Электростимуляция и электрофорез

Физические основы электростимуляции и электрофореза в медицине

Электростимуляция — метод воздействия на ткани и органы человека с помощью электрического тока, с целью активации нервной или мышечной ткани. Основой метода является способность электрического поля вызывать деполяризацию клеточной мембраны, что запускает потенциал действия в нервных или мышечных волокнах.

Воздействие на нервно-мышечную ткань

При наложении электродов на кожу через ткани проходит импульсный ток. Нервные волокна обладают низким порогом возбуждения, и при достижении определённого порогового значения мембранного потенциала происходит возбуждение афферентных или эфферентных волокон. Последнее вызывает сокращение мышц, иннервируемых данными нервами.

Порог раздражения зависит от амплитуды, длительности и формы импульса.
Реобаза — минимальная сила тока при длительном раздражении, вызывающая возбуждение.
Хронаксия — минимальное время действия импульса в 2 раза большей реобазы, достаточное для возбуждения.

Формы тока, применяемые в электростимуляции

Импульсный ток прямоугольной формы — наиболее часто используемый.
Диадинамический ток — синусоидальные импульсы с частотой 50–100 Гц, применяемые в виде серий.
Интерференционный ток — возникает при наложении двух среднечастотных токов, образующих низкочастотную модуляцию.

Эти формы тока выбираются с учетом требуемой глубины воздействия, чувствительности пациента и характера патологии.

Параметры электрических импульсов

Успешная электростимуляция требует точного подбора следующих параметров:

Амплитуда тока (мА): влияет на интенсивность раздражения.
Длительность импульса (мс или мкс): определяет, какие волокна будут возбуждены.
Частота импульсов (Гц): задаёт характер сокращений (поодиночные или тетанические).
Форма импульса: определяет эффективность и комфорт восприятия тока.
Интервал между импульсами: влияет на адаптацию и утомление тканей.

Мышцы лучше реагируют на короткие импульсы, а для возбуждения чувствительных нервов требуется более длительное воздействие.

Медицинские применения электростимуляции

Восстановление двигательной функции после параличей (центрального или периферического генеза).
Профилактика атрофии мышц при длительной иммобилизации.
Обезболивание за счёт активации опиоидергической системы и торможения проведения болевых импульсов (TENS – transcutaneous electrical nerve stimulation).
Стимуляция мочевого пузыря и кишечника при вегетативных расстройствах.
Кардиостимуляция — специальный раздел, основанный на имплантируемых устройствах, подающих ритмические импульсы к миокарду.

Электрофорез: физические и биофизические основы

Электрофорез — метод введения лекарственных веществ в организм с помощью постоянного электрического поля. Основан на законе электрофоретического перемещения ионных форм лекарств в ткань под действием электрического тока.

Физические законы электрофореза

Явление электрофореза основано на перемещении заряженных частиц (ионов) под действием электрического поля в вязкой среде:

Скорость движения иона описывается формулой: v = μE, где v — скорость иона, μ — подвижность, E — напряжённость электрического поля.
Электрофорез зависит от:
- валентности иона (чем выше заряд — тем выше скорость),
- величины тока и плотности тока (обычно до 0,05–0,1 мА/см²),
- времени воздействия (от 10 до 30 мин),
- pH среды, влияющего на степень ионизации вещества.

Проникновение вещества в ткани

Ионы лекарственного вещества проникают в кожу, подкожную клетчатку и более глубокие ткани благодаря:

движению вдоль силовых линий поля (электрофоретический транспорт),
повышенной проницаемости сосудов и межтканевых пространств при электрическом воздействии (электропорация),
локальному изменению pH, способствующему ионному обмену.

Также важно учитывать эффект накопления, поскольку ионы могут депонироваться в тканях, обеспечивая пролонгированное действие.

Технические особенности электрофореза

Электрофорез проводится с использованием следующих компонентов:

Источник постоянного тока, с возможностью регулировки напряжения и силы тока.
Гидрофильные прокладки с нанесённым раствором лекарственного вещества (анод — для катионов, катод — для анионов).
Плотно прилегающие электроды, обеспечивающие равномерное распределение тока.

На практике применяются анодный и катодный электрофорез, в зависимости от ионной формы вводимого вещества. Например, кальций вводится через анод (Ca²⁺), а йод через катод (I⁻).

Медицинские эффекты и показания к электрофорезу

Противовоспалительное и обезболивающее действие — за счёт накопления вещества в очаге воспаления.
Сосудорасширяющий эффект — улучшение микроциркуляции.
Местное рассасывающее действие — особенно важно при хронических воспалениях, инфильтратах.
Улучшение трофики тканей — активизация метаболизма и репарации.
Психоэмоциональный и вегетостабилизирующий эффект — при воздействии на зону шейного отдела позвоночника.

Электрофорез широко применяется в неврологии, ортопедии, терапии, гинекологии и стоматологии.

Совмещённые методы и перспективы развития

Современные методы физиотерапии всё чаще применяют комбинированные подходы, включая:

Электрофорез с ультразвуком (фонофорез с электроподачей) — для повышения проницаемости тканей.
Магнитофорез — использование магнитного поля для усиления миграции ионов.
Импульсно-модулированная электростимуляция с фармакологическим сопровождением — для усиления эффектов регенерации.

В перспективе развивается микроэлектрофорез, направленный на доставку лекарств на клеточном уровне с использованием наночастиц и микротоков.

Электростимуляция и электрофорез представляют собой важные направления медицинской физики, объединяющие фундаментальные законы электродинамики с клинической практикой. Их эффективность и безопасность напрямую зависят от грамотного понимания физической природы электрического тока и его взаимодействия с живыми тканями.