의학에서의 임펄스 전류. 펄스 전류를 사용합니다. 작용 및 효과의 메커니즘

입력 최근진단 및 치료 목적으로 간헐적 직류는 소위 임펄스 전류라고 하는 사이에 일시 중지가 있는 별도의 충격(임펄스) 형태로 사용됩니다.

각 펄스는 특정 지속 시간 t와 후속 일시 중지 t 0으로 특징지어지며 함께 기간을 구성합니다. NS.

임펄스 전류는 다음과 같이 구별됩니다.

• a) 충동의 모양
• b) 초당 임펄스의 반복률(헤르츠 - Hz로 표시)
• c) 각 펄스의 지속 시간(밀리초 - msec로 표시).

아연 도금 중에 현재 강도가 천천히 증가하여 조직 적응 조건에서 세포의 이온 농도가 점차적으로 변화하여 신경 종말에 약간의 자극이 생깁니다. 이 경우 근육 수축이 발생하지 않습니다. 전류가 빠르게 켜지고 꺼지면 근육 수축이 관찰됩니다. 이것은 단기 전류 펄스 동안 이온의 일부 변위와 확산 과정의 지연으로 설명할 수 있습니다. 이온 농도의 변화 정도는 전류의 강도와 노출 시간에 따라 결정됩니다.

일부 형태의 전류 펄스는 이전에 사용되었습니다. 다른 이름... 예를 들어, 간헐적 갈바니 전류, 직류회로에 각종 차단기(수동차단기, 메트로놈차단기 등)를 포함하여 얻은 것. Ledyuk 전류는 초당 100회의 중단 횟수(폐쇄 지속 시간과 개방 지속 시간 비율 1:9)로 알려져 있어 전기 마취 현상을 일으켰습니다.

펄스 주파수가 초당 60-80이고 개방 펄스의 지속 시간이 1-2ms인 유도 코일에서 얻은 패러딕 전류가 널리 사용되었습니다. (패러딕 전류의 적용 치료 목적이름을 품다 패러디.) 패러딕 전류는 골격근에 장기간("파상풍") 수축을 일으킬 수 있어 근육 피로와 궁극적으로 위축을 유발할 수 있으므로 근육의 전기 자극을 위해 전류의 주기적 차단을 사용하는 것이 제안되었습니다. 근육의 수축과 이완을 교대로 일으키는 이른바 리듬 패러디제이션.

현재 주로 사용 다음 유형다른 모양, 지속 시간 및 주파수의 전류 임펄스.

1. 임펄스가 있는 전류 직사각형... 각 펄스의 지속 시간은 10-100Hz의 주파수에서 0.1-1ms입니다. 이러한 유형의 전류는 중추 신경계의 억제 과정을 강화하고 다음과 유사한 상태를 얻는 데 사용됩니다. 생리적 수면(전기 수면).

전기 수면 장치는 전자 램프 회로를 기반으로 한 펄스 발생기입니다. 전극은 눈 소켓과 유양 돌기에 배치됩니다. 보호 억제가 있는 이러한 유형의 치료는 일부 환자에게 사용됩니다. 정신 질환, 피질 내장 시스템의 기능 장애와 관련된 질병뿐만 아니라 ( 소화성 궤양위, 고혈압).

2. 파상풍 전류는 삼각형 펄스 형태를 특징으로 합니다. 각 펄스의 지속 시간은 1-1 1/2ms이고 주파수는 100Hz입니다.

이 형태의 전류 소스는 전자 램프 회로가 있는 장치입니다.

파상풍 전류는 줄무늬 근육의 장기 수축을 유발하며 기능 장애 시 근육 운동인 전기 체조에 사용됩니다.

