ.

Противопоказания: распространенная буллезная эмфизема, легочное кровотечение, выраженный АС коронарных сосудов.

Физические основы низкочастотной электротерапии

Лабораторные работы №№ 14, 15

Литература

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика, «Высшая школа». М., 1987 г., гл. 15, 18, и 19.

2. Ливенцев Н.М. Курс физики, «Высшая школа». М., 1978 г., гл. 6, 27, 28.

3. Губанов Н.И., Утепбергенов А.А. Медицинская биофизика, «Медицина». М., 1978 г., гл. 9.

4. Medizinische Physik (Physik fur Mediziner, Pharmazeuten und Biologen). Springer – Verlag Wien New York 1992.

Контрольные вопросы

1. Что такое электрический ток? Условия его существования.

2. Закон Ома для участка цепи. Закон Ома для полной цепи.

3. Что такое плотность тока? Как она находится?

4. Что такое импульс, импульсный ток?

5. Назовите основные характеристики импульса, импульсного тока.

6. Дайте определение переменного тока. Запишите уравнение синусоидального тока.

7. Электролит как проводник электрического тока.

8. От чего зависит проводимость электролита?

9. Что такое электрическая емкость? От чего она зависит?

10. Чем обусловлены емкостные свойства биологических тканей?

11. Как влияют емкостные свойства тканей на прохождение импульсного тока?

12. Что такое полное сопротивление в цепи переменного тока?

13. От чего зависит электропроводность биологических тканей?

14. Эквивалентная электрическая схема биологических тканей (с пояснениями).

15. Как зависит емкостное сопротивление от частоты переменного тока?

16. Закон Джоуля-Ленца.

17. Можно ли аппараты для низкочастотной электротерапии применять для прогревания биологических тканей (ответ обосновать с использованием соответствующих законов).

Краткая теория

Раздражение электрическим током определенного характера и силы у большей части органов и тканей вызывает такую же реакцию, как и естественное возбуждение. Кроме того, это воздействие можно строго дозировать как по силе, так и по времени. Это широко используется в физиологии и медицине. В физиологии при изучении возбудимости различных органов и тканей, преимущественно нервной и мышечной, в медицине - при недостаточности или нарушении естественной функции тех или иных органов и систем.

Использование раздражающего действия электрического тока с целью изменения функционального состояния клеток, органов и тканей называется электростимуляцией.

Результат действия переменного тока на живую биологическую ткань зависит не только от его амплитудных значений, но и от частоты, формы и длительности импульсов. Так при высоких частотах (500кГц и более) электрический ток обладает в основном тепловым действием, а при низких и звуковых - раздражающим.

Для обсуждения этого вопроса мы должны помнить, что биологическая ткань обладает свойством как проводника, так и диэлектрика. В основе раздражающего действия электрического тока лежит движение заряженных частиц тканевых электролитов (возникают токи смещения и проводимости). При этом перемещение свободных ионов, находящихся вне клетки, не ограничено. Свободные ионы внутри клеточной среды могут перемещаться лишь в объеме ограниченном плазматической мембраной. Смещение же связанных зарядов, под действием электрического поля, ограничено размерами атома или молекулы.

Опыт показывает, что постоянный ток в допустимых пределах раздражающего действия на ткани организма не оказывает. Раздражение возникает лишь при изменении силы тока, причем, сила раздражения зависит от скорости этого изменения и его мгновенных значений (закон Дюбуа-Раймона).

И если сила тока есть заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в единицу времени,

то изменяющая сила тока может быть представлена выражением:

Следовательно, раздражающее действие электрического тока на биологическую ткань можно связать с ускоренным движением зараженных частиц под действием электрического поля.

На практике для этих целей используются электрические импульсы (кратковременное действие силы тока или напряжения). (*)При этом воздействие осуществляется как одиночными, так и повторяющимися импульсами - импульсным током. Экспериментально установлено, что в момент замыкания электрической цепи (постоянный или импульсный токи) наибольшее раздражающее действие возникает у отрицательного электрода (катода), а наименьшее - у положительного (анода). Это обусловлено уменьшением порога возбудимости клетки. Поэтому при электростимуляции импульсными токами катод принято считать активным электродом.

