Виды модуляции и огибающих

 

При электростимуляции можно применять различные виды модуляции - амплитудную, частотную и амплитудно-частотную. При амплитудной модуляции уровень сигнала должен нарастать по определенному закону с тем, чтобы после раздражения наиболее возбудимых толстых миелинизированных нервных волокон (и иннервируемых ими мышечных волокон) в той или иной временной последовательности возбуждались более тонкие нервные волокна. Форма огибающей и ее длительность должны отвечать тем задачам, которые надлежит решить при помощи электростимуляции. При необходимости получить максимальные кратковременные усилия, целесообразна форма огибающей в виде трапеции, так как в этом случае при соответствующей амплитуде практически одновременно будут возбуждены все волокна. Медленное тоническое сокращение и расслабление мышцы могут быть получены при помощи огибающей в виде полусинусоиды, возрастающей в пределах фазы от 0 до 180°. Линейно-нарастающий пологий фронт и крутой срез по экспоненте обеспечивают постепенное развитие сокращения мышцы с последующим быстрым ее расслаблением.

Стандартная форма, одна и та же амплитуда и длительность или одинаковая частота следования импульсов приводят к возникновению в нервно-мышечном аппарате явлений адаптации, снижающей в дальнейшем действие раздражителя. С этими явлениями можно бороться путем изменения длительности, частоты следования и амплитуды сигналов или продолжительности пакетов. Сочетание частотной модуляции с амплитудной позволяет при надлежащем уровне сигнала возбудить практически все мышечные волокна, а также предотвратить развитие явлений адаптации нервно-мышечного аппарата в ходе процедуры электростимуляции.

В клинической практике длительность процедуры электростимуляции колеблется от 1 до 30 мин, а общий курс лечения включает от 5 до 15 сеансов. Некоторые авторы считают, что воздействие должно быть коротким (2-4 мин), а курс лечения должен состоять из 5-6 сеансов; в противном случае возможно "обратное" действие тока и исчезновение полученного эффекта. С целью проверки этого предположения проводились процедуры длительностью до 18 мин. Отрицательный эффект не наблюдался, однако не было обнаружено и преимуществ процедур такой продолжительности перед более короткими процедурами (6 - 12 мин). Рядом авторов было показано, что электростимуляция длительностью от 10 мин до 2 ч предотвращает атрофию мышц от бездействия. Кроме того, отдельные исследования показывают, что стимуляция 2 раза в день по 30 мин дает больший эффект, чем каждые 0,5 ч по 5 мин на протяжении рабочего дня. В опытах на кроликах установлено, что при электростимуляции мышц с длительностью процедуры 10 мин, частотой 30 сокращений в минуту и числом сеансов на курс 5, 10 и 18 наиболее оптимальной была электростимуляция на протяжении 5 дней, а при включении двухдневного отдыха после 5 сеансов последующие сеансы (с 6-го по 10-й) дали аналогичные результаты. При этом в мышце повышалось содержание АТФ и креатинфосфата, а потребление кальция саркоплазматическим ретикулумом понижалось. Напротив, электростимуляция в течение 18 дней приводила к снижению АТФ в мышцах. Заметим, что найденный оптимум относится лишь к выбранному авторами режиму электростимуляции.

Длительность процедуры при надпороговых сокращениях мышцы целесообразно дозировать в зависимости от появления явлений утомления. В результате утомления амплитуда сокращений мышцы (или вызванного электрическим стимулом).

Асимметричный двухфазовый импульсный ток: частота от 1 до 200 Гц, длительность фазы от 20 до 200 мкс.

Симметричный двухфазовый импульсный ток.

Однофазный прямоугольный импульсный ток.

Переменный прямоугольный импульсный ток: частота от 1 до 200 Гц, длительность фазы от 200 до 1500 мкс.

Наиболее эффективными сигналами воздействия на мышцы являются следующие:

- токи Траберта: соотношение фаза/пауза=2 мс/5мс

- однофазный прямоугольный импульсный ток с длительностью фазы от 50 до 500 мкс, частота от 1 до 10 кГц

- однофазный треугольный импульсный ток

- прерывистый постоянный ток средней частоты (частота импульсов 8кГц)

Синусоидально модулированные токи (СМТ).

