close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Zaichenko

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение высшего образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
К. В. Зайченко, Л. А. Кулыгина
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ФИЗИОТЕРАПИИ
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2017
УДК 34.7
ББК 615.47
З-17
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор З. М. Юлдашев;
доктор технических наук,профессор Г. И. Худяков
Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Зайченко, К. В.
З-17 Современные методы физиотерапии: учеб. пособие /
К. В. Зайченко, Л. А. Кулыгина. – СПб.: ГУАП, 2017. – 175 с.
ISBN 978-5-8088-1241-3
Рассматриваются методы и технические средства современной
физиотерапии, приведена их классификация.
Пособие является продолжением уже опубликованных кафедрой
медицинской радиоэлектроники ГУАП двух учебных пособий по техническим методам лечебных воздействий.
Издание включает материал базовой дисциплины «Технические
методы диагностических исследований и лечебных воздействий»
учебного плана подготовки бакалавров по направлению 12.03.04
«Биотехнические системы и технологии». Пособие может быть также использовано при обучении студентов по направлению 09.03.03
«Прикладная информатика» направленности «Прикладная информатика в здравоохранении». Будет познавательно для тех, кто интересуется аспектами технических методов физиотерапии.
УДК 34.7
ББК 615.47
ISBN 978-5-8088-1241-3
©
©
Зайченко К. В., Кулыгина Л. А., 2017
Санкт-Петербургский государственный
университет аэрокосмического
приборостроения, 2017
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
БеМП – бегущее магнитное поле
БОС – биологическая обратная связь
ВАБК – внутриаортальная баллонная контрпульсация
ВИМТ – высокоинтенсивная импульсная магнитотерапия
ВрМП – вращающееся магнитное поле
ДУВТ – дистанционная ударно-волновая терапия
ДУЛТ – дистанционная ударная литотрипсия
ИБеМП – импульсное бегущее магнитное поле
ИМП – импульсное магнитное поле
МП – магнитное поле
ПД – потенциал действия
ПМП – постоянное магнитное поле
ПеМП – переменное магнитное поле
ПуМП – пульсирующее магнитное поле
РУВТ – радиальная ударно-волновая терапия
САС – симпатоадреналовая система
СОЭ – скорость оседания эритроцитов
ТВМП – трансвертебральная микрополяризация
ТКМП – транскраниальная микрополяризация
ТМС – транскраниальная магнитостимуляция
ТЭМ – термоэлектрический модуль
УВТ – ударно-волновая терапия
УНКП – усиленная наружная контрпульсация
ЦНС – центральная нервная система
ЭДС – электродвижущая сила
ЭКГ – электрокардиограмма
ЭОП – электронно-оптический преобразователь
ЭУВЛ – экстракорпоральная ударно-волновая литотрипсия
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие включает информацию для студентов, обучающихся по направлению 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии», при изучении дисциплины «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий». Пособие может быть
также использовано при обучении студентов по направлению 09.03.03
«Прикладная информатика» направленности «Прикладная информатика в здравоохранении». Сфера будущей профессиональной деятельности всех этих студентов включает область технических систем
и технологий, связанных с обеспечением жизнедеятельности живых
систем, контролем и управлением их состояния, а также с поддержанием оптимальных условий трудовой деятельности человека.
Физиотерапия (греч. phýsis, природа + therapéia, лечение) – область
клинической медицины, изучающая лечебное действие естественных
и искусственно созданных природных факторов на организм человека. В последнее десятилетие в мире наблюдается рост физиотерапевтических методов и разновидностей приборов их реализующих, который обусловлен научно-техническим прогрессом в области электроники, вычислительной техники, развитием нанотехнологий, созданием
принципиально новых источников различных физических терапевтических полей. Среди ведущих тенденций технологического развития
физиотерапевтической аппаратуры следует отметить повышение ее
мобильности, использование современной элементной базы и сенсорных панелей управления, уменьшение габаритных размеров.
Рассматриваемые в представленном пособии методы и технические средства физиотерапии дополняют материал, уже опубликованный кафедрой медицинской радиоэлектроники ГУАП в двух учебных пособиях: «Технические методы лечебного применения электромагнитных полей и излучений»; «Технические методы лечебных воздействий. Ультразвуковая и лазерная терапия». Данная публикация
решает задачу практически полного обеспечения студентов учебной
литературой данного профиля по медицинской электронике.
В учебном пособии нет детального описания терапевтических
установок и их принципиальных схем, поскольку это предмет изучения других дисциплин. Подробно рассмотрено лечебное воздействие приведенных физиотерапевтических методов, параметры
воздействий, методика лечения, используемые для формирования
лечебных воздействий средства.
Для облегчения усвоения материала пособия в конце книги приведен словарь медико-биологических терминов.
4
ВВЕДЕНИЕ
Физиотерапия как наука начала складываться в начале XX века. Первый Международный конгресс физиотерапевтов проходил
в 1905 г. в г. Льеже (Франция). К настоящему времени она превратилась в высокоразвитую специализированную отрасль здравоохранения.
Современная физиотерапия располагает большим набором различных по виду используемой энергии, физиологическому и лечебному действию методов.
Поскольку один и тот же метод лечения может применяться при
разнообразных патологиях, производители выпускают многофункциональные физиотерапевтические аппараты. Такой подход позволяет использовать их пациентам с абсолютно непохожими диагнозами. Это достигается за счет возможности менять тип физического
воздействия и его интенсивность, что позволяет врачам составлять
специальные программы лечения с учетом индивидуальных потребностей больного.
Огромный опыт отечественного здравоохранения и быстро растущий интерес к физиотерапии за рубежом свидетельствуют о том,
что прогресс современной медицины невозможен без широкого ее
использования в лечении, оздоровлении и реабилитации больных.
В будущем будет продолжаться внедрение в медицинскую практику новых технических методов, к разработке которых побуждают достижения медицины и физики. Будут активнее внедряться
в практику компьютерные технологии, а также широкий спектр сочетанных физиотерапевтических воздействий.
Одним из слабых мест современной физиотерапии остается отсутствие общей теории действия лечебных физических факторов.
Она необходима не только для адекватного объяснения научных
и практических данных, но и для оптимизации и разработки новых
физиотерапевтических методов, обоснованного их использования
с лечебными, профилактическими и реабилитационными целями.
5
1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ФИЗИОТЕРАПИИ
1.1. Классификация современных методов физиотерапии
Стремительное развитие медицины требует постоянного совершенствования аппаратуры, в том числе физиотерапевтической.
Если вначале лечебные физические факторы использовались
только с целью долечивания больных с хроническими заболеваниями, то сейчас область их применения значительно шире. Появилось
даже такое понятие – физическая терапия (физическая медицина).
В последнее время выделяют специальные направления физической медицины [1–4]:
– лечебное (собственно физиотерапия);
– реабилитационное;
– профилактическое;
– диагностическое.
Первое направление (собственно физиотерапия) – использование
физических факторов с лечебными целями. Они применяются при
хроническом и подостром течении заболеваний, меньше – в острой
стадии болезней. В последние годы, благодаря развитию методов
внутриорганной и внутрисосудистой физиотерапии, заметно расширилось применение физических факторов в хирургии, онкологии, кардиологии, фтизиатрии (лечении туберкулеза) и даже при
неотложных состояниях. Важнейшие особенности физиотерапевтических методов как лечебных средств:
– универсальность действия физических факторов, благодаря
чему один и тот же метод может применяться при самых различных недугах;
– физиологичность действия на организм;
– длительность последействия воздействия физических факторов;
– хорошая совместимость с другими профилактическими, лечебными и реабилитационными средствами;
– нормализующий (гомеостатический) и тренирующий характер
действия, возможность стимулировать деятельность регуляторных
механизмов;
– безболезненность, доступность, возможность повсеместного использования, в том числе и на дому;
– отсутствие токсичности, аллергенности, системного побочного
действия и др.
Ясно, что физические методы должны применяться по-разному
в зависимости от характера патологического процесса, меняются
6
методики лечения, локализация, дозировка воздействия. Все это
требует совершенствования технических методов, генерации физических воздействий, учитывающих состояние пациента и возможность перестройки режимов в ходе лечения.
Второе направление использования физических факторов – профилактическое. Физиопрофилактика – предупреждение заболеваний человека путем использования естественных или специально
созданных аналогов естественных физических факторов. Изменением условий окружающей среды можно целенаправленно влиять
на организм, его реактивность и сопротивляемость. Различают первичную и вторичную физиопрофилактику. Первая используется
для повышения у здоровых лиц сопротивляемости организма к неблагоприятным (в том числе и болезнетворным) факторам, развития
его адаптационных и компенсаторных возможностей, повышения
работоспособности и закаленности. Вторичная физиопрофилактика направлена на предупреждение обострений и дальнейшего прогрессирования заболеваний, укрепление больного организма, более
быстрое восстановление его жизнеспособности и трудоспособности.
Третье направление использования физиотерапевтических факторов – реабилитационное. Современная медицинская реабилитация базируется на саногенетическом подходе [5]. Саногенез – комплекс, к счастью, существующих в нас защитно-приспособительных механизмов, направленный на восстановление нарушенной саморегуляции организма (рис. 1.1). При использовании специальных
Действие саногенетических механизмов на разных этапах
воздействия болезни на организм
В период здоровья
препятствуют
развитию болезни
В период болезни
противодействуют
развивающемуся
патологическому процессу
В период выздоровления
способствуют ликвидации
последствий патологического
процесса и восстановлению
нарушенных функций организма
Рис. 1.1. Этапы действия саногенеза на организм
7
физиотерапевтических процедур включаются в действие саногенетические механизмы, которые регулируются нервной системой,
преимущественно центральной нервной системой.
Физиотерапия способна активизировать и уравновешивать возбудительные и тормозные процессы, увеличивает их подвижность,
стимулирует условно-рефлекторную деятельность центральной
нервной системы (ЦНС), благоприятно влияет на психику больных.
В реабилитации больных и инвалидов важную роль играют как
первичные, так и вторичные механизмы саногенеза (рис. 1.2) [5].
Первичные механизмы – физиологические, они существуют
в здоровом организме и только в условиях экстремальной ситуации
начинают играть роль саногенетических. Вторичные же механизмы в нормальном здоровом организме отсутствуют и формируются
лишь в процессе развития патологии. В человеческом организме система саногенеза представлена на всех уровнях организации (организменном, органном, клеточном, молекулярном), во всех системах
гомеостаза.
До сих пор при рассмотрении лечебных действий физиотерапии
в учебной дисциплине «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий» мы не рассматривали процесс
возникновения саногенетеческих механизмов. Поэтому поясним
термины рисунка.
Адаптационные механизмы. Термин «адаптация» означает приспособление к изменяющимся условиям внешней и внутренней
среды. В нормальном организме функционирует целый ряд таких
Механизмы саногенеза
Первичные
Вторичные
Адаптационные
Терминальные
Защитные
Компенсаторные
Защитные
Компенсаторные
Рис. 1.2. Классификация саногенетических механизмов
8
механизмов. Например: учащение сердцебиений при физической
нагрузке, усиление потоотделения при повышении температуры
окружающей среды, усиление мочеотделения при приеме большого
количества жидкости.
Защитные механизмы. Вторая группа первичных саногенетических механизмов предназначена для того, чтобы не допускать в организм патогенный агент или быстро выводить его из организма,
не дав развиться патологическому процессу. Пример первичных защитных механизмов – работа ворсинок эпителия трахеи и бронхов,
которая не дает чужеродным частицам попасть в организм. Другие
примеры – постоянно циркулирующие антитела (особые белки-иммуноглобулины) в крови, в слюне и слезах, детоксикационная работа печени. Если в организме обнаруживаются вирусы, антитела
их уничтожают, при бактериальной инфекции антитела выступают в роли маркеров и вызывают на помощь более сильную защиту иммунитета. Детоксикационная функция печени заключается
в нейтрализации и обеззараживании вредных веществ, которые
поступают туда вместе с кровью по воротной вене от органов пищеварения. К защитным механизмам выделительного характера относятся также кашель, рвота, то есть сложные рефлекторные акты,
направленные на удаление инородных тел или вредных для организма веществ.
Компенсаторные механизмы – это те, которые в достаточной
степени могут заместить нарушенную функцию. Так, например,
при развитии тромбоза глубоких вен голени человек долгое время
может не знать о его существовании, благодаря задействованию венозных коллатералей голени.
Адаптационные механизмы во второй группе отсутствуют, поскольку, если возник патологический процесс, адаптация организма уже не состоялась. Защитные механизмы препятствуют прогрессированию патологического процесса: или нейтрализуют, или
разрушают патогенный агент, или препятствуют его распространению по организму, или удаляют его из организма.
Терминальные (заключительные) саногенетические механизмы
возникают в экстремальных ситуациях, критических для организма и представляют собой последний резерв организма – попытку
отсрочить гибель. Например, сердечная недостаточность, развивающаяся при массивном инфаркте миокарда, защищает сердечную
мышцу, ослабляя сократительную функцию сердца и предотвращая его разрыв на фоне размягчения мышц (миомаляции) с момента развития инфаркта.
9
Раз уж мы заговорили о первичных адаптационных механизмах организма, хочется привести студенту врачебно-жизненную
цитату:
«Если студент прислушается к своему организму (или хотя бы
не будет насиловать его) и перейдет в режим экономии жизненных
сил – будет стараться рано ложиться спать, правильно питаться, гулять на свежем воздухе – можно считать, что его первичные
адаптационные механизмы сработают и, возможно, он переживет
осень и весну без ОРВИ».
Таким образом, физические факторы реабилитационной физиотерапии способны стимулировать резервные механизмы организма:
формирование новых временных связей, включение в деятельность
неповрежденных болезнью или операцией структур взамен поврежденных; образование новых функциональных систем; изменение
темпа и амплитуды перемежающейся активности функционирующих структур и др.
Физические факторы, применяемые для лечебно-профилактических и реабилитационных целей, используются и для диагностики.
Это четвертое направление физической медицины называют физиодиагностикой [1, 4]. Имеются в виду не общепринятые диагностические методы, уже давно ставшие самостоятельными (рентгенодиагностика, сонография, термодиагностика и др.), а методы и методики, употребляемые в рамках физиотерапии. К их числу относятся электродиагностика, электроодонтодиагностика, различные
варианты кожногальванической и электрофоретической проб и др.
Особо следует упомянуть о методах электропунктурной диагностики, в том числе и диагностике по Р. Фоллю.
Чтобы разобраться во всем множестве медицинской аппаратуры,
необходимо четко представлять к какой группе физических факторов относится то или иное лечебное воздействие, используемое в терапевтическом аппарате.
В современной физиотерапии наиболее распространенной является классификация, основанная на учете именно физической природы действующего в методе фактора. В соответствии с этим выделяют обычно десять групп физиотерапевтических методов, каждая
из которых в свою очередь включает по несколько отдельных методов или даже групп методов [1, 3]:
1. Методы, основанные на использовании электрических токов
различной формы и c различными параметрами (постоянный, переменный импульсный): гальванизация, лекарственный электрофорез, электросон, трансцеребральная и короткоимпульсная элек10
троанальгезия, диадинамотерапия, амплипульстерапия, интерференцтерапия, электростимуляция, флюктуоризация, местная дарсонвализация, ультратонотерапия.
2. Методы, основанные на использовании электрических полей:
франклинизация, ультравысокочастотная терапия, инфита-терапия.
3. Методы, основанные на использовании разнообразных магнитных полей: магнитотерапия, индуктотермия.
4. Методы, основанные на использовании электромагнитных полей сверхвысокой частоты: дециметровая и сантиметровая терапия,
крайневысокочастотная терапия, терагерцовая терапия.
5. Методы, основанные на использовании электромагнитных колебаний оптического диапазона: лечебное применение инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и лазерного излучения.
6. Методы, основанные на использовании механических колебаний: вибротерапия, ультразвуковая терапия, ультрафонотерапия.
7. Методы, основанные на использовании пресной воды, минеральных вод и их искусственных аналогов: гидротерапия, бальнеотерапия.
8. Методы, основанные на использовании нагретых (теплолечебных) сред: лечение парафином, озокеритом, нафталаном, лечебными грязями, песком, глиной.
9. Методы, основанные на использовании измененной или особой воздушной среды: ингаляционная терапия, баротерапия, аэроионотерапия, климатотерапия.
10. Сочетанные физиотерапевтические методы, основанные на
одновременном использовании нескольких лечебных физических
факторов из одной или различных групп: индуктотермоэлектрофорез, вакуумдарсонвализация, магнитолазерная терапия и др.
Иногда обоснованным является комплексное применение двух
или трех физических факторов, которые дополняют друг друга и
усиливают лечебный эффект. Принцип комплексного использования лечебных факторов осуществляется в двух основных формах –
сочетание и комбинирование физических факторов. Сочетанное
лечение предполагает одновременное воздействие нескольких физических факторов на патологический очаг. При комбинированном лечении физические факторы используются последовательно,
с различным временным интервалом. Применение комплексного
принципа в любой форме ограничено: не все физические факторы
совместимы друг с другом.
Чаще всего при сочетанной физиотерапии используются факторы однонаправленного синергичного действия, сходное влияние
11
которых суммируется или потенцируется друг другом. Синергия
– суммирующий эффект взаимодействия двух или более факторов,
характеризующийся тем, что эффект комбинации превышает сумму эффектов каждого из факторов взятых по отдельности. В результате наблюдается усиление терапевтического эффекта при назначении меньших доз – менее интенсивных физиотерапевтических
воздействий по сравнению с применением каждого физического
фактора в отдельности.
К сочетанному действию лечебных физических факторов значительно реже и медленнее развивается привыкание. При сочетанных
физиотерапевтических воздействиях реакция чаще носит общий
характер, в нее активнее вовлекаются системы нейрогуморальной
регуляции. Воздействия могут проводиться, как уже отмечалось,
при меньшей интенсивности и продолжительности процедур, что
уменьшает нагрузку на организм и облегчает переносимость их
больными, в том числе детьми и людьми пожилого возраста.
При сочетанных физиотерапевтических процедурах возможно
взаимовлияние физических факторов, как на биологической, так
и на физической и физико-химической стадиях их действия, что
может инициировать новые физиологические и лечебные эффекты.
Сочетанная физиотерапия сокращает лечебный процесс во времени,
делает его менее трудоемким для медицинского персонала. В силу
изложенного исследование различных аспектов сочетания физиотерапевтических методов и разработка соответствующей аппаратуры – одна из актуальных проблем современной физиотерапии.
Однако из-за технических и методических трудностей сочетание
лечебных физических факторов используется гораздо реже, чем их
комбинирование. Правда, с каждым годом спектр сочетанных физиотерапевтических методов и область их применения расширяются.
В медицинской энциклопедии [1] приводится классификация
обоснованных научными и практическими исследованиями методов сочетанной физиотерапии, чаще всего используемых в настоящее время. Эта классификация содержит:
1. Сочетанные методы лекарственного электрофореза и гальванизации:
– вакуумэлектрофорез;
– аэроэлектрофорез;
– электрофонофорез;
– криоэлектрофорез;
– индуктотермоэлектрофорез;
– гальваноиндуктотермия;
12
– гальваногрязелечение;
– гидрогальванические ванны;
– гальваноакупунктура.
2. Сочетанные методы импульсной терапии:
– электроакупунктура;
– диадинамоиндуктотермия;
– вакуумэлектропунктура.
3. Сочетанные методы светолечения:
– сочетанное применение инфракрасных, видимых и УФ-лучей;
– магнитолазеротерапия;
– МИЛ-терапия (магнитно-инфракрасно-лазерная терапия);
– лазерофорез;
– фонолазеротерапия;
– фотовакуумтерапия.
4. Сочетанные методы водолечения:
– вибрационные ванны;
– вихревые ванны;
– подводный душ-массаж;
– комбинированные ванны (углекисло-радоновые, жемчужнорадоновые, сульфиднорадоновые и др.);
– грязеразводные ванны;
– лазерный душ.
5. Сочетанные методы грязелечения:
– гальваногрязь;
– грязьэлектрофорез;
– диадинамогрязелечение;
– пелофонотерапия;
– амплипульсгрязелечение;
– грязеразводные ванны;
– грязьиндуктотермия;
– грязьиндуктотермоэлектрофорез.
6. Сочетанные методы ультразвуковой терапии:
– электрофонофорез;
– фонодиадинамофорез;
– фоноамплипульсфорез;
– магнитофонофорез;
– вакуумфонотерапия.
7. Сочетанные методы высокочастотной терапии:
– вакуумдарсонвализация;
– грязьиндуктотермия;
– индуктотермоэлектрофорез.
13
8. Сочетанные методы магнитотерапии:
– магнитофорез лекарств;
– вибромагнитотерапия;
– пеломагнитотерапия;
– криомагнитотерапия.
В перечислении методик встречаются некоторые незнакомые
термины. Прежде всего, сочетание известных методик и криотерапия. Криотерапия – лечебно-профилактическое использование холодовых факторов различной природы. Физиотерапия преимущественно рассматривает методы локального использования
холодовых факторов, которые вызывают снижение температуры
тканей не ниже пределов их криоустойчивости (5–10 °С) и не приводят к выраженному изменению терморегуляции организма.
Данная методика будет рассмотрена в третьем разделе этого пособия.
Еще два метода пелофонотерапия, пеломагнитотерапия используют приставку пело-, происходящую от слова пелоидин. Это биогенный стимулятор – препарат, представляющий собой экстракт из
иловой лечебной грязи. Метод грязелечения называется пелоидотерапией. Пелофонотерапия – использование с лечебно-профилактическими целями сочетанного воздействия на организм ультразвука
и лечебной грязи. То же и пеломагнитотерапия – магнитотерапия и
лечебная грязь.
Перечисленные естественные и преобразованные силы и энергии действительно обладают сложным действием и имеют давние
традиции применения, при этом научные исследования показали,
что физические факторы, применяемые в сочетанных методах при
адекватных дозировках, положительно влияют на здоровье.
Физические методы лечения играют все более возрастающую
роль в медицине, поэтому компании стремятся к изобретению, разработке, производству и распространению новых физиотерапевтических аппаратов и устройств.
Однако приобретая современные приборы, сочетающие в себе несколько лечебных технологий, необходимо помнить, что часто мы
сталкиваемся просто с модернизацией давно знакомого и проверенного метода, с его «усовершенствованием» за счет соединения нескольких факторов, которое достигает только двух целей:
– значительного удорожания аппарата;
– рекламного выделения его в линейке подобных.
Порой усложнение конструкции за счет использования других
физических факторов делает процедуры более дорогими, но не бо14
лее эффективными. Появление на рынке новых приборов, необоснованно вобравших в себя разные физические факторы для одномоментного воздействия, представляет собой реальную опасность для
здоровья пациентов.
Существует определенный алгоритм принятия решения о приобретении нового прибора и в нем на первом месте не должны стоять
себестоимость процедуры и быстрая окупаемость. Гораздо важнее
помнить, что прибор этот является медицинской техникой и должен быть зарегистрирован в законном порядке, а методика, которая с его помощью осуществляется, должна быть утвержденной медицинской технологией.
Далее следует подумать над тем, чтобы специалист своевременно
проходил обучение данной технологии, но не в компании, которая
прибор продает, а в образовательном центре, который имеет законное право на проведение такого обучения (то есть лицензию).
Обратите внимание, что Минздравом разработаны новые Методические рекомендации по проведению проверок применения медицинских технологий, которые утверждены приказом Федеральной
службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития от 13 июля 2009 г. № 5530-Пр/09 [6].
Из всех перечисленных методов, как отдельных, так и комплексных, мы в дальнейшем остановимся только на тех, которые используют лечебные физические факторы электромагнитной и электромеханической природы.
Прежде всего, остановимся на методах магнитотерапии (см.
разд. 2). Несмотря на свою современность, магнитотерапия является одним из древнейших методов укрепления здоровья. Издревле ученых привлекали физические свойства магнитов и их воздействие на живые ткани. Многие из этих свойств раскрыты, но многие
еще являются предметом изучения.
1.2. Основные направления совершенствования
аппаратов физиотерапии
Говоря о перспективах развития физиотерапии следует отметить, что будет продолжаться внедрение в медицинскую практику
новых методов, к разработке которых побуждают достижения медицины, физики и техники. Параллельно должно идти и развитие
медицинской техники. Некоторые инновационные методы будут
рассмотрены в разд. 3.
15
Развитие новых технологий в настоящее время идет по пяти основным направлениям, включающим [2, 7, 8]:
– использование микропроцессорных информационных технологий;
– разработку многофункциональных физиотерапевтических аппаратов –комбайнов;
– применение нанотехнологий;
– внедрение аппаратов с биологической обратной связью;
– разработку новых лечебных физических факторов и их сочетаний;
– робототизированную физиотерапию.
Микропроцессорные информационные технологии используют
программно-аппаратные средства и устройства, функционирующие
на базе микропроцессорной, вычислительной техники. К таким
технологиям в физиотерапии относятся средства и системы, обеспечивающие заданную последовательность выполнения предписанных физиотерапевтических процедур (без перенастройки аппарата)
и автоматический контроль лечебных эффектов. Микропроцессоры
позволили расширить технические возможности аппаратов по генерации необходимых физических факторов с требуемыми характеристиками; диапазоны изменения параметров генерируемого фактора и способов его лечебного воздействия на биологические ткани,
а также обеспечили оптимальные эргономические и эксплуатационные характеристики и сервисные возможности аппаратов.
Если говорить о компьютерных технологиях, то они имеют более широкие возможности, в отличие от микропроцессорных, решающих только конкретные поставленные задачи. Здесь следует
вспомнить о реализации телемедицинских технологий при постановке диагноза и выборе метода лечения после компьютерных консультаций с коллегами и возможности доступа к большим объемам
информации по сети Интернет. Информационные технологии в физиотерапии позволяют управлять лечебным процессом, хранить
данные о пациентах и результатах лечения, использовать системы
искусственного интеллекта, системы машинной графики и другие
программные комплексы.
Микропроцессорное и компьютерное управление режимами работы аппаратуры позволило создать многофункциональные аппараты-комбайны, реализующие, например, в низкочастотной электротерапии до 25 форм токов, обеспечивающие до десяти независимых каналов и сотни терапевтических программ с выводом информации на цветные дисплеи с высоким разрешением [4, 7]. Получили
16
широкое развитие специальные многофункциональные аппаратыкомбайны, включающие блоки для различных видов физиотерапии
(электротерапия, лазеротерапия, ультразвуковая терапия, локальная баротерапия), используемые при лечении большого количества
больных с различными заболеваниями. Единая платформа обеспечивает удобство и наглядность управления (кнопки, индикаторы, дисплей) аппаратом, его высокую мобильность (возможность
перемещения аппарата), надежность конструктивных элементов и
соединений, где наиболее часто возможны поломки, возможность
настройки и самотестирования аппарата (автоматический/полуавтоматический/ручной), возможность автономного питания, память
на индивидуальные программы с рекомендуемыми параметрами
воздействия по различным заболеваниям.
Многофункциональные физиотерапевтические аппараты-комбайны позволяют проводить параллельное (сочетанное) или последовательное (комбинированное) воздействие несколькими физическими факторами. Реализация блочного принципа формирования
аппаратов-комбайнов позволяет уменьшить габаритные размеры
аппаратов при значительном расширении их функциональных возможностей и сочетании нескольких лечебных физических факторов (рис. 1.3).
Рис. 1.3. BTL 5818 SLM – уникальный прибор для проведения физиотерапии.
Аппарат сочетает в себе функции приборов для ультразвуковой,
лазерной терапии, электротерапии и магнитотерапии
17
Нанотехнологии – это технологии, оперирующие величинами
порядка нанометра. Это ничтожно малая величина, в сотни раз
меньше длины волны видимого света и сопоставимая с размерами
атомов. Развитие нанотехнологий ведется по трем направлениям:
– изготовление электронных схем размером с молекулу (атом);
– разработка и изготовление вычислительных машин;
– манипуляция атомами и молекулами.
Наномедицина – это слежение, исправление, конструирование
и контроль биологических систем человека на молекулярном уровне, с использованием разработанных нанороботов и наноструктуры
[9]. Практический аспект нанотехнологий в физиотерапии включает в себя производство устройств и их компонентов, необходимых
для создания, обработки и манипуляции атомами, молекулами и
наночастицами (с линейными размерами менее 100 нм). Речь идет
о воздействии на уровне отдельных атомов с помощью лазеров третьего поколения. Временные параметры импульсов инфракрасного
лазерного излучения находятся в милли- и наносекундном интервале, что сопоставимо с временем активного состояния биологических
молекул.
В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном
уровне, т.е. осуществлять «молекулярную хирургию» с помощью
наноботов. Нанороботы, или нанобо ты – роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 100 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.
Ожидается создание молекулярных роботов-врачей, которые могут
«жить» внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения, или предотвращая возникновение таковых. Манипулируя отдельными атомами и молекулами, наноботы смогут
когда-нибудь осуществлять ремонт клеток.
Робототизированная физиотерапия. Включает использование
для выполнения процедур интеллектуальных роботов – от сенсорных систем до приводов [8]. Тенденциями развития интеллектуальной робототехники в физиотерапии являются миниатюризация,
бионическая робототехника, групповое управление. Среди успешно
апробированных направлений следует отметить роботы-массажеры
(рис. 1.4), роботы тренажеры и многофункциональные механокинетические системы.
Новейшая разработка ЗАО НПО «Акустмаш» – «Объединенный
массажный комплекс «Радуга-2М» для людей с сидячей работой показана на рис. 1.5.
18
Рис. 1.4. Робот-массажер WheeMe (Израиль)
Рис. 1.5. Массажный комплекс РАДУГА-2М
Комплекс многофункционален, эргономичен, имеет современный дизайн.
Изделие позволяет с высокой эффективностью и комфортом проводить массаж стоп, кистей рук, спины, области малого таза.
1.3. Лечебная аппаратура с биологической обратной связью
Аппараты с биологической обратной связью (БОС) в отличие от
аппаратов с применением нанотехнологий уже реально существуют. Биологическая обратная связь (англ. biofeedback) – технология,
регулирующая комплекс лечебных процедур.
При этом существуют приборы, в которых при выработке сигнала
обратной связи психофизиологические реакции человека не исполь19
зуются. С помощью специальных преобразователей измеряются те
или иные диагностические показатели организма в ответ на лечебное воздействие и в результате меняются характеристики этого лечебного воздействия. Здесь пациент является пассивным объектом
врачебного вмешательства.
В последнее время появился метод терапии с БОС, основанный
на принципе перевода информации, получаемой при помощи специальных датчиков от тела человека (электрические физиологические сигналы), в картинку или звук – сигналы обратной связи,
и осуществления человеком саморегуляции организма [10]. В соответствии с основным положением БОС для того, чтобы человек научился влиять на какой-то физиологический или биохимический
процесс, он должен получать информацию о результатах своих действий.
При этом внешняя цепь обратной связи, организованная преимущественно с помощью микропроцессорной или компьютерной
техники, изменяет параметры лечебных физических факторов после регистрации, обработки и математического анализа физиологического сигнала от пациента в режиме реального времени. Тем самым восстанавливаются механизмы деятельности регуляторных
систем организма, нарушение которых является ведущим звеном
патогенеза многих заболеваний.
Принцип работы биологической обратной связи с саморегуляцией показан на рис. 1.6.
При этом самым важным достоинством метода биологического
самоуправления является то, что в нем пациент из пассивного объекта врачебного вмешательства превращается в активный субъект,
который сам определяет уровень своего физиологического состоянии и свое выздоровление.
Сознание
Экран монитора
Интерфейс
Вегетативные
процессы
в организме
Датчик
Аппаратура БОС
Пациент
Рис. 1.6. Схема работы биологической обратной связи
20
Лечение по методу БОС методом биологического самоуправления
проводится в виде специальных тренировок. В ходе сеанса приборы
и компьютерные комплексы БОС регистрируют у пациента физиологические показатели (параметры) работы какой-либо функциональной системы организма или органа и отображают полученную
информацию в доступной форме, например, как уже говорилось,
в виде зрительных и слуховых сигналов обратной связи.
Наиболее распространенными являются следующие виды БОС
[3, 4, 11]:
– БОС по параметрам дыхания (формирование диафрагмального
дыхания);
– БОС по параметрам вегетативной нервной системы (кожногальванической реакции, частоты сердечных сокращений, кожная
температура);
– БОС по параметрам биоэлектрической активности мышц (электромиография);
– БОС по параметрам биоэлектрической активности головного
мозга (электроэнцефалограмма).
Коротко остановимся на использовании в физиотерапии некоторых из видов БОС [3, 4, 8].
1. БОС, основанная на измерении электрического сопротивления кожи, реализована в аппаратах динамической электронейростимуляции и биоуправляемой низкочастотной магнитотерапии.
В первом из них проводится воздействие на нервные проводники импульсными токами, параметры которых меняются в зависимости от импеданса тканей в зоне воздействия. Динамическая
электронейростимуляция – эффективное направление аппаратной
рефлексотерапии.
Рис. 1.7. Аппарат Дэнас №2
21
Прибор обладает биологической обратной связью и вырабатывает электрический сигнал, который по своим характеристикам подобен нервному импульсу человека (рис. 1.7). Благодаря этому он
воспринимается как свой собственный сигнал и нет привыкания
к процедуре, в отличие от других методов электрофизиолечения.
Аппарат ДЭНАС №2 – это новая, усовершенствованная модель аппарата ДЭНАС.
Серии импульсов тока различной частоты, которая изменяется в зависимости от величины емкостного сопротивления тканей
в зоне воздействия, избирательно воздействуют на чувствительные
и двигательные нервные проводники кожи и проходящие в их составе трофические волокна. При воздействии импульсами переменного
тока, сопоставимыми по своим параметрам (форме, амплитуде и частоте) с потенциалом действия одиночных нервных волокон определенного типа, происходит их возбуждение, что приводит к локальным изменениям микроциркуляции и трофики кожи как за
счет местных (развивающихся по механизму аксон-рефлекса), так
и сегментарно-рефлекторных реакций. Следующее за ними нарастание емкостного сопротивления подэлектродных тканей приводит
к снижению частоты импульсов переменного тока. Следовательно,
динамика параметров биоуправляемого воздействия определяется
изменениями электрических свойств тканей больного (ДЭНАС-технология).
Рис. 1.8. Аппарат биорегулируемой низкочастотной
электромагнитотерапии АНЭб-01 – «Гефест»
22
Во втором аппарате (биоуправляемая низкочастотная магнитотерапия) индукторы преобразуют импульсные сигналы в сложномодулированное электромагнитное поле, параметры которого автоматически изменяются блоком биорегуляции, включенным последовательно с датчиком обратной связи.
В результате на ткани пациента воздействуют сложномодулированные электромагнитные поля с изменяющимися амплитудно-частотными характеристиками. Датчик обратной связи может
работать автономно (в режиме биорегуляции), при этом, по шкале
импеданса тканей, оценивать функциональные характеристики
тканей, определяемые скоростью микроциркуляции и уровнем метаболизма.
Биоуправляемая магнитотерапия, проводимая при помощи аппарата АНЭб-01–Гефест (рис. 1.8), активирует обмен жиров и углеводов, усиливает локальный кровоток, обеспечивает лимфодренаж
участков тела, стимулирует метаболизм всех слоев кожи, увеличивает сократимость мышц, снижает утомление организма. Использование аппарата имеет устойчивый противоотечный, противовоспалительный и обезболивающий эффекты. Методы магнитной терапии будут рассмотрены в разд. 2.
2. БОС, основанная на измерении мышечного напряжения. Принципиальной особенностью метода является то, что восстановление
функционального состояния мышц, ответственных за двигательный
дефект, проводится под контролем специальных аппаратов с биологической обратной связью по электромиограмме. Аппарат воспринимает биопотенциалы контролируемой мышцы и отражает изменения
Рис. 1.9. Портативный прибор «Синапсис МИСТ»
23
амплитуды огибающей электромиограммы при ее сокращении и
расслаблении соответствующими изменениями сигналов обратной
связи (светового, звукового, графики компьютерной игры). Все физиотерапевтические аппараты имеют градуированный усилитель
ЭМГ-сигнала, благодаря которому возможен точный подбор уровня
нагрузки в соответствии с сократительной способностью тренируемой мышцы.
Прибор на рис. 1.9 является многофункциональным электромиографическим устройством, предназначенным для регистрации
биосигналов мышц накожно и при игольчатом отведении, для тренировки парализованных и ослабленных мышц с помощью метода
БОС, а также для формирования стимулирующих электрических
импульсов и проведения сеансов аппаратной физиотерапии (метод
электротерапии).
Биологическая обратная связь реализована в аппаратах-комбайнах в качестве фактора, автоматически дозирующего параметры
процедур по тремору и фибрилляциям стимулируемых мышечных
волокон.
3. БОС, основанная на измерении качества биоэлектрической
волновой активности мозга. Основана БОС на изменении параметров центральной импульсной электротерапии в зависимости от
спектральных характеристик волновой активности головного мозга. Такие воздействия позволяют достичь у пациентов быстрой и
глубокой релаксации, улучшения качества ночного сна.
4. БОС, основанная на измерении температуры кожи. Температура кожи является интегральным показателем уровня метаболизма
и кровотока в кожных покровах. Метод реализуется при использовании высокоинтенсивной электромагнитотерапии и лазеротерапии.
5.  Специальный метод лечения БОС, основанный на развитии
у пациента навыков самоконтроля и саморегуляции различных
функций организма для улучшения общего состояния [10], является комплексным, включающим последовательную и/или попеременную работу с разными видами сигналов биологической обратной
связи, а также учитывает индивидуально-психологические особенности пациентов.
