Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Физика.Лаба-15.doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
22.05.2015
Размер:
258.05 Кб
Скачать

15

Министерство здравоохранения Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации»

КАФЕДРА ФИЗИКИ

ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В МЕДИЦИНЕ

Методические указания для лабораторной работы № 15

Тверь 2004

Методические указания составлены кафедрой медбиофизики ТГМА и предназначены в помощь студентам при подготовке и выполнении лабораторной работы.

Методические указания подготовили:

Доцент Бахтилов В.В.

Доцент Туровцев В.В.

Доцент Шабанова О.М.

Лабораторная работа № 15

“ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В МЕДИЦИНЕ"

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Изучить особенности возбуждения тканей импульсами электрического тока.

2. Изучить характеристики импульсных токов и методов электродиагностики и электролечения, основанных на их использовании.

3. Освоить работу с аппаратами ТОНУС-1, ЭЛЕКТРОСОН-4Т, ДЕЯЛЬТА-101 и изучить их выходные характеристики с помощью электронного осциллографа.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: аппараты ТОНУС-1, ЭЛЕКТРОСОН-4Т, ДЕЛЬТА-101, осциллографы, соединительные провода.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Установлено, что нервы и мышцы способны генерировать биопотенциалы. Электрическая активность клеток проявляется в форме кратковременных импульсов - потенциалов действия. Активность клеток возбуждается под влиянием внешних раздражителей различной природы. Например, под влиянием кратковременной вспышки света появляются импульсы в зрительном нерве. Частота и характер последовательность этих импульсов зависят от интенсивности и спектрального состава света, а величина и длительность отдельного импульса не зависят от природы и силы раздражения.

В физиологии и. медицине используется электрическое раздражение как наиболее безвредное (адекватное) средство возбуждения деятельности органов или мышц. Опыт показывает, что потенциал действия не возникает, т.е. возбуждения не происходит, если электрический стимул не достигает некоторого порогового значения. Возбуждаемое волокно работает по принципу "всё или ничего". Для

возбуждения волокна необходимо некоторое минимальное количество электричества. По мере уменьшения длительности t подаваемого импульса необходимо увеличивать силу тока /. Для длительных прямоугольных импульсов существует минимальная сила тока, достаточная для возбуждения; более слабый ток неэффективен при любой длительности. На рис.1 показана кривая зависимости порогового тока In от длительности прямоугольного импульса t, имеющая форму гиперболы. Обычно её описывают эмпирической формулой - уравнением Вейса-Лапика

In=+В (1)

Рис.1

Величина В называется реобазой - это минимальное значение возбуждающего тока при t . При очень коротких импульсах (малых t ) ток In, т.е. величина Inta.

Xpoнaкcией называется длительность импульса, при которой пороговый ток равен удвоенной реобазе (I=2B)l Из формулы (1) следует, что tхр=а/В. Константы а и В зависят от природы возбудимой ткани и ее функционального состояния.

Если сообщить волокну два последовательных стимулирующих импульса, разделённых некоторым интервалом времени, то поведение волокна будет зависеть от этого интервала. Сразу после генерации импульса данный участок волокна находится в абсолютном рефрактерном состоянии, т.е. не может быть возбуждён вновь. Затем следует относительное рефрактерное состояние, в котором увеличено значение порогового потенциала. Продолжительность всего рефрактерного состояния варьирует от одной до нескольких миллисекунд.

В медицине в качестве электрического раздражителя используют импульсные токи. Электрический импульс - это кратковременное существование в цепи напряжения или тока. Действие импульсного тока на организм определяется как характеристиками импульса - амплитудой импульса Jампл, длительностью импульса t, формой импульса, главным образом длительностями фронта tф и среза tс, так и характеристиками тока - частотой тока , определяемой частотой повторения импульсов, или периодом Т=, амплитудой тока равной амплитуде импульса. В импульсном токе можно определить длительность паузы между импульсами t0 и зная период Т рассчитать длительность импульса t=Т- t0 и скважность импульсов S. S = (см. рис.2), а также определить амплитудное значение по измеренной магнитоэлектрическим прибором постоянной составляющей импульсного тока J0 , например, для прямоугольных импульсов Jампл= J0S.

В современных аппаратах используются импульсные токи с импульсами различной формы, длительности и частоты:

  1. Остроконечные кратковременные с длительностью 1-2 мс и частотой следования 80-120 Гц, вызывающие длительное ("тетаническое") сокращение нормальной мышцы,

2. Прямоугольной. формы и с экспоненциальными фронтом или срезом, частотой от 5' до 50 Гц, обеспечивающие различное раздражающее действие, так как согласно закону Дюбуа Раймона раздражающее действие пропорционально скорости изменения силы постоянного тока, т.е. .

Рис.2

3. Диадинамические токи, представляющие собой комбинации импульсов, по форме близких к синусоидальным, с постепенным увеличением и спаданием амплитуд импульсов, что обеспечивает плавное, безболезненное сокращение мышц. Подача импульсов отдельными посылками (сериями) с перерывами, обеспечивает возможность отдыха ткани, необходимого при сокращении мышц.