(*)Электрическими импульсами называются кратковременные изменения cилы тока или напряжения. Общий вид электрического импульса представлен на рис. 1а, прямоугольного импульса - на рис. 1b. Характеристиками импульса являются: 1-2 - передний фронт, 2-3 - вершина, 3-4 - срез (задний фронт). На рис. 1а обозначены: tф - длительность переднего фронта импульса; tи - длительность импульса; tср - длительность заднего фронта. Отношение изменения напряжения или силы тока ко времени, за которое это изменение произошло

tф= 0.8 Umax / tф или (3)

dU/dt = (0.9Umax - 0.1Umax) / tср= 0.8 Umax / tср,

называют крутизной фронта импульса. Как несложно увидеть, скорость нарастания (крутизна) переднего фронта прямоугольного импульса (рис. 1b) максимальна (в идеальном случае имеет бесконечно большое значение).

Раздражающее действие импульсов тесно связано с их характеристикой. Согласно закону Дюбуа-Раймона, раздражающее действие одиночного импульса зависит от скорости нарастания его мгновенных значений, т. е. от крутизны его переднего фронта. Эту зависимость связывают с аккомодацией - способностью возбудимых тканей повышать свой порог возбуждения (приспосабливаться) к нарастающей силе раздражающего фактора. Она выражается в снижении порога ощутимого тока (i п) при увеличении крутизны переднего фронта одиночного достаточно длительного импульса. Таким образом, наибольшей раздражающей способностью должен обладать импульс тока, передний фронт которого имеет максимальную скорость нарастания, т.е. импульс прямоугольной формы, наименьшей - линейно нарастающий ток. Иными словами, пороговый ток для прямоугольного импульса ниже, чем для импульсов любой другой формы (рис. 1b и рис. 2).

U

0.9Umax U,I

0.1Umax

1 tф 2 3 tср 4 t tи­­ t

a) tи b)

Минимальный угол наклона () линейно нарастающего тока, который еще способен вызвать процесс возбуждения, получил название критического угла наклона или минимального градиента. Он отражает скорость изменения тока и определяется в единицах реобаза/c или мА/с .

Факт отсутствия раздражения, при медленно нарастающем во времени действии раздражителя, объясняется тем, что в мембранах клеток возбудимых тканей происходит перестройка фосфолипидных образований, приводящая к появлению натриевой инактивации, т.е. закрытию натриевых каналов.

Iп

1

Рис. 2. Пороговая сила тока при различной скорости нарастания переднего фронта линейно нарастающего тока. Наименьшее пороговое значение для переднего фронта прямоугольного импульса - цифра 1.

Процесс натриевой инактивации без предварительной натриевой активации, направленный против возникновения процесса возбуждения, при медленно нарастающей во времени силе раздражителя, получил название «аккомодация».

Чем быстрее наступает аккомодация, тем больше угол () критического наклона (рис. 2) и, наоборот, при медленной реакции клеток - угол () мал. В норме нервная ткань обладает свойством быстрой аккомодации, относительно медленной аккомодацией обладает гладкая мускулатура. Следует отметить, что способность к аккомодации у возбудимых тканей зависит от их функционального состояния. Так у патологически измененной мышечной ткани скорость натриевой инактивации снижается. Для них более физиологическими при электростимуляции будут импульсы тока с соответствующим характеру реакции клеток постепенно нарастающим передним фронтом (нарастание переднего фронта может иметь зависимость отличную от линейной, например, экспоненциальную).

Действие на ткани ритмически повторяющихся импульсов называется частотным раздражением . Оно позволяет выявить способность ткани давать оптимальную реакцию на действие раздражающего фактора в определенных пределах частоты его повторения. Эта способность названа Н.Е. Введенским лабильностью или функциональной подвижностью . Определение лабильности осуществляется путем наблюдения характера реакции при различной частоте раздражающих импульсов.

