Метод и аппарат для терапии синусоидальными модулированными токами

ЛЕКЦИЯ 4

Метод амплипульстерапии. Токи, используемые в этом методе, являются переменными синусоидальными с частотой 2-5 кГц, модулированными по амплитуде низкими частотами в пределах от 10 до 150 Гц. В результате модуляции, которая заключается в периодическом увеличении и уменьшении амплитуды колебаний тока частоты 2-5 кГц, образуются отдельные посылки колебаний тока - амплитудные пульсации, похожие на биения, которые возникают в тканях во время интерференции двух токов. Однако между пульсациями и биениями есть большая разница. Она заключается в том, что биения переходят одно в другое без каких-либо пауз и даже при наличии небольших переходных значений тока, придающих действию биений тока в тканях беспрерывный характер. Это уменьшает их возбужающее действие и оказывает содействие привыканию к ним тканей.

Временные диаграммы синусоидальных модулированных токов (CMТ), которые имеют место в аппаратах типа «Амплипульс», рис. 2-13. Разные виды амплитудной модуляции (AM) обеспечивают набор токов для следующих режимов работы.

1. Амплитудно-модулированный режим с различной глубиной модуляции от 0 до 100%.

2. Режим чередования посылок с паузами.

3. Режим чередования АМ-посылок с немодулированными колебаниями.

4. Режим чередования АМ-посылок с разными частотами модуляции.

5. Аналогично п. 4, но с паузами.

6-10. Виды модуляции аналогично пунктам 1-5, но в выпрямленном, однополупериодном режиме (положительном или отрицательном).

Лечебное действие CMТ образуется из реакций разных органов и систем на стимуляцию нервов, рецепторов, мышечных волокон и в значительной мере проприорецепторов.

Специальные органы или клетки, воспринимающие сигналы внешней среды, называются рецепторами; сам сигнал при этом называется стимулом. По внутреннему строению рецепторы бывают как простейшими, состоящими из одной клетки, так и высокоорганизованными, состоящими из большого количества клеток, входящих в состав специализированного органа чувств. Люди могут воспринимать информацию следующих типов:

- свет (фоторецепторы);

- химические вещества – вкус, запах, влажность (хеморецепторы);

- механические деформации – звук, прикосновение, давление, сила тяжести (механорецепторы);

- температура (терморецепторы);

- электричество (электрорецепторы).

Рецепторы преобразуют энергию раздражителя в электрический сигнал, который возбуждает нейроны. Механизм возбуждения рецепторов связан с изменением проницаемости клеточной мембраны для ионов калия и натрия. Когда раздражение достигает пороговой величины, возбуждается сенсорный нейрон, посылающий импульс в центральную нервную систему. Можно сказать, что рецепторы кодируют поступающую информацию в виде электрических сигналов.

Проприорецепторы (чувствительные рецепторы) - чувствительные нервные окончания, расположенные в мышечно-суставном аппарате (мышцах, связках, суставных сумках). Находясь в сознании, человек постоянно чувствует положение своих конечностей и движение суставов, пассивное или активное. Кроме того, он точно определяет сопротивление каждому своему движению. Все эти способности вместе называются проприорецепцией, так как стимуляция соответствующих рецепторов (проприорецепторов) исходит из самого тела, а не из внешней среды. Применяется также термин глубокая чувствительность, так как большая часть проприорецепторов расположена не поверхностно, а в мышцах, сухожилиях и суставах, связках, фасциях, надкостнице, суставных капсулах.

Важным в лечебном действии CMТ является их влияние на чувствительную сферу нервной системы. Возбудимое действие колебаний тока, модулированных в отдельные порции, частота которых близкая частоте потенциалов действия нервов и мышц, создает ритмически упорядоченный поток импульсаций с рецепторов в центральную нервную систему, которая ощущается больными как вибрация. Этот поток прекращает или уменьшает на несколько часов боль периферического происхождения – невралгическую, посттравматачнескую и др.

Усиление артериального притока и венозного оттока, т.е. активизация кровообращения, а также усиление лимфообмена, что вызывается влиянием CMТ, являтся основным компонентом, который обеспечивает лечебное действие этого фактора при многих других заболеваниях. В зависимости от локализации влияния активизация кровообращения может быть достигнута в любых органах и тканях.

