Физика УВЧ

1. Ультравысокочастотная терапия представляет собой применение с лечебной целью воздействии на определенные участки тела больного переменнымнепрерывным илиимпульсным электрическим полем ультравысокой частоты (э. п. УВЧ). Физиологическое воздействие электромагнитного УВЧ - поля основано на действии переменного электрического или магнитного поля на молекулы и ионы в тканях организма. В результате этого воздействия в тканях выделяется значительное количество теплоты, что приводит к активизации биохимических и физиологических процессов. Высокочастотные электрические колебания и электромагнитные волны принято подразделять по частоте на следующие диапазоны: высокой частоты (ВЧ) - от 0,5 МГц до 20 МГц; ультравысокой частоты (УВЧ) - от 30 МГц до 300 МГц; сверхвысокой частоты (СВЧ) - свыше 300 МГц.

2. В электропроводящих тканях и электролитах(1) при воздействии электрическим полем наблюдается перемещение свободных заряженных частиц (ионов), т.е. возникает обычный ток проводимости. В диэлектриках(2) при помещении их в электрическое поле возникает смещение первоначально уравновешенных диполей. При наличии переменного поля диполи совершают колебательное движение.

1 Q₁ = Е²/,

где Е – эффективное значение напряженности электрического поля; р – удельное сопротивление электролита.

2 Q₂ = Е²₀tg

где  - круговая частота колебаний;  - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; Е – напряженность поля; - угол диэлектрических потерь (угол отставания по фазе колебаний диполей от колебаний напряженности электрического поля).

3. Терапевтический контур подключается к генератору индуктивно. Такое соединение позволяет перенести на электроды высокочастотные колебания и исключить возможность попадания на пациента высокого напряжения, присутствующего в генераторе.

В связи с тем, что между электродами могут помещаться разные части тела больного, имеющие различные электрические параметры, терапевтический контур должен при каждой процедуре подстраиваться в резонанс с генератором. Делается это с помощью подстроечного конденсатора переменной емкости Cт.

4. Однотактный. Исследуем принцип работы такого прибора на примере однотактного лампового генератора на триоде, в котором колебательный контур соединен с трехэлектродной лампой и источником питания (рис. 1). Для того, чтобы обеспечить в колебательном контуре незатухающие колебания, необходимо постоянно пополнять в нем энергию колебаний, теряемую на активном сопротивлении контура. Эти условия обеспечиваются в генераторе следующим образом. Катушка Lколебательного контура индуктивно связана с так называемой катушкой связи К, подключенной к сетке и катоду лампы. Прохождение анодного тока через лампу и образование напряжения на колебательном контуре происходит в тот момент, когда на сетку лампы поступает по катушке связи положительный потенциал. В результате полученная энергия поддерживает только половину периода колебаний в контуре. Поэтому генератор называется однотактным. Анодный ток, возникающий в цепи, имеет ту же частоту, что и колебания в контуре.

Двухтактный. Когда требуется увеличить мощность колебаний, применяется двухтактный ламповый генератор (рис. 2). Вновь для простоты рассмотрим генератор с идеальным колебательным контуром. Схема в определенной степени симметрично повторяет рис. 1. В самом деле, теперь к колебательному контуру подключены две лампы (Л1 и Л2), причем анодный ток каждой из них проходит через соответствующую половину (L1 иL2) катушки контура. При этом положительный полюс источника питания подключается к среднему отводу катушки, а отрицательный - к общей точке катодов ламп. Индуктивности К1 и К2 симметрично подключаются через резисторRcк общей точка катодов ламп. Каждое из плеч двухтактного генератора работает аналогично однотактовому генератору, пополняя энергией колебательный контур в соответствующую половину периода колебаний. В результате колебательный контур в течение периода пополняется энергией дважды.

