KULIAH 17 PROSES FISIK YANG TERJADI PADA JARINGAN ORGANISME DI BAWAH PENGARUH ARUS DAN MEDAN ELEKTROMAGNETIK
1. Aksi arus searah.
2. Aksi arus bolak-balik (LF, AF, UZCH). Nilai ambang batas.
3. Aksi arus frekuensi tinggi.
4. Aksi medan magnet.
5. Aksi medan listrik konstan.
6. Aksi medan listrik bolak-balik (UHF).
7. Aksi gelombang elektromagnetik (microwave).
8. Tugas.
Berbagai jenis jaringan biologis memiliki sifat listrik yang berbeda. Beberapa jaringan bersifat dielektrik, sementara yang lain bersifat konduktor. Tubuh mengandung cairan biologis (elektrolit) yang mengandung sejumlah besar ion yang berperan dalam berbagai proses metabolisme. Karena alasan ini, sifat-sifat jaringan biologis berubah secara signifikan di bawah pengaruh arus dan medan elektromagnetik.
17.1. aksi DC
Efek fisiologis arus listrik searah dikaitkan dengan dua proses fisik.
Pertama, medan listrik yang konstan menyebabkan pergerakan ion terarah menuju kutub. Efek percepatan gaya listrik dilawan oleh gaya hambatan yang timbul ketika ion bertumbukan dengan partikel lain. Hasilnya, kecepatan rata-rata pergerakan ion tertentu terbentuk, yang, seperti ditunjukkan oleh pengalaman, sebanding dengan kuat medan listrik di lokasi tertentu:
Faktor proporsionalitas b disebut mobilitas ion.
Mobilitas ion secara numerik sama dengan kecepatan rata-rata pergerakannya dalam medium tertentu pada kuat medan 1 V/m.
Biasanya, satuan mobilitas non-sistemik yang digunakan adalah cm/jam.
Besarnya mobilitas tergantung pada jenis ion dan media pergerakannya. Mari kita sajikan nilai mobilitas beberapa ion dalam lingkungan berair:
Perbedaan mobilitas ion menyebabkan pemisahannya, perubahan konsentrasi, dan pembentukan muatan ruang lokal.
Kedua, medan listrik yang konstan mempunyai efek orientasi pada molekul dipol dan menyebabkan polarisasi elektronik pada molekul yang tidak memiliki momen dipol. Akibatnya, kandungan ion di kompartemen berbagai jaringan berubah.
Proses elektrokinetik ini menentukan respons fisiologis tubuh terhadap arus searah.
Dampak arus listrik searah pada area tertentu pada tubuh manusia dilakukan dengan menggunakan elektroda yang dipasang pada area permukaan tubuh yang bersangkutan.
Pada elektroda yang dilalui arus ke pasien, zat dilepaskan, beberapa di antaranya aktif secara kimia. Untuk mencegah luka bakar kimia pada jaringan di bawahnya, elektroda dipasang melalui bantalan basah.
Efek fisiologis yang dihasilkan oleh arus searah bergantung pada kepadatan dan durasi kerjanya. Untuk mencegah ketidakseimbangan ionik jaringan, durasi prosedur menggunakan arus searah biasanya tidak melebihi 20-30 menit.
Semua perangkat untuk melakukan prosedur perawatan arus searah memiliki miliammeter di panel depan dan kenop potensiometer untuk mengatur nilai arus yang diperlukan.
Prosedur fisioterapi utama yang menggunakan arus searah meliputi galvanisasi dan elektroforesis.
Galvanisasi- efek terapeutik pada tubuh dengan arus listrik searah bertegangan rendah dan berkekuatan rendah.
Nama metode ini terkait dengan nama arus searah yang sudah ketinggalan zaman - "arus galvanik".
Saat menggembleng berbagai bagian tubuh, arus berikut digunakan:
Sebagai hasil dari galvanisasi, sistem pengaturan aliran darah lokal diaktifkan di jaringan. Lumen pembuluh darah dermal melebar dan terjadi hiperemia pada kulit. Perluasan kapiler dan peningkatan permeabilitas dindingnya terjadi tidak hanya di tempat penerapan elektroda, tetapi juga di jaringan yang letaknya dalam.
Elektroforesis- pemberian bahan obat melalui kulit atau selaput lendir dengan menggunakan arus searah.
Untuk melakukan ini, bantalan yang dibasahi dengan obat ditempatkan di bawah elektroda yang sesuai. Obat diberikan dari kutub yang muatan ionnya dimiliki. Anion (yodium, heparin, bromin) dimasukkan melalui katoda, dan kation (Na, Ca, novokain) dimasukkan melalui anoda.
Elektroforesis adalah prosedur yang cukup panjang karena mobilitas ion yang rendah. Efek samping dari prosedur ini adalah galvanisasi.
Lokasi elektroda pada tubuh pasien dan durasi prosedur ditentukan oleh lokasi jaringan yang dirawat.
17.2. Aksi arus bolak-balik (LF, AF, UZCH). Ambang batas
Arus konduksi bolak-balik mewakili gerakan osilasi ion.
Pengaruh arus bolak-balik (sinusoidal) pada tubuh bergantung pada frekuensi dan amplitudo arus. Dalam kedokteran, klasifikasi frekuensi arus bolak-balik berikut diterima.
Seperti arus searah, arus bolak-balik mempunyai efek iritasi pada jaringan tubuh. Eksitasi jaringan saraf dan otot oleh arus searah atau bolak-balik (ν di bawah 100 kHz) dapat menyebabkan cedera listrik. Proses eksitasi dengan ritme yang tidak sesuai dengan karakteristik tubuh mengganggu fungsi normal. Gangguan pada jantung, otot pernafasan, dan sistem saraf pusat seperti itu sangat berbahaya. Frekuensi paling berbahaya adalah 30-300 Hz. Perlu dipahami bahwa efek merusak dari arus bolak-balik tidak ditentukan oleh tegangan, tetapi oleh muatan yang melewati setengah periode. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa aksi arus pada jaringan didasarkan pada polarisasinya, yang derajatnya sebanding jumlah biaya yang dilewati. Itu sebabnya untuk arus frekuensi tinggi(setengah siklusnya sangat singkat) efek merusak tidak terjadi bahkan dengan arus sebesar puluhan ampere. Sedangkan arus dengan frekuensi 50 Hz dapat menyebabkan kematian seseorang pada kekuatan 0,1 A.
Arus yang ditemui dokter pada rentang LF dan AF tidak hanya sebagai faktor traumatis. Mereka digunakan untuk elektrodiagnostik dan stimulasi listrik sistem biologis. Biasanya, arus berdenyut digunakan untuk tujuan ini, bukan arus sinusoidal.
Ambang batas saat ini
Kita tahu (Kuliah 3) bahwa persepsi suara dicirikan oleh dua nilai ambang batas - ambang batas pendengaran dan ambang nyeri. Nilai serupa digunakan untuk arus bolak-balik pada rentang LF dan AF.
Ambang batas saat ini yang masuk akal- kekuatan arus minimum, yang efek iritasinya dirasakan oleh orang “rata-rata”.
Respons seseorang terhadap arus tidak hanya ditentukan oleh kekuatan dan frekuensinya, tetapi juga oleh luas daerah yang dilalui arus tersebut. Ketergantungan ambang batas arus yang terlihat di area "lengan - tangan" untuk rata-rata manusia ditunjukkan pada Gambar. 17.1 (kurva 1). Untuk frekuensi
Beras. 17.1. Ketergantungan nilai rata-rata ambang batas arus yang terlihat (1) dan ambang batas arus yang tidak dilepaskan (2) pada frekuensi
50 Hz (arus industri) nilai ini kira-kira 1 mA.
Arus industri sebesar 3 mA menimbulkan sedikit sensasi kesemutan pada jari-jari yang menyentuh konduktor. Arus sebesar 3-5 mA menimbulkan sensasi iritasi di seluruh tangan. Arus 8-10 mA menyebabkan kontraksi otot-otot tangan dan lengan yang tidak disengaja. Pada arus sekitar 15 mA, kontraksi otot yang tidak disengaja menjadi begitu kuat sehingga seseorang tidak dapat melepaskan tangan yang memegang konduktor.
Ambang batas arus yang tidak dilepaskan - kekuatan arus minimum yang menyebabkan pembengkokan sendi pada orang "rata-rata" sehingga orang tersebut tidak dapat secara mandiri melepaskan dirinya dari konduktor - sumber tegangan.
Ketergantungan ambang batas arus non-pelepasan untuk rata-rata manusia ditunjukkan pada Gambar. 17.1 (kurva 2). Pada anak-anak dan wanita, ambang batasnya biasanya lebih rendah.