В качестве примера аппарата для терапии модулированными синусоидальными токами рассмотрим модель - "Амплипульс-4". Основные технические данные аппарата: частота синусоидальных колебаний 5 кГц; частоты модулирующих колебаний 30, 50, 70, 100, 150 Гц дискретно устанавливаемый коэффициент модуляции 0, 50, 75, 100% и режим перемодуляции с паузами, составляющими 20-40% от периода; среднеквадратическое значение тока в выходной цепи плавно регулируется от нуля до 80 мА при сопротивлении нагрузки 250 Ом и до 30 мА при сопротивлении нагрузки 1 кОм; аппарат обеспечивает 4 рода работы; выходной ток при всех родах работы может подаваться в выпрямленном режиме с положительной или отрицательной полярностью, питание от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 127 В ± 10% или 220 В ± 10% аппарат выполнен по классу II защиты от поражения электрическим током.

Аппарат представляет собой источник амплитудно-модулированных синусоидальных колебаний частотой 5 кГц, используемых для лечебного воздействия на ткани организма.

Генератор средней частоты создает синусоидальные колебания частотой 5 кГц. В модуляторе происходит амплитудная модуляция этих колебаний напряжением, создаваемым генератором низкой частоты. Модулированное напряжение поступает на усилитель и затем в выходную цепь. Электронный коммутатор осуществляет 4 различных рода работы, представляющих собой чередование разных видов тока. Измеритель тока позволяет контролировать среднеквадратическое значение тока в выходной цепи. Блок питания обеспечивает необходимыми напряжениями все блоки аппарата.

Колебания средней частоты (5 кГц) создаются генератором, собранным по RС-схеме с автотрансформаторной обратной связью. Напряжение с генератора подается на модулятор.

Рисунок 1 – Токи СМТ Для обеспечения низкочастотной модуляции колебаний с частотой 5 кГц в аппарате имеется генератор, создающий колебания на фиксированных частотах 30, 50, 70 100 и 150 Гц.

Fнес=2,3,4,5,6,7,8,9,10 кГц;

Глубина модуляции=0,25,50,75,100%.

Fмод=1-5,10,15,25,50,75,100,150 Гц – для СМТ-1 и СМТ-2.

Модулятор включает в себя усилитель низкой частоты и собственно модулятор. Выходной усилитель собран по двухкаскадной схеме с трансформаторным выходом. Измерение среднеквадратического значения тока в выходной цепи производиться с помощью измерительного устройства, на выходе которого включен миллиамперметр.

Рисунок 2 – Структурная схема аппарата "Амплипульс - 4".

Режим работы сериями колебаний осуществляется коммутатором. Коммутатор включает в себя триггер, управляющий электромагнитным реле, которое и производит необходимую коммутацию.

Диадинамические токи (ДДТ).

Рисунок 3 – Токи ДДТ,. а – однонаправленный непрерывный (100 Гц); б – двунаправленный непрерывный (50 Гц); в – однонаправленный ритмичный; г – короткий периодичный; д – длинный период; е – однополупериодный волновой; ж – двухполупериодный волновой.

За рубежом находят применение и так называемые интерференционные токи, создаваемые с помощью двух пар электродов, питаемых напряжениями с близкими частотами (например, 4900 Гц и 5000 Гц). За счет биений обеспечивается воздействие на ткани низкочастотным током разностной частоты. При этом воздействие локализовано в области пересечения путей тока от каждой нары электродов.

В последние годы получил некоторое распространение, в частности, для обезболивания в стоматологической практике, переменный ток с шумовым спектром (рис.4).

Рисунок 4. – Переменный ток с шумовым спектром.

Такой ток состоит из синусоидальных колебаний с частотой в пределах от 20 Гц до 20 кГц, беспорядочно (хаотично) комбинирующихся между собой аналогично шумовым колебаниям в области звука, откуда и происходит его название.

Особенностью действия подобного тока на организм является то, что беспорядочная смена параметров колебаний препятствует возникновению суммационных и адаптационных процессов в тканях, которые имеют место при ритмическом воздействии одинаковых по характеру импульсов или колебаний.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей /Под ред Р.И. Утямышева и М. Враны - М.: Энергоатомиздат, 2000.384с.

2. Электрическая стимуляция мозга и нервов у человека / Н.П. Бехтерева, С.В. Медведев, А.Н. Шандурина и др. – Спб.: Наука, 2000. - 263с.

3. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура: [Учебн. пособие] - М.: Медицина, 2001. - 344с.

4. Катона З. Электроника в медицине: Пер. с венг. / Под ред. Н.К. Розмахина - М.: 2000. - 140с.

5. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения: Пер. с англ. / Л. Кромвелл и др. - М.: Радио и связь, 2001 - 344с.