Применяется БОС-терапия для лечения и профилактики многих
хронических заболеваний:
– артериальное давление, вегето-сосудистая дистония;
– головные боли нервного напряжения, мигрень;
– синдром нарушения внимания и гиперактивность у детей и подростков;
24
Датчик
огибающей
ЭМГ
Трапециевидная
мышца
Рис. 1.10. Экран отображения информации одного из приборов БОС
для саморегуляции с примерами размещения датчиков
– ночной и дневной энурез;
– синдром затрудненного дыхания, бронхиальная астма;
– хронический стресс;
– тревожность, страхи и бессонница;
– депрессии;
– заикание;
– «синдром хронической усталости»;
– восстановление двигательных функций организма при разнообразных неврологических и ортопедических заболеваниях;
– восстановление сократительной функции мышц, релаксация
мышц при их рефлекторной спастичности, преодоление патологических синергий, выработка как простых (захват, удержание), так
и сложных (вертикальная ориентация тела, ходьба) двигательных
координаций;
– восстановление остроты зрения при всех случаях стабильного
ее снижения.
Вне сомнения, развитие инновационных направлений в физиотерапии требует определенных организационных мероприятий,
а главное – углубления и расширения научных исследований в области физической медицины.
25
2. ЛЕЧЕБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
2.1. Магнитное поле в нашей жизни
Магнитотерапия – это физиотерапевтические методы лечения
заболеваний с помощью магнитных полей [1, 2, 3, 7, 12]. Выявленные к настоящему времени биологические эффекты магнитных
полей разнообразны и многочисленны. В последние годы во всем
мире увеличился интерес к этим методам. В тех странах, где современные методы магнитотерапии признаны медицинскими (Россия, Япония, Китай, США и др.), они весьма широко применяются
в частных и государственных лечебных учреждениях, а также индивидуально в домашних условиях.
Магнитотерапию считают довольно молодой отраслью науки, но
есть сведения, что ее принципы использовались еще во времена глубокой древности. Явление магнетизма было названо в честь города
Магнессии, расположенного в Малой Азии. В этом месте были найдены залежи магнитного железняка. Постоянные магниты древние
медики широко применяли для лечения различных заболеваний.
Магнитные поля (МП) весьма разнообразны по своим свойствам.
По происхождению различают естественные (геомагнитное поле,
поле природных магнитов), искусственные (получаемые с помощью
электромагнитных аппаратов или от предварительно намагниченных тел) и МП биологического происхождения (МП биообъектов).
Постоянное магнитное поле Земли составляет около 0, 05 мТл, переменные магнитные поля промышленной частоты 50 Гц в бытовых
помещениях обычно в 100–1000 раз меньше. Интенсивность искусственных МП может изменяться в широких пределах.
Как считают ученые, дополнительное искусственное магнитное
поле является не только полезным для организма человека, но и
даже жизненно необходимым [1, 12]. Учеными доказано, что естественное магнитное поле Земли является необходимым для жизни всего живого, также, как воздух, вода, пища и солнечный свет.
Последние исследования показывают, что естественное магнитное
поле Земли ослабевает – за последние 500 лет его сила упала в 2 раза, а за последние 100 лет – на 6 %. Так что человеческий организм
сегодня испытывает нехватку магнитного излучения и это отрицательно сказывается на его здоровье. Плюс к этому современная индустрия создает мощные экраны, которые нас постоянно окружают
и еще дополнительно ослабляют магнитное поле. Это железобетонные и металлические конструкции современных зданий, автомоби26
ли, поезда, самолеты. В результате считается, что мы сегодня страдаем от недостатка магнитного поля практически так же, как от нехватки витаминов или минералов.
Источники сети Интернет [12] приводят информацию о статье
доктора Накагава, живущего в Токио, в которой описываются болезненные состояния, названные им «синдромом дефицита магнитного поля». Симптомы включают напряжение в мышцах плечей,
боли в позвоночнике, головные боли, фибромиалгию, нарушение сна,
нарушение пищеварения и кровообращения, общую слабость и др.
Накагава провел целое исследование и опросил более 11 600 пользователей изделий магнитотерапии (магнитных пластырей, клипсов, ожерелий, поясов). В результате свыше 90 % его респондентов
оценили эффективность магнитотерапии, как очень эффективную.
Так что корректировать нехватку магнитного поля необходимо
с помощью устройств, создающих магнитное поле, вызывающее
комплексное компенсирующее воздействие на все системы человеческого организма.
Методы лечения с помощью магнитных полей получили новое
рождение в 50-х гг. в СССР и Японии. В Советском Союзе это было
связано с развитием космонавтики – исследователями было замечено, что космонавты, находящиеся на орбите и лишенные воздействия естественного магнитного поля Земли, испытывают серьезные проблемы со здоровьем. Решить эти проблемы в космосе удалось, создав искусственные магнитные поля внутри космических
кораблей и в скафандрах.
Ученые Японии обогатили мировой опыт магнитотерапии созданием магнитных браслетов, поясов, клипс, изделий для лечения радикулита. Японское Министерство Здравоохранения одобрило методы лечения магнитным полем, в результате более 30 миллионов
японцев пользуются магнитотерапией [7].
В 1978 г. американское ведомство FDA (управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов) рекомендовало использование магнитных устройств в оздоровительных целях.
Когда в фактах, добытых многочисленными исследованиями,
влияние постоянного магнитного поля Земли на жизненные процессы получило, казалось бы, экспериментальное подтверждение,
перед учеными встала еще более трудная задача. Каким же все-таки
образом магнитное поле влияет на живую клетку, на организм?
Недавно были обнаружены особые магнитные свойства у нуклеиновых кислот – соединений, играющих исключительную роль в пере27
даче наследственных признаков и в обмене веществ. Если подтвердится, что открытое явление не связано со случайными примесями
ферромагнитных веществ, то появится надежда объяснить действие
магнитного поля на жизненные процессы в организме человека.
Сейчас медицинскими исследованиями уже доказано, что в результате действия магнитного поля улучшается кровообращение,
более эффективно снабжаются клетки кислородом и питательными
веществами, лучше выводятся токсины, снимается хроническая
усталость и бессонница, метеозависимость, исчезают хронические
боли, нарушения давления, нервозность, мигрень, артриты, стрессы, депрессии [1, 7, 12].
2.2. Виды магнитных полей в физиотерапии
Магнитное поле (МП) порождается движущимися электрическими зарядами, проводниками с током, постоянными магнитами
и переменным электрическим полем. Переменное МП порождает
переменное электрическое поле.
Электромагнитное поле содержит электрическую и магнитную
составляющую, разделить их невозможно. Однако современные
физиотерапевтические аппараты способны генерировать электромагнитное поле при существенном преобладании той или иной составляющей его части, т. е. преимущественно электрическое или
магнитное поле. В аппаратах магнитной терапии источником поля
служит магнитный индуктор.
Магнитное поле имеет направленный характер и векторную
силовую характеристику. Основной силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция B, которая измеряется
в теслах (Тл).
Вспомним единицы измерения магнитных величин.
Тесла (Тл) – производная единица СИ для измерения индукции магнитного поля. На частицу с зарядом 1 кулон, движущуюся
в магнитном поле 1 тесла со скоростью 1 метр в секунду, перпендикулярно направлению магнитного потока этого поля действует сила
в 1 ньютон. Теслу можно определить и иначе: тесла численно равна
индукции такого однородного магнитного поля, в котором на 1 метр
длины прямого проводника, по которому протекает ток 1 ампер
и который расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции, действует сила 1 ньютон. Теслу можно выразить через другие
единицы СИ: 1 Тл = 1 Вб/м2. По определению, изменение магнитного потока через замкнутый контур со скоростью один вебер в секун28
ду наводит в этом контуре электродвижущую силу (ЭДС), равную
одному вольту. Через другие единицы измерения СИ вебер выражается следующим образом: тесла на квадратный метр (Тл·м2), или
вольт-секунда (В·с), или джоуль на ампер (Дж/А).
В физиотерапии используются тысячные доли тесла – миллитеслы (мТл). Магнитное поле человека измеряются в пикотеслах. Иногда в литературе в качестве единиц измерения магнитного поля используют гаусс или эрстед, равные одной десятой доле миллитеслы.
Гаусс – единица измерения магнитной индукции (индукции
магнитного поля B) в системе СГС. Гаусс равен 1×10–4 или 100 мкТл.
В 1930 г. решением Международной электротехнической комиссии для напряженности магнитного поля была принята особая
единица эрстед. Эрстед (Э) – единица измерения напряженности
магнитного поля H в системе СГС. 1 эрстед равен напряженности
магнитного поля в вакууме, если магнитная индукция составляет
1 гаусс.
Напряженность магнитного поля H – векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора
намагниченности M. В Международной системе единиц (СИ)
=
Í
1
B − M, µ0
(2.1)
где µ0 – магнитная постоянная. Магнитная постоянная µ0 – физическая константа, скалярная величина, входящая в выражения
некоторых законов электромагнетизма в виде коэффициента пропорциональности при записи их в форме, соответствующей Международной системе единиц (СИ). Иногда ее называют магнитной проницаемостью вакуума. В материальных уравнениях, в вакууме,
через магнитную проницаемость связаны вектор напряженности
магнитного поля H и вектор магнитной индукции B:
B = µ0 H. (2.2)
Вектор измеряется в генри на метр (или в ньютонах на ампер
в квадрате). Точное соотношение µ0 = 4π× 10−7 Гн/м. Соответственно выполняется соотношение µ0 ≈ 1,25663706 × 10−6 Гн/м =
1,25663706 × 10−6 Н/А2 [4]. Магнитную проницаемость можно
определить еще и как величину, показывающую, во сколько раз
увеличивается (уменьшается) магнитная индукция в веществе под
влиянием внешнего магнитного поля:
µ0 =
B / B0 .
29
По мере удаления от создающего МП проводника электрического тока индукция магнитного поля уменьшается прямо пропорционально квадрату расстояния.
Действие МП можно характеризовать и величиной магнитного
потока Ф. Для плоской поверхности в однородном МП магнитный
поток рассчитывается просто:
Ô= B ⋅ S. (2.3)
где S – площадь поперечного сечения поля, м2. Если же МП неоднородно, рассматриваемая поверхность разбивается на бесконечно малые элементы, то магнитный поток через поверхность рассчитывается путем интегрирования:
Ô =∫B ⋅ S.
В системе СИ магнитный поток измеряется в веберах (Вб).
Магнитное поле изображается графически с помощью магнитных силовых линий или линий магнитной индукции. В каждой
точке такой линии вектор B направлен по касательной. Линии
магнитной индукции всегда замкнуты, что говорит об отсутствии
в природе магнитных зарядов и вихревом характере магнитного
поля. Вспомним, что северным полюсом называют тот, из которого
магнитные линии выходят, южным полюсом – тот, в который они
входят (рис. 2.1).
По изменению магнитной индукции в пространстве магнитные
поля делят на однородные и неоднородные. Магнитное поле называется однородным, если во всех его точках векторы магнитной ина)
б)
S
в)
I
N
B
г)
д)
Однородное поле
N
S
B
Силовая линия
Рис. 2.1. Магнитное поле: а) полосового магнита; б) прямого тока;
в) соленоида; г) однородное магнитное поле; д) направление вектора B
30
дукции B одинаковы как по модулю, так и по направлению. Однородное магнитное поле существует внутри полосового магнита,
если его длина значительно больше, чем диаметр, а также внутри
соленоида.
Соленоид – катушка с током, витки которой расположены вплотную друг к другу, а диаметр витка много меньше длины катушки.
Неоднородным поле становится вокруг полосового магнита и соленоида (рис. 2.1, а, в). Однородность (равномерность) МП чаще всего измеряется градиентом его напряженности или магнитной индукции. На практике часто эта величина выражается в процентах
от среднего значения напряженности (магнитной индукции). При
этом считается, что если в рабочем объеме неравномерность не превышает 30 %, то поле является однородным, если свыше 30 % –
поле неоднородное.
Если катушки близко расположить, то изменяющееся магнитное поле, созданное переменным током, индуцирует напряжение
в другой катушке. Две катушки образуют трансформатор. Стальной
сердечник усиливает эффект индукции.
Направление магнитных силовых линий вокруг проводника
подчиняется, как вы знаете из курса физики, правилу правой руки
(рис. 2.2). Данное правило также имеет названия «правило буравчика» или «правило винта», из-за схожести принципа действия.
Правило буравчика или винта: если ладони правой руки поставить так, чтобы она совпадала с направлением тока в изучаемом
проводнике, то поступательное вращение ручки буравчика (большого пальца ладони) укажет непосредственно на вектор магнитной
индукции. Иными словами, необходимо правой рукой как будто
вкручивать бур или штопор, чтобы определить вектор.
Есть еще одна разновидность данного правила. Чаще всего данный способ называется просто «правилом правой руки». Оно звучит
а)
б)
С
Направление
тока в соленоиде
Направление
магнитных
Ю силовых
линий
Палец покажет
на северный полюс
соленоида
Определение полюсов соленоида
Рис. 2.2. Определение направления магнитного поля:
а) правило буравчика; б) правило правой руки для соленоида
31
следующим образом: чтобы определить направление линий индукции создаваемого магнитного поля, необходимо рукой взять проводник так, чтобы отставленный на 90о большой палец показал направление тока, протекающего через него.
Есть аналогичный вариант и для соленоида. В данном случае
следует обхватить прибор так, чтобы пальцы ладони совпадали с направлением тока в витках. Оттопыренный большой палец в данном
случае покажет, откуда выходят линии магнитного поля. Северный
полюс у соленоида всегда располагается с той стороны, на которую
указывает большой палец ладони при ее расположении в соответствии со вторым правилом правой руки (рис. 2.2, б).
Для магнитного поля также, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции: индукция магнитного поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме индукций магнитных полей, создаваемых каждым
током или зарядом:
B = ∑ Bi . (2.3)
По частоте МП выделяют постоянные, низкочастотные переменные и высокочастотные переменные поля.
По изменению во времени выделяют постоянные, переменные,
импульсные, вращающиеся, пульсирующие, бегущие и шумоподобные МП.
Постоянным магнитным полем (ПМП) является поле, индукция которого не изменяется во времени. В каждой точке пространства вектор МП остается постоянным по значению и направлению.
Для получения постоянного магнитного поля (ПМП) используют постоянные магниты из различных материалов и различных
конструкций, а также электромагниты с ферромагнитными сердечниками или без них, в обмотках которых течет постоянный электрический ток [3, 7]. Постоянные магниты изготавливаются из магнитотвердых материалов с большой коэрцитивной силой, благодаря
чему их магнитные свойства в нормальных условиях сохраняются
в течение многих лет. Более часто источником ПМП являются эластичные магниты – магнитофоры1 (магнитопласты, магнитоэласты), магниты медицинские кольцевые (МКМ-2), дисковые (МДМ-2)
и пластинчатые (МПМ-2), магнитные клипсы (КМ-1), таблетки маг1
Магнитопласты на основе наполнителя (например, порошка анизотропного
NdFeB) поддаются механической обработке, благодаря пластичности (как резина)
и возможности изготовления сложных форм методом литья под давлением.
32
нитные (ТМ-1), а также пояса магнитофорные противорадикулитные, магнитные браслеты и др. (рис. 2.3).
Магнитофоры (магнитоэласты)
(от лат.foreo – ношу) – это полоски
тяжелой резины, иначе специальная
Эластомагниты
прорезиненная магнитная пластина.
Представлены обычно комплектом
Рис. 2.3. Аппликатор
аппликаторов листовых магнитофоршейногрудной
ных (АЛМ), в состав которых входят
магнитоэластичный
прямоугольные пластины 62,5×62,5;
62,5×125 и 62,5×250 мм в полиэтиленовых пакетах. Магнитоэласты изготовляют из композиционных
материалов, состоящих из основы (порошок, ферримагнетик) и
связующего материала (резина, силикон). Магнитная индукция на
их поверхности приблизительно равна 30–35 мТл, а на поверхности ткани больного не превышает 5–8 мТл. Индукция постоянных
магнитных полей чаще составляет 30–60 мТл, хотя у некоторых источников (например, дисковых магнитов МДМ-2–1 и МДМ-2–2) она
может достигать 100 мТл и более.
Далее для примера (рис. 2.4) показаны анизотропные1 магниты
из специальных ферромагнитных материалов. Анизотропные ферритовые магниты производятся методом мокрого прессования, т.е.
исходным материалом является суспензия, которая впрыскивается в пресс-форму. Прессование происходит под действием магнитного поля, которое определяет конечную магнитную ориентацию.
У магнита, изготовленного таким способом, магнитная ориентация
не может быть иной, чем та, которая была приобретена при прессовании. Такие магниты можно резать и шлифовать на необходимые
размеры алмазными инструментами.
Низкочастотное переменное магнитное поле (ПеМП) образуется с помощью индукторов при питании их переменными, чаще всего
синусоидальными, токами. В ПеМП в каждой точке пространства
изменяются как значение, так и направление вектора магнитной
индукции в соответствии с законом изменения тока.
В качестве источников переменного магнитного поля в физиотерапии используют катушки с ферромагнитными сердечниками,
1
Анизотропные материалы – материалы, отличающиеся неодинаковыми механическими, оптическими, магнитными и др. свойствами по различным направлениям.
33
Рис. 2.4. Анизотропные ферритовые магниты
Рис. 2.5. Индукторы магнитотерапии
катушки без сердечников (соленоиды или кольцевые контуры
с электрическим током).
Соленоиды (кольцевые контуры) используют обычно такого диаметра, чтобы в них помещались нижняя конечность или даже туловище человека (рис. 2.5). По техническим ограничениям (требуемая
мощность источника питания, условия охлаждения и др.) магнитные поля в соленоидах редко превышают величину в несколько
единиц миллитесла.
Пульсирующее магнитное поле (ПуМП) – разновидность низкочастотного ПеМП, у которого вектор магнитной индукции изменя34
ется по уровню, но не изменяется по направлению. Такое поле образуется в индукторе при питании его пульсирующим током.
Вращающееся магнитное поле (ВрМП), также разновидность
ПеМП, характеризуется тем, что вектор магнитной индукции перемещается в пространстве. Создается ВрМП с помощью трех или
многофазных преобразователей. При этом индукторы должны располагаться либо по окружности, либо по образующей цилиндр.
Импульсное магнитное поле (ИМП) формируется с помощью
индукторов при питании их импульсным током заданной формы.
В зависимости от метода лечения, импульсы могут иметь различную частоту следования, длительность и форму. В медицине применяются различные (прямоугольные, экспоненциальные, синусоидальные и др.) формы моно- и биполярных импульсов.
Импульсное бегущее магнитное поле (ИБеМП) представляет
собой поле, перемещающееся в пространстве относительно неподвижного объекта (пациента) и импульсно изменяющееся во времени. Воспроизвести ИБеМП можно двумя способами: механическим
перемещением источника ИМП относительно пациента или последовательным переключением тока в группе неподвижных индукторов.
Шумоподобное магнитное поле – поле с хаотически изменяющимися основными параметрами.
Высокочастотное МП – лечебное применение магнитной составляющей электромагнитного поля высокой и ультравысокой частоты (индуктотермия).
Осуществляют индуктотермию путем пропускания переменного
высокочастотного тока по изолированному кабелю или специальной спирали, которые располагают
у определенного участка тела больного (рис. 2.6).
Образующееся вокруг кабеля переменное магнитное поле высокой
частоты, проходя сквозь ткани организма, наводит в них хаотические
вихревые токи (токи Фуко), представляющие собой спиралеобразные колебательные движения электрически
заряженных частиц жидких сред организма. Индуктотермия проводится
Рис. 2.6. Индуктотермия
чаще в непрерывном режиме, реже –
на область легких
в импульсном.
35
Подробнее о низкочастотной и высокочастотной терапии будет
рассказано в следующих подразделах.
Классифицируются магнитные поля и по интенсивности. В зависимости от значений индукции магнитные поля, применяемые,
например, в магнитотерапии, условно подразделяют на сверхслабые
(магнитная индукция меньше 0,5 мТл), слабые (от 0,5 до 50 мТл),
средние (от 50 до 500 мТл) и сильные (> 500 мТл).
Напряженность МП, магнитный поток и магнитная индукция
считаются биотропными параметрами, т.е. во многом определяющими действие этого фактора на биологические системы, в том
числе и на человеческий организм. Кроме них к числу биотропных
характеристик относят также градиент, частоту и форму поля [1].
Санитарные врачи склонны считать оптимальной для человека
индукцию в пределах 0,02–0,05 Тл (тесла) в постоянном магнитном
поле при условии длительного воздействия. При кратковременных
контактах это пределы возрастают, но не должны превышать 70 мТл
и до 50 мТл в переменном, а в импульсном магнитном поле –до 3 Тл.
Для переменного магнитного поля важна еще и частота [1, 2, 13].
Классификация методов МТ с учетом вида магнитного поля приведена в табл. 2.1.
В настоящее время существует большое количество аппаратуры
для магнитотерапии различных типов и назначений, которые можно разделить на три большие группы по площади воздействия: локального (местного), распределенного, общего воздействия.
Таблица 2.1
Сводная таблица методов магнитотерапии
Характеристика
фактора
Режим действия фактора
Постоянное
магнитное поле
Непрерывный
(постоянный магнит)
Постоянное
Импульсный
импульсное
(поле высокой интенсивности)
магнитное поле – индукция В = 1,2...1,7 Тл
– индукторы на поверхности кожи
– одиночные импульсы
– сдвоенные импульсы
τи = 100...220 мкс; Fп = 3...5 Гц
36
Название метода
Постоянная
магнитотерапия
Импульсная
магнитотерапия
Высокоинтенсивная
импульсная
магнитотерапия
(ВИМТ)
Окончание табл. 2.1
Характеристика
фактора
Режим действия фактора
Название метода
Низкочастотное Переменное магнитное поле (ПеМП) Низкочастотная
магнитное поле
магнитотерапия
В
Т
Пульсирующее магнитное поле
(ПуМП)
В
t
«Бегущее» (БеМП) магнитное поле
В
B = 10...33 мТл – на боковой поверхности индукторов-соленоидов
Fп = 10...100 имп/с
Вращающееся магнитное поле
В
f0 =0,1...10 Гц МП очень низкой
частоты
Fп связана с f0 (f0 – частота вращения)
Fп =12...25 имп/с
В = 30 мТл
Магнитная
составляющая
поля индукции
Непрерывный
1) f0 = 13,56 МГц (λ = 22,13 м)
2) f0 = 27,12 МГц (λ = 11,05 м)
Импульсный Fп = 50 имп/с
Высокочастотная
магнитотерапия
(индуктотермия)
Электромагнитное
поле индукции
1) непрерывный f0 = 200...300 кГц
(λ = 1000...1500 м)
2) импульсный
Общая
дарсонвализация
Аппараты локального воздействия предназначены для облучения
МП отдельных органов или участков тела пациента. В простейшем
случае – это изделия, использующие постоянные магниты (таблетки, браслеты, аппликаторы и т.д.). В более сложном варианте – это
37
электронные приборы с одним или двумя индукторами, генерирующие поля различной частоты, формы и интенсивности, но без их
пространственного перемещения.
В аппаратах распределенного воздействия используется ряд из
трех и более индукторов, которые могут создавать перемещающиеся МП вокруг пациента. Создаваемое этими аппаратами МП может
охватывать несколько органов и значительные участки поверхности тела человека (рис. 2.7).
В аппаратах третьей группы – общего воздействия, в МП помещается весь человек, причем конструкции оконечных устройств,
формирующих МП, могут быть весьма различны: от скафандров до
магнитных комнат. Как правило, в таких аппаратах предусматривается возможность перемещения поля в пространстве и изменения
во времени.
В обобщенной схеме магнитотерапевтического аппарата (рис. 2.8)
блок управления задает параметры магнитного поля, которые могут меняться автоматически по заданной программе или по внешним командам.
Он может содержать генераторы, схемы управления амплитудой и частотой колебаний, длительностью и частотой повторения
импульсов, а в более общем случае – микропроцессоры, микроконтроллеры и даже ПЭВМ.
Формирователь предназначен для получения тока заданной формы, который перед поступлением в индукторы усиливается по мощ-
Рис. 2.7. Аппарат распределенного воздействия
38
Внешнее
управление
Блок
управления
Формирователь
Обратная связь
Усилитель
мощности
Оконечное
устройство
Пациент
Рис. 2.8. Обобщенная структурная схема терапевтического аппарата
ности. Оконечное устройство обеспечивает формирование МП заданной формы, интенсивности и частоты, воздействующей на пациента.
Конструктивно оконечное устройство представляет собой индуктор или набор индукторов, выполненных в виде электромагнитов,
соленоидов, плоских катушек индуктивности и т.п.
В случае, когда оконечное устройство содержит несколько индукторов, создание эффектов перемещения МП в пространстве может осуществляться через систему коммутаторов.
Программирование лечебного процесса с введением в аппараты
каналов обратной связи интеллектуальных вычислителей позволяет формировать режимы воздействия МП для каждого конкретного больного. Например, в аппарате «КАСКАД-СИНХРО (БИОС)»
(рис. 2.9) сигнал канала обратной связи синхронизирует генератор
импульсов магнитного поля специальной формы в соответствии
с пульсовым кровенаполнением сосудов конечностей пациента.
Для этого он оснащен пульсометрическим датчиком.
Рис. 2.9. Аппарат магнитотерапии КАСКАД-СИНХРО (БИОС)
с индукторами (сверху)
39
Выбор формы сигналов синхронизации и параметров режима
синхронизации электромагнитного импульса с пульсом пациента
позволяет в режиме обратной связи обоснованно управлять тонусом
кровеносных сосудов. В аппарате осуществляется оптимальное сочетание низкочастотного и резонансного высокочастотного воздействий на конкретный тип сосудов конечности с учетом их функциональных и адаптивных особенностей на данный момент времени.
За счет обратной связи в терапевтических аппаратах управление
магнитным полем может быть независимым и многоканальным по
группам индукторов, с индивидуальным варьированием интенсивностей постоянного и импульсного поля, направлений векторов
магнитной индукции и времени импульсного воздействия. Благодаря применению компьютерного управления, осуществляется точное дозирование биотропных параметров магнитного поля с учетом
физиологических параметров пациента; формируется обширная база
медицинских методик лечебного магнитотерапевтического воздействия и оперативного выбора оптимальной методики для конкретного пациента.
2.3. Лечебное воздействие магнитного поля на человека
Когда говорят о магнитотерапии, то обычно имеют в виду действие постоянного или переменного магнитного поля низкой частоты (см. табл. 2.1).
Высокочастотную магнитотерапию, как правило, называют
индуктотермией и рассматривают отдельно, в ней осуществляется
лечебное применение магнитной составляющей электромагнитного
поля высокой и ультравысокой частоты.
Магнитные поля относятся к физиотерапевтическим факторам
электромагнитной природы. Электромагнитные поля распространяются в пространстве в виде электромагнитных волн. Вокруг источника электромагнитных колебаний выделяют ближнюю зону
(несформировавшейся волны) и дальнюю (сформировавшейся волны). Граница между ними проходит на расстоянии длины волны.
В зависимости от типа формирователя лечебного воздействия на
больного, расположенного в ближней зоне, будет воздействовать преимущественно электрическая или магнитная составляющая электромагнитного поля (электрическое или магнитное поле), а в дальней – электромагнитное излучение [2].
С точки зрения степени воздействия (адаптационной реакции)
магнитное поле с малой индукцией вызывает реакцию тренировки,
40
поле со средней индукцией – реакцию активации, с высокой – реакцию стресса [14]. При больших магнитных индукциях организму может быть нанесен вред, и они не используются.
2.3.1. Физико-химические явления в тканях организма
при воздействии МП на биологические объекты
Чтобы понять характер взаимодействия МП и организма человека рассмотрим магнитные свойства живых тканей. В отличие
от электрического поля, магнитное поле ослабляется тканями организма в очень малой степени (порядка 10–5). Большинство тканей
организма относится к диамагнетикам (сумма магнитных моментов составляющих их биологических молекул равна нулю), которые слабо преобразуют энергию магнитного поля, т.е. под влиянием
магнитного поля не намагничиваются. Так, например, энергия магнитного поля, поглощаемая плазмолеммой, не превышает 10–16 Дж.
Относительная магнитная проницаемость клеток и практически
всех жидкостей организма составляет 0,99995. Лишь некоторые
вещества, входящие в состав различных структур организма (кислород, соли железа, некоторые гидроперекиси и радикалы), имеют собственный магнитный момент, не зависящий от внешнего
магнитного поля. Такие низкомолекулярные соединения относят
к парамагнетикам, магнитная проницаемость которых составляет 1,00005, в магнитном поле они могут приобретать магнитные свойства [2, 3]. Парамагнетики – вещества, у которых магнитный момент атомов или молекул отличен от нуля в отсутствие
внешнего магнитного поля. Поэтому при внесении их во внешнее
магнитное поле они намагничиваются в направлении поля. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как из-за теплового движения все магнитные моменты
атомов ориентированы беспорядочно, и поэтому намагниченность
равна нулю.
Различие магнитных проницаемостей диа- и парамагнетиков существенно не изменяет характер взаимодействия последних с внешним магнитным полем, так как их величины имеют одинаковый
порядок. Магнитное поле беспрепятственно проходит через органы
и ткани человека. Воздействие можно проводить через одежду, различные повязки, включая гипсовые. По картине магнитного поля
в воздухе можно судить о распределении его в тканях и глубине
проникновения в тело человека. При использовании индуктораэлектромагнита глубина воздействия достигает 7–8 см. При исполь41
зовании индуктора-соленоида воздействие осуществляется на весь
объем ткани, помещенной в соленоид.
Магнитное поле вызывает физико-химические явления в тканях
на молекулярном уровне. При этом важную роль играют магнитные
и электрические свойства самих молекул, входящих в состав биологических структур.
У человека есть свое электромагнитное поле, так как нейроны
в нервной системе являются носителями электрического заряда,
а в различных клетках нашего организма и в крови имеются ионы
(заряженные частицы) металлов. Все эти компоненты являются
чувствительными к внешним магнитным полям. Активность ионов
является одним из важных регуляторных механизмов в живых системах. Увеличение ионной активности в тканях под влиянием магнитного поля становится предпосылкой к стимуляции клеточного
метаболизма (обменных процессов, роста, обновления и очищения
клеток организма).
Под влиянием магнитных полей в макромолекулах (нуклеиновые кислоты, протеины и т. п.) также возникают заряды и изменяется их магнитная восприимчивость. Магнитная энергия макромолекул в результате такого воздействия превышает энергию теплового движения. Именно этот эффект дает возможность использовать
магнитное поле для запуска ориентационных и концентрационных
изменений внутри биологически активных макромолекул; влияет на
скорость протекания биохимических и биофизических процессов.
Исследования показывают, что в механизме действия магнитного
поля участвует эффект «омагничивания» воды [3, 7]. Указывают, что
меняется ее электропроводность, оптическая плотность и некоторые
другие свойства. Этим изменениям в наибольшей степени подвержена внутриклеточная вода, гидратные оболочки белковых молекул.
Активность ионов является важнейшим регуляторным механизмом человеческого организма. Эта активность определяется, в первую очередь, связью с макромолекулами и также степенью гидратации (присоединением молекул воды к молекулам или ионам).
При помещении в постоянное магнитное поле тканей организма входящие в их состав надмолекулярные жидкокристаллические
структуры ориентируются относительно вектора магнитной индукции. В результате такого ориентационного смещения формируются собственные магнитные поля надмолекулярных комплексов,
направленные в соответствии с правилом Ленца против внешнего магнитного поля и ослабляющие его. Данное свойство присуще
не только диамагнетикам, но и всем без исключения веществам, од42
нако у пара- и ферромагнетиков диамагнетизм незаметен из-за наличия у них других более сильных эффектов. Такой диамагнитный
эффект наиболее выражен в фосфолипидных компонентах биологических мембран. Вследствие этого в них возникает собственный
механический вращающий момент, и они способны перемещаться
в мембранах и цитозоле. Вместе с тем в силу выраженной вязкости цитоплазмы и компартментализации клеток амплитуда таких
перемещений не может быть значительной [2]. Принцип компартментализации клеток постулирует, что биохимические процессы
в клетке локализованы в определенных отсеках, покрытых оболочкой из биослоя липидов.
Считается, что постоянное магнитное поле влияет на ткани организма прежде всего через диа- и парамагнитные эффекты, а переменное и импульсное, кроме того, через электрические токи, генерируемые им.
Существует объяснение, что все многообразие физиологических
и лечебных эффектов МП обусловлено двумя первичными биофизическими феноменами – эффектом Холла (магнитоэлектрическим)
и эффектом Лоренца (магнитомеханическим) [15]. Эффект Холла
заключается в том, что в движущихся проводниках, пересекающих
силовые линии МП, возникает электрическая разность потенциалов, а если движущийся проводник представляет собой замкнутый
контур, в нем возникает электрический ток. Эффект Лоренца (магнитомеханический) заключается в том, что между двумя источниками МП действуют механические силы притяжения и отталкивания.
Модальность магнитомеханического взаимодействия (направление
силы Лоренца) зависит от направления силовых линий (полярности)
МП. Если магнитные силовые линии полей двух источников МП
имеют встречное направление, то между ними возникают механические силы отталкивания. Если магнитные силовые линии полей
двух источников МП имеют одинаковое (параллельное) направление,
то между ними возникают механические силы притяжения.
Постоянное магнитное поле (ПМП) индуцирует разность электрических потенциалов и короткозамкнутые вихревые токи в движущихся жидкостях организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость,
цитоплазма клеток), основу которых составляют электролиты (ионы
Na+ и Cl–), являющиеся электрическими проводниками II рода, что
сказывается на состоянии клеточных и неклеточных компонентов
крови. Наиболее выражено это наведение в том случае, когда силовые линии магнитного поля перпендикулярны направлению движения крови.
43
Вспомним, что по характеру и природе электропроводности все
проводники электрического тока подразделяются на проводники
первого и второго рода. Характерной особенностью проводников
первого рода, к которым относятся металлы, сплавы, уголь и некоторые другие вещества, является наличие в них свободных электронов. Электрический ток в проводнике первого рода рассматривается
как поток электронов, перемещающихся в электрической цепи от
отрицательного полюса к положительному. К проводникам второго рода относятся соли и щелочи в кристаллическом, растворенном
или расплавленном состоянии, а также растворы кислот и оснований в воде и в некоторых других растворителях.
Переменное магнитное поле (ПеМП) и импульсное магнитное
поле (ИМП) индуцируют разность электрических потенциалов
и короткозамкнутые вихревые токи не только в движущихся, но и
в покоящихся тканевых жидкостях, что может являться одной из
основных причин более интенсивного биологического и лечебного
действия этих форм МП по сравнению с ПМП.
Минимальные эффекты МП наблюдаются при плотности тока
1–10 мА/м2.Такие токи наводятся в тканях при воздействии переменным МП с индукцией 0,5–5 мТл при частоте 50 Гц или
10–100 мТл при частоте 2,5 Гц. Более существенные сдвиги наблюдаются при плотности наведенного тока 10–100 мА/м2, который наводится при действии на ткани переменного МП с индукцией 5–50 мТл при частоте 50 Гц или 100–1000 мТл при частоте
2,5 Гц [7].
Под действием МП с невысокими значениями магнитной индукции (до 100 мТл) в жидких средах организма наводятся токи малой
силы (микротоки), которые не способны вызвать возбуждение нервных и мышечных клеток, однако влияют на функцию возбудимости и проводимости нервных волокон, чувствительность рецепторных окончаний, синаптическую передачу.
В основе биологического и лечебного действия индукционных
микротоков лежит вызываемое ими изменение состояния клеточных мембран и связанных с мембранами ферментативных и рецепторных молекул, повышение проницаемости плазмолеммы клеток.
Под действием высокоинтенсивных импульсных МП с магнитной индукцией более 0,8 Тл в токопроводящих средах организма
происходит наведение токов, сила которых превышает порог возбуждения нервных и мышечных структур, в результате чего происходят лавинообразная деполяризация нервов и мышц, мышечные
сокращения [15].
44
Наведение электрического тока в покоящихся биологических
жидкостях приводит к изменению объемных электрических зарядов около мембран и в примембранных областях. В результате этого
положительные и отрицательные заряды распределяются неравномерно, макроскопические объемные заряды рассасываются. Все это
сказывается на проницаемости мембран, интенсивности обменных
процессов в клетках.
В результате воздействия сил Лоренца на пара- и диамагнитные
молекулы биоткани возникает вращающий момент, под действием которого молекулы располагаются вдоль основных осей вращательной симметрии. Магнитомеханический эффект проявляется
прежде всего на уровне нервной и мышечной тканей, поскольку
эти ткани являются носителями биотоков, источником биомагнитных полей. В результате изменяются свойства клеточных мембран
и внутриклеточных структур: проницаемость мембран, диффузные
и осмотические процессы, коллоидное состояние тканей, повышается уровень метаболических процессов, окислительно-восстановительных реакций и свободно-радикального окисления [3].
За счет лучшей циркуляции намагниченных жидкостей в тканях увеличивается снабжение клеток питательными веществами и кислородом, необходимыми для жизни.
Когда внешнее магнитное поле поляризует кровь, то атомы и молекулы в ней ориентируются в одном направлении, что облегчает ее
ток и, соответственно, ускоряет его. Железо, входящее в состав крови и являющееся магнитным металлом, под действием магнитного
поля тоже движется быстрее. Гемоглобин, в состав которого входит
железо, еще быстрее несет кислород от легких к клеткам и забирает
из них углекислый газ.
Плюс дополнительно поляризация передается и мембранам клеток, увеличивая их пропускную способность, особенно для атомов
калия и натрия. Под действием магнитного поля в тканях уменьшается содержание ионов Na+ при одновременном повышении концентрации ионов К+, что свидетельствует об изменении проницаемости
клеточных мембран и изменении процесса обмена веществ в организме.
Под влиянием магнитного поля среда внутри организма становится более щелочной, а щелочная жидкость способна перенести
больше кислорода. Научно доказано, что у здорового человека значение pH значительно выше, чем у больного.
Вся эта ускоренная циркуляция крови происходит без поднятия давления крови, так как усиление кровотока осуществляется
45
не за счет усиления прокачки крови со стороны сердца, а за счет
улучшения прохождения крови по сосудам, в том числе и периферическим. Во время таких процедур пациенты даже ощущают, как
по рукам и ногам разливается тепло. Интересно, что у людей с пониженным давлением оно не понижается еще больше.
