第一节 直流电疗法(Galvanization)

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一、概述

直流电疗法是使用低电压的平稳直流溻通过人体一定部位以治疗疾病的方法,是最早应用的电疗之一。目前,单纯应用直流电疗法较少。但它是离子导入疗法和低频电疗法的基础。

二、直流电的生物物理作用与生物化学作用

人体内各种体液是组织细胞进行各种代谢和功能活动的内在环境,体液中含有各种电解质。体液中的电解质对维持细胞内外液的容量和渗透,酸硷平衡,神经肌肉兴奋性等具重要作用,而一些微量元素是许多酶的激活剂。体液中的阳离子主要有K+、Na+、Ca2+、Mg2+等,而阴离子有C1、HCO、HPO43、SO42,有机酸离子和蛋白质等。所以人体体液是电解质溶液,人体组织是电解质导体,能够导电。直流电治疗时,两电极间存在着稳定不变的电势差,人体组织内各种离子向一定的方向移动而形成电流。由于离子移动并引起体液中离子浓度对比的变化是直流电生物理化作用的基础。

电解电解质溶液导电时,溶液中离子发生迁移和电极表面发生化学反应的过程,称为电解(图2.1.1)。电解质溶解在水中时,一部分离解成阳离子和阴离子,离子被一层水分子所包围,称为离子的水化(图2.1.2)。直流电通过电解质溶液时,阳离子移向阴极并在阴极上获得电子而还原成为原子或原子团,电子从外电路进入溶液;阴离子移向阳极并在阳极上放出电子而氧化为原子或原子团,电子离开溶液流入外电路(图2.1.1)。在电极上产生物这些原子或原子团,或者它们同溶剂进一步发生化学变化而产生的新物质,叫做电解产物。现以食盐溶液为例说明电解过程:

食盐溶液电解过程

电解离子的水化
图2.1.1 电解图2.1.2 离子的水化
A-正离子的水化B-负离子的水化

氯化钠溶液中,受水化作用自动解离成钠离子和氯离子。通电时,钠离子向阴极移动,从阴极上得到电子成为钠原子;氯离子向阳极移动,并在阳极上放出电子而变成氯原子。钠原子和氯原子同水发生化学反应,分别生成氢氧化钠放出氢气和盐酸并放出氧气,所以在阴极处产生硷性电解产物而阳极产生酸性电解产物。

电泳与电渗 这是胶体分散体系在直流电作用下同时出现的两种现象。蛋白质为两性电解质。在硷性溶液中,蛋白质的羧基离解出氢离子而带负电荷呈酸性:在酸性溶液中,蛋白质的氨基结合氢离子而带正电荷呈硷性。人体内血液、淋巴和脑脊液等体液,在正常情况下为弱硷性,因而蛋白离表面带负电荷。正电荷离子被蛋白表面负电荷吸引而分布在蛋白周围,形成一种独特的电荷分布:蛋白表面负电荷和这些负电荷所吸引的少数正电荷构成吸附层,吸附层四周的正电荷构成扩散层。从图2.1.3可看出,吸附层虽有少数正电荷,但仍以负电荷居多,因此带负电:扩散层则为正电荷组成。这两层间产生一定的电位,称为Zeta电位。

直注电通过人体时,蛋白粒子及其吸附层响阳极移动,是为电泳;扩散层正离子连同其水化膜向阴极移动则为电渗。由于蛋白胶体的移动影响了蛋白的分布和密度,同时,由于电渗,将使一极下的水分相对增多,而另一极则相对脱水,这些将对生理活动产生影响。

酸硷度改变 在直流电作用下,硷金属离子Na+、K+和硷土金属离子Ca2+、Mg2+等向阴极移动,而许多酸根和有机酸向阳极移动;同时由于阴极下产生硷性电解产物而阳极下产生酸性电解产物,所以在阴极下硷性升高,而阳极部位呈酸性。两极下的酸硷电解产物蓄积到很高浓度时,可以破坏组织而引烧伤,治疗时必须注意防止,但也可利用来拨除倒睫毛,破坏痣等。

电渗与电泳电渗实验图
图2.1.3 电渗与电泳图2.1.4 电渗实验图

改变组织含水量 在直流电作用下,由于发生电泳和电渗,阴极下水分子增加,蛋白分散升高,组织膨胀和变得松软,而阳极下组织水分减少,蛋白质分散度降低,组织较干燥致密。例如,将蛙头切除,挂在木架上,后掌各浸入装着自来水的杯中,两杯分别连阴极和阳极。(图2.1.4)通电40~60分钟,电流强度10mA,断电后检查两后脚掌,可以发现阴极脚掌的皮肤附着一层粘液,肌肉肿胀松软,皮肤容易剥离;阳极脚掌的皮肤较干燥、肌肉干瘪,皮肤不易剥离。