5. Прогревание биологических тканей и органов высокочастотным магнитным полем называют индуктотермией (лечение вихревыми токами). В этом терапевтическом методе наиболее эффективно прогреваются ткани, богатые сосудами, например мышцы. Высокочастотное магнитное поле при индуктотермии создают с помощью спиралей или плоских катушек индуктивности – резонансных индукторов (магнитных аппликаторов). Индуктотермия − метод электролечения, заключающийся в воздействии на организм больного высокочастотным (13,56 МГц, длина волны − 22,12 м) переменным магнитным полем, наводящим в теле пациента токи самоиндукции. Последние принято называть вихревыми токами. Они представляют собой замкнутые окружности, расположенные перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля. Проникая на глубину 3-5 см, вихревые токи вызывают образование эндогенного тепла в тканях. Энергия в большей мере поглощается тканями, обладающими высокой электропроводностью. Главное значение в механизме действия индуктотермии придается тепловому фактору, однако немаловажную роль играет и осцилляторный эффект, обусловленный изменением биофизических свойств тканей в поле электромагнитных волн. Индуктотермия позволяет относительно равномерно прогревать ткани. Под ее влиянием снижается тонус гладкой и поперечнополосатой мускулатуры, повышается температура тканей, ускоряются обменные процессы. Лучше прогреваются ткани с малым удельным сопротивлением, т.е. жидкие проводящие среды (кровь, лимфа, тканевая жидкость) и ткани, богатые сосудами (мышцы, селезёнка), слабее прогреваются ткани с высоким удельным сопротивлением. Тепловой эффект ∆t=1,5-20С.

где k- коэффициент пропорциональности,- удельная электропроводность,- круговая частота, В - эффективное значение магнитной индукции.

6. диатермия (нагревание тканей при прохождении тока до 1,5 А с частотой 1-2 МГц); преимущественный нагрев поверхностных слов тканей и возможность местных ожогов – существенный недостаток диатермии.

- в терапии (прогревание глубоко расположенных тканей организма) - в настоящее время не применяется в связи с недостатками метода и появлением новых приемов;

в хирургии:

- диатермокоагуляция (сваривание кровеносных сосудов для уменьшения потери крови при операциях и т.д.).

- электротомия (рассечение мягких тканей)

Диатермия — это применение электрического тока высокой частоты (1-2 Мгу) небольшого напряжения (150—200 В) и большой силы 2 А с лечебной целью.

В стоматологии широко используется диатермокоагуляция, Метод диатермотомии находит ограниченное применение в хирургической стоматологии.

При непосредственном контакте активного электрода в тканях образуется тепло, свертываются белки, кровь, предотвращается всасывание продуктов тканевого распада, попадание микроорганизмов в сосудистое русло (оболочка сосудов подворачивается внутрь, кровь свертывается, предотвращается кровотечение, происходит разрушение нервных рецепторов, что снижает боль).

7. дарсонвализация (воздействие слабых электрических разрядов при частотах до 500 кГц на нервные рецепторы кожи и слизистой оболочки с терапевтической целью), Дарсонвализация — это лечение высокочастым (100— 300 Гц) импульсным переменным синусоидальным током высокого напряжения (20 кВ) и малой силы (0,02 мА). При этом интервалы между отдельными импульсами тока во много раз больше длительности импульсов. Данные токи были впервые получены французским физиологом, физиком д'Арсонвалем в 1892 г.

Физиологическое действие токов д'Арсонваля.

При местной дарсонвализации, когда контакт между кожей и электродом неплотный, с него на кожу проскакивает поток мелких искр. Пациент испытывает при этом легкое покалывание, происходит расширение сосудов, ускорение микроциркуляции, кожа краснеет. Вследствие малой силы тока ощущение тепла слабо выражено. Токи д'Арсонваля влияют на трофику тканей, повышают тканевой обмен, действуют болеутоляющею, противоспастически на сосуды и сфинктеры. В коже и слизистой оболочке полости рта выявляются круглоклеточная инфильтрация и очаги микронекрозов, что вызывает неспецифическую активизацию защитных тканевых процессов. Если электрод непосредственно контактирует с тканью, то образуется тихий электрический разряд, который обладает меньшим физиологическим действием, чем искровой разряд.