3. 지수전류(Lapik current)는 완만하게 증가하는 곡선형태를 띠고 있으며, 이는 신경이 자극될 때의 작용의 전류형태를 연상시킨다. 펄스 지속 시간은 1.6~60msec입니다. 펄스 주파수를 변경할 수 있습니다. 근육 손상 정도에 따라 해당 지수 전류도 선택됩니다. 수축의 리듬 - 근육 이완을 얻기 위해 소위 변조기가 사용됩니다. 지수 전류 파형의 장점은 다음을 유발할 수 있다는 것입니다. 운동 반응파상풍 전류가 없을 때 더 깊이 영향을 받는 근육. 이러한 형태의 전류는 근육을 자극하는 데 사용됩니다.

임펄스 전류의 소스는 AFM 장치입니다. 단시간 펄스 발생기, 펄스 변조기 및 변환 변조 단계로 구성됩니다. 파상풍 및 지수 전류 형태 외에도 장치는 연속 직류(아연도금) 및 리드미컬한 아연도금 처리에 사용할 수 있습니다.

ACM 장치는 수축성 위반의 경우 근육의 전기 자극(전기 체조)에 사용됩니다. 리듬 전기 자극은 신경근 장치의 혈액 공급과 영양을 개선하고 근육의 부피와 성능을 증가시키는 데 도움이되며 신경 요소의 전도를 회복하며 신경 섬유의 재생에 유익한 효과가있어 기능 회복을 가속화합니다. 영향을받는 근육의.

전기 자극은 말초 운동 신경의 병변(지연성 소아마비 후의 잔류 효과, 안면 신경의 신경염, 외상성 신경염, 장기간의 근육 비활성으로 인해 발생하는 이차 위축 및 마비, 기능적 마비)에 사용됩니다. 평활근의 기능을 향상시키기 위해 예를 들어 위, 장, 방광의 무력증에 전기 자극이 지시됩니다.

저주파 전기 요법의 물리적 기초

실험실 작업 번호 14, 15

문학

1. 레미조프 A.N. 의학 및 생물 물리학, "고등학교". M., 1987, ch. 15, 18, 19.

2. 리벤체프 N.M. 물리학 과정, "고등학교". M., 1978, ch. 6, 27, 28.

3. Gubanov N.I., Utepbergenov A.A. 의학 생물 물리학, "의학". M., 1978, ch. 아홉.

4. Medizinische Physik(Physik fur Mediziner, Pharmazeuten und Biologen). 스프링거 - 베를라그 빈 뉴욕 1992.

시험 문제

1. 전류란 무엇인가? 그 존재의 조건.

2. 사슬의 단면에 대한 옴의 법칙. 완전한 회로에 대한 옴의 법칙.

3. 전류 밀도란 무엇입니까? 위치는 어떻게 되나요?

4. 임펄스, 임펄스 전류란 무엇입니까?

5. 펄스의 주요 특성은 무엇입니까? 임펄스 전류.

6. 정의를 내리다 교류... 정현파 전류에 대한 방정식을 작성하십시오.

7. 전류의 전도체로서의 전해질.

8. 전해질의 전도도를 결정하는 것은 무엇입니까?

9. 정전용량이란 무엇입니까? 그것은 무엇에 달려 있습니까?

10. 생물학적 조직의 용량 특성을 결정하는 것은 무엇입니까?

11. 조직의 용량 특성은 펄스 전류의 통과에 어떤 영향을 줍니까?

12. AC 회로의 임피던스는 얼마입니까?

13. 생물학적 조직의 전기 전도도를 결정하는 것은 무엇입니까?

14. 생물학적 조직의 등가 전기 회로(설명 포함).

15. 용량성 저항은 교류의 주파수에 어떻게 의존합니까?

16. 줄 렌츠 법칙.

17. 생체 조직을 가열하기 위해 저주파 전기 요법 장치를 사용할 수 있습니까 (답은 관련 법률을 사용하여 입증됩니다).