Melebihi ambang batas arus yang tidak lepas dapat berakibat fatal bagi seseorang (kelumpuhan otot pernapasan, fibrilasi jantung).
17.3. Pengaruh arus frekuensi tinggi
Pada frekuensi di atas 100 kHz, efek iritasi dari arus bolak-balik berhenti sepenuhnya. Hal ini terutama disebabkan oleh fakta bahwa pada frekuensi seperti itu, proses gerbang saluran ion tidak mempunyai waktu untuk melakukannya
pemicu dan komposisi intraseluler tidak berubah. Efek utama utama dalam hal ini adalah efek termal.(Arus DC, LF dan HF tidak cocok untuk memanaskan jaringan, karena penggunaannya pada nilai tinggi dapat menyebabkan elektrolisis dan kehancuran).
Daya termal spesifik yang dilepaskan dalam jaringan ditentukan dengan rumus (10.10): q = j 2 p, di mana adalah resistivitas jaringan, dan j adalah rapat arus di dalamnya. Kekuatan arus, dan kepadatannya, bergantung pada impedansi jaringan, yang pada gilirannya bergantung pada frekuensi (lihat Kuliah 15). Oleh karena itu, dengan memilih frekuensi saat ini, dimungkinkan untuk mencapai efek termal selektif pada jenis jaringan yang diinginkan.
Keuntungan pemanasan terapeutik dengan arus HF sebelum bantalan pemanas konvensional terlihat jelas:
Panas dilepaskan di bagian dalam tubuh, dan tidak masuk melalui kulit;
Dengan memilih frekuensi yang sesuai, dimungkinkan untuk secara selektif mempengaruhi jenis jaringan yang diinginkan;
Jumlah panas yang dihasilkan dapat diatur dengan mengatur daya keluaran generator.
Penggunaan arus frekuensi tinggi dalam pengobatan
Pemanasan jaringan dengan arus frekuensi tinggi digunakan dalam prosedur fisioterapi berikut.
Diatermi- metode elektroterapi, yang terdiri dari paparan lokal pada tubuh terhadap arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi dan kekuatan besar, yang menyebabkan peningkatan suhu jaringan.
Selama diatermi, digunakan arus frekuensi 1-2 MHz dan gaya 1-1,5 A. Elektroda timbal dipasang ke tubuh pasien sehingga area panas berada di antara keduanya. Tegangannya 100-150 V. Kerapatan arus ditentukan oleh luas elektroda dan hambatan total jaringan di antara keduanya. Jaringan dengan resistivitas tinggi (kulit, lemak, otot) menjadi lebih panas. Organ yang kaya darah atau getah bening (paru-paru, hati, kelenjar getah bening) lebih sedikit mengalami panas.
Kerugian dari diatermi adalah pelepasan panas yang tidak produktif pada lapisan kulit dan jaringan subkutan.
Darsonvalisasi lokal - metode elektroterapi yang terdiri dari paparan lokal pada tubuh terhadap arus berdenyut lemah dengan frekuensi tinggi dan tegangan tinggi.
Selama darsonvalisasi, digunakan arus dengan frekuensi 100-400 kHz dan tegangan puluhan kV. Dalam hal ini, hanya satu elektroda kaca berisi grafit yang dipasang ke tubuh pasien (Gbr. 17.2).
Beras. 17.2. Darsonvalisasi wajah (a), gusi (b)
Grafit, kaca, dan permukaan benda tempat elektroda dipasang membentuk kapasitor C 1 (Gbr. 17.3). Elektroda kedua terletak di dalam badan perangkat. Elektroda ini, tubuh pasien dan lapisan udara yang terletak di antara keduanya membentuk kapasitor C 2. Diagram sambungan listrik ditunjukkan pada Gambar. 17.3. Ini mencakup dua kapasitor dan sebuah resistor R, yang mewakili resistansi area yang dipanaskan.
Beras. 17.3.
Diagram kelistrikan darsonvalisasi
Pada frekuensi 100-400 kHz, impedansi rangkaian memberikan arus pada rangkaian I = 10-15 mA. Pelepasan listrik terjadi di celah udara antara elektroda E dan permukaan benda, yang
merangsang proses fisiologis yang positif di kulit dan menyebabkan kerusakan membran mikroorganisme.
Arus frekuensi tinggi juga digunakan untuk tujuan bedah.
Diatermokoagulasi- kauterisasi, “pengelasan” jaringan. Dalam hal ini, kerapatan arus 6-10 mA/mm 2 diterapkan, akibatnya suhu jaringan meningkat dan jaringan menggumpal.
Diatermotomi- diseksi jaringan menggunakan elektroda berbentuk pisau, yang menghasilkan potongan yang sempit dan rata tanpa pendarahan kapiler. Dalam hal ini, rapat arus adalah 40 mA/mm 2.
Perawatan bedah listrik disertai dengan lebih sedikit kehilangan darah.
17.4. Pengaruh medan magnet
Medan magnet memberikan gaya pada pergerakan partikel bermuatan (ion) dan efek orientasi pada partikel yang mempunyai momen magnet. Medan magnet bolak-balik menciptakan arus Foucault dalam jaringan penghantar, yang memiliki efek termal dan iritasi. Terkait dengan efek fisik ini adalah berbagai efek biologis. Secara konvensional, mereka dibagi menjadi panas dan non-termal.
Medan magnet yang digunakan dalam pengobatan diciptakan oleh magnet permanen atau disebut kumparan solenoid induktor. Selama prosedur terapeutik menggunakan medan magnet, pasien tidak melakukan kontak dengan konduktor aktif. Oleh karena itu, prosedur ini aman secara listrik.
Medan magnet konstan
Terapi magnet permanen- penggunaan terapeutik efek non-termal dari medan magnet konstan.
Medan magnet konstan dengan induksi 1-50 mT menyebabkan restrukturisasi struktur kristal cair membran biologis, yang secara signifikan mengubah permeabilitas lapisan ganda lipid dan menyebabkan peningkatan aktivitas metabolisme dan enzimatik sel. Dalam sitoplasma, bidang tersebut menginduksi transisi fase gel-sol. Pengaruh medan magnet konstan pada darah dan
Beras. 17.4. Sabuk linu panggul
getah bening dapat secara signifikan mengubah viskositas dan sifat fisikokimia lainnya. Pada saat yang sama, harus ditekankan bahwa sifat fisik dari pengaruh medan magnet konstan pada objek biologis masih kurang dipelajari.
Saat ini, beberapa jenis alat digunakan untuk tujuan terapeutik.
1. Magnetoelast, terbuat dari campuran bahan polimer dengan bubuk pengisi feromagnetik (memiliki banyak kutub magnet lokal). Kumpulan magnet elastis pada korset menjadi dasar untuk semua jenis sabuk linu panggul (Gbr. 17.4). Induksi magnetik 8-16 mT.
2. Cincin, pelat, magnet cakram. Induksi magnetik 60-130 mT.
3. Mikromagnet - jarum, bola, klip bermagnet (untuk tusukan magnet). Induksi magnetik 60-100 mT.
4. Pelat magnet yang digunakan berupa gelang yang dikenakan pada pergelangan tangan pasien. Induksi magnetik 20-70 mT.
Medan magnet bolak-balik
Efek terapeutik dari medan magnet bolak-balik dikaitkan dengan efek termal dan non-termal dari arus Foucault, yang muncul dalam media konduktif ketika medan magnet berubah.
Terapi magnet pulsa- penggunaan terapeutik medan magnet berdenyut pada tingkat pengulangan denyut rendah (0,125-1000 denyut/dtk).
Efek non-termal digunakan di sini. Arus Foucault dengan kepadatan yang signifikan dapat menyebabkan eksitasi serabut saraf perifer dan kontraksi ritmis miofibril otot rangka, otot polos pembuluh darah, dan organ dalam. Arus eddy frekuensi rendah mampu menghalangi impuls aferen dari tempat nyeri (pereda nyeri).
Gambar 17.5 menunjukkan efek terapeutik dari medan berdenyut pada ekstremitas bawah yang ditempatkan di dalam blok solenoid. Di sini digunakan medan dengan frekuensi 10 pulsa/s dan induksi 30 mT.
Beras. 17.5. Lokasi induktor untuk terapi magnet frekuensi rendah pada ekstremitas bawah
Terapi magnet frekuensi tinggi- penggunaan terapeutik komponen magnetik medan elektromagnetik harmonik frekuensi tinggi (nama usang untuk metode ini adalah induktotermi).
