Изучение низкочастотных электрических токов, применяемых в физиотерапии
В физиотерапии нашли широкое применение низкочастотные электрические токи низкого напряжения. Эти токи используются в таких процедурах как электросон, диадинамотерапия, амплипульстерапия (терапия синусоидально-модули- рованными токами), электростимуляция.
Поэтому знание основных характеристик переменных электрических токов и понимание первичных механизмов действия этих токов на организм человека необходимо будущему врачу для более глубокого понимания лечебного и лечебно-профилактического действия этих токов.Цель работы:
Научиться объяснять характеристики синусоидальных и импульеных немодулированных и модулированных электрических напряжений и токов.
Научиться объяснять назначение и блок-схему аппарата “Амплипульс”.
Научиться объяснять первичные механизмы действия электрических токов.
Литература:
Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. — М.: Высшая школа, 1996.
Подготовка к работе
Изучить по рекомендованной литературе и уметь объяснять следующие вопросы:
Закон Дюбуа-Реймона.
Есть ли различие в раздражающем действии синусоидальных токов различной частоты? Формула Нернста для минимального раздражающего тока.
Характеристики синусоидального напряжения.
Характеристики синусоидального амплитудно-модули- рованного напряжения.
Характеристики импульсного немодулированного напряжения.
Характеристики импульсного модулированного напряжения.
Что такое диадинамотерапия, амплипульстералия, электростимуляция?
Первичные механизмы действия низкочастотных электрических токов. . .
Блок-схема и назначение аппарата “Амшгапульс”.
Объясните, какие формы напряжения воздействуют на пациента при различных режимах и родах работы аппарата “Амплипульс”.
Теоретические сведения
В процедурах электростимуляция, амплипульстерация, диадинамотерия и др. используется явление раздражения электрическим током различных тканей и органов.
Опыт по-казывает, что установившийся постоянный ток (не выходящий из допустимых пределов) раздражающего действия на организм почти не оказывает. Раздражающее действие вызывается при изменении силы тока и пропорционально скорости этого изменения. Закон Дюбуа-Реймона говорит, что раздражающее действие - ^ •Ток, обусловленный ионами тканевого электролита, определяется по формуле:
х = с • 2 • Р • V • 8, где
С — концентрация ионов,
— заряд иона в единицах элементарного заряда,
8 — площадь поперечного сечения,
Г — число Фарадея (заряд одного моля одновалентных ио-нов),
— скорость ионов.
Отсюда
(И ЙУ
= с • 2 • Г • 8 • — .
сН сН
Раздражающее действие переменного тока обусловлено ус-
Н V
корением ионов тканевых электролитов Поэтому в процедурах электростимуляция, амплипульстерапия, диадинамотерапия необходимо применение переменных электрических токов.
Мгновенное значение переменного синусоидального напряжения “И” (значение в данный момент времени) выражается формулой:
XI = П0 * зт(со • 1; + <р0),
где Ио — амплитуда, Ъ — время, ф0 — начальная фаза, со — круговая частота (со = 2 гсу, V — линейная частота).
Ид — амплитуда, ИЭфф — эффективное значение напряжения (11Эфф = ^—2. ), V — частота (или Т =;—) являются основными характеристиками синусоидального напряжения и остаются постоянными величинами в течение всего времени про-цесса.
Амплитудно-модулированные (а.м.) синусоидальные сигналы. А.м. синусоидальные сигналы образуются, когда амп-литуда основного несущего синусоидального сигнала с часто- т°й унес — подвергается модуляции (изменению) воздействием другого сигнала, называемого модулирующим и имеющим частоту Умод. При этом
унес >>умод-
То есть амплитудная модуляция — это изменение амплитуды несущего сигнала по определенному закону. Модуляция происходит в электронном устройстве, называемом модулятором, на которое подаются напряжения Чнес и 11МОд- На выходе модулятора образуется амплитудно-модулированное напряжение Х1ам.
Модулятор — это усилитель несущего сигнала, коэффициент усиления Кнес которого зависит от напряжения модулирующего сигнала Х1МОд.^нес = (^мод)-
Основной сигнал с частотой Унес представлен на рис. 1а, модулирующий сигнал с частотой Умод представлен на рис. 16, амплитудно-модулированное напряжение на рис. 1в. ¦
Основная особенность амплитудно-модулированного напря-жения Пам — изменение амплитуды напряжения от минимального ПА1* до максимального IIйм значения. Измене- '-'тах °тах _
ние амплитуды характеризуется коэффициентом глубины мо-
лудяции ш
Ийм — Щм
ГП = тах иШах .
ттам о. ттам ^ Ошах ' 0тах
т может изменяться от 1 до 0:
< т <1.
Коэффициент глубины модуляции можно выразить в % :
¦[т ам п ам
то/0 = °тах Ртах • 100%,
П^м + Пам . "тах итах
0% < т% ^ 100%.
Если И8м =0, то получим т = 100%.
итах .