细胞膜通透性变化 蛋白质的稳定性与电荷、水化膜、酸硷度和电解质有密切关系。在直流电阳极下,由于脱水,偏酸性,蛋白质接近等特点,蛋白质分散度降低,易于聚集凝结,而且阳极下Ca2+浓度相对增高,细胞膜变得较致密,因此阳极使细胞膜通透性降低,物质经膜交换减慢。而阴极组织含水量增加,偏硷性,偏离蛋白质的等电点,蛋白质分子分散度升高,而且阴极下K+浓度相对升高,细胞膜变疏松,通透性升高,物质经膜交换加速。

组织兴奋性变化 神经肌肉的兴奋性(应激性)需要体液中各种电解质维持一定的比例。其关系如下:

在直流电的作用下,体液中K+、Na+、Ca+、Mg2+都向阴极方向移动,由于K+和Na+的水化膜较薄,移动速度较快,所以在阴极下K+和Na的浓度相对升高,以及阴极下硷性升高,H+浓度较低,所以阴极有提高组织兴奋性作用,而阳极下的Ca2+和Mg2+的浓度相对增加,H+浓度较高,所以阴极有降低组织兴奋性的作用。

直流电能改变细胞膜两侧原有的膜电位的水平(或叫做改变膜的极化状态)。阴极使膜的两侧产生一个外负内正的电压降(电位差),这个电位差将使膜两侧原有的外正内负的膜电位的数值减少,使膜处于一种低极化状态,因而应激性升高;而阳极下,由于在膜的两侧产生一个外正内负的电位差,和膜两侧原有的电位差同方向,膜电位增高,处于一种超极化状态,因而应激性降低(图2.1.6)。

阴阳极对膜极化的影响

图2.1.6 阴阳极对膜极化的影响

S-皮肤 C-兴奋组织细胞 M-细胞膜

三、直流电生理作用与治疗作用

在直流溻作用下,由于体内发生一系列生物理化变动,从而引起机体相应的生理反应。通过所产生的生理反应,改善病理生理过程,以达到治疗疾病的作用。

(一)促进局部小血管扩张和加强组织营养

直流电治疗后,可看到放电极部位皮肤充血潮红。有人曾用红外线显像等方法测定,在直流电治疗后,局部血液循环量可增加140%左右,可持续30~40分钟以上。由于局部小血管扩张,血循环改善,加强组织的营养,提高细胞的生活能力,加速代谢产物的排除,因而直流电有促进炎症消散,提高组织功能,促进再生过程等作用。血管舒缩反应是机体对外界刺激最普遍的生理反应之一。直流电引起局部组织内理化性质的变化,对神经末梢产生刺激,通过轴索反射和节段反射而引起小血管扩张。此外,直流电的作用影响蛋白质的稳定性,有微量蛋白质变性分解而产生一些分解产物,也有扩张血管的作用。

(二)对神经系统和骨骼肌的影响

直流电对神经系统功能有明显的影响,这是直流电作用的特点之一。当通过弱或中等强度的直流电时,阳极下神经兴奋性降低而阴极下兴奋性升高;当通过的电流强度较大或通电时间较长时,阴极下会由兴奋性升高转向降低;如果电流强度进一步增大或者通电时间很长,阴极下兴奋性甚至可能完全消失,称为阴极抑制。这是因为K+的浓度进一步增高时,膜结构更加疏松,通透性过度增高,完全失支了对离子的选择性阻挡作用,不能维持正常的膜电位,而失去了产生兴奋的基本条件。

1.直流电对中枢神经系统的兴奋和抑制过程有调整作用,即在兴奋与抑制过程失调情况下,直流电有使之正常化的作用。因此,直流电常用以治疗神经官能症和外伤、炎症等引起的大脑皮质功能紊乱的症状。

2.直流电可改变周围神经的兴奋性,并且有改善组织营养,促进神经纤维再生和消除炎症等作用,因此,直流电常用以治疗神经炎、神经痛和神经损伤。

3.对植物神经的作用 直流电刺激皮肤或粘膜的感觉神经末梢感受器,能反射性地影响植物神经的功能,从而影响内脏器官和血管的舒缩功能。例如,直流电领区治疗,可通过颈交感神经调节颅内、头颈部和上肢的血液循环和组织营养。