Sebagai hasil dari fenomena induksi elektromagnetik (seperti dalam kasus medan magnet berdenyut), arus eddy Foucault terbentuk di jaringan penghantar, yang memanaskan suatu benda. Untuk medan magnet harmonik, rapat arus Foucault sebanding dengan frekuensinya (ν). Efek termal yang nyata mulai muncul pada frekuensi sekitar 10 MHz. Banyaknya kalor yang dilepaskan per satuan waktu per satuan volume konduktor ditentukan oleh rumus
Di sini ρ adalah resistivitas kain. Koefisien proporsionalitas k bergantung pada karakteristik geometri area yang dipanaskan.
Berbeda dengan metode pengobatan dengan arus frekuensi tinggi, efek termal utama dalam hal ini adalah pada jaringan dengan resistivitas rendah. Oleh karena itu, jaringan yang kaya akan pembuluh darah, seperti otot, menjadi lebih panas. Jaringan seperti lemak dipanaskan pada tingkat yang lebih rendah.
Untuk membentuk medan magnet bolak-balik, digunakan solenoida induktor (Gbr. 17.6).
Beras. 17.6. Skema paparan medan magnet bolak-balik
Untuk prosedur fisioterapi, digunakan medan magnet bolak-balik dengan frekuensi 10-15 MHz. Dalam hal ini, induktor kabel dengan berbagai bentuk digunakan (Gbr. 17.7): a - lingkaran memanjang datar (biasanya di bagian belakang); b - spiral bulat datar (di badan); c - spiral silinder (di tungkai).
Akibat pelepasan panas, terjadi pemanasan lokal yang seragam pada jaringan yang diiradiasi sebesar 2-4 derajat hingga kedalaman 8-12 cm, serta peningkatan suhu tubuh pasien sebesar 0,3-0,9 derajat.
Dalam proses terapi magnet frekuensi tinggi, efek non-termal juga muncul: arus eddy menyebabkan perubahan sifat interaksi medan magnet partikel bermuatan dalam jaringan, namun mekanisme ini tidak dibahas secara rinci di sini. .
Beras. 17.7. Metode penerapan induktor kabel untuk berbagai metode terapi magnet frekuensi tinggi:
a - lingkaran memanjang datar, b - spiral bulat datar, c - spiral silinder
17.5. Pengaruh medan listrik konstan
Yang tertua di antara metode elektroterapi yang digunakan saat ini adalah franklinisasi- efek terapeutik dari medan listrik tegangan tinggi yang konstan.
Untuk membentuk medan listrik digunakan elektroda berbagai bentuk dengan jarum di ujungnya. Secara umum prosedur franklinisasi (Gbr. 17.8, A- pancuran elektrostatis) Kuat medan listrik di kepala pasien mencapai 90 kV/m. Kuat medan listrik di dalam tubuh manusia sekitar 10 mV/m. Arus lemah muncul di jaringan penghantar, mengubah sifat fungsional jalur saraf penghantar dan secara signifikan membatasi aliran impuls aferen ke bagian atas sistem saraf pusat, yang menyebabkan peningkatan proses penghambatan di korteks dan pusat subkortikal. Akibatnya, tekanan darah pasien menurun, laju pernapasan menurun dan kedalamannya meningkat, kelelahan berkurang, dan kinerja meningkat.
Selama franklinisasi lokal (Gbr. 17.8, b), masing-masing area tubuh terkena medan listrik.
Beras. 17.8. Franklinisasi umum (a) dan lokal (b).
Beras. 17.9. Aeroionizer dari sistem A.L Chizhevsky dengan elektroda kepala (a), elektroda untuk ionisasi udara umum (b)
Efek franklinisasi lokal ditingkatkan dengan aksi medan listrik pada jarum yang dimasukkan ke titik aktif biologis - akupunktur franklinisasi.
Untuk melakukan prosedur franklinisasi kelompok, generator tegangan tinggi digunakan - electroeffluvial lampu Chizhevsky(aeroionizer). Sistem ini dirancang untuk menghasilkan udara terionisasi, khususnya ion oksigen (ozon), yang memiliki efek biologis. Aeroionizer dari sistem A.L Chizhevsky (Gbr. 17.9) menyuplai tegangan konstan tinggi ke "lampu gantung elektroeffluvial" yang dilengkapi dengan sejumlah besar ujung tajam - jarum.
Dalam hal ini terjadi pelepasan korona antara elektroda dan tubuh manusia, terjadi ionisasi molekul udara, dan terbentuk aliran aeron dan ozon (electroeffluvium). Wajah, area kerah, dan saluran pernapasan bagian atas terpapar ion udara.
17.6. Aksi medan listrik bolak-balik
(UHF)
Penyebab medan elektromagnetik bolak-balik gerak osilasi ion (arus bolak-balik) dan getaran torsi molekul dipol. Proses-proses ini disertai dengan pelepasan panas.
Dampak medan UHF pada konduktor
Daya termal spesifik yang dilepaskan dalam suatu konduktor akibat gerakan osilasi ion ditentukan oleh rumus
dimana E adalah kuat medan listrik di dalam zat, ρ - resistensi spesifik zat tersebut.
Rumus ini tidak cocok untuk perhitungan langsung, karena rumus ini memasukkan kuat medan listrik E di dalam zat. Nilai ini cukup sulit untuk dihitung (lihat soal 1). Pada frekuensi yang digunakan dalam prosedur medis (UHF), daya termal spesifik ditentukan oleh rumus
dimana U adalah nilai efektif tegangan pada elektroda yang menimbulkan medan listrik bolak-balik, k adalah koefisien geometri tertentu (lihat soal 2).
Dampak medan UHF pada dielektrik
Menyebabkan pelepasan panas (kerugian dielektrik).
Banyaknya panas yang dilepaskan tergantung pada sudutnya δ, dimana osilasi molekul tertinggal satu fase di belakang osilasi kekuatan medan. Sudut δ ditelepon sudut kerugian dielektrik.
Daya termal spesifik yang dilepaskan akibat rugi-rugi dielektrik ditentukan oleh hubungan
Di Sini ε - konstanta dielektrik suatu zat; E adalah nilai efektif kuat medan pada dielektrik.
Besarnya tangen rugi-rugi dielektrik ditentukan oleh sifat dielektrik dan bergantung pada frekuensi. Di daerah α-, β-, γ -dispersi (lihat Bagian 15.6), nilai ini mengalami perubahan tajam.
Penerapan medan elektromagnetik bolak-balik dalam kedokteran
Salah satu metode terapi frekuensi tinggi yang umum adalah paparan medan listrik UHF frekuensi tinggi.
Terapi frekuensi ultra tinggi (UHF).- penggunaan terapeutik komponen listrik dari medan elektromagnetik bolak-balik dengan frekuensi sangat tinggi.
Untuk melakukan prosedur perawatan, area tubuh yang terkena ditempatkan di antara dua elektroda, yaitu pelat kapasitor jarak jauh yang termasuk dalam rangkaian listrik perangkat UHF. Tegangan bolak-balik yang dihasilkan diterapkan pada pelat-pelat ini, dan medan listrik bolak-balik muncul di antara pelat-pelat tersebut, yang memiliki efek terapeutik (Gbr. 17.10).
Metode penerapan elektroda ditunjukkan pada Gambar. 17.11
Pemanasan organ dan jaringan di bawah pengaruh medan listrik UHF menyebabkan hiperemia jaringan yang persisten, jangka panjang dan dalam di daerah yang terkena. Kapiler mengembang sangat kuat, yang diameternya meningkat beberapa kali lipat. Di bawah pengaruh bidang UHF, limfodinamik regional dipercepat secara signifikan, dan permeabilitas endotelium dan penghalang jaringan lainnya meningkat.
Perangkat untuk terapi UHF menggunakan frekuensi 40 dan 27 MHz. Frekuensi terakhir adalah internasional. Ini sesuai dengan panjang gelombang 11 m.
Beras. 17.10. Skema paparan bidang UHF
Beras. 17.11. Metode penerapan elektroda:
A- melintang, B-membujur, V - tangensial
17.7. Aksi gelombang elektromagnetik (microwave)
Pada frekuensi yang digunakan oleh terapi UHF, jaringan dielektrik tubuh menjadi lebih panas dibandingkan jaringan konduktif. Ketika frekuensi medan elektromagnetik meningkat, urutan ini berubah: pelepasan panas yang lebih besar terjadi pada organ dan jaringan yang kaya air (darah, getah bening, jaringan otot, organ parenkim). Hal ini disebabkan oleh penurunan tangen rugi-rugi dielektrik dengan meningkatnya frekuensi.
Untuk efek terapeutik pada jaringan konduktif, gelombang rentang desimeter dan sentimeter (terapi gelombang mikro) digunakan. Efeknya dilakukan dengan menyinari permukaan area tubuh yang sesuai dengan aliran gelombang terarah, yang dibentuk menggunakan emitor khusus yang disebut pandu gelombang.
