浅谈直流电疗与医学应用

利用机械、电、磁、声、光等人工物理因子作用于机体, 以达到治疗和预防疾病的目的, 这在医学中统称为理疗。直流电疗法就是一种较为常用的理疗方法。直流电疗法常用的直流电有电流强度不变的恒定直流电;也可用电流强度周期性变化的脉动直流电;或是用电流强度无规则变化的不规则直流电等。

当直流电流通过人体时, 由于人体组织和体液中含有大量离子, 在直流电场作用下, 这些带电粒子将在一定的范围发生定向移动, 从而产生电解、电泳和电渗、离子透入等一系列理化作用。下面分析直流电对机体的理化作用, 以及直流电疗法在医学中的主要应用。

1 直流电对机体的作用

直流电对机体的理化作用, 主要包括电解作用、电泳和电渗现象、生理作用等。

1.1 电解作用

所谓电解作用, 是指利用电流的作用来分解化合物。在化学中, 电解作用是有效促进氧化还原反应的一种手段。许多很难进行的氧化还原反应, 都可通过电解作用来实现。在人体中, 除了含有比较大量的氯化钠外, 还含有钾、钙、镁、铁、氢、氧、碳、硫、磷等元素, 其中许多元素都是以离子状态存在于体内。当直流电作用于人体时, 则会产生相应的电解作用。直流电所导致的电解作用可在阳极附近局部产生酸性电解产物, 在阴极附近局部产生碱性电解产物。在不同电极下, H+、OH-离子的浓度变化会直接影响局部组织的pH值, 从而可引起蛋白质胶体结构、细胞膜等理化性质的改变。例如, 利用此电解作用可除掉倒睫和皮肤上的赘生物。

还需指出, 在电极附近局部产生的酸、碱性产物对人体皮肤具有一定刺激作用, 因此在直流电疗中应注意不要将电极直接接触皮肤, 而应在电极与皮肤之间加入润湿的衬垫, 以防止电解的酸碱产物烧伤皮肤。

1.2 电泳和电渗

电泳和电渗是外部电场作用于电解质溶液时同时出现的两种现象。

电解质溶液中的带电粒子 (离子) , 在电极提供的直流电场作用下而迁移的现象, 称为电泳。例如, 对于蛋白质溶液而言, 带负电的蛋白质在直流电场作用下向阳极迁移的现象, 就是电泳。

电解质溶液中的水, 在电极提供的直流电场作用下通过多孔物质中的毛细管而移动的现象, 称为电渗。例如, 人体体液中的水在直流电场作用下可通过组织中的毛细管向阴极移动, 就是电渗。

电泳和电渗的结果, 使阳极下蛋白质的浓度升高, 水分减少;阴极下水分增加, 蛋白质的浓度降低。这对调节细胞膜的通透性、改善细胞的营养和神经的兴奋性具有重要意义。

1.3 生理作用

当直流电流通过人体后, 由于体内的正、负离子移动时受细胞膜的阻力比受组织液的阻力要大得多, 因此在细胞膜处将产生离子堆积。细胞膜的一侧堆积阳离子, 另一侧堆积阴离子。这种离子在细胞膜内外产生的堆积现象, 称为电极化。这种作用的结果, 将在人体局部范围内引起一系列复杂的生理反应。可使人体局部范围的离子浓度发生变化, 导致细胞膜内外电荷的重新分布, 这是直流电生理作用的理化基础。这种变化可使细胞膜的通透性, 细胞膜内外的物质交换和细胞的新陈代谢, 以及组织细胞的兴奋性等发生相应的变化。

直流电对细胞膜的通透性产生的影响, 是因为在直流电场作用下, 阴极附近由于负电荷中和了细胞膜外原有的部分正电荷, 可使细胞膜电位降低或消除而产生去极化, 因此可导致兴奋性增强;而在阳极附近, 正电荷加强了细胞膜外正电性使膜电位升高, 产生超极化状态, 因此可导致兴奋性减弱。

直流电对神经系统产生的影响, 因电极的极性、位置、电流强度不同而引起不同的反应。常见的影响, 如减轻或加重抽搐;电流强弱不同可引起相应的针刺感、灼痛感;直流电刺激人体的特定部位, 可通过神经反射而影响局部组织的血液循环;还可能因大面积皮肤受到电流刺激而影响大脑皮层的功能, 从而可引起人体的全身性反应。

直流电作用于人体的生理作用的理化机制, 就在于直流电场作用下机体内的离子浓度所发生的一系列的变化。

直流电对机体组织的主要影响, 可总结如表1所示。

2 直流电疗法在医学上的主要应用

医用直流电疗机是利用交流电经全波整流器整流变成脉动直流电, 再经滤波和稳压装置而获得直流电。直流电疗所用的电压一般不超过100V, 电流一般不超过100mA。

在临床中, 除了单一使用直流电外, 还可通过直流电将药物离子导入体内, 或是直流电与其它物理因子联合使用。可根据治疗需要选择合适的电极板和衬垫, 先将衬垫用温水浸湿, 紧贴在治疗部位皮肤上, 然后在衬垫上放置电极, 并经适当固定, 用金属夹子将电极扳与导线联接, 导线与直流电疗机输出端联接。安置联接妥当后, 即可通电治疗。治疗时, 成人常用的电流密度可设置为0.03mA/cm2～0.10mA/cm2, 儿童常用的电流密度可设置为0.02mA/cm2～0.08mA/cm2。

在考虑由于直流电作用所引起机体组织中离子浓度的变化时, 应注意到其中存在着两种相反的过程。一是在直流电场作用下离子在细胞膜内外的堆积, 使离子浓度增大;二是高浓度处的离子要在组织内扩散, 使浓度减小。其中一价的K+、Na+离子和二价的Ca2+、Mg2+离子浓度变化所引起的生理效应更加明显。

K+、Na+离子浓度的增大, 会使所在处胶体的溶解度增加, 细胞膜变得疏松, 通透性增大。平时不能通过细胞膜的物质也能进入膜内, 细胞的机能同时受到影响, 结果在生理上表现为兴奋性升高。这就是电疗中阴极的刺激兴奋作用。

Ca2+、Mg2+离子浓度的增大, 会使所在处细胞膜胶体凝缩, 细胞膜变得致密, 通透性降低, 甚至终止细胞内的新陈代谢, 结果在生理上表现为兴奋性降低。这就是电疗中阳极的抑制或镇静作用。

综上所述, 直流电疗在实际应用中, 一般阴极具有兴奋作用, 可使组织的水分增加, 疤痕软化;相反, 阳极能够减少渗出, 起到降低兴奋作用, 在感觉上即表现为镇痛作用。直流电疗的主要适应证, 如末梢神经炎、三叉神经痛、坐骨神经痛、面神经麻痹、神经衰弱、植物神经失调、肌痉挛及各种软组织疼痛等。

在物理、化学等课程的教学活动中, 应重视将相关的理化知识与医学的联系穿插在课堂教学中, 这样既能理论联系实际, 又能调动学生学习的积极性。

摘要：本文分析了直流电疗的理化作用与医学应用。内容包括直流电对机体的作用, 如电解作用、电泳和电渗现象和生理作用, 以及直流电疗法在医学上的主要应用。

关键词：直流电疗,理化效应,医用物理,教学研究