Воздействие МП на электрические и магнитные взаимосвязи
клеточных и внутриклеточных структур изменяет состояние органов кроветворения. В результате отмечается снижение содержания
Fe в мозге, сердце, крови, печени, мышцах, селезенке и повышение
его концентрации в костной ткани. При этом содержание Cu в сердечной мышце, селезенке и семенниках повышается, что активизирует адаптационно-компенсаторные процессы организма. Под влиянием магнитного поля возрастает биологическая активность Mg,
вследствие чего тормозится развитие патологических процессов
в печени, сердце и мышцах.
Под действием МП в сыворотке крови увеличивается количество
общего белка и глобулинов. Концентрация глобулинов в тканях повышается за счет α- и γ-глобулиновых фракций: α-глобулины останавливают дальнейшее повреждение тканей и не дают размножаться патогенным микроорганизмам; γ-глобулины – защитные белки.
Когда у человека в крови есть γ-глобулины, болезнь проходит быстрее и снижается вероятность осложнений.
При этом изменяется структура белков. При кратковременном
ежедневном общем влиянии магнитных полей на организм содержание пировиноградной и молочной кислот снижается не только
в крови, но и в печени и мышцах. При этом содержание гликогена
в печени увеличивается. Гликоген – это сложный углевод, который
состоит из соединенных в цепочку молекул глюкозы. После приема
пищи в кровь начинает поступать большое количество глюкозы и
организм человека запасает излишки этой глюкозы в виде гликогена. Когда уровень глюкозы в крови начинает снижаться (например,
при выполнении физических упражнений), организм с помощью
ферментов расщепляет гликоген, в результате чего уровень глюкозы
остается в норме и органы (в том числе, мышцы во время тренировки) получают достаточное ее количество для производства энергии.
Здесь уместно вспомнить о «токсинах усталости». «Токсины
усталости» – понятие собирательное [16]. В медицине под «токсинами усталости» подразумевают целую группу веществ, которые
являются промежуточными или побочными продуктами обмена.
Эти вещества образуются в организме как результат интенсивной и
продолжительной работы. В первую очередь это только что упомя46
нутые молочная и пировиноградная кислоты – побочные продукты
окисления глюкозы и гликогена в организме. При больших физических нагрузках они мешают удовлетворять потребность организма
в кислороде за счет возможностей дыхательной, сердечно-сосудистой и кровеносной систем. Молочная и пировиноградные кислоты
сдвигают рН крови в кислую сторону. Развивается так называемый
ацидоз. Основная роль в развитии ацидоза принадлежит молочной
кислоте. Именно молочная кислота является основным токсином
усталости. Сонливость и заторможенность после больших нагрузок вызваны, прежде всего, молочнокислым ацидозом, который
вызывает торможение в ЦНС и периферических нервных центрах.
Тяжесть в голове и чувство интеллектуального утомления, которые
бывают после длительной умственной работы, вызываются в основном накоплением молочной кислоты в ткани головного мозга. Естественно, что любые меры по ликвидации (утилизации) молочной
кислоты в печени и мышцах будут способствовать повышению работоспособности и ликвидации утомления. Конечно природа утомления, а тем более переутомления намного сложнее, чем просто
образование «токсинов усталости». Однако образование «токсинов
усталости» – это один из основных механизмов и необходимо иметь
представление о нем.
Магнитные поля небольшой индукции стимулируют процессы
тканевого дыхания, повышая интенсивность окислительного фосфорилирования в дыхательной цепи. Окислительное фосфорилирование – процесс накопления энергии, образовавшейся при окислении питательных веществ, в клетках в виде АТФ. Молекула АТФ
(аденозинтрифосфат или аденозинтрифосфорная кислота) – это
универсальный источник энергии для всех живых клеток, который
питает биологические реакции. Хотя различные формы жизни на
Земле используют разные питательные вещества, АТФ является
универсальным соединением, в котором запасается энергия, необходимая для других метаболических процессов.
При этом усиливается обмен нуклеиновых кислот и синтез белков, что влияет на пластические процессы. Как вы знаете, метаболизм есть совокупность всех химических реакций, происходящих
в организме, он включает в себя энергетический и пластический
обмен. Первый – это реакции, направленные на получение энергии
вследствие расщепления сложных органических соединений на
более простые. Он еще называется катаболизмом. Пластический
обмен называют еще анаболизмом. Он подразумевает реакции,
с помощью которых организм синтезирует нужные ему сложные
47
химические вещества из простых с использованием энергии. Таким
образом, получается, что, добыв энергию в процессе катаболизма,
часть ее организм тратит на синтез новых органических веществ.
Характерным проявлением действия магнитного поля на организм считают активацию метаболизма углеводов и липидов. Об интенсификации липидного обмена свидетельствуют увеличение содержания неэстерифицированных (свободных) жирных кислот, являющихся источниками энергии для метаболических процессов, и
фосфолипидов в крови и внутренних органах. Активация процессов
метаболизма липидов приводит к уменьшению холестерина в крови.
Тело человека состоит из клеток, в мембране которых обязательно присутствуют фосфолипиды. Во-первых, эти вещества растворяют холестерин, поддерживая пластичность клеточных мембран,
и «ремонтируют» их в случае деформации. Во-вторых, влияют на
свертываемость крови, регенерацию тканей. При дефиците фосфолипидов поврежденные клетки не могут восстановиться, что приводит к целому ряду заболеваний.
При рассмотрении механизмов взаимодействия ПеМП и организма ведущим действующим фактором считается, кроме перечисленных для постоянного поля, формирование в биоткани индуцированных вихревых электрических токов (по закону электромагнитной индукции Фарадея). Плотность вихревых токов определяется
скоростью изменения магнитной индукции, т.е. частотой и амплитудой магнитного поля (рис. 2.10). Эти токи оказывают разнообразное влияние на различные системы организма [1–3].
Векторы напряженности электрических полей, индуцируемых
в электрических тканях переменными магнитными полями, всегда
Катушка
Вихревые
токи
Магнитное поле
катушки
Вихревое
магнитное поле
Проводящий
материал
Рис. 2.10. Вихревые токи в проводящем материале,
образуемые переменным магнитным полем
48
направлены перпендикулярно векторам магнитной индукции, а их
силовые линии имеют форму замкнутых витков вихрей.
Плотность распределения индуцированного электрического
поля, определяемая топографией его силовых линий (касательные
к которым определяют направление вектора Е в каждой точке организма), пропорциональна напряженности магнитного поля и зависит от направления вектора магнитной индукции В (рис. 2.11) [2].
На результирующую картину индуцируемого электрического
поля в организме оказывают влияние и потенциальные электрические поля, возникающие в результате взаимодействия заряженных
частиц организма с вихревыми электрическими полями на границах раздела проводящих и слабопроводящих тканей.
Указанные особенности ПеМП приводят к изменению жидкокристаллического состояния фосфолипидных компонентов биологических мембран, снижению электрокинетического (ζ, дзета-) потенциала и индукции фазовых гель-золь переходов в цитоплазме.
Дзета-потенциал – это разность потенциалов дисперсионной среды
и неподвижного слоя жидкости, окружающего частицу. Он определяет степень и характер взаимодействия между частицами дисперсной системы. Для молекул и частиц, которые достаточно малы,
высокий дзета-потенциал будет означать стабильность, т.е. раствор
или дисперсия будут устойчивы по отношению к агрегации (процесс объединения элементов в одну систему). Когда дзета-потенциал
низкий, устойчивость дисперсии будет нарушаться. Итак, коллоиды с высоким дзета-потенциалом являются электрически стабилизированными, в то время как коллоиды с низким дзета-потенциалом не стабильны.
В
В
Рис. 2.11. Распределение электрического поля и импульсных токов
равной амплитуды, индуцированных переменным магнитным полем,
в теле человека при различном направлении вектора магнитной индукции
49
Таким образом, ПеМП способны модулировать физико-химические свойства, а также метаболическую и ферментативную активность клеток и тканей организма. С повышением частоты МП возникающие вихревые токи эффективно поглощаются проводящими
тканями, что может вызвать их значительный нагрев [2].
2. 3.2. Основные физиологические реакции
и лечебное действие
Реакция органов и их систем на действие магнитного поля различна. Избирательность реакции организма зависит от электрических и магнитных свойств тканей, различий в микроциркуляции,
интенсивности метаболизма и состояния нейрогуморальной циркуляции. Нейрогуморальная регуляция функций – регулирующее и
координирующее влияние нервной системы и содержащихся в крови, лимфе и тканевой жидкости биологически активных веществ на
процессы жизнедеятельности организма человека.
Физиологи обращают повышенное внимание на влияние магнитного поля на кровеносно-сосудистую систему человека, эффективность переноса кислорода кровью, транспортировку питательных веществ, но наиболее чувствительной к магнитному полю является нервная система. На магнитные поля реагируют и многие
другие системы организма: эндокринная, дыхательная, костно-мышечная и пищеварительная системы, органы чувств.
Высокая чувствительность к МП центральной и периферической
нервной системы, а также сердечно-сосудистой системы обусловлена высокой биоэлектрической и биомагнитной активностью структур нервной системы, центров вегетативной регуляции центральной и общей гемодинамики, миокарда и коронарных сосудов [15].
К числу центральных (обусловленных воздействием на организм
через ЦНС) нейротропных клинических эффектов МП относятся:
– седативный (успокаивающий);
– гипотензивный (снижающий кровяное давление);
– нейроэндокринный.
Центральные эффекты магнитотерапии проявляются в наибольшей степени при воздействии МП на голову (область как церебрального (мозгового), так и висцерального (лицевого) отдела черепа), а
также при воздействии МП на рефлексогенные зоны, расположенные в шейном и верхнем грудном метамерах (паравертебральные
(околопозвоночные) зоны, воротниковая область, подчелюстные и
яремная зоны). Центральные эффекты МП возникают и развива50
ются в ранние сроки после начала курса магнитотерапии (1–3 процедуры), усиливаются по мере продолжения курса лечения, однако
после его завершения сохраняются недолго (2–4 недели) [15].
Самым чувствительным органом человека по отношению к магнитным полям является головной мозг, особенно его кора (рис. 2.12).
Различные функциональные изменения нервных процессов в коре
головного мозга происходят в зависимости от режима воздействия
МП. Причем, если процесс воздействия имеет непрерывный режим,
то выявлено ускорение процессов торможения. А вот при импульсном (прерывном) режиме идет усиление процессов возбуждения.
Под действием МП в гипоталамусе синхронизируется работа секреторных клеток, усиливаются синтез, выведение нейросекрета
из его ядер и одновременно усиливается функциональная активность
всех долей гипофиза, однако при длительном и мощном (более 70 мТл)
воздействии могут угнетаться нейросекреторная функция и развиваться продуктивно-дистрофические процессы в клетках ЦНС.
Под влиянием МП с индукцией малой интенсивности снижается
тонус церебральных (мозговых) сосудов, улучшается кровоснабжение мозга, активируется азотистый и углеводно-фосфорный обмен,
что повышает устойчивость мозга к гипоксии.
Выраженное улучшение мозговой гемодинамики отмечено
при действии МП на субокципитальную (подзатылочную) область
у больных с недостаточностью кровообращения в вертебро-базилярной системе (базилярной и позвоночных артериях).
Мозолистое тело
Теменная доля
Третий желудочек
Боковые
желудочки
Шишковидная
железа
(эпифиз)
Лобная
доля
Затылочная
доля
Четверохолмие
Зрительные бугры
(таламусы)
Мозжечок
Ножки среднего
мозга
Гипофиз
Гипоталамус Мост
Сильвиев водопровод
Четвертый желудочек
Продолговатый мозг
Рис. 2.12. Структура мозга
51
При воздействии МП на шейные симпатические узлы и паретичные конечности у больных, перенесших мозговой инсульт, улучшается церебральный кровоток (данные реоэнцефалографии) и нормализуется повышенное артериальное давление, что свидетельствует
о рефлекторном пути действия магнитного поля.
Воздействие ПеМП на воротниковую область также улучшает
гемодинамику и снижает и систолическое, и диастолическое давление до нормального. Таким образом, с помощью ПеМП возможна
коррекция нарушенной мозговой гемодинамики при различных патологических состояниях.
Установлено, что транскраниальная (сквозь черепная) магнитотерапия нормализует взаимодействие коры больших полушарий и
подкорковых структур, в том числе лимбической и гипоталамо-гипофизарной. Транскраниальная магнитотерапия является одним
их наиболее эффективных вариантов использования лечения магнитным полем в неврологии и психиатрии [17].
Периферическая нервная система реагирует на действие МП понижением чувствительности периферических рецепторов, что обуславливает обезболивающий эффект, и улучшением функции проводимости, которая благотворно влияет на восстановление функций травмированных периферических нервных окончаний. Это
осуществляется за счет улучшения роста аксонов, миелинизации
(увеличения содержания липидов и уменьшения содержания воды
в оболочках нервных путей) и торможения развития в них соединительной ткани. Наблюдается трофическое и регенераторное действие, ускорение восстановления поврежденного нервного ствола.
Под влиянием низкочастотных МП увеличивается скорость проведения потенциалов действия по нервным проводникам, повышается их возбудимость, уменьшается периневральный (окружающий
нерв) отек.
Кроме того МП через ЦНС нормализует вегетативные функции
организма, уменьшает моторную функцию желудка. Моторная
функция желудка заключается в накоплении пищевой массы, ее
механической обработке и дальнейшем продвижении в кишечник.
При этом наибольшим стимулирующим действием обладают переменные (ПеМП) и бегущие (БеМП) магнитные поля.
Возбуждение гипоталамо-гипофизарной системы вызывает цепную реакцию активации клеток-мишеней периферических эндокринных желез (щитовидной, паращитовидной железы и надпочечника) под влиянием синтеза рилизинг-факторов, а затем и активацию многочисленных разветвленных метаболических реакций.
52
Рилизинг-гормоны, другими словами – рилизинг-факторы, иначе
либерины, лерины – это нейрогормоны человека, которые синтезируются ядрами гипоталамуса.
Вспомним, что эндокринная система влияет на все вегетативные
функции. Она обеспечивает поддержание гомеостаза путем выработки в кровь гормонов. Гормоны – это биологически активные
вещества, которые даже в небольших количествах избирательно
оказывают значительный физиологический эффект на клетки-мишени, быстро изменяя их метаболизм. Клетки-мишени – это клетки, имеющие специальные рецепторы к молекулам гормонов. Рилизинг-факторы реализуют свои эффекты через стимуляцию синтеза
и секрецию в кровь тех или иных тропных гормонов передней доли
гипофиза. Пептидные гормоны не проникают внутрь клеток-мишеней, они взаимодействуют с белковыми рецепторами, расположенными на наружней стороне поверхности плазматической мембраны. Тропные гормоны, или тропины – подкласс гормонов передней
доли гипофиза, реализующих свое физиологическое действие либо
путем стимуляции синтеза и секреции гормонов периферических
эндокринных желез, либо путем специфического «тропного» (от
греч. tropos – поворот, направленность) воздействия на определенные органы и ткани. Тропным гормоном регулируется активность
эндокринных клеток пучковой зоны коры надпочечников, фолликуллов щитовидной железы, клубочковой зоны коры надпочечников и не регулируется активность околощитовидной железы [3].
При воздействии ПеМП с индукцией до 30 мТл и частотой до
50 Гц в течение небольшого времени (до 20 мин) развивается реакция тренировки и повышенной активности всех отделов эндокринной системы. В отличие от угнетающего эффекта многих других
раздражителей под действием магнитного поля стимулируется
функция щитовидной железы, что обеспечивает возможность использовать магнитные поля в комплексной терапии при гипофункции (недостаточной секреции) этой железы.
Еще одна часть физиологической системы – симпатоадреналовая
система. В состав cимпатоадреналовой системы входят симпатическая нервная система, иннервирующая все органы на периферии
и представленная специфическими структурами в ЦНС, и адреналовая система, включающая мозговое вещество надпочечников
и скопления хромаффинных клеток за их пределами. Симпатоадреналовая система (САС) – сложная многокомпонентная система,
регулирующая превращение нервных импульсов в гуморальные
факторы регуляции и участвующая в метаболических процессах
53
в организме. Гуморальная регуляция (через жидкие среды организма) осуществляется с помощью химических веществ, которые поступают из различных органов и тканей тела в кровь и разносятся
ею по всему организму. При воздействии МП, несмотря на очень
слабую активизацию симпатоадреналовой системы при первых
процедурах, к 7–9-му дню лечения формируется торможение периферических p-адренорецепторов, играющее важную роль в формировании антистрессорного эффекта. Увеличение индукции (выше
120 мТл) и частоты магнитного поля (выше 100 Гц), а также изменение времени его действия сопровождаются появлением гемодинамических (движение крови по сосудам) расстройств, а вслед
за этим и дистрофических изменений в клетках гипофиза, надпочечников и других органов. Эти явления свидетельствуют о развитии стрессовых реакций, вызывающих сдвиги в обмене веществ,
уменьшение интенсивности энергетических процессов, нарушение
проницаемости клеточных мембран и гипоксию. Гипоксия – пониженное содержание кислорода в организме или отдельных органах
и тканях.
Значительно влияние МП на сердечно-сосудистую систему. Воздействие МП на сердце, метаболизм миокарда, сердечный ритм и
венечное кровообращение (т. е. комплексный кардиальный эффект)
выражено в наибольшей степени при воздействии прямо на область
сердца или его сегментарно-рефлекторную зону. Коронарное кровообращение (синоним венечное кровообращение) – совокупность процессов перемещения крови по коронарным (венечным) сосудам сердца, обеспечивающих доставку кислорода и питательных веществ
ко всем тканям сердца и удаление из них продуктов метаболизма.
В течение первых 8–10 процедурных дней постепенно замедляется сердечный ритм, происходит удлинение интервала PQ на ЭКГ,
а у больных со стабильной стенокардией напряжения снижается
потребность в нитроглицерине и повышается толерантность к физической нагрузке [15].
Кроме центральных клинических эффектов (см. стр. 66), осуществляемых через ЦНС, выделяют периферические эффекты [1, 15]. Периферические эффекты МП обычно являются среднесрочными или
отдаленными, для их возникновения требуется накопление курсовой дозы 8–10 процедур. Возникшие функциональные изменения
органов длительно сохраняются после курса лечения (до 3–5 мес),
что позволяет рекомендовать проведение повторных курсов магнитотерапии при хронических рецидивирующих заболеваниях не
чаще чем 2 раза в год.
54
Основными периферическими биологическими и лечебными эффектами МП являются [1, 15]:
– трофический;
– сосудорасширяющий;
– гипокоагулирующий;
– противоотечный;
– противовоспалительный;
– десенсибилизирующий;
– болеутоляющий;
– спазмолитический.
Трофический эффект. Трофика тканей – это совокупность процессов клеточного питания, обеспечивающих сохранение структуры и функции ткани или органа. Магнитное поле оказывает непосредственное и фундаментальное воздействие на метаболизм клеток
и трофику тканей, причем в наибольшей степени это касается поврежденных клеток и тканей независимо от причины и характера
повреждения (травма, ишемия, дистрофия). Основными механизмами трофического действия МП являются активация катаболизма глюкозы и липидов по пути окислительного фосфорилирования
и усиление синтеза белка, ускорение течения внутриклеточных
биохимических реакций с участием свободных радикалов и металлосодержащих ферментов. Об этом уже говорилось в подразд. 2.3.1.
Низкочастотное МП подавляет активность процессов перекисного
окисления липидов, что способствует активации трофических процессов в органах и тканях, стабилизирует клеточные мембраны,
устраняет инфильтрацию и ускоряет эпителизацию ран. Перекисное окисление липидов является основным адаптационным механизмом клетки. Эпителизация – это процесс, при котором клетки
многослойного плоского эпителия перемещаются и размножаются
делением (пролеферируют), закрывая дефекты (с поражением не на
всю глубину) кожи или слизистой оболочки. Примерами такой эпителизации могут служить заживление ран на месте взятия неполных по глубине донорских лоскутов для пересадки кожи, заживление ссадин, волдырей, ожогов I и II степеней.
Большое значение в развитии трофического эффекта МП имеют усиление периферического кровообращения, интенсификация
транскапиллярного обмена [1, 15]. Под влиянием МП повышается
сосудистая и эпителиальная проницаемость, вследствие чего ускоряется рассасывание отеков и введенных лекарственных веществ.
Регенерация трофических язв нижних конечностей как венозного,
так и артериального происхождения приобретает новую ускорен55
ную динамику. Имеется большое количество экспериментальных
и клинических исследований, посвященных стимулирующему воздействию МП на процесс и динамику образования костной мозоли
при переломах костей, восстановление поврежденного спинного
мозга и периферических нервов. Показано, что применение МП позволяет ускорить заживление костных переломов на 10–12 дней,
при этом удается уменьшить или предотвратить атрофию мышц
в области перелома. Магнитное поле препятствует прогрессированию дегенеративно-дистрофических процессов в сочленениях опорно-двигательного аппарата – суставах конечностей, позвоночника,
межпозвоночных дисках [15].
Сосудорасширяющий эффект. Под действием МП происходят
усиление артериального и капиллярного кровообращения, а также рост новых коллатеральных сосудов. Периферические артерии
мышечного типа и артериолы расширяются под влиянием МП, что
связывают с его непосредственным действием на гладкие мышцы
кровеносных сосудов (миотропным действием на сосуды). Одновременно снижается агрегационная способность тромбоцитов. Агрегация тромбоцитов – процесс, при котором происходит склеивание
клеток. При этом образуется пробка, закрывающая рану. В некоторых случаях образование тромбов нежелательно, поскольку они
перекрывают сосуды в жизненно важных органах и тканях, что
может привести к инсульту, инфаркту. Все это улучшает регионарный кровоток и перфузию (кровоснабжение) тканей. Благоприятно
влияние МП на периферический венозный кровоток. Указанные
эффекты способствуют широкому применению МП в лечении заболеваний периферических сосудов, артерий и вен. Особенно популярно использование его при окклюзионных поражениях артерий
конечностей и мозговых сосудов (сосудистая непроходимость), периферических ангиоспазмах (сужении сосудов).
Сосудорасширяющее действие МП проявляется в наибольшей
степени при заболеваниях, в основе которых лежат нарушение артериального и капиллярного кровообращения, спазмы периферических сосудов. К числу таковых относятся облитерирующие заболевания сосудов конечностей, хроническая недостаточность мозгового кровообращения и целый ряд других заболеваний. Активация
артериального и капиллярного кровообращения под действием МП
обусловливает в той или иной степени большинство других лечебных эффектов МП [1, 2, 3, 15].
Гипокоагулирующий эффект. Гипокоагуляция – это довольно
редкое патологическое состояние, при котором кровь человека ха56
рактеризуется сниженной способностью к свертыванию. При проведении курса магнитотерапии отмечаются фазовые изменения
свертывающей активности крови у больных. В течение первых
3–5 процедурных дней происходит, как правило, ее незначительное повышение, а во второй половине курса (начиная с 6–9-го дня
лечения) – понижение [15]. Пониженная настройка механизмов
гемокоагуляции сохраняется и усиливается в течение курса магнитотерапии. После завершения курса лечения МП гипокоагулирующий эффект сохраняется в течение 2–4 недель. Магнитное
поле воздействует как на клеточные, так и на гуморальные физиологические механизмы свертывания крови. С одной стороны,
происходит понижение агрегационной способности тромбоцитов,
а с другой – повышение содержания гепарина в плазме крови.
В клинической практике гепарин известен как прямой антикоагулянт, т. е как вещество, препятствующее свертыванию крови
Понижение свертываемости крови, возникающее при проведении
магнитотерапии, способствует улучшению периферического кровообращения и микроциркуляции, венечного и мозгового кровообращения.
Противоотечный эффект возникает при острых отеках травматического (в том числе после хирургических операций) и воспалительного происхождения. Он проявляется уже после первых процедур, усиливается по мере продолжения лечения, позволяет ликвидировать отеки мягких тканей по завершении курса магнитотерапии. Существует два наиболее вероятных механизма противоотечного действия МП. Это активация K+, Na+-зависимой АТФазы
мембран клеток, а также явление магнитной модификации воды.
K+, Na+-зависимая АТФаза обеспечивает выведение трех ионов Na+
из клетки на каждые два введенных в клетку иона K+. Вместе с натрием из клетки в интерстициальное пространство, а затем в капилляры кровеносной и лимфатической системы уходят молекулы
воды. Известно, что молекула воды (Н2О) является диполем. У нее
имеется положительный и отрицательный электрические полюса. Поэтому в жидком агрегатном состоянии молекулы воды электрически взаимодействуют и формируют квазиполимерные цепи.
Явление магнитной модификации воды заключается в том, что под
действием силы Лоренца происходит смещение электронных облаков в молекулах воды и квазиполимерные цепи распадаются на
мономерные молекулы Н2О, которые обладают высокой физикохимической активностью, текучестью, легко покидают клетку через клеточные поры, хорошо проникают через тканевые щели.
57
Отмечено противовоспалительное действие магнитного поля.
Оно стимулирует регенераторные процессы в тканях, целостность
которых нарушена воспалительным процессом. В значительной
мере этому способствуют улучшение реологических свойств (текучести) крови и интенсификация микроциркуляции. Противовоспалительный эффект относится к числу отдаленных лечебных результатов магнитотерапии, для достижения которого требуется курс из
8–10 процедур. Поэтому МП используется для лечения подострого
и хронического воспаления. Достигнутый эффект длительно сохраняется (3–5 месяцев), поэтому повторные курсы лечения больных
проводятся не чаще, чем 2 раза в год.
Десенсибилизирующий эффект. Сенсибилизация – повышение
чувствительности организма к воздействию раздражителей, вызывающее аллергическую реакцию. Десенсибилизирующий эффект
МП проявляется при аллергических реакциях немедленного типа
и при лечении больных с заболеваниями, механизм зарождения и
развития которых связан с такими реакциями (аллергический риносинусит, бронхиальная астма, атопический дерматит, отек Квинке).
На иммунную систему магнитное поле влияет как иммунокорректор: снижает повышенную активность, пониженную – повышает.
Аллергия – иммунопатологический процесс. Имеются сведения
об антиаллергическом действии магнитного поля [18]. Оно связано с торможением высвобождения из тучных клеток, медиаторов
аллергии – гистамина и других биологически активных веществ.
Тучные клетки (мастоциты, лаброциты) – иммунные клетки соединительной ткани, участвуют в адаптивном иммунитете. Тучные
клетки рассеяны по соединительной ткани организма, особенно
под кожей, вокруг лимфатических узлов и кровеносных сосудов;
содержатся в селезенке и костном мозге. Тучные клетки играют
важную роль в аллергических реакциях. Отмечено также влияние
магнитного поля на содержание Т- и В-лимфоцитов. Лимфоциты –
центральное звено иммунной системы. Их количество в периферической крови в норме составляет 25–38 % от общего числа лейкоцитов. Т-лимфоциты обеспечивают распознавание и уничтожение
клеток, несущих чужеродные антигены. Антиген – любое вещество, которое организм рассматривает как чужеродное или потенциально опасное, и против которого организм обычно начинает
вырабатывать собственные антитела (иммунный ответ). Главная
функция B-лимфоцитов (а вернее плазматических клеток, в которые они дифференцируются) – это выработка антител. Антитела
(иммуноглобулины) – белки соединения плазмы крови, образую58
щиеся в ответ на введение в организм бактерий, вирусов, белковых
токсинов и других антигенов.
Остановимся на действии МП на некоторые органы. Под действием МП в пищеварительной системе нормализуется желчеобразование, желчевыведение, улучшается микроциркуляция печени
и работа поджелудочной железы, а также моторная функция желудочно-кишечного тракта. В системе органов дыхания снижаются застойные явления, улучшается бронхиальная проходимость
и функция внешнего дыхания.
Наиболее выражены ответные реакции при воздействии импульсным МП, особенно при частоте его до 20 Гц. Слабее переменное МП и самое мягкое действие оказывает постоянное МП. В современной медицине практикуют физиотерапевтическое лечение
импульсными МП, имеющими различную интенсивность. Магнитное импульсное поле с низкой интенсивностью имеет такое же
воздействие на организм, как низкочастотная магнитотерапия,
МП с высокой интенсивностью немного отличается, имея при этом
свои особенности. Как правило, в большинстве случаев применяется высокоинтенсивная импульсная магнитотерапия с индукцией
1,2–1,7 Тл. Главным козырем данной процедуры считается ее способность избавлять пациента от любых болевых ощущений и хронической боли. Наконец, при совпадения частоты следования индуцированных импульсов с частотным максимумом импульсации
в вегетативных волокнах усиливаются восстанавливающие обмен
веществ влияния импульсных магнитных полей на сосуды и внутренние органы.
С повышением частоты МП возникающие вихревые токи эффективно поглощаются проводящими тканями, что может вызвать их
значительный нагрев. Это используется в высокочастотной магнитотерапии (индуктотермии).
Как мы выяснили, МП обладает широким и многообразным действием на организм человека в норме и патологии. Физиологические
и лечебные эффекты МП наблюдаются после многократных воздействий, но зато достигнутый эффект сохраняется в течение нескольких месяцев. Магнитотерапия является одним из наиболее щадящих методов воздействия, она легко переносится, не сопровождается
какими-либо явными субъективными ощущениями и общими реакциями, хорошо сочетается с воздействием ряда других физических
факторов. Все это позволяет широко применять магнитотерапию
у больных различного возраста, от детского до старческого, в том
числе и при наличии достаточно тяжелой сопутствующей патологии.
59
В результате магнитотерапии [1, 4]:
– улучшается циркуляция крови и состояние кровеносных сосудов;
– нормализуется метаболизм клеток и их ферментативная активность;
– стабилизируется давление крови;
– повышается иммунитет;
– нормализуется кислотно-щелочной баланс организма;
– организм очищается от шлаков и токсинов;
– улучшается усвояемость лекарственных препаратов и БАД.
Магнитотерапия положительно влияет на эндокринную и нервную системы:
– стимулируется производство эндорфинов и серотонина (гормона радости и счастья);
– прекращаются стрессы и депрессии;
– нормализуется сон.
Магнитотерапия помoгает при болях:
– в суставах;
– в мышцах;
– в пояснице;
– в шее;
– в желудочно-кишечном тракте.
Магнитотерапия очень эффективна при самопомощи:
– уменьшаются мигрени и снимается головная боль;
– снижается менструальный синдром;
– помогает при артрите и ревматизме;
– резко ускоряет процессы регенерации и восстановления при
переломах и других травмах.
Дополнительный общеоздоровительный эффект от применения
магнитотерапии:
– крепкий и здоровый сон;
– высокий энергетический тонус;
– чувство покоя;
– хорошее настроение.
Несмотря на свое благотворное действие на организм, сильные
МП могут неблагоприятно сказаться на деятельности различных
функциональных систем. Происходит нарушение деятельности эндокринных органов, снижается интенсивность энергетических процессов, усиливается гликолиз, нарушается проницаемость клеточных мембран, развивается гипоксия и дистрофические процессы.
60
Исходя из этого необходимы строжайшее соблюдение техники безопасности и контроль за дозировкой фактора.
Кроме того, электромагнитное излучение распространяется и на
врача, поэтому при частом проведении магнитотерапии специалисту рекомендуется покидать помещение.
2.4. Постоянная магнитотерапия
Постоянная магнитотерапия – один из видов магнитотерапии,
при котором на организм с лечебно-профилактическими целями
воздействуют постоянным магнитным полем (ПМП).
При длительном воздействии ПМП происходит ориентационная перестройка жидкокристаллических структур биологических
мембран и внутриклеточных структур. Постоянная магнитотерапия может действовать на химические реакции, протекающие по
свободнорадикальному типу, что обусловлено его влиянием на синглет-триплетные переходы в радикальных парах биологических
молекул [1, 2]. Каждый из пары участвующих в реакции свободных радикалов имеет один или несколько неспаренных валентных
электронов и обладает некомпенсированным спиновым магнитным
моментом (парамагнитным).
Вообще по определению радикал – неустойчивая частица с избыточной энергией, свободный радикал – свободный атом, имеющий неспаренный электрон. Свободнорадикальные реакции – это
реакции, которые протекают под действием и при участии свободных радикалов. Свободные радикалы химически активны, и
время их жизни в химической системе невелико – они быстро реагируют либо с молекулами, либо с другими свободными радикалами. Парамагнетизм – свойство вещества, помещенного во внешнее магнитное поле, намагничиваться в направлении магнитного
поля [3].
Электронные уровни: S – синглетный; S* –синглетвозбужденный; Т – триплетный; ↑↓ – спиновый момент электрона показаны
на рис. 2.13.
Чтобы понять рисунок, вспомним курс биофизики. Каждый
электрон занимает в молекуле определенный энергетический уровень, характеризующийся определенной энергией. В невозбужденной молекуле электроны занимают уровни с наименьшей энергией.
На каждом заполненном уровне может находиться два электрона
с противоположными (антипараллельными) спинами +1/2 и –1/2.
Суммарный спиновый момент в этом случае равен 0.
61
а)
б)
N
S*
S*
T
T
10 c
10–3 c
–4
S
S
S
Рис. 2.13. Схема синглет-триплетного взаимодействия
пары свободных биорадикалов в постоянном МП
Такие уровни называют синглетными. Состояние молекулы,
в которой электроны находятся на низших синглетных уровнях
в невозбужденном состоянии, называется основным S (рис. 2.13).
Два электрона, соответствующие одной молекулярной орбитали,
имеют антипараллельные спины (обозначены на рисунке как две
параллельные разнонаправленные стрелки). При переходе одного
из этих электронов с основного энергетического уровня на более
высокий антипараллельная ориентация спинов обычно сохраняется. Такое возбужденное состояние называется синглетвозбужденным S*. Время жизни электрона в возбужденном синглетном состоянии очень мало (10 −8–10 −9 с).
Ряд молекул обладает так называемыми триплетными уровнями, на которых находятся неспаренные электроны, особенностью
которых является проявление возможности однонаправленного
спинового момента (рис. 2.13, а). Переход из основного синглетного состояния в триплетное запрещен, так как этот переход должен
сопровождаться обращением спина электрона, а для этого необходима энергия. На триплетный уровень электрон попадает из возбужденного синглетного состояния.
Безизлучательный переход из состояния S* в состояние Т называется интеркомбинационной конверсией. Он связан с изменением ориентации спина электрона на противоположную на уровне S*
(рис. 2.13, а), в результате чего спины двух ранее спаренных пиэлектронов, образующих химическую связь в основном состоянии S,
теперь становятся параллельными. В силу этого триплетная молекула обладает двумя не спаренными электронами и проявляет пара62
магнитные свойства. Переход из триплетного состояния в основное
S также требует переориентации спина, в связи с чем вероятность
этого перехода мала. Поэтому время жизни триплетного состояния
в биологических молекулах намного больше, чем синглетного S*,
и составляет 10–4–10–2 с и больше. Энергия магнитного поля облегчает этот переход (рис. 2.13, б).
В результате индукции синглет-триплетного перехода пары радикалов способны на 10–30 % увеличивать скорость химических
реакций, протекающих через стадию взаимодействия пары парамагнитных частиц, способны повышать проницаемость фосфолипидного биослоя мембраны и изменять вторичную структуру периферических белков плазмолеммы, выполняющих регуляторно-сигнальную функцию. Это приводит к активации клеточного дыхания
и ферментативной активности клеток [2].
Рассмотренные спиновые магнитные эффекты происходят в магнитных полях с индукцией 1–50 мТл, которые сопоставимы с эффективными локальными магнитными полями ядер парамагнитных частиц.
В молекулах возможны помимо движения электронов также
колебательное и вращательное движения. При колебательном движении периодически изменяется относительное расположение ядер
в молекуле. При вращательном движении изменяется положение
в пространстве всей молекулы целиком.
Изменение проницаемости мембран при длительном воздействии
постоянного магнитного поля приводит к стабилизации плазмолеммы (внешней клеточной мембраны) тучных клеток , стимулирует
нарастание Т-лимфоцитов и клона В-лимфоцитов с рецепторами
к иммуноглобулинам классов А и I и увеличивает их активность.
Тем самым усиливается активность как клеточного, так и гуморального иммунитета [2].
Иммунитет – это способность нашего организма защищать нас
(т. е., внутренние органы и важные системы жизнедеятельности) от
проникновения вирусов, инфекций и других чужеродных объектов. В нашем организме за клеточный иммунитет отвечают такие
клетки, как лимфоциты и фагоциты. Благодаря клеточному иммунитету мы можем быть надежно защищены от проникновения
в организм различных вирусов и инфекций. Лимфоциты, которые
выступают в роли защитных сил организма, образуются в костном
мозге человек. После того, как эти клетки полностью созревают,
они перемещаются из костного мозга в вилочковую железу или
же тимус. Именно по этой причине появилось такое определение,
63
как Т-лимфоциты. Клеточный иммунитет осуществляет защиту организма посредством активных Т-лимфоцитов.
Гуморальный – это значит, связанный с жидкостью животного
организма (кровью, лимфой, тканевой жидкостью). Все вещества
гуморального иммунитета принято классифицировать на специфические и неспецифические. Специфические факторы гуморального иммунитета представлены иммуноглобулинами или же
В-лимфоцитами. В-клетки рождаются и созревают в костном мозге, выходят в кровь, переносятся в селезенку и лимфоузлы. Там
они взаимодействуют с антигенами вредоносных частиц или Т-лимфоцитами. В результате В-лимфоциты частично превращаются
в плазматические клетки, выделяющие антитела, а частично в клетки памяти, которые запоминают вид вредоносного вещества и в будущем легко справляются с ним. Благодаря постоянной работе
костного мозга количество лимфоцитов в крови поддерживается на
стабильном уровне, поддерживая иммунитет организма.
В подвижных электропроводящих средах (кровь, плазма, лимфа)
в постоянном МП возникает разность потенциалов и индуцируются
токи. Их величина максимальна в магнитном поле, индукция которого перпендикулярна потоку жидкости. Наведенная электродвижущая сила активирует АДФ-индуцируемую агрегацию тромбоцитов в поврежденных суставах и способствует образованию в них
тромбов (преимущественно у отрицательного полюса). Тромбоциты, бесцветные кровяные клетки, играют важнейшую функцию
в защите организма от кровопотерь. Агрегация тромбоцитов – процесс, при котором происходит склеивание клеток. При этом образуется пробка, закрывающая рану (рис. 2.14).
