Характеристики импульсного тока – : ( ) —

Импульсные токи и их характеристики. Физические основы электростимуляции тканей и органов. Закон Дюбуа-Реймона, уравнение Вейса-Лапика. Электростимуляция сердца и его виды.

В основе действия электрического тока на ткани организма лежит движение заряженных частиц, преимущественно ионов тканевых электролитов, в результате чего изменяется обычный состав ионов по обе стороны клеточной мембраны, в связи, с чем в клетке происходит ряд биофизических и физиологических процессов, вызывающих её возбуждение.

Опыт показывает, что постоянный ток при установившейся силе тока (не выходящей из допустимых пределов) раздражающего действия на ткани организма не оказывает. Раздражение вызывается при изменении силы тока и зависит от скорости, с которой это изменение происходит (закон Дюбуа-Реймона). Учитывая, что сила тока в растворе электролита зависит как от числа движущихся ионов, так и от скорости их перемещения, скорость изменения силы тока следует сопоставить с их ускорением. Поэтому можно считать, что раздражающее действие тока обусловлено ускорением при перемещении ионов тканевых электролитов.

Порогом в физиологии называется минимальная сила раздражения, вызывающая реакцию возбудимой ткани.

При достаточно длительных импульсах (правая ветвь графика) раздражающее действие их становится независимым от длительности, значение порогового тока при этом называется реобазой (R). Точка “С” кривой, ордината которой равна удвоенной реобазе, определяет длительность импульса, называемую хронаксией (сhr). Хронаксия и реобаза характеризуют возбудимость органа или ткани и могут служить показателями их функционального состояния или диагностическим признаком при их поражении.Согласно закону Дюбуа-Раймона, раздражающее действие тока зависит от скорости нарастания его мгновенных значений, то есть от крутизны переднего фронта импульса

. Это связано со свойством возбудимых тканей повышать порог (“приспосабливаться”) к постепенно нарастающей силе раздражения. Это свойство тканей называется аккомодацией и характеризуется снижением порогового тока “I_n” при возрастании крутизны переднего фронта одиночных достаточно длительных импульсов. Исследование аккомодации производится с помощью треугольных или трапецеидальных импульсов с регулируемой крутизной переднего фронта.Способность к аккомодации у возбудимых тканей зависит от их функционального состояния. Действие на ткани ритмически повторяющихся одиночных импульсов называется частотным раздражением. Частотное раздражение позволяет выявить особое свойство возбудимых тканей, названное Н.Введенским лабильностью или функциональной подвижностью, которое характеризует способность ткани давать оптимальную реакцию только в определенных пределах частоты повторения раздражающих импульсов. Определение лабильности осуществляется путем наблюдения характера реакцииИз области физиологических исследований электростимуляция перешла в клинику, где она используется в качестве лечебного воздействия при недостаточности или нарушении естественной функции тех или иных органов или систем.

Раздражающее действие прямоугольных импульсов в значительной мере зависит от их длительности, обуславливающей наибольшее смещение ионов за время действия импульса. Эта зависимость описывается уравнением Вейса-Лапика:,

Опыт показывает, что постоянный ток при установившейся силе тока (не выходящей из допустимых пределов) раздражающего действия на ткани организма не оказывает. Раздражение вызывается при изменении силы тока и зависит от скорости, с которой это изменение происходит (закон Дюбуа-Реймона). Учитывая, что сила тока в растворе электролита зависит как от числа движущихся ионов, так и от скорости их перемещения, скорость изменения силы тока следует сопоставить с их ускорением. Поэтому можно считать, что раздражающее действие тока обусловлено ускорением при перемещении ионов тканевых электролитов.

Раздражающее действие прямоугольных импульсов в значительной мере зависит от их длительности, обуславливающей наибольшее смещение ионов за время действия импульса. Эта зависимость описывается уравнением Вейса-Лапика:

, где I_П — пороговая сила тока (амплитуда импульса), t_u — длительность импульса, а и в — коэффициенты, зависящие от природы возбудимой ткани и её функционального состояния.

Порогом в физиологии называется минимальная сила раздражения, вызывающая реакцию возбудимой ткани.

Как видно из графика на рис.2, предельно кратковременные импульсы (вызывающие смещение ионов, соизмеримое с амплитудой колебаний в тепловом движении) не оказывают раздражающего действия. При достаточно длительных импульсах (правая ветвь графика) раздражающее действие их становится независимым от длительности, значение порогового тока при этом называется

реобазой (R). Точка “С” кривой, ордината которой равна удвоенной реобазе, определяет длительность импульса, называемую хронаксией (сhr). Хронаксия и реобаза характеризуют возбудимость органа или ткани и могут служить показателями их функционального состояния или диагностическим признаком при их поражении.

Согласно закону Дюбуа-Раймона, раздражающее действие тока зависит от скорости нарастания его мгновенных значений, то есть от крутизны переднего фронта импульса. Это связано со свойством возбудимых тканей повышать порог (“приспосабливаться”) к постепенно нарастающей силе раздражения. Это свойство тканей называется аккомодацией и характеризуется снижением порогового тока “

I_n” при возрастании крутизны переднего фронта одиночных достаточно длительных импульсов. Исследование аккомодации производится с помощью треугольных или трапецеидальных импульсов с регулируемой крутизной переднего фронта.

Способность к аккомодации у возбудимых тканей зависит от их функционального состояния. Например, у патологически измененных мышц способность к аккомодации снижается и для них более физиологическими является постепенно (экспоненциально) нарастающие импульсы.

