7 Дәріс. Электрлік факторлардың ағзаға әсері және оларды медициналық құралдарда қолдану

Лекция жоспары:

1. Тұрақты токтың биологиялық объектіге әсері.

2. Гальванизация және электрофорез аппараты.

3. Айнымалы токтың биологиялық объектіге әсері.

4. Жоғары жиілікті(ЖЖ), ультра жоғары жиілікті (УЖЖ), аса

жоғары жиілікті(АЖЖ) токтардың биологиялық объектіге әсері.

5. ЖЖ токтың жылулық және жылулық емес әсері.

6. ЖЖ,УЖЖ, АЖЖ- терапия түрлері.

7.Электрохирургия.

Лекция мақсаты: түрлі физикалық факторлардың сипаттамаларымен, олардың ағзаға әсері және медициналық құралдарда қолдануды қарастыру.

Лекцияны тұрақты ток туралы түсініктен бастайық. Мектеп физика курсынан белгілі тұрақты ток деп электр өрісі әсерінен зарядталған бөлшектердің бағытталған қозғалысын айтады. Мұндай зарядталған бөлшектер ретінде металлдарда электрондарды, ертінділерде оң және теріс зарядталған иондарды, ал биологиялық объектілерде түрлі зарядталған бөлшектер (иондар, молекулалар және т.б.) саналады.

Биологиялық объектілерде «таза» электрондардан тұратын өткізгіштік болмайды, өйткені биологиялық орта диэлектрикке де, электролит ертіндісіне де тән қасиетке ие. Мысалы, қан, цитоплазма және ұлпа аралық ертінділер электролитке жатады. Қан плазмасының 0,32 % ас және басқа тұздардан, 6-7 % ақуыздан тұрады. Осыған қарап, еркін иондары көп биологиялық ортаның меншікті кедергісі төмен болады деп жорамалдауға болар еді. Бірақ, жүргізілген тәжрибелер нәтижесінде цитоплазманың тұрақты ток бойынша меншікті кедергісі 1Омм - 3 Омм аралығында болатындығы анықталды, ал ұлпалардың меншікті кедергісі 10 кОм нан 100 кОмға дейін жетеді. Биологияық ортаның кедергісінің мұндай жоғары болуына цитоплазма құрамында электролитпен қатар майлар мен ақуыздардың да болатындығы және жасуша мен ұлпаның электрлік кедергісіне жасуша мембранасының үлкен әсері бар.

Электр тоғын жұлын сұйықтығы, қан, лимфа өте жақсы өткізсе, ұлпа, бауыр, өкпе ұлпасы орташа өткізеді. Май, тері қабаты мен сүйек етінің электрлік кедергісі өте жоғары, соған сәйкес электр тогын өткізуі де нашар. Биологиялық ортаның кедергісіне сыртқы факторлардың да әсері бар, мысалы, сулы-дымқыл терінің кедергісі құрған теріге қарағанда төмен, сондай ақ терінің түрлі зақымдануы (жырылып кету, күйік) тері кедергісін көп төмендетеді.

Ішкі мүшелер мен ұлпалардың құрамы бір текті емес. Соның салдарынан, адам денесіне бектілген екі электрод арысындағы ток негізінен теріден өтіп, ұлпа аралық сұйықтық, қан тамырлары, нерв талшығы бойымен тарайды.

Тұрақты токтың физиологиялық әсері жасуша мен ұлпаны толтырып тұрған электролиттердегі процестерге де байланысты. Егер адам денесіне орнатылған екі электрод арқылы күші өте аз ток өткізсек, онда электрод астындағы дене бөлігінің ептеп ашығандығын, егер ток күшін артырсақ онда терінің күйгендігін байқаймыз. Бұл құбылыс цитоплазма мен жасуша аралық сұйық құрамындағы көп мөлшердегі натрий мен хлор иондары екінші реттік реакция нәтижесінде электрод орналасқан аймақта HCl және NaOH қышқылдарын пайда етеді және олардың теріге әсер етуі нәтижесінде тері күйеді. Электр тогымен емдеуде мұндай құбылысты болдырмау үшін металл электрод пен тері арасына физиологиялық ертіндіге малынған марлі салады, ал биоэлектрлік өлшеулер жүргізуде поляризацияланбайтын электрод қолданады. Медициналық практикада көбіне қорғасыннан жасалынған электрод қолданылады. Мұндай электродтардың жұмсақ болуы, олардың адам денесіне әсер ететін аймақтың пішінін жеңіл қабылдауына мүмкіндік береді. Егер электрод адам денесінің тек бірнеше нүктесіне ғана тиіп тұрса, ондай нүктелердегі ток тығыздығы артады да ол нүктелер күйеді. Қорғысының ауыр иондырының қозғалғыштығының өте төмен болуы, әлсіз ток әсерінен олардың адам ағзасына енуіне жол бермейді.