4. А также токи не в виде однополярных импульсов, а в виде переменных токов частотой до 10 кГц модулированных по амплитуде напряжением низкой частоты.

Использование модулированных переменных токов повышенной частоты позволяет уменьшить болезненность при воздействии, т.к. порог болевой чувствительности растёт с частотой быстрее, чем порог возбуждения. Нернстом было установлено снижение раздражающего действия переменного тока и соответствующее увеличение его пороговой величины в зависимости от частоты: сначала пропорционально корню квадратному из частоты (в пределах частот 100-300 Гц), затем пропорционально частоте (при частотах больше 50 кГц). При низкой частоте переменного тока (5О-100 Гц) смещения тканевых ионов столь значительны, что происходит изменение их концентрации по обе стороны клеточной мембраны, приводящее к очень сильному раздражению.

МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОДИАГНОСТИКИ И ЭЛЕКТРОЛЕЧЕНИЯ.

ЭЛЕКТРОДИАГНОСТИКА - метод диагностики двигательных нарушений, основанный на исследовании электровозбудимости нервов и мышц, позволяющий определить локализацию поражения. Исследование электровозбудимости основано на сопоставлении формы и интенсивности электрического раздражения с характером ответной реакции преимущественно в виде сокращения мышц. При исследовании определяют пороговую силу тока, вызывающую пороговую, т.е. наименьшую заметную реакцию раздражения при воздействии одиночными прямоугольными импульсами длительностью от 50 мкс до 1 с. По графику зависимости порогового тока от длительности импульса (кривая электровозбудимости) судят о состоянии нерва или мышцы. При более простом методе "хронаксиметрии" определяют два характерных параметра электровозбудимости: реобазу и хронаксию. При электродиагностике определяют также лабильность ткани - способность ткани воспроизводить без трансформации ритм раздражения. При исследовании воздействуют на ткань кратковременными импульсами, частота которых может меняться в широких пределах, и определяют максимальную воспроизводимую частоту. Уменьшение оптимальной частоты следования импульсов, по сравнению со здоровой тканью, свидетельствует о той или иной степени поражения мышцы или нерва. При электродиагностики используется и такой параметр импульса, как крутизна фронта. При этомисследуется аккомодационная способность ткани, проявляющаяся в зависимости возбудимости ткани от скорости нарастания импульса: чем круче фронт одиночного достаточно длительного импульса, тем меньше пороговый ток. Пораженная мышца в той или иной степени теряет такую способность.

Для электродиагностики используют два электрода - активный и пассивный. Первый имеет малую площадь, на нём образуется высокая плотность раздражающего тока, он располагается в точке нанесения раздражения. Второй электрод имеет значительную площадь и располагается в любом нейтральном месте.

ЭЛЕКТРОЛЕЧЕНИЕ. Импульсные токи используются при лечении самых различных заболеваний с целью борьбы с болями, отёками (нарушением кровообращения), спастическими явлениями, нарушением трофики тканей и т.п. При поражении периферических нервов мышца начинает дегенерировать, терять функциональную способность, превращаться в соединительную ткань. Атрофия мышц возникает при длительном вынужденном бездействии. Для поддержания жизнедеятельности нервно-мышечного аппарата применяется электрическое раздражение нервных стволов и мышц - ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ. Этому предшествует электродиагнос-тическое исследование для определения состояния тканей и благоприятных параметров тока. При электростимуляции применяются активный и пассивный электроды. Электрическое раздражение на мышцу подается ритмически с паузами, необходимыми для отдыха поврежденных мышц между сокращениями, т.к. эти мышцы имеют удлиненный рефрактерный период и быстрее утомляются, чем здоровые. Для воздействия преимущественно на пораженные мышцы с ослабленной

аккомодационной способностью без вовлечения здоровых мышц применяют экспоненциальные токи.

Электростимуляция основана на раздражающем действии импульсного тока. Однако, при определённых параметрах и условиях воздействия, импульсный ток может вызвать и процессы торможения в центральной нервной системе. Метод воздействия на головной мозг импульсным током слабой силы с целью вызвать разлитое торможение, переходящее в обычный сон, называется “ЭЛЕКТРОСНОМ''.

Импульсный ток широко попользуется дм стимуляции внутренних органов. Наиболее широко в медицинскую практику вошел метод электрической стимуляции сердца - ЭЛЕКТРОКАРДИОСТИМУЛЯЦИЯ.

СВЕДЕНИЯ ОБ АППАРАТАХ, ИЗУЧАЕМЫХ В ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Аппарат "ДЕЛЬТА-101" является генератором электрических импульсов, предназначен для подавления болевых синдромов посттравматического и неврологического происхождения. Аппарат выдаёт биполярные несимметричные импульсы, форму которых Вы определите при проведении работы. В верхней части корпуса находятся регуляторы: тока с маркировкой ТСК, частоты импульсов-ЧАCTOTA, длительности импульсов - ДЛИТ., а также индикатор включения аппарата и два гнезда для подключения электродов.