Mekanisme pelepasan panas selama terapi microwave dan UHF adalah sama. Hanya struktur yang paling terkena dampak saja yang berbeda. Daya termal spesifik yang dilepaskan dalam jaringan dihitung dengan rumus
dimana I adalah intensitas gelombang, dan k adalah koefisien tertentu yang bergantung pada sifat jaringan.
Terapi desimeter (terapi DCV)- penggunaan terapeutik gelombang elektromagnetik dalam rentang desimeter (frekuensi - 460 MHz, panjang gelombang - 65,2 cm). Di bawah pengaruh faktor ini, getaran orientasi molekul dipol muncul di jaringan tubuh air terikat, serta kelompok sampingan protein Dan glikolipid membran plasma. Getaran ini terjadi di lingkungan kental sitosol dan disertai dengan pelepasan panas.
Terapi gelombang mikro (sentimeter) - penggunaan terapeutik gelombang elektromagnetik dalam rentang sentimeter (frekuensi - 2375 MHz, panjang gelombang - 12,6 cm). Tidak ada perbedaan mendasar dalam aksi utama gelombang desimeter dan sentimeter. Pada saat yang sama, penurunan panjang gelombang yang signifikan menyebabkan peningkatan berat jenis getaran relaksasi molekul air bebas tidak terstruktur, rantai samping fosfolipid, dan asam amino.
Prosedur terapi gelombang mikro dilakukan dengan menggunakan dua metode utama.
Teknik jarak jauh- penyinaran dengan gelombang elektromagnetik dilakukan dari jarak jauh, sedangkan jarak antara emitor dengan benda biologis tidak melebihi 5 cm, dalam hal ini energi gelombang akan dipantulkan dari permukaan (dalam beberapa kasus hingga 70-80%) .
Teknik kontak- pemancar gelombang dipasang langsung pada tubuh pasien atau dimasukkan ke dalam.
Dengan metode perawatan apa pun, dosis dampaknya perlu ditentukan secara ketat sesuai dengan daya keluaran yang dihasilkan oleh emitor.
Kedalaman penetrasi gelombang elektromagnetik ke dalam jaringan biologis bergantung pada kemampuan jaringan tersebut dalam menyerap energi gelombang. Gelombang sentimeter menembus otot, kulit hingga kedalaman 2 cm, ke jaringan adiposa, tulang - sekitar 10 cm Gelombang desimeter menembus hingga kedalaman 2 kali lebih besar.
Perbandingan pengaruh medan (arus) frekuensi rendah dan frekuensi tinggi disajikan pada tabel di bawah ini.
17.8. Tugas
1. Turunkan rumus untuk menghitung daya termal spesifik pada konduktor yang ditempatkan dalam medan listrik bolak-balik. Perhatikan model berikut: medan listrik dihasilkan oleh dua pelat seluas S yang dihubungkan ke kutub generator frekuensi tinggi dengan tegangan efektif U dan frekuensi melingkar ω. Jarak antar pelat aku<< размеров пластин. Между пластинами помещен проводник с удельным сопротивлением ρ толщиной h, форма и размеры которого совпадают с формой и размерами пластин. Проводник расположен симметрично пластинам.
Larutan
Dalam literatur terapan, untuk menghitung daya termal spesifik, diberikan rumus: q = E 2 /p, dimana E adalah kuat medan listrik di dalam konduktor. Rumus ini, meskipun benar secara fisik, tidak hanya tidak cocok untuk perhitungan, tetapi juga menimbulkan kesalahpahaman yang serius. Misalnya, rumus ini tidak memuat frekuensi ω, dan tampaknya q tidak bergantung pada frekuensi. Selanjutnya resistivitas ρ ada pada penyebutnya, meskipun pada frekuensi UHF seharusnya ada pada pembilangnya.
Alasan ketidakkonsistenan tersebut adalah karena tegangan E yang termasuk dalam rumus ini tidak diberikan ukuran. Nilai yang ditentukan adalah: tegangan U, jarak antar elektroda aku, ketebalan konduktor h dan resistivitasnya ρ. Besarnya kuat medan listrik di dalam konduktor bergantung padanya dengan cara yang agak rumit. Mari kita dapatkan rumus yang benar untuk menghitung daya termal spesifik.
Gambar tersebut menunjukkan rangkaian listrik dan perhitungan impedansi (C 0 - kapasitor udara). Nilai efektif arus dalam rangkaian dan daya termal yang dihasilkan sama dengan:
Mari kita tunjukkan bahwa rumus ini bertepatan dengan rumus q = E 2 /p. Memang, penurunan tegangan pada konduktor dan kuat medan di dalamnya masing-masing sama:
Pada rendah frekuensi ketika reaktansi kapasitif secara signifikan lebih besar daripada resistansi aktif, maka diperoleh perkiraan berikut:
2.
Tentukan rumus apa yang harus digunakan untuk menghitung daya termal spesifik dari arus konduksi yang dilepaskan dalam jaringan otot selama pemanasan UHF jaringan otot. Gunakan hasil tugas sebelumnya dengan nilai berikut:
= 40 MHz, aku= 15 cm, tinggi = 10 cm, ρ = 1,5 Ohm-m.
3.
Dapatkan rumus untuk menghitung daya termal spesifik yang dilepaskan dalam dielektrik jika, pada Soal 1, kita mengganti pelat penghantar dengan pelat dielektrik yang konstan ε.
Setelah melakukan perhitungan yang jelas, kami menemukannya
4.
Berapa kapasitas yang dimiliki rangkaian terapeutik perangkat untuk terapi UHF dan induktotermi jika frekuensi resonansi dan induktansinya masing-masing sama:
5.
Terapi gelombang mikro menggunakan gelombang elektromagnetik pada rentang desimeter λ 1 = 65 cm dan rentang sentimeter λ 2 = 12,6 cm Tentukan frekuensi yang sesuai.
Menjawab:ν 1 = 460 MHz; ν 2 = 2375 MHz.
6. Rangkaian terapeutik alat UHF yang beroperasi pada frekuensi 40,68 MHz terdiri dari induktor 0,17 H dan kapasitor variabel C p = 10-80 pF, dilangsir oleh kapasitor C 0 = 48 pF. Pada kapasitansi kapasitor variabel berapa rangkaian terapeutik akan disetel ke resonansi dengan rangkaian anoda?
Arus frekuensi tinggi (HFC) dianggap sebagai arus yang kondisi kuasi-stasionernya tidak terpenuhi, sehingga menghasilkan efek kulit yang sangat nyata. Oleh karena itu, ia mengalir sepanjang permukaan konduktor tanpa menembus volumenya. arus tersebut melebihi 10.000 Hz.
Untuk memperoleh arus dengan frekuensi lebih dari beberapa puluh kilohertz digunakan generator mesin listrik yang meliputi stator dan rotor. Pada permukaannya yang saling berhadapan terdapat gigi, karena gerakan timbal balik yang menyebabkan terjadinya denyut medan magnet. Arus total yang diterima pada keluaran sama dengan produk kecepatan rotor dan jumlah gigi pada rotor.
Selain itu, untuk memperoleh HDTV, digunakan rangkaian osilasi, misalnya rangkaian listrik, yang mengandung induktansi dan kapasitansi. Untuk memperoleh frekuensi frekuensi tinggi miliaran hertz, digunakan instalasi dengan rangkaian osilasi berongga (BWO, TWT, klystron).
Jika suatu penghantar ditempatkan pada medan magnet suatu kumparan yang mengalirkan frekuensi tinggi, maka akan timbul arus eddy yang besar pada penghantar tersebut, yang akan memanaskannya. Suhu dan intensitas pemanasan dapat diatur dengan mengganti kumparan. Berkat properti ini, HDTV digunakan di banyak bidang aktivitas manusia: dalam tungku induksi, dalam metalurgi untuk pengerasan permukaan bagian, kedokteran, pertanian, peralatan rumah tangga (oven microwave, berbagai peralatan memasak), komunikasi radio, radar, televisi, dll.
Contoh penggunaan arus frekuensi tinggi
Menggunakan HDTV di tungku induksi Anda dapat melelehkan logam apa pun. Keuntungan dari peleburan jenis ini adalah kemungkinan peleburan dalam kondisi vakum total, ketika kontak dengan atmosfer tidak termasuk. Hal ini memungkinkan untuk menghasilkan paduan yang murni dalam inklusi non-logam dan tidak jenuh dengan gas (hidrogen, nitrogen).
Pada mesin pengerasan yang menggunakan frekuensi frekuensi tinggi dimungkinkan untuk mengeraskan produk baja hanya pada lapisan permukaan karena efek kulit. Hal ini memungkinkan diperolehnya suku cadang dengan permukaan keras yang dapat menahan beban berat dan pada saat yang sama tanpa mengurangi ketahanan aus dan keuletan, karena inti tetap lunak.