간략한 이론

대부분의 장기와 조직에서 일정한 성질과 강도의 전류에 의한 자극은 자연적인 흥분과 동일한 반응을 일으킵니다. 또한이 효과는 강도와 시간 모두에서 엄격하게 투여 될 수 있습니다. 생리학 및 의학에서 널리 사용됩니다. 흥분성 연구의 생리학 다양한 신체의학에서 주로 신경계 및 근육 조직 - 특정 기관 및 시스템의 자연 기능이 불충분하거나 위반되는 경우.

자극적인 전류를 사용하여 변경 기능 상태세포, 기관 및 조직을 전기 자극이라고 합니다.

살아있는 생물학적 조직에 대한 교류의 작용 결과는 진폭 값뿐만 아니라 펄스의 주파수, 모양 및 지속 시간에 따라 달라집니다. 따라서 고주파(500kHz 이상)에서 전류는 주로 열적 영향을 미치고 저주파 및 음파에서는 자극적입니다.

이 문제를 논의하려면 생물학적 조직이 전도체와 유전체의 특성을 모두 가지고 있음을 기억해야 합니다. 전류의 자극 효과는 조직 전해질의 하전 입자의 움직임을 기반으로 합니다(변위 및 전도 전류 발생). 이 경우 세포 외부의 자유 이온의 이동은 제한되지 않습니다. 세포 환경 내부의 자유 이온은 원형질막에 의해 제한된 부피 내에서만 이동할 수 있습니다. 행동에 따른 구속된 전하의 변위 전기장원자 또는 분자의 크기에 의해 제한됩니다.

경험에 따르면 신체 조직에 대한 자극 효과의 허용 한계 내에서 일정한 전류는 그렇지 않습니다. 자극은 현재의 강도가 변할 때만 발생하며, 또한 자극의 강도는 속도이 변화와 그 순간 값 (Dubois-Raymond 법칙).

그리고 전류의 세기가 단위 시간당 도체의 단면을 통과하는 전하라면,

변화하는 현재 강도는 다음 식으로 나타낼 수 있습니다.

결과적으로, 생물학적 조직에 대한 전류의 자극 효과는 전기장의 영향 하에 감염된 입자의 가속된 이동과 관련될 수 있습니다.

실제로 전기 임펄스는 이러한 목적으로 사용됩니다(전류 또는 전압의 단기 작용). (*) 이 경우 충격은 단일 및 반복 임펄스(임펄스 전류)에 의해 수행됩니다. 전기 회로가 닫히는 순간 (일정한 또는 펄스 전류), 가장 큰 자극 효과는 음극 (음극)에서 발생하고 가장 작은 자극 효과는 양극 (양극)에서 발생한다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 이것은 세포 흥분성의 역치가 감소하기 때문입니다. 따라서 펄스 전류로 전기 자극하는 동안 음극은 활성 전극으로 간주됩니다.

(*) 전기 충격은 전류 또는 전압의 단기 변화입니다.일반 양식 전기 충격그림에 나와 있습니다. 1a, 직사각형 펄스 - 그림. 1b. 펄스의 특성은 1-2 - 선행 에지, 2-3 - 상단, 3-4 - 컷(후행 에지)입니다. 그림에서. 1a는 다음과 같이 표시됩니다. tf는 펄스의 리딩 에지의 지속 시간입니다. ti는 펄스 지속 시간입니다. tср - 후행 에지의 지속 시간. 이 변화가 발생한 시간에 대한 전압 또는 전류의 변화 비율

에프 = 0.8 Umax / tf 또는 (3)

dU / dt = (0.9Umax - 0.1Umax) / tcr = 0.8 Umax / tcr,

펄스 프론트의 기울기라고 합니다. 쉽게 볼 수 있는 것처럼 직사각형 펄스(그림 1b)의 선단 가장자리의 슬루율(가파름)은 최대입니다(이상적인 경우 무한 값).