Включают аппарат поворотом регулятора TСК по часовой стрелке. При эксплуатации аппарата (при процедурах) электроды размещают в определённых врачом точках на теле пациента, включают аппарат и добиваются покалывания под электродами.

Вращением регулятора ЧАСТОТА из крайнего левого положения по часовой стрелке увеличивают частоту, пока ощущение отдельных толчков не сменится ощущением приятной вибрации. Если регулятор ТОК находится в положении "10", а ощущение не достигает требуемой интенсивности, то регулятор ТОК ставят в положение "5" и вращением регулятора ДЛИТ. добиваются требуемой интенсивности.

Аппарат "ЭЛЕКТРОСОН-4Т" предназначен для лечения процедурами электросна ряда нервно-психических заболеваний, особенно при неэффективности и непереносимости медикаментов. Используется также при лечении гипертонической болезни, бронхиальной астмы, начальных форм язвенной болезни, атеросклеротической формы облитерирующего эндартериита и др. Действие аппарата основано на ритмическом раздражающем воздействии импульсным током низкой частоты и малой силы на нервные клетки головного мозга.

На передней панели находится ручка ТОК ПАЦИЕНТА для регулировки величины (дозы) тока, подаваемого пациенту.

Клавиша ЧАСТОТА Гц для грубого переключения на два положения "30" и "150".

Ручка ЧАСТОТА Гц для плавной установки необходимой частоты следования импульсов тока внутри поддиапазона.

На верхней поверхности корпуса - прибор для контроля амплитуды тока, подаваемого пациенту, регулятор для установки стрелки при-бора на нуль и индикатор включения. В отсеке с крышкой - клавиша включения и выключения аппарата, кнопка КОНТРОЛЬ и ручка УРОВЕНЬ для дозировки и измерения по прибору дополнительной постоянной составляющей тока (ДПС). Нa. левой стороне корпуса гнездо ПАЦИЕНТ для подключения маски с электродами и проводами пациента. На дне - отсек с предохранителями.

При эксплуатации прибора электроды накладывают на пациента, ус-танавливают заданную частоту, нажав кнопку КОНТРОЛЬ, ручкой УРОВЕНЬ устанавливают рекомендованную ДПС, кнопку КОНТРОЛЬ отпускают. Ручкой ТОК ПАЦИЕНTA медленно увеличивают амплитуду импульсного тока до субпороговой (по опущению легкого покалывания) или пороговой (по усилению покалывания) величины. При процедуре электросна у больного не должно быть неприятных ощущений.

Аппарат для терапии диадинамическими токами "TOНУC-1" представляет собой генератор амплитудно-модулированных импульсов с синусоидальным фронтом и экспоненциальным срезом с частотой повторения 50 и 100 Гц, а также их комбинации. Перечень видов тока: двухполупериодный непрерывный (Д.Н), однополулериодный непрерывный (0Н), однополупериодный ритмический (ОР), короткий период (КП), длинный период (ДП), однополупериодний волновой (0В), двухполупериодный волновой (ДВ), однополупериодный волновой (ОВ'), двухполупериодный волновой (ДВ'). На панели управления аппарата находятся: слева - миллиамперметр 1 для измерения постоянной составляющей выходного тока, справа - ручка 4 процедурных часов, ручка 5 регулятора выходного тока; в центре - экран 3 электронно-лучевой трубки: внизу - кнопки 2 переключателя видов тока, ручка 8 выключателя сети, глазок 7 индикатора включения сети, ручка 6 переключателя полярности тока. В левой боковой стенке - отверстие для подключения электродов к выходному гнезду. Применяются электроды в виде свинцовой пластины, вкладываемой в карман прокладки, сшитой из нескольких слоев байки, и чашечные электроды - графитовый вкладыш в чашке держателя, закрываемый многослойной байтовой прокладкой. Место подключения сетевого шнура находится на задней стенке прибора.

Перед включением прибора выключатель сети должен находиться в положении "выкл", а регулятор тока в нулевом положении. Включают прибор, на экране осциллографической трубки должна появиться линия. Электроды через смоченные прокладки накладывают и закрепляют на теле и подключают к прибору. Установив назначенные направления и вид тока, поворачивают ручку часов вправо до упора, а затем - в положение, соответствующее длительности процедуры. Плавно поворачивая ручку выходного тока, устанавливают необходимую величину. При изменении направления или вида тока регулятор тока предварительно выводят в нулевое положение.

МЕPЫ БЕЗОПАСНОСТИ

1. Аппарата при эксплуатации не требуют защитного заземления.

2. При нарушении работоспособности аппаратов (при резком увеличении тока пациента, появлении дыма, запахе) аппарат немедленно отключить.

3. При наложении и снятии электродов, при изменении режима про-цедуры регуляторы тока должны быть выведены в нулевое положение.

4. Питание аппарата ДЕЛЬТА-101 должно производиться от аккумуляторной батареи.

5. Запрещается подключать аппараты к сети шнурами, не имеющими вилки.