Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Декабря 2011 в 10:37, курсовая работа
Дарсонвализация – лечебный метод, в основе которого лежит воздействие на организм человека переменным высокочастотным импульсным током высокого напряжения и малой силы. Предложен метод в 1892 г. французским физиологом и физиком Жаком Арсеном д’Арсонваем, в честь которого он и назван.
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ДЕРСОНВАЛИЗАЦИИ В ФИЗИОТЕРАПИИ 4
2. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ВЧ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НА БИООЛОГИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ 13
3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И МЕТОДА РАСЧЕТА ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЧ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ 25
3.1 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 25
3.2 РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 26
3.3 АЛГОРИТМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ: 26
3.4. ТИПЫ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 27
3.5. МАТРИЧНАЯ ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФУНКЦИИ 34
3.6. МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УРАВНЕНИЮ ЛАПЛАСА 36
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ И АНАТОМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ 40
5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ В БИООБЪЕКТЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЧ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ 54
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 93
Рисунок
4.5 - График распределения электрического
потенциала на поверхности биообъекта
для различных значений толщины подкожно-жировой
клетчатки при частоте тока 22кГц(V1), 50кГц(V2),
100кГц(V3)
Таблица 4.3 -
К графику распределения
| hж, мм | 2.00 | 5.00 | 10.00 |
| V1*104, В (f=22кГц) | 1.300 | 1.250 | 1.200 |
| V2*104, В (f=50кГц) | 1.350 | 1.300 | 1.250 |
| V3*104, В (f=100кГц) | 1.400 | 1.350 | 1.300 |
Рисунок
4.6 - График распределения электрического
потенциала на поверхности биообъекта
для различных значений толщины соединительной
ткани при частоте тока 22кГц(V1), 50кГц(V2),
100кГц(V3)
Таблица 4.4 -
К графику распределения
| hст, мм | 2.00 | 4.00 | 6.00 |
| V1*104, В (f=22кГц) | 1.200 | 1.100 | 1.000 |
| V2*104, В (f=50кГц) | 1.250 | 1.150 | 1.050 |
| V3*104, В (f=100кГц) | 1.300 | 1.200 | 1.100 |
Рисунок
4.7 - График распределения электрического
потенциала в кости биообъекта для различных
значений толщины тканей при частоте
тока 22кГц(V1), 50кГц(V2), 100кГц(V3)
Таблица 4.5 - К графику распределения электрического потенциала в кости биообъекта для различных значений толщины тканей
| h, мм | 5.00 | 12.00 | 22.00 |
| V1*104, В (f=22кГц) | 0.430 | 0.300 | 0.230 |
| V2*104, В (f=50кГц) | 0.470 | 0.340 | 0.220 |
| V3*104, В (f=100кГц) | 0.500 | 0.380 | 0.250 |
Из данных графиков видно, что значение электрического потенциала увеличивается по мере роста частоты электрического тока, воздействующего на биообъект, и уменьшается в рассматриваемом слое с увеличением толщины этого слоя биологического объекта.
Механизм лечебного действия при дарсонвализации определяется прохождением через ткани высокочастотного тока и воздействием на рецепторы кожи и поверхностные ткани электрических зарядов. В результате происходит расширение поверхностных кровеносных сосудов и увеличение в них кровотока, расширение спастически суженных и с повышенным тонусом сосудов, восстановление нарушенного кровотока в них. Это ведет к прекращению ишемии тканей и обусловленных ею болей, улучшению трофики тканей, в том числе и сосудистых стенок. Поэтому в данном случае наибольший интерес представляет величина плотности тока в верхних слоях кожи и подкожно-жировой клетчатке, т.к. там расположены кровеносные сосуды и нервные окончания, рецепторы которых блокируются при воздействии электрическим током и рефлекторно обеспечивают противоболевой эффект.
Раздражающее действие постоянного тока зависит не только от его величины, но и от времени, в течение которого он действует (закон сила-длительность). Чем больше ток, тем меньше времени он должен действовать для возникновения возбуждения [·22].
Исследования зависимости силы-длительности показали, что последняя имеет гиперболический характер (рисунок 4.8). Из этого следует, что ток ниже некоторой минимальной величины не вызывает возбуждение, как бы длительно он не действовал, и чем короче импульсы тока, тем меньшую раздражающую способность они имеют. Причиной такой зависимости является мембранная емкость. Очень "короткие" токи просто не успевают разрядить эту емкость до критического уровня деполяризации. Минимальная величина тока, способная вызвать возбуждение при неограниченно длительном его действии, называется реобазой.
Рисунок 4.8 - Графическое выражение закона силы-длительности
Кривая сила-длительность различна для нервных и мышечных волокон (рисунок 4.9). Из графика видно, что пороговое значение плотности тока, вызывающее возбуждение мышечных волокон, выше, чем значение плотности тока, вызывающей возбуждение нервных волокон [·22].