На начальном этапе кровяные тельца слипаются между собой,
а позже пристают к стенкам сосуда. В результате образуется сгусток
Кровеносный
сосуд
Тромбоциты
Изменение формы
тромбоцитов
Фибриноген
Повреждение
сосуда
Адгезия
тромбоцитов
Агрегация тромбоцитов,
образование тромба
Рис. 2.14. Функции тромбоцитов
64
крови, который называется тромбом. Индуцированная агрегация
тромбоцитов происходит в присутствии вещества-индуктора, добавляемого в кровь. В качестве индуктора применяется в частности
аденозиндифосфат (АДФ) – нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и двух остатков фосфорной кислоты [19].
Происходит также активация факторов гемокоагуляции (свертывания крови) и ингибиторов фибринолиза – веществ, способствующих сохранению образованного сгустка крови. В неповрежденных сосудах, напротив, свертываемость крови снижается.
Наряду с влиянием на свертываемость крови возникающие в постоянном магнитном поле токи смещения увеличивают проницаемость сосудов микроциркуляторного русла, что приводит к активации транскапиллярного транспорта веществ, усилению метаболизма в тканях и восстановлению их электролитного баланса.
К действию МП чувствительна сердечно-сосудистая система.
Применение ПМП улучшает кровообращение, снижает артериальное давление и потребность миокарда в кислороде, повышает порог
приступа стенокардии.
Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) обычно замедляется, число эритроцитов, а также содержание гемоглобина в крови может
увеличиваться, что связано с усилением деятельности костного
мозга.
Постоянное магнитное поле повышает эффективность гипотензивных средств, понижающих артериальное давление.
Изменения со стороны других внутренних органов носят нормализующий и не очень выраженный характер. Влияние ПМП проявляется прежде всего в отношении кровообращения органов и обмена веществ в них.
Взаимодействие постоянного МП с собственными магнитными
полями нейронов, возникающих вследствие распространения по
ним электрических импульсов, приводит к уменьшению проводимости нейронов со спонтанной импульсной активностью. Проводимость – способность нейрона передавать возбуждение. Снижение
амплитуды постсинаптических потенциалов на субсинаптических
мембранах под действием ПМП обусловливает преобладание тормозных процессов в коре головного мозга. Имеются сведения [17]
о том, что при многократном или длительном (в случае использования магнитофоров) воздействии ПМП подавляет ведущее звено
стрессорной реакции.
Действие МП на нервную систему характеризуется изменением поведения организма, его условно-рефлекторной деятельности,
65
физиологических и биологических процессов. Изменения возникают вследствие стимуляции процессов торможения, чем объясняются возникающий седативный эффект, благоприятное действие магнитного поля на сон и уменьшение эмоционального напряжения.
Реакция со стороны ЦНС наиболее выражена в гипоталамусе, далее
следуют кора головного мозга, гиппокамп, ретикулярная формация
среднего мозга (см. рис. 2.12). Это в какой-то степени объясняет сложный механизм реакции организма на воздействие магнитным полем
и зависимость от исходного функционального состояния (в первую
очередь – от нервной системы, а затем уже от других органов).
При проведении процедур на область проекции гипоталамуса
и ствола мозга ПМП оказывает положительное терапевтическое
влияние при черепно- мозговых травмах, кровоизлияниях в мозг,
уменьшает выраженность и частоту эпилептических припадков,
поэтому рекомендуется больным детским церебральным параличом (ДЦП) при наличии судорог или судорожной готовности, выявляемой на энцефалограмме.
При воздействии на голову ПМП индукцией 20 мТл повышается
сопротивляемость тканей мозга к гипоксии (недостаток кислорода)
и усиливаются адаптивные реакции организма. Эти данные заслуживают внимания, так как одним из основных патогенетических
моментов развития ДЦП является кислородная недостаточность
клеток головного мозга [20].
Постоянное магнитное поле оказывает выраженное нормализирующее действие на вегетативную нервную систему. Длительное
воздействие ПМП способствует увеличению числа глиальных клеток нервной ткани. Глиальные клетки окружают нервные клетки
и играют вспомогательную роль. Глиальные клетки более многочисленные, чем нейроны, и составляют по крайней мере половину
объема ЦНС. Глия не только выполняет опорные функции, но и обеспечивает многообразные метаболические процессы в нервной ткани, участвует в формировании миелиновой оболочки и способствует
восстановлению нервной ткани после травм и инфекций.
Постоянное магнитное поле индукцией 15–30 мТл способствует
регенерации периферических нервов. При этом улучшаются рост
аксонов, миэлинизация, задерживается рост соединительной ткани в области рубца. Что касается возможности применения магнитофоров при заболеваниях периферической нервной системы, то
существует мнение о целесообразности длительного использования
их на мышцах конечностей для снижения тонуса последних и улучшения кровообращения.
66
Лечебные эффекты: коагулокоррегирующий, седативный, местный трофический, местный сосудорасширяющий, иммуномодулирующий.
В настоящее время с лечебной целью используют устройства
двух типов: магнитофоры (магнитоэласты) и медицинские кольцевые, пластинчатые и дисковые магниты.
Понятно, что устройства постоянной магнитотерапии оперируют только с постоянным магнитным полем. Это поле не может изменять полярность, нельзя изменить величину магнитного поля,
и магнитное поле в этих устройствах не может быть переменным.
Магнитное поле нельзя отключить. Полярность магнитного поля
можно изменить, только перевернув устройство. Величину воздействия поля на организм можно регулировать, только изменяя расстояние от магнита до тела.
На всех постоянных магнитах имеются северный (отрицательный) и южный (положительный) полюса. В зависимости от влияния того или иного полюса на организм человека, достигаются различные лечебные эффекты.
Считается, что с помощью воздействия северного полюса достигаются следующие терапевтические эффекты:
– повышается внутренняя энергия;
– повышается работоспособность и умственная деятельность;
– повышается кислотность в организме;
– ускоряется развитие и рост бактерий, в связи с чем влияние
данного полюса противопоказано при наличии инфекционно-воспалительных заболеваний в остром периоде.
С помощью воздействия южного полюса достигаются следующие терапевтические эффекты:
– снижаются болезненные ощущения;
– оказывается противовоспалительное действие;
– прекращается рост и развитие бактерий;
– оказывается щелочное воздействие на организм;
– снижается кислотность в организме;
– производится успокаивающее действие на нервную систему;
– оказывается разрушительное действие на липидные (жировые)
отложения;
– производится кровеостанавливающий эффект;
– повышается эластичность сосудистой стенки.
При проведении лечебных процедур магнитоэласты и медицинские магниты накладывают на кожу больного поверх 1–2 слоев
марли и фиксируют при помощи повязки или эластичного бинта.
67
Магнитоэласт закрепляется так,
чтобы его края выступали за границы патологического очага на
1–2 см (рис. 2.15). При использовании кольцевых, пластинчатых и
дисковых медицинских магнитов их
накладывают на зону повреждения
рабочей стороной так, чтобы стрелка указывала на дистальный участок конечности и была параллельна ей. При этом необходимо помнить
Рис. 2.15. Пояс магнитофорный о преимущественно активирующем
противорадикулитный
действии на организм южного полюса и тормозном – северного.
Лечение постоянными магнитами длительное. Время воздействия от 30–40 минут до 6–10 часов и более. Продолжительность
воздействия обычно постепенно увеличивается от 15–20 минут до
большего срока. Курс лечения составляет до 20–30 процедур, проводимых обычно ежедневно. Продолжительность воздействия на
биологически активные точки не превышает 15–30 минут в день
в течение 5 суток.
2.5. Низкочастотная магнитотерапия
Магнитотерапия низкочастотная – самый распространенный
вид магнитотерапии. Для лечебно-профилактического воздействия
применяют переменное (ПеМП), бегущее (БеМП), пульсирующее
(ПуМП), и вращающееся (ВрМП) магнитное поле (см. табл.2.1) [2].
Магнитные поля ПуМП, БеМП изменяются во времени и по величине, но не по направлению. Магнитные поля ПеМП и ВрМП изменяются во времени, по величине и по направлению (рис. 2.16).
В основе действия низкочастотных магнитных полей лежат механизмы и первичные (физико-химические) эффекты, уже рассмотренные нами [1, 40].
Тепловой эффект при магнитотерапии выражен слабее, чем при
действии многих других физических факторов. Поэтому при проведении процедур магнитотерапии никаких ощущений в области,
подвергаемой воздействию, как правило, не возникает. Магнитное
поле низкой частоты является одним из наименее нагрузочных
физических факторов и, как правило, не дает никаких побочных
эффектов.
68
а)
ПеМП
б)
ПуМП
в)
БеМП
г)
ВрМП
Рис. 2.16. Виды низкочастотных магнитных полей
Основными лечебными эффектами низкочастотной магнитотерапии считаются: противовоспалительный, противоотечный,
трофический, гипокоагулирующий, вазоактивный, обезболивающий, стимулирующий репаративные процессы, иммуномодулирующий. Исследованиями выявлена иммунномодулирующая роль
вращающегося магнитного поля интенсивностью 2 мТл и частотой
100 Гц при общем воздействии на организм [1, 2].
Противопоказаниями для низкочастотной магнитотерапии являются острый период инфаркта миокарда, острый период нарушения мозгового кровообращения, ишемическая болезнь с нарушениями сердечного ритма, кровотечения и беременность.
Магнитное поле ПеМП с одной частотой считается менее эффективным по сравнению с воздействием МП сразу нескольких частот
или с использованием какой-либо модуляции – амплитудной, частотной или фазовой (поличастотное воздействие) [1]. Поле ПеМП
позволяет, кроме непосредственного воздействия на мозг, использовать влияние разных частот, адресованных к разным подсистемам организма. При разработке способов лечения «местных» процессов выяснилось, что одного общего (на голову) воздействия МП
недостаточно. Необходимо также применять местно значительно
большие величины магнитной индукции ПеМП, которые на уровне
69
всего организма могут вызвать напряженные реакции или стресс.
Это побудило разработать новый подход: применение вначале ПеМП
малой интенсивности на голову (на гипоталамическую область),
а затем, через определенный интервал времени – ПеМП большей
интенсивности, местно. Такой подход позволяет минимизировать
воздействие МП на организм и, вместе с тем, применить эффективное местное воздействие [15].
Пульсирующее магнитное поле (ПуМП) может быть треугольной, прямоугольной, полусинусоидальной формы, обладает стимулирующим действием.
Показания для назначения ПеМП и ПуМП: вялозаживающие
гнойные раны, ожоги, трофические язвы, флебит, тромбофлебит,
последствия закрытых травм головного мозга, энцефалопатии,
ишемический инсульт, повреждения периферических нервов, диабетический полиневрит и вазопатии, хронические и острые воспалительные заболевания бронхолегочной системы, бронхиальная
астма, хронические и острые воспалительные заболевания мочеполовой системы, хронические и острые заболевания органов пищеварения, воспалительные, дегенеративно-дистрофические и посттравматические заболевания и травматические повреждения опорной
системы, хронические и острые заболевания ЛОР-органов, зубов и
пародонта.
Магнитное поле БеМП применяют при ишемической болезни
сердца, облитерирующем атеросклерозе периферических сосудов,
посттромбофлебитическом синдроме, диабетических ангиопатиях
и нейропатиях [1]. Нейропатия – это невоспалительные поражения
нервов. Название объединяет различные дегенеративно-дистрофические изменения периферических нервов. Посттромбофлебитический синдром (ПТФС) – это хроническая и тяжело излечимая
венозная патология, которая вызывается тромбозом глубоких вен
нижних конечностей. Эта сложно протекающая форма хронической венозной недостаточности проявляется выраженными отеками, трофическими нарушениями кожного покрова и вторичным
варикозным расширением вен.
Показания для назначения ВрМП по общей методике: злокачественные новообразования, лучевая болезнь, иммунодефицитные
состояния организма (функциональная недостаточность иммунной
системы вследствие отсутствия либо снижения уровня одного или
нескольких факторов иммунной системы), астено-невротические
состояния (недомогание и утомляемость), дегенеративно-дистрофические заболевания опорно-двигательной системы; для местных
70
воздействий: заболевания глаз, уха, горла и носа. Рядом исследований выявлен противоопухолевый эффект вращающегося магнитного поля при карциноме молочной железы и меланоме. Исследованиями выявлена иммуномодулирующая роль вращающегося магнитного поля интенсивностью 2 мТл и частотой 100 Гц при общем
воздействии на организм [1].
Минимальные биологические эффекты наблюдаются при плотности индуцированного тока 1–10 мА/м2. Эти токи наводятся в тканях организма при воздействии на него переменным полем с магнитной индукцией 0,5–5 мТл при частоте 50 Гц или 10–100 мТл при
частоте 2,5 Гц.
Выраженные биологические эффекты, в том числе стимуляция
репаративных процессов со стороны нервной и костной системы,
возникают при плотности индуцированного тока 10–100 мА/м2, который наводится в тканях, находящихся в переменном поле с магнитной индукцией 5–50 мТл при частоте 50 Гц или 100–1000 мТл
при частоте 2,5 Гц.
Существует вероятность опасности для здоровья человека при
плотности индуцированного тока 100–1000 мА/м2 (магнитная
индукция 50–500 мТл при частоте 50 Гц или 1–10 Тл при частоте
2,5 Гц), так как эта плотность тока превышает различные пороги
стимуляции.
Лечение осуществляется с помощью индукторов-электромагнитов или индукторов-соленоидов. Катушки с разомкнутым сердечником, называемые электромагнитами, обеспечивают получение
у полюсов сердечника достаточно высокой магнитной индукции.
При этом габариты и вес таких индукторов невелики. Электромагниты применяют обычно для воздействия на ограниченные участки
тела. Используется продольное и поперечное расположение индукторов в проекции патологического очага или сегментарных зон.
При проведении процедуры магнитотерапии учитывают вид
применяемого индуктора, зависящий от того, каким образом распределяется его магнитное поле, а также рельеф и размер участка
тела, подлежащего воздействию.
Применяют следующие индукторы:
– П-образный (цилиндрический);
– с прямым сердечником (прямоугольный);
– полостной;
– индуктор-соленоид.
Внешний вид индукторов показан на рис. 2.17. Индуктор с П-образным сердечником состоит из круглого основания 4, к которому
71
а)
3
б)
4
2
в)
1
Рис. 2.17. Индукторы аппарата «Полюс – 1»:
а – с П-образным сердечником (показан со снятой крышкой);
б – с прямым сердечником; в – полостной
шестью винтами притянут алюминиевой пластинкой 1 магнитопровод из ленточной трансформаторной стали 2 с обмотками на каждом
керне. Цилиндрическая крышка 3 из полиэтилена привинчивается
к основанию тремя винтами. С задней стороны к основанию крепится цилиндрическая опора, с помощью которой индуктор устанавливается в держателе.
Опора оканчивается коаксиальным гнездом для подключения
вилки питающего кабеля. Чтобы в максимальной степени использовать магнитное поле катушки с сердечником, зазор между крышкой и полюсами сердечника не превышает 1 мм.
Индуктор с прямым сердечником имеет прямоугольный корпус, рабочими частями которого являются не только передняя, но
и торцевые, а также боковые стенки. Сердечник сечением 2×4 см
собран из пластин трансформаторной стали толщиной 0,35 мм. На
сердечнике укреплены две последовательно включенные катушки.
Полостной индуктор предназначен для лечения ряда гинекологических и проктологических заболеваний. Катушка индуктора представляет собой цилиндрический каркас с обмоткой, внутри которой
помещен сердечник. Сердечник состоит из прямоугольных пластин
трансформаторной стали трех типоразмеров для обеспечения заполнения цилиндрического окна каркаса. Снаружи катушка закрыта
полиэтиленовым колпаком с закругленным торцом. Наибольшая
напряженность МП у торца индуктора.
На корпус каждого индуктора нанесена стрелка, указывающая
направление магнитных линий (от S к N), создаваемых индуктором
при его питании выпрямленным током. При его питании переменным током направление магнитных силовых линий изменяется
72
соответственно направлению тока через обмотку. Однако стрелки
не теряют своего значения. С их помощью можно располагать два
индуктора так, чтобы создаваемые ими магнитные поля взаимодействовали строго определенным образом. Такое взаимодействие
отсутствует при использовании двух индукторов раздельно (например, одновременно на разные конечности). При совместном применении индукторов, когда расстояние между ними не превышает
10 см (например, для воздействия с двух сторон на сустав), следует располагать индукторы разноименными полюсами друг против
друга. Это обеспечит более глубокое проникновение поля.
У П-образного индуктора, заключенного в цилиндрический
корпус (рис. 2.18, а), максимальная индукция создается у торцов
сердечника, обозначаемых северным и южным полюсами, между
которыми и замыкается магнитное поле. При этом оно распределяется в пространстве перед индуктором в виде полусферы, в которой
индукция очень быстро убывает к периферии. У торца сердечника
она составляет 35–40 мТ, на расстоянии 3 см от него и у оболочки
индуктора – около 5 мТ, на расстоянии 7 см – 1 мТ. Учитывая особенности магнитного поля, создаваемого вокруг цилиндрического
индуктора, его устанавливают без воздушного зазора или с очень
небольшим зазором. Если возникает необходимость воздействовать
на глубоко расположенные ткани, используют два индуктора, которые устанавливают с обеих сторон участка тела, подлежащего воздействию, один против другого.
Толщина этого участка не должна превышать 10 см. Для усиления интенсивности воздействия индукторы располагают относительно друг друга разными полюсами. При этом стрелки на корпусах
а)
б)
в)
Обмотка S
N сердечник
Рис. 2.18. Распространение силовых линий магнитного поля
в зависимости от формы индуктора:
а – цилиндрический с П-образным сердечником; б – прямоугольный;
в – катушка индуктивности с П-образным сердечником
73
индукторов, обозначающие магнитные поля, направлены в разные
стороны. Если индукторы устанавливают на большом расстоянии
друг от друга или применяют только один из них, то в связи с переменностью магнитного поля положение стрелок не имеет значения.
Магнитное поле индуктора с прямоугольным сердечником распространяется от одного торца к другому, как бы обтекая сердечник
со всех сторон. Лечение осуществляют, прикладывая к телу одну из
трех продольных сторон. Можно использовать также торцевые части
индуктора. При этом плотность магнитного поля будет наибольшей.
У полостного индуктора (вагинального, ректального) максимальная индукция образуется в его концевой части (рис. 2.19).
Наложение индукторов на голову показано при наличии спаек
в головном мозге, возникших вследствие воспалительного процесса,
гематомы, травмы, кист. Процедуры проводятся с помощью цилиндрических индукторов при лобнозатылочном или битемпоральном
(электроды помещают на кожу правой и левой височной области) их
расположении.
5 см
0
5 см
5 см
30
10
20
5
3 1 мТп
0
5 см
10 см
Рис. 2.19. Картина магнитного поля
полостного индуктора аппарата «Полюс-1»
74
В особом случае заболевания применяется только лобно-затылочное расположение индукторов. Для лечения больных ДЦП магнитным полем наиболее часто используется именно метод воздействия непосредственно на голову (рис. 2.20).
Снять болевые синдромы при контрактурах суставов и остеохондрозах позвоночника можно, используя местные методики воздействия магнитным полем. В первом случае цилиндрические индукторы устанавливают по обе стороны от пораженного сустава (рис. 2.21).
Рис. 2.20. Лечение ДЦП
Рис. 2.21. Лечение коленного сустава
75
Чтобы устранить корешковые боли, связанные с остеохондрозом, индукторы (цилиндрические или прямоугольные) располагают
вдоль позвоночного столба или паравертебрально. Паравертебрально – это в область возле позвоночника (околопозвоночная линия).
При формах ДЦП, сопровождающихся спастикой мышц верхних
конечностей, индукторы устанавливают также паравертебрально
в области шейно-верхнегрудного отдела позвоночника (рис. 2.22).
Это же расположение индукторов можно использовать для снижения внутричерепного давления.
Если повышен тонус мышц нижних конечностей, воздействуют
паравертебрально в области нижнегрудного и пояснично-крестцового отделов позвоночника.
Магнитотерапию полиартрита целесообразно назначать на область надпочечников для стимуляции выработки 11- и 17-окси-кортикостероидов (специфических гормонов коркового вещества надпочечников), обладающих противовоспалительным, противоотечным и обезболивающим действием.
Катушки без сердечника создают наибольшую магнитную индукцию во внутренней своей части. Поэтому они используются
обычно для воздействия на конечности и корпус тела человека,
которые помещаются в полость катушки. Такие индукторы в виде
соленоидов имеют значительные габариты и потребляют большие
токи (рис. 2.23). Аппараты с такими индукторами, как правило, являются стационарными.
Общее воздействие на организм ВрМП обычно проводится на
установках «Магнитотурботрон» или «Алма» (рис. 2.24). Согласно
Рис. 2.22. Расположение индукторов при воздействии
низкочастотным МП на область проекции верхушек легких
76
заданной программе в лечебной камере создается однородное модулированное вращающее магнитное поле. В каждой точке полости
индуктора вектор магнитного поля делает полный оборот в плоскости перпендикулярно оси индуктора с заданной частотой и направлением, при этом модуль вектора изменяется от нуля до максимальной величины и циклически повторяется в соответствии с назначенными параметрами.
Ткани, из которых состоит тело человека, имеют практически
однородную магнитную проницаемость. Поэтому на все органы
пациента, помещенного в полость индуктора, воздействует одинаковое магнитное поле. Показанный на рис. 2.24 аппарат «Магни-
Рис. 2.23. Терапия с использованием соленоидов
Рис. 2.24. Аппарат магнитотерапии «Магнитотурботрон» Люкс
с сенсорным дисплеем задания режимов
77
тотурботрон» Люкс для общесистемной магнитотерапии создает
вращающееся магнитное поле (ВрМП) с максимальной индукцией
3 мТл вокруг всего тела пациента одновременно. Выбор частоты МП
в диапазоне 50–150 Гц с точностью до 1 Гц позволяет реализовывать
известные методики воздействия магнитного поля, которые показали свои лечебные свойства. Частоты от 50 до 150 Гц синхронны
собственным колебаниям биотоков организма, возникающим в процессе деятельности головного мозга, нервов и других органов. При
этом амплитуда изменения индукции магнитного поля, лежащая
в пределах 0–3 мТл находится в диапазоне, обеспечивающем максимальную лечебную эффективность при воздействии на весь организм и практическую возможность перехода адаптивных реакций
тренировки и активации в патологическую реакцию стресса (при
общепринятых для физиотерапии экспозициях и нормальной реактивности организма). Это перспективно для восстановления функции того или иного органа [22].
Существенное увеличение эффективности лечебного воздействия
МП достигается модуляцией синусоидального ПеМП инфранизкочастотными циклично-периодическими изменениями МП. Такое
воздействие, во-первых, приводит к многоуровневому характеру регуляции процессов жизнедеятельности и, в конечном итоге, к установлению гомеостаза на новом адаптационном уровне. Во-вторых,
инфранизкочастотные пульсации МП могут быть подобраны в резонанс с собственными ритмическими процессами в организме для
организации биосинхронизированного воздействия в соответствии
с принципами хронофизиотерапии. Хронофизиотерапия основана
на учете биологических ритмов при проведении физиотерапевтических процедур. Она использует: во-первых, зависимость действия
лечебных физических факторов от ритмических колебаний биологических процессов в организме; во-вторых, особенности действия
лечебных физических факторов на структурно-функциональные
параметры биоритмов здорового и больного человека.
Скорость нарастания и спада до нуля напряженности МП в каждом периодически повторяющемся цикле также могут быть выбраны в соответствии с установкой врача из семи вариантов (синусоидальный трех видов, трапециевидный, линейный, прямоугольно
выпрямленный, плато), что значительно улучшает возможности
избирательного воздействия (рис. 2.25).
Это позволяет при использовании «Магнитотурботрона» в значительной степени оптимизировать релаксационные процессы,
возникающие в тканях, под действием динамических МП, и в ко78
PLAT
sin A
sin B
sin C
trnL
trPd
rCtL
Рис. 2. 25. Законы модуляции: Плато – PLAT;
синусоидальные (3 вида – sin A, B, C); треугольный (линейный) – trnL;
трапециевидный – trPd; прямоугольно выпрямленный – rCtL
нечном итоге дает возможность обеспечить существенную индивидуализацию лечебного воздействия с учетом вида заболевания и индивидуальных особенностей организма больного.
Управление аппаратом производится специальным блоком
управления. Медсестра осуществляет регистрацию пациента и
вводит на сенсорном дисплее параметры процедуры, назначенные
врачом: частоту, закон модуляции, максимальную индукцию, длительность цикла, продолжительность процедуры, направление вращения МП (рис. 2.26).
Перед процедурой в подмышечную впадину больного помещают
термопару для определения температуры тела. Через 30 мин термопара будет показывать истинную температуру тела. Больной на выдвижном столе помещается вместе с ним в индуктор. Во время процедуры температура тела больного постепенно повышается, а к концу процедуры возвращается к исходному уровню. У здоровых людей под влиянием ВрМП температура тела меняется незначительно,
а у онкологических больных наблюдаются выраженные изменения
79
Рис. 2.26. Пульт управления
температуры в пределах десятых долей градуса. Температурная
кривая вычерчивается на дисплее компьютера. Возвращение температуры тела к исходному уровню является критерием окончания
процедуры. По мере выздоровления больного температурная кривая нормализуется раньше. Параметры магнитного поля: правовращающееся, частота 100 Гц, интенсивность магнитной индукции
1–2 мТл. В среднем продолжительность процедуры терапии ВрМП
30–60 мин. Курс лечения 10–30 процедур. Курсы могут повторяться.
Бегущее магнитное поле (БеМП) создают путем подключения
к многоканальному генератору системы из разнесенных в пространстве плоских магнитных катушек, образующих пирамиду и
цилиндр. Из-за переменного переключения импульсов тока с одной
катушки на другую формируемое магнитное поле «обегает» определенную область тела больного, на которой расположены катушки
(рис. 2.27).
Бегущее магнитное поле получают, например, при помощи аппаратов Алимп-1, Атос и Аврора-МК-01. Частота следования импульсов
генератора МП составляет от 10 до 100 имп/с, а магнитная индукция
на боковой поверхности индукторов-соленоидов – 10–33 мТл.
Один из аппаратов с бегущим магнитным полем, а именно аппарат
«Алмаг- 01», показан на рис. 2.28. Аппарат состоит из нескольких соединенных «в линейку» гибким проводником электромагнитных излучателей, подключенных к управляющему контроллеру. Благодаря
такой конструкции аппарат «Алмаг-01» удобно использовать для ле80
Рис. 2.27. Лечение бегущим магнитным полем
Рис. 2.28. Внешний вид аппарата «Алмаг- 01»
чения и профилактики широкого спектра заболеваний в домашних
условиях. Эффект БеМП возникает при поочередном включении излучателей с частотой повторения в в 6,25 Гц. При этом магнитный
импульс, как бы «пробегает» в пространстве от одного к другому
излучателю, проникает вглубь тканей на 6–8 см, воздействуя на
органы пациента более эффективно, чем в приборе с единственным
излучателем.
Аппарат можно накладывать на следующие зоны:
– поясничную и воротниковую зону;
– позвоночник;
– коленные и другие суставы, оборачивая их в электронный блок.
81
На корпусе электронного блока расположены два световых индикатора:
– зеленый – зажигается при включении аппарата в сеть;
– желтый – свидетельствует о работе аппарата.
При общем воздействии на организм БеМП используют полимагнитные аппараты «Аврора-МК-1», «Звезда» с индукторами в виде
соленоидов, вмонтированных в специальный костюм-скафандр.
Больного помещают в указанный костюм и устанавливают частоту БеМП 100 Гц, магнитную индукцию 5 мТл. Продолжительность
воздействия 30–40 мин ежедневно. Курс лечения 15–20 процедур.
8-канальный комплекс постоянных, переменных, импульсных,
бегущих и сложно модулированных магнитных полей КАП МТ/8 –
«Мультимаг» показан на рис. 2.30.
Отличительной особенностью аппарата «Мультимаг» является
применение в нем сложно модулированных БеМП. За счет большой
Рис. 2.29. Внешний вид катушки индуктора в разрезе
Рис. 2.30. Аппарат «Мультимаг»
82
крутизны импульса, формирующего магнитное поле, и широкого
спектра частотных составляющих БеМП имеют большую магнитобиологическую активность. Помимо импульсных бегущих магнитных полей аппарат «Мультимаг» позволяет формировать гармонические поля разной частоты, адекватные для функции нервной,
сердечно-сосудистой и других систем и органов.
Следует отметить, что хаотичное использование магнитных приборов не приносит должного результата. Для достижения максимального терапевтического эффекта, лечение с помощью ПеМП
магнитотерапии должно быть курсовым и проводиться по показаниям врача.
2.6. Высокоинтенсивная импульсная магнитотерапия
К высокоинтенсивной магнитотерапии (ВИМТ или ВИМП) относят
воздействия импульсными магнитными полями с высокой магнитной индукцией 1 Тл и выше. Длительность импульсов 100–180 мкс,
а частота следования одиночных и сдвоенных (парных) импульсов
не превышает нескольких герц [2]. Например, в аппарате АМИТ частота следования импульсов 6 Гц.
Особенностью метода собственно и является высокая амплитуда
импульсов магнитной индукции при их короткой продолжительности и высокой скважности. Несмотря на высокие значения магнитной индукции, малая продолжительность импульса и высокая
скважность импульсного воздействия приводит к рассеиванию
энергии, выделяющейся в тканях в результате действия каждого
отдельного импульса. Поэтому общий характер физического воздействия можно определить как низкоэнергетический, близкий
к традиционной магнитотерапии. Явлений эндогенного (внутреннего) теплообразования при этом не отмечается, также же, как и нежелательных эффектов тканевого разрушения.
Однако в силу развития мощных лавинообразных кратковременных токов индукции в электропроводящих средах организма
и интенсивного магнитомеханического воздействия высокоинтенсивных импульсных магнитных полей на электрически активные
компоненты тканей ожидаемые лечебные эффекты магнитотерапии достигаются при более коротких разовых и курсовых воздействиях. Так, например, продолжительность проводимых ежедневно или через день лечебных воздействий составляет 5–15 мин.
На курс лечения назначают 10–12 процедур. А при низкочастотной МТ продолжительность проводимых ежедневно или через день
83
лечебных воздействий составляет 15–
30 мин. На курс лечения назначают
20–25 процедур [2].
Высокоинтенсивные магнитные поля
индуцируют в тканях вихревые электрические поля, которые вызывают круговые движения имеющихся в тканях зарядов, т.е. электрический ток (рис. 2.31).
Плотность индукционного тока тем
больше, чем выше скорость изменения
Рис. 2.31. Схема образования
магнитного поля. Плотность наведенвихревых токов
ного тока зависит также и от электропроводности биологических тканей,
которая изменяется в довольно широких пределах (максимальна
она у крови и спинномозговой жидкости, минимальна – у сухой
кожи и кости). Глубина действия импульсного магнитного поля
превышает 4–5 см, что позволяет воздействовать на возбудимые
структуры глубоко расположенных тканей.
Установлено, что при использовании импульсного магнитного
поля интенсивностью 1,0–1,5 Тл на глубине 2 см в биоткани величина магнитной индукции составляет 200–300 мТл, 5 см – 30–45 мТл,
10 см – 4–6 мТл и 20 см – 2–3 мТл. Таким образом, до 5 см сказывается эффект ВИМТ, а до 20 см – действие магнитной терапии низкой
интенсивности, поэтому индуцированное электрическое поле оказывает активное влияние на глубоко расположенную мышечную,
нервную, костную ткань, внутренние органы, улучшая микроциркуляцию, стимулируя обменные процессы и регенерацию.
Электрические токи большой плотности, индуцированные импульсным магнитным полем высокой интенсивности, активизируют слабомиелинизированные Аδ- и С-волокна нервов, вследствие
чего блокируется афферентная импульсация из болевого очага по
спинальному механизму «воротного блока» (рис. 2.32) [2]. Болевой
синдром ослабляется или устраняется полностью уже во время процедуры или после первых процедур. По степени выраженности обезболивающего эффекта импульсная магнитная терапия превосходит все другие виды магнитной терапии.
Стрелками на рис. 2.39 обозначены места приложения лечебного воздействия (МПЛВ). Аα-, Аβ-, Аδ- и С- – типы нервных волокон;
цифрами обозначены пути проведения импульсов:
1 – спиноталамический тракт (скорость проведения импульсов
1–30 м·с–1);
84
МПЛВ 1
2
МПЛВ
С
Аδ
Аβ
Аα
Аβ
С
Аδ
МПЛВ
Рис. 2.32. Схема анальгетического эффекта
по механизму периферического «воротного блока»
2 – спиноретикулярный тракт (скорость проведения импульсов
70 м·с–1).
Наряду со снятием болевого синдрома ВИМТ возбуждает толстые миелинизированные Аα- и Аγ-эфференты и вызывает сокращение иннервируемых ими скелетных мышц. По данным миографических исследований импульсная магнитная стимуляция нервномышечной системы эффективнее стимуляции электрической.
Данный эффект объясняется тем, что индуцированные магнитным полем электрические токи образуются во всей толще нервного
ствола и возбуждают все нервные волокна.
От внешнего электрического тока раздражаются только поверхностные нервные волокна ствола нерва в области перехватов Ранвье, а до глубоко расположенных в нерве волокон электрический
ток не доходит, так как они покрыты защитной миелиновой оболочкой. Для сравнения: при стимуляции нервно-мышечного аппарата
внешним электрическим током непосредственно на кожных покровах под электродом создается плотность тока, равная 1–2 мА/см2,
а в глубине биоткани плотность тока значительно меньше.
Наконец, из-за совпадения частоты следования индуцируемых
импульсов тока с частотным максимумом импульсации в вегета85
тивных В-волокнах усиливаются трофические влияния на сосуды
и внутренние органы [17].
В качестве дополнения к приведенному тексту вспомним классификацию нервных волокон по Эрлангеру-Гассеру (американские
физиологи Джозеф Эрлангер и Герберт С. Гассер). Нервы у позвоночных состоят из трех основных групп волокон (А, В и С), различающихся по степени миелинизации, диаметру волокна, длительности
пика потенциала действия (ПД) – скорости развития ПД, электровозбудимости, его компенсации и скорости проведения. Было установлено, что регистрируемый суммарный потенциал имеет ряд пиков, которые были обозначены буквами латинского алфавита A, B, C (рис. 2.33, а). Пик A имел дополнительные пики, помеченные греческими буквами α, β, γ, δ (рис. 2.33, б). В 1944 г. работа Дж. Эрлангера
и Г. С. Гассера была оценена присуждением Нобелевской премии.
Суммарная электрическая активность нерва создается его волокнами, каждое из которых генерирует свой стандартный по амплитуде и временным параметрам ПД, распространяющийся в обе
стороны от точки, к которой приложено раздражение. Суммарный
электрический сигнал нерва зависит от числа активных волокон,
синхронности их активности, способа отведения и других обстоятельств.
Воздействие интенсивным магнитным полем на мышечные фибриллы, вегетативную иннервацию сосудов, периферические нервные окончания кожных покровов вызывает значительное увеличение локального кровотока, что способствует удалению продуктов
аутолиза клеток из очага воспаления и как следствие уменьшению
воспалительной реакции.
Таким образом, благодаря импульсным магнитным полям высокой интенсивности появляется возможность индуцирования в глуа)
б)
α
β
А
γ
В
δ
С
Рис. 2.33. Составные части потенциала действия смешанного нерва.
По оси абсцисс отложено время, по оси ординат амплитуда составного
потенциала в мВ
86
бине тканей без их повреждения, электрических полей и токов значительной интенсивности.
Лечебные эффекты ВИМТ: анальгетический, противоотечный,
противовоспалительный, вазоактивный, стимулирующий процессы регенерации в поврежденных тканях, нейростимулирующий,
миостимулирующий.
Аппараты ВИМТ являются современным эффективным средством лечения травматических повреждений, воспалительных, дегенеративно-дистрофических заболеваний нервной и опорно-двигательной системы.
Первые отечественные аппараты для ВИМП начали выпускаться в конце 1980-х годов. Сегодня ВИМП получают с помощью аппаратов АВИМП, «Сета», АМИТ-01 (рис. 2.34), АМИСТ-01, «Биомаг»,
ДВИМП, «Нейро-МС». Они генерируют одиночные и сдвоенные
импульсы магнитного поля высокой интенсивности. Из зарубежных аппаратов для ВИМП используют аппараты серии «Магстим»,
MAG-2, MES-10 и др.
Лечение проводят по контактной методике, стабильно или лабильно. В первом случае индукторы устанавливаются неподвижно
в проекции патологического очага, во втором – плавно перемещают
вокруг зоны повреждения.
Во время процедуры импульсной магнитотерапии биотропным
значением является не только магнитная индукция и длительность
воздействия, но и такие особенности импульсного магнитного поля,
как: частота повторяющихся импульсов, их форма, частота модуляции, скважность.
Интервал между импульсами в посылке 20–50 мс используют
при остром воспалительном процессе, выраженном болевом синдро-
Рис. 2.34. Внешний вид аппарата АМИТ-01
87
ме, для стимуляции скелетных и мимических мышц с сохраненной
иннервацией или частичной реакцией перерождения.
Назначают ВИМП с большим межимпульсным интервалом (50,
100 мс) при подострых и хронических воспалительных процессах,
для стимуляции регенерации поврежденных тканей, для стимуляции гладкой мускулатуры, а также скелетных и мышечных мышц
с сохраненной иннервацией или частичной реакцией перерождения. При воздействиях на лицо, шейный отдел позвоночника, при
выраженном болевом синдроме обычно используют импульсное
магнитное поле индукцией 400–600 мТл, а для магнитостимуляции
скелетных и гладких мышц, при невыраженном болевом синдроме,
при хронических воспалительных процессах, для стимулирования
регенерации поврежденных тканей – более 600 мТл.
