Eletrofisiologia Clinica

a eletricidade é uma forma básica de energia e pode produzir efeitos significativos sobre os tecidos bio-lógicos. Este capítulo se propõe a rever brevemente conceitos básicos de eletricidade e de eletromag-netismo, que formam uma base para a compreensão da estimulação elétrica terapêutica. as equações que descrevem fenômenos elétricos são mantidas em um mínimo, e analogias frequentes são usadas para permitir que o leitor visualize o que pode estar acontecendo nos tecidos humanos enquanto a estimulação elétrica é aplicada. o foco do capítulo é a conceitualização de fenômenos elétricos importantes, em vez de memorização. Uma outra proposta é apresentar a terminologia usada para descrever de forma qualitativa e quantitativa as correntes elétricas empregadas nas aplicações clínicas. Esses termos serão usados em todo o texto para assegurar a comunicação clara, sem ambiguidade, e a uniformidade dos detalhes técni-cos dos procedimentos de estimulação. os leitores que recentemente completaram o estudo da física da eletricidade podem pular a primeira seção, sobre conceitos fundamentais em eletricidade, e começar a leitura na seção “linguagem de correntes Eletroterapêuticas”.

COnCEITOS FunDAMEnTAIS DE ELETRICIDADE

carga elétrica campo elétrico Voltagem condutores e isolantes corrente elétrica resistência e condutância lei de ohm capacitância e impedância LInGuAGEM DE CORREnTES ELETROTERAPêuTICAS

Designações tradicional e comercial das correntes RESuMO QuESTõES DE REvISãO REFERênCIAS

1coNcEitos Básicos EM ElEtriciDaDE

E tErMiNologia coNtEMporâNEa Na ElEtrotErapia

Andrew J. Robinson

16 andrew J. robinson & lynn snyder-Mackler

COnCEITOS FunDAMEnTAIS DE ELETRICIDADE

Carga elétrica

Carga elétrica (ou apenas “carga”) é uma pro-priedade física fundamental, do mesmo modo que “massa” e “tempo” são propriedades físicas fundamentais. O problema em tentar explicar a carga é que ela é operacionalmente definida. Isto é, nunca se pode ver uma carga, mas, por meio de experimentação, se pode ver como a carga se manifesta. Por exemplo, um profes-sor de física pode demonstrar como o atrito da roupa sobre o âmbar (uma resina fóssil amare-lada) permite que ele atraia substâncias de peso leve, como pedaços de papel. Cientistas antigos descreveram essa propriedade do âmbar como eletricidade estática, que nada mais é que uma manifestação da força de atração eletromagné-tica exercida pelas partículas carregadas dentro do âmbar. O âmbar se torna carregado ao trocar elétrons pelos dos átomos da roupa friccionada. Como resultado, tanto a roupa quanto o âmbar mostram a capacidade de atrair ou repelir uma variedade de outros objetos carregados.

Carga é a propriedade da matéria que é a base da força eletromagnética. Experimentos criados para caracterizar as propriedades da carga elétrica mostraram que existem dois ti-pos de carga elétrica, positiva e negativa (1). No nível mais simples, a carga é carregada pe-los elétrons (carga negativa) e prótons (carga positiva) dos átomos. Cargas iguais repelem-se e cargas opostas atraem-se. A carga pode ser transferida de um objeto para outro (as cargas podem ser separadas), mas não pode ser criada nem destruída. O conceito de carga elétrica não está limitado ao nível subatômico da matéria. Um átomo eletricamente neutro é aquele que contém um número igual de prótons e elétrons. Se um átomo de um elemento perde elétrons sem mudar o número de prótons no núcleo, torna-se positivamente carregado. Se ele ganha elétrons, torna-se negativamente carregado. Os átomos de elementos com excesso ou de-ficiência de elétrons são chamados de íons. Os átomos que são positivamente carregados são chamados de cátions e os negativamente carre-gados são chamados de ânions.

Objetos e substâncias também podem se tornar eletricamente carregados. Considere as

cargas nos terminais de uma simples pilha seca. Como consequência das reações químicas que ocorrem dentro da pilha, um terminal de metal (o cátodo) ganha elétrons e se torna negativa-mente carregado, enquanto o outro terminal de metal (o ânodo) perde elétrons e se torna positi-vamente carregado. O ânodo e o cátodo de uma pilha são às vezes chamados de polos da pilha. O termo polaridade é usado para indicar a car-ga relativa (positiva ou negativa) dos terminais ou condutores essenciais de um circuito elétrico em qualquer momento no tempo.

