Podstawy działania terapii TECAR

Terapia TECAR - dziłanie

Terapia TECAR jest rodzajem diatermii, czyli metody dostarczania do tkanek energii leczniczej wykorzystującej zmienny prądu elektryczny o wysokiej częstotliwości od 400 KHz do 1200 kHz.

Samo słowo TECAR pochodzi od hiszpańskiego skrótu Transferencia Electrica CApacitiva Resistiva, co można przetłumaczyć jako "transfer elektryczności pojemnościowy-rezystywny" lub "pojemnościowo-oporowy przepływ prądowy". Stosuje się również określenie CRET - pojemnościowo-rezystancyjny transfer elektryczny.  W polskiej literaturze medycznej stosuje się też pojęcia "diatermia oporowo-pojemnościowa" lub "diatermia długofalowa". Natomiast w medycynie estetycznej, metodę tą określa się mianem zabiegów RF lub radiofrekwencji.

Rosnąca popularność urządzeń do diatermii TECAR wynika z charakteru przekazywania energii leczniczej w głąb struktur tkankowych, z czym wiąże się wysoka skuteczność w leczeniu stanów urazowych układu kostno-mięśniowego.

Podstawy fizyczne

O co tu chodzi? W istocie każdy przepływ prądu zmiennego jest związany ze zjawiskiem rezystancji (R - resistance) oraz pojemności (C - Capacity). Oba zjawiska wynikają z oporu, jakie stawia prądowi elektrycznemu środowisko, w którym ten prąd płynie. Charakter tego oporu jest jednak w obu przypadkach zupełnie odmienny, co można wyjaśnić na podstawie różnic pomiędzy rezystorem (opornikiem) a kondensatorem. Zostało to zobrazowane na poniższym rysunku.

    Terapia TECAR - zasada działania

Zrozumienie zasady działania rezystora jest proste. Jeśli pomiędzy punktami x i y wystąpi różnica potencjałów, to elektrony odpływają od punktu x i docierają do punktu y, a intensywność (natężenie) tego przepływu mierzona przez miernik (A) zależy od wielkości przyłożonego napięcia oraz od rezystancji (oporności). Nie ma tu nawet znaczenia to, czy prąd jest stały (płynie zawsze w jedną stronę) czy zmienny (płynie raz w jedną, raz w drugą stronę). Jeśli miernik prądu (A) jest podpięty szeregowo do rezystora , to zawsze zarejestruje on przepływ elektronów.

W przypadku kondensatora, elektrony odpływające z punktu x nigdy nie dotrą do punktu y, gdyż kondensator posiada dielektryk, czyli materiał będący izolatorem. Kondensator posiada jednak jeszcze materiał przewodzący, który ma zdolność do gromadzenia ładunków. Wtedy elektrony naładują kondensator i tym więcej ich tam napłynie, im większa jest pojemność kondensatora. Jest to więc przepływ bardzo krótki. Jeśli jednak przyłożone napięcie ciągle zmienia swój kierunek (biegunowość), to będziemy mieli do czynienia z ciągłym ładowaniem/rozładowywaniem kondensatora. Miernik (A) będzie wtedy rejestrował przepływ prądu a wielkość tego przepływu będzie tym większa im większa będzie częstotliwość prądu zmiennego i im większa będzie pojemność kondensatora.

Kolejną kwestią wymagającą wyjaśnienia jest zamiana energii elektrycznej w ciepło.
Jeśli przepuścimy prąd elektryczny przez dwa ośrodki ułożone szeregowo i mające  różną przewodność, to prąd, który przez nie przepłynie będzie jednakowy, ale ciepło, które się wydzieli w wyniku przepływu prądu będzie większe w tym ośrodku, które posiada większą oporność prądową.

Z drugiej strony, jeśli oporność będzie zbyt duża, jak to ma miejsce w przypadku np. izolatora, to prąd w ogóle nie popłynie przez oba ośrodki i żadne ciepło się nie wydzieli. Wyjątkiem będzie tu jednak sytuacja, gdy zastosujemy prąd zmienny, izolator będzie odpowiednio cienki i wokół izolatora będą obecne materiały przewodzące, zdolne do gromadzenia ładunków. Przepływ prądu wówczas nastąpi, ale będzie on miał charakter nie oporowy, ale pojemnościowy, jak w kondensatorze. W wyniku takiego przepływu prądu, ciepło wydzieli się w miejscach, gdzie dochodzi do kondensacji ładunków.

Jak widzimy, jeśli ośrodek złożony z materiałów o zróżnicowanych cechach oporowo-pojemnościowych poddamy działaniu zmiennego pola elektrycznego, to doprowadzi to do selektywnego (celowanego) wydzielenia się energii cieplnej w określonych miejscach.

