ประเภทพื้นฐานของกระแสไฟฟ้า (Basic Current Types)
กระแสไฟฟ้าที่ใช้ใน electrotherapy แบ่งออกเป็น 3 ประเภทพื้นฐาน ซึ่งมีคุณสมบัติและข้อบ่งชี้ที่แตกต่างกัน
|
ประเภท |
ลักษณะ |
ตัวอย่างการใช้ |
ข้อพิจารณา |
|
Direct Current (DC) |
กระแสตรง ไหลทิศทางเดียวตลอด |
Iontophoresis, wound healing, bone healing |
ระวัง electrochemical burns ที่ขั้ว — ต้องการ buffering |
|
Alternating Current (AC) |
กระแสสลับ เปลี่ยนทิศทางสม่ำเสมอ ไม่มีเฟสพักที่ศูนย์ |
IFC (carrier wave), Russian current |
ไม่ก่อให้เกิด net ion movement จึงไม่มี electrochemical effect |
|
Pulsed Current (PC) |
กระแสที่ส่งเป็นช่วงๆ มีเฟสพักระหว่างพัลส์ |
ยืดหยุ่นสูงสุด ปรับ waveform, width, frequency ได้อิสระ |
ประเภทพื้นฐานของกระแสไฟฟ้า (Basic Current Types)
กระแสไฟฟ้าที่ใช้ใน electrotherapy แบ่งออกเป็น 3 ประเภทพื้นฐาน ซึ่งมีคุณสมบัติและข้อบ่งชี้ที่แตกต่างกัน
|
ประเภท |
ลักษณะ |
ตัวอย่างการใช้ |
ข้อพิจารณา |
|
Direct Current (DC) |
กระแสตรง ไหลทิศทางเดียวตลอด |
Iontophoresis, wound healing, bone healing |
ระวัง electrochemical burns ที่ขั้ว — ต้องการ buffering |
|
Alternating Current (AC) |
กระแสสลับ เปลี่ยนทิศทางสม่ำเสมอ ไม่มีเฟสพักที่ศูนย์ |
IFC (carrier wave), Russian current |
ไม่ก่อให้เกิด net ion movement จึงไม่มี electrochemical effect |
|
Pulsed Current (PC) |
กระแสที่ส่งเป็นช่วงๆ มีเฟสพักระหว่างพัลส์ |
TENS, NMES, HVPC, microcurrent |
ยืดหยุ่นสูงสุด ปรับ waveform, width, frequency ได้อิสระ |
Direct Current (DC) — กระแสตรง
DC ไหลในทิศทางเดียวอย่างต่อเนื่อง ทำให้ ion ในเนื้อเยื่อเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกันตลอด ก่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่ขั้วทั้งสอง และทำให้เกิด net migration ของ ion ในทิศทางที่กำหนด คุณสมบัตินี้เป็นพื้นฐานของ iontophoresis โดย cathode (−) ผลัก anion ของยา เช่น dexamethasone เข้าสู่เนื้อเยื่อ ส่วน anode (+) ผลัก cation เช่น lidocaine ในทางกลับกัน ข้อระวังสำคัญของ DC คือการสะสมผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเคมีที่ขั้วซึ่งอาจก่อให้เกิด chemical burn ได้ จึงต้องมีการ buffering และตรวจสอบขีดจำกัดของ current density (ไม่เกิน 0.5 mA/cm²)
Alternating Current (AC) — กระแสสลับ
AC เปลี่ยนทิศทางอย่างสม่ำเสมอโดยไม่มีช่วงหยุดพักที่ศูนย์ ทำให้ net ion movement เป็นศูนย์ ไม่เกิดผลทางเคมีที่ขั้ว แต่กระตุ้นเนื้อเยื่อได้ดีที่ความถี่เหมาะสม AC ความถี่สูง (เช่น 2,500-4,000 Hz ที่ใช้เป็น carrier wave ของ Russian current และ IFC) สามารถผ่านผิวหนังได้ง่ายกว่าเนื่องจาก capacitive impedance ต่ำลงที่ความถี่สูง แต่ความถี่นี้สูงเกินไปที่จะกระตุ้นกล้ามเนื้อโดยตรง จึงต้องถูก modulate ให้มีช่วง burst หรือ beat ที่ความถี่ต่ำกว่าเพื่อให้เกิดผลทางคลินิก