Магнитотерапия для пациента длится 5–15 минут. Такую процедуру назначают либо ежедневно, либо через день. Сам курс лечения
импульсной магнитотерапией длится от 10 до 12 процедур, который
повторно можно будет пройти через 1–2 мес (рис. 2.35).
Проводиться ВИМТ может ежедневно, при более тяжелых состояниях продолжительность процедуры составляет 8–10 мин; в более
легких случаях и для стимуляции скелетных мышц с сохраненной иннервацией и гладкой мускулатуры она увеличивается до 10–20 мин.
Показана ВИМТ при следующих заболеваниях и состояниях:
– заболевания и травматические повреждения ЦНС (ишемический инсульт головного мозга, преходящие нарушения мозгового
кровообращения, последствия черепно-мозговой травмы с двига-
Рис. 2.35. Расположение индукторов при воздействии импульсного МП
на шейный отдел позвоночника
88
тельными расстройствами, закрытые травмы спинного мозга с двигательными нарушениями, детский церебральный паралич);
– травматические, воспалительные, токсические и ишемические
повреждения периферической нервной системы (травматические
плекситы и невриты, реконструктивные операции на периферических нервах, первичные инфекционно-аллергические полирадикулоневриты; плекситы, токсические полинейропатии, невралгии и др.);
– травмы опорно-двигательного аппарата и их последствия;
– воспалительные и дегенеративно-дистрофические заболевания
опорно-двигательной системы (деформирующий остеоартроз, остеохондроз и деформирующий спондилез позвоночника, сколиотическая болезнь и др.);
– воспалительные хирургические заболевания (вяло заживающие раны, трофические язвы, фурункулезы, флегмоны и др.);
– заболевания органов пищеварения (гипомоторно-эвакуаторные
нарушения функции желудка после резекции и ваготомии, гипомоторная дисфункция толстой кишки, желудка и желчного пузыря);
– гиподинамия, тренировка нервно-мышечного аппарата у спортсменов;
– для прерывания беременности в ранние сроки.
Не рекомендуется применять ВИМТ: при наличии имплантированного кардиостимулятора, так как наведенные токи могут нарушать его работу; при наличии свободно лежащих в тканях организма металлических предметов.
Противопоказаниями для ВИМТ являются: выраженная гипотония, системные заболевания крови, тромбофлебит, тромбоэмболическая болезнь, тиреотоксикоз и узловой зоб, острые гнойные
воспалительные заболевания, желчно-каменная болезнь, эпилепсия, беременность.
2.7. Транскраниальная магнитостимуляция
В последние годы ВИМП используются для транскраниальной
магнитостимуляции (ТМС) в связи с его активным влиянием на отдельные структуры мозга.
Кроме терапии ТМС используют для диагностической оценки
деятельности и функции специфических связей внутри головного
мозга человека. Суть методики заключается в наложении на определенные точки головы, шеи или по ходу нервных стволов импульсного магнитного поля, индуцирующего на определенной глубине
в нервной ткани электрическое поле, которое вызывает деполяри89
зацию мембран нейронов. Тем самым возникают потенциалы действия, которые распространяются по нисходящим нервным путям.
При наложении магнитного импульса на кортикальном уровне (в
проекции моторной зоны коры головного мозга) регистрируется вызванный моторный ответ (ВМО). При наложении импульса на сегментарном уровне (шейного или поясничного утолщения спинного
мозга) производится расчет времени центрального моторного проведения (ВЦМП).
Рассчитывая время ответной реакции нейронов, можно оценить
процессы торможения и возбуждения, происходящие в головном
мозге. Полученные данные дают возможность анализировать функциональное состояние кортикоспинального тракта, кроме того диагностическая ценность метода кроется в возможности изучения
возбудимости зрительного центра, нейропластических процессов,
исследования локализации центра речи, а также ряда других диагностических возможностей [23].
В терапии регулируемое врачом-неврологом магнитное поле воздействует через черепную коробку и кожу пациента на головной
мозг, его нервные клетки на глубину до 2–3 см. Тем самым происходит их безболезненная стимуляция, активизация и регенерация
поврежденных участков. Как следствие происходит активизация
мозговых процессов при астенизации и депрессии и, наоборот, их
замедление при тревоге и панике. Влияние ТМС на нервные клетки
аналогично эффекту антидепрессантов – повышается продуцирование организмом эндорфина и серотонина (так называемых «гормонов счастья»).
Каждый короткий одиночный импульс переносит энергию, которая передается нервным клеткам. Этой энергии не хватает для
нормального функционирования нервной системы современного человека в условиях постоянного психоэмоционального напряжения.
При передаче этой энергии быстрее происходит восстановление проводящей системы головного и спинного мозга после её поражения
при инсультах и травмах, повышается уровень тонуса и силы мышц
конечностей, повышается чувствительность и снижаются боли.
Для наибольшей эффективности проведения транскраниальной
магнитной стимуляции необходимо проведение курса процедур (от
15 до 20). Назначаться по заключению специалиста может как профилактический, так и лечебный курс. Для каждого пациента утверждается отдельный протокол лечения.
Процедура ТМС. Пациент находится в положении сидя. На определенный участок тела (голова, шея, поясница, ноги или руки)
90
Койл
Отводящие
электроды
Кабель синхронизации
Магнитный
стимулятор
Электронейромиограф
Рис. 2.36. Типичная схема регистрации моторных вызванных
потенциалов с использованием ТМС
накладывается электромагнитная катушка (койл), являющаяся
магнитным индуктором (рис. 2.36).
Обычная длительность проведения процедуры около 30–40 минут. Ощущения во время процедуры похожи на «проскакивание
тока», они ни в коем случае не должны быть болезненными. Необходимый уровень излучения импульсов определяет специалист, проводящий процедуру.
Эффекты от проведения ТМС, в зависимости от режима стимуляции, можно разделить на два типа [23].
1.  Одиночные либо парные импульсы ТМС приводят к деполяризации расположенных в зоне стимуляции коры головного мозга
нейронов, что, в свою очередь, становится причиной возникновения и распространения потенциала действия. При использовании
в первичной моторной зоне коры головного мозга она продуцирует
мышечную активность, которую называют моторным вызванным
потенциалом (МВП). Регистрация моторного вызванного ответа
мышц осуществляется электронейромиографом, синхронизированным с магнитным стимулятором (рис. 2.37); МВП может быть записан на электромиограмме.
При воздействии на затылочную зону коры головного мозга, пациент может воспринимать «фосфены» (вспышки света), тогда как
при локализации воздействия на большинстве иных областей коры
пациент не испытывает каких-либо заметных ощущений, однако,
91
Рис. 2.37. ТМС установка для человека
посредством применения специального оборудования, могут быть
обнаружены некоторые изменения в его поведении (замедленная
реакция на когнитивные задачи) или в мозговой деятельности.
2. Повторная ТМС. Приводит к более долгосрочным последствиям, которые сохраняются и после начального периода стимуляции;
ТМС может, в зависимости от интенсивности стимуляции, ориентации катушки и частоты стимуляции, увеличивать либо уменьшать
возбудимость кортикоспинального пути.
Катушки (койлы), используемые для лечения или диагностики,
имеют ряд различий. Это касается материала катушек и их формы.
Различная геометрическая форма катушки приводит к изменениям в очаговости, форме и глубине проникновения магнитного поля
в кору головного мозга (рис. 2.38). Глубина проникновения магнитного поля прямо пропорциональна диаметру используемой катушки
а)
б)
в)
Рис. 2.38. Примеры индукторов (койлов) для ТМС: а – кольцевой;
б – в виде цифры 8 (бабочка); в – двойной угловой индуктор
92
и силе тока, протекающего через нее. Малые по размеру индукторы
создают высокую индукцию магнитного поля у поверхности кожи и
поэтому, как и двойные индукторы, хороши для воздействия на поверхностные структуры. Большие кольцевые катушки создают глубоко проникающие поля, но их воздействие слабо сфокусировано.
Различный состав катушки, а также изменение силы тока источника питания может также привести к изменениям биофизических
характеристик полученного магнитного импульса (например, ширины или длительности).
Существует несколько катушек различного типа, каждый из которых производит различные модели магнитного поля (рис. 2.38).
Например:
– круглые катушки;
– катушки-восьмерки (катушки – бабочки);
– двойного конуса – катушки соответствуют форме головы, полезны для более глубокой стимуляции;
– четырехлистные катушки – для координационных стимуляций периферических нервов.
Протекание тока через катушку индуктора вызывает ее нагрев.
Чем выше мощность стимула и частота стимуляции, тем быстрее
происходит нагрев рабочей поверхности индуктора, которая при
непосредственном контакте с пациентом может вызвать гиперемию
или ожог. Использование индукторов с принудительным охлаждением позволяет увеличить время непрерывной работы без перегрева.
Приводятся данные об использовании различных типов стимулов (рис. 2.39) [24]:
– монофазный стимул – стимул, при котором ток в катушке индуктора протекает в одном направлении, нарастая по синусоидальному закону и спадая по экспоненте;
– бифазный стимул – стимул, при котором форма тока в катушке
индуктора характеризуется одним периодом затухающей синусоиды;
– бифазный burst-стимул – бифазная стимуляция, в которой
вместо одиночного импульса выдается серия бифазных стимулов
с высокой частотой (до 100 Гц) и убывающей амплитудой;
– парный монофазный стимул – два стимула с заданным межстимульным интервалом и амплитудой, задаваемой независимо для
каждого стимула.
Из приведенного материала становится понятно, что импульсная магнитотерапия обладает большими возможностями при лечении значительного количества заболеваний. Помимо этого, в клинической практике применяют такие специализированные методы
93
а)
б)
Монофазный стимул
в)
Парный монофазный стимул
г)
Burst -стимул
Бифазный стимул
Рис. 2.39. Типы стимулов
использования импульсных магнитных полей – лечение с помощью
магнитомиостимуляции и транскраниальной магнитостимуляции.
Такие методы имеют не только широкий спектр воздействия на
физиологию человеческого организма и просты в применении, но
также могут проводить диагностику наряду с терапевтическим воздействием на организм. В перспективе импульсная магнитотерапия
в медицинских учреждениях будет применяться все чаще и иметь
еще больший спрос, заменяя при этом медикаментозное лечение.
2.8. Высокочастотная магнитотерапия (индуктотермия)
Высокочастотная магнитотерапия (индуктотермия) – лечебное применение магнитной составляющей электромагнитного поля
высокой и ультравысокой частоты. Индуктотермия проводится
чаще в непрерывном режиме, реже – в импульсном.
Как и при УВЧ-терапии, здесь также условно выделяют нетепловой (осцилляторный) и тепловой компоненты механизма лечебного действия.
Осуществляют индуктотермию путем пропускания переменного
высокочастотного тока по изолированному кабелю или специальной спирали, которые располагают у определенного участка тела
больного. Образующееся вокруг кабеля переменное магнитное поле
высокой частоты (метровый диапазон волн), проходя сквозь ткани
организма, наводит в них хаотические вихревые токи (токи Фуко),
представляющие собой спиралеобразные колебательные движения
электрически заряженных частиц жидких сред организма.
94
Такие токи в соответствии с законом Джоуля – Ленца вызывают преобразование энергии электромагнитного поля с выделением
тепла [2].
Количество тепла Q, выделяемое в единицу времени в единице
объема однородной токопроводящей ткани, прямо пропорционально квадрату частоты f колебаний, квадрату напряженности магнитного поля H и удельной электропроводности ткани γ.
Q = kγf2H2, (2.4)
где k – коэффициент пропорциональности. Поэтому образование
тепла будет наибольшим в жидких средах организма (кровь, лимфа), обладающих лучшей электропроводностью, и в наиболее снабженных ими тканях, например в мышечной.
Образующееся в результате наведения вихревых токов тепло при
помощи существующих механизмов теплоотдачи отводится неэффективно. В результате возникает равномерный локальный нагрев
облучаемых тканей на 2–4 °С на глубину до 8–12 см, а также повышение температуры тела больного на 0,3–0,9 °С (рис. 2.40). Данный
феномен был положен в основу старого названия метода (индуктотермия – наведение тепла).
Повышение температуры тканей в зоне воздействия вызывает
выраженное расширение капилляров, артериол и венул, увеличение числа функционирующих сосудов мышечного типа и усиление
кровотока в них. При этом кожная клетчатка нагревается меньше
по сравнению с мышечными тканями, лежащими глубже. Тепло,
образующееся при индуктотермии, оказывает на организм значительно большее терапевтическое воздействие, чем тепло, подводимое к организму извне, так как быстро включающиеся механизмы
защиты организма от перегревания не позволяют значительным
тепловым раздражениям достичь глубоко расположенных тканей.
Для обеспечения более равномерного нагрева тканей при индуктотермии процедуры проводятся с воздушным зазором в 1–2 см.
К
М
КТ
М
К
МП ВЧ
Рис. 2.40. Распределение поглощенной электромагнитной энергии
в тканях организма: МП ВЧ –магнитное поле высокой частоты;
К – кожа; М – мышечная ткань; КТ – костная ткань
95
Тепло, образующееся при индуктотермии внутри тканей на глубине нескольких сантиметров, является чрезвычайно сильным раздражителем, вызывающим ответ со стороны многих систем организма, прежде всего нервной и сосудистой. При кратковременных
неинтенсивных тепловых воздействиях повышаются возбудимость
нервов и скорость проведения по ним нервного импульса. При более
продолжительных воздействиях происходит повышение порогов
раздражения, усиливаются тормозные процессы в ЦНС, вследствие
чего при индуктотермии наблюдается седативное и спазмолитическое, болеутоляющее действие, она вызывает сонливость и вялость,
понижается тонус мышц тканей, расширяются кровеносные сосуды, раскрываются недействующие капилляры, увеличивается кровоток. При этом тепло контактно передается на соседние участки
и с током крови распределяется по всему организму. Внутритканевое тепло ведет к снижению повышенного артериального давления
и улучшению кровоснабжения внутренних органов в зоне действия,
ускоряется формирование артериальных коллатералей и анастомозов в микроциркуляторном русле. В зоне поглощения тепловой
энергии вместе с усилением кровообращения повышаются активность антител, увеличивается содержание в крови компонентов
гуморального иммунитета, усиливается фагоцитарная способность
лейкоцитов, активность фибробластов и макрофагов, подавляется
активность местных иммунных реакций, улучшаются показатели
функции симпатоадреналовой системы. Под влиянием индуктотермии повышается проницаемость гистогематических барьеров
и клеточных мембран, увеличивается скорость метаболизма, что
благоприятно сказывается на течении обменно-дистрофических
процессов, приводит к обратному развитию дегенеративно-дистрофических изменений, определяет рассасывающее и противовоспалительное действие индуктотермии.
Неотъемлемым от теплового является осцилляторный компонент действия индуктотермии, который проявляется физикохимическими изменениями в клетках и тканях, субклеточных
структурах. Максимальные магнитоиндуцированные механические эффекты возникают в жидкокристаллических фосфолипидных структурах мембран, надмолекулярных белковых комплексах,
форменных элементах крови. Чем выше интенсивность действия,
тем осцилляторный эффект проявляется слабее.
Индуктотермия нормализует деятельность внутренних органов,
включая и их секреторную активность. Особенно благоприятно
влияет на вентиляционно-дренажную функцию бронхов, улучша96
ет отделение мокроты, снижает ее вязкость, снимает бронхоспазм и
ликвидирует воспалительные изменения в бронхолегочной системе.
Индуктотермия стимулирует фильтрационную функцию почек, способствует выведению продуктов азотистого распада и увеличению
диуреза. Она повышает желчеобразование и желчевыведение. Применение индуктотермии на область надпочечников сопровождается
усилением синтеза глюкокортикоидов, уменьшением уровня катехоламинов в плазме крови и моче. Одновременно увеличивается
в крови уровень свободных кортикостероидов. Она так же стимулирует гормонсинтетические процессы в поджелудочной и щитовидной железах. Индуктотермия может способствовать повышению
активности свертывающей системы крови, стимулировать регенерацию костной ткани, ускоряет эпителизацию ран, способствует
расслаблению мышечной ткани, снятию ее спазма, повышает функциональную активность суставов.
Методу индуктотермии, наряду с приведенными достоинствами,
присущи и некоторые недостатки, основным из которых является
невозможность строго ограниченного по объему воздействия.
Лечебные эффекты: противовоспалительный, сосудорасширяющий, секреторный, миорелаксирующий, иммуносупрессивный, катаболический.
Показания. Подострые и хронические воспалительные заболевания внутренних органов (бронхит, пневмония, холецистит, гломерулонефрит, аднексит, простатит), язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, мышечные контрактуры, ангиоспазмы,
обменные и посттравматические артрозоартриты, гипертоническая
болезнь I--II стадий, бронхиальная астма, хронический обструктивный бронхит, ревматоидный артрит.
Противопоказания. Злокачественные новообразования, острые
и гнойные воспалительные заболевания, ишемическая болезнь
сердца, стенокардия напряжения III ФК, наличие металлических
предметов (осколки, штифты) и искусственных кардиостимуляторов в зоне воздействия, выраженная гипотония, сформировавшийся гнойный очаг воспаления, гнойный синусит, геморрагический
инсульт [2].
Параметры. Для проведения процедур используют электромагнитные колебания частотой 13,56 МГц (длина волны 22,13 м),
27,12 МГц (длина волны 11,05 м) и 40,68 МГц (длина волны 7,37 м).
При импульсном воздействии используют импульсы высокочастотного магнитного поля, следующие с частотой 50 имп/с. Соотношение нетеплового и теплового компонентов лечебного действия высо97
кочастотной магнитной терапии определяют по выходной мощности аппаратов. Наиболее эффективная для индуктотермии частота
колебания лежит в пределах 10–15 МГц, что соответствует длине
волны 30–20 м [1, 2].
Аппаратура для проведения индуктотермии состоит из генератора высокой частоты, питающего электрод (индуктор) в форме гибкого кабеля, из которого образуется соленоид или спираль. Спираль,
образующая магнитное поле, может быть как цилиндрической, так
и плоской. Типовая схема аппарата для ВЧ терапии показана на
рис. 2.41.
Количество витков индуктора должно быть невелико и тем меньше, чем выше частота колебаний.
Это объясняется увеличением емкости между витками и телом
при увеличении числа витков и уменьшением емкостного сопротивления воздушного зазора с повышением частоты. По указанным причинам количество витков в спирали обычно не превышает 4, а частота колебаний – 40 МГц. Нижний предел частоты определяется необходимостью эффективного нагрева тканей, имеющих относительно
низкую электропроводность, и поэтому составляет не менее 10 МГц.
Катушка может иметь разомкнутый сердечник из пластин трансформаторной стали или может использоваться без сердечника.
Как вы уже знаете, катушки с разомкнутым сердечником, называют электромагнитами. Они обеспечивают получение у полюсов
сердечника достаточно высокой магнитной индукции. При этом габариты и вес таких индукторов невелики. Электромагниты применяются обычно для воздействия на ограниченные участки тела. Катушки без сердечника создают наибольшую магнитную индукцию
во внутренней своей части. Поэтому они используются обычно для
воздействия на конечности, которые вставляются в полость катушки. Такие индукторы в виде соленоидов имеют значительные габариты и потребляют большие токи. Аппараты с индукторами в виде
соленоидов, как правило, являются стационарными.
Процесс наведения вихревых токов в тканях организма показан
схематически на рис. 2.42: пунктиром обозначены силовые линии
«Доза»
Высокочастотный
задающий
генератор
Усилитель
мощности
Выходной
контур
Индуктор
Рис. 2.41. Структурная схема простейшего аппарата индуктотермии
98
магнитного поля; сплошными линиями условно показаны вихревые
токи. Эквивалентной электрической схемой для индуктотермии является высокочастотный трансформатор, замкнутый на сопротивление, эквивалентное сопротивлению ткани организма (рис. 2.42, б).
Для того чтобы электрод в форме спирали при высокой частоте
колебаний создавал преимущественно магнитное поле, необходимо соблюдение некоторых условий. Для уменьшения электрической
составляющей поля при индуктотермии применяется не очень высокая частота колебаний, и при образовании спирали выдерживаются определенные зазоры как между витками, так и между витками и телом пациента (порядка 1 см). Наличие зазоров позволяет
также исключить действие на тело больного магнитного поля высокой напряженности, которое имеется непосредственно около витков индуктора, и тем самым обеспечить более равномерный прогрев
тканей по глубине.
Силовые линии магнитного поля и относительное распределение
температуры внутри однородного токопроводящего цилиндра диаметром d, помещенного внутри спирали диаметром D, обтекаемой
высокочастотным током: без зазора и с небольшим зазором показаны на рис. 2.43.
Как видно из сравнения графиков, во втором случае по указанной причине получается более равномерное распределение температуры.
Хотя наличие зазоров и улучшает равномерность нагрева ткани
на глубине, однако значительно увеличивать зазор нельзя, так как
а)
б)
R
Рис. 2.42. Схематическое изображение принципа индуктотермии:
а – вихревые токи в тканях; б – эквивалентная электрическая
схема индуктотермии
99
D
а)
d=
D
D
б)
d
D
d
D
Рис. 2.43. Распределение поля и температуры внутри однородного
диэлектрика (мышечная ткань) при воздействии переменным
магнитным полем: а – без зазора; б – с зазором
при этом для поддержания необходимой напряженности магнитного поля в тканях приходится увеличивать ток в индукторе, то есть
подводимую к нему мощность. При этом возникает опасность перегрева самого индуктора.
Спираль индуктора образуется с помощью кабеля. Кабельный
индуктор представляет собой гибкий многожильный проводник
длиной 2–3 м, покрытый толстым слоем резиновой изоляции и имеющий наконечники для присоединения к выходным гнездам аппарата.
Кабельный индуктор в виде плоской спирали используется для
воздействия на значительные участки тела, имеющие относительно ровную поверхность, например, область спины. Для этого кабель
укладывается, как это схематически показано на рис. 2.44. Необходимые зазоры при использовании кабельного индуктора обеспечиваются с помощью гребенок из изоляционного материала, фиксирующих витки кабеля, а также с помощью матерчатой прокладки,
например, полотенце, между телом и витками.
100
Рис. 2.44. Схемы расположения кабельного индуктора
в виде плоской спирали
Между витками плоской спирали и пересекающим их концом
кабеля необходима дополнительная изоляция с помощью специальной изолирующей втулки.
При использовании кабельного индуктора возможны различные
конфигурации как плоской, так и цилиндрической спиралей, однако количество образуемых витков и величины зазоров должны находиться в определенных пределах, зависящих, помимо указанных
соображений, от выходных характеристик аппарата и обычно указываемых в его описании.
Кроме кабельного индуктора, процедуры индуктотермии могут
проводиться с помощью различного размера дисковых индукторов.
Дисковый индуктор представляет собой жестко закрепленную спираль из металлической трубки, заключенную в пластмассовую коробку.
При проведении процедуры индуктор закрепляется в специальном шарнирном держателе и соединяется с выходными гнездами
аппарата с помощью двух гибких проводов, аналогичных по устройству кабельному индуктору.
С помощью держателя дисковый индуктор устанавливается
около подвергаемой воздействию части тела с небольшим зазором,
который указывается в описании аппарата и обычно не превышает 1 см.
Разновидностью дискового индуктора является резонансный
индуктор (рис. 2.46). С помощью него осуществляется воздействие
на ткани тела переменным магнитным полем с частотой, используемой при УВЧ-терапии, то есть в диапазоне 25–40 МГц.
С повышением частоты колебания увеличивается доля емкостных токов, протекающих между витками индуктора и телом больного. Поэтому при использовании индуктора на частоте порядка 40 МГц применяются специальные меры для уменьшения этих
токов.
101
а)
в)
б)
Рис. 2.45. Варианты расположения кабельного индуктора
при различных методиках высокочастотной магнитотерапии:
а – плоская продольная петля; б – плоская круглая петля;
в – цилиндрическая спираль
Рис. 2.46. Расположение резонансного индуктора в области бронхов
Катушка резонансного индуктора имеет несколько витков, причем крайние витки, находящиеся под наибольшим высокочастотным потенциалом, отодвинуты назад от плоскости катушки и загнуты несколько к ее оси так, что они как бы экранированы от тела
средними витками. Позади катушки в общем изоляционном корпусе находится воздушный конденсатор.
Конденсатор подключен параллельно катушке, образуя с ней
контур, настроенный в резонанс с частотой генератора. В контуре
протекают значительные токи, необходимые для создания достаточного магнитного поля катушки. Ток в проводах, соединяющих
резонансный контур с генератором, невелик, и эти провода, в отли102
чие от проводов, питающих обычные дисковые индукторы, имеют
небольшое сечение.
Ощущения при индуктотермии сводятся к появлению в глубине
тканей тепла, интенсивность которого пропорциональна поглощаемой мощности колебания. Этим индуктотермия отличается от прочих видов высокочастотной терапии.
В действии на ткани организма при терапевтической диатермии
и индуктотермии имеется много общего. В обоих случаях ткани
подвергаются действию высокочастотного тока, который в первом
случае подводится к объекту с помощью контактных электродов, а
во втором – индуктируется с помощью спирали, обтекаемой током.
Высокочастотный ток в обоих случаях представляет собой направленное колебание ионов около среднего положения, сопровождающегося образованием теплоты. По сравнению с диатермией
индуктотермия имеет преимущества, которые состоят, во-первых,
в том, что при ней отпадает ряд неудобств, связанных с необходимостью контактного наложения электродов, и, во-вторых, в том, что
выделение тепла происходит преимущественно в глубоко лежащих
тканях организма (рис. 2.47).
Методика высокочастотной терапии. Процедуры проводят
на деревянной кушетке (стуле) в удобном для больного положении. Воздействовать можно через легкую одежду, сухие марлевые
или гипсовые повязки. В области воздействия и на рядом расположенных участках тела не должно быть металлических предметов.
Индуктор выбирают в зависимости от локализации и площади воздействия.
Рис. 2.47. Аппарат для магнитотерапии
высокочастотной ВЧ-МАГНИТ МедТеКо
103
Чаще всего при высокочастотной магнитной терапии кабельный
индуктор фиксируют на теле больного через полотенце на расстоянии 1–1,5 см от его поверхности. Как уже говорилось, зазор между
витками спирали устанавливают при помощи специальных разделительных гребенок, которые прилагаются к аппаратам. Кабельный индуктор располагают в трех основных позициях: плоской
продольной петли (чаще на спине), плоской круглой спирали (на
туловище) и цилиндрической спирали (на конечностях). При необходимости индуктотермического воздействия на руку или на ногу
кабель-индуктор навивают на них в виде соленоида. Резонансные
индукторы устанавливают контактно или дистантно на расстоянии
1 см от тела больного. Низкоинтенсивное магнитное поле используют преимущественно в подострую фазу воспаления, а высокоинтенсивное – в хроническую.
Процедуры высокочастотной магнитной терапии сочетают с гальванизацией (гальваноиндуктотермия), лекарственным электрофорезом (электрофорезиндуктотермия и индуктотермоэлектрофорез)
и пелоидотерапией (грязелечение).
Дозирование лечебных процедур осуществляют по теплоощущению больного и выходной мощности прибора. Из-за существенных
систематических погрешностей (30–50 %) измерителей выходной
мощности в аппаратах для высокочастотной магнитной терапии
вместо ваттметров устанавливают делители степени мощности.
Различают слаботепловые (I степень), среднетепловые (II степень) и высокотепловые (III степень) дозы высокочастотных магнитных воздействий. Так, например, при работе с аппаратом ИКВ-4
условно дозируют воздействия со слабым (1–3-е положения переключателя мощности), умеренным (4–5-е положения) и сильным
(6–8-е положения) ощущением тепла.
Продолжительность проводимых ежедневно или через день воздействий составляет 15–30 мин; на курс назначают до 15 процедур.
При необходимости повторный курс высокочастотной магнитной
терапии назначают через 2–3 мес.
104
3. ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ФИЗИОТЕРАПИИ
В последние десятилетия на отечественном рынке аппаратуры
появились аппараты, реализующие принципиально новые методы
лечения – общую и локальную воздушную криотерапию, микрополяризацию, ударную контрпульсацию, транскраниальную низкочастотную магнитотерапию и импульсную магнитотерапию головного мозга, селективную фототерапию, биоуправляемую аэронотерапию, дистанционную ударно-волновую терапию и другие инновационные методы1 [8]. Остановимся на некоторых из перечисленных
методов физиотерапевтической электроники, которые мы в своих
учебных пособиях еще не рассматривали [13, 25].
3.1. Микрополяризация
В основе клинического применения микрополяризации лежат
фундаментальные исследования в области влиянии постоянного
тока на нервную ткань [17]. Микрополяризация (англ. Transcranial
direct current stimulation) – лечебный метод, позволяющий изменять функциональное состояние различных звеньев ЦНС под действием малого постоянного тока.
Термин «микрополяризация», впервые предложенный в лаборатории Института мозга человека им. Н.П. Бехтеревой Российской
академии наук, характеризует параметры постоянного тока, используемого для проведения процедур с помощью микротоков ТКМП
(транскраниальной микрополяризации – через череп), ТВМП (трансвертебральной микрополяризации – через позвоночник) – микротоков, осуществляющих поляризацию клеточной и синаптической
мембраны нервной ткани (рис. 3.1). В англоязычной среде распространен термин «Транскраниальная стимуляция постоянным током» сокращенно tDCS [26].
Величина постоянного тока, используемого для проведения процедур ТКМП и ТВМП, на порядок меньше традиционно применяемых в физиотерапии и не превышают при ТКМП – 1мА, при ТВМП –
3 мА [20, 27]. Вспомним, например, что при гальванизации с лечебной целью используют постоянный ток низкого напряжения (до 80 В)
и силы (до 50 мА) [2, 13]. Направленность влияния достигается за
счет использования малых площадей электродов (100–600 мм2),
1
Инновационные технологии – наборы методов и средств, поддерживающих
этапы реализации нововведения в области техники.
105
Рис. 3.1. Проведение ТКМП
расположенных на соответствующих корковых (фронтальной, моторной, височной и др. областях) или сегментарных (поясничном,
грудном и др. уровнях) проекциях головного или спинного мозга.
Описанные процедуры сочетают неинвазивность традиционных
физиотерапевтических процедур со стимуляцией в ряде случаев через интрацеребральные электроды, которые представляет собой металлический стержень диаметром 2–3 мм, покрытый тонким слоем
изоляции по всей длине за исключением кончика.
Для понимания лечебной методики микрополяризации вспомним основы функционирования нервной системы, которые связаны с возникновением потенциала действия в нейроне, проведением
импульса по нервному волокну и его передаче в синапсе. Известно, что в современной физиологии понятие «поляризация» [17, 20]
включает в себя, прежде всего, поляризацию клеточных мембран,
вызванную эндо- или экзогенными факторами. Экзогенный означает возникающий в результате воздействия внешних факторов, эндогенный – возникающий, развивающийся вследствие внутренних
причин. В качестве экзогенных факторов, на которые нейрон и глиальные клетки нервной системы способны реагировать временным
изменением поляризации мембраны, могут выступать различные
воздействия, в том числе и постоянный ток.
Клеточная мембрана – эластическая молекулярная структура,
отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая
ее целостность; регулирует обмен между клеткой и средой. Основными химическими компонентами клеточных мембран являются
липиды (около 40 %) и белки (около 60 %); кроме того, во многих
мембранах обнаружены углеводы (5–10 %) [16].
106
Согласно современной мембранной теории проведения возбуждения, электрические явления в нервном волокне обусловлены
различной проницаемостью нервной мембраны для ионов натрия
и калия, а эта проницаемость в свою очередь регулируется разностью электрических потенциалов по обе стороны от нее. Для
возбуждения нервного волокна требуется определенное критическое пороговое изменение. Возбуждение представляет собой освобождение электрической энергии из нервной мембраны и распространяется вдоль волокна в виде короткого электрического
импульса, называемого потенциалом действия (ПД) (рис. 3.2).
Для того чтобы понять события, происходящие при прохождении
нервного импульса по волокну, мы должны иметь ясное представление о нервном волокне в состоянии покоя. Нервное волокно – это
длинная цилиндрическая трубка, поверхностная мембрана которой разделяет два раствора, имеющие различный химический состав, но содержащие одинаковое количество ионов. В наружной
среде преобладают ионы натрия и хлора, а во внутренней – ионы
калия и различные органические анионы. Концентрация ионов натрия в наружном растворе приблизительно в 10 раз выше, чем во
внутреннем, а концентрация ионов калия во внутреннем примерно
в 30 раз выше, чем в наружном.
Эти концентрации ионов Nа+ и К+ поддерживаются на относительно постоянном уровне, но существует непрерывный поток
ионов в клетку и из клетки. Оболочка нервного волокна, подобно
другим клеточным мембранам, активно переносит одни ионы из
внутренней среды в наружную, а другие – в обратном направлении.
В результате этого дифференциального распределения ионов по обе
стороны мембраны между ними существует разность потенциалов
от 0,06 до 0,09 B (так называемый мембранный потенциал, или потенциал покоя), причем внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к наружной. Клеточная мембрана имеет
относительно низкую ионную проницаемость. Проницаемость мембраны для ионов калия выше, чем для ионов натрия. Когда нервное
волокно находится в нормальном покоящемся состоянии, то наблюдается избыток положительно заряженных ионов на наружной поверхности мембраны (рис. 3.2, а).
Проникновение заряженных частиц через мембрану само собой
не происходит, для этого в ней содержится внушительный ассортимент особых ионных каналов. Классификация их основана на типе
пропускаемых ионов: выделяют натриевые, калиевые, кальциевые,
хлорные и другие каналы. Каналы способны открываться и за107
а)
+
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+ +
– –
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
– –
+ +
+
–
+
–
Na
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+ +
– –
+
–
+
–
+
–
+
–
Na
+ +
– –
+
–
+
–
+ +
– –
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
б)
+
K
в)
+
K
г)
+
+ +
– –
K
Na
+ + +
– – –
Рис. 3.2. Схема, поясняющая мембранную теорию проведения нервного
импульса: а) – нерв в состоянии покоя; его мембрана поляризована,
наружная поверхность ее несет положительные заряды, внутренняя –
отрицательные; б)–г) – стадии прохождения импульса по нерву;
показана волна деполяризации и сопровождающий
ее потенциал действия, распространяющийся по мембране
крываться, но делают они это только под действием возбуждения –
определенного стимула. После завершения стимуляции каналы закрываются.
При возбуждении живой клетки происходят изменения исходного мембранного потенциала за счет изменения проницаемости мембраны и перемещения ионов. В клетках возбудимых тканей (мышечной, нервной) эти процессы могут происходить в очень корот108
кие интервалы времени (миллисекунды) и называются «током действия». Величина его может достигать 120 мВ.
Стимулом может быть и механическое воздействие, и химическое вещество, и электрический ток (посредством изменения мембранного потенциала). Соответственно, и каналы есть механо-,
хемо- и потенциал-чувствительные.
Итак, под действием изменения мембранного потенциала определенные каналы открываются и пропускают ионы. Это изменение
может быть разнообразным в зависимости от заряда и направления
движения ионов. В случае, когда положительно заряженные ионы
поступают в цитоплазму, происходит деполяризация – кратковременная смена знака зарядов по разные стороны мембраны (на внешней стороне устанавливается отрицательный заряд, а на внутренней – положительный) (рис. 3.2, б; рис. 3.3).
Отросток
нервной клетки –
аксон
Потенциал действия
Сегмент
аксона
Na+
К+
Потенциал действия
Na+
К+
К+
Потенциал действия
Na+
К+
Рис. 3.3. Распространение потенциала действия
по нервному волокну: стрелками показано направление
движения ионов Na+ и К+
109
В итоге этих процессов на поверхности клетки создается продольная разность потенциалов – возбужденный ее участок оказывается отрицательно заряженным по отношению к невозбужденному. Возникающие в связи с этим кольцевые электрические
(ионные) токи между участком возбуждения и соседними невозбужденными участками («токи действия») являются причиной
деполяризации невозбужденных участков до порогового уровня,
что и обеспечивает распространение волны возбуждения по клетке.
Приставка «де-» означает «движение вниз», «снижение», то есть
поляризация мембраны уменьшается, и числовое выражение отрицательного потенциала по модулю снижается (например, с −70 мВ
до −60 мВ).
Когда же в клетку входят отрицательные ионы или выходят
наружу положительные, происходит гиперполяризация [26]. Приставка «гипер-» означает «чрезмерность», и поляризация становится более выраженной. Возникает потенциал действия (ПД).
Нервный импульс не мог бы распространяться на большие расстояния по нерву, если бы не было процесса возбуждения, который
регенерирует и усиливает сигнал в каждой точке нервного волокна.
«Кабельные» свойства волокна обеспечивают распространение изменения электрического потенциала по нервному волокну на короткое расстояние (хотя это изменение быстро затухает) и тем самым –
стимуляцию возбуждения в соседних участках нерва (рис. 3.3).
Потенциал действия обеспечивает передачу сигналов между
нервными клетками, нервными центрами и рабочими органами;
в мышцах ПД обеспечивает процесс электромеханического сопряжения.
Электромеханическое сопряжение – это последовательность
процессов, в результате которых потенциал действия плазматической мембраны мышечного волокна приводит к запуску цикла поперечных мостиков. Плазматическая мембрана скелетных мышц
электрически возбудима и способна генерировать распространяющийся потенциал действия посредством механизма, аналогичного
тому, который действует в нервных клетках [29]. Потенциал покоя
(рис. 3.4) равен −70 мВ. Пороговое значение потенциала равно −55 мВ.
В случае, если деполяризация не была достаточно сильной и порог не был достигнут, массового открывания каналов не происходит, и сдвиг мембранного потенциала остается локальным событием (IV на рис. 3.4).
Потенциал действия, как и любая волна, имеет и нисходящую
фазу (II на рис. 3.4), которая называется реполяризацией («ре-» оз110
Мембранный
потенциал, мВ
Потенциал действия
+40
I
0
–55 Порог
II
IV
Потенциал покоя
–70
III
Стимул
0
1
2
3
4
5 Время, мс
Рис. 3.4. Изменения мембранного потенциала при различных
фазах потенциала действия: I – восходящая фаза (деполяризация);
II – нисходящая фаза (реполяризация); III – следовая гиперполяризация;
IV – допороговые смещения потенциала, которые не привели
к генерации полноценного импульса
начает «восстановление») и заключается в восстановлении исходного распределения ионов по разные стороны клеточной мембраны.
