Collegium Medicum
im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy
Katedra i Zakład Terapii Fizykalnej
Autor
Bydgoszcz 26.03.2006 r.
Elektrolecznictwo jest to dział lecznictwa fizykalnego, w którym wykorzystuje się w celach leczniczych i diagnostycznych prąd stały oraz prądy impulsowe małej i średniej częstotliwości.
Prądy stosowane w elektrolecznictwie.
Umownie w fizykoterapii przyjęto następujący podział prądów [1]:
1) Prądy małej częstotliwości, tj. od 0 do 1000 Hz.
· zalicza się do nich także prąd galwaniczny, pomimo że jest to prąd stały.
2) Prądy średniej częstotliwości, tj. od 1000 do 100 000 Hz.
· prądy zmienne,
· prądy interferencyjne,
· modulowane prądy średniej częstotliwości.
3) Prądy wielkiej częstotliwości, tj. od 500 kHz do 5000 MHz.
· krótkie fale, o długości fali 11,06 m;
· fale decymetrowe, o długości fali 0,69 m;
· mikrofale, o długości fali 0,125 m.
Prąd elektryczny jest polem wytworzonym pomiędzy naładowanymi elektrycznie cząstkami lub ciałami poruszającymi się w dowolny sposób. Pole to wywiera siłę (F) na ładunek elektryczny (Q). Siła ta nie zależy od prędkości ruchu ładunków.
Pole elektryczne opisuje wartość natężenia tego pola.
E = F/Q
Ciała w których występują swobodne ładunki mogą się swobodnie poruszać pod wpływem zewnętrznego pola nazywa się przewodnikami. Natomiast w których niema swobodnych ładunków, nazywa się izolatorami.
Metale i półprzewodniki są ciałami stałymi, w których występują swobodne elektrony. Najlepiej przewodzą prąd srebro, miedź, aluminium, cynk, żelazo.
Do półprzewodników należą m.in. german, krzem, selen i tellur.
Nieprzewodniki, czyli izolatory są materiałami zbudowanymi z atomów z których nie odczepiają się swobodne elektrony w których brak jest również jonów.
Do izolatorów należą woda destylowana, oleje, guma, szkło, papier i suche drewno. Ciecze, które przewodzą prąd, nazywa się elektrolitami. Są to rozpuszczalne w wodzie kwasy, zasady i sole. Po rozpuszczeniu ich w wodzie następuje samorzutnie proces jonizacji ich atomów i cząsteczek, proces ten nazywa się dysocjacją elektrolityczną.
1
Gęstość prądu, czyli ilość elektryczności przepływającej przez przekrój poprzeczny przewodnika w ciągu sekundy. Jednostką miary w układzie SI jest amper (A).
§ Napięcie prądu
Uporządkowany ruch elektronów w przewodnikach elektryczności od bieguna ujemnego do dodatniego możliwy jest dzięki sile elektromotorycznej, którą nazywa się napięciem.
Zgodnie z prawem Ohma w miarę zwiększania się odległości między elektrodami tkanki stawiają coraz większy opór przepływowi prądu.
Prąd stały to prąd elektryczny, który w czasie przepływu nie zmienia kierunku ani natężenia, nie ma żadnej częstotliwości. Cechuje go stały kierunek przepływu i stała siła. Aby określić jego parametry, wystarczy określić natężenie prądu i kierunek przepływu (bieguny). Prąd stały przepływając przez nerwy i mięśnie nie pobudza ich.
W elektroterapii prąd stały stosuje się do:
ü galwanizacji;
ü jonoforezy;
ü kąpieli elektryczno-wodnych.
Prąd zmienny to prąd którego wartości oscylują w stosunku do położenia spoczynkowego. Oscylacje mogą mieć charakter sinusoidy, trójkąta, prostokąta, trapezu itp.
Prądy impulsowe to prądy o różnej częstotliwości, różnej amplitudzie, których parametry impulsów mogą być dowolnie zmieniane. Charakteryzują je m.in.: czas impulsu, czas przerwy, częstotliwość prądu w impulsie, prąd średni.
W zabiegach elektroleczniczych istotne znaczenie ma opór skóry. Opór głębszych warstw tkanek, ze względu na ich znaczne uwodnienie i obecność elektrolitów, jest zwykle nieznaczny.
2
Prąd przepływa drogami o najmniejszym oporze, którymi są znajdujące się w skórze ujścia i przewody wyprowadzające gruczołów potowych, wypełnione potem, który jest roztworem elektrolitów i stanowi dobrą drogę przejścia prądu elektrycznego. W tkankach głębiej położonych prąd przepływa drogami o najmniejszym oporze, tzn. wzdłuż naczyń krwionośnych, limfatycznych i nerwów.