A força exercida entre as duas cargas elétricas pode ser determinada de modo expe-rimental e é expressa em coulombs (C). A força de coulomb (F) entre duas cargas estacioná-rias, (q1) e (q2), é proporcional à magnitude e ao sinal das cargas e inversamente propor-cional ao quadrado da distância (r) entre elas, como expresso pela lei de Coulomb:

Fa (q1 × q2) / r2

A lei apenas estabelece que, quanto maio-res as cargas respectivas ou mais próximas as duas cargas, maior será a força atrativa (ou re-pulsiva) entre elas. As forças de coulomb dos elétrons e dos prótons são iguais em magnitu-de, mas opostas em sinal. A força de coulomb para um único elétron é 1,6 x 10-19C. Assim, produzir uma carga de 1 C requer a presença de 6,24 x 1018 elétrons.

Campo elétrico

A força elétrica das partículas carregadas é transportada para outras partículas carrega-das pelo campo elétrico (E) que cada carga cria. As cargas transmitem força através de um campo elétrico de uma maneira análoga ao modo como a força de gravidade da Terra é transmitida pelos campos gravitacionais. As características dos campos elétricos criados entre duas substâncias opostamente carrega-das e duas substâncias da mesma carga são ilustradas na Figura 1.1.

voltagem

Para entender o conceito de voltagem, considere a situação desenhada na Figura 1.2. A substância

Eletrofisiologia clínica 17

grande carregada A é trazida para perto da substância pequena B, carregada de forma seme-lhante. Conforme as duas massas carregadas são aproximadas, a força de repulsão de coulomb de A é transmitida através do campo elétrico de A e é “sentida” por B – aumentando a energia poten-cial elétrica de B (PE). Se livre para se mover, B irá deslocar-se para uma nova posição a alguma distância (d) de sua posição original. Quando B é movida, a substância A fez o trabalho (W) que equivale ao produto da força média de coulomb aplicada a B e a distância movida por B; isto é,

W = F × d

Como a substância B se move, a energia potencial obtida a princípio pela interação com A é perdida fazendo o trabalho. Assim,

W = ∆PE

Uma vez que o trabalho feito é direta-mente proporcional à carga sobre B, e uma vez que a mudança na energia potencial também é diretamente proporcional à carga sobre B (qA), a voltagem (V) é definida como

V = ∆PE / qB

A voltagem é a mudança na energia po-tencial elétrica entre dois pontos em um campo elétrico por unidade de carga e é sinônimo do termo diferença de potencial elétrico. De um pon-to de vista mais prático, a voltagem representa a força motriz que faz as partículas carregadas se moverem e é muitas vezes chamada de força

eletromotriz, ou FEM. As voltagens são produ-zidas quando substâncias carregadas de forma oposta são separadas, quando substâncias com cargas iguais são aproximadas ou quando par-tículas carregadas dentro de um sistema não são distribuídas de modo uniforme. A unidade--padrão para a voltagem é o volt (V). Um volt é igual à relação de 1 j (joule) de mudança por 1 coulomb de carga:

1 V = 1 J / 1 C

As voltagens usadas em aplicações eletroterapêuticas podem ser tão pequenas quanto a amplitude do milivolt (mV, 10-3 V, mi-lésimos de um volt) ou tão altas quanto várias centenas de volts (aplicados sobre um tempo extremamente curto).

Condutores e isolantes

As partículas carregadas, como elétrons em me-tais ou íons em solução, tenderão a se mover ou mudar de posição em virtude de suas in-terações com outras partículas carregadas. Em outras palavras, as partículas carregadas ten-derão a mover-se na matéria quando existirem diferenças de potencial elétrico. Essas partículas devem estar livres para se mover quando sub-metidas a uma voltagem. Aquelas substâncias nas quais as partículas carregadas se movem facilmente quando colocadas em um campo elétrico são chamadas de condutores. Metais

FIGuRA 1.1

linhas do campo elétrico em volta de partículas carregadas opostamente (A) e duas cargas iguais (B).a configuração das linhas do campo reflete a atração das partículas carregadas de maneira oposta e a repulsão entre partículas carregadas de forma semelhante.

A B


como o cobre são bons condutores. Os átomos dos metais tendem a liberar os elétrons de sua camada orbital externa de maneira muito fácil quando colocados em um campo elétrico. Se uma substância negativamente carregada for trazida para perto de uma extremidade de um fio de metal longo, os elétrons mais próximos da substância serão deslocados ao longo do fio longe da massa de carga similar.

