Главная страница

Методическое пособие лаб. раб. Учебное пособие для студентов первого курса медицинских вузов Пермь 2008 2 Авторы-составители


Скачать 1.98 Mb.
НазваниеУчебное пособие для студентов первого курса медицинских вузов Пермь 2008 2 Авторы-составители
АнкорМетодическое пособие лаб. раб.pdf
Дата08.10.2018
Размер1.98 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаMetodicheskoe_posobie_lab_rab.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипУчебное пособие
#46743
страница8 из 12
Каталогpsmu2016

С этим файлом связано 3 файл(ов). Среди них: ped_tselevoe.pdf, inostrantsy_kontrakt.pdf, Metodicheskoe_posobie_lab_rab.pdf, БИОЛОГИЯ.doc.
Показать все связанные файлы
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

Лабораторная работа №9
ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЭЛЕКТРОТЕРАПИЯ
Цель работы:ознакомиться с основными методами высокочастотной электротерапии, изучить аппарат для УВЧ-терапии и действие электрического поля УВЧ на электролиты и диэлектрики.
Приборы и принадлежности: аппарат для УВЧ-терапии, два термометра, кювета с касторовым маслом - диэлектриком, кювета с 1,5 % раствором соли - электролитом.
ТЕОРИЯ
Высокочастотной электротерапией называют применение с лечебной целью переменного высокочастотного тока и высокочастотных электромагнитных полей.
Высокочастотные токи и поля оказывают действие на ткани организма, преобразуя энергию электрических колебаний в физико-химические процессы в тканях.
Высокочастотную электротерапию по диапазону частот делят на высокочастотную, ультравысокочастотную, сверхвысокочастотную и крайне высокочастотную терапию.
Биологические ткани разнородны, имеют различные электрические свойства: электропроводность и диэлектрическую проницаемость. Ткани, содержащие большое количество воды, хорошо проводят электрический ток, подобно электролитам. К ним относятся: кровь, лимфа, спинно-мозговая жидкость, мышцы, кожа, печень, почки. Ткани же, содержащие незначительное количество воды, электрический ток почти не проводят, то есть по электрическим свойствам близки к диэлектрикам ( жировая и костная ткани, сухожилия и сухая кожа).
При воздействии высокочастотных токов и полей в тканях происходят биофизические изменения: движение ионов, поляризация молекул, ориентация дипольных молекул или их колебания, увеличение токов проводимости и токов смещения. При этом возникают потери электрической энергии на активном сопротивлении ( потери проводимости) и на емкостном сопротивлении ткани ( диэлектрические потери). В тканях- проводниках потери проводимости значительно больше диэлектрических потерь, в тканях-диэлектриках преобладают диэлектрические потери.

99
Основным первичным эффектом в этих случаях является тепловое воздействие.
Прогревание высокочастотными токами и полями обладает преимуществом перед обычной грелкой. Прогревание грелкой осуществляется за счет теплопроводности кожи и подкожной клетчатки. Высокочастотное прогревание происходит за счет образования тепла в самой ткани, то есть там, где оно нужно.
Выделяемая теплота зависит от диэлектрической проницаемости ткани, ее удельного сопротивления и частоты переменных токов и полей.
Кроме теплового эффекта электромагнитные поля и волны при высоких
частотах вызывают в тканях внутримолекулярные процессы, которые приводят к
специфическим воздействиям.
При высоких частотах электромагнитного поля ( от 100 кГц до 30 МГц) в биологических тканях наблюдается макроструктурная и ориентационная поляризация молекул. При этом изменяется проницаемость мембран клеток, транспорт ионов калия и натрия через мембрану. Ткань становится проницаемой на всем протяжении («ток проходит через больного насквозь»). Этот эффект объясняет сутьдарсонвализации.
На частотах переменного электромагнитного поля УВЧ-диапазона ( от 30 до
300 Мгц) дипольные молекулы не успевают совершить полный поворот и колеблются около среднего положения равновесия. Такие колебания называют осцилляцией. При изменении частоты поля меняется величина осцилляций и состав осциллирующих молекул. Это связано со временем релаксации.
Релаксация - это время, необходимое для переориентации дипольных молекул. Все молекулы обладают собственным временем релаксации. Осциллировать будут преимущественно те молекулы, время релаксации которых совпадает с периодом колебаний электромагнитного поля.
При частоте переменного электрического поля в несколько десятков мегагерц
(МГц) происходит переполяризация крупных молекул.
При более высоких частотах, порядка нескольких тысяч МГц, происходит
поляризация свободной воды, поглощение энергии осуществляется преимущественно
молекулами воды. Это явление положено в основу микроволновой терапии.
Рассмотрим некоторые лечебные методики высокочастотной электротерапии.