Амплитуда импульсов, обуславливающая силу тока в цепи, зависит главным образом от числа ионов, вовлеченных в движение. Изменением амплитуды импульсов при определенных их форме и длительности обычно регулируется сила раздражения при данной процедуре.

Действие на ткани ритмически повторяющихся одиночных импульсов называется частотным раздражением

. Частотное раздражение позволяет выявить особое свойство возбудимых тканей, названное Н.Введенским лабильностью или функциональной подвижностью, которое характеризует способность ткани давать оптимальную реакцию только в определенных пределах частоты повторения раздражающих импульсов. Определение лабильности осуществляется путем наблюдения характера реакции, например, тетанического сокращения мышц, при различной частоте раздражающих импульсов тока.

Из области физиологических исследований электростимуляция перешла в клинику, где она используется в качестве лечебного воздействия при недостаточности или нарушении естественной функции тех или иных органов или систем.

Раздражение тканей зависит также и от формы импульсного тока, длительности импульса и его амплитуды. Так, например, увеличение крутизны фронта импульса уменьшает пороговую силу тока, который вызывает сокращение мышц. Это свидетельствует о том, что мышцы приспосабливаются к изменению силы тока, наступают ионные компенсационные процессы. Крутизна прямоугольного импульса очень велика (теоретически — бесконечна), поэтому для таких импульсов пороговая сила тока меньше, чем для других. Существует определенная связь между пороговой

I_mах амплитудой и длительностью прямоугольного импульса, который вызывает раздражение (рис. 15.2). Каждой точке кривой и точкам, лежащим выше кривой, соответствуют импульсы, которые вызывают сокращение мышц. Точки, расположен­ные ниже кривой, отображают импульсы, не вызывающие раздражения. Кривая на рисунке называется характеристикой возбуждения. Она специфична для разных мышц.

Так как специфическое физиологическое действие электрического тока зависит от формы импульсов, то в медицине для стимуляции центральной нервной системы (электросон, электронаркоз), нервно-мышечной системы, сердечно-сосудистой системы (кардиостимуляторы, дефибрилляторы) и т. д. используют токи с различной временной зависимостью.

Электрическое поле есть разновидность материи, посредством которой осуществляется силовое воздействие на электрические заряды, находящиеся в этом поле Характе­ристики электрического поля, которое генерируется биологическими структурами, являются источником информации о состоянии организма

Воздействие высокочастотных токов и электромагнитных полей на организм. Физические основы электрохирургии и высокочастотной терапии.

В аппарате УВЧ-терапии дискообразные электроды, подводимые к больному, входят в состав контура пациента, называемого терапевтическим контуром. Для безопасности больного терапевтический контур индуктивно связан с контуром генератора, так как индуктивная связь исключает возможность случайного попадания больного под высокое напряжение, которое практически всегда имеется в генераторах колебаний.

studfiles.net

§ 14.5. Электрический импульс и импульсный ток

Электрическим импульсом назовем кратковременное из­менение электрического напряжения или силы тока.

В технике импульсы подразделяются на две большие группы: видео- и радиоимпульсы.

Видеоимпульсы — это такие электрические импульсы тока или напряжения, которые имеют постоянную составляющую, от­личную от нуля. Таким образом, видеоимпульс имеет преимуще­ственно одну полярность. По форме видеоимпульсы бывают (рис. 14.12): а) прямоугольные; б) пилообразные; в) трапециедальные; г) экспоненциальные; д) колоколообразные и др.

Радиоимпульсы— это модулированные электромагнитные колебания (рис. 14.13).

В физиологии термином «электрический импульс», или «элек­трический сигнал», обозначают именно видеоимпульсы, поэтому рассмотрим параметры этих импульсов, оценивающие их форму, длительность и свойства отдельных участков.

Характерными участками импульса (рис. 14.14) являются: 1 — 2 — фронт, 2—3 — вершина, 3—4 — срез (или задний фронт), 4— 5 — хвост. Импульс, изображенный на этом рисунке, очень схема­тичен. У него четко определены моменты начала t₁ перехода от фронта к вершине t₂ и конца импульса t₃. В реальном сигнале (им­пульсе) эти времена размыты (рис. 14.15), поэтому их эксперимен­тальное определение может внести существенную погрешность.

Для уменьшения возможной погрешности условились выде­лять моменты времени, при которых напряжение (или сила то­ка) имеет значения 0,1 U_m и 0,9 U_m, где U_m — амплитуда, т. е. наибольшее значение импульса (рис. 14.15). На этом же рисунке показаны: τ_ф — длительность фронта; τ_ср — длительность среза и τ_и — длительность

 

называюткрутизной фронта.

 

Повторяющиеся импульсы назы­вают импульсным током.Он харак­теризуется периодом (периодом повторе­ния импульсов) Т — средним временем между началами соседних импульсов (рис. 14.16) и частотой (частотой повто­рения импульсов) f = 1/Т. Скважно­стью следования импульсов называет­ся отношение:

 

Величина, обратная скважности, есть коэффициент заполнения:

 

§ 14.6. Электромагнитные волны

Обобщая результаты опытов X. К. Эрстеда по воздействию электрического тока на магнитную стрелку, опытов Фарадея по электромагнитной индукции и других фактов, Максвелл создал в рамках классической физики теорию электромагнитного поля.