Если И м§д>ИНоС ,тот >100% (перемодуляция), и в этом случае формула для расчета т неприменима. Сигнал будет прерывистый.
Импульсный смодулированный сигнал представляет собой непрерывную последовательность импульсов, которые могут иметь различную форму: а) прямоугольную, б) треугольную, в) трапециедальную и др. (рис. 2).
Рис. 1 Характеристики амплитудно-модулированного сигнала
Эти характеристики импульсного немодулированного сигнала являются постоянными величинами в течение всего времени процесса.
Амплитудно-модулированные (а.м.) импульсные сигналы образуются, если на непрерывную Последовательность импульсов, имеющую частоту Уишг, воздействовать модулирую-щим сигналом с частотой УМОд. Всегда выполняется условие уимп >умод (или тмод >тимп)- Модулирующий сигнал может быть и синусоидальным и импульсным. В первом случае получаем последовательность импульсов с меняющейся амплиту-
а) б) в)
Рис. 2 Основные характеристики импульсного немодулированного сигнала
1
Тимп^л^имп^гДеУи
* 1п, длительность переднего фронта — тп ф, дли-
хз ф
дои, во втором случае — серии импульсов, чередующиеся с паузами.
Такая серия называется посылкой (рис. 3). и ж уЛи
->4-
1 паузы между посылками
Рис. 3. Посылка импульсов
Для а.м. импульсного сигнала сохраняются все характеристики импульсного немодулированного сигнала и вводятся две новые характеристики: длительность посылки Посылки и длительность паузы между посылками ЪпауЗЫ между •
посылками
Для подачи электрических сигналов на пациента к выходу физиотерапевтических аппаратов подключаются электроды. Электроды накладываются на кожу пациента через гидрофильные прокладки, смоченные водой, которые служат для защиты кожи пациента от воздействия продуктов электролиза. При различных процедурах (амплипульстера- пия, электростимуляция, диадинамотерапия) через электроды на пациента подаются электрические сигналы различной формы.
а) Амплипульстерапия — лечение синусоидальными моду-лированными токами с Унес = 5000 Гц, УМОД от 30 Гц до 150 Гц.
Модуляция может осуществляться и синусоидальными и им-пульсными сигналами. Применение амплипульстерапии улучшает функциональное состояние нервной и мышечной системы, производит болеутоляющее действие, улучшает периферическое кровообращение и т.д.
Так как при амплипульстерапии частота Унес = 5000 Гц, сопротивление кожи невелико, что объясняется небольшим со-
1
противлением емкостной составляющей слоя кожи о )•
Частота 5000 Гц является только несущей. Напряжение (ток) с частотой 5000 Гц само по себе оказывает очень слабое раздражающее действие на ткани. Модуляция переменного напряжения с Унес = 5000 Гц низкими частотами обеспечивает наличие низкочастотной составляющей с УМОД В электрическом сигнале, которая и оказывает лечебное действие при амплитудах тока ьГо = 5 + 6 ма.
б) Электростимуляция — применение электрического тока для возбуждения или усиления деятельности отдельных органов или систем. Для электростимуляции используют модулированные и немодулированные импульсные сигналы. Наибольшее распространение в клинике имеет электростимуляция мышц опорно-двигательного аппарата, применяемая для предупреждения атрофии, например, при травматическом поражении нервного ствола.
Применяется электростимуляция при недостаточности мышц внутренних органов (кишечника, мочевого пузыря и др.). Особое место занимает в клинике электростимуляция сердечной мышцы. К методам электростимуляции относят методы воздействия импульсным током на центральную нервную систему (головной мозг), электросон, электронаркоз. Опыт показывает, что для стимуляции разных мышц и тканей оптимальные характеристики стимулирующего тока различны по форме, частоте и длительности импульсов.'в) Диадинамотерапия (ДДТ) — терапия импульсными или
а.м. импульсными токами низкой частоты и низкого напряжения, которое оказывает выраженное обезболивающее действие, улучшает периферическое кровообращение. Применяется при острых болях, связанных с нарушениями периферического кровообращения, заболеваниями периферической нервной системы, заболеваниями и повреждениями опорно-двигатель
ного аппарата. Токи ДДТ со стороны кожи встречают очень большое сопротивление, что обусловлено низкой частотой импульсных сигналов V = 50 + 300 Гц. Емкостная составляющая
импеданса кожи (—-—) для токов ДДТ значительно боль- ш'-'рог. сл.
ше, чем при амплипульстерапии. Основными путями проникновения токов ДДТ через роговой слой кожи являются протоки потовых и сальных желез (Кжелез), где создается большая плотность тока. Вследствие этого на роговом слое кожи создается значительный градиент электрического потенциала &гас! <р (значительная напряженность электрического поля Е) и возникают ощущения^ жжения и покалывания под электродами. Для получения лечеб-ного эффекта в глубоко расположенных тканях требуются относи-тельно большие амплитуды переменного тока 1= 30 ма.
