Физико-химические основы действия постоянного тока

ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Электрический ток представляет собой направленное движение электрически заряженных частиц (электронов, ионов). Он может быть различным по направлению, напряжению и силе. Электрический ток, не меняющий своего направления, называют постоянным током (рис. 4).

Рис. 4. Графическое изображение разновидностей электрического тока:

а — гальванический; б — импульсный экспоненциальный; в — импульсный полусинусоидальный; г — импульсный прямоугольный; д — импульсный треугольный; с — переменный

Из методов, основанных на использовании постоянного непрерывного тока, наиболее известны гальванизация и лекарственный электрофорез.

ГАЛЬВАНИЗАЦИЯ

Гальванизация — воздействие на организм постоянным не­прерывным электрическим током малой силы (до 50 мА) и низ­кого напряжения (30—80 В) через контактно наложенные на тело больного электроды. Такой ток в честь известного итальянского ученого Луиджи Гальвани принято называть гальваническим.

Физико-химические основы действия постоянного тока

Неповрежденная кожа человека обладает высоким омическим сопротивлением, поэтому в организм ток проникает в основном через выводные протоки потовых и сальных желез, меж­клеточные щели. Поскольку их общая площадь не превышает 1/200 части поверхности кожи, то на преодоление эпидермиса, обладающего наибольшим электросопротивлением, тратится основная часть энергии тока. Поэтому здесь развиваются наи­более выраженные первичные (физико-химические) реакции на воздействие постоянным током, сильнее проявляется раздраже­ние нервных рецепторов. Преодолев сопротивление эпидермиса и подкожной жировой ткани, ток дальше распространяется по пути наименьшего сопротивления, преимущественно по меж­клеточным пространствам, кровеносным и лимфатическим со­судам, оболочкам нервов и мышцам, значительно отклоняясь от прямой, которой можно условно соединить два электрода.

Наиболее существенным физико-химическим процессом, обусловленным природой фактора и играющим важную роль в механизме действия постоянного тока, считается изменение ионной конъюнктуры, количественного и качественного соотношения ионов в тканях. В поле постоянного тока положитель­но заряженные ионы (катионы) двигаются к катоду (отрицательному электроду), а отрицательно заряженные ионы (анионы) к аноду (положительному электроду). В связи с различиями физико-химических свойств (заряд, радиус, гидратация и др.) ионов скорость их перемещения в тканях будет неодинакова. В результате этого после гальванизации в тканях организма воз­никает ионная асимметрия, сказывающаяся на жизнедеятель­ности клеток, скорости протекания в них биофизических, био­химических и электрофизиологических процессов. Наиболее характерным проявлением ионной асимметрии является отно­сительное преобладание у катода одновалентных катионов, а у анода — двухвалентных катионов. Именно с этим явлением связывают общеизвестное раздражающее (возбуждающее) дей­ствие катода и, наоборот, успокаивающее (тормозное) — анода.

При гальванизации наблюдается увеличение активности ионов в тканях. Это обусловлено переходом части ионов из связанного с полиэлектролитами в свободное состояние. Дан ный процесс способствует повышению физиологической актив­ности тканей и рассматривается как один из механизмов стиму­лирующего действия гальванизации.

Существенную роль среди первичных механизмов действия постоянного тока играет явление электрической поляризации — скопление у мембран противоположно заряженных ионов с образованием электродвижущей силы, имеющей направление, обратное приложенному напряжению. Поляризация приводит к изменению дисперсности коллоидов протоплазмы, гидрата­ции клеток, проницаемости мембран, влияет на процессы диф­фузии и осмоса. Поляризация затухает в течение нескольких часов и определяет последействие фактора.

Одним из физико-химических эффектов при гальванизации считается изменение кислотно-основного состояния в тканях вследствие перемещения положительных ионов водорода к ка­тоду, а отрицательных гидроксильныхионов к аноду. Это отра­жается на деятельности ферментов и тканевом дыхании, состо­янии биоколлоидов, служит источником раздражения кожных рецепторов.

Наряду с движением ионов при гальванизации происходит движение жидкости (воды) в направлении катода (электроос­мос). Вследствие этого под катодом наблюдается отек иразрых-ление, а в области анода — сморщивание и уплотнение тканей, что следует учитывать, особенно при лечении воспалительных процессов. Названные и другие физико-химические эффекты гальванического тока определяют его физиологическое и тера­певтическое действие.

 Физиологическое и лечебное действие постоянного тока

В организме под действием постоянного тока возникают разнообразные реакции местного, сегментарного или генерализованного характера. Они зависят от параметров воздействия, исходного функционального состояния организма и располо­жения электродов.

Местные изменения возникают преимущественно в коже. В зоне воздействия отмечается гиперемия, более выраженная в области катода, что способствует улучшению обмена веществ и усилению процессов репарации, оказывает рассасывающее действие.Кроме того, под катодом увеличивается содержание гистамина, ацетилхолина, адреналина, гепарина, натрия, калия, снижается активность холинэстеразы и содержание хлора, что повышает активность тканей (катэлектротон). Под анодом происходят противоположные сдвиги и возбудимость тканей, наоборот, снижается (анэлектротон).

Перераспределение ионов, накопление продуктов электролиза, образование биологически активных веществ, а также не­посредственное действие тока на нервные окончания и рецепто­ры ведут к возникновению нервной афферентной импульсации. При малоинтенсивных воздействиях в рефлекторную ответную реакцию вовлекаются органы и системы, принадлежащие к тому же сегменту спинного мозга, что и раздражаемая кожная поверхность.

Интенсивное раздражение, воздействие на большие рецепторные зоны, а также проведение гальванизации с расположе­нием электродов на голове приводят к возникновению афферентной импульсации, достигающей центральной нервной сис­темы — лимбико-ретикулярного комплекса и коры головного мозга. В результате афферентации изменяется их функциональ­ное состояние, активируются внутрикорковые индукционные отношения и ряд других процессов. Это проявляется усилением регуляторной и трофической функции нервной системы, улуч­шением кровоснабжения и обмена веществ в мозге, ускорением регенерации поврежденных нервных структур.

В ответной реакции организма на гальванизацию важная роль принадлежит эндокринной системе. Терапевтические дозировки тока стимулируют функцию надпочечников, гипофиза, щитовидной железы, причем максимальные сдвиги отмечаются при расположении электродов в области их накожной проек­ции.

Изменение функционального состояния ЦНС и возникнове­ние нового уровня функционирования эндокринной системы, происходящие при гальванизации, оказывают нормализующее действие на состояние внутренних органов и обмен веществ. Так, при использовании тока по общим или сетаентарно-реф-лекторным методикам наблюдаются снижение повышенного артериального давления, улучшение кровообращения и лимфо-оттока, усиление секреторной и моторной функции желудка и кишечника, бронхолитический эффект и стимуляция деятельности мерцательного эпителия, улучшение функций печени и почек. В тканях увеличивается содержание АТФ и напряжение кислорода, активируются процессы окислительного фосфорилирования, уменьшается содержание в крови холестерина и др. Под влиянием постоянного тока возрастает фагоцитарная ак­тивность лейкоцитов, стимулируется ретикулоэндотелиальная система, повышается активность гуморальных факторов неспе­цифического иммунитета, усиливается выработка антител. Нормализующее и стимулирующее действие гальванизации наиболее отчетливо проявляется при функциональных расстройствах и использовании небольших терапевтических дози­ровок тока (0,03—0,05 мА/см²).