Os tecidos biológicos contêm partículas carregadas em solução na forma de íons, como sódio (Na+), potássio (K+) ou cloreto (Cl–). Os tecidos humanos são condutores porque os íons ali são livres para se mover quando ex-postos a forças eletromotrizes. A capacidade dos íons de moverem-se nos tecidos humanos varia de tecido para tecido. O músculo e o ner-vo são bons condutores, enquanto a pele e a gordura são condutores fracos.

Em contraste com as substâncias que permitem movimento fácil de partículas carre-gadas em um campo elétrico, os isolantes são substâncias que tendem a não permitir o mo-vimento livre de íons ou elétrons. A borracha e muitos plásticos são bons isolantes.

Corrente elétrica

As propriedades das cargas elétricas em mo-vimento são de maior importância para a compreensão da estimulação eletroterapêutica do que as propriedades das cargas em repouso. O movimento de partículas carregadas atra-vés de um condutor em resposta a um campo elétrico aplicado é chamado de corrente (I). A

condução de carga elétrica através da matéria de um ponto para outro é a transferência de energia, que causa mudanças fisiológicas duran-te a aplicação clínica da estimulação elétrica.

Produzir corrente elétrica requer

a) a presença de partículas carregadas livre-mente móveis em alguma substância e

b) a aplicação de uma força motriz para movê-las.

Em circuitos metálicos, os elétrons são as partículas carregadas móveis, enquanto nos sistemas biológicos, os íons em líquidos corpo-rais (soluções eletrolíticas) são as partículas carregadas. As forças que induzem corrente e líquidos biológicos são as voltagens aplica-das. A magnitude da corrente induzida em um meio condutor é diretamente proporcional à magnitude da voltagem aplicada:

Corrente a Voltagem (I a V )

A corrente é definida como a quantidade de carga (q) passando por um plano no condu-tor por unidade de tempo (t), ou

I = ∆q / ∆t

A unidade de medida-padrão para a corrente é o ampère (A), que é igual ao mo-vimento de 1 C de carga através de um ponto em um segundo. As correntes usadas em apli-cações eletroterapêuticas são muito pequenas e em geral são medidas em miliampères (mA, 10-3 ampères, milésimos de um ampère) ou em microampères (mA, 10-6 ampères, milioné-simos de um ampère).

FIGuRA 1.2

o efeito de aproximar dois objetos semelhantemente carregados (tendo cargas qa e qB). (A) posição fixa. (B) a força de repulsão de coulomb (f) entre os dois objetos tenderá a separá-los por alguma distância (d).

qA qB

d

qB

F

A B


Resistência e condutância

A magnitude do fluxo de carga é determinada não só pelo tamanho da força motriz (volta-gem), mas também pela facilidade relativa com a qual os elétrons ou os íons conseguem se mover através do condutor. Essa característica dos con-dutores pode ser descrita de duas maneiras. A propriedade dos condutores chamada resistência (R) descreve a oposição relativa ao movimen-to de partículas carregadas em um condutor. Inversamente, a propriedade chamada condu-tância (G) descreve a facilidade relativa com a qual as partículas carregadas se movem em um meio. Para metais, a resistência depende da área de seção transversal (A), comprimento (L) e re-sistividade (r) do condutor pela fórmula

R = r (L /A).

A unidade de resistência-padrão é o ohm (W). A magnitude da corrente induzida em um condutor é inversamente proporcional à resis-tência do condutor:

I a 1 / R

Uma maneira alternativa de descre-ver a capacidade de partículas carregadas de moverem-se em condutores, condutância, é inversamente relacionada à resistência:

R = 1 / G.

A unidade de condutância-padrão é o siemens (S; o mho não é mais usado).

A resistência de condutores elétricos é análoga à oposição ao movimento fluido que ocorre em sistemas hidráulicos. Assim como a resistência ao movimento fluido aumenta enquanto o diâmetro do cano diminui (ou o comprimento do cano aumenta), a resistência à corrente elétrica aumenta enquanto o diâme-tro do condutor diminui (ou o comprimento do condutor aumenta).

