低频脉冲电流对人体治疗作用分析

樊宇,程全

（周口师范学院物理与电子工程系,河南周口466001）

随着科技的迅猛发展,社会竞争日益激烈,工作压力逐渐增大,城市中的白领或精英阶层超强度、超负荷的工作,导致很多人患有一些慢性疾病,比如胃肠疾病、颈椎病等.由于经济条件的制约,中国医疗条件和设施还不是很完备,非严重性病人或一些慢性病人除了采取传统的药物和手术治疗之外,绝大部分人采用物理治疗方法进行治疗和康复、保健.随着科技和医学技术的发展,仪器治疗逐渐成为一种应用较为广泛的新型物理治疗方式,智能型治疗仪器也成为个人（家庭）治疗或保健的重要工具.

物理治疗是应用天然（光、声、热、冷、水）或人工物理因子（力、电、磁）作用于人体的某个部位,并通过人体神经、体液、内分泌和免疫等生理调节机制,达到保健、预防、治疗和康复目的的方法.在诸多物理治疗中,低频脉冲治疗因其无明显的电解作用,对感觉、运动神经有强的刺激作用等特点而广泛应用于术后伤口的愈合、镇痛等方面.

1 低频脉冲的生理刺激机理

中医学研究证明,在人体生命的机体里,时时刻刻都在发生某种特殊的、微弱的电流——生物电（相当于电流）.经络是一条具有传感和低电阻的传导体,作用相当于电阻传输电流.生物电从心脏、脑、肌肉、神经等部位发出,通过经络传输给身体的各个器官,对身体的正常运行起着重要的作用.当身体的某些器官或部位出现异常时,其正常的生物电也就出现异常,从而引起人体各种不适或疼痛.人们在进行针灸治疗时,针每捻转一次,其实质就是产生一个物理的电脉冲.外部的电刺激脉冲可以替代为体内的生物电而影响组织器官.医学研究证明,哺乳动物运动神经的不应期多在1 ms左右,也就是说当外部电刺激的频率是1 000 Hz时,运动神经的感觉最灵敏,外部的电刺激可以转化为体内的生物电而影响组织.一般而言,频率低于1 000 Hz以下的电流称为低频电流,因此该疗法为低频电疗法[1].由于该疗法对感觉、运动神经有很强的刺激作用,同时电流和频率不高,无明显的电解现象和热效应,因此较为安全.

人体是一种复杂的电解质导体,该导体是由水、带电生物胶体和无机盐等构成.身体某个部位出现异常（如疼痛、红肿等）,一般来说是身体的电解质导体不能顺畅地输送水分和无机盐等电离子.中医采用按摩、推拿就是通过外部作用使组织中的离子发生定向运动,引起神经肌肉的兴奋,从而达到治疗作用.当低频脉冲电流作用于人体时也可以产生按摩和推拿等相似的作用.由于哺乳动物运动神经的绝对不应期多在1 ms左右,因此频率在1 000 Hz以下的低频电脉冲每个脉冲都有可能引起一次运动反应.这是脉冲电流治疗作用最基本的电生理基础.

在医学领域常把频率在1 000 Hz以下的脉冲电流称作低频电流,这与物理学中对频率高低的分类少许不同.与中频和高频电流相比,低频脉冲电流的特点是：①频率较低,电流（低于15 mA）也较小,因此作用于皮肤无明显的电解作用；②由于与哺乳动物的不应期相吻合,因此对感觉神经和运动神经都有强的刺激作用；③以介电特性为主,对人体组织无明显热作用.

根据生物学研究：人体内的组织和细胞在某种程度上都具有对外界刺激发生反应的能力.细胞能够兴奋是因为细胞膜内外有电位差,且细胞内电位低于细胞外电位.不同细胞其内外的电位差也不同,比如神经细胞的静息电位（resting potential）差值约为-70 mV,而肌肉细胞静息电位约为-90 mV.细胞膜内外的电位差是由于细胞膜对钠离子、钾离子和氯离子的不同通透性.

利用低频脉冲电流的特殊作用达到治疗和保健作用,在医学领域的应用已有100多年的历史.无数的临床研究,证实了微电流疗法的功效.低频脉冲电流治疗原理是：通过外部脉冲刺激表皮组织内的细胞,使出现异常的细胞发生动作电位,实现神经感应、肌肉收缩等具体感觉效应,使细胞达到平衡维持静息电位.在医疗范围内,外部的刺激只有在满足刺激的强度和时间一定的范围内,才能使神经细胞发生动作电位,并且没有伤害.

2 低频脉冲的生理治疗作用及分类

2.1 低频脉冲的生理治疗作用

低频脉冲能够兴奋神经细胞组织、镇痛和促进局部血液循环等都在临床医学研究中得到证明.

