Методические указания к занятию 1.3.4.. Лабораторная работа Физические основы увчтерапии
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
Модульная единица 1.3. Медицинская биофизика органов и тканей Занятие 1.3.4 Основы физиотерапии. Электролечение. Лабораторная работа «Физические основы УВЧ-терапии» 1. Введение. Занятие проходит в форме лабораторной работы. Перед началом выполнения заданий студент должен получить допуск у преподавателя. 2. Актуальность темы занятия: Одним из наиболее распространённых физиотерапевтических методов является УВЧ-терапия, которая применяется при лечении воспалительных процессов в костях и суставах, невралгии, бронхиальной астмы и других заболеваний. Понимание физиологического воздействия электрического поля УВЧ, позволит врачу эффективно использовать данный метод при лечении заболеваний. 3. Цель занятия: Ознакомление с принципом действия аппарата для УВЧ-терапии; исследование пространственного распределения электрического поля УВЧ, а так же исследование теплового воздействия переменного электрического поля УВЧ на диэлектрики и электролиты. Задачи занятия: Изучить конструктивные особенности аппаратов для УВЧ-терапии и индуктотермии. Изучить способы обеспечения безопасности при работе с электронной медицинской аппаратурой. С помощью дипольной антенны исследовать пространственное распределение электрического поля между электродами пациента. Исследовать тепловое воздействие поля УВЧ на электролиты и диэлектрики. 4. 4. План изучения темы: 4.1. Контроль исходного уровня подготовки обучающихся 1. Методы электролечения. 2. Воздействие на органы и ткани организма человека переменным электромагнитным полем высокой частоты (индуктотермия). 3. Воздействие на органы и ткани организма человека переменным электромагнитным полем ультравысокой частоты (УВЧ-терапия). 4. Конструктивные особенности аппаратов для УВЧ-терапии и индуктотермии. Принцип работы двухтактного лампового генератора, применяемого в аппарате для УВЧ-терапии и индуктотермии. 5. Способы обеспечения безопасности при работе с электронной медицинской аппаратурой. 4.2. Теоретический блок Физиотерапия Воздействие переменным электромагнитным полем на организм человека для достижения лечебного эффекта следует отнести к методам физиотерапии (греческое physics–природа + therapy–лечение). Физиотерапия - область медицины, изучающая действие на организм человека природных и искусственно создаваемых физических факторов и использующая эти факторы с лечебной и профилактической целями. В физиотерапии выделяют разделы – электролечения, светолечения, механолечения, водолечения и теплового лечения. Наибольшее число методов объединяет электролечение, они основываются на применение различных видов электрического тока: постоянного тока – гальванизация; синусоидальных модулированных – амплипульстерапия; постоянных пульсирующих с частотой 50 и 100 пульсаций в 1 сек. – диадинамометрия; интерферирующих с частотой 3 – 6 кГц – интерференцтерапия; синусоидальных, беспорядочно изменяющихся по амплитуде и частоте (100 – 2000 Гц) – флюктуоризация; синусоидального импульсного с частотой 110 кГц – дарсонвализация. методы, основанные применением постоянного электрического поля высокой напряженности – франклинизация; методы, основанные на действии переменного магнитного поля низкой частоты – низкочастотная магнитотерапия. методы, основанные на действии электромагнитного поля высокой частоты – индуктотермия; ультравысокой частоты – УВЧ-терапия и сверхвысокой – микроволновая терапия. Индуктотермия Индуктотермия (лат. Inductio-наведение + греческое therme-теплота) – метод электролечения, при котором на ткани организма воздействуют переменным электромагнитным полем высокой частоты (13,56 МГц). Используется преимущественно энергия магнитной составляющей переменного электромагнитного поля, что достигается расположением катушки колебательного контура над органом, на ткани которого производится воздействие (рис.1). Ткани организма человека обладают способностью проводить электрический ток. Электропроводность тканей обусловлена ионами, соответственно наибольшей электропроводностью обладают жидкие среды: кровь, лимфа и органы, которые хорошо снабжаются кровью – печень, почки, селезенка, легкие, скелетные мышцы. Под действием высокочастотного переменного магнитного поля в тканях с высокой электропроводностью возникают индукционные или вихревые токи Фуко. Они обусловлены колебаниями заряженных частиц, относительно их среднего положения. Вихревые токи сопровождаются выделением тепла. Под действием переменного магнитного поля высокой частоты выделяется не только тепло, но возникает и периодическое изменение концентрации ионов у клеточных мембран, что может привести к изменению возбудимости клеток. Реакция организма.