Pulsed Current (PC) — กระแสพัลส์
PC ส่งกระแสเป็นพัลส์สั้นๆ ที่มีช่วงพัก (interpulse interval) ระหว่างพัลส์ ทำให้สามารถปรับพารามิเตอร์ได้หลากหลายที่สุด PC เป็นประเภทกระแสที่ใช้แพร่หลายที่สุดในทางคลินิก เพราะสามารถออกแบบให้กระตุ้นเฉพาะชนิดของเส้นใยประสาทที่ต้องการได้ ตามช่วงเวลา (phase duration) ความถี่ (pulse rate) และความเข้ม (amplitude) ที่เลือก
พารามิเตอร์ของ Waveform และนัยทางคลินิก
ความเข้าใจพารามิเตอร์ของ waveform เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปรับการรักษาให้ตรงกับเป้าหมายทางคลินิก ตารางด้านล่างสรุปพารามิเตอร์หลักพร้อมนัยทางคลินิก
|
พารามิเตอร์ |
หน่วย |
นัยทางคลินิก |
|
Phase Duration / Pulse Width |
ไมโครวินาที (µs) หรือ มิลลิวินาที (ms) |
ความกว้างของพัลส์ กำหนดชนิดของเส้นใยประสาทที่ถูกกระตุ้น: สั้น (< 150 µs) กระตุ้น sensory nerve; ยาว (200-400 µs) กระตุ้น motor nerve |
|
Pulse Rate / Frequency |
พัลส์ต่อวินาที (pps) หรือ Hz |
ความถี่ของพัลส์ กำหนดชนิดของ muscle contraction: ต่ำ (1-20 pps) = twitch; กลาง (35-50 pps) = tetanic; สูง (> 80 pps) = smooth tetanic |
|
Amplitude / Intensity |
mA หรือ V |
ความเข้มของพัลส์ กำหนดขนาดของบริเวณที่กระตุ้นและประเภทเส้นใยที่ตอบสนอง |
|
Phase Charge |
ไมโครคูลอมบ์ (µC) |
ประจุรวมต่อหนึ่ง phase = Amplitude × Phase Duration กำหนดขนาดผลทางสรีรวิทยา |
|
Duty Cycle |
เปอร์เซ็นต์ (%) |
สัดส่วน on-time ต่อ total time สำคัญมากใน NMES เพื่อป้องกันกล้ามเนื้อล้า |
|
Ramp Time |
วินาที (s) |
เวลาที่ amplitude ค่อยๆ เพิ่มขึ้นถึงระดับที่ตั้ง ช่วยให้กล้ามเนื้อหดตัวสบายกว่า |
|
Modulation |
หลากหลาย |
การเปลี่ยนแปลง amplitude, frequency หรือ pulse width ตามเวลา เพื่อลด nerve accommodation |
|
Modulation: ทำไมต้องเปลี่ยนพารามิเตอร์ระหว่างการรักษา • Nerve accommodation คือปรากฏการณ์ที่เส้นประสาทปรับตัวต่อการกระตุ้นรูปแบบเดิมซ้ำๆ ทำให้ต้องใช้ intensity สูงขึ้นเรื่อยๆ เพื่อได้ผลเดิม • Modulation ของ amplitude (AM), frequency (FM) หรือ pulse width (PWM) ช่วยลด accommodation ทำให้เส้นประสาทไม่คุ้นชินและตอบสนองดีขึ้นตลอดการรักษา • เครื่อง TENS สมัยใหม่มักมีโหมด Burst, Modulation และ Random เพื่อลดปัญหานี้ |
ผลทางสรีรวิทยาของกระแสไฟฟ้าต่อเนื้อเยื่อ
เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าสู่เนื้อเยื่อ ผลทางสรีรวิทยาที่เกิดขึ้นแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มหลักตามกลไก ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของกระแส ความเข้ม และระยะเวลาที่ใช้
|
ผล |
กระแสที่ก่อ |
กลไก |
