Дія ЕМП на біологічні тканини може викликати:
1. Зміну структури біологічно активних молекул (білків, ліпідів, нуклеїнових кислот тощо) за рахунок:
а) виділеного тепла і нагріву тканин вище допустимої температури (наприклад, можлива денатурація білків);
б) резонансного поглинання енергії ЕМП (конформаційні зміни структури, виникнення вільних радикалів тощо);
в) поляризації (розрив водневих зв’язків, порушення гідрофобних і гідрофільних взаємодій).
Таблиця 5.1.
№ | Метод | Діючий фактор | Частота | Ефекти у біологічних тканинах |
1. | Гальванізація, електрофорез | Постійне ел. поле Постійний ел. струм I = 10 mA, U = 60–80 B | Поляризаційні ефекти | |
2. | Франклінізація (статдуш) | Постійне ел. поле високої напруженості Е = 104–106 В/м | Поляризаційні ефекти | |
3. | Електростимуляція | Імпульсні струми | 1–150 Гц | Подразнення |
4. | Дарсонвалізація: а) локальна б) загальна | Низькочастотний розряд, аероіони, змінне магнітне поле (індукційні струми) | 110 кГц 440 кГц | Подразнення нервових рецепторів шкіри або слизових оболонок. Зміна магнітних властивостей біологічно активних молекул |
5. | Діатермія: - хірургічна - терапевтична | Високочастотний ел. струм | 0.5–2 МГц | Виділення теплоти q = r j 2 |
6. | Індуктотермія | Змінне магнітне поле (індукційні струми) | 10–15 МГц | Виділення теплоти q ~ B 2 w 2/ r |
7. | УВЧ-терапія | Змінне ел. поле (струми зміщення) | 40–300 МГц | Виділення теплоти q ~ ew 2 E 2 Резонансне поглинання q ~ e 0 ewE 2tg d |
8. | Мікрохвильова терапія | Електромагнітні хвилі НВЧ-діапазону (струми зміщення). Резонансне поглинання | 104–106 МГц 50–60 ГГц | Виділення теплоти q ~ weE×H Специфічна нетеплова дія |
2. Зміну мембранних процесів за рахунок:
|
|
а) зміни локальних концентрацій іонів (при об’ємній поляризації);
б) дії зовнішнього ЕП, напруженість якого зрівняна з напруженістю поля мембран, що є причиною порушення роботи іонних насосів, процесів електродифузії.
3. Зміну швидкостей хімічних реакцій (зміна кінетики ферментативних процесів), що в кінцевому результаті призводить до порушення процесів біоенергетики, метаболізму, синтезу біологічно активних молекул та ін.
Виявом специфічної дії ЕМП на БТ є виникнення подразнення, скорочення, секреції, болю, паралічу; можлива загибель внаслідок спотворень біологічно важливих процесів у клітинах і внутрішньоклітинних структурах під дією ЕМП.
На закінчення наведемо сумарні відомості щодо медичних методик, в яких використовуються електричне, магнітне та електромагнітне поля (див. табл. 5.1).
|
|
Контрольні запитання та задачі
1. Назвіть основні характеристики електричного і магнітного полів та поясніть їх фізичну суть. Поясніть природу лікувального і вражаючого фактора при електротравмі або фізіотерапії.
2. Що таке поляризація, які види поляризації найбільш важливі при дії ЕМП на БТ? Яким чином виникають у тканинах струми провідності, індукційні струми і струми зміщення, від чого залежить їх величина?
3. Чим обумовлене прогрівання БТ при дії ЕМП і від яких факторів (зовнішніх і внутрішніх) залежить кількість виділеної теплоти?
4. У діапазоні яких частот змінного струму (при незмінних інших характеристиках ЕМП) електротравма найбільш небезпечна для організму?
5. Чому резонансне поглинання енергії ЕМП проявляється в області УВЧ і НВЧ?
6. Поясніть особливості специфічної дії ЕМП на БТ.
7. При яких фізіотерапевтичних методиках спостерігається найбільш ефективний прогрів внутрішніх тканин, що мають: а) добру електропровідність; б) незначну електропровідність, а також, які є діелектриками?
8. У скільки разів зміниться питома тепловіддача Q /(V · t) для методик діатермії, індуктотермії і УВЧ-терапії відповідно, якщо частота коливань зросла вдвічі, питомий опір зменшився у п’ять разів, амплітуди векторів магнітної індукції і напруженості електричного поля зменшились у два рази?
5.3. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1 “Робота з фізіотерапевтичною апаратурою”
Мета роботи: вивчити основи взаємодії ЕМП з БТ і набути навички роботи на деяких фізіотерапевтичних апаратах.
Контрольні питання для підготовки до лабораторної роботи
1. Класифікація фізіотерапевтичної електронної медичної апаратури.
2. Тепловий ефект, викликаний ВЧ-струмами провідності та індукційними ВЧ-струмами. Діатермія. Iндуктотермія.
3. Поняття про струми зміщення. Механізм прогріву електролітів і діелектриків. Поняття про діелектричні втрати.
4. Спрощена схема УВЧ-апарата (будова, призначення основних блоків, робочий процес апарата).
5. Дарсонвалізація (фізичний зміст методу, природа лікувального фактора, спрощена схема апарата для місцевої дарсонвалізації. Робочий процес).
6. Специфічна дія УВЧ- і НВЧ- полів на біологічні тканини.