ВВЕДЕНИЕ

Физиотерапия - важный метод лечения, применяемый при различных острых и хронических заболеваниях. Физиотерапевтические процедуры имеют минимум побочных эффектов, легки в применении; зачастую при лечении этим методом используют разнообразные природные факторы. Физиотерапия незаменима в период реабилитации, восстановления после различных заболеваний, при профилактике обострений заболеваний, а также как способ укрепления организма, поддержания тонуса, работоспособности и хорошего настроения. Зачастую в основу физиотерапевтических методик ложатся методы нетрадиционной медицины, медицины Востока, что говорит о чрезвычайной гибкости этих методов воздействия и об их близости к природе.

При количественном и качественном описании функционирования органов и их систем информативно широкое использование биофизических и физиологических представлений. Одна из важнейших и активно развивающихся областей биологии человека и животных - медицинская биофизика, изучающая физические свойства биологических объектов, а также физические и физикохимические процессы, лежащие в основе их физиологических функций. За несколько последних десятилетий в биологии и медицине решены многие проблемы морфологической и функциональной организации живых клеток на молекулярном уровне. В настоящее время внимание биологов и физиологов смещается в сторону более сложных структур: тканей, органов и их систем, изучение которых позволяет оказывать на организм человека эффективное лечебно-профилактическое воздействие.

В настоящем учебно-методическом пособии раскрыта сущность методов физиотерапии, наиболее часто применяемых в клинике. Особое место отведено характеристике биофизической природы механизмов и явлений, лежащих в основе лечебного воздействия, а также описанию главных вариантов биоэлектрогенеза в органах и тканях при различных патологических состояниях.

Физиотерапия и курортология - науки, выясняющие закономерности действия природных и физических факторов внешней среды на человеческий организм. Физиотерапия - медицинская наука о сущности и способах физиологического и лечебного действия физических факторов на здоровый и больной организм. Данный раздел медицины обогащает возможности лечащего врача,

Рис. 1. Подготовка пациента к проведению физиотерапевтической процедуры - наложению электродов.

повышая терапевтическую и экономическую эффективность профилактики и лечения различных заболеваний, а также сокращает период реабилитации.

Кроме того, физиотерапия - одна из перспективных форм специализированной помощи. Физические факторы служат высокоэффективными методами профилактики, лечения и реабилитации больных. Применяют природные и аппаратные физические факторы. Воздействие природных факторов используют при:

•  водолечении (воды пресная и минеральная, с различными добавками, радиоактивные);

•  теплолечении (лечебные грязи, торф, парафин, озокерит);

•  аэротерапии (аэроионотерапия, гипербарическая оксигенация). В основе действия на организм всех лечебных факторов лежит

рефлекторный механизм; его нервная и гуморальная регуляция тесно взаимосвязаны. Специфическое воздействие лечебных факторов подразумевает активное вмешательство в патогенез заболевания и ликвидацию таких синдромов, как болевой, воспалительный, гипоксический, интоксикационный.

Критерии специфического действия факторов:

•  отчётливое воздействие на орган-мишень;

•  выбор форм энергии, соответствующих природе ионных каналов клеточных мембран;

•  быстрое развитие эффекта при минимальных энергетических затратах.

Неспецифическое воздействие лечебных факторов осуществляется при их влиянии на организм в целом с развитием системной приспособительной реакции. Вероятность специфических эффектов повышается при местном воздействии на рефлексогенные зоны и области сегментарно-метамерной иннервации, а вероятность неспецифических эффектов - при генерализованном воздействии факторов. В основе специфического воздействия лечебных факторов лежит механизм взаимодействия показателей «кровоток- метаболизм-функция», осуществляющегося при регуляции регионарного кровообращения [Хананашвили Я.А. и др., 2001].

Физические факторы (электрический ток, магнитные поля, свет, ультразвук) способствовали возникновению жизни на Земле и эволюционному развитию животного мира. Они всегда были неотъемлемой частью экологической системы, обеспечивая нормальное течение всех жизненных процессов в организме человека. Применение физических факторов для восстановительного лечения и медицинской реабилитации пациентов доступно и физиологично, так как эти раздражители наиболее привычны для организма и, следовательно, исключительно эффективны как при лечении заболеваний, так и при их предупреждении.

Физические факторы, или комплексные физико-химические раздражители, вызывают в организме сложную адаптационную реакцию. Выделяют следующие принципы использования физических факторов.

•  Принцип единства этиологической, патогенетической и симптоматической физиотерапии заключается в выборе схемы физиотерапевтического лечения, устраняющей (ослабляющей) этиологический фактор заболевания и одновременно воздействующей на его патогенетические звенья и важнейшие симптомы. Чтобы осуществить этот принцип, разработаны синдромопатогенетические классификации физиотерапевтических методов, основанные на учёте доминирующего лечебного эффекта (см. приложение 1).

•  Принцип адекватности воздействий - соответствие дозы физического фактора и методики его применения остроте и фазе патологического процесса, особенностям его клинического проявления, сопутствующим заболеваниям и общему состоянию организма.