Первичные механизмы действия переменных электрических токов в физиотерапевтических процедурах.
При действии переменных электрических токов возникает изменение концентрации ионов у оболочек клеток, что приводит к изменению биопотенциалов на мембранах клеток, а следовательно к изменению функционального состояния клеток. Как следствие изменения функционального состояния клеток происходит цепь физиологических процессов, в результате которых наблюдается: усиление притока крови к возбуждаемым волокнам и ее оттока; возбуждение чувствительных двигательных и вегетативных нервных волокон; активизация различных видов обменных процессов.
Назначение и блок-схема аппарата “Амплипульс”.
Аппарат “Амплипульс” вырабатывает синусоидальные модулированные напряжения для проведения процедур амплипульстерапии.
Прибор состоит из следующих основных частей: блока питания, генератора несущего синусоидального сигнала, модулятора, генератора модулирующего сигнала, усилителя (см.
рис. 4).Блок питания преобразует напряжение сети 220 В 50 Гц в различные необходимые п<эстоянные и переменные напряжения, которые подаются на все части прибора. Генератор несущего синусоидального сигнала вырабатывает напряжение синусоидальной формы с частотой Унес = 5000 Гц. Генератор сигнала модуляции вырабатывает напряжение синусоидальной
Рис. 4 Блок-схема прибора
формы с частотами модуляции VМОд = 30; 50; 70; 100; 150 Гц. Модулятор вырабатывает амплитудно-модулированное колебание. Усилитель — усиливает модулированное колебание, поступающее с выхода модулятора.
При различных режимах и родах работы аппарата “Амп- липульс” форма напряжения, а следовательно, и тока может варьироваться.
Кнопки “режим работы” обеспечивают 3 режима работы: I режим (~) — переменного тока, II режим (~) — пульсирующего тока одного направления, III режим (*)— пульсирующего тока противоположного направления.
Кнопки “род работы” обеспечивают 4 рода работы (4 р.р.):
р.р. — постоянная модуляция. Обеспечивает во всех 3-х режимах работы непрерывное амплитудно-модулированное напряжение.
р.р. — посылка и пауза. Обеспечивает во всех 3-х режимах посылки модулированного напряжения, чередующиеся с паузами.
р.р. — посылки модулированного напряжения чередуются с посылками несущего (немодулированного) напряже-ния. ,
р.р. — чередуются посылки напряжения с разными час-тотами модуляции. Одна УМ0Д1 = 150 Гц, другая уМОд2 — выбрана нажатием соответствующей кнопки.
Кнопки “длительность 8 (сек)” позволяют задавать длительность посылки 1; П0Сылки- При этом
^ посылки — ^ паузы между • посылками
Кнопки “частота Нг” — позволяют задавать частоту модуляции ^-\хоД'
Кнопки “модуляция % ” Позволяют задавать нужный коэф-фициент глубины модуляции т%.
Ручка “ТОК” позволяет изменять значение тока в цепи пациента.
Кнопка “электроды” позволяет подавать напряжение на электроды (на выход аппарата).
Выполнение работы
Задание 1. Изучение кнопок управления аппарата “Амплипульс”:
а) Найти на передней панели аппарата все указанные выше кнопки.
б) Подключить аппарат “Амплипульс” с помощью соедини-тельного кабеля к осциллографу по схеме (рис. 5).
в) Включить “Амплипульс” и осциллограф в сеть 220 В 50 Гц с помощью кабелей питания.
г) Включить тумблеры “сеть” на приборах и прогреть приборы в течение 10 минут.
соединительный
кабель
Рис. 5. Схема регистрации сигналов
Задание 2. Изучение формы найряжения, подаваемого на пациента в различных режимах.
а) оформите в тетради таблицу: №№ Установить Измерить Рассчитать Режим Род умод т% ^отах ^отт т% работы работы 1. I режим I р.р. 100 0 2. I режим I р.р. 100 50 3. I режим 2 р р. 150 100 4. II режим ' 3 р.р. 70 75 5. III режим 4 р.р. 100 100
б) Установите на передней панели аппарата “Амплипульс” кнопки в положения, указанные в таблице, а также нажмите кнопки “Электроды” и “диапазон”, добейтесь четкого изображения на экране осциллографа для всех 5-ти указанных случаев.
Для 2 р.р., 3 р.р., 4 р.р. необходимо нажать кнопку “длительность 8” 1—1,5 сек.
Примечание: значения УМОД и ш% преподаватель может из-менять.
в) Зарисуйте в тетради изображение сигналов для всех указанных случаев.
г) Рассчитайте коэффициент глубины модуляции т% для 1 и 2 случая.
Еще по теме Изучение низкочастотных электрических токов, применяемых в физиотерапии:
- Изучение низкочастотных электрических токов, применяемых в физиотерапии
- Глава 12 СИНДРОМ ХРОНИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ В ПРАКТИКЕ ГИНЕКОЛОГА-ЭНДОКРИНОЛОГА