Warto tu dokonać jeszcze pewnego rozróżnienia pojęciowego pomiędzy rezystancją a tzw. impedancją. O ile rezystancja jest pojęciem określającym wielkość oporu dla dowolnego rodzaju prądu (stałego lub zmiennego), tak impedancja jest miarą oporu stosowaną wyłącznie dla prądu zmiennego, co wynika z efektu pojemnościowego (również z efektu indukcyjnego, który jednak nie jest tu wykorzystywany). Dla prądu stałego, zarówno rezystancja jak i impedancja kondensatora jest nieskończenie wielka, a dla prądu zmiennego, tylko rezystancja jest niekończenie wielka. Impedancja zaś jest dla kondensatora skończona i maleje wraz ze wzrostem częstotliwości prądu.

Podstawy biologiczne

Z punktu widzenia prądu zmiennego, organizm ludzki jest bardzo złożonym układem elektrycznym zbudowanym z olbrzymiej ilości rezystorów i kondensatorów połączonych na różne sposoby w sposób szeregowy i równoległy. Można tu zatem wykorzystać opisane wyżej zjawiska oporowo-pojemnościowe dla prądu zmiennego, ale z tą różnicą, że organizm ludzki składa się głównie z płynów, gdzie podstawowym rodzajem ładunku nie są małe elektrony, ale jony, czyli duże atomy, które posiadają albo nadmiar elektronów (jony ujemny) albo ich niedobór (jony dodatnie).

Poddanie takiego układu biologicznego działaniu szybkozmiennego pola elektrycznego doprowadza do następujących efektów na poziomie komórkowym:

  • efekt mechaniczny - mikrocyrkulacje (przemieszczenie) płynów, zarówno w układzie limfatycznym jak i krwionośnym, związane z ruchami "posuwisto-zwrotnymi" jonów w polu elektrycznym.
  • efekt biologiczno-chemiczny - rozszerzenie naczyń krwionośnych, które zwiększa lokalny przepływ krwi i w konsekwencji lepsze zaopatrzenie komórek w tlen oraz substancje odżywcze, przy jednocześnie lepszym odprowadzeniu produktów przemiany materii (szybszy metabolizm komórkowy). Również, wzrost produkcji ATP.
  • efekt termiczny - wewnętrzne podwyższenie temperatury tkanki w wyniku efektu Jule'a.

Tryb pojemnościowy i oporowy

Terapia TECAR stosuje dwa tryby pracy: pojemnościowy lub oporowy. Wybór trybu pracy przez operatora urządzenia zależy od tego, jaki rodzaj tkanek ma być leczony. W zależności od tego, jaki tryb zostanie wybrany, stosowany jest odmienny rodzaj elektrody aktywnej.

W trybie pojemnościowym stosuje się elektrodę z izolatorem (dielektrykiem), który oddziela część metalową elektrody od skóry tworząc jeden duży kondensator. Większość efektów ma miejsce w bezpośredniej okolicy izolatora, czyli tuż pod powierzchnią skóry, gdzie została przyłożona izolowana elektroda oraz w dalszych tkankach miękkich, które z uwagi na większą zawartość wody (elektrolitu) posiadają dobrą przewodność. Są to przede wszystkim mięśnie oraz układ limfatyczny.

Terapia TECAR - tryb pojemnościowy

Zabiegi w trybie pojemnościowym mają charakter bardziej specjalistyczny i pozwalają na łatwiejszą kontrolę miejsca poddanego leczeniu. Poprawiają lokalne krążenie płynów, rozluźniają napięte mięśnie i przyspieszają regenerację komórek.

W trybie oporowym, metalowa elektroda bezpośrednio dotyka skóry. Główna koncentracja energii i zarazem efektów biologicznych następuje wtedy w tkankach o wyższej rezystywności, z reguły o mniejszej ilości wody, jak kości, stawy, główne ścięgna, rozścięgna, wiązadła, czy tkanka chrzęstna.

Terapia TECAR - tryb oporowy

Zabiegi w trybie oporowym zapewniają większą intensywność terapii. Lepiej sprawdzają się w przewlekłych stanach chorobowych, w których dochodzi do większej włóknistości i większego stopnia zwyrodnienia tkanek. Co istotne, efekty lecznicze mają miejsce w tkankach głębokich bez powstawania ubocznych skutków w tkankach powierzchniowych.

Oba tryby działania różnią się przede wszystkim rodzajem używanej elektrody aktywnej (izolowana w trybie pojemnościowym i nieizolowana w trybie oporowym), co wymusza odmienny sposób koncentrowania się energii prądowej w tkankach. W przypadku trybu pojemnościowego, główna część energii koncentruje się w tkankach znajdujących w bliskości izolowanej elektrody, gdyż elektroda ta jest głównym kondensatorem prądowym całego obwodu elektrycznego.

Niezależnie jednak od zastosowanego trybu (t.j. od rodzaju zastosowanej elektrody aktywnej), zjawiska o charakterze oporowym i pojemnościowym występuje w różnych miejscach na całej drodze oddziaływania zmiennego pola elektrycznego od elektrody aktywnej do elektrody odniesienia.