В основе теории Максвелла лежат два положения: а) всякое пе­ременное электрическое поле порождает магнитное и б) всякое пе­ременное магнитное поле порождает электрическое (явление электромагнитной индукции).

Взаимное образование электрических и магнитных полей при­водит к понятию электромагнитной волны — распространение единого электромагнитного поля в пространстве.

Если распространение плоской механической волны описыва­лось одним уравнением (5.48), то распространение плоской элек­тромагнитной волны описывается двумя уравнениями — соответ­ственно для электрической и магнитной компонент единого элек­тромагнитного поля:

здесь Е и В соответственно напряженность электрического поля и магнитная индукция, Е_т и В_т — их амплитудные значения.

Векторы Е, В и v (скорость распространения волны) взаимно перпендикулярны (см. рис. 14.17).

В теории Максвелла было получено выражение для скорости распространения электромагнитной волны

 

уме, е и ц — соответственно диэлектри­ческая и магнитная проницаемости, б₀ и ц₀ — соответственно электрическая и магнитная постоянные.

Таким образом, скорость распрост­ранения электромагнитных волн рав­на скорости света. Это послужило ос­нованием для создания Максвеллом электромагнитной теории света.

Сопоставляя (14.52) и выражение для показателя преломленияп = c/v, можно установить связь между п и диэлектрической и магнитной проницаемостями:

Объемная плотность энергии электромагнитного поля склады­вается из объемных плотностей энергии

электрического (12.46) и магнитного(13.8) полей:

 

 

 

 

 

Плотность потока энергии волн (интенсивность волны) получим из общей формулы (5.54), подставляя в нее (14.58) и (14.52):

Из (14.56) можно получить выражение, если подставить это выражение в (14.59), то получим:

 

Как видно, интенсивность электромагнитной волны пропорци­ональна квадрату амплитуды напряженности электрического по­ля. Заметим, что аналогичная связь между интенсивностью и амплитудой существует и для механических волн [см. (5.56)].

studfiles.net

Импульсный ток электростимуляция

Импульсный ток — это электрический ток, периодически повторяющийся кратковременными порциями (импульсами). В медицине чаще используют импульсный ток, состоящий из ритмически повторяющихся импульсов тока постоянного направления и различной формы,— прямоугольной, трапециевидной, треугольной, экспоненциальной (токи Лапика) или импульсов синусоидального тока.

Основными характеристиками импульсного тока являются: амплитуда a, длительность t и период Т, или частота повторения, а также форма импульсов .

Действуя на нормальный двигательный нерв или на мышцу, одиночный импульс уже при небольшой продолжительности и интенсивности вызывает быстрое и кратковременное сокращение мышцы. При частично нарушенной иннервации импульсы даже в десятки раз большей продолжительности и в несколько раз большей интенсивности вызывают лишь вялое сокращение мышцы. В таких случаях применяют импульсы с постепенно нарастающей интенсивностью (экспоненциальные). Частые импульсы — более 20 в 1 сек.— вызывают тетаническое сокращение мышц. Эти особенности реакций нервно-мышечной системы на действие импульсного тока легли в основу электродиагностики и электростимуляции. Электростимуляция проводится для поддержания питания и функции мышцы на период восстановления поврежденного нерва или временного вынужденного бездействия мышцы.

Для электростимуляции выбирают такой вид импульсного тока, который вызвал бы тетаническое сокращение при минимальной силе тока и наименьшем болевом раздражении. Прежде для вызывания тетанических сокращений применяли так называемую фарадизацию, пользуясь током индукционной катушки Фарадея. С появлением электронных аппаратов фарадический ток заменен аналогичным по действию и легко измеряемым «тетанизирующим» током. При лечении этим током сокращения обязательно должны чередоваться с паузами. Аппарат УЭИ-1 предназначен для различных видов электродиагностики и для электростимуляции.

Аппараты «Амплипульс-3» (ламповые) и «Амплипульс-ЗТ» (транзисторные) генерируют переменные токи частотой 5000 Гц, модулированные по синусоидальному закону в серии колебаний низкой (от 10 до 150 Гц) частоты. Синусоидальные модулированные токи применяются при лечении радикулитов, вегетативно-трофических нарушений, невралгий, невритов, плекситов, нейромиозитов, облитерирующих эндартериитов, последствий травматических повреждений, синуситов, подострых и хронических воспалительных заболеваний женских половых органов.

Диадинамические токи (токи Бернара) — полусинусоидальные импульсы постоянной полярности с частотой 50 и 100 Гц. Эти частоты применяются раздельно либо при непрерывном чередовании в «коротких» или «длинных» периодах. Показания к применению диадинамического тока те же, что и для синусоидального модулированного тока, однако вызываемое диадинамическим током раздражение рецепторов и кожи, болезненное ощущение жжения и покалывания под электродами ограничивают его применение (противопоказан при расстройствах вегетативной нервной системы). Источниками этих токов служат аппарат СНИМ-1, а также предназначенный для оказания помощи у постели больного аппарат модели 717.