•  Принцип индивидуального лечения учитывает исходное функциональное состояние организма, общую и иммунологическую реактивность больного, а также его возраст.

•  Принцип малых доз основан на проявлении специфического действия лечебных физических факторов только при использовании в небольших дозах; при большой интенсивности воздействия специфические реакции сменяются неспецифическими эффектами.

•  Принцип комплексного использования лечебных факторов осуществляется в двух основных формах - сочетание и комбинирование физических факторов. Сочетанное лечение предполагает одновременное воздействие нескольких физических факторов на патологический очаг. При комбинированном лечении физические факторы используются последовательно, с различным временным интервалом. Применение этого принципа ограничено: не все физические факторы совместимы друг с другом (см. приложение 2).

•  Принцип динамического лечения физическими факторами требует соответствия лечебных доз, физических факторов состоянию больного в любой стадии лечения.

•  Принцип преемственности заключается в том, что учитываются характер и эффективность предшествующего лечения. Повторные курсы терапии проводят через определённый промежуток времени: для грязелечения этот интервал составляет 6 мес, для бальнеотерапии - 4 мес, для электромеханических методов - 2 мес.

Не следует забывать, что наряду с широким спектром показаний к физиотерапии существуют и ограничения в её применении. В клинической практике известны заболевания и состояния, при которых использование лечебных физических факторов не рекомендуют.

К общим противопоказаниям относят:

•  злокачественные новообразования;

•  системные заболевания крови;

•  резкое истощение больного (кахексия);

•  гипертоническую болезнь III стадии;

•  резко выраженный атеросклероз сосудов головного мозга;

•  заболевания сердечно-сосудистой системы в стадии декомпенсации;

•  кровотечения или склонность к ним;

•  общее тяжёлое состояние больного;

•  лихорадочное состояние (температура тела выше 38 °С);

•  активный лёгочный туберкулёз;

•  эпилепсию с частыми припадками;

Рис. 2. Тестирование работы приборов и оборудования для электролечения.

•  истерию с тяжёлыми судорожными припадками;

•  психозы с явлениями психомоторного возбуждения;

•  индивидуальную непереносимость физического фактора.

В настоящее время с лечебной целью используют почти все известные электрические токи и электромагнитные поля.

ЭЛЕКТРОЛЕЧЕНИЕ

Электролечение - методы физиотерапии, основанные на использовании дозированного воздействия на организм электрических токов, электрических, магнитных или электромагнитных полей.

Электрические явления играют большую роль в важнейших физиологических процессах:

•  возбуждении и его проведении;

•  трансмембранном переносе веществ.

Показателем биоэлектрической активности тканей, связанной с протекающими метаболическими процессами, служит разность электрических потенциалов, определяемая между двумя точками живой ткани. Обычно такую разность потенциалов условно называют просто потенциалом. Электрический ток и электромагнитные колебания определённых параметров широко используются в качестве физиологических раздражителей, влияющих на функциональное состояние отдельных органов и систем организма с лечебной целью.

Основные виды биоэлектрической активности:

•  мембранный потенциал покоя;

•  потенциал действия;

•  постсинаптические потенциалы.

Мембранный потенциал покоя регистрируют между наружной и внутренней сторонами мембраны живой клетки при отсутствии внешних воздействий. Разность потенциалов обусловлена неравномерным распределением ионов (катионы натрия и калия, анионы хлора и органические анионы) по обеим сторонам клеточной мембраны. Внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно по отношению к её наружной поверхности.

Величина мембранного потенциала для разных клеток различна: для нервной клетки она составляет 60-80 мВ, для поперечнополосатых мышечных волокон - 80-90 мВ, для волокон сердечной мышцы - 90-95 мВ. При неизменном функциональном состоянии клетки величина потенциала покоя не меняется; его постоянство обеспечивается нормальным протеканием клеточного метаболизма. Под влиянием физических или химических раздражителей величина мембранного потенциала может изменяться. Увеличение разности потенциалов на клеточной мембране называют гиперполяризацией, уменьшение - деполяризацией (рис. 3).

При снижении потенциала покоя до критической величины (порог возбуждения) возникает его кратковременное колебание, распространяющееся по мембране и получившее название потенциала действия. Потенциал действия характерен для специализированных возбудимых образований и служит показателем развития процесса возбуждения. Вслед за потенциалом действия (пиковый потенциал, или спайк) возникают следовая деполяризация мембраны (отрицательный следовой потенциал) и её последующая гиперполяризация (положительный следовой потенциал).

Амплитуда потенциала действия в большинстве нервных клеток млекопитающих составляет 100-110 мВ, в скелетных и сердечных мышечных волокнах - 110-120 мВ. Длительность потенциалов действия в нервных клетках равна 1-2 мс, в скелетных мышечных волокнах - 3-5 мс, в сердечных мышечных волокнах - 50-600 мс. Длительность следовых потенциалов намного превы-

Рис. 3. Потенциал действия нервной клетки. КУД - критический уровень деполяризации; ПП - потенциал покоя, равный 60 мВ.

