Ультравысокочастотная терапия.
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ В ТЕРАПИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ
Применение электромагнитных излучений в терапии
В медицине широкое распространение получили ЭМИ РЧ- и МКВ-диапазонов, причем преимущественно в терапии и, в меньшей степени, в диагностике. В соответствии с международным соглашением для этих целей используются специально выделенные определенные частоты электромагнитного спектра (табл. 6.1). Как следует из табл. 6.1, применяемые в медицине частоты ЭМИ в РЧ- и МКВ-диапазонах не всегда совпадают, например, в странах Евросоюза используется частота 433 МГц, а в Российской Федерации — 460 МГц.
Выделенные для применения в медицине частоты ЭМИ в РЧ- и МКВ-диапазонах
| Частоты (длины волн) | Области применения |
| 13,56МГц (22,12 м) 27,12МГц (11,06 м) 40,68 МГц (7,38 м) | Ультравысокочастотная (УВЧ) терапия, гипертермия |
| 433 МГц (6,93дм)* (Россия) 460 МГц (6,52дм)** (ЕЭС) 915МГц (3,28дм) | Дециметроволновая (ДМВ) терапия, гипертермия |
| 2450МГц (12,2 см) | Сантиметроволновая (СМВ) терапия, гипертермия, микроволновая (МКВ) томография |
| 42,19ГГц (7,1мм) 53,53 ГГц (5,6мм) 61,25 ГГц (4,9мм) | Миллиметроволновая (ММВ) терапия |
Основной лечебный эффект при применении в терапии ЭМИ РЧ- и МКВ-диапазонов заключается в образовании в облучае мых тканях и органах тепла. Процесс теплообразования склады вается из двух этапов. Первый этап — поглощение энергии излучения в теле пациента и ее преобразование в тепло, определяется частотой ЭМИ и зависит от электрических свойств облучаемых тканей. Возникшее на втором этапе повышение температуры связано с изменением теплового баланса между скоростью первичного теплообразования в тканях и выведением из них тепла.
|
|
|
Совокупность процессов образования и перераспределения тепла в конечном итоге определяет повышение температуры, как в самом организме, так и в любой его точке.
Повышение температуры тела пациента приводит к определенным физиологическим последствиям — усилению кровотока, увеличению скорости биохимических реакций, интенсификации метаболизма и т. д., что является причинами возникновения в результате облучения терапевтического эффекта.
В лечебном применении ЭМИ в зависимости от длины волны или частоты принято различать ультравысокочастотную (УВЧ), хотя по диапазону частот ЭМИ она относится к области ВЧ и ОВЧ, и микроволновую (МКВ) терапию. МКВ-терапия бывает трех видов: ДМВ-терапия — использование электромагнитных волн дециметрового, СМВ-терапия — сантиметрового и ММВ-тера пия — миллиметрового диапазонов. В последнем случае иногда используется синоним — крайневысокочастотная терапия (КВЧ-те рапия). При УВЧ- и ММВ-терапии ЭМИ может применяться как в непрерывном, так и в импульсном режимах излучения.
|
|
|
В зависимости от использования в терапевтических целях различных излучателей (аппликаторов) в создаваемой электро магнитной волне может присутствовать преимущественно или электрическая, или магнитная составляющая. Поэтому часто говорят о воздействии переменным только электрическим, или только магнитным полем. Для получения требуемого эффекта, а также самого воздействия могут быть использованы несколько в зависимости от частоты ЭМИ способов облучения конденсаторный, индуктивный, дистантный и контактный.
Основное различие используемых методов лечения связано с глубиной проникновения в ткани электромагнитной волны, воз никающего при этом нагрева и зависит от способа облучения и конструкции излучателей. В общем виде характер глубины проникновения и структура распределения энергии ЭМИ в тканях в зависимости от частоты, способа облучения и используемых излучателей представлен на рис. 6.2.
Применение в терапии ЭМИ, в основном, ориентировано на локальное облучение необходимой части тела, приводящее к повышению в ней температуры, хотя используется и общее на гревание. Основным ограничением лечебного применения ЭМИ является наличие у пациента опухолей (доброкачественных или злокачественных). Для лечения злокачественных новообразований в онкологии используются ЭМИ высоких интенсивностей, что позволяет осуществлять контролируемое повышение температуры — гипертермию.
|
|
|
В терапевтическом применении ЭМИ, несмотря на большой фактический материал по их лечебному действию, отсутствуют объективные количественные способы определения поглощенной энергии ЭМИ, которая характеризует лечебную дозу. Установление корреляции между поглощенной энергией ЭМИ и терапевтическим эффектом является сложной проблемой, которая до настоящего времени полностью не решена.