Импульсный ток с прямоугольными импульсами при частоте 100—200 Гц и соотношением длительности импульса к паузе как 1 : 10 (токи Ледюка) оказывают болеутоляющее действие и способны вызывать электронаркоз. Импульсный ток с прямоугольными импульсами применяются и в терапии электросном.  См. также Электролечение.

www.medical-enc.ru

Статья Наталии Баховец Импульсные токи в физиотерапии и косметологии

Автор статьи Наталия Васильевна Баховец

к.м.н., физиотерапевт, косметолог, аспирант кафедры физиотерапии СПбГМА им. И.М. Мечникова

Физические характеристики импульсов — это характеристики импульсных токов, применяемых в косметологии (миостимуляция, микротоковая терапия, лимфодренаж, релаксация, липолиз)

Физические характеристики импульсов, которые применяются для электромиостимуляции, имеют следующие параметры:

• Форма импульсов
• Частота их следования
• Полярность
• Длительность каждого импульса
• Амплитуда

1. Форма импульса

Характер нарастания и уменьшения силы тока описывается формой импульса. В медицине и, соответственно, косметологии, применяют синусоидальные, трапециевидные, треугольные, П-образные (прямоугольные), нейроподобные импульсы. Именно от формы импульса зависит характер ощущений и эффективность воздействия через кожу. Высокой эффективностью отличаются биполярные импульсные токи нейроподобной формы (аппараты серии МИОРИТМ), которые являются адекватным раздражителем для мышц.

2. Полярность импульсов

Импульсы бывают моно- и биполярными. Монополярные импульсы вызывают диссоциацию веществ на ионы, а также способны продвигать электрически заряженные частицы вглубь тканей. Таким образом, монополярный импульсный ток тоже может использоваться для ионофореза. Вещества применяются те же, что при ионофорезе гальваническим током.

Биполярные импульсы вызывают колебательные движения заряженных частиц на биологических мембранах. Симметричные биполярные импульсы компенсируют электролиз, и раздражения кожи под электродами не бывает. Биполярные импульсы лучше преодолевают сопротивление кожи и ощущаются как более комфортные.

3. Частота импульсов

Чаще всего применяют низкую частоту импульсов – от единичных до 1000 Гц (импульсов в секунду). Такой низкий диапазон частот, применяемых в физиотерапевтической косметологии, определяется электрофизиологической лабильностью волокон скелетных мышц. Для стимуляции скелетных, гладких мышц и нервных проводников нужны разные частоты подачи импульсов. При выборе частоты импульсного тока ориентиром могут служить следующие экспериментально определенные величины.

1. Для достижения эффекта активации кровообращения оптимальной является частота около 10 Гц, соответствующая ритму тремора, влияющего на усиление капиллярного кровотока.
2. Тонизирующий эффект лучше проявляется при частотах 50-100 Гц. (миостимуляция).
3. Обезболивание и расслабление мышц проводится на частотах 100-150 Гц. (нейростимуляция).
4. Действие на проекцию паренхиматозных органов – на высоких частотах до 1000 Гц.

Поэтому возможность менять частоту импульсов существенно расширяет область применения аппарата. А функция «дрейф частот» предлагает в одной «пачке» импульсов частоты для всех возбудимых клеток.

4. Длительность импульсов

Применяют импульсы от 0,1 до 1000 мс. Короткие импульсы (0,1-0,5 мс) очень близки к естественным нейроимпульсам и являются самыми удобными для миостимуляции. Длительные импульсы применяют для введения лекарственных веществ.

5. Сила тока (амплитуда)

Сила тока измеряется в Амперах (А). В косметологии используют доли ампера.

1 мА (миллиампер) – 1/1000 А.
1 мкА (микроампер) – 1/1000000 А.

Амплитуда воздействия (сила тока) регулируется на каждом канале отдельно в рамках заданного диапазона. Максимальная сила тока для лица и для тела должна быть разной.

• От 0 до 100-120 мА – для миостимуляции и лимфодренажа тела.
• От 0 до 10 мА – для миостимуляции лица.

Для сравнения, сила тока для микротоковой терапии от 0 до 600. Силу тока во время процедуры миостимуляции лица или тела устанавливают вручную, ориентируясь на ощущения пациента.

Что такое нейроимпульсы

Одна из функций нервных клеток в организме – регуляция деятельности других клеток. Сигналы, поступающие от нервов, вызывают сокращения мышечных клеток.

Нейроподобные импульсы. Импульсы тока, близкие по форме к потенциалам действия нервных и мышечных клеток, называют нейроподобными импульсами (НЕЙРОИМПУЛЬСАМИ). В косметологии нейроимпульсные аппараты популярны, ведь процедура проходит комфортнее, а результаты более заметны, чем при применении токов другой формы. К нейроимпульсным аппаратам относятся миостимуляторы фирмы АЮНА «НЕОРИТМ» и «МИОРИТМ». Следует различать электростимуляцию при помощи нейроимпульсов и нейростимуляцию. Нейростимуляция – это подача импульсов с определённой частотой, эффективной для возбуждения нерва. Форма импульсов при этом может быть разной, не обязательно нейроподобной.

Подробнее о характеристиках импульсных токов, применяемых в косметологии, в нашем методическом пособии и учебном видео.

Продукцию высылаем почтой, наложенным платежом, или с помощью транспортных компаний.

www.ayna-spb.ru

Использования импульсного тока

Импульсные токи — это электрические токи, характеризующи­еся временными отклонениями напряжения или тока от некоторого постоянного значения. Они весьма многообразны и широко исполь­зуются для лечения и профилактики самостоятельно или в комп­лексе с другими средствами. Лечебное действие их определяется физическими параметрами. В зависимости от распределения тока и импульса различают прямоугольные, треугольные, экспоненциаль­ные и другие формы импульсов. Важное значение имеют амплитуда импульсов, их длительность, а если импульсы не одиночны, то имеет значение их частота в 1 с. Импульсы могут состоять из моно- или биполярных отклонений тока, а также представлять собой порции низко-, средне- или высококачественных колебаний тока. Широкое применение на практике получили следующие мето­ды, основанные на использовании импульсных токов.