Первое событие в этом процессе – открывание калиевых (K+) каналов. Хотя ионы калия тоже заряжены положительно, их движение
направлено наружу (рис. 3.3), поскольку равновесное распределение этих ионов противоположно Na+ – калия много внутри клетки,
а в межклеточном пространстве мало.
Таким образом, отток положительных зарядов из клетки уравновешивает количество положительных зарядов, поступивших
в клетку. Но чтобы полностью вернуть возбудимую клетку в начальное состояние, должен активироваться натрий-калиевый насос, транспортирующий натрий наружу, а калий – внутрь.
После прохождения каждого импульса наступает период невозбудимости – абсолютный рефракторный период, в течение которого
волокно не может передавать второй импульс. Вследствие изменений в проницаемости, сопровождающих деполяризацию нервной
мембраны, нервное волокно не может реагировать на второе раздражение. Способность к возбуждению появляется вновь после восстановления нормальной проницаемости.
Таким образом, нервный импульс – это волна деполяризации,
проходящая вдоль мембраны аксона нервного волокна. Изменение
111
мембранного потенциала в одном участке делает соседний участок
более проницаемым, и в результате волна деполяризации распространяется по волокну. Полный цикл деполяризации занимает
всего несколько тысячных долей секунды. Параметры потенциала
действия при проведении по аксону нисколько не меняются, что позволяет передавать информацию без искажений. Если аксоны нескольких нейронов оказываются в общем пучке волокон, то по каждому из них возбуждение распространяется изолированно.
Передача нервного импульса с нервного волокна на другую клетку осуществляется посредством синапсов. Синапс – морфофункциональное образование ЦНС, специализированная зона контакта
между аксоном и другим нейроном, мышечной или секреторной
клеткой, обеспечивающая передачу нервного импульса с нервного
волокна на другой нейрон или с нейрона на эффекторную клетку
(рис. 3.5).
Существуют синапсы с электрическим, химическим и смешанными способами передачи возбуждения. Электрических синапсов
в организме человека немного, плотные контакты между клетками
обеспечивают такой же вариант передачи импульса, как и в нервных волокнах – с помощью возникающих в месте контакта местных
токов.
В электрическом синапсе клетки соединяются с помощью коннексонов – особых белковых образований. Каждый коннексон состоит из шести белковых субъединиц – коннексинов (рис. 3.6). Коннексоны образуют в мембранах контактирующих клеток сквозные
непрерывные каналы, проходящие через две мембраны в зоне щелевых контактов и служащие для взаимного обмена веществами
между этими клетками.
Рис. 3.5. Передача возбуждения через синапс.
Зоны контактов отмечены стрелками
112
а)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
Рис. 3.6. Строение щелевого контакта: а – коннексон в закрытом
состоянии; b – коннексон в открытом состоянии; с – коннексон,
встроенный в мембрану; d – мономер коннексина (составляющая белка,
из которого сделаны коннексоны), е – плазматическая мембрана;
f – межклеточное пространство; g – промежуток в 2–4 нанометра
в электрическом синапсе; h – гидрофильный канал коннексона
Коннексоны являются «неспецифически-управляемыми» каналами. Их состояние регулируется pH, электрическим потенциалом,
ионами Ca2+, фосфорилированием и другими факторами. Фосфорилирование – это присоединение остатка фосфорной кислоты к молекуле органического вещества.
При химическом способе передачи возбуждения выходной сигнал в подавляющем большинстве случаев представляет собой выделение химического посредника – медиатора. В пресинаптических
окончаниях аксона заранее запасенный медиатор хранится в синаптических пузырьках, которые накапливаются в специальных
участках – активных зонах. Когда потенциал действия добирается
до пресинаптического окончания, содержимое синаптических пузырьков путем экзоцитоза опорожняется в синаптическую щель
(рис. 3.7).
Химическими посредниками передачи информации могут служить разные вещества: небольшие молекулы, как, например, ацетилхолин или глутамат, либо достаточно крупные молекулы пептидов – все они специально синтезируются в нейроне для передачи
сигнала. Попав в синаптическую щель, медиатор диффундирует
к постсинаптической мембране и присоединяется к ее рецепторам.
В результате связи рецепторов с медиатором изменяется ионный
ток через каналы постсинаптической мембраны, а это приводит к изменению значения потенциала покоя постсинаптической клетки,
113
Рис. 3.7. Экзоцитоз в синапсе: передача сигнала от нейрона А к нейрону B:
1 – митохондрия; 2 – синаптическая везикула с нейромедиатором;
3 –ауторецептор; 4 – синапс с выделенным нейромедиатором;
5 –постсинаптический рецептор, активируемый нейромедиатором;
6 –кальциевый канал; 7 – экзоцитоз везикулы;
8 – рециркуляция нейромедиатора
т.е. в ней возникает входной сигнал – в данном случае постсинаптический потенциал.
Таким образом, почти в каждом нейроне, независимо от его величины, формы и занимаемой в цепи нейронов позиции, можно
обнаружить 4 функциональные области: локальную рецептивную
зону, интегративную, зону проведения сигнала и выходную или секреторную зону (рис. 3.8).
В функциональном отношении вся нервная система представляет собой единое целое, и импульс, возникший в любом рецепторе,
может быть передан на любой эффектор организма.
Многочисленные экспериментальные исследования показали:
наиболее эффективными стимулами в регуляции уровня мембранного потенциала выступают микротоки, которые, в отличие от действия токов большой величины, приводят к оптимизации морфофункционального состояния нервной ткани. Это связано с тем, что
по своим характеристикам действие на нервную ткань слабого постоянного тока может быть сопоставимо с физиологическими процессами, обеспечивающими деятельность нервного субстрата, в то
114
Функциональные
области
Сенсорный
Типы нейронов
Мотонейрон
Входная
Интернейрон
Объединенная Сигнал
Нейро- модель
эндокринная
клетка
Возбуждающий
входной
Интегративная
Объединенный
Проведение
объединенного
сигнала
Выходной
сигнал
Проводящая
Выходная
Мышца
Капилляр Медиатор
Рис. 3.8. Четыре функциональные области нейронов (по Kandel E., 1995)
с учетом их классификации
время как характеристики импульсной стимуляции, используемые
в коррекции различных патологических состояний ЦНС, в сотни
раз превышают величину собственных токов мозга [8, с. 38–55].
Поэтому в сравнении с обычной электростимуляцией действие малых
постоянных токов (микрополяризации) значительно эффективнее
и их лечебное действие более продолжительно.
Экспериментально было показано [20], что под воздействием
микрополяризации изменяется функциональное состояние нервного субстрата в подэлектродном пространстве, что вызывает избирательное вовлечение в системный эффект различных дистантно расположенных мозговых образований.
Известно [17], что деятельность нервной системы характеризуется
постоянными и разнонаправленными изменениями уровня поляризации мембраны клетки (автоколебательный процесс), что является необходимым условием для регулирования нейродинамических
процессов, обеспечивающих адекватное восприятие различных раздражающих факторов, и взаимодействия различных нейрональных
систем (процесс саморегуляции). Считается, что наличие автоколебательного процесса на мембране клетки является основным проявлением деятельности медленной управляющей системы, участвующей
в регуляции адаптационных процессов, в обучении, а также в случае
необходимости в перестройке самих регуляторных процессов.
115
Главную роль в деятельности медленной системы играет нейроглия, которая также является первой структурной единицей, реагирующей на микрополяризацию. Нейроглия (от греч. neuron – жила,
нерв и греч. glia – клей) – совокупность всех клеточных элементов
нервной ткани, кроме нейронов. Клетки глии играют важную роль
в обеспечении обменных процессов в нейронах. Это клетки в мозге,
своими телами и отростками заполняющие пространства между
нервными клетками – нейронами, и мозговыми капиллярами. Влияя на автоколебательный процесс на мембране клетки (глиальной и
нервной), микрополяризация активирует деятельность медленной
управляющей системы, тем самым включая активные механизмы саморегуляции, приводящие к согласованным перестройкам
на различных уровнях управления функциональным состоянием
ЦНС, ликвидируя патологические нейрональные системы.
Другим механизмом управления состоянием ЦНС в живых организмах является быстродействующая система. В отличие от медленной, быстродействующая управляющая система определяет быстрые, почти мгновенные реакции на кратковременные раздражающие факторы, осуществляя управление стереотипными реакциями
организма. Считается, что при патологии такое управление может
быть наиболее эффективным только в случае наличия обратимых
и, прежде всего, функциональных нарушений. Примером таких
функциональных нарушений может выступать парабиотическое
состояние. Известно, что многие заболевания центральной и периферической нервной систем следуют в своем развитии закономерностям парабиотического процесса.
Рассмотрим понятие парабиоза. Парабиоз – это состояние пониженной лабильности. Лабильность – способность воспроизводить
определенное количество циклов возбуждения в единицу времени
в соответствии с ритмом действующих раздражителей. Мерой лабильности является максимальное количество циклов возбуждения, которое способно воспроизвести нервное волокно в единицу
времени без изменения ритма раздражения. Лабильность определяется длительностью пика потенциала действия.
Если участок нерва был подвергнут альтерации (т. е. воздействию повреждающего агента, например, сверхчастых, сверхсильных стимулов, ядов, лекарств и др.), то лабильность такого участка
резко снизилась. Восстановление исходного состояния нервного волокна после каждого потенциала действия в поврежденном участке
происходит медленно. При действии на этот участок частых раздражителей он не в состоянии воспроизвести заданный ритм раз116
дражения, и поэтому проведение импульсов блокируется. Такое состояние пониженной лабильности и было названо Н. Е. Введенским
парабиозом [16, 27].
Постоянный ток считается одним из лучших физических факторов, устраняющих парабиотическое состояние. Поэтому эффекты,
получаемые при использовании микрополяризации, обусловлены
ее способностью устранять состояние патологического парабиоза
(депарабиотизация) [27].
Таким образом, в основе микрополяризации, применяемой в качестве лечебной процедуры, лежат физиологические механизмы,
обеспечивающие изменение уровня поляризации клеточной и синаптической мембраны под воздействием постоянного тока малой
интенсивности, что, соответственно, создает новый уровень активности нервного субстрата непосредственно в подэлектродном пространстве и в дистантно расположенных нервных образованиях.
При этом клинический эффект микрополяризации определяется
направленным влиянием на состояние морфофункциональных связей различных корковых и сегментарных проекций с другими мозговыми образованиями, которые объединяются в системы, обеспечивающие поддержание и регуляцию самых разнообразных функций организма.
При лечении необходимо уметь в каждом конкретном нозологическом случае правильно расположить поляризующие электроды
над соответствующими корковыми и сегментарными проекциями
для направленного воздействия и изменения функциональной организации необходимых систем. Выбор зон воздействия определяется
характером патологии, лечебными задачами, функциональными и
нейроанатомическими особенностями корковых полей или отделов
спинного мозга, их связями, а также характером функциональной
асимметрии головного мозга.
Транскраниальная микрополяризация (ТКМП) позволяет направленно воздействовать не только на корковые структуры, находящиеся в подэлектродном пространстве, но и через систему кортикофугальных и транссинаптических связей влиять на состояние
глубоко расположенных структур.
Трансвертебральная микрополяризация (ТВМП) позволяет направленно воздействовать не только на различные отделы спинного
мозга, находящиеся в подэлектродном пространстве, но и через проводниковые системы влиять на состояние нижележащих и вышележащих структурных образований вплоть до структур головного
мозга.
117
Рис. 3.9. Аппарат «Магнон-ДКС»
Для микрополяризации уже выпущены и применяются специальные аппараты: «Полярис», «Реамед-Полярис», аппараты серии
«Магнон». Конструктивно они очень похожи. Методы лечения, реализуемые, например, на аппарате «Магнон-СЛИП»: электросон; микрополяризация; центральная электроанальгезия. Аппарат «Магнон – ДКС» показан на рис. 3.9. В части микрополяризации аппарат
аналогичен аппарату «Магнон-СЛИП», однако помимо микрополяризации имеет возможность проведения любых трансцеребральных воздействий: транскраниальная электростимуляция, мезодиэнцефальная модуляция, динамический электросон, центральная
электроанальгезия и трансцеребральная диагностика.
Для проведения процедур транскраниальной и трансвертебральной микрополяризации специалисты рекомендуют использовать
специально разработанный для этих целей физиотерапевтический
прибор «РЕАМЕД-ПОЛЯРИС» (рис. 3.10), который является автономной частью комплекса функционального биоуправления по
электрофизиологическим параметрам и микрополяризации зон головного и спинного мозга «РЕАМЕД».
Назначается ТКМП, прежде всего, пациентам с нарушениями
функций головного мозга различного генеза; ТВМП – пациентам
с нарушениями функций спинного мозга различного генеза.
Перед процедурой ТКМП необходимо выяснить, является пациент правшой или левшой. Если пациент является правшой, элек118
Таблица 3.1
Основные технические характеристики прибора «Полярис»
Сила тока в цепи прибора, мА до 5.
Шаг изменения тока, мА:
– в диапазоне от 0 до 1 мА 0,01 мА;
– в диапазоне от 1 до 5 мА 0,1 мА.
Плотность тока на электроде,
мА/см2 0,01–0,1.
Максимальное количество пар одновременноприменяемых электродов 2.
Питание автономное 6 В.
Режим работы прибора непрерывный.
Время непрерывной работы одногокомплекта элементов питания до 390 мин.
Масса прибора не более 900 г.
Габаритные размеры прибора
190×140×70 мм.
Рис. 3.10. Аппарат для микрополяризации «ПОЛЯРИС»
и электроды к нему
троды, предварительно смоченные водой или физиологическим раствором, располагаются на правом полушарии; у левши – на левом.
В настоящее время предложено применение 29 вариантов расположения электродов для использования микрополяризационной
терапии в коррекции различных патологических состояний ЦНС
[26]. Из них 19 схем для ТКМП; 5 – для ТВМП; 5 – одновременном
(сочетанном) применении транскраниальной и трансвертебральной
микрополяризации (ТКМП+ТВМП). Правильный выбор мест прикрепления электродов к голове ключевой момент для проведения
электростимуляции. Ведь стимуляция различных зон мозга приводит к принципиально разным когнитивным эффектам – в зависимости от функций этих областей. Далее приводятся примеры
расположения электродов для ТКМП, ТВМП и ТКМП+ТВМП при
119
некоторых формах двигательных расстройств, очаговых поражениях головного мозга и наличии судорожных проявлений (рис. 3.11).
После наложения электродов на выбранные корковые проекции
процедура начинается с плавного увеличения силы тока до появления под электродами ощущения легкого покалывания или жжения, после чего силу тока плавно снижают до полного исчезновения
неприятных ощущений. Рекомендуемая сила тока 200–400 мкА,
может варьироваться от 50 мкА до 700 мкА. Время одной процедуры: 20–40 минут. Весь курс занимает 10–15 сеансов (каждый день
или через день по одной процедуре).
При проведении ТВМП, электроды, также предварительно смоченные водой или физиологическим раствором, располагаются на
выбранных сегментарных проекциях вдоль позвоночного столба,
по возможности между остистыми отростками. Расстояние между
электродами 2–4 см. Выбор тока определяется аналогично методи-
F
T5
T6
Р3
Р4
P
– анод
– катод
ТКМП, судорожный синдром
Очаг
повреждения
ТКМП, очаговые поражения
головного мозга
– анод
ТВМП, травмы
спинного мозга,
ДЦП и др.
Th10-11-11-2
Th10-11-11-2
– катод
ТКМП+ ТВМП,
гиперкинетические
формы ДЦП
Рис. 3.11. Примеры расположения электродов для использования
при микрополяризационной терапии
120
ке ТКМП. Рекомендуемая сила тока 300–600 мкА, может варьироваться от 100 мкА до 3 мА. Время одной процедуры: 20–40 минут.
Весь курс занимает 10–15 сеансов (каждый день или через день по
одной процедуре).
Повторные курсы ТКМП и ТВМП могут быть назначены через
2–4 месяца, поскольку, с одной стороны, эффект от лечебных процедур может носить отсроченный характер, а с другой – повышение
клинической динамики часто продолжается после окончания курса (желательно в течение этого времени контролировать состояние
пациента).
Для проведения процедур микрополяризации используются
стальные пластинки с гидрофильной прокладкой площадью 400–
600 мм2.
В последнее время используют для проведения процедуры специальную шапку, оборудованную электродами (рис. 3.12).
Специалист производит необходимую настройку и включает
установку. Примечательно то, что во время процедуры можно производить различные действия вплоть до просмотра фильма, игры на
мобильном телефоне и прочего.
Микрополяризацию проводят при множестве различных заболеваний, а также повреждений периферической и центральной
нервной системы, при нарушении речевых, зрительных, слуховых
функций, отставании ребенка в развитии, в случае последствий
Рис. 3.12. Проведение процедуры микрополяризации
121
хронических заболеваний и травматических повреждений, при
неврозах и неврозоподобных состояниях.
Кроме того, микрополяризация может быть назначена с целью
оздоровления организма и стабилизации нервной системы, восстановления остроты зрения и слуха, реабилитации после инсульта,
профилактики возрастных изменений. Это говорит о том, что данная технология не имеет никаких ограничений относительно пола
и возраста пациентов.
Согласно данным «Ленты.ру» американские ученые успешно испытали на военных электрическую стимуляцию головного мозга.
В результате исследователям удалось повысить умственные способности и эффективность солдат [28].
Необходимо учитывать, что данная процедура все же связана
с определенными противопоказаниями. Основными из них являются следующие:
1. Индивидуальная непереносимость электрического тока.
2. Инфекционные и простудные заболевания.
3. Наличие злокачественных образований.
4. Повышенная температура тела.
5. Системное заболевание крови.
6. Присутствие инородных тел в черепе или позвоночнике.
7. Гипертоническая болезнь.
8. Заболевания сердечно-сосудистой системы на этапе декомпенсации.
9. Резко выраженный атеросклероз мозговых сосудов.
10. Дефекты кожи в районе воздействия.
Помимо этого, нужно принимать во внимание, что микрополяризация мозга несовместима с такими процедурами, как иглорефлексотерапия, магнитно-резонансная томография, мышечная электро- и вибростимуляция, использование всевозможных сильных
психотропных препаратов.
3.2. Криотерапия
Криотерапия – лечебное воздействие на органы и ткани холодовых факторов различной природы. В физиотерапии преимущественно рассматривают методы локального использования холодовых факторов, которые вызывают снижение температуры тканей
не ниже пределов криоустойчивости (5–10 °С) и не приводят к выраженному изменению терморегуляции организма [1, 2, 30]. Получила распространение и общая криотерапия. Общая криотерапия
122
проводится в специальной криокамере и обязательно под наблюдением врача.
Казалось бы, что может быть интересного в данном физиотерапевтическом методе для специалиста по электронике? Оказывается интерес – в технологии получения низких температур с использованием термоэлектрических элементов, основанных на эффекте Пельтье.
Но прежде, чем рассмотреть аппаратные реализации физиотерапевтических приборов, рассмотрим лечебные эффекты криотерапии.
Лечебное действие криотерапии. В зависимости от степени охлаждения криомедицина объединяет четыре способа лечебного использования холода: общую гипотермию (снижение температуры
тела до 28–33 °С), локальную гипотермию (снижение температуры
участка тела до 5–28 °С), сильное охлаждение живых тканей от +5 °С
до –20 °С и замораживание (снижение температуры участков тела
от –20 °С до –100 °С) [2, 30]. Не приводят к существенному изменению терморегуляции организма локальная и общая гипотермия, которые вызывают снижение температуры тканей не ниже пределов
их криоустойчивости и собственно и используются в физиотерапии.
При охлаждении тканей ниже порога криоустойчивости из-за
кристаллизации тканевой воды наступает их разрушение (криодеструкция), которое применяют в лечении опухолей поверхностных
тканей, полости рта и матки. При травматических повреждениях
в случаях раневого детрита, при ожогах, гнойных ранах и новообразованиях кожи температуру понижают ниже 5 °С (сильное
охлаждение). Ткани с пониженным содержанием воды (кожа, соединительная ткань) обладают большей

криоустойчивостью, что
позволяет применять для локальной криотерапии температуры
ниже 0 °С.
Существует также, как и в ультразвуковой и лазерной методиках, направление «криохирургия». Это вид хирургического лечения
посредством низкотемпературного воздействия на биологические
ткани с целью удаления того или иного участка ткани или органа,
чаще всего доброкачественных новообразований. В основе воздействия лежит разрушение структуры и внутреннего строения патологических клеток при их быстром замораживании. Разрушенные
холодом клетки нежизнеспособны, они рассасываются или отторгаются организмом. Процесс образования кристаллов льда в живой ткани почти всегда начинается во внеклеточном пространстве
с появления центров кристаллизации и только после значительного
снижения температуры распространяется на интрацеллюлярное
пространство. Для того чтобы превратить в лед экстрацеллюляр123
ную жидкость, необходимо снизить температуру среды до –5°, –10°,
для замораживания жидкости внутри клеток необходима более
низкая температура (–20° и ниже). Криохирургия обеспечивает
возможность полного разрушения заданного объема ткани. Действие холодом не сопровождается выраженной перифокальной
реакцией, окружающие ткани повреждаются минимально, предупреждается развитие кровотечений за счет блокады мелких артериальных и венозных сосудов в зоне крионекроза, что позволяет
производить разрезы практически бескровно даже в самых богато
васкуляризированных органах. Отсутствие повреждающего действия на стенки крупных сосудов позволяет проводить криодеструкцию в непосредственной близости от них. Очаги криодеструкции быстро заживают без развития грубых рубцовых процессов,
что дает хороший косметический эффект.
Охлаждение тканей сопровождается снижением интенсивности
метаболизма, снижением потребления ими кислорода и питательных веществ. Отмечается снижение скорости транспорта веществ
через мембрану клеток [30].
Основной лечебный эффект основан на изменении деятельности
сосудов. Происходит выраженное и продолжительное сужение сосудов микроциркуляторного русла подлежащих тканей и повышение
вязкости крови. Указанные сдвиги способствуют снижению гематокрита и текучести крови. Гематокрит представляет собой соотношение красных клеток крови к ее общему объему. Через 1–3 часа после
криовоздействия наступает выраженное расширение просвета сосудов кожи и повышение кровотока в охлажденных тканях (реактивная гиперемия). В итоге возникает теплообразование, улучшаются
функции кожи и работоспособность внутренних органов.
Хорошо известно обезболивающее действие криотерапии. Его
объясняют снижением чувствительности рецепторов кожи, уменьшением проводимости нервных волокон, нормализацией антидромной (обратной) возбудимости нейронов спинного мозга, участием эндорфинов (натуральных анальгетиков организма) в реализации эффектов криотерапии, регуляцией сосудистого тонуса и др. Происходит кратковременный спазм мышц, который при продолжительном
охлаждении (более 10 минут) сменяется их релаксацией. Снижение
тонуса сокращенных мышечных волокон устраняет спастический
компонент болевого синдрома (разрыв «порочного болевого круга»,
см. рис. 2.32) и позволяет существенно снизить степень тугоподвижности суставов. Обезболивающий эффект криотерапии усиливается
при действии хладоагента на точки акупунктуры.
124
Криотерапия уменьшает признаки воспаления. В основе противовоспалительного эффекта лежат снижение активности медиаторов
воспаления, торможение активности выделяющихся из лизосом протеаз (расщепление белков) и предотвращение размножения микроорганизмов в ране. При этом уменьшается альтерация и отек поврежденных тканей, активизируется регенерация тканей в области трофических язв и длительно не заживающих ран, ускоряются некролиз и очищение гнойно-некротических ран от омертвевших тканей,
замедляется всасывание токсических продуктов в ожоговых ранах.
Холод при локальном воздействии активизирует различные сегментарно-рефлекторные реакции. При воздействии на лобную область они вызывают рефлекторную вазоконстрикцию (сужение просвета) кровеносных сосудов кожи кистей и предплечий. Из-за снижения васкуляризации кожи происходит расширение сосудов в глубже
расположенных тканях (мышцах и внутренних органах), восстановление сердечной деятельности и болевой чувствительности [2, 30].
Криотерапия за счет стимуляции предотвращает угнетение гуморальных факторов иммунитета, действующих опосредованно через
жидкие среды: кровь, лимфу. «Местные» сегментарные реакции возникают преимущественно в органах и тканях тех метамеров тела,
кожа которых подвергается физиотерапевтическому воздействию.
Кроме того при гипотермии в организме могут изменяться процессы антителообразования. Антитела – это специальные молекулы-хранители, которые образуются для того, чтобы противостоять
вирусам, бактериям и прочим паразитам в организме человека
Таким образом, основными лечебными эффектами локальной
криотерапии являются: анальгетический, анестезирующий, гемостатический, противовоспалительный, противоотечный, релаксирующий, трофико-регенераторный, спазмолитический и десенсибилизирующий.
Локальная криотерапия показана при заболеваниях и травмах
суставов, связок и сухожилий, переломах длинных трубчатых костей, ожогах, пролежнях, заболеваниях и травмах нервной системы, ревматоидном артрите, пептических (открытых) язвах желудка
и двенадцатиперстной кишки, остром панкреатите, рожистых воспалениях, ожогах, трофических язвах, ранах, огнестрельных повреждениях и ампутациях конечностей и др.
Холодолечение противопоказано больным с заболеваниями периферических сосудов (болезнь Рейно, облитерирующий эндартериит, варикозная болезнь), серповидно-клеточной анемии, при непереносимости холода. Криотерапию не проводят детям до 5 лет.
125
Благодаря общей криотерапии стимулируется работа сердца и
сосудов, облегчается венозный отток, улучшается обмен веществ,
снижаются воспалительные процессы, улучшается состояние суставов. Резкий температурный контраст способствует стимуляции
всех защитных функций организма и обменных процессов без повреждения кожного покрова. Также происходит глубокое омоложение верхних кожных покровов, поскольку клетки кожи, раздражаясь на холод, начинают активно обновляться. Нормализуется обмен
веществ, потоотделение, восстанавливается нормальное кожное
дыхание. Следует отметить, что общая гипотермия не изменяет
функции сердца и магистральных сосудов.
Природный холод и холодную воду как охлаждающий фактор
нельзя сравнивать с возможностями криотерапии, где применяются
специальные установки и криоагенты, причем для каждого отдельного органа и в зависимости от поставленной задачи (лечение или
косметические цели) применяются свои собственные методы и оборудование. Степень лечебного воздействия будет зависеть от скорости и
глубины охлаждения, которые определяют характер распределения
термических полей в обрабатываемом органе или участке.
Типы гипотермических устройств. Как традиционно получают
холодовое воздействие в приборах криотерапии – криофенах? Его
получают с помощью сжижженых газов – закиси азота или углекислого газа. Эти газы широко используются в медицине, они дешевы, распространяются в баллонах через аптечную сеть.
Азотные криофены работают на жидком азоте. Они нуждаются либо в заправке жидким азотом перед каждой криопроцедурой,
либо в подсоединении к криофену емкости с жидким азотом (сосуда
Дьюара) (рис. 3.13).
С помощью жидкого азота можно быстро создать газо-воздушную (ГВ) струю с температурой до –150 °С, так как кипение и испарение жидкого азота происходит при –197 °С. Несомненным достоинством азотного криофена являются его компактность, легкость и
простота в эксплуатации.
Для получения холода используют также эффект Джоуля-Томсона. Этот эффект состоит в том, что при снижении давления предварительно сжатого газа он охлаждается и становится жидким
непосредственно в наконечнике прибора. Использование эффекта
Джоуля-Томсона исключает проблемы, связанные с получением,
транспортировкой и хранением жидких газов. Прибором, работающим без использования жидкого азота, является, например, криодеструктор (криоаппликатор) КМТ-01 (рис. 3.14). Криодеструктор
126
а)
б)
Рис. 3.13. Многофункциональный аппарат КРИО-01 «Еламед»
для терапии и хирургии, работающий на жидком азоте: а – внешний вид
аппарата; б – при открытой дверце показан сосуд с жидким азотом
7
1
2
3
5
6
4
Рис. 3.14. Криоаппликатор КМТ-01
оснащен 4-ступенчатой системой очистки поступающего газа, которая гарантирует работу КМТ-01 даже на загрязненных, не соответствующих стандартам качества газах. Он оснащен гибким трубопроводом для подачи газа от баллона к зонду.
Криоаппликатор КМТ-01, состоит из адсорбера1 1, предназначенного для очистки и осушения поступающего в прибор газа; вентиля 2
1
Адсорбер (от лат. ad — на, при и sorbeo — поглощаю) — аппарат для поглощения (сгущения) поверхностным слоем твердого тела, называемого адсорбентом (поглотителем), растворенных или газообразных веществ, не сопровождающихся химической реакцией.
127
для подачи газа в прибор; гибкого газопровода 3; рукоятки 4 со
встроенным в нее микроклапаном 5 для включения и дозирования
охлаждения. Рабочим элементом криоаппликатора являются сменные наконечники 6, устанавливаемые на конце рукоятки 4. Штуцер
7 адсорбера 1 служит для подключения криоаппликатора к стандартному баллону с медицинской закисью азота. Подача хладоагента обеспечивается последовательным открыванием вентиля на
баллоне, вентиля 2 и легким нажатием на педаль микроклапана 5.
При этом газ из баллона под давлением поступает в рукоятку 4, где
он расширяется до атмосферного давления, температура его снижается до –80 °С, часть газа сжижается. Холодный газожидкостный
поток интенсивно омывает внутреннюю полость наконечника 6,
быстро и интенсивно охлаждая его. Отработанный газ через специальную оливу на вентиле 2 удаляется из прибора. Двойная защита
гибкого трубопровода гарантирует его от случайных повреждений;
КМТ-01 полностью безопасен для врача поскольку удаляет закись
азота из операционного поля и позволяет выводить ее за пределы
операционной.
Набор сменных наконечников для криохирургии патологических образований кожи (рис. 3.15) содержит утвердившиеся в отечественной и зарубежной криохирургической практике наконечники
круглой формы различного диаметра, скошенные цилиндрические
наконечники и наконечники полусферической формы. Кроме того,
с учетом различной конфигурации патологических образований
кожи, он содержит игольчатый наконечник, наконечник с треугольным, почкообразным, квадратным и прямоугольным сечением
рабочей части, а также наконечник для лечения патологических образований, имеющих ножку, и наконечники цилиндрической формы различного диаметра с вогнутой рабочей поверхностью.
Рис. 3.15. Наконечники для криохирургии
патологических образований кожи
128
Используют и воздушные криофены – это криофены, работающие по принципу кондиционирования обычного воздуха. Технология получения газовоздушной струи в данной конструкции
полностью повторяет технологию получения холодного воздуха,
реализованную в бытовом кондиционере. Достоинство воздушного
криофена в том, что ему не требуется расходного материала на каждую процедуру (рис. 3.16). Недостатки: слабая струя, стационарнонегабаритная конструкция, недостаточная низкая температура газовоздушной струи: всего –40 , –50 °С, длительный процесс выхода
на рабочий режим (до 20 мин).
На современном рынке в качестве гипотермических устройств
с циркулирующим охлажденным криоагентом представлены следующие аппараты отечественного производства: АЛГ-02 (аппарат для
локальной гипотермии желудка), Иней-2, Гипоспаст-1, Гипотерм-1,
Криоэлектроника, Термод, Холод-2Ф, Ятрань и другие. Заграничные аналоги – Linde СЕ, Westfalen Cryostar и др.
Следует отметить, что российские аппараты для локальной криотерапии, используемые для лечения холодом, не уступают импортным образцам по качеству.
Перечисленные аппараты применяются исключительно в клиниках и оздоровительных центрах под контролем специалистов. Современные микропроцессорные технологии не обошли своим вни-
Рис. 3.16. Аппарат для криотерапии Cryo-6 (Германия).
Наличие трех насадок различного диаметра (5, 10 и 15 мм) позволяет
применять как общее охлаждение обрабатываемой поверхности,
так и точечную терапию. Имеется возможность
комбинированного использования с медицинским лазером
129
манием и эти аппараты. Они часто имеют встроенные программы
терапии, сочетающие различные варианты скорости и экспозиции
воздушного потока. Однако аппараты криотерапии, использующие
хладоагенты, в большинстве случаев все же громоздкие, требующие постоянного контроля медицинского работника, в большинстве случаев не имеют надлежащих возможностей регулирования
температуры и воспроизведения термических режимов.
В последнее время появились приборы, использующие криоаппликации с помощью термоэлектрических устройств, основанных
на эффекте Пельтье. Нас, как специалистов – электронщиков, прежде всего интересует именно эта методика.
Элемент Пельтье – это термоэлектрический преобразователь,
принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье – возникновении разности температур при протекании электрического
тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TEC (от англ. Thermoelectric Cooler). Они отличаются простотой
управления, возможностью точного регулирования температуры,
бесшумностью, хорошими массогабаритными показателями, высокой надежностью работы и имеют при грамотном конструктивном
исполнении длительный срок службы.
Принцип действия. В основе работы элементов Пельтье лежит
контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями
энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого материала. При поглощении этой энергии происходит
охлаждение места контакта. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта проводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.
При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности.
Поэтому при практическом применении используется контакт двух
полупроводников (обычно теллурида висмута и германида кремния). Наглядно эти термопары представлены на рис. 3.17 [31].
Любая система, без воздействия внешних сил, стремится к равновесию. Применительно к местам соприкосновения полупроводников с разным типом проводимости (электронной и дырочной) это означает, что на границе веществ образуется «потенциальный барьер»,
или контактная разность потенциалов, препятствующая прохождению свободных носителей из одного типа полупроводника в другой (если их энергия ниже некоторого порога). При этом не следует
130
I
I
дырки
холод
тепло
р
электрон
холод
n
тепло
р
холод
n
Рис. 3.17. Эффект Пельтье
забывать, что «дырок», как физических носителей, не существует.
Ввиду того, что имеется разброс энергетического состояния носителей, часть их может преодолевать этот барьер даже и без внешнего
источника энергии, но этот процесс взаимен и происходит с обеих
сторон спая и приводит к некоторому равновесному состоянию. Равновесие можно нарушить, пропустив через спай (р-n переход)
электрический ток, тем самым дав возможность большему числу
электронов преодолевать контактную разность потенциалов.
Если плюс источника подсоединен к полупроводнику р-типа,
а минус – к полупроводнику n-типа, то свободные электроны на одном
конце полупроводника n-типа будут перемещаться в сторону полупроводника р-типа, а на другом конце – перемещаться от р-n перехода. Соответственно, в полупроводнике р-типа аналогично двигаются
«дырки», но в другом направлении. Тем самым создается ситуация,
когда на левом спае (от полупроводника n-типа) происходит постоянная встреча и рекомбинация основных носителей с выделением тепла, а на правом – формирование этих свободных носителей с отбором
энергии у кристаллической решетки и понижением ее температуры.
Изменение полярности подключения источника питания приведет к эффекту смены теплового состояния – теперь нагреваться будет правый от полупроводника n-типа спай, а охлаждаться – левый.
Для практического применения энергии поглощения тепла одной термопары недостаточно. В термоэлектрическом модуле используется много термопар. Электрически их соединяют последовательно при помощи металлических перемычек. А конструктивно – так,
что охлаждающие и нагревающие переходы расположены на разных сторонах модуля (рис. 3.18).
Полупроводники обычно изготавливаются в виде прямоугольных брусков (выращиванием и последующей нарезкой), устанавли131
ваемых на пластину из диэлектрика (обычно из оксида алюминия,
но иногда используются и более дорогие вещества, если требуется
очень высокая теплопроводность). На пластину наносятся проводящие дорожки, формирующие последовательно – параллельное подсоединение полупроводниковых брусочков, которые подпаиваются
к контактным площадкам, используя механические шаблоны.
При этом не используются оловянные или свинцовые припои,
так как эти металлы достаточно агрессивны к полупроводникам
и могут диффундировать в них, ухудшая термоэлектрические показатели. Свойства использованного припоя в значительной степени определяют максимальную температуру термоэлектрического
модуля (ТЭМ), которая для модулей «бытового» применения (а это
большинство из выпускаемых в мире), обычно находится в диапазоне от 100 до 200°С.
Разумеется, «развертыванием» р-n перехода и соединением двух
разнородных проводников посредством контактной дорожки и пайки вместо одного спая создается два, и на каждом из них будет проявляться свой эффект Пельтье, что в сумме даст худший эффект,
чем при непосредственном контакте полупроводников. Кроме того,
в случае охлаждающего ТЭМ, электрическое сопротивление такого
соединения приведет и к дополнительному паразитному нагреву.
Таких явлений не избежать, поэтому внутренние соединения ТЭМ
делаются толстой напайкой из металла или сплава, соответствующего используемым полупроводникам [31]. Кроме того, так как
элемент Пельтье, по сути, представляет собой простейшее сопроХолодная сторона
Полупроводник
р-типа
Полупроводник
n-типа
Медные
шины
Керамические
пластины
Горячая сторона
Рис. 3.18. Конструкция термоэлектрического модуля
132
тивление для электрического тока, а это значит, что потребляемая
термоэлектрическим элементом мощность затрачивается не только
на перенос тепла, но и большей своей частью выделяется просто
в виде тепла. Таким образом на практике ТЭМ не только переносит
тепло с одной стороны на другую, но еще и добавляет немало своего
собственного тепла. Для того чтобы получить низкие температуры
на «холодной» стороне ТЭМ, надо иметь достаточно эффективный
отвод тепла на его «горячей» стороне.
Количество термопар ТЭМ может доходить до нескольких сотен.
От их количества зависит мощность модуля. Для увеличения перепада температур, возможно последовательное (каскадное) соединение модулей. С обеих сторон ТЭМ накрывают изолирующие керамические пластины. Толщина стандартного термоэлектрического модуля составляет около 2–3 мм, что позволяет использовать этот модуль
в самых разнообразных охлаждающих конструкциях (рис. 3.19).