100
МЕСТНАЯ ДАРСОНВАЛИЗАЦИЯ
Метод физиотерапии, в основе которого лежит применение импульсного высокочастотного тока (

10 5
Гц) высокого напряжения ( до 10 4
В) и малой силы (I10
-12
А).
Электрические искровые разряды, возникающие между электродом и кожей, воздействуют на клетки и рецепторы кожи и более глубоких тканей, вызывая местные и рефлекторные реакции.
Физиологические реакции и терапевтический эффект

Улучшение кровоснабжения тканей,

улучшение обменных процессов,

снижение болевой чувствительности,

противовоспалительное действие при хронических воспалениях на коже и слизистых оболочках,

улучшение функционального состояния кожи: повышение эластичности, предупреждение развития морщин и выпадения волос,

стимуляция регенерации тканей (в частности образование костной массы при переломах).
Показания

заболевания, сопровождающиеся нарушением местного артериального и венозного кровообращения,

длительно незаживающие раны,

заболевания нервов,

некоторые кожные заболевания.

101
ИНДУКТОТЕРМИЯ
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие переменным высокочастотным магнитным полем (

10 7
Гц),
Поле вызывает в тканях вихревые электрические токи, энергия которых переходит в теплоту. Наибольшее образование тепла происходит в тканях с высокой электропроводностью ( кровь, лимфа, мышцы, почки, легкие, печень. Ткани прогреваются на глубину 5-8 см до 6

С.
Физиологические реакции и терапевтический эффект

Улучшение кровоснабжения тканей. Улучшение обменных процессов,

снижение болевой чувствительности,

усиление иммунозащитной функции тканей,

угнетение жизнедеятельности микроорганизмов. Противовоспалительное действие,

снижение возбудимости центральной нервной системы. Расслабление мышц,

нормализация артериального давления,
Показания

некоторые подострые и хронические воспалительные заболевания;

заболевания и травмы опорно-двигательного аппарата и др.
ЭЛЕКТРОХИРУРГИЯ
Использование в хирургической практике переменного электрического тока высокого напряжения с частотой 10 6
Гц.
В области активного электрода малой площади создается ток большой плотности, что приводит к резкому нагреванию ткани в этом месте. В зависимости от вида электрода происходят:

Диатермокоагуляция
(«сваривание» тканей). При этом в местах воздействия повышается температура и ткань коагулируется.

Диатермотомия ( рассечение тканей). Острым электродом (электроножом) разрезают ткань, при этом плотность тока составляет 40 мА/мм
2
. Такой нож называют бескровным, т.к. мелкие сосуды в процессе операции «завариваются».

102
УВЧ-ТЕРАПИЯ
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие переменным электрическим полем ультравысокой частоты (

10 7
Гц).
Основной эффект- нагревание поверхностных и глубоколежащих тканей достигается за счет:

возникновения высокочастотного тока проводимости в тканях, содержащих растворы электролитов ( кровь, лимфа, мышцы и др.);

диэлектрических потерь в тканях-диэлектриках (подкожная жировая клетчатка, хрящи, плотная соединительная ткань, кость, нервные стволы), благодаря колебаниям полярных молекул.
Физиологические реакции и терапевтический эффект

Улучшение кровоснабжения тканей,

улучшение обменных процессов,

снижение болевой чувствительности,

противовоспалительное действие ,

усиление иммунозащитной функции тканей,

угнетение жизнедеятельности микроорганизмов,

расслабление гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта,

ускорение регенерации тканей.
Показания

острые и подострые воспалительные процессы в различных органах;

заболевания и травмы опорно-двигательного аппарата;

заболевания нервов.