Электросон — воздействие импульсными токами малой интен­сивности с целью нормализации функционального состояния цент­ральной нервной системы через рецепторный аппарат головы. На­звание метода оказалось неудачным. В процессе широкого приме­нения его выяснилось, что лечебное действие его далеко не всегда связано со сном.

Наиболее часто в классическом варианте метода применяют импульсы длительностью 0,2-0,3 мс при частоте их от 1 до 150 Гц, пропуская ток через раздвоенные электроды, располагаемые на закрытых глазах и области сосцевидных отростков, при интен­сивности тока, вызывающем пороговые ощущения. Вместе с тем используется и лобно-затылочное, и носо-затылочное расположе­ние электродов, при которых сдвиги в гуморальном звене регуля­ции организма менее выражены, чем при расположении электродов на глазах. Имеются варианты и в используемых частотах тока (1000-2000 Гц) и видах импульсных токов (круговые, синусо­идальные модулированные).

В результате слабого ритмического монотонного воздействия на рецепторный аппарат головы, тесно связанный с мозгом и его кровообращением, а также воздействия очень слабых токов, про­никающих в подкорково-стволовые отделы мозга, нормализуется нарушенное функциональное состояние центральной нервной систе­мы и ее регулирующее влияние на другое системы организма, чем и объясняется многостороннее благоприятное действие электросна при многих патологических состояниях.

Короткоимпульсная электроаналгсзия (КЭА), нередко непра­вильно называемая чрескожной электростимуляцией нервов (ЧЭНС), заключается в воздействии на отдельные участка тела очень ко­роткими (0,05-0,5 мс), как правило, биполярными импульсами при частоте их до 150 Гц. Вследствие очень малой длительности им­пульсов тока ими возбуждаются рецепторы только чувствительных нервов. Двигательные нервы и мышечные волокна при этом не воз­буждаются. Реакции других систем при таких параметрах токов, как правило, не определяются. Ритмическая импульсация, вызыва­емая такими импульсами тока, создает функциональную блокаду чувствительных нервных путей, ведущую в ряде случаев к пре­кращению или уменьшению болей на 2-3 ч. Таким образом, этот метод можно рассматривать как средство симптоматического боле­утоления при недлительно существующих болях ограниченного характера.

Диадинамотерапия — лечение постоянными токами с импульсами полусинусоидальной формы частотой 50 и 100 Гц, которые приме­няются раздельно или при непрерывном чередовании в составе коротких или длинных периодов. Эти токи, будучи постоянными, встречают большое сопротивление эпидермиса и прежде всего вы­зывают возбуждение экстерорецепторов, что проявляется ощущени­ем жжения и покалывания под электродами, а также появлением гиперемии вследствие расширения поверхностных сосудов и уско­рения кровотока по ним. При увеличении силы тока вызывается ритмическое возбуждение нервов и мышечных волокон. Это приво­дит к активации периферического кровообращения, обмена ве­ществ, уменьшению боли в области воздействия, что используется главным образом при заболеваниях периферической нервной систе­мы, органов опоры и движения. При еще большем увеличении силы тока вызывается тетаническое сокращение мышц.

Интерференция — лечебное применение низкочастотных (1-150 Гц) «биений», частота которых может быть постоянной в течение процедуры или периодически изменяться в избранном пределе. «Биения», представляющие собой серии среднечастотных колебаний тока, образуются внутри тканей организма в результате интер­ференции (сложения) двух исходных токов средней частоты, под­водимых к поверхности тела по двум раздельным цепям и отлича­ющихся по частоте. Исходные токи, являясь среднечастотными (3850-4000 Гц), легко преодолевают сопротивление эпидермиса, не вызывая значительного возбуждения поверхностных тканей и неприятных ощущений под электродами. В то же время образующи­еся из них «биения» оказывают возбуждающее действие на дви­гательные нервы и мышечные волокна, что вызывает усиление кро­вообращения, активацию обмена веществ и уменьшение болей в зоне воздействия. Интерференционные токи, оказывающие менее интенсивное возбуждающее действие, чем постоянные токи, ис­пользуют при заболеваниях периферической нервной системы, в основном в подострой стадии процесса.

Амнлинульстсрапия — лечение синусоидальными модулированными токами (СМТ), представляющими собой амплитудные пульсации низкой частоты (от 10 до 150 Гц) среднечастотных токов (2000-5000 Гц). При подведении таких токов к организму средние час­тоты обеспечивают хорошее прохождение тока через кожные покро­вы, не вызывая их раздражения и неприятных ощущений под элект­родами, а амплитудные пульсации низкой частоты — возбуждающее действие на нервно-мышечные структуры. Синусоидальные моду­лированные токи оказывают ритмическое возбуждающее действие на нервные и мышечные волокна, активируют кровообращение и обмен­ные процессы не только в поверхностных, но и в глубоко рас­положенных органах и тканях, оказывают болеутоляющее действие, а при большой плотности тока вызывают тетанические сокращения мышц, что используется для электростимуляции нервов и мышц. Возможность изменения многих параметров токов и применения различных сочетаний их позволяет в широких пределах изменять характер и интенсивность возбуждающего действия и успешно использовать их для лечения больных не только при заболеваниях и повреждениях органов опоры и движения, нервной системы, но и при многих других патологических состояниях.

