Изучение аппарата для УВЧ-терапии

Лабораторная работа № 14

Приборы и принадлежности: аппарат для ультравысокочастотной терапии, дипольная антенна, миллиамперметр, кюветы с электролитом и диэлектриком, термометры, подставка для кювет с термометрами, неоновая лампа-индикатор.

Цель работы: изучение устройства и принципа действия аппарата для УВЧ—терапии; исследование пространственного распределения электрического поля в терапевтическом контуре и теплового воздействия электрического поля УВЧ на диэлектрики и электролиты.

Электрические колебания, которые используются при различных лечебных методах, делятся на следующие диапазоны:

1. Низкой частоты (НЧ) — 20 Гц.

2. Звуковой частоты (ЗЧ) — 20 Гц — 20 кГц.

3. Ультразвуковой частоты (УЗЧ) — 20 — 200 кГц.

4. Высокой частоты (ВЧ) — 0,2 — 30 МГц.

5. Ультравысокой частоты (УВЧ) — 30 — 300 МГц.

6. Сверхвысокой частоты (СВЧ) — 300 МГц.

Первыми методами высокочастотной терапии были дарсонвализация (при которой с лечебной целью используются токи с частотой 110 кГц при напряжении 20 кВ с величиной тока 0,02мА) и диатермия (при которой используются токи с частотой 1 — 2 МГц с силой тока 1,0 — 1,5 А при напряжении 100 — 150 В). В последнее время в связи с повышенной опасностью диатермия уходит из терапевтической практики и заменяется другими методами высокочастотного воздействия, такими как ВЧ, УВЧ, СВЧ-терапии.

Метод высокочастотной терапии с использованием электрического поля на ткани организма имеет наибольшее распространение. Для выяснения эффекта от действия высокочастотного электрического поля на ткани организма рассмотрим предварительно действие поля на растворы электролитов и диэлектрики.

Ткани организма состоят из клеток, омываемых тканевой жидкостью. Цитоплазма клеток и тканевая жидкость представляют собой электролиты, разделенные плохо проводящей клеточной оболочкой (мембраной). Такая система обладает статической и поляризационной электроемкостью. Основу плотных тканей организма составляют главным образом белки, жиры и углеводы, относящиеся по своим свойствам к диэлектрикам. Наиболее совершенными диэлектриками являются грубоволокнистая соединительная ткань (связки, сухожилия), наружный слой кожи, кость, лишенная надкостницы. К менее совершенным диэлектрикам можно отнести ткань основы (строму внутренних органов, мышцы), жировую ткань, нервную систему.

Жидкие среды организма (кровь, лимфа, спинно-мозговая жидкость) представляют собой растворы электролитов и относятся поэтому к проводникам.

В растворах электролитов высокочастотное поле вызывает ток проводимости I, сопровождающийся выделением тепла. Количество теплоты Q, которое выделяется в проводящей системе, определяется законом Джоуля — Ленца:

, (1)

где R — сопротивление проводящей системы, i — величина тока, t — время.

Анализ выражения (1) показывает, что количество теплоты w₁, выделяющееся в единице объема раствора электролита в единицу времени, определяется законом Джоуля — Ленца в дифференциальной форме:

, (2)

где r — удельное сопротивление, s — удельная проводимость, Е — напряженность электрического поля.

Величину w₁ называют удельной мощностью тока. Под действием электрического поля в диэлектриках происходит ориентационная и структурная поляризация молекул. Вращательные колебания поляризованных молекул, вызываемые УВЧ полем, сопровождаются потерями энергии, затрачиваемой на преодоление сил связи между молекулами, удерживающими их в положении равновесия. Указанные потери называют диэлектрическими. Они зависят от природы диэлектрика и характеризуются тангенсом угла (tg d) потерь. Под углом d понимается угол отставания по фазе колебаний напряженности электрического поля.

Количество теплоты w₂, выделяющееся в единице объема диэлектрика в единицу времени определяется следующим выражением:

(3)

где e — диэлектрическая проницаемость вещества, e_о — электрическая постоянная, w — круговая (циклическая) частота колебаний.

Без учета радиационных потерь w₂ можно оценить выражением:

(4)

где r — плотность вещества, с — удельная теплоемкость, Dt — время, в течение которого температура диэлектрика изменилась на величину DТ.

Из объединения уравнений (3) и (4), учитывая при этом, что напряженность Е электрического поля связана с напряжением U между обкладками конденсатора в терапевтическом контуре и расстоянием l между ними следующим соотношением: Е = U/l, следует, что тангенс диэлектрических потерь можно оценить формулой

. (5)

Необходимо иметь в виду, что ток проводимости замыкается в конденсаторе током смещения I_см, причем

I_см = I_пр = dq/dt.

Заряд на обкладках конденсатора:

,

где С — электроемкость, S — площадь пластины.

Поэтому величину силы тока смещения можно представить в виде:

.

Переменное электрическое поле было названо Максвеллом током смещения. Тогда плотность тока смещения

.

Так как в состав организма входят ткани, обладающие свойствами как электролитов, так и диэлектриков, то под воздействием электрического поля УВЧ в тканях выделяется теплота

w = w₁ + w₂

Вращательные колебания полярных молекул или отдельных частей органических макромолекул, возникающие в поле УВЧ, оказывают значительное влияние на физиологическое состояние клетки. Это действие поля УВЧ называют осцилляторным, оно в некоторых случаях является более существенным по сравнению с тепловым при использовании УВЧ-терапии. Поэтому во многих случаях при процедуре ограничиваются только “слаботепловой” дозировкой.

Дата добавления: 2014-01-04