Dalam dunia kedokteran, arus frekuensi tinggi telah lama digunakan pada perangkat UHF, di mana pemanasan dielektrik digunakan untuk menghangatkan organ tubuh manusia. HDTV, bahkan dengan kekuatan arus yang sangat tinggi, tidak berbahaya bagi manusia, karena mengalir secara eksklusif di lapisan kulit yang paling dangkal. Juga dalam pengobatan, pisau listrik berdasarkan frekuensi frekuensi tinggi digunakan, yang dengannya mereka “menyegel” pembuluh darah dan memotong jaringan.
Arus listrik banyak digunakan dalam fisioterapi. Perubahan parameternya dapat mempengaruhi mekanisme kerja dan efek yang diamati pada tubuh secara diametral.
Arus frekuensi tinggi dalam fisioterapi
Arus yang digunakan untuk keperluan medis dibagi menjadi rendah, sedang dan tinggi. Arus frekuensi tinggi terdeteksi pada frekuensi lebih besar dari 100.000 hertz.
Arus frekuensi tinggi dihasilkan oleh peralatan khusus dan dialirkan tanpa kontak langsung dengan pasien. Pengecualiannya adalah metode darsonvalisasi lokal, yang menggunakan arus frekuensi tinggi melalui elektroda khusus pada tubuh.
Banyak efek fisiologis arus HF didasarkan pada pembentukan panas endogen dalam jaringan. Arus frekuensi tinggi menyebabkan getaran kecil pada tingkat molekuler, mengakibatkan pelepasan panas. Panas ini bekerja pada kedalaman berbeda di jaringan, dan efeknya bertahan selama beberapa waktu setelah prosedur selesai.
Penerapan arus RF dalam praktik medis
Efek arus frekuensi tinggi pada sistem saraf pusat bersifat sedatif, dan pada sistem otonom bersifat simpatolitik; secara umum arus HF mempunyai efek relaksasi pada sistem saraf. Hal yang sama dapat dikatakan tentang pengaruhnya terhadap otot polos bronkus, di mana efek antispasmodik dikombinasikan dengan efek antiinflamasi.
Arus HF diindikasikan untuk sindrom nyeri seperti neuralgia, neuritis, radikulitis, dll. Efek analgesik disebabkan oleh peningkatan ambang nyeri reseptor kulit dan terhambatnya transmisi sinyal nyeri melalui saraf.
Prosedur yang menggunakan arus frekuensi tinggi efektif untuk memperlambat penyembuhan jaringan pada luka, luka baring, dan diabetes trofik. Mekanisme kerja ini berhubungan dengan induksi panas vasodilator endogen. Pada kondisi kejang seperti penyakit Buerger atau sindrom Raynaud, arus HF juga dapat meredakan beberapa gejala.
Dalam kasus lain, efek arus frekuensi tinggi pada pembuluh darah bersifat tonik dan digunakan dalam pengobatan varises dan wasir. Terkadang efek bakterisida dari arus frekuensi tinggi digunakan untuk mengobati luka yang terinfeksi. Efek bakterisida dan antimikroba dari arus HF memiliki mekanisme tidak langsung yang meningkatkan aliran darah lokal, merangsang dan mempercepat fase proses inflamasi.
Kontraindikasi penggunaan segala jenis arus dalam pengobatan adalah benda logam besar di jaringan, alat pacu jantung yang ditanamkan, kehamilan, kecenderungan berdarah, dan lain-lain.
Arus frekuensi ultra-tinggi
Arus frekuensi ultra-tinggi adalah kelompok arus frekuensi tinggi lainnya. Mereka juga bekerja berdasarkan prinsip menghasilkan panas endogen dan aktivasi metabolisme yang ditargetkan pada jaringan tertentu. Tindakan mereka digunakan sebagai respons terhadap berbagai proses patologis. Durasi satu prosedur rata-rata 10-15 menit, dan durasi kursus bervariasi tergantung pada hasil yang dicapai.
Iradiasi ginjal dengan arus frekuensi sangat tinggi pada glomerulonefritis akut dan kronis menghasilkan efek vasodilatasi dan antiinflamasi, bekerja pada pembuluh darah, dan meningkatkan diuresis. Di sisi lain, radiasi pada kelenjar adrenal secara alami merangsang produksi kortikosteroid dan digunakan dalam pengobatan beberapa penyakit autoimun.
Kelompok ketiga arus frekuensi tinggi yang digunakan dalam pengobatan adalah arus frekuensi tinggi sentimeter. Gelombang mikro mempengaruhi darah, getah bening dan organ parenkim. Gelombang sentimeter mempunyai efek menguras 3-4 sentimeter ke dalam permukaan tubuh.
Prinsip pengoperasian semua jenis arus frekuensi tinggi dikaitkan dengan pembentukan panas endogen. Yang terakhir ini memiliki efek berbeda pada organ yang berbeda. Perbedaan frekuensi arus menentukan kedalaman penetrasi panas ke dalam tubuh dan preferensi untuk merawat jenis jaringan tertentu, dengan kandungan air lebih banyak atau lebih sedikit. Perawatan dengan arus HF harus benar-benar sesuai dengan jenis patologi, lokasi dan jenis jaringan.
Berlangganan kami Saluran Youtube !
Arus frekuensi rendah dalam fisioterapi
Arus frekuensi rendah ditentukan dari satu hingga 1000 hertz. Dalam kisaran ini, tergantung pada frekuensinya, efek arus LF berbeda-beda. Kebanyakan peralatan medis menggunakan arus frekuensi rendah dengan frekuensi 100-150 Hz.
Secara umum, efek terapeutik dari arus berdenyut frekuensi rendah dapat dibagi menjadi iritasi dan supresif. Apa efek dari terapi tersebut terutama tergantung pada frekuensi arusnya. Arus frekuensi rendah mempengaruhi struktur yang dapat dirangsang secara listrik seperti saraf dan otot.
Penerapan arus frekuensi rendah dilakukan melalui elektroda yang dipasang pada otot yang cedera, bagian tubuh yang sakit atau tempat lainnya. Dalam kebanyakan kasus, elektroda ditempatkan pada kulit. Namun, ada kemungkinan untuk memasukkannya ke dalam vagina, rektum, atau implantasi pada kelompok otot tertentu dan saluran meduler, dan bahkan di otak.
Proses normal eksitasi sel saraf dan otot dicapai dengan mengubah muatan di kedua sisi elektroda positif dan negatif. Penggunaan arus listrik dengan karakteristik tertentu di dekat struktur yang dapat dirangsang mempunyai efek stimulasi pada struktur tersebut. Cara kerja arus lokal disebabkan oleh perubahan muatan membran sel.
Penerapan arus frekuensi rendah dalam pengobatan
Arus frekuensi rendah digunakan untuk menstimulasi otot dengan persarafan yang terjaga, misalnya, ketika, selama imobilisasi setelah patah tulang, pengecilan otot dan hipotonia (nada rendah) terjadi di area yang tidak dapat bergerak. Hal ini terjadi karena otot tidak bergerak dan tidak terangsang oleh saraf.
Dalam kasus ini, arus frekuensi rendah yang diterapkan menyebabkan kontraksi sebagian serat otot, yang meningkatkan suplai darah dan, sampai batas tertentu, membantu mencegah terjadinya malnutrisi parah. Namun, untuk mencapai efek ini, stimulasi listrik harus sering digunakan.
Dalam kasus lain, stimulasi otot mungkin terganggu oleh persarafan (kelumpuhan, paresis). Penting untuk menggunakan kembali arus frekuensi rendah, tetapi dengan karakteristik fisik yang berbeda. Tujuannya untuk menstimulasi otot dan mengembalikan integritas saraf.
Stimulasi listrik dapat diterapkan tidak hanya pada kerangka, tetapi juga untuk berbagai penyakit otot polos, seperti atonia usus pasca operasi, atonia uterus pasca melahirkan, dll. Penerapan lain dari metode ini adalah stimulasi dinding vena pada varises dan wasir. Kontraindikasi stimulasi dengan arus frekuensi rendah adalah kehamilan, alat pacu jantung dan beberapa kondisi lainnya.
Kegunaan utama kedua dari arus frekuensi rendah adalah untuk mengurangi rasa sakit akibat neuralgia, mialgia, tendinitis, sakit kepala, dan kondisi lainnya. Metode yang paling umum adalah stimulasi saraf listrik transkutan. Dengan jenis stimulasi ini, serabut saraf spesifik yang sangat sensitif terpengaruh, yang menghalangi transmisi informasi nyeri di tingkat sumsum tulang belakang. Durasi satu sesi terapi tersebut berkisar antara 10 menit hingga 1-2 jam. Frekuensi yang paling sesuai untuk mencapai efek analgesik adalah sekitar 100 Hz.