В лечебной практике для определения величины дозы часто используются субъективные ощущения пациентом чувства тепла в области воздействия ЭМИ, которые соотносят с выходной мощностью источника излучений. Однако при использовании импульсных ЭМИ такое определение поглощенной энергии неприемлемо, поскольку в этих случаях тепловые ощущения у пациента, как правило, отсутствуют. Таким образом, принцип определения поглощенной энергии ЭМИ по тепловым ощущениям человека создает значительные трудности, как при сравнении, так и в процессе воспроизведения рекомендуемых для лечения доз.
|
|
|
Ультравысокочастотная терапия.
Наиболее распространенным методом лечения с использованием энергии ЭМИ является УВЧ-терапия, при которой осуществляется дистанци онное воздействие. Отличительной особенностью УВЧ-терапии от других методов применения ЭМИ с лечебной целью явля ется образование тепла в глубоко расположенных тканях
В УВЧ-терапии используются два способа облучения пациен та: емкостной и индуктивный. Основные различия заключаются в использовании только электрической Е- или только магнитной Н-составляющей электромагнитной волны.
При емкостном варианте облучения объект (различные участки тела пациента) помещается в пространство с зазорами между пластинами излучателей в виде конденсатора (см. рис. 6.1 а). Между этими подключенными к УВЧ-генератору конденсаторными пластинами создается переменное электромагнитное поле с преимущественно электрической Е-составляющей. Силовые линии электрического поля УВЧ между конденсаторными пластинами формируются таким образом, что осуществляется локальное воздействие на отдельные участки тела пациента. Конденсаторные пластины любой формы могут располагаться друг против друга (рис. 6.За) или в одной плоскости (рис. 6.36). В первом варианте силовые линии электрического поля УВЧ проходят через облучаемый орган, например, ногу пациента (рис. 6.За). При продольном расположении конденсаторные пластины устанавливаются в одной плоскости с той целью, чтобы силовые линии электрического поля УВЧ проходили вдоль линии электрического поля УВЧ проходили вдоль поверхности тела пациента
Для максимального поглощения энергии в теле пациента колебательный контур, состоящий из конденсаторных пластин и области воздействия между ними, должен находиться в резонансе с частотой УВЧ-аппарата. В связи с этим все современные терапевтические УВЧ-аппараты обладают автоматической подстройкой в резонанс. Это также обусловлено тем, что в процессе процедуры пациент может изменить положение тела, что приведет к отклонению от резонанса и снижению значения поглощенной энергии. Система автоматической подстройки отслеживает эти изменения и снова вводит контур в резонанс, обеспечивая тем самым наиболее эффективное поглощение энергии в теле пациента.
Лечебный метод, при котором на пациента воздействуют маг нитной Н-составляющей УВЧ-поля, называется высокочастотной магнитотерапией или УВЧ-индуктотермией. В этом методе наряду с частотой 27,12 МГц также используется частота 13,56 МГц. Различия, по сравнению с конденсаторным вариантом, заключаются в том, что источником излучения является индуктор, подключенный к тому же генератору, который используется и при проведении УВЧ-терапии в конденсаторном варианте (см. рис. 6.1 б). Индуктор представляет собой катушку индуктивности (соленоид), входящую в состав колебательного контура, настроенного на частоту УВЧ-генератора (рис. 6.3 в). Индуктор создает переменное магнитное поле, глубина проникновения которого значительно меньше, чем при УВЧ-терапии (см. рис. 6.26). Под действием переменного УВЧ магнитного поля в тканях с высокой электрической проводимостью индуцируются вихревые токи, образование которых сопровождается нагревом тканей в облучаемой области. УВЧ-индуктотермия, по сравнению с применением конденсаторных пластин, позволяет подвергать участки тела пациента локальному воздействию.
Микроволновая терапия.
МКВ-терапия представ ляет собой метод лечения, основанный на использовании энергии микроволнового диапазона ЭМИ. В лечебной практике исполь зуют микроволны дециметрового, сантиметрового и миллиметро вого диапазонов. В соответствии с этим различают следующие виды МКВ-терапии: дециметроволновая (ДМВ-терапия), санти-метроволновая (СМВ-терапия) и миллиметроволновая (ММВ- терапия).
Отличительной чертой методов МКВ-терапии является более высокая частота ЭМИ по сравнению с УВЧ-терапией и УВЧ-индуктотермией, что определяет особенности воздействия, конструкцию аппарата и излучателей. Основанием для использования ЭМИ МКВ-диапазона в качестве лечебного фактора является локальное выделение тепла в тканях в месте облучения (см. рис. 6.3г). Основное преимущество МКВ-терапии состоит в том, что при ее использовании устраняются многие технические и методические сложности, свойственные УВЧ-терапии и УВЧ-индуктотермии. Вместе с этим глубина проникновения электромагнитной волны при МКВ-терапии значительно ниже (см. рис. 6.2 в, г), что является некоторым ограничением для осуществления воздействия на глубоко расположенные ткани.
