АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

В зависимости от их диэлектрических свойств

Ткани организма человека весьма разнородны, имеют различные ди­электрические свойства и поэтому при воздействии на них отдельными видами электрической энергии в неодинаковом количестве поглощают ее. Действие, вызывающее ответные реакции организма, производит только поглощенная тканями физическая (в данном случае электриче­ская) энергия. %

Диэлектрические свойства тканей определяются их электропро­водностью и диэлектрической проницаемостью (емкостью). Электро­проводность - это величина, обратная сопротивлению. В связи с тем

что ткани организма обладают проводимостью и емкостью, они ха­рактеризуются активным (омическим) и реактивным (емкостным) со­противлением. Суммарное сопротивление объектов называется импе-_t

дансем-

Электропроводность определяется количеством свободных ионов в ткани. Импеданс ткани зависит от содержания в ней воды — чем больше в ткани воды, тем меньше ее импеданс. Ибо диэлектрическая проницаемость и электропроводность воды высокие, гораздо выше, чем других структур организма. В связи с этим ткани и среды, содержа­щие большое количество воды (кровь, лимфа, моча, слюна, спинно­мозговая жидкость, мышцы, печень, почки, селезенка, кожа) хорошо проводят электричество. Ткани, в которых меньше воды (костный, головной и спинной мозг), проводят электричество хуже, а ткани, со­держащие незначительное количество воды (жировая, костная, нервы, сухожилия), электричество в обычных условиях проводят плохо.

При взаимодействии различных видов электрической энергии с тканями организма происходят биофизические изменения в последних: движение ионов линейное или маятникообразное, ориентация диполь-ных молекул или их повороты вокруг своей оси, увеличение токов проводимости и токов смещения и др. Причем возникают потери электрической энергии на преодоление омического сопротивления (по­тери проводимости) и емкостного сопротивления ткани (потери ди­электрические).

В тканях-проводниках потери проводимости преобладают над по­терями диэлектрическими; в тканях-полупроводниках они равны, а в тканях-диэлектриках больше диэлектрических потерь. Потери электри­ческой энергии в тканях зависят от диэлектрических свойств и темпе­ратуры последних, а также от частоты переменного тока или электро­магнитного поля.

Емкостное сопротивление, возникающее при прохождении посто­янного тока через ткани, обусловлено явлениями поляризации (элек­тронной, ионной, дипольной, макроструктурной, поверхностной), кото­рые определяют диэлектрическую проницаемость ткани. Последняя ха­рактеризует уменьшение величины электрического поля в веществе (ткани) по сравнению с величиной электрического поля в вакууме.

Постоянный ток распространяется в тканях по пути наименьшего сопротивления по межклеточным пространствам, кровеносным и лим­фатическим сосудам. Согласно ионной теории возбуждения П. П. Ла­зарева (1923), жизнедеятельность органов, тканей и клеток тесно свя­зана с электрическими явлениями, биоэлектрическими потенциалами. Каждая клетка является генератором электричества. Между клеткой и окружающей ее средой существует разность потенциалов, которая возникает вследствие неравномерного распределения ионов между кле­точными мембранами. В покое внутренняя поверхность оболочки клет­ки заряжена отрицательно, наружная — положительно. Через мембра-

ны клеток, обладающие большим сопротивлением, постоянный ток не проходит. Поэтому свободные заряды (в первую очередь ионы калия и натрия) могут перемещаться только в ограниченном пространстве — от одной мембраны к другой.

При раздражении электрическим током распределение ионов меня­ется, происходит кратковременное разрыхление поверхности оболочек, наружная поверхность которых становится заряженной отрицательно. Следовательно, изменение концентрации зарядов на мембранах, выз­ванное электрическим током, ведет к соответствующему изменению поляркости этих участков — возбуждению (потенциал действия). Дальнейшее распространение возбуждения происходит за счет локаль¹ ных токов, возникающих между возбужденным и невозбужденным уча­стками мембраны. При этом потенциал действия возникает, когда де­поляризация достигает критического значения для данной клетки. В участке, который ранее был возбужден, происходит восстановитель­ный процесс — реполяризация. Восстановление полярности мембраны требует затраты энергии для работы калий-натриевого насоса, что со­провождается активизацией метаболизма и повышением расхода АТФ.

При прохождении через ткани импульсных однонаправленных то­ков низкой частоты в тканях происходят те же физико-химические явления, что и при воздействии постоянным током. Однако процессы эти происходят дискретно в зависимости от частоты импульсов, а сте­пень их выраженности и физиологический эффект зависят от частоты, формы, длительности импульсов, скважности и адекватности их функ­циональным возможностям тканей.

Скорость распространения электромагнитных волн в тканях орга­низма зависит от диэлектрической и магнитной проницаемости их. Ди­электрическая проницаемость связана со свойствами ткани и изменя­ется в зависимости от частоты поля. С увеличением частоты поля диэлектрическая проницаемость биологического объекта (ткани) умень­шается, образуя три зоны дисперсии: альфа, бета и гамма.