103
МИКРОВОЛНОВАЯ ТЕРАПИЯ
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие на ткани организма электромагнитных волн частотой 10 8
Гц (СМВ-сантиметровая терапия) и частотой 10 9
Гц (ДМВ- дециметровая терапия) .
При распространении электромагнитной волны в тканях организма происходят потери энергии, сопровождающиеся выделением теплоты за счет колебания ионов и дополнительных молекул ( воды, аминокислот, белка, липидов), поэтому наибольшее нагревание происходит в тканях, содержащих значительное количество воды (кровь, мышцы, паренхиматозные органы). Глубина проникновения достигает 6 см при СМВ- терапии и 9 см при ДМВ-терапии.
Физиологические реакции и терапевтический эффект

Улучшение кровоснабжения тканей,

активация обменных процессов,

снижение болевой чувствительности,

противовоспалительное действие,

активное влияние на иммунологическое состояние организма, подавление аллергических реакций,

угнетение жизнедеятельности микроорганизмов,

стимуляция регенеративных процессов.
Показания

некоторые заболевания аллергического характера;

заболевания и травмы опорно-двигательного аппарата;

заболевания периферических нервов;

некоторые острые и хронические заболевания.

104
ДЕЙСТВИЕ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ПОЛЯ УВЧ НА ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Под действием электрического поля УВЧ ионы электролита совершают вынужденные колебания с частотой поля. При этом увеличивается ток проводимости, а энергия электрического поля переходит в тепловую. Рассмотрим, от каких факторов зависит количество выделившейся теплоты.
Выделим некоторый объем ткани V, находящийся в поле УВЧ с напряженностью Е между плоскими конденсаторными электродами. Количество теплоты, выделившееся в единице объема электролита за 1 секунду, рассчитаем по формуле
,
V
P
V
t
W
Q



где W -энергия, подводимая к электролиту, а Р - мощность, которую можно рассчитать, используя закон Джоуля-Ленца, как
,
R
U
P
2

где R -сопротивление электролита, а U - напряжение на электродах.
Для расчета сопротивления R используем формулу
R=
S
l


, здесь l - расстояние между электродами, S - площадь электродов,

- удельное сопротивление электролита, а U подсчитаем как
U=E

l.
Подставив выражения для сопротивления и напряжения в формулу для расчета тепла, выделяющегося в электролите, получим:
2 2
2 2
2 1
E
E
Q
S
l
l
S
l
E
V
R
U
Q















Величина

=

1
называется проводимостью электролита.
Таким образом, количество теплоты, выделившееся в единице объема электролита за 1 секунду, пропорционально квадрату напряженности электрического поля и удельной электропроводности электролита.

105
ДЕЙСТВИЕ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ПОЛЯ УВЧ НА ДИЭЛЕКТРИКИ
Рассмотрим диэлектрик в переменном электрическом поле УВЧ. В реальном диэлектрике существует небольшой ток проводимости и ориентационная поляризация молекул. Это приводит к поглощению подводимой энергии и нагреванию диэлектрика, то есть имеют место диэлектрические потери.
Из теории переменного тока известно, что сдвиг фаз между током и напряжением на емкости с идеальным диэлектриком равен

=

2. В реальном диэлектрике за счет диэлектрических потерь сдвиг фаз будет меньше, чем

2.
Построим векторную диаграмму для тока и напряжения в реальном диэлектрике
(рис.1), и вектор амплитуды тока разложим на две составляющие: активную а
I и реактивную
P
I . Активная составляющая направлена вдоль вектора напряжения, она и обусловливает диэлектрические потери.
Из треугольника получим: p
a tgδ
I
I

, откуда tgδ
p a


I
I
, где

- угол диэлектрических потерь. Подставим значение I
a в формулу для мощности и получим, что
P=I
a

U=I
p

tg

U.
По закону Ома
,
X
U
I
С

p а
C
X
С


ω
1 , тогда получаем:
;
ω
p
C
U
I



2
tgδ
ω
tgδ
ω
U
C
U
C
U
P









, где

- циклическая частота тока, С - емкость плоского конденсатора. Используя формулы для емкости плоского конденсатора и связь напряжения с напряженностью электрического поля
l
S
С



0


,
l,
E
U


получаем:
V
E
ε
ε
l
E
l
S
ε
ε
P













2 0
2 2
0
tgδ
ω
tgδ
ω
, где V - объем диэлектрика, помещенного в электрическое поле между плоскими конденсаторными электродами площадью S и расстоянием между электродами l.
Рис. 1