Возбуждение и напряжение мышечных волокон, вызванное током, приводят не только к увеличению притока к ним крови, но и к активизации работы всех звеньев, которые обеспечивают усвоение кислорода и питательных веществ, принесенных кровью, т.е. всех звеньев, которые осуществляют энергетическое обеспечение функционирующих мышечных волокон. Одновременно возрастает удаление с венозным оттоком продуктов метаболизма.

Прекращение или ослабление боли имеет большое значение не только в отношении функционального состояния психоэмоциональной сферы больного, прекращение хотя бы на несколько часов боли разрывает порочный круг, который создается между источником патологического процесса и центральной нервной системой, исключает продолжительное и нередко напряженное реагирования на болевую импульсацию. Это дает «отдых» центральной нервной системе и тем самым улучшает ее функциональное состояние.

Улучшение кровообращения, функционального состояния центральной нервной системы, активизация обменных процессов, болеутоляющее действие, способность вызвать сокращение мышц, дают возможность влиять на патологически функционирующие органы с целью нормализации их деятельности и ликвидации патологического процесса.

Для стимуляции переменными токами используют частоты 2,5…5 кГц. При более высоких частотах требуется значительно больший ток, а на более низких возрастает сопротивление тканей. Кроме того, частоты выбираются так, чтобы ток был меньше болевого порога. Немодулированный ток не вызовет никакой реакции ОДА. Поэтому применяют модулированные посылки и немодулированные паузы. Частота модулирующих колебаний лежит в пределах 30…150 Гц. При других параметрах импульсов и определенных условиях импульсный ток может вызвать и процесс торможения в ЦНС.

Наиболее распространены аппараты типа «Амплипульс-4», «Амлипульс-5», «Амплипульс-10», стимулирующие переменными токами. Они имеют большой набор различных режимов и модулирующих частот, что позволяет учесть индивидуальные особенности пациента. Они работают на частоте 5 кГц (несущая частота) с диапазоном частот модулирующей 30…150 Гц («Амплипульс-4») и 10…150 Гц («Амплипульс-5») и дискретно устанавливаемым коэффициентом модуляции 0, 25, 50, 75, 100 % и >100 % (перемодуляция).

На рис. 2.13 показаны временные диаграммы тока аппаратов типа «Амплипульс».

Рисунок 2.13 – Формы стимулирующего тока аппарата «Амплипульс-5»

1 – непрерывные амплитудно-модулированные колебания;

2 – прерывистые колебания с соотношением ”серия:пауза” – 2:3;

3 – серии модулированных колебаний, чередующиеся с паузами с тем же соотношением длительностей;

4 – серии, в которых чередуются модулирующие колебания произвольных частот с частотой 150 Гц;

5 – то же, но с паузами:

6 – выпрямленный режим положительной (отрицательной) полярности.

Структурная схема аппарата «Амплипульс-5» приведена на рис. 2.16.

Рисунок 2.16 – Структурная схема аппарата «Амплипульс-5»

Рассмотрим некоторые наиболее важные узлы. Несущая 5 кГц представляет собой один из множества сигналов синхрогенератора. Этот сигнал в виде импульсов (меандра) подается на модулятор (рис. 2.17). Он поступает через инвертор на транзистор VT2, работающий в ключевом режиме. Модулирующий сигнал подается на делитель R1 – R6, коммутируемый восьмиканальным мультиплексором DA1 с адресным управлением (всего пять ступеней коэффициента модуляции). Выходной сигнал мультиплексора через согласующий повторитель DA2 поступает на базу транзистора VT3, включенного последовательно с VT2. Таким образом, коллекторный ток транзисторов VT2 и VT3 будет иметь вид импульсов, модулированных по амплитуде.

Рисунок 2.17 – Модулятор аппарата «Амплипульс-5»

В колебательном контуре L1, C3 выделяется первая гармоника напряжения, которая через повторитель DA3 поступает на перемножающий ЦАП, играющий роль аттенюатора (регулируемого делителя). Он управляется кодом реверсивного счетчика и служит для формирования фронтов и спадов серий с определенной скоростью. Транзистор VT1 c диодом VD1 служат для улучшения формы выходного тока при перемодуляции.

Генератор модулирующих колебаний построен на основе генератора типа RC с мостом Вина. Его устройство поясняет рис. 2.18.

Рисунок 2.18 – Генератор построенный по схеме моста Вина

Положительная ОС создается RC-цепью (плечами моста Вина). Отрицательная ОС (R1, R2) задает коэффициент усиления, который равен К=1+R2/R1. Частота колебаний определяется формулой

Частота регулируется одновременным изменением сопротивлений (сдвоенные резисторы).