Penolakan tanggung jawab: Informasi yang disajikan dalam artikel ini tentang penggunaan arus frekuensi rendah dan frekuensi tinggi dalam terapi fisik dimaksudkan untuk tujuan informasi saja. Hal ini tidak dimaksudkan sebagai pengganti nasihat dari profesional kesehatan.
Arus frekuensi tinggi saat ini banyak digunakan dalam industri, komunikasi, penyiaran radio, transportasi, dan juga dalam bidang kedokteran (terapi frekuensi tinggi). Ada arus frekuensi ultra tinggi (microwave), frekuensi ultra tinggi (UHF) dan frekuensi tinggi (HF).
Saat bekerja dengan arus frekuensi tinggi, tubuh terkena radiasi frekuensi radio.
Dengan generator frekuensi tinggi dan ultra tinggi, seseorang terkena medan listrik dan magnet yang saling menggantikan secara berkala. Saat bekerja pada generator frekuensi ultratinggi, seseorang terkena radiasi dari aliran energi gelombang.
Perubahan patologis pada tubuh yang disebabkan oleh arus frekuensi tinggi
Saat bekerja dengan arus frekuensi tinggi dalam kondisi buruk, perubahan patologis dalam tubuh dapat terjadi.
Dalam kasus ini, pekerja mengeluh sakit kepala, pusing, kelelahan meningkat, daya ingat melemah, mudah tersinggung, susah tidur di malam hari, mengantuk di siang hari, paresthesia, nyeri pada anggota badan, kehilangan nafsu makan, haus, nyeri di daerah epigastrium, rasa tidak nyaman di daerah tersebut. jantung dalam beberapa kasus dengan penyinaran ke tangan kiri, penurunan kinerja. Wanita mengalami ketidakteraturan menstruasi, dan pria terkadang menderita impotensi. Namun yang paling sering timbul adalah keluhan lemas, sakit kepala, gangguan tidur (mengantuk di siang hari dan susah tidur di malam hari), rasa lelah semakin meningkat, dan nyeri di daerah jantung.
Gangguan subjektif yang lebih parah terjadi pada orang dengan pengalaman kerja yang signifikan. Diantaranya, keluhan jantung relatif lebih umum terjadi.
Manifestasi klinis paling khas dari paparan radiasi frekuensi radio yang berkepanjangan pada tubuh dalam kondisi produksi yang buruk adalah gangguan fungsional sistem saraf pusat dalam bentuk distonia otonom, seringkali dengan latar belakang asthenic. Ada pelanggaran termoregulasi, berkeringat, dermografisme merah persisten, peningkatan rangsangan alat vestibular, dan sedikit getaran pada lengan yang terentang. Beberapa individu mengalami sianosis pada ekstremitas distal dengan penurunan sensitivitas kulit tipe polineuritik. Terkadang terjadi gangguan trofik: rambut rontok, kuku rapuh, penurunan berat badan.
Studi fisiologis yang dilakukan di tempat kerja pada orang yang berurusan dengan arus frekuensi tinggi telah menemukan bahwa mereka mengalami perubahan aktivitas saraf yang lebih tinggi, yang dinyatakan dalam ketidakseimbangan antara proses eksitasi dan penghambatan.
Mereka yang bekerja dengan arus frekuensi tinggi juga mengalami perubahan pada organ dalam. Pertama-tama, perhatian tertuju pada labilitas sistem kardiovaskular, kecenderungan bradikardia, hipotensi arteri, terutama yang berkaitan dengan tekanan sistolik.
Dengan paparan gelombang radio yang terlalu lama, terutama pita frekuensi ultra-tinggi dengan intensitas yang signifikan, perubahan nyata pada jantung diamati. Elektrokardiogram sering menunjukkan aritmia sinus, pemanjangan konduksi intraatrium dan intraventrikular, dan penurunan tegangan gelombang R dan T pada sadapan standar dan prekordial). Jadi, seiring dengan pengaruh ekstrakardial yang jelas dari tipe vagotonic, perubahan tertentu pada otot jantung seperti distrofi miokard biasanya dicatat.
Gangguan koroner juga dapat diamati.
Dalam beberapa kasus, kelainan endokrin terdeteksi pada orang yang terpapar gelombang radio, khususnya hiperfungsi kelenjar tiroid pada wanita.
Sifat perubahan darah pada mereka yang bekerja dengan arus frekuensi tinggi tidak sepenuhnya jelas. Bagaimanapun, kita dapat berasumsi bahwa perubahan darah dalam kasus yang dianalisis bersifat nonspesifik, ringan, dan tidak stabil. Ada kecenderungan eritrositosis dan retikulositosis.
Ketika bekerja dengan arus frekuensi ultra-tinggi dalam kondisi intensitas radiasi yang signifikan, pergeseran darah putih diamati (leukopenia, atau leukositosis, limfopenia, eosinofilia, peningkatan kandungan neutrofil dengan granularitas patologis protoplasma).
Mereka yang bekerja dengan arus frekuensi tinggi dicirikan oleh ketidakstabilan parameter darah putih individu. Leukopenia lebih sering terjadi, dan trombopenia juga diamati.
Perubahan darah yang diamati pada individu yang bekerja dengan arus frekuensi tinggi lebih mungkin merupakan ekspresi gangguan neuroregulasi dibandingkan gangguan pada organ hematopoietik. Terdapat indikasi bahwa individu terkait mengalami beberapa perubahan yang bersifat biokimia: peningkatan ROE, kadar gula dan histamin dalam darah, penurunan rasio albumin-globulin akibat peningkatan fraksi globulin.
Menurut pengamatan klinis yang ada, saat bekerja dengan gelombang sentimeter, perubahan pada lensa dapat terjadi. Terdapat indikasi tersendiri dalam literatur bahwa perempuan lebih sensitif terhadap efek gelombang radio.
Pekerja yang terpapar gelombang mikro mengalami perubahan kesehatan yang ditandai dengan kompleks gejala asthenic, sejumlah reaksi vagotonic, dan gangguan proses endokrin-humoral. Ada perubahan rangsangan alat analisa penciuman, penyimpangan kecil dan tidak stabil pada komposisi darah tepi, dan perubahan lensa.
Jika terjadi kontak yang tidak disengaja dengan konduktor arus frekuensi tinggi (100 kilocycle atau lebih), luka bakar pada kulit dapat terjadi. Luka bakar ini biasanya dalam dan menyakitkan, namun pada awalnya tidak terlalu menyakitkan dibandingkan luka bakar api. Terkadang luka bakar ini terjadi di bawah kulit atau di bawah pakaian yang masih utuh. Di daerah epifisis tulang, misalnya pada falang terminal jari, luka bakar lebih parah dibandingkan di daerah dengan jaringan lunak yang sudah berkembang.
Mekanisme kerja radiasi frekuensi radio pada tubuh
Mekanisme kerja radiasi frekuensi radio pada tubuh belum dapat dijelaskan sepenuhnya. Tidak diragukan lagi, mereka memiliki efek termal karena penyerapan energi frekuensi tinggi oleh jaringan dan konversinya menjadi panas.
Selain efek termal, gelombang radio juga jelas memiliki efek spesifik pada tubuh, yang intinya belum jelas.
Sifat perubahan yang terjadi dalam tubuh ketika terkena medan elektromagnetik dengan rentang frekuensi yang berbeda adalah sama, namun tingkat keparahan tindakannya meningkat seiring dengan meningkatnya kekuatan medan elektromagnetik, durasi paparan dan pemendekan panjang gelombang.
Selain ciri-ciri umum paparan gelombang radio, terdapat juga beberapa ciri khas rentang gelombang yang berbeda. Misalnya, pada mereka yang bekerja dengan gelombang milimeter, perubahan pada sistem kardiovaskular paling terasa.
Seperti yang ditunjukkan oleh data eksperimen, ketika hewan terkena gelombang mikro, proses degeneratif dan proliferatif sedang berkembang di sistem saraf dan organ dalam, yang meningkat seiring dengan meningkatnya intensitas iradiasi.
Data eksperimen juga menunjukkan perubahan metabolisme di bawah pengaruh iradiasi gelombang mikro (metabolisme karbohidrat).
Dalam kondisi produksi modern, terdapat proses teknologi di mana mereka yang bekerja dengan generator arus frekuensi tinggi tidak hanya terkena medan elektromagnetik frekuensi radio, tetapi juga sinar-X. Dalam kasus ini, pekerja mengalami gangguan fungsional yang lebih nyata pada sistem saraf pusat dan perubahan darah yang lebih nyata (leukopenia, trombopenia, anemia, perubahan kualitatif pada darah putih dan merah).