การนำไปใช้ |
|
Electrochemical Effects |
DC เท่านั้น |
ปฏิกิริยาเคมีที่ขั้ว anode และ cathode, ion migration ในเนื้อเยื่อ |
Iontophoresis (นำยา), wound healing ผ่าน galvanotaxis ของเซลล์ |
|
Electrothermal Effects |
กระแสทุกชนิดที่มี intensity สูงพอ |
ความร้อนจาก Joule heating (Q = I²Rt) ในเนื้อเยื่อที่มีความต้านทาน |
ผลเสริมความร้อนตื้น ระวังใน current density สูงเกิน |
|
Electrophysical Effects |
PC, AC ที่เหมาะสม |
Depolarization ของ nerve และ muscle membrane กระตุ้นให้เกิด action potential |
TENS (ลดปวด), NMES (กระตุ้นกล้ามเนื้อ), IFC (deep tissue) |
การตอบสนองของเนื้อเยื่อที่ตื่นตัวได้ต่อกระแสไฟฟ้า
คุณสมบัติของเส้นใยประสาทชนิดต่างๆ และความไวต่อการกระตุ้น
เส้นใยประสาทแบ่งออกตามขนาด ปลอกไมอีลิน และความเร็วในการนำกระแส ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความง่ายในการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า เส้นใยขนาดใหญ่ที่มีปลอกไมอีลินหนาถูกกระตุ้นได้ง่ายกว่าเส้นใยขนาดเล็ก การเลือก phase duration ที่เหมาะสมจึงช่วยให้สามารถกระตุ้นได้เฉพาะเจาะจงต่อชนิดเส้นใยที่ต้องการ
|
ชนิด |
ขนาด |
ความไว |
Phase Duration |
หน้าที่ |
|
Aα (Type I) |
ใหญ่มาก (12-20 µm) |
สูง |
สั้น (< 80 µs) |
Motor ไปกล้ามเนื้อ, Proprioception |
|
Aβ (Type II) |
ปานกลาง (6-12 µm) |
สูง |
สั้น-ปานกลาง (80-150 µs) |
สัมผัส, แรงกด (กระตุ้นง่าย = TENS แบบ conventional) |
|
Aδ (Type III) |
เล็ก (1-5 µm) |
ปานกลาง |
ปานกลาง (150-300 µs) |
ปวดเฉียบพลัน, อุณหภูมิ |
|
C (Type IV) |
เล็กมาก (0.2-1.5 µm) |
ต่ำ |
ยาว (> 300 µs) |
ปวดเรื้อรัง, อุณหภูมิ, การอักเสบ |
ระดับของการตอบสนองต่อกระแสไฟฟ้า
การปรับ intensity ของกระแสไฟฟ้ากำหนดว่าจะเกิดการตอบสนองในระดับใด ซึ่งสัมพันธ์โดยตรงกับเป้าหมายทางคลินิกที่ต้องการ
|
ระดับ |
เส้นใยที่ถูกกระตุ้น |
ความรู้สึกของผู้ป่วย |
ตัวอย่างการนำไปใช้ |
|
Sensory (Sub-motor) |
Aβ fiber |
รู้สึกซ่า เจ็บเล็กน้อย ไม่เห็นกล้ามเนื้อหดตัว |
TENS แบบ conventional (high-rate) เพื่อ gate control pain relief |
|
Motor |
Aα + Aβ fiber |
เห็นและรู้สึกกล้ามเนื้อหดตัว ผู้ป่วยทนได้ |
NMES เพื่อ muscle re-education, TENS แบบ acupuncture-like |
|
Noxious/Strong Motor |
Aδ + C fiber (บางส่วน) |
เจ็บมาก กล้ามเนื้อหดตัวแรง |
เพื่อกระตุ้นการหลั่ง endorphin (brief intense TENS) |
กลไกลดปวดของ Electrotherapy: Gate Control และ Endorphin Release
Gate Control Theory