Дециметроволновая терапия.ДМВ-терапия — метод, при котором в лечебных целях используются ЭМИ дециметроволнового диапазона с длинами волн 6,93; 6,52 и 3,28дм (частоты 433; 460 и 915 МГц соответственно). Дециметровые волны равномерно и глубоко (в среднем на 8-9 см) проникают в ткани, причем длина волны достаточно ве лика, чтобы в подкожном жировом слое не образовывались зоны локального нагрева (см. рис. 6.2в). Это обстоятельство является одним из важных преимуществ применения ДМВ-терапии в лечебной практике. степень воздействия при ДМВ-терапии дозируется по выходной мощности генератора и тепловым ощущениям пациента. Одной из положительных черт метода ДМВ-терапии является небольшой разброс значений коэффициента отражения ЭМИ при различной толщине подкожного жирового слоя, что обусловливает равномерное нагревание облучаемых тканей на глубине до 6-9 см.
Сантиметроволновая терапия. СМВ-терапия — метод лечебного применения ЭМИ сантиметрового диапазона длин волн. Первая аппаратура для терапевтического применения ЭМИ МКВ-диапазона была создана после Второй мировой войны на основе военной радиолокационной техники, которая работала на частоте около 2,45ГГц (длина волны 12,25см). Механизм лечебного действия СМВ-терапии такой же, как и ДМВ-терапии — нагрев облучаемых тканей. Вместе с тем суще ственное уменьшение длины волны ЭМИ приводит к снижению их проникающей способности в ткани до 3-5 см (см. рис. 6.2 г). Помимо этого, ЭМИ сантиметрового диапазона неравномерно поглощаются различными слоями тканей, что способствует отражению и появлению обратной электромагнитной волны. В результате их наложения возникают стоячие волны и, как следствие этого, повышение температуры в тех областях, где имеется максимум.
Миллиметроволновая терапия.ММВ-терапия — метод лечения, основанный на использовании ЭМИ с длиной волны миллиметрового диапазона. В настоящее время используются волны с длинами 7,1; 5,6 и 4,9мм (частоты 42,19; 53,53 и 61,25 ГГц соответственно). Облучение может проводиться в непрерывном и импульсном режимах излучения, а также при изменении (девиации) несущей частоты в определенных границах (полосе частот). При ММВ-терапии применяются выполненные в виде рупоров излучатели, которые располагаются на поверхности кожи контактно или с небольшим зазором от 1 см до 2-5 мм. Областями воздействия обычно являются биологически активные зоны и точки кожи, точки акупунктуры, суставы, открытые раны, а также болевые точки. ЭМИ миллиметрового диапазона проникает в ткани на глу бину 0,2-0,6 мм, поглощаясь преимущественно в эпидермисе, сосочковом и ретикулярном слоях кожи. Поглощение энергии в коже при ММВ-терапии в три раза больше, чем при СМВ-и ДМВ-терапии. При ММВ-терапии используются низкие интенсивности, при которых повышение температуры тканей при локальных воздействиях составляет не более 0,1°С, что не позволяет определить уровень воздействия в процессе облучения по ощущениям пациента. В результате этого в оценке поглощенной энергии излучения при ММВ-терапии используется принцип временной регламентации воздействия на пациента.
Общая и локальная гипертермия с помощью ЭМИ.
Гипертермия как метод лечения представляет перевод всего организма человека или его части на более высокий уровень содержания тепла. Вместе с другими успехами ее лечебного применения особый интерес к гипертермии возник у специалистов-онкологов. В середине XX века было установлено, что повышение температуры злокачественных клеток ведет к их гибели в результате более высокой термочувствительности относительно здоровых. Гипертермия представляет собой как отдельное, так и комплексное лечение онкологических заболеваний, использующее избирательную чувствительность тканей опухоли к температурным изменениям, а также к лучевым и химиотерапевтическим воздействиям.
При гипертермии ранее использовался метод нагревания до 41-42 °С всего тела человека от наружных теплоносителей, наи лучшим из которых оказалась вода. Однако этот метод имеет два принципиальных недостатка. Прежде всего, физическая природа такого способа нагревания обусловливает образование темпера турного градиента, при котором максимум приходится на кожу человека. Это приводит к большим перегрузкам функциональных систем организма человека и в первую очередь — сердечно-сосу дистой, что не всегда допустимо. Второй недостаток, который тоже является следствием способа нагрева — это невозможность локализации области высоких температур только на опухоли, чтобы исключить нагрев жизненно важных органов.