106
Подставим полученное выражение для мощности P в формулу для расчета количества теплоты:










V
E
V
ε
ε
V
P
V
t
W
Q
2 0
tgδ
ω
Q=ω·ε·ε
0
·tgδ·E
2
Таким образом, количество теплоты, выделившееся в единице объема диэлектрика за 1секунду, пропорционально квадрату напряженности поля E
2
, частоте

, диэлектрической проницаемости

и тангенсу угла диэлектрических потерь tg

АППАРАТ ДЛЯ УВЧ-ТЕРАПИИ
Ультравысокочастотное электрическое поле получают с помощью специального аппарата, состоящего из двухтактного генератора электрических колебаний с терапевтическим контуром. Основным элементом генератора является колебательный контур, который состоит из катушки индуктивности L и конденсатора C, соединенных параллельно ( рис.2).
Подключим к контуру на короткое время источник постоянного тока, замкнув ключ К в положение 1.
Конденсатор контура зарядится, то есть получит некоторую порцию энергии. Если ключ К переключить в положение 2, то конденсатор будет перезаряжаться через катушку L. При этом энергия электрического поля конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки. В контуре возникнут электромагнитные колебания.
Частота и период этих колебаний зависят от емкости конденсатора C и индуктивности катушки L. Период колебаний в контуре рассчитывается по формуле
Томсона: T=2

L C

Если бы не было потерь электрической энергии, то преобразование энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки повторялось бы бесконечно. В действительности электромагнитные колебания в контуре быстро затухают, так как энергия в контуре расходуется на нагревание проводников. Чтобы получить незатухающие колебания, энергию в контуре необходимо пополнять. Для этих целей в
Рис. 2

107 определенные моменты времени к колебательному контуру подключают источник питания.
Рассмотрим сначала схему и принцип работы простейшего однотактного генератора (рис.3)
Однотактный генератор электрических колебаний состоит из колебательного контура (LC), источника питания (

а
), лампы-триода (Л) и катушки обратной связи (L
1
).
Лампа -триод выполняет роль автоматического ключа, она пропускает ток в контур от источника питания только в одну половину периода колебаний в контуре. Ток по лампе протекает в те моменты времени, когда на сетке С (внутри лампы) положительный по отношению к катоду потенциал. При отрицательном потенциале на сетке лампа заперта.
Работа лампы основана на явлении термоэлектронной эмиссии - вылете электронов с поверхности нагретого катода К. Катод подогревают с помощью нити накала Н. Вылетевшие из катода электроны движутся к положительному аноду, если на сетке положительный потенциал. В этом случае от источника питания потечет ток I подзарядки конденсатора, как показано на рис.3. При этом происходит пополнение энергии в контуре. Если на сетке лампы достаточный отрицательный потенциал, то лампа заперта, то есть ток от источника питания в контур не поступает. Пополнение энергии в контуре не происходит, в это время конденсатор перезаряжается через катушку L.
Работой лампы управляет сам колебательный контур с помощью катушки обратной связи L
1
. При протекании тока по катушке контура L в катушке обратной связи
L
1
наводится ЭДС взаимоиндукции. Так как ток в катушке L меняется по величине и направлению, то ЭДС взаимоиндукции тоже будет переменной. Изменение этой ЭДС по направлению переводит лампу из открытого состояния в запертое и обратно.
Рис. 3

108
В однотактном генераторе пополнение энергии контура от источника питания происходит в одну половину периода колебаний в контуре. Во вторую половину периода источник отключен (то есть его энергия не используется).
Для более экономичного использования энергии источника и увеличения мощности генерируемых колебаний применяют двухтактные генераторы.
Аппарат для УВЧ-терапии представляет собой двухтактный генератор электрических колебаний, колебательный контур которого индуктивно связан с терапевтическим контуром.
Простейшая схема такого генератора с терапевтическим контуром дана на рис.4.
Двухтактный генератор электрических колебаний представляет собой две однотактные схемы с общим колебательным контуром. В таком генераторе к колебательному контуру с противоположных концов присоединены аноды ламп. Сетки этих ламп подключены к противоположным концам катушки связи L
1
, катоды ламп объединены и подсоединены к отрицательному полюсу источника тока. Положительный полюс источника подведен к средней точке катушки колебательного контура. Между средней точкой катушки связи и катодами ламп включена цепочка автоматического смещения (гридлик). Она служит для создания на сетке лампы постоянного отрицательного напряжения смещения. Такое напряжение на сетке лампы необходимо для получения высокого КПД генератора.
На сетках ламп за счет явления взаимоиндукции возникает переменное напряжение. Это значит, что на сетке одной лампы возникает положительный потенциал
Рис. 4