Gate Control Theory ของ Melzack และ Wall (1965) อธิบายว่าการกระตุ้นเส้นใยประสาทขนาดใหญ่ที่ไม่รับความปวด (Aβ fibers) ที่ระดับไขสันหลังสามารถยับยั้งการส่งผ่านสัญญาณปวดจากเส้นใยขนาดเล็ก (Aδ และ C fibers) ผ่าน interneuron ที่ทำหน้าที่เป็น “ประตู” ใน substantia gelatinosa ของ dorsal horn TENS ความถี่สูง (80-150 Hz) และ phase duration สั้น (< 150 µs) กระตุ้น Aβ fiber ได้เฉพาะเจาะจง ทำให้ “ประตู” ปิดและลดสัญญาณปวดที่ส่งขึ้นสู่สมอง ผลจะเกิดขึ้นเร็วแต่หมดไปค่อนข้างเร็วหลังหยุดรักษา
Endogenous Opioid Release
TENS ความถี่ต่ำ (1-10 Hz) และ phase duration ยาว (200-300 µs) กระตุ้น Aδ และ C fibers ซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นระบบ endogenous opioid โดยกระตุ้นให้สมองและไขสันหลังหลั่ง beta-endorphin, enkephalin และ dynorphin ซึ่งเป็นสารลดปวดตามธรรมชาติ ผลของวิธีนี้เกิดขึ้นช้ากว่า Gate Control (20-30 นาทีหลังเริ่มรักษา) แต่อยู่ได้นานกว่าหลังหยุดรักษา และสามารถถูกบล็อกด้วย naloxone ซึ่งเป็นหลักฐานยืนยันกลไกนี้
|
สรุปการเลือก TENS Mode ตามเป้าหมายลดปวด • Conventional TENS (High-rate): 80-150 Hz, phase duration < 150 µs, intensity ระดับ sensory — Gate Control, ผลเร็ว เหมาะกับปวดเฉียบพลัน • Acupuncture-like TENS (Low-rate): 1-10 Hz, phase duration 200-300 µs, intensity ระดับ motor — Endorphin release, ผลช้าแต่นาน เหมาะกับปวดเรื้อรัง • Brief Intense TENS: 150 Hz, phase duration สูง, intensity สูงมาก (noxious level) — ใช้สั้นๆ ก่อนทำหัตถการเจ็บปวด • Burst TENS: Low-rate burst ซ้อน High carrier — รวมทั้ง Gate Control และ Endorphin ผู้ป่วยทนได้ดีกว่า acupuncture-like TENS |
บทสรุป
ความเข้าใจในประเภทของกระแสไฟฟ้า พารามิเตอร์ waveform และผลทางสรีรวิทยาทั้งสามกลุ่ม ช่วยให้นักกายภาพบำบัดสามารถออกแบบโปรแกรม electrotherapy ที่ตรงกับเป้าหมายทางคลินิกได้อย่างแม่นยำ การเลือก phase duration ที่เหมาะสมกำหนดว่าจะกระตุ้น sensory หรือ motor nerve การเลือก frequency กำหนดชนิดของ muscle contraction และกลไกลดปวดที่ต้องการ ส่วนการ modulate พารามิเตอร์ช่วยป้องกัน nerve accommodation ที่ลดประสิทธิภาพการรักษา ทั้งหมดนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการทำความเข้าใจกระแสบำบัดเฉพาะชนิดในตอนที่ 3
เอกสารอ้างอิง (References)
- Michlovitz, S. L. (2011). Modalities for Therapeutic Intervention (5th ed.). F.A. Davis Company.
- Cameron, M. H. (2018). Physical Agents in Rehabilitation: From Research to Practice (5th ed.). Elsevier.
- Bélanger, A. Y. (2015). Therapeutic Electrophysical Agents: Evidence Behind Practice (3rd ed.). Wolters Kluwer.
- Melzack, R., & Wall, P. D. (1965). Pain mechanisms: a new theory. Science, 150(3699), 971–979.
- Robinson, A. J., & Snyder-Mackler, L. (2008). Clinical Electrophysiology: Electrotherapy and Electrophysiologic Testing (3rd ed.). Lippincott Williams & Wilkins.