Количество выделяющейся или поглощающейся теплоты Q пропорционально электрическому току I, проходящему через контакт,
то есть:
Q = Ï × I × t, (3.1)
где П – коэффициент Пельтье (ЭДС Пельтье), зависящий от природы контактирующих проводников (веществ); t –время.
Вид ТЭМ сбоку
Рис. 3.19. Габаритный чертеж модуля TEC1–12706.
Это самый распространенный тип элемента Пельтье
133
Охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье можно,
например, при помощи радиатора и вентилятора. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока,
разность температур может достигать приблизительно 70 °К.
Достоинством элемента Пельтье являются небольшие размеры,
отсутствие каких-либо движущихся частей, а также газов и жидкостей. При обращении направления тока возможно как охлаждение,
так и нагревание – это дает возможность создавать физиотерапевтические приборы, сочетающие охлаждение и нагревание биоткани.
Недостатком элемента Пельтье являются низкий коэффициент
полезного действия, что ведет к большой потребляемой мощности
для достижения заметной разности температур. Это, однако, не снижает его практической ценности.
Пример функциональной схемы аппарата криотерапии, работающего с использованием термоэлемента Пельтье, показан на рис.
3.20. Объектом терморегулирования является подложка (контактный диск), на которой установлен полупроводниковый приемник
сигнала – сигнал тока (ТЭМ). Температуру диска нужно поддерживать постоянной с точностью не хуже 0,1 °С. Нагревает или охлаждает эту подложку элемент Пельтье (ТЭМ), потребляющий при номинальном напряжении ток до 2 А. Для изменения температурного
режима этот ток должен быть регулируемым.
При необходимости стабилизации температурного режима такой
источник должен легко включаться в систему автоматического регулирования через устройство управления, которое сравнивает необхоПодложка
(контактный
диск)
Термоэлемент
Индикатор
Датчик
температуры
воздействия
Устройство
управления
Регулятор тока
Источник тока
Регулятор
температуры
Рис. 3.20. Схема термоэлектрического аппарата для криотерапии
134
димое значение температуры с имеющимся (элемент рассогласования)
и вырабатывает сигнал регулирования тока. Датчиком температуры
является обычно миниатюрный термистор с номинальным сопротивлением порядка 15 кОм, размещенный на подложке в непосредственной близости от приемника и «холодного» спая элемента Пельтье.
Благодаря использованию в конструкции теплопроводящей пасты
термистор имеет с подложкой хороший тепловой контакт. В режиме
ручной регулировки температура стабилизации устанавливается вращением движка подстроечного резистора в схеме регулятора тока.
Интересно рассмотреть пример конструкции термоэлектрического устройства для контактного охлаждения поверхностей с блоком
элементов Пельтье [32]. Термоэлектрическое устройство для контактного охлаждения поверхностей, преимущественно плоских, содержит теплоизолированный корпус с дном и контактным диском,
установленный в нем охладитель с блоками термомодулей, работающих на основе эффекта Пельтье, датчик температуры и регулятор
тока с блоком питания. Охладитель выполнен в виде концентратора
температуры в форме усеченной пирамиды или усеченного конуса.
Блоки термомодулей размещены на основаниях концентратора так,
что один из них, размещенный на большом основании, контактирует с дном поверхностью, на которой выделяется тепло, а другой,
размещенный на малом основании, контактирует с контактным
диском поверхностью, на которой выделяется холод. Дно корпуса
снабжено теплообменником (рис. 3.21).
12
4
3
10
7
1
16
8
2
11
Вода
Вода
Выход
Вход
6
13
5
9
Рис. 3.21. Термоэлектрическое устройство для контактного
охлаждения поверхностей с водяным охлаждением
135
На рис. 3.21: теплоизолированный корпус 1 с дном 2 и контактным диском 3, охладитель 4 и теплообменник 5. Охладитель 4 состоит из блоков термомодулей 6 и 7, которые монтированы на основаниях концентратора 8 температуры. Концентратор 8 выполнен
в форме металлической усеченной пирамиды или усеченного конуса, ось его совпадает с осью корпуса 1. На нижнем основании 9
концентратора 8 при помощи теплопроводного клея или винтов
закреплен холодной стороной блок термомодулей 6, а на верхнем
основании 10 закреплен горячей стороной блок термомодулей 7.
Концентратор 8 зафиксирован в корпусе 1 вспененным пенополиуретаном 11, кроме того, пенополиуретан выполняет в конструкции
роль теплоизолятора корпуса 1 и герметизатора блоков термомодулей 6 и 7. Для контроля температуры в контактный диск 3 встроен датчик температуры 12. Теплообменник 5 может быть выполнен
как в виде водяного радиатора 13, охлаждаемого проточной холодной водой и закрепленного на дне 2 корпуса 1, так и в виде воздушного радиатора 14, обдуваемого вентилятором 15 (рис. 3.22).
Для подачи электропитания в состав термоэлектрического
устройства включен также регулятор тока с блоком питания 16, который преобразует напряжение электросети 220 В, 50 Гц в постоянное напряжение величиной 12...24 В.
Работает термоэлектрическое устройство для контактного охлаждения поверхностей следующим образом [32]. Термоэлектрическое устройство устанавливают контактным диском на плоскую
охлаждаемую поверхность объекта. Через подключенный к сети
регулятор тока с блоком питания 16 на блоки термомодулей 6 и 7
подается рабочее напряжение, при этом на холодной стороне блоков
возникают отрицательные температуры, а на горячей стороне – по3
1
14
15
Рис. 3.22. Термоэлектрическое устройство для контактного охлаждения
поверхностей с воздушным охлаждением
136
ложительные температуры, которые снимаются на блоке 6 теплообменником 5, а на блоке 7 компенсируются отрицательными температурами, возникающими на холодной стороне блока 6, которые
передаются на него путем теплообмена через концентратор 8. Благодаря исполнению концентратора 8 в виде усеченной пирамиды
или усеченного конуса при подходе к блоку 7 температура верхнего
основания усеченной пирамиды понижается, что, в целом, позволяет получить на контактном диске 3 более низкие температуры,
а значит, и снизить энергетические затраты на их получение. Концентратор 8, дно 2 и контактный диск 3 корпуса 1 изготовлены из
теплопроводного материала, преимущественно на основе меди или
алюминия, что также ведет к снижению энергетических затрат.
Прибор локальной криотерапии «ХОЛОД-01», предназначенный
для локального контактного охлаждения поверхностных слоев биологической ткани, показан на рис. 3.23.
2
1
3
4
5
6
Рис. 3.23. Аппарат для локальной гипотермии «ХОЛОД-01»:
1 – индикатор рабочего режима и тревожной сигнализации; 2 – входное
вентиляционное отверстие с защитной металлической решеткой;
3 – выходные вентиляционные отверстия-жалюзи, 4 – адаптер;
5 – сменная насадка с диаметром рабочей поверхности 50 мм;
6 – сменная насадка с диаметром рабочей поверхности 6 мм
137
В состав аппарата входит источник питания, устройство термоэлектрическое с охлаждающей рабочей поверхностью диаметром
30 мм и сменные насадки с рабочими поверхностями диаметром 50
и 6 мм. Температура на рабочей поверхности диаметром: 30 мм –
минус 8 °С; 50 мм – минус 7 °C; 6 мм – минус 6 °C.
Аппарат может использоваться в лечебных учреждениях и в домашних условия по рекомендации врача. Проведение процедур с помощью аппарата самим пациентом в домашних условиях не требует
специальной подготовки и специальных навыков. Важным достоинством аппарата является возможность его применения в острый
период, сразу после полученной травмы, когда другие методы физиотерапевтического лечения противопоказаны.
Даже непродолжительное воздействие аппаратом снимаем боль,
уменьшает отек и воспаление тканей. Устойчивый терапевтический
эффект достигается многократным периодическим воздействием по
15–20 минут до трех раз в день в течение 5–10 дней.
Далее на рис. 3.24 показан аппарат криотерапии Kryotur 600.
В нем используется дозированное контролируемое воздействие хоа)
б)
в)
г)
д)
Рис. 3.24. Аппарат криотерапии Kryotur 600:
а – общий вид аппарата; б – электронейростимулятор «Стимутур 600»
(приставка к Криотур 600); в – манжета почкообразная охлаждающая
до +12°С; сменные головки к аппарату: г – головка охлаждающая до –10°С
терапевтическая, для динамической работы; д – головка охлаждающая
до –35 °С для криодеструкции
138
лодом с помощью охлаждающей манжеты (до +12 °С) или головки
со сменными насадками (до –10 °С) (табл. 3.2; 3.3). Глубокая заморозка осуществляется с помощью дерматокосметологической головки (до –35 °С).
Прибор использует возможность сочетанного воздействия криотерапии и нейростимуляции (криоэлектронейростимуляции (КЭНС))
при подключении приставки для нейростимуляции «Стимутур 600».
Она предназначена для сочетанного воздействия через головку холодом (10 оС) и одним из 3 токов (2 тока ЧЭНС и 1 ток миостимулирующий).
Один электрод накладывается индифферентно, а вторым электродом является головка охлаждающая до –10°С. При этом достигается двойной эффект обезболивания за счет холода и тока ЧЭНС,
или же обезболивание за счет холода и миостимуляция с помощью
соответствующего тока.
Таблица 3.2
Сменные насадки для головки глубокой заморозки
Сменные насадки для головки глубокой заморозки до –35 °С
(диаметр мм)
2  мм
4  мм
6  мм
8  мм
входит
в комплект
головки
10  мм
12  мм
14  мм
Таблица 3.3
Сменные насадки для головки охлаждающей
Сменные насадки для головки охлаждающей до –10 °С
Конусная
с полушарием
на вершине
конуса 1 см2
Плоская круглая
7 см2 входит
Плоская груглая Плоская груглая
в комплект
10 см2
14 см2
головки
139
Манжета предназначена для длительного воздействия холодом
или проведения процедуры в автоматическом режиме. Под манжету подкладывается датчик температуры для контроля реальной
температуры на поверхности кожи пациента. К прибору прилагается транспортировочный ударопрочный кейс. В кейс помещаются
все принадлежности, включая «Стимулятор 600».
Режимы работы:
Непрерывный режим работы до 36 часов без ограничений.
Постоянная температура. В данном режиме производится
охлаждение головок или манжеты до необходимой температуры и
поддержание данной температуры во время всей процедуры.
Импульсный или прерывистый режим. В данном режиме время охлаждения и паузы выбираются и устанавливаются.
Режим «биоциклов». В данном режиме время охлаждения и
пауза зависят от особенностей системы терморегуляции пациента.
Выбирается и задается диапазон температур, в котором аппарат
будет работать. Аппликатор (резиновая манжета) охлаждается до
установленной минимальной температуры. Затем фаза охлаждения
прекращается, начинается пассивный разогрев манжеты телом пациента. После достижения установленной максимальной температуры начинается очередная фаза охлаждения аппликатора. Время
процедуры, минимальная температура охлаждения и максимальная температура пассивного согревания манжеты устанавливаются
произвольно.
3.3. Ударная контрпульсация
Усиленная наружная контрпульсация (англ. enhanced external
counterpulsation, EECP) – безоперационный метод лечения сердечно- сосудистой системы. Методы временной помощи сердцу и замены его нагнетательной функции механическими устройствами
объединены понятием «вспомогательное кровообращение» (ВК).
Наибольшее распространение получили следующие методы ВК –
внутриаортальная баллонная контрпульсация и усиленная наружная (неинвазивная) контрпульсация (УНКП) [33–36]. Метод наружной контрпульсации зарегистрирован в Реестре новых медицинских технологий Росздравнадзора за номером ФС-2006/152.
Внутриаортальная баллонная контрпульсация (ВАБК) – инвазивная медицинская методика, использующая специальный
компрессор (насос, помпу), который меняет давление в аорте. Через
бедренную артерию в аорту вводится под рентгенологическим кон140
а)
Подключичная
артерия
б)
Помпа
Бедренная артерия
в)
Помпа +
Рис. 3.25. Внутриаортальная баллонная контрпульсация:
а – путь введения баллона; б – состояние во время систолы;
в – состояние во время диастолы
тролем катетер большого диаметра с закрепленным на его конце полиуретановым баллоном объемом от 15 до 50 мл (рис. 3.25).
Баллончик занимает 90 % физиологического просвета артерии.
Оптимальное положение катетера – в нисходящей части грудной
аорты, верхушка баллона должна быть расположена примерно
на 2 см дальше устья левой подключичной артерии (рис. 3.25, а).
Через катетер в баллон от специального аппарата поступает гелий для нагнетания и последующего всасывания, т.е. периодического раздувания и сдувания баллончика в соответствии с фазами
сердечного цикла, что обеспечивает временную поддержку насосной функции сердца.
Ритм работы компрессора определяется автоматически по желудочковому ЭКГ – комплексу (рис. 3.26). Если баллон в аорте раздувается сразу после систолы, то диастолическое давление наполнения увеличивается и кислородный баланс миокарда улучшается.
Раздувание также перемещает кровь из аорты и увеличивает пери141
R
ЭКГ
P
Q
T
P
S
Систола
Диастола
Систола
Рис. 3.26. Электрокардиограмма: зубец Р появляется при возбуждении
предсердий; комплекс зубцов QRS – желудочковый; зубец T возникает
«на выходе» сердечной мышцы из состояния возбуждения
ферический поток. Баллон сдувается непосредственно перед систолой, что создает низкое давление в аорте в начале желудочкового
выброса, снижая постнагрузку (и, следовательно, потребление кислорода) с одновременным увеличением выброса.
При проведении усиленной наружной контрпульсации исключается контакт крови с исполнительным устройством, а гемодинамический эффект (эффект обеспечения движения крови в сосудах) ее сравним с воздействием баллонной внутриаортальной контрпульсации.
Усиленная наружная контрпульсация – метод синхронизированного лечебного периодического воздействия на ткани нижних
конечностей и малого таза пациента манжетами со сжатым воздухом (рис. 3.27). К манжетам подключают воздушные шланги, которые надувают и сдувают их в одном ритме с сердцем. Манжеты
повторяют цикл «накачивание–откачивание» 60–80 раз в минуту,
в соответствии с сердечным ритмом. Раздувание синхронизируют
с началом диастолы. Одновременное опорожнение (сдув) всех манжет происходит перед началом систолы.
Результатом такого воздействия является уменьшение механической работы сердца. Фактически, компрессионное воздействие на
гемодинамику оказывается в противофазе с работой сердца, отчего
метод и получил свое название – наружная контрпульсация.
Еще раз повторим, что термин диастола означает расслабление
мышцы. Во время сердечного цикла происходит повышение и снижение давления крови, соответственно высокое давление в момент
систолы желудочков называется систолическим, а низкое во время
их диастолы – диастолическим.
Под действием периодической синхронизированной компрессии нижних конечностей от периферии к центру в раннюю диастолу происходит увеличение скорости кровотока в венозном русле.
142
Верхние
манжеты
Средние
манжеты
Нижние
манжеты
Верхние
манжеты
Средние
манжеты
Нижние
манжеты
Рис. 3.27. Усиленная наружная контрпульсация. Шаг 1, надувание
нижних манжет инициирует ретроградную пульсовую волну.
Шаг 2, надувание манжет на нижней части бедра, на 50 мс позднее.
Шаг 3, надувание манжет на верхней части бедра, на 50 мс позднее.
Шаг 4, одновременное сдувание всех 3 манжет
В результате усиливается ретроградный (обратный) артериальный
кровоток и увеличивается диастолическое давление в аорте, а в раннюю систолу при быстром спуске воздуха из манжет увеличивается
венозный возврат к правым отделам сердца, снижается сосудистое
сопротивление и уменьшается нагрузка на сердце.
Периодическое растяжение кардиомиоцитов (кардиомиоциты –
мышечные клетки сердца) приводит к различным физиологическим эффектам, прежде всего, повышению перфузионного давления в коронарных артериях.
У взрослого здорового человека, находящегося в состоянии покоя (лежа) в условиях, близких к стандартным условиям физиологических измерений, уровень перфузионного давления в коронарной артерии сердца составляет ~60–80 мм рт ст.
Периодическое растяжение кардиомиоцитов приводит также
к усилению их сократительной способности (закон Франка-Старлинга) и активации ангионеогенеза (образование новых сосудов) коронарных артерий с формированием новых колатералей (боковых
или обходных путей кровотока), улучшению эндотелиальной (защитной барьерной) функции и увеличению коронарного кровотока
143
гипоперфузируемого (имеющего слабую микроциркуляцию) участка миокарда.
Усиленная наружная контрпульсация может осуществляться с помощью программно-аппаратного комплекса «Кардиопульсар» [33].
Комплекс состоит из
– функционального ложемента, содержащего компрессор,
устройства формирования импульсов давления в манжетах и системы медицинского контроля, регистрирующую ЭКГ, фотоплетизмограмму (ФПГ), уровень насыщения крови кислородом (SpO2), артериальное давление (АД);
– комплекта компрессионных манжет для голеней, бедер и ягодиц;
– управляющего компьютера.
Некоторые из перечисленных диагностических датчиков видны
на руке пациента (рис. 3.28).
Синхронизация компрессионного воздействия с сердечным циклом осуществляется на основе электрокардиографического (ЭКГ)
сигнала, а наблюдение за гемодинамическими эффектами – с помощью сигнала фотоплетизмограммы (рис. 3.29).
Программное обеспечение комплекса работает в среде MS
Windows 2000/XP/7. Оно включает программное обеспечение «реального времени» для обеспечения самой процедуры (воздействия и
визуализации), а также мощную базу данных (БД), способную работать в окружении медицинской информационной системы.
Это позволяет полностью документировать ход процедуры, вести
динамическое наблюдение за параметрами больного в течение всего
цикла, получать статистическую информацию обо всех пациентах,
участвовавших в лечении и реабилитации. Система дает возмож-
Рис. 3.28. Аппаратно-программный комплекс «Кардиопульсар»
144
I
R
II
R B
III
Рис. 3.29. Пример сигналов фотоплетизмограммы,
ЭКГ и сигнала пульсовой волны: I – объемная фотоплетизмограмма;
II – электрокардиограмма; III – сигнал пульсовой волны (форма
пульсовой волны может существенно отличаться
для разных людей и разных состояний)
ность получать бумажные копии отчетов и формы сигналов, а также передавать их в локальную вычислительную сеть учреждения.
Блок медицинского контроля позволяет существенно влиять
на организацию работы контрпульсатора, осуществляя не только
медицинское наблюдение за пациентом, но и регулируя характер
ретроградной пульсовой волны. Принцип усиленной наружной
контрпульсации состоит, как мы уже знаем, в создании мощной
ретроградной волны кровотока, которая осуществляется благодаря
синхронизированной работе трех групп пневматических манжет,
накладываемых на голени, бедра и ягодицы пациента. Медико-технические характеристики аппарата приведены в табл. 3.4.
Синхронизированная работа манжет складывается из нескольких элементов:
а. Синхронизация работы манжет между собой – секвенциальное (последовательное) давление манжет. В начале появления метода, компрессия выполнялась синхронно, путем одновременного
сдавливания голеней и бедер пациента. В современных системах
контрпульсации (в частности, в системе «Кардиопульсар») этот параметр является изменяемым, что позволяет регулировать время
между последовательной компрессией манжет.
б. Синхронизация работы пневмокомпрессора с электрокардиограммой пациента позволяет создавать ретроградный артериальный кровоток таким образом, чтобы ретроградная пульсовая волна
достигала дуги аорты точно к началу диастолы. Повышение артериального давления в этот момент существенно увеличивает давление
145
Таблица 3.4
Медико-технические характеристики
аппаратно-программного комплекса «Кардиопульсар»
Регистрируемые физиологические данные
Электрокардиограмма
Входное сопротивление
100  Мом
Защита от дефибрилляции
Есть
Частотный диапазон
0, 1–100 Гц
Фотоплетизмограмма и SpO2
Диапазон определения значений SpO2
Погрешность измерения SpO2
От 50 до 100 %
В диапазоне
от 80 до 100 % ±2 %
Артериальное давление
Метод измерения
Тахоосциллография
Диапазон измерения давления
До 300 мм рт. ст.
Характеристики воздействия
Диапазон давления в манжетах
50–300 мм рт. ст.
Диапазон измерения давления
До 300 мм рт. ст.
в коронарных артериях, улучшая перфузию миокарда, приводя
к эффекту диастолического усиления.
в. Практически мгновенное одномоментное снижение давления
во всех манжетах до нуля в конце диастолы приводит к созданию
волны отрицательного давления в систолу и приводит к созданию
эффекта систолической разгрузки миокарда, то есть к снижению
постнагрузки.
г. Сила компрессии манжет также регулируется аппаратно, позволяя создавать и поддерживать необходимый уровень давления.
Давление, создаваемое в манжетах, должно обеспечивать окклюзию артерий нижних конечностей, а следовательно, превышать исходное систолическое давление у пациента на 20–30 мм рт. ст.
д. Возможность работы как двух групп манжет (голень/ бедро),
так и включение в работу тазовых манжет. Это позволяет создавать
более мощную пульсовую волну, однако, по нашим наблюдениям,
имеет определенные ограничения, связанные с работой электрокардиографического блока, – снижается качество снимаемой ЭКГ, что
затрудняет синхронизацию пневмокомпрессии.
146
е. Дополнительная регистрация фотоплетизмограммы позволяет непосредственно во время проведения процедуры наблюдать за
гемодинамическими эффектами контрпульсации. Во время воздействия в диастолическую фазу сердечного цикла на графике появляется дополнительная пульсовая волна. Также, как правило,
наблюдается ослабление систолической пульсовой волны. Отношение амплитуды диастолической волны к амплитуде систолической
волны носит название диастоло-систолического индекса, позволяя
количественно оценить уровень диастолического усиления.
Особенностью аппаратно-программного комплекса «Кардиопульсар» является возможность использования аппарата в режиме
ангиотерапии (лечения кровеносных сосудов). В этом случае пневмокомпрессия происходит в направлении физиологического тока
артериальной крови, путем сжатия вначале проксимальной манжеты, а затем дистальной, что приводит к формированию антеградной
(прямой) пульсовой волны. Необходимо также отметить, что в результате сжатия проксимальной манжеты происходит формирование и ретроградной (отраженной) пульсовой волны, которая приводит к усилению конечно-диастолического давления в аорте.
Дополнительную безопасность проведения процедуры обеспечивает возможность автоматического и ручного отключения аппарата
как с пульта оператора, проводящего сеанс УНКП, так и с помощью
«быстрой кнопки» самим пациентом.
Противопоказания к наружной контрпульсации:
– недостаточность аортального клапана;
– некоторые нарушения ритма сердца;
– повышенное артериальное давление, неконтролируемое лекарственными препаратами;
– тромбоз (закупорка) глубоких вен ног;
– повышенная кровоточивость;
– беременность;
– онкологические заболевания.
3.4. Ударно-волновая терапия
Ударно-волновая терапия (УВТ) (иногда ее называют импульсно-волновой) – метод лечения, основанный на применении акустических волн (ударных волн) для воздействия на ткани организма
человека. В результате такого воздействия происходит усиление
кровотока в тканях, ускорение обмена веществ, разрыхление оссификатов (образовавшейся костной ткани), дробление камней,
147
достигается выраженный обезболивающий эффект [37–40]. Способ
борьбы с болью в мышцах и суставах при помощи ударных волн разрабатывали для спортсменов. Но он помогает и при таких массовых
заболеваниях, как артроз и артрит, при растяжении мышц и связок, состояниях после травм.
Впервые ударные волны в медицине применили при лечении почечнокаменной болезни для дробления камней в почках. Метод назвали «литотрипсия». Одновременно изучалось, как ударные волны
действуют на кости, мягкие ткани, связки, сухожилия. Подбиралась оптимальная частота и энергия звуковых волн. В итоге появились сертифицированные аппараты, генерирующие волны низкой
частоты – от 1 до 15 Гц. Создаваемая аппаратом ударная волна либо фокусируется на небольшом объемном участке с поперечным размером
2–8 мм, либо распространяется радиально, захватывая большой участок. Ударная волна создается за пределами организма. Ультракороткие импульсы волновой энергии проникают в точку фокуса, которой
является камень почек или мочеточников, и создают в ней давление
до 160 кПа. Такое напряжение и ведет к разрушению конкремента. На многих моделях литотрипторов рентгеновская локация и фокусировка конкремента дополняется ультразвуковым наведением [39, 40].
Основу метода ударно-волновой терапии составляет воздействие
на ткани ударными волнами с высокой амплитудой давления инфразвукового частотного диапазона (не путать с ультразвуком –
различные по своей природе и воздействию волны). Инфразвук –
упругие колебания и волны с частотами, лежащими ниже области
слышимых человеком частот. Обычно за верхнюю границу инфразвукового диапазона принимают 16–20 Гц. Такое определение условно, поскольку при достаточной интенсивности слуховое восприятие
возникает и на частотах в единицы Гц, хотя при этом исчезает тональный характер ощущения и делаются различимыми лишь отдельные циклы колебаний. Нижняя частотная граница инфразвука неопределенна; в настоящее время область его изучения простирается вниз примерно до 0,001 Гц.
Инфразвук вреден для человека. Однако в медицине инфразвук
ограничен четкими значениями частоты и амплитуды, исходящими от аппарата ударно-волновой терапии; лечение с его помощью
находится под строгим контролем специалистов. В любом аппарате
ударно-волновой терапии предусмотрено несколько датчиков, чтобы у лечащего врача была возможность выбрать наиболее подходящий конкретному пациенту инфразвуковой спектр и направить его
на требующий лечения орган (рис. 3.30).
148
Рис. 3.30. Ударно-волновая терапия при артрозе
Ударные волны способны передавать энергию от точки генерации к участкам, находящимся на сравнительно большой глубине.
К уникальным свойствам ударных волн относится их способность
передавать импульсную энергию в однородные ткани организма
со скоростью 1500 м/с без повреждения тканей. В качестве проводника ударно-волновой терапии выступает датчик и специальный
контактный гель, которым смазываются участки тела, чтобы обеспечить воздействие волн на подлежащий лечению орган.
Ударные волны принято определять как вибрации переменного
давления, которые распространяются в трех измерениях и приводят к повышению давления в течение короткого промежутка времени. В большинстве случаев такое максимальное давление достигается в пределах нескольких наносекунд.
При высоких давлениях передний фронт полуцикла положительного давления становится почти скачкообразным. Именно это
свойство позволяет называть волну ударной. Помимо скачкообразного импульса положительного давления ударные волны характеризуются фазой напряжения с отрицательным давлением Р2, которая следует за фазой положительного давления (рис. 3.31, рис. 3.32).
Основные параметры ударных волн: максимальное положительное
давление (Р1), которое варьирует в зависимости от типа оснащения
прибора от 5 до 120 МРа (рис. 3.32); максимальное отрицательное
давление (Р2); время нарастания t1, время импульса τи, время спада t2. Значения всех параметров зависят от диапазона источника
ударной волны и используемых настроек [37].
Основу лечебного воздействия дистанционной ударно-волновой
терапии (УВТ) составляет эффект микрокавитации. Говоря простым языком, инфразвук проходит на границе тканей, которые
149
τи
Давление
Р1
t1
t2
Р2
Время
Рис. 3.31. Ударная волна. Свойства ударной волны:
высокая амплитуда Р1, короткое время нарастания t1,
короткое время импульса τи, большое время спада t2
МПЛВ 1
2
МПЛВ
С
Аδ
Аβ
Аα
Аβ
С
Аδ
МПЛВ
Рис. 3.32. Идеализированный импульс давления
различаются между собой по плотности. Это может быть граница
мышц и костей, связок и костей, фасций и мышц или фасций и костей, хрящей и мягких тканей или рубцов и мышц. Ударно-волновая терапия вызывает микровибрацию, в результате которой начинается разрыхление микрокристаллов кальция в местах его чрезмерного отложения, а также фиброзных и рубцово измененных тканей
150
в местах их повреждения, воспаления и других болезненных изменений. Ударная звуковая волна, проникая в триггерные зоны, вызывает активизацию процессов регенерации. Триггерные зоны (точки) – это зоны с ощутимыми узелками напряжения, уплотнения,
расположенные в мышечных волокнах, при прикосновении или надавливании вызывающие неприятные ощущения, дискомфорт или
боль.
Концепция эффекта действия ударной волны при ортопедических заболеваниях базируется на том, что ударная волна стимулирует и активирует реваскуляризацию (восстановление сосудов) и
другие адаптивные возможности восстановления нормальной тканевой структуры. Кроме того, ударная звуковая волна помогает блокировать передачу импульсов болевыми рецепторами и таким образом уменьшить чувствительность и боль.
Если имеются фиброзы или рубцы, или иные изменения и воспалительные процессы в тканях и органах, инфразвуковые волны
начинают работу с ними, приводя в конечном итоге их к нормальному состоянию.
В урологии ультракороткие импульсы волновой энергии проникают в точку фокуса, которой, например, является камень почек
или мочеточников, и создают в ней давление до 160 кПа. Такое напряжение ведет к разрушению камня.
Что касается спортивной медицины, то ударно-волновую терапию используют не только для лечения травм, но и для их предотвращения [40]. Нередко спортивные травмы – следствие функциональной неготовности мышц к физическим нагрузкам. Профилактическое действие ударных волн на определенные группы мышц
перед тренировочным процессом и после него восстанавливает биомеханику плечевого пояса (это очень важно для теннисистов, гольфистов, хоккеистов, бадминтонистов, волейболистов), благодаря чему
движения становятся точнее и спортсмены меньше ошибаются.
Новой тенденцией является применение ударно-волновой терапии в кардиологии. Научные исследования показали способность
ударной волны вызывать образование новых кровеносных сосудов.
Источник сфокусированной акустической волны воздействует на
сердце в определенных точках по периферии ишемизированного
участка миокарда, вызывая образование новых сосудов в зоне ишемии миокарда.
Всего существуют 3 вида УВТ, каждый из которых имеет свои
особенности и показания к применению. Прежде всего, их особенностью является физика формирования волны. В медицине исполь151
зуется 3 вида ударных волн: радиальная (R-SWT), фокусированная
(F-SWT) и планарная (P-SWT).
Радиальная акустическая волна в медицине обладает мягкой
энергией и максимальная ее энергия сосредотачивается на поверхности тела в месте контакта аппликатора с кожей, далее, проникая
вглубь ткани она рассеивается. Метод использования таких волн
получил название «радиальная ударно-волновая терапия» (РУВТ).
Они характеризуются большей длительностью, чем фокусированные или планарные ударные волны, и не могут быть сфокусированы на глубоких целевых областях. Их глубина проникновения
составляет от 1 до 3 см. Максимальная плотность потока энергии
радиальных волн находится в точке соприкосновения передатчика
удара с кожей пациента. Часто очаг воспаления при ортопедических заболеваниях расположен в основном поверхностно, и в таких
случаях фокусировать ударные волны нет необходимости (воспаление сухожилий на большом протяжении, спастика мышц). С помощью РУВТ сравнительно легко устраняются спазмы мышц, и сеанс
лечения требует мало времени.
Сфокусированная ударно-волновая терапия (F-SWT) – в этом
случае ударная волна фокусируется в определенной точке и на определенной глубине подобно световому лучу под выпуклой линзой.
Фокусированные ударные волны характеризуются малой длительностью и сосредоточением в фокальной зоне вне терапевтической
головки. Излучатель расположен дистантно от тела, поэтому часто
ее называют дистанционной ударно-волновой терапией (ДУВТ).
При этом мощность волны на поверхности тела минимальная, и она
усиливается по мере достижения выбранного фокуса излучения.
Это позволяет сосредоточить энергию в конкретной точке организма
и передать её в нужное место в большом количестве, избежав при этом
повреждения окружающих тканей. В качестве излучающего элемента в таких аппаратах применяют пьезоэлектрический кристалл.
Основным преимуществом F-SWT считается возможность создания
высокой концентрации энергии излучения в определенном узком
фокусе, что необходимо для дробления камней в почках или желчном пузыре, разрушения грыж межпозвонковых дисков, спаек и
остеофитов внутри спинного канала или суставных поверхностей,
что определяет область применения сфокусированной ударно-волновой терапии в урологии и ортопедия. Ультракороткие импульсы
волновой энергии проникают в точку фокуса, которой является камень почек или мочеточников, и создают в ней давление до 160 кПа.
Такое напряжение и ведет к разрушению конкремента.
152
125 мм
60 мм
30 мм
40 мм
Причем в настоящее время используются различные варианты
генерации и передачи ударных волн (рис. 3.33). На многих моделях
литотрипторов рентгеновская локация и фокусировка конкремента
дополняется ультразвуковым наведением [39, 40].
Основным недостатком является высокая стоимость аппарата
и излучающего элемента.
Различные насадки могут использоваться для того, чтобы изменить глубину проникновения ударных волн, таким образом регу-
Фокусированная ударная волна
Планарная волна
Радиальная ударная волна
(аппликатор DI 15)
Радиальная ударная волна
(аппликатор R15)
Рис. 3.33. Виды ударных волн
153
лируя ее в зависимости от конфигурации и глубины расположения
тканей, на которые нужно воздействовать.
Планарная ударно-волновая терапия (P-SWT) представляет собой волну в виде столба, где плотность энергии постоянная на всем
протяжении. Это означает, что и на поверхности тела и в глубине
тканей создается одинаковое по мощности излучение. Данный эффект особенно затребован в косметологии при расщеплении подкожной жировой клетчатки для борьбы с явлениями целлюлита.
При определенных условиях P-SWT может применяться и в ортопедии, занимая промежуточное положение между R-SWT и F-SWT.
Радиальные волны давления генерируются баллистическим методом в механическом генераторе ударных волн. Механический генератор ударных волн представляет собой систему, использующую компрессор, для создания необходимого давления в рабочей рукоятке.
К компрессору подсоединен шланг высокого давления, через который
подается сжатый под определенным давлением воздух (рис. 3.34).
Воздух разгоняет поршень 2 по узкой трубочке, давление в которой возрастает. Поршень, в свою очередь, бьет по рабочей поверхности насадки, создавая ударный импульс. Насадка же воздействует непосредственно на кожу, а через нее и на подлежащие ткани.
Сжатый воздух придает ускорение поршню (ударнику), который
толкает аппликатор 1, размещенный на коже, придавая ему большую кинетическую энергию. Максимальная энергия радиальных
ударных волн концентрируется на поверхности тела в месте контакта насадки с телом.
Использование контактного геля (ультразвуковой гель или касторовое масло) способствует тому, что динамический импульс, через аппликатор передаваемый тканям в виде ударной волны, про-
Рис. 3.34. Механический генератор ударных волн: 1 – аппликатор;
2 – поршень; 3 – сжатый воздух
154
должает распространяться в организме в виде сферических или
шарообразных волн, т.е. радиально, и постепенно теряет энергию
с увеличением глубины проникновения, поэтому называется радиальной ударной волной.
Доказано, что эффективная глубина воздействия импульса, производимого при помощи механического генератора, составляет не
более 1 сантиметра. Для того чтобы оказать воздействие на более
глубокие ткани, специалисту приходится плотнее прижимать аппликатор к телу пациента, доставляя, тем самым, неприятные ощущения в болезненной области. Нередко на коже, после проведения
процедуры на таком аппарате, появляются гематомы. Как правило, аппараты, использующие пневматический принцип генерации
ударной волны значительно дешевле аппаратов, использующих
другие генераторы. Может быть, именно поэтому они получили такое распространение в России. Это не означает, что пневматические
аппараты, использующие механические генераторы, плохи, просто
применить их к большинству ортопедических заболеваний не получится из-за маленькой глубины проникновения.
Такие аппараты нашли свое применение в косметологии, они
прекрасно дополняют фокусированные генераторы. Также применяются такие машины для вибромассажа.
Эффективность метода клинически протестирована, и он с успехом применяется также в ортопедии.
В литотрипторах существует в основном три типа генерации
ударной волны – электрогидравлический, электромагнитный и пьезоэлектрический. Каждый из способов дистанционной ударной волновой терапии (ДУВЛ) имеет свои преимущества и недостатки.
Пример схемы генерации ударных волн при дистанционной
ударно-волновой литотрипсии приведен на рис. 3.35.
F
1
2
Рис. 3.35. Схема фокусирования ударных волн
при дистанционной ударно-волновой литотрипсии: 1 – электрод;
2 – бронзовое полуэллиптическое зеркало; F – фокус ударной волны
155
Поскольку электроразрядник помещен в первом фокусе бронзового эллипсоидного зеркала, то распространяющиеся ударные волны собираются в зоне второго фокуса эллипса F, который совмещают с конкрементом (рис. 3.35). Идеальной ударной волной для целей дезинтеграции камней почек считается волна чистого давления
с временем нарастания 1 наносекунда и длительностью полуцикла
200 наносекунд. Такая ударная волна способна разрушать камень
на фрагменты размером меньше 1 мм.
Большинство современных аппаратов ДУВЛ передает ударноволновую энергию через заполненный водой канал. С физической
точки зрения, вода является лучшим проводником для передачи
ударных волн в тело человека. Температура воды должна обеспечивать комфортные условия для пациента и обычно она составляет
37 °С. Поскольку вода обладает акустическим импедансом, аналогичным мягким тканям, она может служить контактной средой для
передачи ударных волн от генератора к ткани в отличие от воздуха,
который имеет совершенно другой импеданс. В связи с этим воздух
удаляется из аппаратов ДУВЛ с помощью дегазации. Это позволяет
свести потери энергии в воде к минимуму. Образующиеся пузырьки
воздуха непосредственно на коже пациента могут приводить к ее покраснению. Их можно снять рукой.
Электрогидравлический способ, создающий межэлектродный
разряд, который приводит к локальному повышению давления, является самым простым по конструкции генератором ударных волн,
что делает его недорогим в производстве и удешевляет литотриптер
в целом. Электрический разрядник представлен двумя подводными металлическими электродами, соединенными последовательно
с конденсатором, заряжающимся до высокого напряжения. В результате разряжения в воду электрической энергии конденсатора
резко повышается температура воды до образования пара, а затем
и плазмы. Возникает импульс давления сжатия P1, затем импульс
отрицательного давления P2 (см. рис. 3.32). Эффективность разряда
связана с величиной зазора и напряжением. Следует отметить, что
происходящая вследствие высокой температуры эрозия электродов
приводит к необходимости их периодической замены.