Электростимуляция — применение электрического тока с целью возбуждения или усиления деятельности определенных органов и систем. Нередко слово «электростимуляция» используется совер­шенно неправильно для обозначения любого воздействия электри­ческим током. Несмотря на то что стимулировать токами можно многие органы и системы применением для этого адекватных мето­дик и параметров, в практической работе наиболее широкое при­менение получили электростимуляция сердца, что составляет осо­бый раздел медицины, и электростимуляция двигательных нервов и мышц.

При прохождении импульсного тока через ткани в моменты быстрого включения и прерывания его у полупроницаемых мембран тканей, в том числе у клеточных оболочек, происходит внезапное скопление большого количества одноименно заряженных ионов. Это ведет к обратимому изменению состояния клеточных коллоидов и приводит клетку в состояние возбуждения, в частности двига­тельного, если воздействие проводится на двигательный нерв или мышцу. Электростимуляция используется для поддержания жизне­деятельности и питания мышцы, предупреждения ее атрофии на период восстановления поврежденного нерва, для предупреждения атрофии мышцы в период ее вынужденного бездействия при иммо­билизации или заболеваниях суставов, для укрепления ослаблен­ных мышц и других целей.

dreamsmedic.com

Основы электростимуляции тканей и органов. Параметры импульсных токов и их физиологическое значение при электростимуляции.

Электростимуляция – это метод дозированного воздействия электрическим током на органы или системы организма для стимуляции их деятельности. Для электростимуляции используют низкочастотные (1 — 200 Гц) импульсные токи различных параметров в зависимости от возбудимости тканей и их функционального состояния. При прохождении через ткани импульсного тока происходит изменение концентрации ионов у клеточных мембран, что приводит клетку в состояние возбуждения.

1. Параметры импульсного сигнала прямоугольной и произвольной формы.

П

рU

рямоугольные импульсные токи характеризуются следующими параметрами:

А

T

мплитуда тока (I_о) или амплитуда напряжения (U_о)(максимальное значение).

Длительность импульса t_u, длительность паузы t_о.

Период следования импульсов – Т = t_u + t_о,

или частота следования  = .

Ч

t_u

t_о

t

асто вместо длительности импульса указывается скважность Q = > 1.

Скважность Q – безразмерный параметр, показывающий во сколько раз период превышает длительность импульса. Величина, обратная скважности, называется коэффициентом заполнения

Прямоугольные токи используются обычно для стимуляции нервной системы. Для стимуляции мышц чаще используются импульсы непрямоугольной формы.

Внепрямоугольных импульсах трудно указать четкую границу начала и конца импульса, поэтому условились временные характеристики импульсов определять по уровню 0,1U_o и 0,9U_o

Временные параметры — длительность и пауза — определяются по уровню 0,1U_o (вспомогательная линия). Скважность .

Длительность фронта — t_фр. – это время, за которое напряжение (или ток) возрастает от уровня 0,1U_oдо 0,9U_o. С длительностью фронта связана крутизна (Кр) фронта импульса:

Кр = = – скорость изменения U.

Длительность спада t_сп. – это время, за которое ток или напряжение уменьшается от уровня 0,9U_о до 0,1U_о. Существенного физиологического значения для электростимуляции длительность спада не имеет. Длительность фронта, длительность спада и длительность вершины импульса в сумме дают длительность импульса: t_спада + t_{вершины} + t_фр = t_имп

2. Зависимость прога возбуждения от длительности импульса. (Уравнение Вейса-Лапика).

Известно, что для стимуляции ткани необходимо чтобы ток превышал некоторое пороговое значение: если I > I_пор. – стимуляция есть, если I < I_пор. – стимуляции нет. Пороговый ток, зависит от длительности и формы импульса и определяется экспериментально.

I_порС увеличением длительности импульса пороговый ток уменьшается.

реобаза (R) – минимальная величина силы тока, способная вызвать возбуждение при действии на ткань в течение полезного времени.

п

2R

олезное время – это минимальная длительность раздражения, вызывающего пороговый эффект при значении тока, равном реобазе хронаксия (t_chr) — минимальная длительность импульса, при значении порогового тока I=2R.

R

t_chrt _имп

полезное время

Кривая электровозбудимости, представленная на рисунке, приближенно описывается уравнением Вейса-Лапика: I_пор. = , где а и b – константы, зависящие от вида тканей. Константы а и b можно связать с реобазой и хронаксией. Если t_u ∞, то 0, тогда значение I_пор.  bR, значит b = R. Значение b измеряется в амперах (А) или миллиамперах (mА). Если t_u = t_chr , то I_пор. = 2R = . Значение а измеряется в кулонах (Кл).Зная а и b, можно вычислить I_пор. для любых длительностей импульса.

Метод хронаксиметрии – метод диагностики состояния нервно-мышечной системы. Определяют возбудимость тканей и органов на основе выявления зависимости между пороговой силой электрического раздражения (реобазой R, которая измеряется в миллиамперах) и длительностью его воздействия (хронаксией – chr – измеряется в миллисекундах). Величина хронаксии является количественным показателем функционального состояния ткани.

Величины chr и R является информативными показателями при диагностике поражений центральной и периферической нервной системы, опорно-двигательного аппарата, а в комплексе с другими клинико-физиологичсекими исследованиями позволяет объективно определять эффективность лечебных мероприятий. Полученные при исследовании данные сравниваются со стандартами хронаксии здорового человека.

