Технические аспекты низкочастотной импульсной электростимуляции

22 Марта в 12:00 955 0


Замечания относительно терминологии

В таком направлении медицины как электротерапия издавна наблюдается ряд характерных процессов:

  • Сильно выраженный субъективизм в толковании понятий, терминов; произвольное ограничение сфер их использования, противоречащее сути терминов.
  • Присвоение определённым электрическим сигналам названий по имени инициаторов их применения либо словами, непонятно по каким критериям выбранными, из греческого, например, языка.

Присвоение имён учёных единицам измерений, константам, явлениям практикуется в различных сферах деятельности, но это, как известно, касается фундаментальных основ материального мира и получает всеобщее признание. В рассматриваемом случае, однако, есть существенный момент - в радиоэлектронике, электротехнике те же самые сигналы "уравнены в правах" со множеством других сигналов и называются в соответствии с их сущностью, и именно в этих сферах деятельности создаются аппараты для электровоздействия. Формирование новых, не совсем удачных терминов.

Понятно, когда в слове "электротерапия" приставка "электро" - заменяется существенной, хорошо известной характеристикой используемого сигнала: УВЧ-терапия, СВЧ-терапия (УВЧ - ультравысокочастотные, СВЧ - сверхвысокочастотные колебания). Но совсем непонятно когда вместо приставки "электро-" ставится слово с весьма размытым неконкретным смыслом "амплипульс" (амплитудные пульсации): амплитудные пульсации характерны для любых электрических сигналов и этого термина недостаточно для отражения сущности электрического сигнала, в том числе генерируемого аппаратом "Амплипульс". Так появился курьёзный термин "амплипульстерапия".

Известны и другие вольности: токи Ледюка, токи Ананьева, ультратоки Траберта, диадинамические токи и др.

Такая ситуация вынуждает определить свою позицию по отношению к наиболее часто дискутируемым вопросам.

Толковые словари определяют "воздействие", как действие, направленное на кого-либо, на что-либо с целью добиться, достичь определённого результата.

"Электровоздействие" - это воздействие с использованием электричества в любых (в рамках допустимого) его формах. Воздействие может и созидать, и разрушать, и не иметь каких-либо результатов.

"Электростимуляция" - это тоже "электровоздействие", но определенной направленности: усиление, активизация деятельности определённых органов или систем в организме. Электростимуляция используется как для лечебных целей так и для здоровых людей с целью тренировки, профилактики, компенсации влияний неблагоприятных факторов (например ограниченной подвижности).

"Электротерапия" - это лечение с помощью электричества, т. е. имеет более узкую направленность, чем электростимуляция. Диапазон целей (направленность), характерных для каждого из терминов, сужается по цепочке "электровоздействие - электростимуляция - электротерапия".

Любой из терминов может быть применён в отношении любой биологической структуры: ткани, органы, системы организма, организм в целом. Каждый волен выбирать подходящий ситуации термин, с учётом его особенностей. Если речь идёт о лечебном воздействии, подходит любой из трёх терминов; если воздействие не имеет лечебных целей, то не подходит термин "электротерапия". Необходимо сопровождать эти термины указаниями, какой используется электросигнал и какая структура является объектом воздействия.

Электровоздействие, о котором в основном идёт речь в этой книге - низкочастотная импульсная электростимуляция нервно-мышечных структур, преимущественно скелетной мускулатуры.

Представляется, что названия характеристик электрических сигналов должны соответствовать их сущности, как это имеет место в физике, электротехнике, радиоэлектронике. А инициаторов (авторов) применения характерных сигналов просто отмечать, как это широко практикуется.

Развитие аппаратуры для электостимуляции. Исторический аспект

В главе I дан исторический очерк развития электростимуляции и средств для её осуществления. Выделим техническую линию в этом развитии.

Первым искусственным источником тока считается Вольтов столб, который изобрёл итальянский физик и физиолог А. Вольта в 1800 г. Столб состоял из последовательно соединённых элементов, которые Вольта создавал и исследовал ранее в 1792-1794 гг. Знаменательно, что на создание элемента подтолкнули результаты физиологических опытов на живой мышце (лягушки), проведенных его соотечественником Л. Гальвани, о которых Вольта был хорошо осведомлён. Эти элементы в последствии получили название "гальванических" и постоянный ток стал называться гальваническим током. Эти источники постоянного тока можно считать первыми аппаратами для электровоздействия. Электротерапия с использованием постоянного тока применяется по сей день и называется гальванизацией.

Следующим важным событием для развития электростимуляционной аппаратуры явилось открытие в 1831 году М. Фарадеем явления электромагнитной индукции. На базе этого явления были разработаны аппараты для низкочастотной импульсной электростимуляции - первые из них связаны с именами И. Кобата (1848) и Э.Дюбуа-Реймона (1849). Выходные сигналы этих аппаратов получили название "фарадические токи". По современной терминологии - это биполярные асимметрические импульсные сигналы с нолевой постоянной составляющей. С точки зрения электрофизиологии это очень удачная форма импульса; и получилась она не в результате какого-то замысла, а исключительно благодаря специфике работы индукционной катушки.