Пороговое значение плотности тока, вызывающее возбуждение, для мышечных структур составляет 1,000 мА/см2, а для нервных – 0,200 мА/см2 [·25].
Рисунок
4.10 - График распределения плотности электрического
тока в верхних слоях кожи и подкожно-жировой
клетчатке для различных значений
толщины кожи при частоте тока 22кГц(j1),
50кГц(j2), 100кГц(j3)
Таблица 4.6 - К графику распределения плотности электрического тока на поверхности биообъекта для различных значений толщины верхних слоев кожи
| hк, мм | 1.00 | 3.00 | 6.00 |
| j1,мА/см2 (f=22кГц) | 0.428 | 0.443 | 0.459 |
| j2,мА/см2 (f=50кГц) | 0.427 | 0.442 | 0.458 |
| j3,мА/см2 (f=100кГц) | 0.427 | 0.446 | 0.463 |
Рисунок
4.11 - График распределения плотности электрического
тока в верхних слоях кожи и подкожно-жировой
клетчатке для различных значений толщины
подкожно-жировой клетчатки при частоте
тока 22кГц(j1), 50кГц(j2), 100кГц(j3)
Таблица 4.7 - К графику распределения плотности электрического тока на поверхности биообъекта для различных значений толщины подкожно-жировой клетчатки
| hж, мм | 2.00 | 5.00 | 10.00 |
| j1,мА/см2 (f=22кГц) | 0.368 | 0.434 | 0.480 |
| j2,мА/см2 (f=50кГц) | 0.396 | 0.433 | 0.479 |
| j3,мА/см2 (f=100кГц) | 0.417 | 0.436 | 0.483 |
Рисунок
4.12 - График распределения плотности
электрического тока в верхних слоях кожи
и подкожно-жировой клетчатке для различных
значений толщины соединительной ткани
при частоте тока 22кГц(j1), 50кГц(j2), 100кГц(j3)
Таблица 4.8 - К графику распределения плотности электрического тока на поверхности биообъекта для различных значений толщины соединительной ткани
| hст, мм | 2.00 | 4.00 | 6.00 |
| j1,мА/см2 (f=22кГц) | 0.378 | 0.434 | 0.447 |
| j2,мА/см2 (f=50кГц) | 0.431 | 0.433 | 0.446 |
| j3,мА/см2 (f=100кГц) | 0.440 | 0.436 | 0.446 |
Рисунок
4.13 - График распределения плотности электрического
тока в мышечной ткани биообъекта для
различных значений толщины при частоте
тока 22кГц(j1), 50кГц(j2), 100кГц(j3)
Таблица 4.9 - К графику распределения плотности электрического тока на поверхности биообъекта для различных значений толщины мышечной ткани
| hмт, мм | 130.00 | 165.00 | 200.00 |
| j1,мА/см2 (f=22кГц) | 0.166 | 0.215 | 0.208 |
| j2,мА/см2 (f=50кГц) | 0.165 | 0.214 | 0.242 |
| j3,мА/см2 (f=100кГц) | 0.168 | 0.217 | 0.268 |
Рисунок
4.14 - График распределения плотности
электрического тока в кости биообъекта
для различных значений толщины тканей
при частоте тока 22кГц(V1), 50кГц(V2), 100кГц(V3)
Таблица 4.10 - К графику распределения плотности электрического тока в кости биообъекта для различных значений толщины тканей
| h, мм | 5.00 | 12.00 | 22.00 |
| j1*103, мА/см2 (f=22кГц) | 0.019 | 0.028 | 0.022 |
| j2*103, мА/см2 (f=50кГц) | 0.053 | 0.052 | 0.049 |
| j3*103, мА/см2 (f=100кГц) | 0.118 | 0.105 | 0.101 |
Из графиков (рисунки 4.10 - 4.14) видно, что полученные нами значения плотности тока вызовут возбуждение нервных волокон, но не вызовут возбуждение мышечных волокон. Плотность тока в кости достаточна для регенерации кости, ускорения образования костной мозоли, усиления метаболизма костной ткани [·15].
Рассмотрим распределение температурного поля в ткани биообъекта. Моделирование проведем в среде COMSOL Multiphysics 3.5 в модуле Heat Transfer Module– Bioheat Equation.
Тепло, выделяемое при рассеивании энергии электрического поля в биологической ткани, ведет к росту температуры биоткани. Распределение температуры определяется уравнением теплопроводности Фурье:
где - плотность ткани
- плотность крови
- теплоемкость ткани
- теплоемкость крови
- температура ткани
- теплопроводность ткани
- показатель перфузии крови
- температура артериальной крови
- тепловыделение в ткани.
Задаем значение начальной температуры образца равное 310К. В поле параметра пространственного теплового источника для электрода задаем нуль, а для биообъекта - значение параметра резистивного нагрева Qav_emqvw, рассчитанного в модуле Ellectric Currents (emqvw).