3. Зависимость раздражающего действия тока от крутизны переднего фронта.

Кривая электровозбудимости строится, в основном, для прямоугольных импульсов. Для токов другой формы I_пор. будет выше при той же длительности импульса. Это установлено физиологами и формулируется в виде закона Дюбуа-Реймона: «Раздражающее действие импульсного тока зависит от крутизны переднего фронта импульса». Это означает, что с увеличением крутизны фронта импульса пороговый ток уменьшается (при той же длительности импульса). Поскольку наибольшую крутизну имеют прямоугольные импульсы, то им соответствует и наименьший пороговый ток.

4. Амплитуды импульсов и частоты следования при электростимуляции и физиологическое обоснование выбора частоты и амплитуды действия.

Амплитуда импульсного тока зависит от органа, который стимулируют, электродов, длительности и формы импульсного тока и должна превышать I_пор. При этом она должна быть меньше поражающего неотпускающего тока: поэтому амплитуду тока при электростимуляции выбирают из соображений техники безопасности (чтобы не было поражающего действия на организм) и условия обеспечения электростимуляции: I_пор. < I_стим. < I_пораж.. Реально амплитуда тока в клинических методиках изменяется в пределах: I_о = 1  50 мА. Ее величина зависит от размеров электродов, участка тела и др.

Длительность импульсов при электростимуляции не должна быть слишком малой — это может привести к увеличению порогового тока и можно выйти к поражающему уровню. Длительность импульсов t_u должна быть порядка миллисекунд (закон Дюбуа-Реймона указывает на влияние фронта импульса).

Период следования импульсов при электростимуляции должен быть больше рефрактерного периода для данной ткани: Т > Т_рефр., что определяет частоту импульсного тока: .

Рефрактерный период – это время, в течение которого клетку нельзя возбудить обычным пороговым импульсом. После каждого прошедшего импульса участок нерва остается на одну или несколько миллисекунд в «рефрактерном» состоянии. В течение первых 1 – 2 мс он не способен провести новый импульс, и только через несколько миллисекунд у него восстанавливается способность вырабатывать импульсы нормальной силы.

а) для скелетных мышц Т_рефр.  5 мс; ;

б) для нервных клеток Т_рефр.  1  2 мс; ;

в) для сердечной мышцы Т_рефр.  300 мс; .

В

Генератор импульсов

Блок формирования импульсов

Усилитель

Электроды

аппаратах для электростимуляции используют импульсные токи частотой 1 – 200 Гц. При более высоких частотах стимуляция тоже может быть, но уже не каждый из подводимых импульсов вызовет электростимуляцию: те импульсы, которые попадают в рефрактерный период, ответа не вызывают. На частотах выше 10 кГц электростимуляция практически не эффективна.

studfiles.net

ЭЛЕКТРОСТИМУЛИРУЮЩИЕ ПАРАМЕТРЫ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА

Раздражение электрическим током определенного характера и силы у большей части органов и тканей вызывает такую же реакцию, как и естественное возбуждение. Применение электрического раздражения для изменения функционального состояния клеток, органов и тканей называется электростимуляцией

В основе действия электрического тока на ткани организма лежит движение заряженных частиц, преимущественно ионов тканевых электролитов, в результате которых происходит деполяризация клеточной мембраны

Раздражение вызывается при изменении силы тока и зависит от скорости, с которой это изменение происходит (закон Дюбуа — Реймона). Учитывая, что сила тока i = dq/dt в растворе электролита зависит как от числа движущихся ионов, так и от скорости их перемещения, скорость изменения силы тока di/dt = d²q/dt² следует сопоставить с их ускорением. Поэтому можно считать, что раздражающее действие тока обусловлено ускорением при перемещении ионов тканевых электролитов.

Поскольку раздражающее действие свойственно быстрым изменениям силы тока, для электростимуляции используются электрические импульсы, представляющие кратковременное изменение тока или напряжения. Применяются одиночные импульсы, посылки (серии), состоящие из определенного числа импульсов, а также импульсы, повторяющиеся ритмически с определенной частотой.

Раздражающее действие одиночного импульса тока зависит от его формы (преимущественное значение имеет крутизна нарастания tg a), длительности t_u и амплитуды, которые являются его основными характеристиками.

При физиологических исследованиях чаще применяются импульсы прямоугольной формы, но следует иметь в виду, что емкостные свойства тканей могут вызывать изменение формы импульсов тока (рис. 5, кривая 2) по сравнению с формой импульсов напряжения (рис. 4, кривая 1).

 

Рис. 4. Рис. 5.

 

Раздражающее действие прямоугольных импульсов в значительной мере зависит от их длительности, обусловливающее наибольшее смещение ионов за время действия импульса.

Согласно закону Дюбуа — Реймона, раздражающее действие тока зависит от скорости нарастания его мгновенных значений, т. е. от крутизны переднего фронта импульса. Это связано со свойством возбудимых тканей повышать порог («приспосабливаться») к постепенно нарастающей силе раздражения. Это свойство тканей называется аккомодацией и характеризуется снижением порогового тока i_n npи возрастании крутизны переднего фронта одиночных достаточно длительных импульсов. Исследование аккомодации производится с помощью треугольных и трапецеидальных импульсов с регулируемой крутизной переднего фронта.

