<<
>>

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 у

Ли

->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.

<< | >>
Источник: В.Ф. Антонов, А.М. Черныш, В.И. Пасечник, С.А. Вознесенский, Е.К. Козлова. Практикум по биофизике: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. —352 с.. 2001

Еще по теме Изучение низкочастотных электрических токов, применяемых в физиотерапии:

  1. Изучение низкочастотных электрических токов, применяемых в физиотерапии
  2. Глава 12 СИНДРОМ ХРОНИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ В ПРАКТИКЕ ГИНЕКОЛОГА-ЭНДОКРИНОЛОГА