Критический коэффициент усиления, при котором происходит возбуждение схемы, равен 3. Для стабилизации амплитуды колебаний применяют нелинейные элементы в цепи отрицательной ОС, в данном случае резистор R1. С ростом амплитуды выходного сигнала сопротивление R1 должно увеличиваться. Тогда коэффициент усиления будет уменьшаться, что приведет к уменьшению амплитуды выходного напряжения.

На рис. 2.19 показана схема генератора НЧ модулирующих колебаний.

Рисунок 2.19 – Схема генератора модулирующих колебаний аппарата «Амплипульс-5

Генератор выполнен на ОУ DA2. Частота модуляции изменяется дискретно путем переключения резисторов в цепи положительной ОС мультиплексорами DA1 и DA4. Для стабилизации амплитуды выходного сигнала используется полевой транзистор в качестве управляемого сопротивления. Выходное напряжение подается на выпрямитель VD2, DA3, VD4, C3. С выхода DA3 положительное напряжение поступает на затвор полевого транзистора. Он работает при малых напряжениях сток-исток на крутом и почти линейном участке ВАХ. С ростом амплитуды выходного напряжения растет и напряжение на затворе транзистора, а значит, увеличивается его сопротивление и снижается коэффициент усиления. Амплитуда выходного напряжения выставляется путем регулировки опорного напряжения на потенциометре R14.

Амплитудный модулятор может быть выполнен по схеме, представленной на рис. 2.20. Модуляция осуществляется с помощью полевого, транзистора VT1 с двумя затворами. На один затвор поступает модулирующее напряжение, а на другого — несущая частотота 5 кГц. Резистором R4 регулируется усиление каскада и выходной ток прибора. Предусилитель выполнен на ОП DA1. Необходимый коэффициент усиления устанавливается резисторами R10, R11.

Рисунок 2.20 – Амплитудный модулятор собранный на транзисторе с двойным затвором (в схеме две ошибки – точка над R2 и питание вверху)

4.2 Метод электросон-терапии.

Классическим примером терапевтической аппаратуры, которая использует импульсные стимулирующие последовательности, является аппаратура для электросна.

Известно, что импульсный ток может выполнять как возбуждающее, так и тормозящее действие. Метод влияния на головной мозг импульсным током слабой силы амплитудой несколько милиампер с целью вызвать разлитое торможение (что за термин?), которое переходит в обычный сон, называется «электросном».

Во время электросна влияние на головной мозг осуществляется с помощью электродов, наложенных на закрытые глаза и области височных костей, импульсным током прямоугольной формы, при продолжительности импульсов порядка 0,2-0,5 мс и частоте, отрегулированной в границах от 1-2 до 150 имп/с. Частота импульсов подбирается для каждого пациента индивидуально, а ток устанавливается таким, чтобы его прохождение не вызвало ощущения боли.

Аппарат для электросна ЭС-2 состоит из таких основных блоков: задающего генератора (ЗГ), ждущего мультивибратора (ЖМ), усилителя мощности (УМ), защитного устройства (ЗУ), измерительного устройства (ИУ) (рис. 4.10).

Риуснок 4.10 – Структурная схема аппарата для электросна ЭС-2

Задающий генератор выполненный по схемемультивибратора со ступенчатым или плавным регулированием частоты, в заданных пределах.

В связи с тем, что во время изменения частоты колебаний ЗГ изменяет продолжительность импульса, а при условии работы аппарата она должна оставаться постоянной, после ЗГ ставят ждущий мультивибратор, который срабатывает по переднему фронту. Для повышения мощности импульсов и согласования выхода генератора с сопротивлением нагрузки, используется усилитель мощности. Выходные цепи аппарата имеют двойную защиту против аварийного повышения напряжения на исходном потенциометре или чрезмерном токе в цепи. В обоих случаях срабатывает защитное реле, которое разрывает цепь выходного потенциометра и создает обходную цепь питания для самого реле.

Измерительное устройство выполнено по схеме пикового вольтметра, который измеряет амплитудное значение напряжения на измерительном резисторе, подключенном к выходной цепи.

Аппарат ЭС-2 обеспечивает реализацию следующих основных параметров: продолжительность импульса 0,5 мс; частота регулируется в пределах 5-150 Гц; выходное напряжение 50 В при сопротивлении нагрузки 5 кОм.

На импульсный ток может быть «наложена» постоянная составная границах 0-0,5мА.

Дата добавления: 2014-01-05