В зоне воздействия переменного магнитного поля высокой частоты повышается температура тканей, расширяются сосуды, улучшается кровоснабжение тканей, активируются обменные процессы. Индуктотермия оказывает общее успокаивающее и обезболивающее действие. Используют индуктотермию при бронхитах, пневмониях, гепатитах, язвенной болезни желудка, двенадцатиперстной кишки, бронхиальной астме, заболеваниях опорно- двигательного аппарата. УВЧ-терапия Ультравысокочастотная терапия – метод лечения переменным электромагнитным полем в частотном диапазоне от 30 до 3000 МГц. При УВЧ-терапии лечебный эффект достигается за счет воздействия на органы и ткани организма электрической составляющей переменного электромагнитного поля. Для этого орган, на который оказывается воздействие, помещается между пластинами конденсатора колебательного контура генератора переменного электромагнитного поля (рис.2). Электрическое поле ультравысокой частоты обладает высокой проникающей способностью, которая зависит от диэлектрических свойств тканей организма. Под действием переменного электрического поля происходят колебания ионов, смещение электронных оболочек и атомных групп в пределах молекул (явление электронной и атомной поляризации), возникает также ориентационная или дипольная поляризация в полярных молекулах, имеющих собственный дипольный момент. Поглощенная энергия поля УВЧ преобразуется главным образом в тепло (тепловой эффект действия поля). Количество теплоты, выделяемой в тканях: q= q 1 + q 2 , где q 1 – количество теплоты выделяемой в электролите, а q 2 – количество теплоты, выделяемой в диэлектрике. q 1 = Е 2 / , где – Е – эффективное значение напряженности электрического поля, – удельное сопротивление электролита. q 2 = Е 2 0 tg где - круговая частотных колебаний, - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, 0 - электрическая постоянная, - угол диэлектрических потерь. Наибольшее количество тепла при действии поля УВЧ образуется в подкожной клетчатке, меньше в мышцах, коже, нервной ткани, крови и лимфе, т.е. в тканях которые являются диэлектриками, обладают электроизоляционными свойствами, выделяется наибольшее количество тепла. Реакция организма. На действие поля УВЧ обусловлены функциональными и биохимическими сдвигами, возникающими в ответ на нагревание тканей и раздражение терморецепторов. Электрическое поле УВЧ снимает чувствительность болевых рецепторов, это обуславливает болеутоляющее действие. В очаге воспаления усиливается кровообращение, уменьшается воспалительный отек, стимулируется фагоцитоз. Используется УВЧ-терапияпри острых гнойных инфекциях – фурункул, карбункул, панариций, острых воспалительных процессах – в легких, бронхах, в желчном пузыре, при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, нервной системы – невромы, последствия травмы спинного мозга, заболеваний периферических сосудов – эндоартериит, тромбофлебит. Конструктивные особенности аппаратов для УВЧ –терапии и индуктотермии Основным функциональным блоком указанных аппаратов является двухтактный ламповый генератор переменного электромагнитного поля. Электромагнитные колебания возникают в колебательном контуре генератора, образованным емкостью Са и индуктивностью Lа, частота колебаний определяется величинами емкости и индуктивности колебательного контура: , 1 LC LC 2 1 Трехэлектродные электронные лампы Л 1 и Л 2 обеспечивают поступление энергии в колебательный контур от внешнего питания. Чтобы колебания в контуре были незатухающими для этого необходимо в один полупериод открыть одну лампу, а в другой полупериод другую лампу. Это достигается использованием положительной индуктивной обратной связи, реализуемой с помощью катушки обратной связи Lс, крайние отводы которой подключены к управляющим сеткам ламп Л 1 и Л 2 , а средний отвод катушки связан с катодами ламп. В положительный период колебаний на управляющей сетке лампы Л 1 будет положительный потенциал относительно катода, лампа открыта – через нее протекает электрический ток, обеспечивается поступление энергии в колебательный контур. На управляющей