Усовершенствованный Э.Дюбуа-Реймоном "санный аппарат" около 100 лет был универсальным электростимулирующим аппаратом.

Достоинства аппаратов с индукционной катушкой:
  • от источника постоянного тока (гальванические элементы) с помощью индукционной катушки можно получать сигналы импульсной формы; на нагрузке (участке тела, к которому подводится электрический сигнал) можно получать амплитуду импульса напряжения любой требуемой величины при малом напряжении источника тока;
  • наличие индуктивно связанной с катушкой вторичной обмотки позволяет
  • обеспечить гальваническую развязку выхода аппарата.
И сейчас, но уже на современном уровне, используются катушки индуктивности для формирования "фарадических токов" (хотя подобные импульсы получают и другими способами, без катушки); и достоинства аппаратов, упоминавшихся выше, также сохранили своё значение.

В 1880-х годах появляются генераторы для выработки электроэнергии. Для электросети генераторы переменного тока вырабатывают электрические колебания синусоидальной формы, низкой частоты (50 (60) Гц). Непрерывный синусоидальный сигнал сам по себе не адекватен электрофизиологическим процессам живого организма.

Но для медицины неадекватность не всегда есть препятствие. Уместно вспомнить, что яды в определённых дозах используются для лечебных целей и, образно выражаясь, самолёт летает не так как птица. В начале ХХ века были попытки использования электрического сигнала электросети с лечебными целями и он был отвергнут как неадекватный, но позже, с появлением возможностей преобразования электрических сигналов в другие формы, стал применяться в преобразованном виде.

Преобразование, позволившее применять синусоидальный ток для лечебных целей, называется "выпрямление": превращение двуполярного синусоидального сигнала сети в однополярные пульсации в виде полусинусоид (слегка искажённых выпрямителем). Преобразованные токи получили два названия: диадинамические токи, токи Бернара (1946г, впервые предложил использовать токи такой формы для лечения). Лечение этими токами получило название диадинамотерапия, этот вид терапии существует и в настоящее время.

"Индукционный санный аппарат Э.Дюбуа-Реймона" - первый универсальный электростимулятор
"Индукционный санный аппарат Э.Дюбуа-Реймона" - первый универсальный электростимулятор

С появлением радиоэлектронных генераторов синусоидальных колебаний с широким диапазоном частот, для лечения стали применять и синусоидальные колебания - как в чистом виде, так и с различного рода модуляциями.

В начале ХХ века появилась первая электронная лампа, в 60-70-х гг. началось бурное развитие полупроводниковой электроники, последние десятилетия интенсивно внедряются компьютерные технологии.

Всё это дало возможности простыми способами получать электрические сигналы различных форм и параметров: контролировать, управлять, регистрировать и обрабатывать сигналы. Интегральные микросхемы позволили существенно уменьшить габариты и вес устройств. Всё это в свою очередь позволило создавать аппаратуру более высокого уровня сложности, с более широкими функциональными возможностями.

Несмотря на бурное развитие технологий, способствующих созданию более совершенной аппаратуры для электростимуляции, электростимуляция, как направление, развивается медленно. Несмотря на преклонный возраст, имеется много проблем и недостаточно разработанных вопросов. Виной этому чрезвычайная сложность биологических структур; не совсем ясные механизмы функционирования; затруднения с точным и всеобъемлющим описанием процессов, в них происходящих.

Прежде чем обсуждать аппаратуру, необходимо кратко отметить характерные особенности биологических структур; на техническом языке - это нагрузка аппаратов и её характеристики определяют параметры выходных сигналов аппаратуры.
  • Характерные реакции биологических структур на внешнее воздействие: адаптация, торможение (отторжение воздействия), утомление, истощение.
  • "Встроенность" стимулируемого участка анатомически, физиологически и функционально в жизнедеятельность целостного организма.
  • Наличие на всех уровнях организации живого (молекулярном, клеточном, отдельных органов, функциональных систем и целостного организма) систем регулирования с обратной связью, обеспечивающих саморегуляцию процесса жизнедеятельности.
  • Отдаленный по времени результат воздействия. Трансцендентное влияние таких факторов как воля, психологическое состояние.
Сопротивление электрическому току биологических структур состоит из активной и емкостной составляющих; наличие индуктивной составляющей не обнаружено.

Определённая электрическая структура участков тела, формируемая различными концентрациями несущих заряды частиц, мембранными потенциалами, локальными электрическими токами и находящаяся в состоянии динамического равновесия.

Следует учесть, что перечисленные особенности - это качественные характеристики, есть ещё и количественные градации этих характеристик.

В. Ю. Давиденко
Похожие статьи
показать еще
 
Реабилитация и адаптация