자극 효과충동은 특성과 밀접한 관련이 있습니다. Dubois-Raymond 법칙에 따르면, 단일 펄스의 자극 효과는 순간 값의 증가 속도에 따라 달라집니다.즉, 선두 전선의 가파르다. 이 의존성은 연관되어 있습니다 숙박 시설과 함께 - 자극 요인의 증가하는 강도에 따라 자극 역치를 증가시키는(적응) 흥분성 조직의 능력. 로 표현된다 감소충분히 긴 단일 펄스의 리딩 에지의 가파른 증가와 함께 감지할 수 있는 전류(i p)의 임계값. 따라서 가장 짜증나는 능력은 전류 펄스에 의해 소유되어야 합니다. 최대 속도성장, 즉 직사각형 펄스에서 가장 작은 것은 선형적으로 증가하는 전류입니다. 즉, 직사각형 펄스에 대한 임계 전류는 다른 펄스 형태보다 낮습니다(그림 1b 및 그림 2).

유

0.9Umax유, 나

0.1Umax

1 tf 2 3 tav 4 t t 및 t

NS)티와NS)

여전히 여자 과정을 유발할 수 있는 선형 증가 전류의 최소 기울기 각도()를 임계 기울기 각도 또는 최소 기울기라고 합니다. 전류의 변화율을 반영하며 단위로 정의됩니다. 리오베이스 / c또는 mA / 초.

자극의 작용이 시간이 지남에 따라 서서히 증가함에 따라 자극이 없다는 사실은 인지질 형성이 흥분성 조직의 세포막에서 재배열되어 나트륨 불활성화의 출현으로 이어진다는 사실에 의해 설명됩니다. 나트륨 채널 폐쇄.

아이피

1

쌀. 2. 선형적으로 증가하는 전류의 리딩 에지의 다른 상승률에서의 임계값 전류. 구형파의 선행 가장자리에 대한 최소 임계값은 숫자 1입니다.

시간이 지남에 따라 자극의 강도가 서서히 증가하면서 흥분 과정의 출현에 반대하는 예비 나트륨 활성화 없이 나트륨 불활성화 과정을 "수용"이라고 불렀습니다.

수용 속도가 빠를수록 임계 기울기의 각도( )가 커지고(그림 2) 반대로 세포의 반응이 느려지면 각도( )가 작아집니다. 일반적으로 신경 조직은 빠른 조절을 하는 반면 평활근은 상대적으로 느린 조절을 합니다. 흥분성 조직을 수용하는 능력은 기능적 상태에 달려 있다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 병리학적으로 변경된 근육 조직에서 나트륨 불활성화 속도가 감소합니다. 그들에게 있어 전기 자극 중 더 생리학적인 것은 세포 반응의 특성에 따라 점진적으로 증가하는 리딩 에지를 가진 전류 임펄스일 것입니다(리딩 에지의 상승은 선형 이외의 종속성을 가질 수 있습니다(예: 지수)).

리드미컬하게 반복되는 충동의 조직에 대한 작용을 주파수 자극. 반복 빈도의 특정 한계 내에서 자극 요인의 작용에 최적의 반응을 제공하는 조직의 능력을 밝힐 수 있습니다. 이 능력의 이름은 N.E. 브베덴스키 불안정또는 기능적 이동성... 불안정성의 결정은 자극적인 자극의 다른 주파수에서 반응의 특성을 관찰하여 수행됩니다.

다음과 같은 전기 자극으로 의학적 방법, 소포 형태의 임펄스에 의한 주파수 자극이 더 자주 사용됩니다. 다양한 기간의휴식을위한 일시 중지와 함께. 그러나 절차가 유해하지 않고 좋은 효과, 진폭, 지속 시간, 주파수 및 모양과 같은 임펄스의 특성은 조직의 상태와 일치해야 합니다. 예를 들어, 근골격계의 영향을 받는 근육의 경우 점진적으로 증가하는 앞전과 상당히 낮은 빈도로 더 긴 임펄스가 건강한 것보다 "생리학적"일 것입니다. 이 중요한 통신의 식별은 전기 진단을 사용하여 수행됩니다. 전기 진단에서 다양한 매개 변수(다른 지속 시간과 모양의 단일 임펄스, 다양한 주파수의 리드미컬한 자극 등)를 사용하여 전기 자극에 대한 조직의 반응 특성을 조사합니다. 이 경우 패배의 원인과 정도를 동시에 규명할 수 있다. 자극에 최적의 반응을 제공하는 임펄스 또는 임펄스 전류의 매개변수는 의료 절차를 수행하는 데 사용됩니다.