сетке лампы Л 2 в положительный полупериод напротив – отрицательный потенциал относительно катода и лампа заперта (рис.4). В отрицательный полупериод колебаний меняется полярность потенциала на управляющих сетках ламп Л 1 и Л 2 относительно катода, лампа Л 1 закрывается, лампа Л 2 открывается. Таким образом, обеспечивается поступление энергии в колебательный контур генератора в оба полупериода колебаний (двухтактный генератор). Для воздействия на пациента переменным электромагнитным полем «электроды пациента» - аппараты УВЧ или «катушка пациента» - аппараты для индуктотермии включаются в терапевтический контур (Lt. Ct) (рис.3), который индуктивно связан с контуром генератора. Использование терапевтического контура обеспечивает безопасность пациента, исключая контакт с электрическими цепями генератора, которые находятся под высоким напряжением. Для воздействия на пациента переменным электрическим полем необходимо настроить терапевтический контур в резонанс с контуром генератора с помощью конденсатора переменной емкости Сt, контролируя настройку с помощью газоразрядной лампы индикатора. Электрическая схема аппарата смонтирована в металлическом корпусе. Отдельные элементы схемы экранированы (рис.5). Элементы управления находятся на передней панели и имеют соответствующие надписи. Переключатель «НАПРЯЖЕНИЕ» служит для регулировки рабочих режимов аппарата в условиях колебания напряжения в сети. Контроль напряжения сети осуществляется при нажатии кнопки «КОНТРОЛЬ». Для изменения мощности, отдаваемой генератором, служит переключатель «МОЩНОСТЬ», имеющий четыре положения: 0, 20, 40, 70 Вт ( в зависимости от модели прибора). Ёмкость переменного конденсатора терапевтического контура изменяется ручкой «НАСТРОЙКА», расположенной на передней панели аппарата. Контроль настройки терапевтического контура осуществляется с помощью стрелочного измерительного прибора. На правой боковой стенке аппарата укреплены два кронштейна для установки электрододержателей, имеющих шарнирные соединения, обеспечивающие установку в различные положения. Распределение напряженности электрического поля между электродами пациента зависит от размеров электродов, расстояния между ними и от их взаимного расположения. Это распределение можно исследовать с помощью дипольной антенны (ДА), представляющей собой два проводника, между которыми включен полупроводниковый диод. Дипольная антенна соединена с миллиамперметром. Сила тока, возникающего в контуре дипольной антенны, пропорциональна напряженности электрического поля УВЧ. Для изучения теплового воздействия электрического поля УВЧ на электролиты и диэлектрики между электродами устанавливаются кюветы из оргстекла с исследуемыми жидкостями. Количество жидкостей в кюветах подбирается так, чтобы их теплоёмкости были одинаковы. Изменение температуры фиксируется термометрами, помещаемыми в кюветы. При работе с аппаратом для УВЧ-терапии запрещается: - приступать к работе, не ознакомившись с инструкцией по его эксплуатации; - подключать или отключать заземление и заменять предохранители при включенном аппарате; - подносить к проводам и электродам аппарата металлические предметы во избежание ожогов токами высокой частоты; - заменять электроды и провода при включенном аппарате. 4.3. Практическая работа обучающихся Упражнение 1. Исследование пространственного распределения электрического поля УВЧ 1. Установить между электродами экран с координатной сеткой. 2. Включите аппарат УВЧ, для чего переключатель «НАПРЯЖЕНИЕ» поставьте в положение 1 (при этом должна загореться сигнальная лампочка), затем нажмите кнопку «КОНТРОЛЬ» и, вращая переключатель «НАПРЯЖЕНИЕ», установите стрелку индикатора аппарата на середину красного сектора. После этого установите переключатель «МОЩНОСТЬ» на заданное значение и ручкой «НАСТРОЙКА» добейтесь максимального отклонения стрелки индикатора. 3. Перемещая дипольную антенну в горизонтальной плоскости влево и вправо от центра на расстояние l x, через каждый сантиметр измерьте силу тока I. 4. Перемещая дипольную антенну в вертикальной плоскости вверх и вниз от центра на расстояние l y , через каждый сантиметр измерьте силу тока I. Так же и в горизонтальной плоскости. 5. Результаты измерений занести в таблицу №1. Таблица№1 Пространственного распределения электрического поля УВЧ Горизонтальная плоскость Вертикальная плоскость l х1 , см I, А l х2 , см I, А l y1 , см I, А l y2 ,см I, А 0 0 0 0 1 -1 1 -1 2 -2 2 -2 3 -3 3 -3 4 -4 4 -4 5 -5 5 -5 6 -6 6 -6 7 -7 7 -7 8 -8 8 -8 где l х1 – смещение вправо, l х2 – смещение влево от начала координат, l y1 – смещение вверх, l y2 – смещение вниз от начала координат. 