Альфа-дисперсия занимает область низких и звуковых частот (до нескольких кГц). Она обусловливает уменьшение поляризации поверх­ности клеток, так как ток такой частоты внутрь клеток не проникает. Переменный ток в этой зоне частот проникает в глубжележащие тка­ни, не вызывая раздражения кожи. Этот физический эффект исполь­зуется в физиотерапии при амплипульстерапии, флуктуации, эндотоно-терапии.

Бета-дисперсия наблюдается в диапазоне частот 10³—10⁷ Гц и ха­рактеризуется макроструктурной и дипольной поляризацией и резким снижением ионной поляризации, при этом изменяются клеточная про­ницаемость и транспорт ионов натрия и калия через мембрану (С. И. Бреслер, 1974).

_wn "^{РИ большой частоте} переменного поля дипольные молекулы не успевают совершить полный поворот, но колеблются около среднегоположения. Колебание ионов, молекул около их среднего положения под влиянием частоты внешнего поля называется осцилляцией, а сам эффект — осцилляторным.

В зависимости от частоты поля изменяются величина осцилляции и состав осциллирующих молекул. Это связано с временем, необхо­димым для переориентации дипольной молекулы (время релаксации). Молекулы обладают собственным временем релаксации. Поэтому в определенных диапазонах частот осциллировать будут преимуществен­но те молекулы, время релаксации которых совпадает с частотой поля. В связи с этим осцилляторный эффект является специфичным для каждого высокочастотного фактора.

В результате трансформации электрической энергии в механиче­скую возникают тепловые потери, что сопровождается повышением температуры тканей (тепловое действие с присущими ему биологиче­скими эффектами). При высоких интенсивностях потока мощности теп­ловой эффект «перекрывает» осцилляторный.

На частотах в несколько мегагерц и больше происходит поляри­зация крупных молекул, обладающих дипольным моментом, релакса­ция которых сопровождается большими тепловыми потерями. Энергия электрической составляющей поля поглощается преимущественно в тканях, обладающих большим удельным сопротивлением — кость, мозг, нервы, сухожилия, фасции. На этом основан метод переменного электрического поля ультравысокой частоты (УВЧ) — 40,68 МГц, при котором осцилляторный (а следовательно, и тепловой) эффекты вы­ражены в указанных тканях. Энергия переменного магнитного поля высокой частоты (индуктотермия — частота поля 13,56 МГц) соответ­ственно поглощается тканями, обладающими малым удельным сопро­тивлением,— кровь, мышцы, паренхиматозные органы, в которых осцил­ляторный и тепловой эффекты в данном случае будут выражены больше.

Кроме макроструктурной и дипольной поляризации в зоне бета-дисперсии наблюдается резкое снижение ионной поляризации границ раздела биологических сред. На определенных частотах ионная поля­ризация границ практически исчезает — ткань становится проницае­мой на всем протяжении. Этот эффект объясняет суть метода дарсон­вализации («ток проходит через больного насквозь»).

Следующим видом дисперсии диэлектрической проницаемости тка­ней является гамма-дисперсия, наблюдаемая на частотах свыше 1000 МГц. Уменьшение диэлектрической проницаемости в этом диапазо­не связано с эффектом поляризации свободной воды. На этом свойстве основан метод сантиметроволновой терапии с частотой электромагнит­ных колебаний 2375 МГц. В этом диапазоне частот поглощение энергии осуществляется преимущественно молекулами воды, следовательно, тепловой и осцилляторный эффекты выражены в тканях, богатых во­дой (возможность перегрева отечных тканей).

Между зонами бета- и гамма-дисперсий, в области частот 400 МГц полярные свойства воды еще выражены слабо, в то время как эффект макроструктурной поляризации уже значительно уменьшается. Поэтому в данном диапазоне частот происходит более равномерное поглощение тканями электромагнитных колебаний. Физиотерапевтический метод, использующий этот диапазон частот, называется дециметроволновой те­рапией (частота 465 МГц).

В области частот свыше 10¹⁰ Гц исчезает эффект, обусловливаемый поляризацией свободной воды. Диэлектрическая проницаемость зависит только от ионной и электронной поляризации, которая имеет самое ма­лое время релаксации. В этом диапазоне частот практически все ткани становятся диэлектриками.

В связи с тем что каждая ткань имеет свой импеданс, от границ раздела тканей часть электрической энергии отражается.

Вследствие большой диэлектрической проницаемости в тканях с высоким содержанием воды длина электромагнитной волны в 6 и более раз уменьшается по сравнению с ее длиной в воздухе, что ведет к го­раздо большему поглощению в них энергии электромагнитного поля по сравнению с тканями с малым количеством воды (в 60 и более раз).

Вместе с тем поглощение тканями энергии электромагнитного поля сопровождается уменьшением плотности потока мощности. В связи с этим глубина проникновения энергии в ткани с высоким содержанием воды в среднем в 10 раз меньше, чем в ткани с низким коэффициентом поглощения — низким содержанием воды (цит. по Л. А. Скурихиной, 1979).

Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 2982 | Нарушение авторских прав