4.断续直流电刺激神经干或骨骼肌时,在直流电通断瞬间引起神经肌肉的兴奋而出现肌肉收缩反应。断续直流电可用以治疗神经传导功能失常和防治肌肉萎缩

直流电对前庭神经、味觉、视觉等特殊感觉也有兴奋作用而引起相应的反应。

(三)直流电阴极有促进伤口肉芽生长,软化瘢痕,松解粘连和促进消散等作用,而阳极有减少渗出的作用。

(四)电流强度较大的直流电对静脉血栓有促进溶解退缩的作用。

动物实验观察到,在直流电作用下,血栓先从阳极侧松脱,然后向阴极侧退缩,当退缩到一定程度时,血管重新开放。组织学观察发现,直流电作用2天后,成纤维细胞开始增殖,接着在内膜下形成肉芽,5天后毛细血管和成纤维细胞自内膜长入血栓中,血栓机化,体积皱缩。临床上用大剂量直流电治疗血栓静脉炎有一定疗效。

(五)微弱直流电阴极促进骨再生修复,阳极改善冠状动脉血液循环的作用。

经动物实验证明,10~20μA直流电阴极有促进骨折愈合的作用。临床实践证明10~20μA直流电阴极对骨折不连接有促进愈合作用。这种治疗需要将阴极电极(不锈钢丝或克氏针,外套硅胶管,露出金属顶端0.5~1cm)直接插入骨不连接处,阳极铅片置于附近皮肤上(图2.17)。伤肢用木夹板固定,微电流发生器绷附在小夹板外。连续通电1~4月。

微弱直流电刺激骨折生长示意图

图2.17 微弱直流电刺激骨折生长示意图

微弱直流电阴极使骨形成的机理还完全明瞭。Friedenberg等提出骨生成(或修复)活跃的区域呈负电位,而不甚活跃区呈正电位,这一电位的产生取决于细胞的活力。有的认为微电流可以改变细胞的微环境而对细胞发生作用。已知阴极下氧的消耗增加并产生氢氧根,从而使局部组织中的氧分压降低并提高阴极周围的pH。有研究证明,组织中氧张力降低和硷性环境有利于骨的形成。有的还认为直流电阴极能通过激活环腺苷酸系统而作用于骨和软骨细胞,以及在直流电场中胶原纤维排列整齐而有利于骨折的愈合等。

弱直流电(电流强度0.001mA/cm2)作用心区治疗冠心病有一定疗效。弱直流电阳极有改善心肌缺氧缺血状况促进心肌兴奋性、传导性正常化,消除心律不齐以及恢复心室收缩功能等作用。

四、设备与治疗方法

(一)设备

1.直流电疗机 直流电疗机是利用电子管或晶体管交流电进行波整流,经滤波电路输出平稳直流电。电压在100伏以下。电流输出0~50mA连续可调。此外,干电池也可作直流电电源。

2.电极板多采薄铅片,0.25~0.5mm,形状大小依治疗部位而定。铅片可塑性好,化学性能稳定。衬垫用无染色的吸水性好的棉织品制成,一般用白绒布叠成厚1cm左右,衬垫应超出边缘1~2cm。治疗时衬垫用温水浸湿,贴在皮肤上,铅片放在衬垫上,用导线同直流电疗机连接。湿衬垫的作用是:吸附和稀释电极下面的酸硷电解产物,避免发生直流电化灼伤;使皮肤湿润,降低皮肤电阻和使电极紧密接触皮肤,电流均匀分布。

3.输出导线 选用绝缘良好的比较柔软的导线,分红、兰色两种,以便区别阴阳极,每条长2米。

(二)电极放置方法

分对置法和并置法两种,其电力分布情况如图2.18

直流电疗电极对置并置电力线分布情况

图2.18直流电疗电极对置并置电力线分布情况

A-对置B-并置法

1.对置法 两个电极分别放置在身体某部位的内外两侧或者前后面,例如膝关节内外侧对置,上腹部与腰部前后对置等,对置法多用以治疗头部、关节及内脏器官等部位的疾病。

2.并置法 两个电极放在躯体的同一侧面(图2.19),例如左下肢前面的并置。并置法多用于治疗周围神经和血管疾病。

左大腿和小腿前面的并置法

图2.19 左大腿和小腿前面的并置法

此外,还有斜对置法(图2.1.10)。总之,电极的不同放置方法,是为了让电力线更好地通过病变部位或需要作用的部位。

■[此处缺少一些内容]■

附:处方举例

1.直流电心前区(+)与肩胛间区(-)前后对置,电极各12×17cm,0.01mA/cm2,10~20分钟,每日一次,18次。

适应证冠心病

2.直流电右小腿内侧(+)与外侧(-)对置(图2.1.11),电极各10×20cm,0.05-0.2mA/cm2,20~25分钟,每日一次,12次。

适应症小腿内侧血栓性静脉炎

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