6. Постройте графики по данным таблицы: Упражнение 2. Исследование теплового воздействия поля УВЧ на электролиты и диэлектрики. 1. Поместить кюветы с раствором поваренной соли (электролит) и глицерином (диэлектрик) между двумя электродами аппарата. 2. Измерьте температуры Т 1 и Т 2 жидкостей в кюветах. 3. Включите аппарат и настройте терапевтический контур в резонанс с контуром генератора с помощью газоразрядной лампы индикатора. 4. Снимите показания термометров через каждые 5 минуты на протяжении 20 минут. 5. Результаты занести в таблицу №2: Таблица №2 Тепловое воздействия поля УВЧ на электролиты и диэлектрики. t, мин Т 1 , С Т 2 , С 0 5 10 15 20 6. Постройте график зависимости температуры исследуемых жидкостей от времени t воздействия на них электрического поля УВЧ Т=f(t). 7. По результатам выполненной работы записать вывод. 4.4. Итоговый контроль 4.4.1. Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы: 1. Понятие о физиотерапии. Разделы физиотерапии. 2. Воздействие на органы и ткани организма человека переменным электромагнитным полем высокой частоты (индуктотермия). 3. Воздействие на органы и ткани организма человека переменным электромагнитным полем ультравысокой частоты (УВЧ-терапия). 4. Конструктивные особенности аппаратов для УВЧ-терапии и индуктотермии. Принцип работы двухтактного лампового генератора, применяемого в аппарате для УВЧ-терапии и индуктотермии. 4.4.2. Итоговый контроль. Тесты (исходный уровень) 1 вариант 1. Дополните определение: реография - это диагностический метод, основанный на регистрации: 1) постоянства импеданса тканей 2) дисперсии импеданса 3) изменений импеданса тканей, обусловленных дисперсией импеданса 4) изменений импеданса тканей, не связанных с сердечной деятельностью 5) изменений импеданса тканей в процессе сердечной деятельности 2. Физиотерапевтические методы, основанные на действии постоянного тока: а) УВЧ- терапия; б) гальванизация; в) индуктотермия; г) электрофорез; д) диатермия. Выберите правильную комбинацию ответов: 1) а, б 3) в, д 5) в, г 2) б, г 4) а, д 3. Физиотерапевтические методы, основанные на действии электрического тока высокой частоты: а) УВЧ-терапия; б) гальванизация; в) индуктотермия; г) электрофорез; д) диатермия; е) местная дарсонвализация. Выберите правильную комбинацию ответов: 1) д, е 3) в, б 5) а, д 2) а, в 4) г, е 4. При электрофорезе между электродами и кожей помещаются: 1) сухие прокладки 2) гидрофильные прокладки 3) прокладки, смоченные раствором лекарственных веществ 4) прокладки, смоченные дистиллированной водой 5. Порогом ощутимого тока называют: 1) силу тока, при которой человек не может самостоятельно разжать руку 2) наименьшую силу тока, раздражающее действие которой ощущает человек 3) силу тока, которая возбуждает мышцы 4) наибольшую силу тока, которая ощущается человеком 6. Порогом неотпускающего тока называют: 1) минимальную силу тока, при которой человек не может самостоятельно разжать руку 2) наименьшую силу тока, раздражающее действие которой ощущает человек 3) наименьшую силу тока, которая возбуждает мышцы 4) наибольшую силу тока, которая ощущается человеком 7. При воздействии на ткани переменным электрическим полем УВЧ в них происходит: 1) сокращение мышц 2) выделение теплоты 3) генерация биопотенциалов 4) изменение проницаемости клеточных мембран 8. Физиотерапевтический метод УВЧ-терапии основан на воздействии на ткани и органы: 1) переменным электрическим током 2) постоянным электрическим током 3) переменным высокочастотным электрическим полем 4) переменным высокочастотным магнитным полем 5) постоянным электрическим полем 9. Физиотерапевтический метод гальванизации основан на воздействии на органы и ткани: 1) переменным электрическим током 2) постоянным электрическим током 3) постоянным электрическим полем 4) переменным электрическим полем 10. Физиотерапевтический метод индуктотермии основан на воздействии на органы и ткани: 1) переменным высокочастотным электрическим полем 2) переменным высокочастотным магнитным полем 3) переменным электрическим током 4) постоянным электрическим током 2вариант 1. УВЧ–терапия – это воздействие на организм человека: 1.