Ударная волна проходит в тело человека при контакте с водной
подушкой без воздушных пузырьков в месте соприкосновения. Для
обеспечения соответствия положения подушки и пациента имеется специальный регулирующий модуль управления. Метод также
позволяет за счет изменения характеристик электрической искры
и расстояния между электродами изменять длительность импуль156
са и поперечный размер фокального пятна, что позволяет выбирать
наиболее оптимальные и наименее травматичные режимы. Другим
преимуществом этого типа литотриптеров является сравнительно
малая продолжительность импульса и величина отрицательной
фазы ударной волны.
Недостатками являются:
– Быстрый износ электродов (1 электрод – 1 камень), что значительно повышает эксплуатационные расходы.
– Неравномерный износ электродов, а также наличие продуктов
износа электродов в искровом зазоре приводит к значительным колебаниям формы искры, а значит длительности и энергии ударной
волны, размеров фокуса. По литературным данным, различие в характеристиках следующих друг за другом ударных волн может достигать 40 %. Это ведет к непредсказуемому эффекту от литотрипсии, включая вероятность повреждения мягких тканей за счет эффекта кавитации.
– Высокая шумность генерации ударной волны, что требует применения средств защиты слуха.
– Сильное электромагнитное поле, создаваемое этим типом литотриптеров, представляет опасность для пациентов с нарушениями
сердечного ритма и искусственными водителями ритма сердца, что
требует обязательного контроля ЭКГ при проведении процедуры.
Второй способ – электромагнитный: через катушку пропускается переменный ток, что вызывает возникновение вокруг нее переменного магнитного поля. Под действием этого поля мембрана начинает вибрировать и генерировать ударную волну, которую линза
фокусирует на камне.
Чтобы представлять себе принцип действия электромагнитных
литотрипсоров, рассмотрим схемы (рис. 3.36–3.40) в соответствии
с патентом [39]. Генератор ударных волн состоит из неподвижно закрепленной плоской спиральной катушки 1 (рис. 3.37), выполненной
в виде не менее, чем двух компланарных спиралей 2, 3 (рис. 3.36).
Компланарные спирали – спирали, создающие магнитные векторы, лежащие в одной плоскости.
Внутренние концы спиралей 2, 3 соединены и подключены через токоведущий элемент к второму электроду управляемого разрядника 4, а внешние концы через токоведущие элементы к вторым
выводам конденсаторов 5, 6, первые выводы которых подключены
к первому электроду разрядника 4.
Заряд конденсаторов осуществляется через резистор 7. Разрядник 4 установлен либо на одной стороне отрезка металлической
157
прямоугольной трубы 8 (при двух спиралях) (рис. 3.37), либо на основании призмы 9 (рис. 3.39) с числом боковых граней, равным числу спиралей (при количестве спиралей больше двух).
2
3
5
6
4
7
U
Рис. 3.36. Электрическая схема генератора для случая, когда катушка
состоит из двух компланарных спиралей
14
A
12
1
1
13
A
8
5
6
11
4
Рис. 3.37. Генератор с двухспиральной катушкой
A–A
9
Б
2
2π
π
3
Б
Рис. 3.38. Сечение по А–А
158
Рис. 3.39. Вид снизу
Б–Б
11
10
10
Рис. 3.40. Сечение по Б–Б
Вторая сторона отрезка трубы 8 и второе основание призмы 9
механически связаны с внутренними концами спиралей. На внешних концах спиралей установлены П-образные металлические
скобы 10. Плоский электрод 11 образует со скобами 10, отрезком
прямоугольной трубы 8 или призмой 9 полосковые линии, к которым подключаются конденсаторы 5, 6. Перед спиральной катушкой 1 установлена плоская мембрана 12, отделенная от спирали
слоем изоляции 13. Для фокусирования плоской ударной волны,
создаваемой мембраной, используется линза 4, выполненная из оргстекла.
Устройство работает следующим образом. Конденсаторы 5, 6 заряжаются от источника постоянного напряжения U. При подаче на
разрядник запускающего импульса он пробивается и конденсаторы
одновременно разряжаются через спиральные катушки 2, 3. Ток,
протекающий по плоским спиралям, создает переменное радиальное магнитное поле, которое индуцирует в мембране вихревые токи,
направление которых противоположно направлению тока в спиралях. Взаимодействие вихревых токов с токами в спиральных катушках приводит к ускорению мембраны. Мембрана воздействует на
соприкасающуюся с ней жидкую среду, как поршень, и формирует
в жидкости импульс давления, который распространяется по жидкости в виде плоской волны. Линза 14 обеспечивает фокусирование
плоской волны. Для лучшего согласования линзы со средой целесообразно одну поверхность линзы выполнить плоской, а другую –
в виде эллиптической поверхности.
Электромагнитный способ обладает пониженным уровнем
шума в сравнении с электрогидравлическим, но поперечный размер пучка в фокусе на используемых зарубежных аппаратах практически не поддается регулировке. Используется электромагнитное
поле, образующееся при прохождении по проводу электрического
тока. Притягиваясь или отталкиваясь от электромагнитного поля,
159
магнитные материалы преобразуют электрическую энергию в механическую и акустическую.
При электромагнитном способе фокусировка осуществляется
либо акустической силиконовой линзой (излучатель – плоская катушка с мембраной), либо параболическим рефлектором (излучатель – цилиндрическая катушка с мембраной), либо глубина фокусировки регулируется водяной подушкой.
Аппараты, оснащаемые данными типами генераторов, их рабочие части имеют небольшой вес и компактные размеры.
Недостатками электромагнитного способа также являются потребность замены более дорогостоящей мембраны с катушкой (индуктора) через 12–24 месяца эксплуатации и генератора – через
2–3 года эксплуатации, а также ограниченные возможности мелкодисперсного дробления крупных конкрементов в почке. Также требуется ЭКГ-мониторинг, как и при электрогидравлическом способе
генерации ударной волны.
Третий – пьезоэлектрический. Источник ударных волн здесь состоит из двух рядов пьезокерамических кристаллов, размещенных
на внутренней поверхности полушария рабочей головки. Пьезокерамика представлена материалами на базе свинцово-циркониевого
титаната или титаната бария. Особенность данного вида приборов
заключается в том, что в них не используется водяное охлаждение.
По мощности воздействия и глубине проникновения ударной волны
пьезоэлектрические аппараты не уступают электромагнитным. На
механическую стойкость, определяющую срок службы кристалла,
оказывает влияние образование акустических волн и электрических пробоев изоляции кристаллов. Отличают этот источник ударных волн существенно больший ресурс работы головки (5 млн импульсов) и отсутствие электромагнитного излучения.
Пьезоэлектрический эффект характеризуется тем, что после
поляризации материала пьезокерамики в результате приложения
к нему напряжения, он расширяется на несколько микрометров
вдоль собственной оси, которая зависит от размеров и направления
напряжения. Обратный пьезоэлектрический эффект: в зависимости от знака разности потенциалов, приложенной к пьезоэлектрической пластинке, она сжимается или растягивается (рис. 3.41).
Таким образом, ударная волна создается за счет перемещения кристалла из пьезоэлектрического материала.
Пьезоэлектрический способ, как и электромагнитный, также
относится к «бесшумным», реализует фокусировку сферическим
рефлектором, на поверхности которого размещено до 3 тыс. пьезо160
Пьезоэлектрик
Рис. 3.41. Сжатие и растяжение пьезоэлемента
за счет полярности приложенного напряжения
Рис. 3.42. Поверхность пьезотрансдьюсера
с его мозаичным дизайном
электрических кристаллов, непосредственно излучающих ударноволновой импульс (рис. 3.42). Ко всем кристаллам одновременно
подводится переменный ток высокого напряжения, что вызывает
синхронное изменение их формы.
В результате создаются волны давления в сферической чаше.
Возникающие около каждого кристалла колебания давления суммируются в фокусе сферы на почечном камне. Получаемые энергии
суммируются в фокусе, что гарантирует тем самым наивысший
успех лечения, обеспечивает повышенную мощность и надежность.
Точка фокуса имеет очень высокую точность и устойчивость.
При этом методе сводится к минимуму эффект кавитации, который является основным фактором повреждения мягких тканей.
Кавитация – процесс образования в жидкой среде пузырьков под
действием гидродинамических или акустических сил. Внешне процесс похож на кипение воды. В работах ряда отечественных авторов
при проведенных исследованиях функционального состояния почек показан наименьший повреждающий эффект пьезоэлектриче161
ских литотриптеров на паренхиму почек, что говорит о достаточно
низкой агрессивности данного метода по сравнению с электромагнитным и электрогидравлическим принципами генерации ударной
волны.
Характеристики ударно-волнового метода лечения
1. Рабочая дистанция (глубина проникновения ударной волны).
Под рабочей дистанцией понимается расстояние от источника излучателя ударно-волновых импульсов до терапевтического фокуса, то
есть насколько «глубоко» от поверхности тела может «проникнуть»
ударно-волновой импульс. Это очень существенная характеристика
для лечения тучных больных и при дроблении камней верхней трети мочеточника, когда ДУЛТ является «методом выбора».
Малой рабочей дистанцией считают глубину действия генератора 130–140 мм; средней – 145–155 мм; большой – 160–170 мм.
2. Размер рефлектора. Это один из существенных параметров, от
которого зависят качество дробления, болевые ощущения и эффективность передачи энергии ударно-волнового импульса в тело пациента. Размеры ударно-волновой головки можно отнести: к узким –
диаметр 130–150 мм; средним – 150–185 мм; широким – 190–230 мм
и сверхшироким – 300–400 мм.
Чем шире ударно-волновой «пучок», тем меньше энергии действует вне фокальной зоны, что доказано при клинических испытаниях
Piezolith-2500 в России. Именно этот факт позволил проводить сеанс экстракорпоральной ударно-волновой литотрипсии (ЭУВЛ) без
наркоза и широко применять литотриптеры с пьезокерамическим
источником ударных волн для амбулаторной формы проведения литотрипсии у пациентов с неосложненными камнями до 1,5 см.
3. Характеристики терапевтического фокуса. Размеры фокуса – это зона, где осуществляется концентрация высокоамплитудного импульсного давления порядка 30–110 МПа и где непосредственно происходит разрушение камня. Размер камня должен приближаться к размеру фокального пятна, тогда и происходит полноценное мелкодисперсное дробление.
Поскольку в подавляющем большинстве литотриптеров ширина
терапевтического фокуса составляет 6–25 мм, наиболее оптимальными для дистанционной литотрипсии являются камни 1,5–2 см.
Наиболее широким пучком обладают аппараты с электрогидравлическим способом (13–28 мм), далее электромагнитные аппараты
(11–20 мм) и затем пьезоэлектрические аппараты (2,5–9 мм).
Необходимо отметить: пьезоэлектрические литотриптеры последнего поколения имеют три программно изменяемых фокуса
162
в диапазоне от 3×16 мм, 5×24 мм до 8×28 мм, что делает их достаточно универсальными.
При проведении процедуры пациент укладывается на живот или
на спину, кожа в месте расположения фокусатора литотриптора обрабатывается специальным гелем для лучшего проведения энергетической волны. Ультразвуком или рентгеновским излучением
определяется местоположение камня и выполняется фокусировка
литотриптора.
Воздействие энергетических импульсов осуществляется под постоянным контролем во избежание повреждения почечной ткани.
Возможна синхронизация импульсов с дыханием, если отмечается
выраженное смещение камня в процессе дыхания.
Один сеанс в среднем длится около часа, за это время на пациента воздействует от 3 до 4 тысяч импульсов, плавно возрастающих
по мощности. Небольшие камни могут быть раздроблены за один
сеанс, для дробления крупных камней требуется 3–5 сеансов.
Фокус литотриптора наводится на цель с помощью УЗИ и (или)
рентгеновского аппарата.
Рентгеновское наведение. Подавляющее большинство производителей использует для рентгеновского наведения С-дугу с электронно-оптическим преобразователем (ЭОП), размещенным оппозитно к излучателю. Однако Закон «О радиационной безопасности
населения» возлагает на врачей все большую ответственность за дозовые нагрузки на пациента, поэтому современные литотриптеры
оснащаются не только рентгеновским, но и ультразвуковым наведением. Различия между С-дугами незначительны, поскольку практически все известные производители литотриптеров используют
аппараты компаний одного сравнимого класса. Современные ЭОП
позволяют получать цифровые изображения превосходного качества, как для диагностических, так и для лечебных целей.
Ультразвуковое наведение. В большинстве аппаратов УЗ-датчик
наклонно расположен относительно продольной оси распространения ударно-волнового пучка вне источника терапии (out-line),
а его ось проходит через терапевтический фокус (фирмы «Дорнье»,
«Сименс», литотриптеры израильского и китайского производства). В аппаратах компаний Richard Wolf («Шторц», «Эдап») ось
УЗ-датчика совмещена с осью излучателя.
Тот или иной прием УЗ-наведения камня в терапевтический фокус имеет как преимущества, так и недостатки. Датчики, ось которых совмещена с осью источника ударных волн (in-line), обладают
лучшим качеством визуализации и точностью наведения, при этом
163
ультразвуковой датчик смещается внутрь при проведении сеанса
литотрипсии.
Дистанционная ударная литотрипсия (ДУЛТ) является на сегодняшний день наименее травматичным и эффективным методом для
удаления мочевых камней, локализующихся в различных отделах
мочевыводящих путей (рис. 3.43).
Критериями выбора литотриптера являются малая травматичность, модульность конструкции с возможностью использования
каждого модуля в отдельности, мобильность, простота в инсталляции и обслуживании, долговечность, экономическая эффективность и отсутствие дорогих расходных материалов, необходимости
обезболивания при проведении ДУЛТ.
Для дистанционной литотрипсии применяются в настоящее время различные модели аппаратов. Список наиболее часто применяющихся в мире литотрипторов можно представить следующим образом.
Модели литотрипторов, работа которых основана на принципе электрогидравлической генерации ударных волн: НМ-3, Дорнье, (ФРГ);
Рис. 3.43. Установка ДУЛТ
164
МФЛ-5000, Дорнье, (ФРГ); МПД-9000, Дорнье, (ФРГ); Compact,
Дорнье (ФРГ); Sonolith Technomed (Франция); Medstone-1000,
Medstone (США); SD-3, Monaghom (США); Breakstone 130/135,
Breakthzrough (США–Нидерланды); Tripter XI, Medirex (Израиль);
Урат-Н (Россия).
Литотрипторы с электромагнитным принципом генерации ударных волн:Modulith SL 10/20, Sforz (ФРГ): Lithostar, Siemens, (ФРГ);
Lithostar-Plus, Siemens (ФРГ); Multiline-3B.
Литотрипторы с пьезоэлекрическим принципом генерации ударных волн: Piezolith 2300, Wolf (ФРГ); Piezolith 2500.10, Wolf (ФРГ);
LT-01, Edap (Франция).
165
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленный в учебном пособии материал показывает, что,
несмотря на самостоятельный характер, физиотерапия тесно связана с другими науками. Современная физиотерапия располагает
огромным количеством разнообразных по физической природе,
физиологическому, лечебному действию и способам применения
методов. Молекулярные и клеточные механизмы действия лечебных
физических факторов, составляющих естественно-научную основу физиотерапии, являются также предметом изучения биофизики, биохимии, нормальной и патологической физиологии и других
наук. В самих физиотерапевтических приборах реализованы актуальные разработки в области информационных технологий, электроники, радиотехники, биофизики и биохимии.
Использование физиотерапевтических методов постоянно расширяется, и сегодня трудно назвать заболевание, при котором они
не могли бы быть применены с пользой для больных. Особый интерес к физическим лечебным факторам обусловлен не только их
широкими лечебно-профилактическими, реабилитационными и
диагностическими возможностями, но и теми преимуществами и
особенностями, которыми они обладают по сравнению с другими
лечебными средствами, в том числе с лекарственной терапией.
В последнее время физиотерапия как клиническая специальность активно развивается, обогащаясь новыми методами и принципами лечения, требующими все более совершенной аппаратуры,
что и является задачей для вас, как будущих проектировщиков.
166
Библиографический список
1. Улащик В.С. Физиотерапия. Универсальная медицинская энциклопедия. Минск.: Книжный дом, 2008.
2. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия: учебник.
М.: Медицина, 2003.
3. Пономаренко Г.Н., Турковский И.И. Биофизические основы физиотерапии. М.: Медицина, 2006.
4. Пономаренко Г.Н. Инновационные технологии в физиотерапии и
курортологии // Актуальные проблемы восстановительной медицины, курортологии и физиотерапии (Форум «Здравница-2009»): тез. докл., 2009.
5. Саногенез. О науке и практике врачевания / под ред. проф. А.Н. Кокосова. СПб.: Элби-СПб, 2009.
6. Методические рекомендации по проведению проверок применения
медицинских технологий (утв. приказом Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития от 13 июля 2009 г.
№ 5530–Пр/09).
7. Информационный портал. URL: physiotherapy.ru (дата обращения:
15.05.2017).
8. Пономаренко Г.Н. Актуальные вопросы физиотерапии: избранные
лекции. СПб.: ВМА, 2010.
9. URL: http://ncmed.me/nanotexnologii-v-medicine (дата обращения:
15.05.2017).
10. Биологическая обратная связь в психиатрии: учеб. пособие / под ред.
Е.В. Снедкова. СПб.: СЗГМУ им. И.И. Мечникова, 2013.
11. Кореневский Н.А., Попечителев Е.П., Филист С.А. Приборы и технические средства функциональной диагностики: учеб. пособие: в 2 ч. Ч. 1.
Курск: Курск. гос. техн. ун-т, 2005.
12. Магнитотерапия. Эффективность магнитных полей в медицине,
биологии, сельском хозяйстве и индустрии. URL: www.it-med.ru/library/m/
magnet.htm (дата обращения: 15.05.2017).
13. Зайченко К.В., Кулыгина Л.А., Боковенко М.В. Технические методы
лечебного применения электромагнитных полей и излучений: учебное пособие / под ред. К.В. Зайченко. СПб.: ГУАП, 2008.
14. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Кузьменко Т.С. Антистрессорные реакции и активационная терапия. М.: Имедис, 1988.
15. Максимов А. В., Кирьянова В. В. Магнитотерапия. Лечебное применение магнитных полей. СПб.: СПб МАПО, 2001.
16. Буланов Ю.Б. Токсины усталости и их нейтрализация в организме.
URL: http://www.bulanoff.ru (дата обращения: 15.05.2017).
17. Неврология и нейрохирургия: учебн.: в 2 т. / Е.И. Гусев, А.Н. Коновалов, В. И. Скворцова. 2-е изд., испр. и доп. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013.
18. Ракита Д.Р., Урясьев О.М., Ушмаров А. К. Общая физиотерапия:
учеб. пособие / под общ. ред. проф. В.Я. Гармаша. Рязань: Рязанский ГМУ
им. акад. И.П. Павлова, 2006.
167
19. URL: http://serdec.ru/krov/agregaciya-trombocitov-chto-takoe (дата
обращения: 15.05.2017).
20. Шелякин А.М., Преображенская И.Г., Богданов О.В. Микрополяризационная терапия в детской неврологии. М.: МЕДКНИГА, 2008.
21. Гаркави Л.Х., Активационная терапия. Ростов н/Д: Изд-во Рост.
ун-та, 2006.
22. Магнитотерапевтическая установка «ЭОЛ» («Магнитотурботрон»).
Техническое описание.
23. Никитин С.С., Куренков А.Л. Методические основы транскраниальной магнитной стимуляции в неврологии и психиатрии. М.: ИПЦ МАСКА;
2006.
24. Транскраниальная магнитная стимуляция. Википедия.
25. Технические методы лечебных воздействий. Ультразвуковая и
лазерная физиотерапия: учеб. пособие/ К.В.Зайченко, Л.А.Кулыгина,
Б.С.Гуревич, О.В. Кривохижина. СПб.: ГУАП, 2011.
26. Шелякин А.М., Пономаренко Г.Н. Микрополяризация мозга. Теоретические и практические аспекты. СПб.: ИИЦ Балтика, 2006.
27. Проблема физиологического выхода из стресса и опиоидные пептиды // А. Ш. Зайчик, Л. П. Чурилов. Основы общей патологии. Ч. 1. Основы
общей патофизиологии. Гл. 18. СПб.: ЭЛБИ, 1999. С. 530–534.
28.Поджаренный мозг. Как секретная разработка США превращает
солдат в сверхлюдей // Lenta.ru. 14 ноября 2016.
29. А липов Н. Н. Основы медицинской физиологии: учеб. пособие. М.:
Практика, 2016.
30. Грищенко В.И., Сандомирский Б.П., Колонтай Ю.Ю. Практическая
криомедицина. Киев: Здоровье. 1987. 248 с.
31. URL: http://people.overclockers.ru/zauropod/13384/Effektu_Pelte_-_
175_let (дата обращения: 15.05.2017).
32. Таланкин В.П., Таланкин В.В. Термоэлектрическое устройство для
контактного охлаждения поверхностей. Патент РФ 2240478. URL: http://
www.freepatent.ru/patents/2240478 (дата обращения: 17.05.2017).
33. Техническая реализация аппарата наружной контрпульсации (версия на русском) // А.М. Сударев, И.А. Исаев, П.С. Кантор, Е.В. Коротич:
Тр. 4-й Российско-Баварской конференции по биомедицинской технике.
Москва, Зеленоград: Изд-во МИЭТ, 2008. С. 233–235
34. Оптимизация временных параметров наружной контрпульсации /
А.М. Сударев, Е.В. Коротич, П.С. Кантор, О.И. Усс. III Евразийский конгресс по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика – 2010»
21–25 июня 2010 г.: сб. матер. Т. 4. М.: Изд-во МГУ, 2010. С. 371–373.
35. Наружная контрпульсация как метод ускоренного восстановления
спортсменов после динамической физической нагрузки / Д.А. Никифоров, С.П. Рыженков, С.Д. Чистов, А.М. Сударев // Лечебная физкультура и
спортивная медицина. 2012. 12 (108). С. 22–28.
36. Метод и аппаратура кардиосинхронизированной последовательной антеградной пневмокомпрессии нижних конечностей / А.М. Сударев,
168
Е.В. Коротич, П.С. Кантор, О.И. Усс, О.Ю. Атьков, А.М. Зудин, М.А. Орлова: докл. на Всероссийской конференции «Биомеханика 2014». Пермь,
2014.
37. Гарилевич Б.А. Клинико-экспериментальное обоснование ударноволновой терапии в лечении пациентов с инфекционно-воспалительными
заболеваниями почек: матер. XIV конгресса Российского общества урологов. Саратов, 2014. С. 257–258.
38. Пурига А.О. Эффективность комплексного применения ударно-волновой терапии и радоновых ванн в реабилитации пациентов с заболеваниями опорно-двигательного аппарата: автореф. дис. … канд. мед. наук. М.,
2016. 24 с.
39. Генератор ударных волн / О.Н. Андриянова, Ю.В. Андриянов, А.И. Беляева, П.А. Беляев, А.А. Ли. Патент. URL: http://www.findpatent.ru/patent/
202/2027528.html (дата обращения: 15.05.2017).
40. Мусатов С. Ударные волны устраняют боль // Наука и жизнь. № 5.
2013. URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/22373 (дата обращения:
15.05.2017).
169
Словарь использованных медицинских
и биологических терминов
Аднексит – это заболевание половых органов женского организма. Воспаление придатков матки: маточных труб, яичников, связок.
Альтерация (от лат. alterare – изменять) – общее название изменения
структуры клеток, тканей и органов, сопровождающееся нарушением их
жизнедеятельности. В отличие от некроза термином альтерация обозначают изменения, которые не сопровождаются гибелью клеток.
Анастомоз (отверстие, выход) – место соединения отдельных элементов
сети. Соединения между нервами, мышцами, кровеносными или лимфатическими сосудами.
Ангиопати я – поражение кровеносных сосудов, причиной которого является расстройство нервной регуляции.
Антидромный (Antidromic) используется для описания импульсов противоположного направления, проходящих по нервным волокнам.
Ацетилхолин – медиатор нервного возбуждения. Синтезируется в организме из аминоспирта холина и уксусной кислоты. Биологически очень
активное вещество. Ацетилхолин является четвертичным моноаммониевым соединением. Это химически нестойкое вещество, которое в организме при участии специфического фермента холинэстеразы (ацетилхолинэстеразы) легко разрушается с образованием холина и уксусной кислоты.
Он участвует в передаче импульсов в разных отделах мозга, при этом малые концентрации облегчают, а большие – тормозят синаптическую передачу. Изменения в обмене ацетилхолина приводят к грубому нарушению
функций мозга.
Биоэлектрогенез – это процесс генерации электроэнергии живыми организмами.
Вазоактивный – влияющий на тонус и диаметр просвета кровеносных
сосудов, особенно артерий.
Васкуляризация, это насыщенность тканей организма кровеносными
сосудами.
Гель-золь переход – изменение агрегатного состояния и переход геля
в менее вязкую фазу, которая называется золь.
Гемодинамика – движение крови по сосудам, возникающее вследствие
разности гидростатического давления в различных участках кровеносной
системы (кровь движется из области высокого давления в область низкого).
Зависит от сопротивления току крови стенок сосудов и вязкости самой крови. О гемодинамике судят по минутному объёму крови.
Гистогематический барьер (внутренний барьер, гистиоцитарный барьер) – общее название физиологических механизмов, функционирующих
между кровью и тканевой жидкостью, регулирующих обменные процессы
между кровью и тканями, тем самым обеспечивая постоянство состава и физико-химических свойств тканевой жидкости, а также задерживающих переход в нее чужеродных веществ из крови и промежуточных продуктов обмена.
Гломерулонефрит или клубочковый нефрит – воспаление гломерул
(клубочков) почек аутоиммунного или инфекционно-аллергического характера, которое проявляется отеками, повышением артериального давления, снижением выделения мочи.
170
Глико лиз, или путь Эмбдена – Мейергофа – Парнаса – процесс окисления глюкозы, при котором из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты.
Глутамат (соль глутаминовой кислоты) – основной возбуждающий
медиатор, увеличивающий вероятность развития аксонного потенциала
действия на постсинаптическом нейроне при высвобождении в синаптическую щель. В человеческом мозге глутамат чаще всего используется крупными пирамидными нейронами коры и более глубоких структур мозга.
Глюкокортикоид – стероидные гормоны, продуцируемые корой надпочечников. Глюкокортикоиды оказывают мощное антистрессовое, противошоковое действие.
Гуморальный – это значит, связанный с жидкостью животного организма (кровью, лимфой, тканевой жидкостью).
Диагностика по Р. Фоллю – электропунктурная диагностика, метод,
разработанный в 1953 г. немецким врачом Рейнхолдом Фоллем.
Иммуносупрессии – угнетения иммунитета.
Интрацеребральный – расположенный внутри головного мозга.
Инфита-терапия – метод биорезонансного лечения электрическим полем импульсного режима низких частот и малого напряжения.
Инфильтрацией называют проникновение и скопление в тканях организма биологических жидкостей (лимфы, крови), клеточных элементов, химических веществ. Здесь – патологическая инфильтрация, воспаление.
Катаболи зм (от греч. καταβολη  – «сбрасывание, разрушение») или энергетический обмен – процесс метаболического распада, разложения на
более простые вещества (дифференциация) или окисления какого-либо
вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла
и в виде АТФ. Катаболические реакции лежат в основе диссимиляции:
утраты сложными веществами своей специфичности для данного организма в результате распада до более простых
Катехоламины – физиологически активные вещества, которые могут
быть представлены и как медиаторы, и как гормоны. Они очень важны
в управлении и молекулярном взаимодействии между клетками в организме человека и животных. Катехоламины производятся методом синтеза в надпочечниках, точнее, в их мозговом веществе.
Коллатерали – боковые или обходные пути кровотока, ветви кровеносных сосудов, которые обеспечивают приток или отток крови помимо основного сосуда.
Кортикостероиды – это стероидные гормоны, которые вырабатываются корой надпочечников. Организму они нужны прежде всего для регуляции обмена веществ, контроля функции почек, полового созревания.
Кортикофугальные – нервные пути (связи), идущие из коры больших
полушарий.
Лазерная доплеровская флоуметрия – метод количественного определения кровотока. Метод основан на лазерной доплеровской низкочастотной спектроскопии с использованием излучения лазера малой мощности
определенной частоты, которое хорошо проникает в поверхностные слои
тканей. Отражение лазерного излучения от движущихся в микрососудах
эритроцитов приводит к изменению частоты сигнала (эффект Доплера),
171
что позволяет определить интенсивность микроциркуляции в исследуемом участке тела.
Лизосомальный протеаз Лизосома – это органоид клетки размером
около 0, 2 мкм, окруженный одной мембраной и содержащий гидролитические ферменты. Главной функцией таких пузырьков является расщепление веществ, попавших внутрь клетки, или своих собственных молекул,
в которых больше нет необходимости. Протеазы, ферменты, производящие гидролитическое расщепление белковых веществ, или протеолиз.
Макрофаги – клетки мезенхимальной природы (структурные проявления нарушений обмена веществ в соединительной ткани) в организме
животных и человека, способные к активному захвату и перевариванию
бактерий, остатков погибших клеток и других чужеродных или токсичных для организма частиц.
Матрикс (лат. matrix, от mater – основа, буквально – мать) в цитологии,
мелкозернистое, гомогенное вещество, заполняющее внутриклеточные
структуры (органоиды) и пространства между ними.
Мезенхима – зародышевая соединительная ткань большинства многоклеточных животных.
Мезодиэнцефальная модуляция (МДМ) – это метод терапии, во время
которого слабый электрический сигнал проходит через покровы черепа и
воздействует на центральную нервную систему.
Метамером называется поперечный слой человеческого тела.
Нейротропный (нейро + греч. tropos – направление) – действующий избирательно или преимущественно на нервную систему.
Облитерация – заращение или закрытие полостного или трубчатого
органа вследствие разрастания ткани (чаще соединительной), идущего со
стороны его стенок.
Обструктивный бронхит – это воспалительное заболевание бронхов, осложненное обструкцией, сопровождающейся отеком дыхательных путей и
ухудшением вентиляционной способности легких.
Оссификаты – очаги патологического окостенения в тканях (в связках,
сухожилиях, мышцах) возникают в участках дистрофического изменения
тканей. Простыми словами – костяные наросты в (на) суставах
Осмос 
– процесс односторонней диффузии через полупроницаемую
мембрану клетки молекул растворителя в сторону бо льшей концентрации
растворенного вещества из объема с меньшей концентрацией растворенного вещества.
Паре з – неврологический синдром, снижение силы, обусловленное поражением двигательного пути нервной системы.
Пептиды (греч. πεπτος – питательный) – семейство веществ, молекулы
которых построены из двух и более остатков аминокислот, соединенных
в цепь пептидными (амидными) связями – C(O)NH.
Перифокальный – находящийся или происходящий вблизи очага повреждения ткани.
Перфузионное давление в венечной артерии сердца, или давление перфузии в коронарной артерии сердца – это давление крови, обеспечивающее
перемещение крови по коронарной артерии сердца.
Постнагрузка – это мера напряжения стенки левого желудочка во время систолы.
172
Проксимальный (от лат. proximus – ближний), расположенный ближе
к центру тела или к его медианной плоскости.
Репаративные – восстанавливающие химические повреждения в молекулах.
Ретикулярный (лат. Reticulum – сеточка) – ретикулярная ткань – разновидность соединительной ткани, составляющая основу костного мозга,
селезенки, лимфатических узлов.
Рецидив болезни (лат. recidivus – возобновляющийся) – возобновление,
возврат клинических проявлений болезни после их временного исчезновения.
Рожистое воспаление (рожа) – это заболевание, которое вызывается
микроорганизмом – стрептококком и характеризуется местным воспалительным процессом кожи и слизистых оболочек, повышением температуры и проявлениями интоксикации организма.
Симпатоадреналовая система (САС) – сложная многокомпонентная система, регулирующая превращение нервных импульсов в гуморальные и
участвующая в метаболических процессах в организме. Исполнительными
органами этой системы являются нервные окончания, мозговой слой надпочечников, энтерохромаффинная ткань (эпителиальная выстилка желудочно-кишечного тракта).
Синапс. Нервно-мышечный синапс – соединение концевой ветви аксона мотонейрона спинного мозга с мышечной клеткой. Соединение состоит
из предсинаптических структур, образованных концевыми ветвями аксона мотонейрона и постсинаптических структур, образованных мышечной
клеткой. Предсинаптические и постсинаптические структуры разделены
синаптической щелью.
Спастика – это расстройство нервно-мышечной деятельности, для которого характерно повышение рефлекса тонического напряжения с сильными судорожными сокращениями связок и мышц, появляющимися из-за
возникновения рефлекса растяжения.
Спино… – относящийся к позвоночнику.
Стенокардия напряжения III ФК. Когда человек оказывается в стрессовой ситуации или в ситуации, связанной с повышением физической
нагрузки, потребность сердца в кислороде резко увеличивается. Если же
происходит так, что требуемое количество кислорода к сердцу не поступает, возникает недостаток кровоснабжения. Вследствие недостатка кровоснабжения человек чувствует боль в сердце и прилегающих областях. Эти
симптомы получили названия стенокардия напряжения.
Таламус – центр, где собираются импульсы от всех органов чувств (кроме органов обоняния) и где осуществляется их первичный анализ и синтез
ответных реакций.
Транссинаптическая связь – передача импульса от нейрона к клеткам
другой ткани с помощью медиатора.
Трофическая язва – длительно незаживающий дефект кожных покровов и близлежащих тканей.
Тучные клетки (мастоциты, лаброциты) – высокоспециализированные
иммунные клетки соединительной ткани позвоночных животных. Участвуют в адаптивном иммунитете.
Ультрафонотерапия – вибрационно-акустическая методика терапии.
173
Фагоцитарная. Фагоци ты – клетки иммунной системы, которые защищают организм путем поглощения (фагоцитоза) вредных чужеродных
частиц (бактерий, вирусов), а также мертвых или погибающих клеток.
Фибромиалгия (ФМ), одно из определений – это диффузная симметричная мышечно-скелетная боль, носящая хронический характер.
Фибробласты – это основные клетки соединительных тканей, происходящие от стволовых клеток мезенхимы, представляющей собой зародышевую ткань человека и животных. Они имеют ядро и характеризуются разнообразной формой, в зависимости от активности: активные клетки имеют
большую величину и отростки, неактивные – веретенообразную форму и
меньшие размеры. Их функция заключается в синтезе межклеточного матрикса соединительной ткани.
Фосфолипи ды – сложные липиды, сложные эфиры многоатомных
спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной кислоты
и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической
природы. Липи ды – обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых
липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных – из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов.
Фосфорилирование – это присоединение остатка фосфорной кислоты
к молекуле органического вещества.
Хромаффинная клетка (синонимы: клетка феохромная, феохромоцит) – нейроэндокринная клетка мозгового вещества надпочечников и параганглиев. Эмбриональным источником хромаффинных клеток служит
ганглиозная пластинка. Название происходит от слов «хром» и лат. affinus
(родственный): клетки становятся видны при окрашивании тканей солями
хрома.
Экзоцитоз – клеточный процесс, при котором внутриклеточные везикулы (мембранные пузырьки) сливаются с внешней клеточной мембраной.
Экстра – (от лат. extra – сверх, вне), приставка, означающая: сверх, вне,
дополнительно.
Эндогенные явления – явления, вызванные внутренними причинами.
Эндорфины – это натуральные анальгетики, выработка которых происходит при психологическом стрессе, возникновении боли или интенсивной физической нагрузке.
Эффекторные клетки (лат. effectio – действие, делание) – клетки нервной системы, взаимодействующие с медиаторами и несущие на своей поверхности соответствующие рецепторы. Часть эффекторных клеток расположена в ЦНС, часть на периферии (они получают импульсы из ЦНС
и передают их к органам).
174
СОДЕРЖАНИЕ
Основные сокращения..............................................................
3
Предисловие...........................................................................
4
Введение.................................................................................
5
1. Современные методы физиотерапии........................................
1.1. Классификация современных методов физиотерапии........ 1.2. Основные направления совершенствования
аппаратов физиотерапии.............................................. 1.3. Лечебная аппаратура с биологической обратной связью..... 6
6
15
19
2. Лечебное применение магнитного поля....................................
2.1. Магнитное поле в нашей жизни...................................... 2.2. Виды магнитных полей в физиотерапии.......................... 2.3. Лечебное воздействие магнитного поля на человека.......... 2.3.1. Физико-химические явления в тканях организма
при воздействии МП на биологические объекты....... 2. 3.2. Основные физиологические реакции
и лечебное действие............................................. 2.4. Постоянная магнитотерапия.......................................... 2.5. Низкочастотная магнитотерапия.................................... 2.6. Высокоинтенсивная импульсная магнитотерапия............. 2.7. Транскраниальная магнитостимуляция.......................... 2.8. Высокочастотная магнитотерапия (индуктотермия).......... 26
26
28
40
50
61
68
83
89
94
3. Инновационные технологии физиотерапии..............................
3.1. Микрополяризация...................................................... 3.2. Криотерапия............................................................... 3.3. Ударная контрпульсация.............................................. 3.4. Ударно-волновая терапия.............................................. 105
105
122
140
147
Заключение............................................................................
166
Библиографический список.......................................................
167
Словарь использованных медицинских
и биологических терминов........................................................
170
41
175
Учебное издание
Зайченко Кирилл Вадимович
Кулыгина Людмила Александровна
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ФИЗИОТЕРАПИИ
Учебное пособие
Редактор В. П. Зуева
Компьютерная верстка Н. Н. Караваева
Сдано в набор 21.11.17. Подписано к печати 27.12.17. Формат 60 × 84 1/16.
Уч.-изд. л. 11,0. Усл. печ. л. 10,35. Тираж 50 экз. Заказ № 538.
Редакционно-издательский центр ГУАП
190000, Санкт-Петербург, Б. Морская ул., 67
176
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
47
Размер файла
9 796 Кб
Теги
zaichenko
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа