Механізми дії і режими електростимуляції

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки
кафедра ЕТТ
РЕФЕРАТ на тему:
"Механізми дії і режими електростимуляції"
МІНСЬК, 2008

Електростимуляція - це використання імпульсних струмів для відновного лікування органів і систем, особливо нервів і м'язів, які втратили свою нормальну функцію в результаті хвороби або травми.
Електростимуляція, викликаючи рухове збудження і скорочення м'язів, одночасно рефлекторно посилює весь комплекс обмінно-трофічних процесів, спрямованих на енергетичне забезпечення працюючих м'язів, а також підвищує активність регулюючих систем, у тому числі клітин кори головного мозку. При проходженні стимулюючого електричного струму вздовж нервових стовбурів підвищується провідність по них нервового збудження, прискорюється регенерація пошкоджених нервів. Скорочення м'язів, викликаного стимулюючим електричним струмом навіть при повному порушенні провідності нерва, в силу зазначених вище процесів, гальмує розвиток атрофії м'язів і склеротичних змін (переродження м'язової тканини в сполучну, тобто в тканину не здатну до активного скорочення) у них.
Електростимуляція покращує кровообіг шляхом розширення кровоносних судин і прискорення в них кровотоку. Активізація крово - і лімфообігу відбувається і в більш глибоких тканинах міжелектродного простору, підвищується проникність судинних стінок, розкриваються резервні капіляри. Активізація кровообігу під впливом електростимуляції є фактором, що забезпечує багато компонентів лікувального процесу. Це поліпшення трофіки тканин, видалення продуктів порушеного обміну речовин з патологічних вогнищ, розсмоктування набряків, розм'якшення і розсмоктування рубців, регенерація пошкоджених тканин, нормалізація порушених функцій. Поряд з поліпшенням кровообігу стимулируемой області активізуються процеси синтезу нуклеїнових кислот, в тому числі РНК.
Електростимуляція регулює активність центральної нервової системи (головного та спинного мозку), відновлює активність нервово-м'язового апарату, відновлює тонус м'язів і об'єм м'язової маси, збільшує судинне русло артеріальної і венозної крові, що живить нерви та м'язи, а також володіє знеболюючим ефектом.
Було відзначено, що при електростимуляції досягається більший і швидкий приріст м'язової маси, ніж при звичайному тренуванні. Можна проводити виборчу електростимуляцію найбільш важливих м'язів або м'язових груп в режимі максимальних скорочень з наступним розслабленням.
Сила, швидкість скорочення і працездатність м'язів характеризують функціональний стан нервово-м'язового апарату. Сила залежить від товщини м'язових волокон і регуляції м'язів, що беруть участь в русі або зусиллі, а також від взаємодії м'язів-синергистов і м'язів-антагоністів. Приріст сили м'язи максимальний при ізометричної тренуванні, тобто коли вона напружується, але руху в суглобі не відбувається; при цьому збільшуються поперечні розміри м'язових волокон. Приріст часу працездатності (динамічна тренування) пов'язаний з наростаючою руховою діяльністю; він обумовлений в основному посиленим кровотоком. Тут грає роль і навчання тієї чи іншої функціонально-динамічної системи рухового аналізатора. Виходячи з цього, можна застосовувати один або обидва режими (ізометрична і динамічна тренування). У залежності від амплітуди сигналів і порогу збудження стимулируемой нервово-м'язової структури розрізняють такі режими електростимуляції: подпороговой, пороговий і надпорогових.
Подпорговий режим впливу не викликає скорочення м'яза, реєстрованого візуально або за допомогою датчика. У дослідах з подпороговой стимуляцією нервово-м'язового апарату при виконанні динамічної або статичної роботи нами було виявлено підвищення його працездатності. При електростимуляції підпорогової сигналами 5 разів на тиждень (тривалість процедури 10 хв) протягом місяця наростала сила і збудливість м'язів. Аналіз даних проводився шляхом оцінки електроміограма, інтегральної електричної активності м'яза і ергограмм. Отримані результати можна пояснити тим, що еферентна стимуляція пов'язана зі здатністю рецепторів (у тому числі проприорецепторов) довгостроково відповідати на подразнення імпульсами, у зв'язку з чим через спінальні мотонейрони однойменних сегментів замикається зворотній зв'язок, тобто виникає у відповідь еферентна імпульсація підтримує м'язовий тонус і трофічні процеси на більш високому рівні, ніж у спокої. Отже, стимулюючий вплив впливає в основному на еферентну систему. Цей режим доцільно використовувати в клінічній практиці і в інших випадках, що супроводжуються гіподинамією, він може поєднуватися з впливом порогових і надпорогових стимулів.
Граничний режим являє собою такий вплив, при якому відбувається ледь реєстроване скорочення стимулируемой м'язи. Ефект впливу полягає не тільки в еферентної електростимуляції, але і в безпосередньому впливі на нервово-м'язові структури. Наприклад, застосовується так званий Електромасаж, тобто така процедура, при якій стимулюючі сигнали викликають фасцікулярниепосмикування м'язових волокон, але вся м'яз не напружується і рухи в суглобі не відбувається. Дослідження проводилися на групі випробовуваних, що включала 21 чол. обох статей у віці від 20 до 40 років. Пластинчасті електроди розмірами 3х6 см прикріплювали на лівому біцепсі. Використовували прямокутний імпульс тривалістю 2 мс і паузу 5 мс; загальна тривалість процедури дорівнювала 15 хв. Вивчали максимальну силу м'язи, відповідну найбільшою масі, яку може утримати випробуваний при прямокутному положенні плеча по відношенню до передпліччя. Динамічну силу визначали шляхом підйому найбільшої маси біцепсом при переміщенні передпліччя з положення, відповідному куті 180 ° в ліктьовому суглобі, до кута 90 °. Працездатність м'язи розраховували за навантаженням, що становить 60% найбільшої маси, і максимально можливого числа переміщень передпліччя між кутами 180 і 90 ° при 28 скорочення в хвилину (зворотний рух було розвантажено). Виявилося, що Електромасаж призводить до поліпшення робочих параметрів м'язи і може частково замінити рухову тренування. При щоденній електростимуляції протягом трьох тижнів максимальна сила зросла на 17%, динамічна сила I на 23%, працездатність на 93%. Електростимуляція повинна проводитися, щонайменше, 3 рази на тиждень, тому що при цьому її ефективність вдвічі вище, ніж при дворазової тренуванні.
Надпорогових режим являє собою такий вплив, при якому скорочення стимулируемой м'язи більше порогового, при цьому воно може мати різну ступінь вираженості. Ефект впливу подібний з досягається при пороговому режимі електростимуляції, проте безпосередній вплив на нервово-м'язові структури виявляється сильнішим, чітко виражено еферентної вплив на всі рівні рухового аналізатора і цілісний організм. Викликане максимальне скорочення м'яза може підтримуватися довше і повторюватися більше число разів, ніж при довільних зусиллях. У порівнянні зі звичайною тренуванням електростимуляція нервово-м'язового апарату має певні переваги. Так, при багаторічній тренуванні спортсмен досягає високого рівня силового розвитку, однак окремі м'язові групи відстають у цьому розвитку. Допоміжні вправи, наприклад, зі збільшенням обтяжень, сприяють зростанню сили і м'язової маси, разом з тим ступінь розвитку м'язової координації знижується, а складний координаційний навик основного руху не зміцнюється, навіть розхитується. Тренування м'язи веде до уповільнення швидкості її скорочень. При систематичної електростимуляції, незважаючи на збільшення сили максимального скорочення м'яза (в середньому на 20-30%), у здорових осіб вона практично не впливає на координацію рухів, а хворих координація поліпшується. Після 35 днів електростимуляції по годині на день з досягненням максимальної напруги прямого м'яза стегна білих щурів встановлено, що електрозбудження цього м'яза підвищилася на 30%, а працездатність стала вище контрольної на 70,8% через 1 хв, на 94,8% через 2 хв і на 23,3% через 15 хв. Досягнутий приріст сили навіть через 6-7 міс. знижувався лише на 13%.
Щоб уникнути уповільнення швидкості скорочення м'яза, що піддається електростимуляції доцільне застосування двох режимів, один з яких забезпечує одержання повільних (тонічних) напружень, а інший дозволяє здійснювати швидкі (кінетичні) скорочення. Тривалість часу скорочень та інтервали між ними повинні бути індивідуалізовані для кожної м'язи так, щоб не наставало вираженого стомлення.
Таким чином, при проведенні електростимуляції нервово-м'язового апарату важливий раціональний вибір її режимів і поєднання тонічних і кінетичних скорочень; це суттєво впливає на процеси аеробного та анаеробного гліколізу, на збільшення маси, розвиток сили, підвищення збудливості і працездатності м'язів. Електростимуляція збільшує кровотік у м'язах, надає болезаспокійливу і протизапальну дію, попереджає виникнення атрофії від бездіяльності, уповільнює її розвиток при денервації, знижує тонус при наявності спастичності, покращує регенерацію нервів. При систематичної стимуляції нервово-м'язового апарату з використанням навіть одноканального електростимулятора відбуваються позитивні біохімічні зрушення і в нетреніруемих симетричних м'язах, а також поліпшується функціональний стан всього організму.
Електричні та електрофізіологічні параметри об'єктів електростимуляції.
При розробці апаратів для електростимуляції скелетної мускулатури, внутрішніх тканин органів, необхідно знати особливості процесів, що протікають в зоні стимуляційного впливу, в тому числі процесів, пов'язаних зі зміною Міжелектродний опору.
1. Опору шкіри й підшкірних тканин істотно розрізняються. Ділянки м'язової тканини, що знаходиться під біполярними електродами, умовно можна вважати гомогенними, проте різні органи і частини тіла не можна характеризувати однаковими значеннями питомого опору, тому що між далеко розташованими електродами виявляються різнорідні тканини і органи. Це важливо враховувати при розробці методів електростимуляції, так як доцільно біполярні накладення пари електродів одного каналу електростимулятора на стимульовану м'яз і небажано (навіть неприпустимо) їх рознесення на різні групи м'язів і тим більше на однойменні м'язи протилежної сторони тіла. Поздовжнє опір м'язів, наприклад, у звуковому діапазоні частот приблизно в 2 рази менше поперечного, що вказує на доцільність такого накладення електродів, при якому біологічний ділянку електричного кола замикається по ходу м'язових волокон і їх синаптичного апарату, так як при цьому для забезпечення скорочення м'яза потрібна менша потужність стимулюючих електричних впливів.
2. Опір Міжелектродний ланцюга залежить від сили струму. Ця залежність подібна до відповідної залежністю в електроліті, чим менше щільність струму, тим більше опорі ланцюга. Наприклад, при частоті синусоїдального струму 12 кГц, площі електродів 1 см2, Міжелектродний відстані 2 см і силі струму 50 мкА опір шкіри становило 312 ± 14 Ом, а при силі струму 100 мкА - 28З ± 11 Ом (досліджено 28 здорових чоловіків).
3. Повний опір Z шкіри і лежать під нею тканин складається з активного R і реактивного (ємнісного) Хс опорів, які залежать від ємності С. R - це омічний опір шкіри та електролітів підшкірних тканин, С - сума ємності клітин тканини і поляризаційної ємності, утворюється на межі тканин з різними питомими опорами. Тому при зміні частоти пропускається синусоїдального струму електричні характеристики досліджуваної ділянки тіла людини змінюються. Різниця електричних параметрів рідких і клітинних фаз організму максимальна на частотах порядку сотень герц.
На низьких частотах енергія стимулюючих сигналів в основному припадає на шкіру, де розташовано багато різних рецепторів, при подразненні яких у людини з'являються відчуття дискомфорту. При підвищенні частоти збільшується місткість провідність (відповідно змінюється зсув по фазі), за рахунок чого зменшується падіння напруги на роговому шарі шкіри і все більша частина енергії припадає на внутрішні тканини.
Ділянки поверхні шкіри з товстим роговим шаром володіють в нормі найбільшим активним опором і найменшою ємністю. Опубліковані дані про результати вимірювання у 104 здорових осіб обох статей повного опору і фазового кута для середини внутрішньої сторони передпліччя у смузі частот 1-20 кГц. Електродами служили два диски з нержавіючої сталі діаметром 2 см, відстань між їх центрами становило 4 см.
Повний опір у смузі частот від 1 до 20 кГц знижувалося в середньому від 6487 до 507 Ом, складаючи (1882 ± 468) Ом при частоті 4 кГц. Фазовий кут при цьому зменшувався від 75 до 57 о і становив 73,6 ± З, 6 °. Видалення рогового шару шкіри знижувало повний опір, при частоті 4 кГц до 304 ± 54 Ом і фазовий кут φ до 10 ± 1,8 °.
4. Чим більше площа електродів, тим менше повний опір шкіри й підшкірних тканин, так як провідність зростає при збільшенні площі поперечного перерізу провідника. Для вимірів доцільно застосовувати рідинні електроди, у яких площею є поверхня шкіри з усіма її поглибленнями й виступами, з якими стикається рідина, налита в щільно притиснуту до шкіри трубку з діелектрика.
5. З метою зменшення електричного опору шкіра перед електростимуляцією обробляється нетоксичним речовиною, розчиняє жир. Спирт для обробки шкіри непридатний, тому що поряд з знежиренням він видаляє вологу з епідермісу і особливо з проток потових залоз, в результаті чого з'являються амплітудні та частотні спотворення сигналів. Встановлено, що обробляти шкіру з метою збільшення її провідності раціонально ефірів з подальшим застосуванням струмопровідних паст або розчинів.
6. Оптимальною нашкірній електродної системою є така система, яка мінімізує зміни повного опору під час руху, добре прилягає до поверхні тіла, забезпечуючи однакове повне опір по всій поверхні електрода, причому не має точок печіння. Термічне пошкодження шкіри широко варіюється в залежності від її повного опору, значення якого, як уже зазначалося, залежить від способу обробки, а також від площі поверхні електрода, що контактує зі шкірою.
Плоскі нашкірні електроди мають велику власну поверхню, але площа контактної поверхні між електродом і шкірою залежить від тиску, з яким електрод притискається до шкіри.
7. Електричний опір поступово знижується, особливо протягом перших 30 хв після накладення електродів на шкіру людини. Це треба враховувати при електростимуляції; наприклад, якщо на початку процедури напруга стимулюючого сигналу було встановлено режимі порогової стимуляції, то в кінці її можуть з'явитися зверху порогові скорочення м'яза при тому ж рівні сигналу. У цілому повне опір є функцією частоти і щільності струму, у зв'язку з чим доцільно проводити оптимізацію - мінімізувати потужність, що поглинається ділянкою електроди - шкіра. При наявності основної і гармонійних складових сигналу велика частина енергії повинна надходити до нервово - м'язового апарату.
8. Є топографічні відмінності в електричному опору шкіри й підшкірних тканин: на голові воно менше, ніж па передпліччя; на кінцівках більше, ніж на тулубі.
9. Електричний опір шкіри й підшкірних тканин людини залежить від температури навколишнього повітря. З її зниженням кровоносні судини шкіри звужуються, що призводить до збільшення опору тканини. Наприклад, при різкому зниженні температури навколишнього повітря і шкіри випробуваного навіть після обробки шкіри спеціальною пастою опір збільшувалася при додатку постійного струму від 10 до 100 кОм. Встановлено, що при зміні температури шкіри на 20 0С її провідність (по змінному струмі) змінюється нелінійно на 52%. Щоб уникнути цих змін нами були розроблені електроди з автоматичною, регулюванням підігріву в межах 38-43 ° С, що дозволило істотно зменшити повний опір шкіри під електродами і тим самим знизити потужність сигналів при електростимуляції нервово-м'язового апарату і проводити процедуру при практично стабільному перехідному опорі системи електроди - шкіра - підшкірні тканини.
10. На провідність живої тканини впливають на органи почуттів, різні форми фізичної і психічної діяльності (наприклад, переляк та ін.) Вимірювання провідності шкіри в діапазоні частот 0-100 Гц застосовується для реєстрації шкірно-гальванічного рефлексу.
11. Перспективне використання результатів вимірювань повного опору м'язи для характеристики її функціонального стану.
При скороченні м'яза її повне опір зростає, при розслабленні - зменшується. Осцилограма цих змін відображає механічні явища в м'язі під час її роботи.
Викладене вище вказує на наявність нелінійних змін електричних характеристик шкіри й підшкірних тканин залежно від різних умов. Повний опір різна у людей, іноді воно залежить від топографічної області досліджуваної ділянки тіла. Зміни провідності можна використовувати як об'єктивний показник реакції нервово-м'язового апарату на електростімуляціонние впливу.

ЛІТЕРАТУРА

1. Системи комплексної електромагнітотерапіі: Навчальний посібник для вузів / Під ред А.М. Беркутова, В.І. Жулев, Г.А. Кураєва, Є.М. Прошина. - М.: Лабораторія Базових знань, 2000р. - 376с.
2. Електронна апаратура для стимуляції органів і тканин / Под ред Р.І. Утямишева і М. Брехня - М.: Вища школа, 2000.384с.
3. Електрична стимуляція мозку і нервів у людини / Н.П. Бехтерєва, С.В. Медведєв, О.М. Шандуріна та ін - Спб.: Наука, 2000. - 263с.
4. Лівенсон А.Р. Електромедицинська апаратура.: [Навч. посібник] - М.: Медицина, 2001. - 344с.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
33.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Іонні механізми потенціалу дії
Іонні механізми потенціалу дії Методи фіксації
Молекулярні механізми секреції інсуліну і його дії на клітини
Роль та механізми формування уявлення про руховому дії
Механізми дії блокаторів н2 гістамінових і м1 холінергічних рецепторів у лімфоцитах периферичної
Ендокринологія молекулярні механізми секреції інсуліну і його дії на клітини
Молекулярні механізми реалізації нейротропної дії вітаміну РР та його біологічно активних похідних
Моделювання процесу електростимуляції методом передавальної функції
Моделювання процесу електростимуляції методом передавальної фун
© Усі права захищені
написати до нас