постоянным электрическим полем; 2. постоянным магнитным полем; 3. переменным электрическим током; 4. постоянным электрическим током; 5. переменным электрическим полем ультравысокой частоты. 2. Индуктотермия – это воздействие на организм человека: 1) постоянным электрическим полем; 2) постоянным магнитным полем; 3) переменным электрическим током; 4) постоянным электрическим током; 5) переменным магнитным полем высокой частоты. 3. Гальванизация – это воздействие на организм человека: 1) постоянным электрическим полем; 2) постоянным магнитным полем; 3) переменным электрическим током; 4) постоянным электрическим током; 5) переменным электрическим полем высокой частоты. 4. При воздействии переменным электрическим полем наибольшее количество тепла выделяется: 1) в сердце; 2) в лёгких; 3) в мышцах; 4) в печени; 5) в тканях, которые являются диэлектриками. 5. При воздействии переменным магнитным полем высокой частоты наибольшее количество тепла выделяется: 1) в жировой ткани; 2) в эпидермисе кожи; 3) в соединительной ткани; 4) в хрящевой ткани; 5) в тканях, которые хорошо проводят электрический ток. 6. Терапевтический контур в аппаратах для индуктотермии и УВЧ-терапии необходим: 1) для максимального энергетического воздействия на органы человека; 2) для обеспечения устранения вероятности поражения пациента электрическим током; 3) для устранения возникновения электромагнитных полей в органах и тканях; 4) для предотвращения отрицательного воздействия на проводящую систему сердца; 5) для ограничения выделения тепла в очаге воспаления. 7. Электронная лампа в генераторе аппарата для УВЧ-терапии и индуктотермии необходима: 1) для обеспечения безопасности пациента; 2) для обеспечения устранения вероятности поражения пациента электрическим током; 3) для обеспечения поступления энергии в колебательный контур генератора в оба полупериода; 4) для максимального энергетического воздействия на органы человека; 5) для ограничения выделения тепла в очаге воспаления. 8. Выделение тепла в органах при воздействии переменного магнитного поля высокой частоты обусловлено: 1) возникновением вихревых токов Фуко; 2) смещением молекул, обладающих дипольным электрическим моментом; 3) протеканием через ткани постоянного электрического тока; 4) разобщением процесса окислительного фосфорилирования; 5) уменьшением теплоотдачи с поверхности тела человека. 9. Франклинизация – это воздействие на организм человека: 1) постоянным электрическим током; 2) переменным электрическим током; 3) переменным магнитным полем высокой частоты; 4) переменным электрическим полем ультравысокой частоты; 5) постоянным электрическим полем высокой напряжённости. 10. Микроволновая терапия – это воздействие на организм человека: 1) переменным магнитным полем высокой частоты; 2) переменным электрическим полем ультравысокой частоты; 3) постоянным электрическим полем сверхвысокой частоты; 4) переменным электромагнитным полем сверхвысокой частоты; 5) переменным электрическим током. 4.5. Домашнее задание Подготовится к теме 1.3.5 «Биофизика зрительного анализатора. Глаз как оптическая система». 5. Список тем по УИРС. Сделать обзор литературы и электронных источников информации по заданной теме и написать реферат на тему: «Воздействие ультрафиолетового света различных диапазонов на ткани человека». 6. Рекомендуемая литература Основная литература (О.Л.) 1. Ремизов А. Н. Медицинская и биологическая физика : учебник / А. Н. Ремизов. - 4-е изд., испр. и доп. - Москва : ГЭОТАР- Медиа, 2014. - 656 с. 2. Антонов В. Ф., Козлова Е. К., Черныш А. М., Физика и биофизика: для студентов медицинских вузов: учебник для вузов, Москва : ГЭОТАР- Медиа, 2013, 469 с., [2] л. цв. ил. 3. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К., Коржуев А.В., Физика и биофизика. Практикум [Электронный ресурс] : учебное пособие / Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К., Коржуев А.В. - М. : ГЭОТАР- Медиа, 2013. Дополнительная литература (Д.Л.) 1. Бигдай Е.В., Вихров С.П., Гривенная Н.В., Редькин В.М., Самойлов В.О., Чигирев Б.И., Биофизика для инженеров: в 2т. Т.1: Биоэнергетика, биомембранология и биологическая электродинамика. Москва, Горячая линия- Телеком. 2008. 2. Эйдельман Е.Д., Физика с элементами биофизики [Электронный ресурс]: учебник / Е.Д. Эйдельман - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2013. 3. Федорова В.Н., Фаустов Е.В. Медицинская и биологическая физика. Курс лекций с задачами и решениями. Москва. ГЭОТАР-Медиа. 2011. |