피하기 위해 화학 화상전기 자극은 등장성 용액(0.9% NaCl)으로 적신 패드로 신체에 전극을 적용하여 수행합니다. 이 경우 활성전극의 면적(점전극)이 작기 때문에 전류의 자극효과를 신체의 작은 부위에 집중시킬 수 있으며, 그 자극이 가장 효과적인 부위에 이 경우(신경 섬유가 신체 표면에 가깝게 위치하는 지점, 신경 섬유가 근육으로 들어가는 지점 등).

전기 자극 시 사용되는 펄스 전류

전기자극(심장자극, 근골격계 자극 등)은 목적에 맞게 임펄스 전류를 사용하는 방향 중 하나이다. 그러나 현대의 전기 요법에서는 펄스 전류도 치료에 널리 사용됩니다. 신경 질환, 대사 장애와 관련된 질병, 말초 순환 장애, 통증 증후군등. 이러한 목적을 위해 고려되는 것 외에도 단순한 형태펄스(그림 3), 저주파의 정현파 펄스 전류(때로는 역동역학이라고도 함)(그림 4), 가청 주파수의 정현파 변조 전류 및 초음파 주파수의 변조 전류가 사용됩니다.

그림에서. 3은 중추의 전기 자극 동안 사용되는 임펄스 전류의 일부 그래프를 보여줍니다 신경계그리고 근육.

그림 5.

정현파 변조된 전류는 반송파 - 사운드(4000 - 5000Hz) 또는 초음파 주파수의 교류 또는 정류된 전류이며 진폭은 30 - 150Hz의 주파수로 변조됩니다(그림 5).

정현파 변조된 오디오 주파수 전류를 얻기 위해 "앰플리펄스" 유형의 특수 장치가 사용됩니다.

"앰플리펄스" 유형의 장치에서 증가된 주파수의 변조된 전류를 사용하는 것은 저주파 전류에 대한 생체 조직(특히 피부)의 높은 저항 때문입니다. 고주파 전류를 사용하여 피부로부터 저항이 낮은 조직 깊숙이 침투합니다(정전용량 특성). 이 경우 저주파 변조 성분이 자극적인 영향을 미칩니다. 진폭 치료 장치에는 30, 50, 100 및 150Hz의 4가지 캐리어 진폭 변조 주파수가 있습니다.

적응 현상을 줄이고 충격의 효과를 높이기 위해 일시 ​​중지, 변조 및 비변조 진동, 2가지 다른 변조 주파수의 교대로 변조된 진동의 자동 교대에 의존합니다. 정류 전류를 사용할 때(그림 5 참조) 전기 자극 효과는 동시에 치료 전기 영동을 동반할 수 있습니다. 또한, 장치에서 캐리어 변조 깊이를 0%에서 > 100%까지 단계적으로 변경함으로써 생물학적 조직에 대한 효과의 강도를 변경하여 치료 과정을 제어할 수 있다.

"Iskra" 우주선에서 캐리어는 초음파 주파수(~ 110kHz 이상)를 가지며 변조는 비정현파 형태의 저주파 전류에 의해 수행됩니다(그림 10).

Iskra 장치가 고주파 캐리어를 사용한다는 사실에도 불구하고 이 방법은 저주파 전기 요법에 기인할 수도 있습니다. 왜냐하면 환자의 회로(~ 20μA)에 흐르는 고주파 전류는 눈에 띄는 열 효과를 유발할 수 없기 때문입니다(참조 줄 렌츠 법칙).

실험실 작업 번호 14