Sifat kompleks dari aksi medan elektromagnetik pada tubuh memungkinkan, dalam kondisi tertentu, berhasil menggunakannya untuk tujuan terapeutik. Arus UHF memiliki efek antiinflamasi dan analgesik. Efek analgesik terutama diucapkan selama proses inflamasi. Efek vasodilatasi dari terapi UHF juga telah diketahui. Efek terbesar diamati ketika menggunakan UHF untuk proses purulen akut (bisul, dll.), osteomielitis, luka terinfeksi dan radang dingin. Terapi UHF diindikasikan untuk fenomena angiospastik, asma bronkial, endarteritis yang melenyapkan, dan penyakit Raynaud.
Kontraindikasi adalah tumor ganas, hipotensi, tuberkulosis aktif.
Tindakan pengobatan dan pencegahan
Mempertimbangkan sifat fenomena klinis yang berkembang dengan paparan gelombang radio yang berkepanjangan, pemberian infus larutan glukosa dengan vitamin B1 dan asam askorbat dilakukan dalam kombinasi dengan penggunaan brom dan kafein dosis kecil, asam glutamat diresepkan. (1 g 3 kali sehari), hidroterapi, dan selanjutnya - perawatan spa umum.
Tindakan terapeutik dan pencegahan yang penting adalah istirahat dari pekerjaan, yang lamanya tergantung pada kondisi pasien.
Perubahan yang terjadi ketika terkena gelombang radio biasanya memiliki sifat fungsional yang tidak stabil dan paling sering hilang setelah pemindahan sementara ke pekerjaan lain dan perawatan yang tepat. Namun, yang perlu diperhatikan adalah perubahan yang kadang-kadang terjadi pada sistem kardiovaskular, dalam beberapa kasus bahkan rentan terhadap perkembangan setelah penghentian paparan. Dalam kasus seperti itu, serta jika ada keadaan yang memberatkan lainnya, terutama jika tindakan kesehatan yang diperlukan belum dilakukan di tempat kerja, kembali ke pekerjaan sebelumnya harus dianggap sebagai kontraindikasi. Jika pemindahan ke pekerjaan lain dikaitkan dengan penurunan kualifikasi yang signifikan, pasien harus dirujuk ke VTEC. untuk menentukan kelompok disabilitas (pekerjaan). Orang dengan perubahan yang disebabkan oleh paparan gelombang radio memerlukan observasi jangka panjang. Semua orang yang memasuki pekerjaan dengan arus frekuensi tinggi harus menjalani pemeriksaan kesehatan pendahuluan, dan mereka yang bekerja harus menjalani pemeriksaan berkala setahun sekali.
Dari pemeriksaan laboratorium, pemeriksaan darah wajib dilakukan untuk hemoglobin, leukosit dan ROE. Elektrokardiografi dilakukan sesuai indikasi.
Kontraindikasi pekerjaan dengan arus tinggi adalah:
1) semua penyakit darah dan anemia sekunder berat (hemoglobin di bawah 60%);
2) penyakit organik pada sistem saraf;
3) penyakit endokrin-vegetatif yang parah;
4) epilepsi;
5) kondisi asthenic yang parah;
6) neurosis yang diucapkan;
7) katarak;
8) penyakit kronis yang umum.
Perubahan nyata pada sistem kardiovaskular juga harus menjadi kontraindikasi. Perubahan yang sama ini merupakan kontraindikasi untuk terus bekerja dengan HDTV.
Metode yang efektif untuk melindungi pekerja adalah instalasi pelindung - generator arus frekuensi tinggi, serta beberapa metode pencegahan individu - kacamata pengaman yang terbuat dari jaring kuningan halus atau kisi-kisi logam. Pada intensitas HDTV yang tinggi, disarankan untuk menggunakan helm pelindung yang terbuat dari jaring kuningan.
Arus variabel adalah arus yang besar dan arahnya berubah secara berkala. Selama satu osilasi, kekuatan arus meningkat hingga maksimum, kemudian menurun menjadi nol, berubah arah ke arah sebaliknya, meningkat lagi hingga maksimum dan kembali mencapai nol.
Lamanya waktu (T) selama terjadinya satu kali getaran disebut periode. Kebalikan dari periode yaitu 1/T disebut frekuensi. Jika periodenya
T dinyatakan dalam satuan detik, maka frekuensi adalah banyaknya getaran tiap detik. Frekuensi yang berhubungan dengan satu osilasi per detik dianggap satu dan diberi nama hertz (Hz) untuk menghormati fisikawan Herz.
Jika osilasi terjadi menurut hukum sinus, maka representasi grafis dari proses osilasi tersebut adalah sinusoidal. Getaran seperti ini disebut harmonik.
Ketika arus bolak-balik melewati sebuah konduktor, osilasi elektromagnetik muncul di sekitar konduktor, merambat di ruang angkasa ke segala arah; mereka membentuk gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya - 300.000 km/detik (3 * 10 10 cm/detik), dan di berbagai media dengan kecepatan sedikit lebih rendah.
Jarak yang ditempuh gelombang elektromagnetik dalam satu periode disebut panjang gelombang.
Saat ini, gelombang elektromagnetik yang disebut frekuensi radio dibagi menjadi panjang - 3000 m atau lebih, sedang - dari 3000 hingga 200 m, menengah - dari 200 hingga 50 m, pendek - dari 50 hingga 10 m, ultra-pendek - kurang dari 10 l, dan yang terakhir per meter - dari 10 hingga 1 m, desimeter - dari 1 m hingga 10 cm dan sentimeter - dari 10 hingga 1 cm.
Arus frekuensi apa pun, termasuk yang tinggi, diperoleh dengan menggunakan rangkaian osilasi, yang terdiri dari kapasitor (kapasitansi listrik - C) dan induktansi (kumparan kawat - L, untuk arus frekuensi tinggi tanpa inti besi).
Jika muatan diberikan ke kapasitor dari rangkaian berosilasi, ia mulai dilepaskan melalui induktansi: pada saat yang sama, medan magnet muncul di sekitarnya karena energi arus. Ketika kapasitor benar-benar habis, arus akan berhenti, tetapi ketika arus melemah, energi medan magnet yang tersimpan dalam induktansi ditransfer kembali ke arus dalam arah yang sama; Akibatnya kapasitor akan terisi kembali, namun tanda muatan pada pelatnya akan terbalik. Setelah menerima muatan, kapasitor kembali mulai melepaskan muatan melalui induktansi, tetapi arus pelepasannya akan berada pada arah yang berlawanan. Aliran arus melalui induktansi akan kembali disertai dengan munculnya medan magnet, yang energinya, ketika arus pelepasan melemah, akan berubah menjadi energi arus induksi dalam arah yang sama. Pelat kapasitor akan diisi kembali, dan muatannya akan bertanda sama seperti di awal. Energi yang sekarang terakumulasi dalam kapasitor lebih kecil dari energi aslinya, karena sebagian energinya digunakan untuk mengatasi hambatan ohmik rangkaian. Pertama-tama bergerak ke satu arah dan kemudian ke arah yang berlawanan, arus pelepasan kapasitor membuat satu osilasi.
Setelah menerima muatan lagi, meskipun lebih kecil dari muatan aslinya, kapasitor akan mulai mengalir kembali melalui induktansi. Dengan setiap osilasi, amplitudo arus akan berkurang. Ini akan berlanjut sampai semua energi yang terakumulasi dalam kapasitor dihabiskan untuk mengatasi hambatan ohmik rangkaian dan sebagian untuk memancarkan gelombang elektromagnetik - sekelompok osilasi teredam muncul. Agar osilasi menjadi teredam rendah atau tidak teredam, energi perlu disuplai secara berkala ke rangkaian osilasi dan mengisi kembali kerugiannya. Dalam peralatan medis frekuensi tinggi modern, hal ini dilakukan dengan menggunakan tabung elektron yang digunakan dalam rangkaian generator.
Tabung generator yang paling sederhana adalah triode. Ini memiliki 3 elektroda: katoda, jaringan kontrol dan anoda. Saat dipanaskan, katoda melepaskan elektron. Jika potensial positif diterapkan pada anoda dan potensial negatif diterapkan pada katoda, maka timbul medan listrik antara anoda dan katoda, di bawah pengaruh elektron bermuatan negatif tertarik ke anoda, yang mempunyai potensial positif. Menembus antara belitan jaringan kontrol yang terletak di antara katoda dan anoda, elektron mencapai anoda, sehingga arus mengalir di rangkaian anoda. Jaringan kontrol terletak lebih dekat ke katoda dan memiliki pengaruh yang lebih kuat terhadap elektron daripada anoda. Ketika ada potensi positif pada jaringan kontrol, pergerakan elektron dipercepat - per satuan waktu, lebih banyak elektron mencapai anoda, arus meningkat; ketika ada potensi negatif pada jaringan, ia menolak elektron, mencegahnya berpindah ke anoda - arus anoda menjadi lebih lemah.
