Индуктотермия.

При проведении индуктотермии, к электрическому генератору УВЧ-колебаний, работающему на частоте порядка 20 МГц, подключается проводник (аппликатор), по которому пропускается высокочастотный электрический ток. Первичным физическим фактором воздействия на ткани пациента является высокочастотное магнитное поле, созданное этим током.

В соответствии с теорией Максвелла, переменное магнитное поле создает вихри электрического поля Е. Своеобразие этого поля состоит в том, что его возникновение не связано напрямую с зарядами; его силовые линии не начинаются на зарядах, не заканчиваются на них; они замкнуты сами на себя, образуя вихри.

По Максвеллу, иначе и быть не может, вихри электрического поля обязаны возникнуть: магнитному полю, слабеющему по тем или иным внешним обстоятельствам, нужно куда-то вложить, кому-то передать джоули своей энергии. Поэтому там, где только что было магнитное поле, возникает его преемник – вихревое электрическое поле Е, которое, исчезая, способно вновь породить вихри поля магнитного, с индукцией В.

Цепочку взаимных превращений Е – В – Е – В - ... можно обсуждать как распространение электромагнитной волны; это соответствует как теории Максвелла, так и практике. Но в условиях, когда аппарат УВЧ работает на ткани пациента, эта цепочка быстро обрывается: происходят затухающие электромагнитные колебания в ограниченном объеме тканей пациента; энергия колебаний передается тканям в тепловом эквиваленте.

В однородных проводящих средах в этих обстоятельствах возникают вихревые электрические токи (токи Фуко). Но в живых тканях пространство разграничено на малые области (компартменты). Внутри клеток, а так же во внеклеточной жидкости велика концентрация ионов, не все они связаны мембранными потенциалами. В таких зонах малого масштаба вихревые токи, тоже малого масштаба, способны возникать, и им будет соответствовать некоторый локальный тепловой эффект.

Но клеточные мембраны – это ярко выраженные диэлектрические слои вещества, и на их долю приходится до 40 % массы биологических тканей. Будут ли в них возникать, в вихревом электрическом поле Е, те эффекты, которые обсуждались в предыдущем разделе? По-видимому, да, но с каким суммарным эффектом – пока не ясно. В литературе отмечается тепловое действие вихревых токов в электропроводящих средах (кровь, лимфа) и в тканях, насыщенных этими жидкостями. Есть указания на то, что в тканях наблюдается улучшение обменных процессов, имеет место понижение тонуса мышечных волокон, возбудимости нервов. Это свидетельствует, по-видимому, о том, что дело здесь – не столько в тепловых эффектах, сколько в «специфическом действии».

Сведения об аппаратах увч.

Главная часть аппарата УВЧ – генератор электрических колебаний. Генератор должен создавать колебания достаточно высокой мощности, а потому он выполнен не на полупроводниках, а на радиолампах.

Связь аппарата с пациентом - через так называемый терапевтический контур, идея которого ясна из следующей схемы:

Терапевтический контур (ТК) имеет с генератором аппарата чисто магнитную связь через катушки индуктивности аппарата и контура L_А и L_К. Они взаимодействуют подобно первичной и вторичной обмоткам трансформатора. Благодаря этому исключается возможность попадания пациента под высокое постоянное напряжение. Оно есть в собственной цепи генератора, но при любых неполадках не может передаться на пациента.

На схеме ТК предусмотрен конденсатор С переменной емкости. Он работает параллельно с дисковыми электродами, которые, фактически, тоже образуют воздушный конденсатор. Его электроемкость – величина не постоянная. Она зависит от выбранного расположения пластин при терапевтической процедуре и от диэлектрических свойств той части тела пациента, которая оказывается между пластинами. Тем не менее, ТК должен иметь строго определенной значение L_КС_К, такое, чтобы в контуре установились резонансные колебания. Собственная частота колебаний в контуре:

Мы напомнили Вам формулу Томсона; а условие резонанса:

_{генератора} = _к

Конденсатор С предусмотрен в ТК для его настройки на резонанс. Контроль настройки осуществляется с помощью неоновой лампочки, вносимой в промежуток между дисковыми электродами. При возникновении резонансных колебаний в контуре, амплитуда напряженности электрического поля будет достаточно велика, чтобы вызвать свечение неона в лампочке.

Контрольная неоновая лампочка не имеет никаких источников питания. Она начинает светиться только потому, что оказывается в сильном электрическом поле Е аппарата УВЧ, если ТК настроен в резонанс. Внутри лампочки возникает переменный электрический ток, который, как уже отмечалось, «ниоткуда не вытекает и никуда не втекает», но достаточен, чтобы вызвать в неоновой среде контрольной лампы тлеющий электрический разряд.

В электродинамике переменное электрическое поле получило название «ток смещения». В неоновой лампе имеет место свечение газа под действием тока смещения.

В аппаратах УВЧ предусмотрена возможность переключений генератора на несколько значений создаваемой мощности электрических колебаний. В условиях данной работы, аппарат УВЧ-66 имеет три ступени мощности: 20, 40 и 70 Вт.

Вместо дисковых электродов в ТК аппарата УВЧ может быть включен магнитный аппликатор, т.е. электроизолированный проводник, изготовленный из медной трубки и имеющий форму плоской спирали. С помощью таких аппликаторов, накладываемых на поверхность тела, аппарат УВЧ используется при индуктотермии.

Приходится констатировать, что работая с аппаратом УВЧ-66, Вы будете иметь дело с аппаратом прошлых поколений. Он работает на фиксированной частоте 40,58 МГц. Между тем, выше отмечалось, что для УВЧ-терапии с дисковыми электродами желательна работа в диапазоне 40-60 МГц, а задачам индуктотермии лучше соответствует частота 20 МГц. Более современные аппараты имеют возможность регулировки рабочей частоты УВЧ-генератора в достаточно широком диапазоне.

При работе с магнитным аппликатором, аппарат УВЧ должен включаться на режим минимальной мощности, и это легко объяснимо: проводник аппликатора создает режим протекания тока, близкий к режиму короткого замыкания. На ступенях повышенной мощности такой короткозамкнутый ТК способен вывести генератор из строя.

Любопытная подробность: проводник аппликатора изготовлен из трубки вовсе не по чьей-то причуде. Дело в том, что при протекании высокочастотного электрического тока центральная часть сечения проводника фактически никакого вклада в проводимость не вносит. Имеет место вытеснение высокочастотного тока в поверхностные слои проводника, известное, как скин-эффект (skin – англ. – кожа). Дело здесь в следующем: переменный ток создает переменное магнитное поле, силовые линии которого охватывают проводник. Но это поле меняется (при том с очень высокой частотой), поэтому силовые линии магнитного поля охвачены вихрями поля электрического. На оси проводника эти вихри электрического поля создают напряженность , направленную противоположно полю, создающему ток в проводнике. Как суммарный эффект – сердцевина проводника высокочастотный ток не проводит, а раз так, то лучше делать провода в виде трубок.

При работе аппарата УВЧ недопустимо внесение в промежуток между дисковыми электродами металлических предметов, в том числе – колец, перстней и т.п. В металлах велика концентрация свободных электронов, а потому токи, наведенные в них работающим аппаратом УВЧ, велики, быстро разогревают металл, что может привести к ожогам. Да и для самого аппарата это не желательно.

Кстати, основная причина выхода из строя бытовых СВЧ-печей – помещение в них продуктов в посуде со всякого рода металлизированными украшениями или – по рассеянности – вовсе металлической. Последствия – такие же, как и при работе электрической цепи в режиме короткого замыкания.