Lei de Ohm

A relação entre os fatores voltagem e resistên-cia que determina a magnitude da corrente (I) é expressa na lei de Ohm:

I = V / R ou V = I × R

Essa lei apenas estabelece que a corrente induzida em um condutor aumenta à medida que a força motriz aplicada (V) é aumentada ou à medida que a oposição para o movimento de carga (R) é diminuída. De modo alternati-vo, a lei de Ohm pode ser expressa em termos de condutância em vez de resistência:

I = V × G ou V = I / G

Capacitância e impedância

A fim de entender a corrente nos tecidos bioló-gicos, dois outros conceitos elétricos também devem ser introduzidos. Capacitância é a propriedade de um sistema de condutores e isolantes que lhe permite armazenar carga. As correntes produzidas nos tecidos biológicos são influenciadas não só pela resistência do te-cido, mas também por sua capacitância.

Em um aparelho de circuito elétrico, o capacitor é feito de duas placas finas de metal separadas por um isolante (ou dielétrico) (Fig. 1.3 A). Se uma voltagem fixa for aplicada atra-vés do capacitor, a corrente não passará pelo aparelho devido à presença do material iso-lante. Contudo, a diferença de potencial entre as duas placas do capacitor exerce uma força sobre as moléculas do isolante, aumentando a energia potencial dentro dessas moléculas (Fig. 1.3B). Se a voltagem aplicada for removida, a energia armazenada (diferença de potencial elétrico através do capacitor) permanecerá até que o capacitor seja descarregado por meio de alguma trilha condutora.

Um capacitor armazena energia elétrica de uma maneira similar àquela da membrana impermeável elástica colocada em um siste-ma hidráulico. Considere a situação ilustrada na Figura 1.3C, em que uma membrana de borracha fina é colocada na base de um tubo inelástico. Um pistão é usado para produzir uma força motriz sobre o fluido – nenhum líquido passa realmente pela membrana (ne-nhuma corrente é produzida); a força motriz faz com que a membrana se distenda (Fig. 1.3D). A membrana armazena energia devido a sua forma distendida. Se a válvula no tubo for fechada e a pressão do pistão liberada, a membrana permanecerá na posição distendi-da e de armazenagem de energia até que a


válvula seja reaberta (Fig. 1.3E). Se a válvula for reaberta, o recuo da membrana produzi-rá um movimento do fluido (corrente) que continuará até que ela retorne para sua po-sição original, de repouso. Dessa forma, a membrana elástica no circuito hidráulico ar-mazena energia que induz uma corrente de fluido exatamente como um capacitor arma-zena energia elétrica que induz uma corrente elétrica. Observe que a membrana no tubo

bloqueia o fluxo de líquido (corrente) através dele quando uma pressão de pistão constante unidirecional é aplicada, exatamente como um capacitor bloqueia a corrente elétrica contínua quando uma voltagem constante é aplicada. Embora tendam a bloquear corren-tes contínuas, os sistemas capacitivos tendem a permitir que as correntes alternadas pas-sem. Para um sistema em uma determinada capacitância, quanto mais alta a frequência

FIGuRA 1.3

gráfico de um capacitor em um circuito elétrico simples em estados descarregado (A) e carregado (B). Um capacitor armazena energia elétrica pela deformação de moléculas dielétricas. Um analógico hidráuli-co de um capacitor descarregado (C), capacitor de carga (D) e capacitor carregado com força de carrega-mento removida (E). a energia é armazenada na deformação de uma membrana elástica impermeável.

Membrana

interruptor aberto; capacitor descarregado

interruptor fechado; capacitor carregado

PilhaPilha

A

C

B

D E

Metal MetalDielétrico

Válvula aberta

Válvula aberta

Válvula aberta


da corrente alternada, melhor a corrente pas-sará pelo sistema.

A capacitância de um capacitor ou de qualquer sistema de condutores e isolantes construído de maneira semelhante é expressa em Faraday (F); 1 F é a magnitude de capacitân-cia, já que 1 C de carga é armazenado quando 1 V de diferença de potencial é aplicado.

O termo impedância (Z) descreve a opo-sição às correntes alternadas, assim como o termo resistência descreve a oposição às cor-rentes contínuas. A impedância leva em conta tanto a oposição capacitiva quanto a resistiva para o movimento de partículas carregadas. Quando se trata de estimulação elétrica clí-nica, é mais apropriado expressar a oposição à corrente com relação à impedância, porque os tecidos humanos são mais bem modelados como redes complexas de resistores e capaci-tores (R–C). Já que a impedância depende da natureza capacitiva dos tecidos biológicos, sua magnitude depende da frequência da estimu-lação aplicada. Em geral, quanto mais alta a frequência de estimulação, mais baixa será a impedância dos tecidos. A unidade-padrão da impedância é o ohm.