шает длительность потенциала действия. Благодаря потенциалу действия возбуждение распространяется от рецепторов к нервным клеткам, а от нервных клеток - к другим тканям. За счёт потенциала действия мышечного волокна осуществляется цепь физикохимических и ферментативных реакций, лежащих в основе механизма сокращения мышц.

Постсинаптические потенциалы (возбуждающий и тормозящий) возникают на постсинаптической мембране - небольшом участке клеточной мембраны синапса. Величина постсинаптических потенциалов составляет несколько милливольт, длительность 10-15 мс. Возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) связан с деполяризацией клеточной мембраны. При достижении критической точки деполяризации возникает распространяющийся потенциал действия (рис. 4). Тормозящий постсинаптический потенциал (ТПСП), связанный с гиперполяризацией клеточной мембраны, препятствует возникновению потенциала действия.

Рис. 4. Механизм формирования возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов. ПП - потенциал покоя, равный 60 мВ.

Формирование на постсинаптической мембране биоэлектрических ответов (ВПСП и ТПСП) обусловлено физиологическими свойствами синапсов.

ВПСП (местная деполяризация) возникает при действии медиаторов:

•  ацетилхолина;

•  серотонина;

•  норадреналина;

•  глутаминовой кислоты;

•  дофамина;

•  субстанции Р.

ТПСП (местная гиперполяризация) возникает при действии глицина или ГАМК.

Характерные особенности спайков:

•  высокая амплитуда (50-125 мВ);

•  небольшая длительность (1-2 мс);

•  соответствие строго ограниченному электрическому состоянию мембраны нейрона;

•  относительная стабильность амплитуды спайка для данного нейрона.

Величина ВПСП градуально зависит от количества выделившегося медиатора и составляет 0,12-5,0 мВ. ВПСП вызывает деполяризацию участков мембраны, прилежащих к синапсу, и распространение возбуждения к аксонному холмику, а затем - и на аксон.

ТПСП вызывает:

•  деполяризацию аксонного окончания синапса;

•  появление электрического тока;

•  высвобождение тормозного медиатора;

•  изменение ионной проницаемости: активацию калиевых каналов; выход ионов К+ наружу;

•  гиперполяризацию мембраны.

Механизм возникновения потенциалов связан с наличием определённых физико-химических градиентов между отдельными тканями организма; между внеклеточной жидкостью и цитоплазмой; между отдельными клеточными элементами. Во всех случаях градиент возникает на мембране; мембраны различаются не только по структуре, но и по ионообменным свойствам. Распределение ионов по обеим сторонам клеточной мембраны определяется действием трёх факторов:

•  избирательной проницаемостью мембраны для каждого вида ионов;

•  градиентом концентрации каждого вида ионов;

•  электродвижущей силой, создаваемой разделением зарядов.

Величина мембранного потенциала покоя обусловлена соотношением концентраций ионов по обеим сторонам клеточной мембраны. Высокие концентрационные градиенты ионов калия и натрия поддерживаются благодаря работе так называемого калийнатриевого насоса, обеспечивающего выведение из клетки ионов натрия и поступление в цитоплазму ионов К+. Подобный насос работает против концентрационных градиентов, что требует затрат энергии. Источником энергии служит аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Энергия, выделяемая при расщеплении одной молекулы АТФ мембранной АТФазой, обеспечивает выведение из клетки трёх ионов натрия в обмен на поступление двух ионов калия.

Механизм возникновения потенциала действия обусловлен быстрым изменением ионной проницаемости клеточной мембраны. Мембрана клеток возбудимых тканей (нервной и мышечной) содержит большое количество потенциалзависимых ионных каналов, способных быстро реагировать на смещение мембранного потенциала. Деполяризация мембраны в первую очередь вызывает открытие потенциалзависимых натриевых каналов. Когда одновременно открывается довольно много натриевых каналов, ионы натрия устремляются через них на внутреннюю сторону мембраны. Поток ионов натрия вызывает ещё большее (и очень быстрое) изменение мембранного потенциала, называемое потенциалом действия. Восходящая фаза потенциала действия связана с повышением проницаемости клеточной мембраны для ионов натрия. В результате последующей инактивации натриевых каналов снижается проницаемость клеточной мембраны для ионов натрия; позже открываются калиевые каналы, выходящий ток ионов калия вызывает реполяризацию мембраны и возвращает потенциал к исходному уровню. В отличие от нервных клеток и скелетных мышц, в генезе восходящей фазы потенциала действия гладких мышц ведущую роль играет повышение проницаемости для ионов кальция. В сердечной мышце потенциал действия сохраняется на опреде- лённом уровне (плато потенциала действия) также вследствие того, что повышается проницаемость мембраны для ионов кальция.

На мембранах секреторных клеток формируются секреторные потенциалы. Их величина непосредственно связана с характером

секреторной деятельности, что даёт возможность оценивать функциональное состояние секреторных клеток. В тканях или органах биоэлектрическая активность отдельных клеток, работающих синхронно или асинхронно, может суммироваться. Суммарная биоэлектрическая активность также отражает функциональное состояние того или иного органа или ткани.

Воздействие на организм физических факторов охватывает весь спектр электромагнитных колебаний (табл. 1).

Таблица 1. Воздействие физических факторов на организм