Warstwowa budowa tkanek oraz obecność w nich elektrolitów decydują o właściwościach pojemnościowych sprawiają, że przypływowi prądu elektrycznego towarzyszy polaryzacja jonowa(miejscowe zgrupowanie jonów o znaku przeciwnym w stosunku do przyłożonego z zewnątrz napięcia).
Przepływowi prądu stałego przez tkanki towarzyszy wiele zjawisk fizykochemicznych, a także fizjologicznych [2], do których należy zaliczyć:
- zjawiska elektrochemiczne,
- zjawiska elektrokinetyczne,
- zjawiska elektrotermiczne,
- reakcje nerwów i mięśni na prąd stały,
- odczyn ze strony naczyń krwionośnych.
Zjawiska elektrochemiczne związane są z elektrolizą, która ma miejsce w czasie przepływu prądu przez elektrolity tkankowe. Zachodzi zmiana stanu równowagi jonów i ich chemicznej koncentracji w tkankach. Zjawiska te zaznaczają się najbardziej w pobliżu elektrod.
Reakcje wtórne zachodzące na elektrodach w czasie elektrolizy roztworu chlorku sodu wykorzystuje się do oznaczania biegunów źródła prądu stałego. Do naczynia zawierającego roztwór chlorku sodu wprowadza się dwa obnażone z izolacji przewodniki, połączone z biegunami źródła prądu. Ponieważ wodór wydziela się w podwójnej ilości w stosunku do tlenu to elektroda na której wydzieli się więcej pęcherzyków gazu, jest katodą [-].
Rys. 1 Określanie biegunów źródła prądu stałego (wg Konarskiej).
Zjawiska elektrokinetyczne polegają na przesunięciu względem siebie fazy rozproszonej i rozpraszającej koloidów tkankowych pod wpływem pola elektrycznego.
§ Elektroforeza – jest to ruch naładowanych jednoimiennie cząsteczek, kataforezą nazywa się ruch dodatnio naładowanych cząsteczek ku katodzie, anaforezą zaś ruch ujemnie naładowanych cząsteczek ku anodzie.
§ Elektroosmoza – polega na ruchu całego ośrodka, czyli fazy rozpraszającej układu koloidowego, w stosunku do fazy rozproszonej. Zjawisko to zachodzi na błonach półprzepuszczalnych, które będąc nieprzepuszczalnymi dla fazy rozproszonej unieruchamiają ją na swej powierzchni.
Zjawiska elektrotermiczne
W tkankach pod wpływem prądu elektrycznego wytwarza się ciepło. Ciepło powstaje w tkankach w wyniku tarcia między poruszającymi się w polu elektrycznym jonami a środowiskiem. Istotny wpływ na zwiększenie ciepłoty tkanek wywiera rozszerzenie naczyń krwionośnych zachodzące pod wpływem prądu. Rozszerzenie naczyń powstaje w wyniku bezpośredniego, pobudzającego oddziaływania prądu.
3
Reakcje nerwów i mięśni na prąd stały
Prąd stały nie wywołuje w czasie przepływu skurczu mięśnia. Skurcz może nastąpić w czasie włączania lub wyłączania prądu z dostatecznie szybkom zmianom jego natężenia w czasie.
· Prawo Du Bois Reymonda
Przyczyną powstania bodźca elektrycznego nie jest sam prąd lecz dostatecznie szybka zmiana jego natężenia w czasie.
Przepływ prądu stałego przez tkankę nerwową i mięśniową powoduje zmianę ich pobudliwości. Stan taki określa się jako elektrotonus. Powstaje on w wyniku przemieszczenia jonów i zmian w polaryzacji błon komórkowych, zachodzących w czasie przepływu prądu. Pod katodą pobudliwość wzrasta (katelektrotonus), pod anodą maleje (anelektrotonus).
Odczyn ze strony naczyń krwionośnych
Prąd elektryczny powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych. Odczyn ten wyraża się zaczerwienieniem skóry występuje najwyraźniej pod elektrodami natomiast najsłabiej w ich otoczeniu. Pod katodą rozszerzenie naczyń jest intensywniej wyrażone, pod anodą zaś jest słabsze (określanie biegunów źródła prądu stałego).
