1. Биологическое действие токов и электромагнитных полей высокой, ультравысокой и сверхвысокой частоты

На частотах больших 10 кГц (см. 4.3.1) ток не вызывает раздражающего действия, поэтому его амплитуду можно увеличивать и добиться значительного теплового эффекта.

Применяемые с лечебной целью токи высокой частоты подводят непосредственно к телу, либо они возникают в последнем под влиянием высокочастотных электромагнитных полей. При этом происходит прогревание определенных органов и тканей. Нагревание приводит к улучшению кровообращения, уменьшению болевых ощущений, активизации процессов обмена и так далее.

Любому электрическому току, в том числе высокочастотному свойственно тепловое действие. Для цепи переменного тока с активным сопротивлением R выполняется закон Джоуля-Ленца: или , где , (эффективные значения силы тока и напряжения), а и – их амплитудные (максимальные) значения. При этом тепло возникает внутри тканей (эндогенное), в отличии от экзогенного, когда тепло проникает в ткань снаружи, как, например, при использовании грелки.

Прежде чем обсуждать конкретные электропроцедуры приведем принятое в медицине разделение электромагнитных колебаний на частотные диапазоны (см. табл. 4.3).

Таблица 4.3.

Частотные диапазоны электромагнитных колебаний,

используемые в медицине

Название интервала	Частота
Низкие (НЧ)	до 20 Гц
Звуковые (ЗЧ)	20 Гц–20 кГц
Ультразвуковые (УЗЧ)	20 кГц–200 кГц
Высокие (ВЧ)	200 кГц–30 МГц
Ультравысокие (УВЧ)	30 МГц–300 МГц
Сверхвысокие (СВЧ)	300 МГц–300 ГГц
Крайневысокие (КВЧ)	свыше 300 ГГц

Эффективность любой тепловой процедуры определяется количеством теплоты, которое выделяется в единице объема живой ткани за единицу времени. Эта величина называется удельной тепловой мощностью и обозначается q. Если Q – количество теплоты в ткани объема V, а t – время проведения процедуры, то .

Среди методов высокочастотной терапии, в которых используются воздействия высокочастотных токов или полей на ткани с целью их прогрева, различают диатермию, индуктотермию, УВЧ-терапию и микроволновую терапию.

2. Колебательный контур. Технический и терапевтический контур.

Напомним, что энергию электромагнитного поля характеризуют объемной плотностью энергии этого поля (w), которая показывает количество энергии, приходящейся на единицу объема пространства. Она слагается из плотности энергии электрического поля (w_Е) и плотности энергии магнитного поля (w_Н), т.е. w = w_Е + w_Н.

Вдали от источника излучения в однородной непроводящей среде (вакуум, сухой воздух и т.п.) в так называемой дальней зоне (зоне сформировавшейся волны) w_Е и w_Н в каждый момент времени одинаковы. Воздействие электромагнитной волной на живую ткань в дальней зоне реализуется в микроволновой терапии.

Если же рассматривать соотношение w_Е и w_Н вблизи от источника в так называемой ближней зоне (зоне несформировавшейся волны), то оно будет меняться в сторону электрического или магнитного поля в зависимости от условий воздействия: например, в зазоре конденсатора с раздвинутыми пластинами будет преобладать w_Е (это реализуется при УВЧ-терапии), а внутри катушки индуктивности w_Н (это реализуется при индуктотермии).

Получают электромагнитные колебания с помощью колебательного контура, состоящего из катушки индуктивности и конденсатора. В реальном колебательном контуре присутствует активное сопротивление, поэтому колебания в нем будут затухающими. Для получения незатухающих колебаний в контуре использует генератор электрических колебаний (ГК), который является основой аппаратов для высокочастотной терапии (индуктотермии и УВЧ-терапии). Особенностью, общей для всех этих аппаратов, является наличие отдельного колебательного контура для подведения электромагнитного воздействия к пациенту. Этот контур называется терапевтическим (ТК).

Рассмотрим подробнее принципиальную схему УВЧ-аппарата (рис. 4.33). В генераторе УВЧ-колебаний существует относительно высокое постоянное напряжение (400÷1000)В. Чтобы больной ни при каких условиях не мог подвергнуться его действию электроды, между которыми находится участок тела пациента, образующие конденсатор с емкостью C_П, включают в отдельный колебательный контур (ТК), индуктивно связанный с контуром генератора. Отметим, что ТК содержит также конденсатор переменной емкости С_Т. Рассмотрим его роль.

Рис. 4.33. Принципиальная схема УВЧ-аппарата.

Здесь показаны колебательный контур УВЧ-генератора (ГК)

и терапевтический контур (ТК))

Мощность в ТК выделяется только при условии резонанса, когда частота ω₁ собственных колебаний ТК совпадает с частотой колебаний, возникающих в колебательном контуре генератора ω, т.е. когда ω = ω₁ или . Так как емкость конденсатора С_П зависит от диэлектрической проницаемости ε среды и расстояния между его пластинами, а разные ткани имеют разную ε, то смена объекта воздействия приводит к изменению С_П и нарушению резонанса. Для восстановления резонанса служит конденсатор переменной емкости С_T.

Колебательный контур, который используется в аппарате УВЧ-терапии, называется закрытым, поскольку создание электромагнитных волн вне контура практически не происходит, так как электромагнитное поле сосредоточено, главным образом, в терапевтической емкости С_П.

Рассмотрим подробнее методы высокочастотной терапии, в которых используется воздействие электромагнитных полей.