Жасуша және ұлпа арқылы өткен тұрақты ток оларды тітіркендіреді, соның нәтижесінде ауырсыну паййда болады, егер ток шамасы белгілі бір шамадан артса, онда жасуша мен ұлпа зақымданады. Мұндай құбылыс жасушада поляризациялық эффектінің орын алуынан деп саналады. Жасуша арқылы тұрақты ток өткенде оның қарама қарсы беттерінде оң және теріс зарядталған иондар жиналады, егер олардың концентрациясы белгіл бір шамаға жетсе жасушаның қозуы, ток шамасы артса жасаушының тесілу мүмкін. Жасуша арқылы өткен ток тығыздығы артқан сайын бұл құбылыс күшейе түседі. Әлсіз токтарда жасушаның тесілу немесе қозу құбылысы байқалмайды, өйткені жасушының қарама қарсы беттерде жинақталған аз мөлшердегі иондарды жасушадағы жылулық қозғалыс әр жаққа таратып (шашыратып) жібереді.

Сонынмен, ұлпаның электр тогы әсерінен тітіркенуі ток белгілі бір шамаға жеткенде байқалды, егер ток шамасы тітіркенуі табалдырығынан кем болса, онда тірі азға токтың әсерін байқамайды.

Тұрақты токтың әсері оның шамасымен қатар әсер ету уақытының ұзақтығына да байланысты. Ток шамасы үлкен болған сайын әсер ету уақыты қысқа болуы тиіс, не керісінше. Егер токтың әсер ету уақыты өте қысқа болса, ұлпадағы, жасушадағы иондардың инертілігі әсерінен олар өте аза орынға қозғалады немесе қозғалып үлгермейді, нәтижесінде ұлпаның тітіркенуі өте әлсіз болады.

Ұлпаға әсер ету тоғы I_Т мен кернеуінің U_Т табалдырықтық(шектік) мәні мен әсер ету уақытының t ұзақтығы арасындағы байланыс Вейс өрнегімен сипатталады:

I_Т = a/t + b және U_T = A/t + B

мұндағы А,В, а,b - эмпирикалық тұрақтылар. Өрнектегі b немесе В ұзақ уақыт әсер ету нәтижесінде денені тітіркендіретін ток пен кернеудің табалдырықтық (шектік) мәні. Бұл шамаларды реобаза деп атайды. Екі реобазаға (2В) тең  уақытқа сәйкес келетін тітіркендіру тогын хронаксия деп атайды (1 сурет).

1 сурет. -хронаксия, В- реобаза.

Ток шамасы төмен тұрақты токтардың терапиялық әсері бар. Осындай токпен емдеуді гальванизация деп атайды. Бұл әдіс тұрақты токты гальваний деп аталған ХІХ ғасырдан бері қолданылуда. Электрод орналасқан аймақтағы теріден өткен тұрақты токтың әсерінен пайда болған тітіркендіру, нерв талшығы арқылы тарап ішкі мүшеге жетеді. Соның әсерінен мүшедегі зат алмасу процесі мен оның функционалдық қабілеті өзгереді. Тітіркендіруге жауап ретінде ағза капиллярлары кеңиді, мембрананың өткізгіштігі өзгереді, жасуша мен ұлпадағы электролиздік құбылыстар физиологиялық белсенділігі жаңа заттар түзейді. Мұндай әдіс кезіндегі токтың жылулық әсері өте төмен, өйткені ток тығыздығы аз 0,5 мА/см² , сондықтан ток өткен ортада бөлінетн джоуль жылуының шамасы да аз болады.

Емдік мақсатта тұрақты токты электрофорез деген әдісте қолданады. Электрофорез деп тұрақты токтың көмігімен тері немесе шырышты қабат арқылы дәрілік заттарды ағзаға ендіруді атаймыз. Ол үшін электрод астына, дәрілік зат ертіндісіне малынған марліні қояды. Электродтың таңбасы денеге ендірілетін дәрілік зат ионы таңбасымен сәйкес келуі тиіс, яғни катод арқылы аниондар (иод, гепарин, бром, т.б.), анод арқылы –катиондар(натрий, кальций, новокаин, т.б.). Иондардың қозғалғыштығы аз болғандықтан электрофрез өте ұзақ уақытқа созылады. Егер электродтар дененің бір бетінде орналасса, онда осы бетте орналасқан ұлпаларға, ішкі мүшелерге дәрілік заттар жеткізіледі, егер электродтар дененің қарама қарсы беттерінде орналасса, онда терең жатқан ұлпалар мен мүшелерге дәрілік заттар жеткізіледі (2 сурет).