LInGuAGEM DE CORREnTES ELETROTERAPêuTICAS

Designações tradicional e comercial das correntes

As correntes elétricas têm sido usadas como propostas terapêuticas há centenas de anos. Com o desenvolvimento de diferentes formas de geradores elétricos durante o século XX, os tipos de correntes elétricas empregados nas aplicações terapêuticas proliferaram. A intro-dução no mercado da saúde de vários tipos de estimuladores que produzem diferentes formas de corrente elétrica tem sido acompanhada por muita confusão na comunicação a respeito das características das correntes geradas. Antes de 1990, nenhum sistema tinha sido desenvol-vido para padronizar descrições de correntes elétricas usadas em eletroterapia.

A caracterização das correntes eletro-terapêuticas foi muitas vezes dirigida pelos desenvolvimentos históricos ou pelo setor co-mercial. A Figura 1.4 mostra alguns dos vários

tipos de correntes empregadas nos primeiros tempos da eletroterapia e suas designações tradicionais. A Figura 1.5 ilustra vários perfis de ondas de correntes (ou voltagem) designa-das comercialmente.

A diferenciação entre esses tipos de cor-rentes tradicionais e comerciais era muitas vezes baseada somente em uma única carac-terística de corrente, como a amplitude de voltagem ou a frequência de estimulação. Tais distinções unidimencionais levaram a desig-nações dicotômicas – como estimuladores de “baixa voltagem versus alta voltagem” ou “bai-xa frequência versus média frequência” – que subsistem até hoje. Uma apreciação por clíni-cos praticantes a respeito dessas designações de correntes eletroterapêuticas é importante porque a literatura publicada ao longo dos anos 1980 usou a terminologia tradicional ou comercial e os clínicos educados nessa época continuam a usá-la. Na metade dos anos 1980, a Seção sobre Eletrofisiologia Clínica (SCE) da Associação Americana de Fisioterapia reconhe-ceu que tais descrições arbitrárias de correntes eletroterapêuticas junto com a proliferação de designações comerciais de correntes favorece-ram a confusão na comunicação relacionada a eletroterapia. Em uma tentativa de aliviar o problema, a SCE desenvolveu uma monografia padronizando a terminologia. A monogra-fia, que foi recentemente atualizada, fornece diretrizes para descrições qualitativas e quan-titativas de correntes eletroterapêuticas (2).

Tipos de correntes eletroterapêuticas

Correntes elétricas usadas na eletroterapia clínica em geral podem ser divididas em três tipos: contínua, alternada e pulsada (pulsátil). Esta seção do capítulo diferencia esses tipos de corrente com base em suas características qua-litativas e quantitativas.

Corrente contínua

O fluxo unidirecional contínuo ou ininter-rupto de partículas carregadas é definido como corrente contínua (CC). No contexto de aplicações clínicas, esse fluxo deve continu-ar ininterrupto por, no mínimo, 1 segundo


FIGuRA 1.4

Designações tradicionais de correntes elétricas selecionadas usadas historicamente na prática clínica. cada gráfico mostra mudanças na amplitude de corrente sobre o tempo.

amplitude de corrente



0

0

0

galvânica

alternada

alta frequência amortecida

alta frequência não amortecida Estática

pulsação alternada

galvânica interrompida sinusoidal

farádica

tempo

tempo

tempo

para ser considerado corrente contínua. Essa forma de corrente tem sido tradicionalmente referida como corrente “galvânica”; contudo, esse não é mais o termo preferido. A corrente contínua em um circuito eletrônico simples é produzida por uma voltagem de magnitude fixa aplicada a um condutor com uma re-sistência fixa (Fig. 1.6 A). A fonte da força eletromotriz fixa (FEM) é a pilha, na qual as reações químicas produzem um excesso de elétrons em um polo (cátodo) e uma deficiên-cia de elétrons no polo oposto (ânodo). A oposição à corrente no circuito é represen-tada como um resistor. Quando o interruptor no circuito está fechado, os elétrons fluem de

uma área de alta concentração (cátodo) para uma de baixa concentração (ânodo). Esse flu-xo, que é impedido pela resistência do fio, irá continuar até que a diferença de carga entre os terminais seja eliminada – quando as re-ações químicas dentro da pilha não podem mais fornecer elétrons livres para o terminal negativo. Embora o movimento das partículas carregadas nesse circuito seja dos terminais negativos para os positivos, a corrente (I) é, por convenção, especificada como se moven-do dos terminais positivos para os negativos. A corrente que flui por esse circuito está re-presentada na Figura 1.6C, um gráfico da amplitude de corrente sobre o tempo.