Zjawiska te nie posiadają charakteru typowego przepływu prądowego, gdyż prąd w strukturach biologicznych przybiera postać bardziej "przemieszczania" się jonów, które są zamknięte w elektrolicie cytoplazmy otoczonej błoną komórkową. Błona komórkowa tworzy z kolei kondensator i po obu jej stronach gromadzą się ładunki (jony). Każdy taki ruch jonów, czy to oporowy czy pojemnościowy, ma korzystne i różnorodne oddziaływanie lecznicze, w szczególności zwiększa lokalną temperaturę. 

Zjawiska oporowo-pojemnościowe można rozpatrywać również na poziomie struktur tkankowych. Na przykład tkanka kostna ma z jednej strony charakter materiału oporowego, ale jest zarazem dielektrykiem pomiędzy tkankami miękkimi przylegającymi do przeciwległych elektrod. Nie ma to jednak w tym wypadku aż tak dużego znaczenia, gdyż im bliżej bardzo dużej elektrody odniesienia, tym gęstość energii zmniejsza się i efekty lecznicze stają się mniej znaczące. W przypadku tkanki kostnej większe znaczenie może mieć natomiast to, że gęstość energii zwiększa się na powierzchni kości, co korzystnie wpływa na przyczepy ścięgien i wiązadeł oraz na tkankę chrzęstną stawów.

Poziomy energii

Zakres efektów leczniczych występujących w diatermii opartej o metodę TECAR zależy od poziomu energii emitowanej przez urządzenie w kierunku leczonych tkanek. Badania kliniczne wyróżniają tu 3 charakterystyczne poziomy energii, które fizjoterapeuta powinien wziąć pod uwagę, aby zmaksymalizować skuteczność zabiegu.

#1 Niski poziom energii - atermiczny efekt biostymulacyjny

Stosowany jest przeważnie przy stanach ostrych i odpowiada za następujące efekty:

  • Aktywacja tlenowych przemian energetycznych.
  • Wzrost produkcji ATP.
  • Większe mikrokrążenie.

Pomimo wzmożenia tak wielu procesów biologicznych, pacjent odczuwa bardzo słabe ciepło lub w ogóle nie czuje ciepła.

#2 Średni poziom energii - lepsze lokalne krążenie

Następuje lekki i odczuwalny wzrost temperatury na leczonym obszarze, co doprowadza do następujących efektów:

  • Wazodylatacja tętnicza i żylna (rozszerzenie naczyń krwionośnych).
  • Większy przepływ krwi.
  • Wzrost przemian energetycznych.
  • Wzrost konsumpcji tlenu.

#3 Wysoki poziom energii - znaczący efekt endotermiczny

Wzrost temperatury jest znaczący i wyraźnie odczuwalny, czego efektem jest:

  • Dalszy wzrost lokalnego krążenia i przepływu krwi.
  • Większy przepływ limfatyczny i drenaż.
  • Wysoki poziom przemian energetycznych.
  • Uruchomienie mechanizmów termoregulacyjnych.

Diatermia TECAR - poziomy energii

Emisja impulsowa

Kolejnym pojęciem wymagającym wyjaśnienia w kontekście działania metody TECAR jest emisja impulsowa, zwana też emisją modulowaną. Polega ona na emisji prądu w sposób przerywany. Okres, w którym ma miejsce emisja prądu nazywamy impulsem, po którym następuje przerwa w emisji. Podstawowym parametrem opisującym emisję impulsową jest tzw. cykl pracy (duty cycle), który określa procentowy udział czasu trwania impulsu w pełnym okresie trwania impulsu wraz z przerwą. Wyjaśnia to poniższy rysunek.

Cykl pracy w diatermii prądami TECAR

Dzięki emisji impulsowej istnieje możliwość ograniczenia emitowanej energii bez zmniejszania amplitudy prądu, co pozwala na efektywną biostymulację tkanek na niskim poziomie energii, tzn. bez ryzyka nadmiernego rozgrzewania tkanek. Dzieje się tak dzięki temu, że energia cieplna zgromadzona w trakcie trwania impulsu ulega rozproszeniu podczas przerwy między impulsami.

Emisja impulsowa pozwala na wykonywanie między innymi tzw. zabiegów atermicznych czyli pozbawionych efektu rozgrzewania tkanek i zarazem efektu rozszerzania naczyń, co jest istotne w leczeniu niektórych ostrych stanów urazowych i zapobiega nawrotowi bólu. Emisję impulsową można również wykorzystać w zabiegach dostarczania środków farmakologicznych poprzez skórę, w podobny sposób, jak to ma miejsce w zabiegach jonoforezy.

Zabiegi wykorzystujące emisję impulsową stosują przeważnie tryb oporowy.