Все эти недостатки общей и локальной гипертермии устра няются при использовании энергии ЭМИ РЧ- и МКВ-диапазонов. Лечебный эффект при этом достигается за счет объемного непосредственного нагревания опухоли внутри тела больного. Такой направленный локальный нагрев осуществляется с применением специальных антенн-излучателей. Локальная гипертермия злокачественных новообразований с использованием ЭМИ РЧ- и МКВ-диапазонов позволяет повысить качество лечения, уменьшить вероятность возникновения рецидивов и метастазов, снизить дозу используемых химиотерапевтических препаратов.
При гипертермии в онкологии нагревание должно осуществляться до температур, близких к границе тепловой денатурации белков, причем эта температура должна поддерживаться достаточно длительное время (порядка 1-2 ч) и с точностью 0,5 °С. Это связано с тем, чтобы, с одной стороны, не вызвать ускорения роста опухоли, возникающего при 39-40 °С, а с другой — денатурации белков у окружающих опухоль непораженных тканей. Это принципиальное отличие применяемого в онкологии нагрева потребовало создания совершенно нового класса установок для управляемой гипертермии. В их основу были положены генераторы ЭМИ с автоматическим регулированием выходной мощности для поддержания температуры в нагреваемых тканях в необходимых пределах и с требуемой точностью.
Международным соглашением для использования в гипертермии разрешены следующие частоты ЭМИ РЧ- и МКВ-диапазонов: 13,56; 27,12; 40,68; 433; 460; 915 МГц и 2,45 ГГц. Глубины прогревания тканей на этих частотах составляют от 2-3 до 10-15 см.
Генераторы для гипертермии на частоте 2,45 ГГц снабжены рупорными излучателями, что позволяет избегать появления «горячих пятен» вне зоны нагрева и эффективно передавать энергию ЭМИ в ткани.
Для локальной гипертермии на частотах 433 и 915 МГц используются полосковые излучатели. Контакт с нагреваемым участком тела обеспечивает эластичная латексная мембрана, за которой циркулирует вода. Температура воды подбирается так, чтобы поддержать заданный режим нагревания на требуемой глубине и в то же время не вызвать ожога кожи. Одновременно вода выполняет функцию согласующей среды между излучателем и нагреваемыми тканями.
Благодаря полосковым излучателям решается важная задача — на их основе созданы гибкие излучатели, позволяющие охватывать те части тела, которые имеют цилиндрическую форму. Возникающий при этом эффект фокусировки электромагнитного поля в центре на частоте 433 МГц создает необходимую степень нагрева на глубинах до 8см, что особенно важно для тяжелых форм онкологических заболеваний, таких как опухоли костей. Полосковые излучатели на частоте 433 МГц позволили существенно увеличить глубину нагрева, но до определенных пределов. Для нагрева очень глубоко расположенных опухолей применяют более низкие частоты — 13,56; 27,12 и 40,68 МГц. На этих частотах наиболее эффективны емкостные излучатели специальных конструкций, у которых электроды располагаются
в одной плоскости. Такие излучатели при водяном охлаждении поверхности ткани позволяют прогревать большие массивы при значительной толщине жирового слоя без его существенного перегрева. Полностью проблема перегрева жировой ткани при использовании этих частот снимается при применении индуктивных излучателей, в качестве которых используются спиральные и рамочные излучатели. При этом глубина прогрева на частоте 40,68 МГц достигает 10см и более, а при двухстороннем облучении и соответствующей фазовой настройке комплекса излучателей возможно осуществлять нагрев практически любой области тела.
Проведение локальной гипертермии в МКВ-диапазоне ЭМИ при глубоко залегающих опухолях осложняется невозможностью осуществления воздействия наружными излучателями. Это обусловлено ослаблением поверхностными тканями электромагнит ной волны, а также сложностью фокусировки области нагре вания в глубине тела больного. Эту проблему успешно реша ет имплантация излучателей в опухоли или введение их через естественные входы в организм. Хирургически имплантируемые излучатели имеют форму небольшой коаксиальной иглы. Такое устройство состоит из миниатюрного полужесткого коаксиального волновода, который подключен одним концом к генератору, а другой конец, имеющий форму иглы, излучает электромагнитные волны. Благодаря подводу тепла в центр опухоли происходит ее более равномерный нагрев, а больные переносят такую процедуру иногда даже лучше, чем неинвазивное воздействие.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 453; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!