Электрические процессы

В. М. ДЕМЬЯНОВ, профессор
А.И.АНИСИМОВ, доктор медицинских наук

Известно, что такие органы, как сердце, мозг, мышцы, в процессе своей деятельности постоянно посылают электрические сигналы, по которым можно судить о функциональном состоянии органа. Так, электрокардиограмма, объективно регистрируя протекающие в сердце электрические процессы, дает возможность специалистам иметь представление о сократительной деятельности сердца. А регистрация электрической активности мозга (электроэнцефалография) помогает в диагностике нервных и психических заболеваний. Более того, знание точных характеристик электрических потенциалов позволяет не только анализировать функциональное состояние органа, но в случае необходимости и корректировать его работу. Например, больному, страдающему нарушениями ритма сердца, вживляется электрический стимулятор, вырабатывающий потенциалы, соответствующие естественным биотокам сердца. Он заставляет миокард работать ритмично.
Долгое время на костную ткань смотрели как на весьма пассивную субстанцию, неспособную вырабатывать электрические потенциалы. И лишь в середине нашего века исследователи обнаружили, что в костях, так же как и в других органах, протекают электрические процессы. Всякий раз, когда кость механически нагружали, например, к кости экспериментального животного прикладывали различный груз, приборы регистрировали поток биоэлектрических потенциалов. Причем те участки кости, которые подвергались сжатию, заряжались отрицательно, а растянутые участки—положительно. Изменение характера электрических сигналов наблюдалось и при введении в кость металлических шурупов, которыми обычно фиксируются металлические конструкции, применяемые для лечения переломов.
Интересно, что свойство вырабатывать биопотенциалы под действием нагрузки сохранялось также в костях, извлеченных из организма, и даже в специально обработанной кости, в которой оставалась лишь «голая» кристаллическая основа, так называемый матрикс. Анализируя эти дайные, специалисты пришли к выводу, что в костной ткани имеются структуры, работающие как своеобразные пьезокристаллы.
Наряду с электрическими потенциалами, которые вырабатываются под действием самой незначительной механической нагрузки, в костной ткани имеются и постоянные потенциалы: они присущи только костям, функционирующим в организме. Распределяются они по длиннику кости таким образом: средняя часть не-имеет заряда, а концы заряжены отрицательно, и здесь наиболее активно протекают обменные процессы.
Было также установлено, что трещины, переломы и другие травмы кости всегда сопровождаются характерными изменениями биоэлектрических потенциалов. Как только возникает, например, перелом кости, костные отломки заряжаются отрицательно, и клетки костной ткани в месте повреждения начинают особенно интенсивно вырабатывать биоток. И хотя сила его невелика—билл ионные доли ампера,—но он является, как выяснилось, запускающим фактором для процессов регенерации, восстановления целостности конечности. Подтверждение этому—эксперименты на животных.
На костные отломки с помощью электродов подавали электрический ток. Когда параметры его совпадали -с теми, которые самопроизвольно возникают в поврежденной конечности животного, переломы срастались быстрее и лучше, чем в тех случаях, когда электростимуляцию не проводили вовсе либо сила тока, подаваемого на электроды, была несколько больше или меньше силы тока, вырабатываемого структурами костной ткани.
Возникал вопрос: неужели слабые токи способны оказывать такое заметное влияние на регенерацию костной ткани? Эксперименты повторяли вновь и вновь. И в девяти случаях из десяти воздействие электричеством ускоряло образование костной мозоли в месте перелома по сравнению с контрольной группой животных, на которых электротоком не воздействовали. И хотя сложнейший механизм электрических процессов восстановления костной ткани раскрыт еще не до конца, но уже имеющиеся сведения позволили специалистам применить электростимуляцию в клинике для направленного воздействия на костную ткань.
Врачи знают, что отсутствие нагрузки на поврежденную конечность, длительное ее бездействие замедляют образование полноценной костной спайки после перелома. Поэтому и рекомендуется двигать поврежденной конечностью, естественно, в разумных, допустимых пределах. Но бывают случаи, когда даже минимальное движение невозможно. Была высказана мысль: а что, если в такой ситуации воздействовать на поврежденную конечность электрическим током, частота колебаний которого совпадает с частотой колебаний биотоков, возникающих в кости во время физической нагрузки? Идея оказалась перспективной. Сотрудники Латвийского института травматологии и ортопедии совместно со специалистами рижского электротехнического завода ВЭФ сконструировали для этих целей специальный прибор. С его помощью можно подобрать частоту колебаний, которая необходима в каждом конкретном случае. Например, человек лежит со сложным переломом голени, двигаться ему нельзя. Но вот подключили прибор и подействовали на поврежденную ногу электротоком. При этом и неподвижность сохраняется и кости получают необходимую им нагрузку. А в результате быстрее идет процесс образования костной спайки.
Способность электротока влиять на процессы регенерации костной ткани. заинтересовала специалистов Центрального НИИ травматологии и ортопедии имени Н.Н.Приорова, Ленинградского НИИ травматологии и ортопедии, Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова. Они разработали методики, позволяющие применять электроток направленного действия при свежих переломах, когда в силу