В лечебной практике используются четыре основные формы импульсных токов.

1. Ток с импульсами прямоугольной формы (ток Ледюка). Длительность импульсов может колебаться от 0,1 до 4,0 м/с, а частота от 1 до 160 Гц. Применяют в методиках электросна, электроанальгезии и электростимуляции (в т.ч. и транскраниальной).

2. Ток с импульсами остроконечной (треугольной) формы. Раньше был известен под названием фарадического, а теперь, используемый при частоте 100 Гц и с длительностью импульсов 1-1,5 м/с, называют тетанизирующим. Применяют в электродиагностике и электростимуляции.

3. Ток с импульсами экспоненциальной формы (ток Лапика). Характеризуется пологим подъемом и спуском, имеет частоту от 8 до 80 Гц, длительность импульса – от 1,6 до 60 м/с. Используется в электродиагностике и электростимуляции.

4. Ток с импульсами синусоидальной или полусинусоидальной формы..

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какими параметрами характеризуется импульсный ток?

2. Какие формы импульсных токов используются в медицине?

3. Как изменится форма прямоугольного импульса при прохождении RC-цепи?

4. При каких условиях RC-цепь является дифференцирующей?

5. При каких условиях RC-цепь являетсяинтегрирующей?

6. В чем заключается метод диадинамотерапии?

7. В чем заключается метод электростимуляции?

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ:осциллограф, генератор прямоугольных импульсов, источники переменного электрического тока, вольтметр, резистор, конденсатор переменной емкости.

 

Описание установки

В работе для получения импульсного тока прямоугольной формы используется звуковой генератор, являющийся источником прямоугольных импульсов (ИПИ). Питание звукового генератора осуществляется от сети через трансформатор (ТР). Импульсы прямоугольной формы направляются на RC-цепь, составленную из «магазина сопротивлений» и конденсатора переменной емкости. Указанная цепь работает и как дифференцирующая, и как интегрирующая-это можно осуществлять подключая электронный осциллограф (ЭО) к определенным точкам RC-цепи.

 

Схема наблюдения на экране ЭО прямоугольных электрических импульсов (рис. 6)

Рис. 6

 

Принципиальная схема включения дифференцирующей цепи (ЭО подключен к R (рис. 7).

Рис. 7

 

 

Интегрирующая цепь (ЭО отключить от R, а подключить к обкладкам конденсатора (С) (рис. 8).

Рис. 8

 

Схема работы:

Последовательность действий	Способ выполнения задания
1Получение импульсов прямоугольной формы и определение их параметров	1 Включите осциллограф в сеть, получите на экране ЭО горизонтальную линию длинной 5-7 см (с помощью «усилениеХ». 2. Включите в сеть схему (рис.6)”, на экране появится прямоугольный импульс. 3. Установите с помощью ручки «усиление У» амплитуду 2-3 см 4. Определите амплитуду Iо , длительность импульса tи и паузы tо в мм, учитывая, что частота переменного тока в сети ν = 50 Гц, получается Т=1/50 , т.е. Т=0,02с. 5. Вычислите tи и tо в секундах.
2 Исследование прохождения прямоугольных импульсов через дифференцирующую цепь	1. Включить цепь согласно схеме (рис.7) 2. Наблюдайте на экране ЭО различную форму импульсов, изменяя сопротивление R (при С = const). Зарисуйте картины при трех любых значениях сопротивления. 3. Вычислите для каждого случая длительность импульса tи и постоянную времени цепи τ (τ = RC). Сделайте общие выводы по полученным результам.
3. Исследование прохождения прямоугольных импульсов через интегрирующую цепь	1. Включить цепь согласно схеме (рис.8) 2. Установите определенную амплитуду прямоугольного импульса. С помощью вольтметра определите Uэфф, а Umax рассчитайте по формуле 3. Определите время нарастания переднего фронта импульса (в мм, а затем в секундах) в зависимости от сопротивления R. Зарисуйте картины для пяти последовательных значений сопротивления R, данные занесите в табицу 1. 4. Рассчитайте для всех импульсов, прошедших интегрирующую цепь, значения крутизны фронта и коэффициенты заполнения. Сделайте общие выводы по полученным результам. Таблица1
R, Oм
τф
τи
Кф
Кз

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ показателя преломления жидкости методом рефрактометрии

 

Рефрактометры нашли широкое применение в медико-биологических исследованиях. Разработаны методики рефрактометрического определения содержания белка в сыворотке крови, основанные на зависимости показателя преломления раствора от концентрации растворенного вещества.

 

ЦЕЛЬ занятия:

1. Изучитьрефрактрометрический метод определения показателя преломления жидкости.

2. Исследовать зависимость показателя преломления раствора от его концентрации [ n=f(C)].

ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ:

1. Рефракция. Законы рефракции.

2. Физический смысл показателя преломления.

3. Явление полного внутреннего отражения и его применение в медицине.

4. Условие определения предельного угла полного внутреннего отражения.

5. Рефрактометр. Устройство и принцип работы

ЛИТЕРАТУРА

1. Лекции.

2. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика, М., 2004, гл.21, с. 403 — 405.

3. Н.М. Ливенцев Курс физики, М., 1978, т.1, гл.10. с. 103 — 106.

4. М.Е. Блохина, И.А. Эссаулова, Г.В. Мансурова. Руководство к лаб. работам по медицинской и биологической физике, М., 2001, с. 57-62.

Рекомендуемые страницы:

lektsia.com