При электростимуляции, как лечебном методе, чаще используется частотное раздражение импульсами в форме посылок различной длительности с паузами для отдыха. Однако, чтобы процедура не наносила вреда и имела хороший эффект, характеристики импульсов такие, как: амплитуда, длительность, частота и форма, должны соответствовать состоянию тканей. Например, для пораженных мышц опорно-двигательного аппарата «физиологичны» будут более длительные импульсы с постепенно нарастающим передним фронтом и значительно более низкой частотой, чем для здоровых. Выявление этого важного соответствия проводится при помощи электродиагностики. При электродиагностике исследуется характер реакции тканей на электрическое раздражение с различными параметрами (одиночные импульсы разной длительности и формы, ритмическое раздражение различной частоты и т.п.). При этом имеется возможность одновременно установить причину и степень их поражения. Параметры импульсов или импульсного тока, дающие оптимальную реакцию на раздражение, используются затем для проведения лечебных процедур.

Для избежания химического ожога электростимуляция проводится при помощи наложенных на тело электродов с прокладкой, смоченной изотоническим раствором (0,9% NaCl). При этом активный электрод имеет небольшую площадь (точечный электрод), что позволяет сосредоточить раздражающее действие тока на небольших участках тела, раздражение которых наиболее эффективно в данном случае (точки, в которых нервные волокна расположены близко к поверхности тела, точки вхождения нервного волокна в мышцу и др.).

Импульсный ток, применяемый при электростимуляции

Электростимуляция (кардиостимуляция, стимуляция опорно-двигательного аппарата и др.) в ее прямом назначении - одно из направлений использования импульсных токов. Однако в современной электротерапии импульсные токи широко используются также при лечении нервных заболеваний, заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ, при расстройствах периферического кровообращения, болевых синдромах и т.д. Для этих целей, кроме рассмотренных простых форм импульсов (рис.3), используются синусоидально-импульсный ток низкой частоты (иногда его называют диадинамическим) (рис. 4), синусоидально модулированный ток звуковой частоты и модулированный ток ультразвуковой частоты.

На рис. 3 показаны некоторые графики импульсного тока, применяемого при электростимуляции центральной нервной системы и мышц.

Синусоидально-модулированный ток представляет собой несущую - переменный или выпрямленный ток звуковой (4000 - 5000Гц) или ультразвуковой частоты, модулированную по амплитуде частотой от 30 до 150Гц (рис. 5).

Для получения синусоидально-модулированного тока звуковой частоты используются специальные аппараты типа «Амплипульс».

Использование модулированных токов повышенной частоты в аппаратах типа «Амплипульс» обусловлено высоким сопротивлением живой ткани (особенно кожи) токам низкой частоты. Благодаря применению высокочастотного тока, он, при незначительном сопротивлении со стороны кожи, глубоко проникает в ткани (емкостные свойства). Раздражающее действие при этом оказывает его низкочастотная модулирующая составляющая. В аппаратах амплипульстерапии имеется четыре частоты амплитудной модуляции несущей: 30, 50, 100 и 150Гц.

Для уменьшения явления адаптации и тем самым повышения эффективности воздействия прибегают к автоматическому чередованию модулированных колебаний с паузами, модулированного и немодулированного колебаний, чередованию 2-х различных модулирующих частот. При использовании выпрямленного тока (см. рис. 5) электростимулирующее воздействие можно одновременно сопровождать лечебным электрофорезом. Кроме того, ступенчатое изменение в аппарате глубины модуляции несущей от 0 до >100% позволяет изменять силу воздействия на биологическую ткань и тем самым управлять лечебным процессом.

В аппаратах «Искра» несущая имеет ультразвуковую частоту (~ 110кГц и более), а модуляция осуществляется током низкой частоты не синусоидальной формы (рис. 10).

Несмотря на то, что в аппарате «Искра» используется высокочастотная несущая этот метод также можно отнести к низкочастотной электротерапии, так как ток высокой частоты, протекающий в цепи пациента (~20мкА), заметного теплового эффекта вызвать не может (см. закон Джоуля-Ленца).

Лабораторная работа №14