Физические основы действия высокочастотных колебаний на ткани организма

Эквивалентная электрическая схема диэлектрика может быть представлена в виде конденсатора С без потерь, шунтированного сопротивлением потерь R (рис. 2) . Полный ток I, текущий через диэлектрик, равен векторной сумме активной Iа и реактивной Iр составляющих:

(1)

где U-напряжение на диэлектрике, а w-угловая частота колебаний

. Диэлектрик характеризуется углом потерь d, дополняющим до 90° угол сдвига фаз j между током и напряжением. Угол потерь определяется следующим соотношением:

(2)

Реактивная составляющая тока, не вызывающая потерь энергии, определяется реактивной проводимостью конденсатора, т.е. диэлектрической проницаемостью диэлектрика и частотой колебаний.

Активная составляющая тока, вызывающая потери энергии, определяется удельной проводимостью диэлектрика. Величина удельной проводимости учитывает все виды потерь в диэлектрике, как потери проводимости за счет колебательного движения ионов, так и диэлектрические потери за счет поворотов дипольных молекул.

Потери энергии в единицу времени в единице объема диэлектрика, находящегося в поле напряженностью Е, могут быть выражены либо через удельную проводимость:

либо через угол потерь:

где e0 - диэлектрическая постоянная.

Рисунок 2 – Диэлектрик.

а - эквивалентная схема; б - векторная диаграмма токов.

Диатермия

Диатермия - один из первых методов высокочастотной терапии была введена в медицинскую практику в начале ХХ века. Сущность диатермии заключается в прогревании тканей тела высокочастотным током (1,5-2 МГц), проходящим между двумя контактно наложенными на поверхность тела металлическими электродами.

Возможность использования теплового эффекта, создаваемого значительным по силе током (до 2 А), основано на снижении раздражающего действия переменного тока с повышением его частоты.

Раздражающее действие тока обусловлено нарушением ионного равновесия между протоплазмой клетки и окружающей клетку средой, которое происходит вследствие смещения ионов от своего среднего положения.

При прохождении через ткани переменного тока ионы электролитов, входящих в состав тканей, приходят в колебательное движение. С увеличением частоты тока время движения ионов в одном направлении, следовательно, и их максимальное смещение уменьшаются. Соответственно уменьшается и раздражающее действие тока. При частоте колебаний порядка несколько сотен килогерц смещение становится соизмеримым со смещением в процессе теплового (молекулярного) движения, и переменный ток никакого раздражающего действия на ткани организма не оказывает.

Тепловое действие тока при диатермии определяется, в основном, ионными потерями, т.е. выделением тепла, происходящим при колебательном движении ионов. В связи с относительно низкой частотой, используемой при диатермии, диэлектрические потери в тканях невелики. Количество тепла q в калориях, выделяемое за единицу времени в единице объема однородной ткани, может быть рассчитано на основании закона Джоуля-Ленца, где j-плотность тока, r- удельное сопротивление ткани.

На частотах 1-2 МГц удельное сопротивление тканей с большим содержанием жидкостей (кровь, мышцы, ткани внутренних органов) составляет 100-200 Ом.см, удельное сопротивление бедных электролитами жировой и костной ткани значительно выше и составляет 2000-5000 Ом.см.

При проведении диатермии высокочастотный ток проходит последовательно через переходное сопротивление между электродом и кожей, слой кожи и подкожной жировой клетчатки, мышечные и другие глубоко лежащие ткани. В результате относительно более высокого удельного сопротивления кожи и жировой клетчатки в этих тканях выделяется наибольшее количество тепла. Это нежелательное распределение теплоты по слоям тканей усугубляется и тем, что при контактном наложении электродов непосредственно под ними имеет место повышенная плотность тока, а в глубоко расположенных тканях пути тока разветвляются и плотность тока значительно снижается. Преимущественный нагрев поверхностных слоев тканей тела - существенный недостаток диатермии, ограничивающий возможности ее применения.

При диатермии используют металлические электроды, форма и размер которых находятся в соответствии с подлежащей воздействию соответствующей частью тела. Наиболее часто применяются пластинчатые электроды, которые изготавливают из луженого свинца толщиной 0,5-1мм. Электроды располагают обычно друг против друга (поперечно) так, чтобы подвергаемая воздействию область тела находилась между ними.

Кроме пластинчатых, используют также полые фигурные электроды из нержавеющей стали: цилиндрические - для кистей рук, яйцевидные разных размеров - для влагалища, плоские, изогнутые под тупым углом - для простаты и т. д. Для воздействия на конечности находят также применение ванночки из пластмассы, наполненные 10% раствором поваренной соли.

При проведении диатермии в течение всего времени процедуры должен быть обеспечен хороший контакт между всей поверхностью электрода и кожей (слизистой оболочкой). Для этого пластинчатые электроды плотно прибинтовывают к телу с помощью резинового бинта (рис. 3), а при необходимости дополнительно прижимают мешочками с песком. При нарушении контакта между частью поверхности электрода и телом увеличивается плотность тока и соответственно нагрев кожи, что может привести к ожогам.

Рисунок 3 – Наложение электродов при диатермии.

При определенных условиях между неплотно прилегающим электродом и телом больного возможно возникновение высокочастотных искр. В связи с выпрямляющим действием искры при этом не исключено прохождение через ткани и органы импульсов тока низкой частоты, которые могут представить опасность для больного. Возможность местных ожогов при нарушении правил наложения электродов - также существенный недостаток диатермии.

Тепловое действие высокочастотного тока прямо пропорционально квадрату его плотности, а, следовательно, при определенной площади электродов и области воздействия - квадрату силы тока. Поэтому дозиметрия при диатермии осуществляется измерением высокочастотного тока в цепи пациента. Величина тока выбирается, исходя из площади меньшего из примененных электродов и допустимой плотности тока, составляющей в среднем 0,01-0,015 А/см2. При использовании внутриполостных электродов в связи с улучшением контакта и уменьшением переходного сопротивления между электродом и телом плотность тока может быть повышена до 0,03 А/см2.

Важным критерием при проведении диатермии являются ощущения, испытываемые больным. Ощущения жжения или чрезмерного тепла под электродом свидетельствуют о его неплотном прилегании или неровной поверхности. Эти недостатки должны быть немедленно устранены.

 Скачать реферат