Triode memiliki sejumlah kelemahan, dan ini memaksa transisi ke lampu yang lebih canggih - tetroda, beam tetroda, pentoda, dll. Lampu ini digunakan dalam generator frekuensi tinggi medis yang beroperasi pada eksitasi diri dengan umpan balik.
Arus anoda yang lewat pada rangkaian lampu generator mengisi kapasitor rangkaian osilasi, sehingga menyebabkan terjadinya osilasi listrik pada rangkaian osilasi anoda. Fluktuasi arus menciptakan medan magnet bolak-balik di induktor dari rangkaian osilasi, garis-garis gaya yang memotong belitan induktor yang berdekatan dari jaringan kontrol, menginduksi potensial bolak-balik di atasnya. Sebagai akibatnya, rangkaian osilasi dalam rangkaian anoda, melalui koneksi dengan jaringan lampu, mulai mengontrol arus anoda yang menyuplainya. Koneksi ini disebut umpan balik. Dengan adanya umpan balik (jika Anda menghidupkan daya ke generator), osilasi terjadi di rangkaian osilasi anoda, dan generator tereksitasi sendiri. Ini adalah prinsip pengoperasian generator self-eksitasi.
Dalam praktiknya, pada perangkat frekuensi tinggi dan ultra-tinggi, struktur rangkaian osilasi jauh lebih rumit. Pada perangkat frekuensi tinggi, osilasi awalnya terjadi pada osilator master berdaya rendah. Osilasi yang timbul di dalamnya biasanya ditransmisikan secara induktif ke penguat perantara, dan kemudian ke penguat keluaran yang dirangkai menggunakan tabung yang lebih kuat. Prinsip amplifikasi adalah bahwa osilasi dari rangkaian sebelumnya disuplai ke jaringan kontrol lampu yang lebih kuat dari rangkaian berikutnya, yang menyebabkan peningkatan daya osilasi.
Rangkaian terapeutik yang berfungsi untuk melakukan prosedur pengobatan dihubungkan dengan rangkaian sebelumnya, yang biasanya merupakan penguat keluaran hanya secara induktif, untuk melindungi pasien dari tegangan tinggi di mana rangkaian sebelumnya berada.
Semua rangkaian harus disetel ke resonansi, yaitu ke frekuensi yang sama. Dalam hal ini, peralihan energi dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya dilakukan paling lengkap.
Sebelumnya, generator percikan digunakan untuk menghasilkan arus frekuensi tinggi. Mereka saat ini dihentikan karena tidak menghasilkan frekuensi yang stabil, sehingga menimbulkan interferensi radio.
Setiap arus listrik, termasuk arus frekuensi tinggi, memiliki efek termal. Panas ini terjadi di dalam jaringan, dan oleh karena itu disebut endogen, berbeda dengan eksogen, ketika panas menembus jaringan dari luar, seperti yang terjadi ketika terkena lumpur terapeutik, parafin, atau bantalan pemanas.
Untuk memahami alasan munculnya panas di dalam jaringan selama arus frekuensi tinggi, perlu untuk memahami mekanisme perjalanannya melalui jaringan. Dalam cairan jaringan dan di dalam sel terdapat ion, terutama natrium dan klorin, yang menjadi garam utama yang terkandung dalam tubuh, natrium klorida, terdisosiasi. Selain ion natrium dan klorin, tubuh juga mengandung ion lain (kalsium, magnesium, fosfor, dll) dalam jumlah lebih sedikit, dan juga mengandung molekul protein yang membawa muatan listrik.
Selain partikel bermuatan, jaringan tubuh mengandung molekul polar (dipol), di mana muatan listrik di dalam molekul dipindahkan dan dua kutub dapat dibedakan - positif dan negatif. Molekul dipol (dipol) khususnya mencakup molekul air.
Ketika tegangan frekuensi tinggi diterapkan pada jaringan tubuh, medan listrik frekuensi tinggi muncul di ruang antara elektroda. Di bawah pengaruhnya, semua partikel bermuatan mulai bergerak: partikel negatif diarahkan ke kutub positif, partikel positif menuju kutub negatif. Molekul dipol mulai berputar sepanjang medan sehingga kutub negatif menghadap elektroda bermuatan positif, dan kutub positif menghadap elektroda bermuatan negatif.
Segera setelah ion dan partikel bermuatan lainnya mempunyai waktu untuk bergerak, arah medan listrik berubah, menyebabkan mereka membalikkan arah pergerakannya. Dengan setiap periode arus frekuensi tinggi, proses ini akan berulang. Partikel bermuatan akan mulai berosilasi dengan amplitudo yang sangat kecil di sekitar posisi rata-rata dengan frekuensi osilasi arus frekuensi tinggi. Arus yang menyebabkan pergerakan partikel bermuatan, dalam hal ini berosilasi, disebut arus konduksi.
Selama gerakan osilasinya, partikel bermuatan menghadapi hambatan baik ketika bertabrakan satu sama lain maupun dengan partikel jaringan di sekitarnya, yang disertai dengan timbulnya panas. Rotasi molekul dipol juga mendapat hambatan dari partikel di sekitarnya dan disertai dengan pelepasan panas (disebut rugi-rugi dielektrik). Rotasi dipol yang membawa muatan pada ujungnya dalam medan listrik frekuensi tinggi disebut arus perpindahan (polarisasi). Jaringan tubuh manusia memiliki kapasitansi listrik dan hambatan ohmik yang dihubungkan secara paralel, yang secara skematis disajikan pada Gambar. 40. Praktis tidak ada resistensi induktif pada jaringan.
Membran sel bersifat dielektrik, meskipun tidak sempurna, dan cairan interstisial serta protoplasma sel memiliki konduktivitas ionik. Hasilnya adalah kapasitor mikroskopis (dua konduktor dipisahkan oleh lapisan dielektrik). Total kapasitansi tubuh manusia cukup signifikan yaitu 0,01-0,02 mikrofarad.
Pada frekuensi yang relatif rendah (untuk arus frekuensi tinggi hingga beberapa juta hertz per detik), konduktivitas listrik ionik mendominasi dan timbul arus konduksi; pada frekuensi tinggi (beberapa puluh juta hertz), arus polarisasi meningkat. Pada frekuensi ultra-tinggi yang melebihi 1 miliar Hz, arus polarisasi semakin meningkat, dan fenomena yang disebabkan oleh aksi osilasi (osilasi) dari arus frekuensi tinggi menjadi lebih jelas; Ini termasuk perubahan fisikokimia, khususnya peningkatan dispersi protein. Komposisi ionik dan jumlah molekul polar dalam jaringan yang berbeda berbeda satu sama lain, oleh karena itu, pada frekuensi yang sama, dan oleh karena itu panjang gelombang, jumlah panas yang tidak sama akan muncul di jaringan. Faktanya, semua jaringan akan dipanaskan, meskipun jaringan yang panjang gelombangnya lebih dekat dengan jaringan selektif akan lebih panas. Menurut N. N. Malov, panjang gelombang selektif untuk otot adalah 2,1 m, untuk darah - 2,6 m, untuk kulit - 6 m, untuk hati - 5,5 m, untuk otak - 11 m, untuk lemak - 35 m Perlu dicatat bahwa frekuensi dan, karenanya, panjang gelombang getaran yang dihasilkan oleh peralatan medis frekuensi tinggi modern tidak cukup selektif untuk jaringan tubuh manusia. Meskipun demikian, perbedaan dalam pemanasan jaringan terlihat jelas pada tingkat yang berbeda-beda. Karena pergeseran ion yang sangat kecil dari posisi rata-rata selama gerakan osilasi, tidak ada perubahan nyata dalam konsentrasi ion pada batas membran sel, baik di luar maupun di dalam sel; hal ini dapat menjelaskan kurangnya efek iritasi dari arus frekuensi tinggi pada jaringan.
Sensitivitas nyeri di bawah pengaruh arus frekuensi tinggi menurun, yang sebagian besar tidak tergantung pada panas yang dihasilkan, tetapi merupakan hasil dari efek osilasi arus frekuensi tinggi. Ada kemungkinan bahwa dalam kasus ini hubungan antara unsur-unsur ujung saraf yang merasakan nyeri terganggu, yang menyebabkan penurunan rangsangannya; Semakin tinggi frekuensi arus, semakin besar efek analgesiknya.