W przebiegu rozszerzania naczyń krwionośnych pod wpływem prądu elektrycznego można wyróżnić trzy okresy:
I. okres pierwszy - występuje rozszerzenie naczyń powierzchownych skóry, powodując jej zaczerwienienie,
II. drugi okres - rozszerzenie naczyń po upływie ok. 30 min słabnie lub ustępuje,
III. trzeci okres - występuje przekrwienie tkanek, utrzymujące się do kilku godzin.
∂ Prąd galwaniczny jest to nieprzerwany jednokierunkowy przepływ elektronów. Nazwa zabiegu wiąże się z nazwiskiem włoskiego lekarza i przyrodnika Luigi Galvaniego.
Metodyka galwanizacji
Do zabiegu galwanizacji stosuje się elektrody płaskie, a także elektrody o specjalnym kształcie (półmaska tzw. elektroda Bergoniego, dyskowe, grzybkowe, kulkowe, cyrklowe, pojedyncze, bliźniacze, wałeczkowe do elektryzacji labilnej, węglowe stosowane do kąpieli komorowych).
a) b) c) d)
Rys 2. Rodzaje elektrod: a) płaska, b) dyskowa, c) półmaska typu Bergoniego, d) wałeczkowa (wg Konarskej).
4
Elektrody płaskie są wykonane zwykle z folii cynowej lub silikonu o grubości zapewniającej ich plastyczność. Są one prostokątne lub kwadratowe, o różnych wymiarach.
!!! Elektrody nie mogą mieć chropowatej powierzchni. Muszą być idealnie gładkie, ponieważ każda nawet najmniejsza nierówność z powodu większej gęstości prądu, wskutek gromadzenia ładunków elektrycznych, zagraża uszkodzeniem tkanek.
Elektrody stosowane do zabiegów z użyciem prądu galwanicznego powinny być dobrymi przewodnikami elektryczności oraz idealnie przylegać do powierzchni ciała.
Krawędzie elektrod i ich kąty muszą być zaokrąglone, a powierzchnia równa. Przewody łączące elektrodę z biegunem źródła prądu mogą być połączone z nią w różny sposób, za pomocą wtyku znajdującego się w specjalnym grzybku metalowym, który pozostaje w kontakcie z elektrodą. Elektrody płaskie można umocować w określonej okolicy ciała również za pomocą opaski elastycznej.
Elektrody specjalne mają wymiary i kształty przystosowane do wykonywania określonych rodzajów galwanizacji.
Przepływ prądu miedzy elektrodami jest uzależniony od :
Ø rozmiarów elektrod,
Ø ich wzajemnego ułożenia,
Ø przewodnictwa różnych tkanek znajdujących się między elektrodami,
Ø odległości miedzy elektrodami.
Rozmiar elektrody decyduje o gęstości przepływającego przez nią prądu.
Gęstość prądu jest to stosunek natężenia do powierzchni przez którą przepływa prąd elektryczny.
j = I/S
gdzie:
j – gęstość prądu,
I – natężenie prądu,
S – powierzchnia, przez którą przepływa prąd.
W przypadku gdy obydwie elektrody są jednakowych rozmiarów, gęstości prądu będą pod nimi jednakowe. Jeśli natomiast ich powierzchnie są różne, to gęstość prądu jest większa pod elektrodą o mniejszej powierzchni.
Wzajemne ułożenie elektrod w stosunku do siebie wpływa również na przepływ prądu. Przy ułożeniu poprzecznym prąd natrafia na duże opory związane z warstwowym ułożeniem tkanek o różnym przewodnictwie. Przy podłużny przepływie prądu, opór, jaki stawiają tkanki jest ok. 4 razy mniejszy niż przy poprzecznym ułożeniu elektrod.
Przyczyną takiego zachowania się prądu są stosunki anatomiczne. Naczynia krwionośne i limfatyczne oraz nerwy będące dobrymi przewodnikami prądu, przebiegają wzdłuż osi długiej ciała. Dzięki czemu prąd przebiega drogami o najmniejszym oporze.
5
Ukształtowanie części ciała poddanej elektroterapii wpływa również na charakter przepływu prądu. Zmniejszenie powierzchni przekroju danej części ciała powoduje zwiększenie jego gęstości, a zwiększenie przekroju – zmniejszenie gęstości prądu.
W przypadku bliskiego ułożenia elektrod na sąsiadujących ze sobą krawędziach może wystąpić duża gęstość prądu, powodując zwiększony odczyn lub uszkodzenie tkanek. Jest to tzw. działanie brzegowe (oparzenie elektrolityczne ...
slawko.bratko