109 по отношению к катоду, а на сетке другой - отрицательный. Одна лампа открыта, а другая заперта.
Рассмотрим рабочий процесс в двухтактном генераторе при уже установившихся колебаниях.
Пусть ток перезарядки конденсатора ( ток колебательного процесса I
к
) протекает от нижней пластины конденсатора к верхней ( как на рис.2). При этом потенциал на сетке лампыЛ
1
положительный, а на сетке лампы Л
2
отрицательный по отношению к катоду.
Первая лампа пропускает ток I
1
в контур от источника питания. Этот ток проходит по верхней половине катушки колебательного контура и пополняет энергию в контуре.
В это время вторая лампа заперта, ток через нее не идет. Через половину периода конденсатор контура начнет перезаряжаться в обратном направлении, потенциалы на сетках ламп поменяются по знаку. Вторая лампа откроется, а первая закроется. ТокI
2
от источника питания будет поступать через вторую лампу и проходить по нижней половине катушки колебательного контура. Пополнение энергии происходит в такт с колебаниями в контуре в оба полупериода, по очереди, через лампы Л
1
и Л
2
В результате в колебательном контуре реализуется удвоенная мощность генерируемых колебаний по сравнению с однотактным генератором на такой же лампе.
Для подачи переменного электрического поля на больного в аппарате УВЧ имеется терапевтический контур. Этот контур индуктивно связан с контуром генератора.
Терапевтический контур состоит из катушки индуктивности L
т
, конденсатора переменной емкости С
т
и изолированных электродов Э.
Части тела больного помещают между электродами Э, при этом емкость в терапевтическом контуре меняется, так как ткани организма обладают емкостью. При проведении процедуры терапевтический контур и контур генератора должны быть настроены в резонанс. Это необходимо для полного использования энергии генерируемых колебаний. Настройка терапевтического контура в резонанс с контуром генератора осуществляется с помощью конденсатора переменной емкости С
т

110
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.
Между электродами аппарата разместить емкости с касторовым маслом и раствором соли ( на подставке ).
2.
Установить переключатели: «Мощность»- в положение «ЗО», «Компенсатор»- в положение «Выкл».
3.
Включить аппарат в сеть. Переключатель «Компенсатор» поставить в положение «1». Дать прибору прогреться 1-2 минуты.
4.
Нажать кнопку «Контроль напряжения», стрелка прибора должна отклониться до черного квадрата.
5.
Плавно вращая ручку «Настройка», добиться максимального отклонения стрелки прибора. Индикатором (неоновой лампой) проверить наличие поля между электродами.
6.
Одновременно записать начальную температуру маслаtº
мн и раствора соли tº
сн
, данные занести в таблицу.
7.
Произвести 6-7 замеров температуры по обоим термометрам через каждые
3 минуты.
Данные записать в таблицу.
№ п/п

(мин)
t
м
ºС
t
c
ºС
Δt
м
=(t
м
- t
мн
С
Δt
с
=(t
с
- t
сн
С
1 0
2 3
3 6
4 9
5 12 6
15 7
18 8
21 8.
Для масла и раствора соли на одной координатной плоскости построить графики зависимости разности температур Δt˚С от времени

. Сравнить графики и пояснить полученные зависимости.

111
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.
Рассмотреть механизмы действия электрического поля УВЧ, токов ВЧ и электромагнитного поля СВЧ на ткани организма.
2.
Пояснить, что называют в физиотерапии дарсонвализацией, индуктотермией,
УВЧ-терапией и микроволновой терапией.
3.
Начертить схемы и объяснить принципы работы однотактного и двухтактного генераторов.
4.
Нарисовать схему аппарата для УВЧ-терапии с терапевтическим контуром и указать назначение всех деталей этой схемы.
5.
Рассмотреть устройство и назначение терапевтического контура.

112
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

перейти в каталог файлов
связь с админом