2.1.1 兴奋神经细胞组织 细胞是生物体的基本单位,人体所有的生理功能和生化反应都是在细胞及其产物的物质基础上进行的.组织或细胞具有对外界刺激发生反应的能力,即具有兴奋性[2].细胞的兴奋与许多因素有关.根据细胞的兴奋机理,任何外界刺激（化学、机械、温度、电、光等）要引起细胞兴奋,必须有一定的刺激强度、刺激持续时间和刺激频率.因此恒定直流电即使刺激强度和刺激持续时间足够也不能引起神经肌肉兴奋,只有达到一定刺激强度的不断变化的外向电流才能使神经肌肉组织兴奋,从而引起肌肉收缩[3].

2.1.2 镇痛 疼痛是人类共有而个体差异很大的一种不愉快的、复杂的主观感觉.医学界给疼痛下的定义是“由于损伤或可能破坏组织的刺激所引起的感觉体验”.根据中国传统医学资料,按摩、推拿等是作用于疼痛部位既可以缓解疼痛或不适又不会有很大副作用的治疗方式.低频脉冲电疗法就是通过调整外部电刺激的频率、强度以及持续时间来模拟按摩、推拿等方式,达到镇痛的治疗目的.依据镇痛的几个学说：脊髓闸门控制学说、皮层干扰假说、掩盖效应假说、内源性吗啡样物质释放假说,可以得出：适当的电刺激可以通过皮肤组织细胞或神经干扰、掩盖病变带来的疼痛,从而消除或减弱了疼痛的刺激因素,同时电刺激也引起神经组织释放特殊的物质从而达到镇痛效果[4].

2.1.3 促进局部血液循环 其实现的方法主要表现在以下几个方面：首先,低频脉冲电流作用于皮肤,表皮组织的低频电流刺激使细胞兴奋,同时释放出组织胺,使毛细血管扩张,出现治疗后稍长时间的皮肤充血反应；其次,神经受到低频脉冲电流刺激后内细胞释放出少量的乙酰胆碱等物质,可以使血管扩张；另外,低频脉冲电流能使肌肉组织在有规律的电刺激下活动并产生代谢一些能扩张血管、改善肌肉组织供血,如代谢物如乳酸、ADP、ATP等[5]；最后,交感神经节在有规律的间动电流作用下使血管扩张,放松肌肉.

2.2 低频脉冲电流疗法的临床应用分类

低频脉冲电刺激作为一种物理治疗方法目前已经广泛应用于临床.依据治疗作用,主要分为神经肌肉电刺激、功能性电刺激、经皮神经电刺激和间动电流刺激4类.

2.2.1 神经肌肉电刺激疗法 神经肌肉电刺激疗法的临床应用已有100多年的历史,它的范围很广.神经肌肉电刺激疗法的波型有两种：不对称双相方波和对称双相方波,由于在同样的电流强度下,对称双相方波引起的肌收缩力比单相方波大20%～25%,因此神经肌肉电刺激疗法一般采用对称双相方波.便携式的神经肌肉电刺激疗法仪的波宽固定于0.2～0.4 ms之间可调,大型神经肌肉电刺激疗法仪的波宽在0.05～100 ms之间可调.临床应用证明波宽0.3 ms的电流比0.05 ms或1 ms的电流更舒适,不易引起疼痛[6].

2.2.2 功能性电刺激疗法 功能性电刺激疗法是美国医生Liberson等在1961年发明的.他们用脚踏开关控制电流刺激腓神经支配的肌肉,产生踝关节背屈,以帮助患者行走,为功能性电刺激疗法开创了在脑卒中偏瘫后运动功能恢复方面的应用先河.当时称为功能性电疗法,1962年正式定名为功能性电刺激疗法.功能性电刺激疗法一般使用双相指数波、方波；频率范围为20～50 Hz；波宽为：0.3～0.6 ms；脉冲群宽度：0.8～1.8 s；调幅用梯形波,上升时间0.5～1.5 s,下降时间0～1.0 s可调[6].

2.2.3 经皮神经电刺激疗法 经皮神经电刺激疗法是根据疼痛闸门控制学说于20世纪70年代发展起来,在欧美国家非常普及,其临床除了广泛用于治疗各种急、慢性疼痛和神经性疼痛,还可用于改善慢性脑卒中患者的躯体功能,但仍以治疗疼痛为主[7].频率一般为70～110 Hz；波宽一般为0.04～0.3 ms；脉冲群的宽度一般为100 ms左右.

2.2.4 间动电流刺激疗法 由于间动电流可以采用6种波形（密波、疏波、疏密波、间升波、断续波、起伏波）,与其他治疗方法相比,止痛作用比较明显.但间动电流具有直流电性质,有电解作用,治疗时需要明确阴阳极,为了防止局部发热、烧伤要用衬垫.因此间动电流刺激不适合于便携式小型治疗仪[8].

3 小结

作为一种重要的物理治疗手段,低频脉冲疗法在临床医学领域中已得到十分广泛的应用,实践证明低频脉冲疗法具有良好疗效.随着科技的进步,人们生活的改善,低频治疗仪在理疗中也将会更加普及.

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