При местной дарсонвализации проявляются сегментарные и общие рефлекторные реакции, так как из зоны воздействия афферентная импульсация поступает в центральную нервную систему, а оттуда эфферентным путем происходит регулирующее рефлекторное.

8.

Электрические и магнитные колебания, используемые с лечебной целью, подразделяют по частоте на несколько диапазонов;

1) низкочастотные:

- низкой частоты (НЧ) - до 20 Гц,

- звуковой частоты (3Ч) - 20-20000 Гц,

2) высокочастотные:

- ультразвуковой частоты (УЗЧ) - 20-200 кГц,

- высокой частоты (ВЧ) – 0,2 - 30 МГц,

- ультравысокой частоты (УВЧ) - 30-300 МГц,

- сверхвысокой частоты (СВЧ) - 300-3000 МГц,

- крайне высокой частоты (КВЧ) - свыше 3000 МГц.

8. СВЧ-, или сверхвысокочастотная терапия − метод лечения электромагнитными колебаниями частотой от 300 до 30000 МГц. В физиотерапии с лечебной целью используют сантиметровые, дециметровые и миллиметровые волны. Сантиметроволновая (СМВ) терапия − метод лечения СВЧ электромагнитными колебаниями сантиметрового диапазона (частота − 2375 МГц, длина волны − 12,6 см). По частоте и длине волны сантиметровые волны приближаются к световым, поэтому они подчиняются законам распространения света. Им свойственны отражение от границ сред с различной плотностью, явление интерференции и способность фокусироваться. Прямые и отраженные волны, накладываясь друг на друга, образуют стоячие волны, что приводит к повышению температуры на границах раздела сред и создает благоприятные условия для перегрева тканей. Этот эффект сантиметровых волн ограничивает их практическое применение. Сантиметровые волны больше поглощаются тканями, обладающими высокой электропроводностью, и в меньшей мере диэлектриками. Глубина их проникновения (3-5 см) определяется составом сред. Поглощение энергии связывают с различными биофизическими процессами − электронной и ионной поляризацией, диэлектрическими потерями, резонансным эффектом. Частота волн сантиметрового диапазона близка к частоте колебаний белковых молекул. При резонансной частоте амплитуда колебаний молекул резко возрастает, поэтому даже небольшое увеличение мощности проявляется заметным повышением теплового эффекта.

Дециметроволновая (ДМВ) терапия − метод лечения электромагнитными колебаниями дециметрового диапазона. Отечественная аппаратура работает на частоте 465 МГц, что соответствует длине волны 65 см. Длина дециметровых волн несоизмерима с толщиной подкожно-жировой клетчатки и мышц, поэтому дециметровые волны по сравнению с сантиметровыми меньше отражаются на границах сред с различной плотностью. Стоячие волны не образуются, и нет опасности перегрева тканей. Дециметровые волны в среднем проникают на глубину 11-13 см. Они оказывают тепловое действие и вызывают повышение температуры, которое в зависимости от состава среды и мощности фактора варьирует в пределах от 2 до 9°С. Повышение температуры сопровождается расширением сосудов, существенным улучшением микроциркуляции, активацией метаболических процессов, нормализацией трофических функций, ускорением рассасывания патологических очагов. Под влиянием электромагнитных волн ДМВ-диапазона снижается периферическое сосудистое сопротивление, улучшается общая гемодинамика, ослабляется спазм гладкой и поперечнополосатой мускулатуры, повышается всасывательная способность синовиальных оболочек, нормализуется проницаемость сосудистых и клеточных мембран. Дециметровые волны способны вызывать фазовые сдвиги рефлекторной деятельности мозга, а при воздействии на область проекции гипоталамуса − повышать судорожную готовность мозга. Дециметровые волны оказывают также гормоно- и иммунокорригирующес действие