FIGuRA 1.5

Designações comerciais de correntes elétricas selecionadas disponíveis a partir de determinados estimu-ladores contemporâneos. os gráficos mostram mudanças na amplitude de corrente sobre o tempo ou na amplitude de voltagem sobre o tempo.

corrente interferencial

galvânica de alta voltagem

corrente russa

corrente diadinâmica

0

0

0

0

I

I

I

V

100 ms

10 ms 10 ms 10 ms

O movimento dos elétrons nesse circuito simples é análogo ao movimento das molécu-las de água em um circuito hidráulico simples (Fig. 1.6B). A força motriz nesse modelo de fluido é representada como a diferença de pres-são criada pela bomba e é análoga à diferença de voltagem através da pilha. As moléculas de água são análogas aos elétrons livres no circui-to elétrico. A resistência hidráulica (oposição ao fluxo de água) é representada sobretudo

pelo estreitamento da tubulação na metade do circuito e é análoga à resistência do fio em nosso circuito elétrico simples. O líquido fluirá no circuito contanto que a bomba mantenha uma diferença de pressão, bem como o fluxo de elétrons irá continuar desde que a pilha mantenha uma diferença de potencial elétrico. O volume do líquido que passa por um ponto no circuito fluido por unidade de tempo (cor-rente) permanecerá constante, uma vez que o


gradiente de pressão permaneça constante e a geometria da tubulação seja mantida. Uma queda no gradiente de pressão ou no diâme-tro do tubo reduzirá o fluxo de líquido, assim como uma queda na voltagem ou um aumento na resistência do circuito reduzirá o fluxo de elétrons.

A corrente contínua induzida em uma solução eletrolítica aquosa contendo íons car-regados de modo positivo e negativo (cátions e ânions respectivamente), está associada com o movimento desses dois tipos de íons em direções opostas. A Figura 1.7 ilustra os mo-vimentos iônicos em uma solução eletrolítica

FIGuRA 1.6

gráfico de um simples circuito elétrico mostrando o movimento unidirecional de elétrons em resposta a uma força motriz constante. (A) analógico hidráulico de um circuito elétrico simples mostrando movi-mento unidirecional de líquido em resposta a pressão constante produzida por uma bomba. (B) represen-tação gráfica de corrente contínua sobre uma amplitude de corrente versus porção de tempo (C).

Movimento do elétron

ânodoI cátodo

Bateria

amperímetro interruptor corrente = voltagemresistência

corrente = pressão da bombaresistência do tubo

resistor (r)A

B

C

0

BombaVálvula

resistência

fluxômetro


interruptor fechado ou válvula aberta

interruptor aberto ou válvula fechada

tempo


quando a solução é exposta a um campo elé-trico de voltagem constante. Como pode ser observado na figura, os ânions se movem na direção do ânodo, e os cátions migram na di-reção do cátodo. O movimento de cada tipo de íon na solução ocorre em um ritmo fixo, con-tanto que a voltagem da pilha seja constante. A migração de íons ou de moléculas carrega-das eletricamente de acordo com suas cargas, quando expostas a uma FEM fixa, é chamada de eletroforese e é a base da iontoforese, uma técnica terapêutica usada para conduzir me-dicações carregadas eletricamente através da pele (ver Cap. 10). A Figura 1.7 também ilustra a liberação de gases perto dos eletrodos, que muitas vezes acompanha os efeitos da CC sobre soluções eletrolíticas. Nesse caso, uma reação de redução ocorre no cátodo para produzir gás hidrogênio (H2) e uma reação de oxidação ocorre no ânodo para produzir gás oxigênio (O2). O uso de energia elétrica para produzir tais reações químicas é chamado de eletrólise.

Corrente alternada

A corrente alternada (CA) é definida como o fluxo bidirecional contínuo ou ininterrupto de partículas carregadas. Para produzir esse tipo

de corrente, a voltagem aplicada por meio de um circuito simples oscila em magnitude, e a polaridade da voltagem aplicada é perio-dicamente (pelo menos 1 vez por segundo) revertida. Os elétrons no circuito movem-se primeiro em uma direção. Quando o campo elétrico é revertido, os elétrons se movem de volta a suas posições originais. Uma corrente alternada pode ser produzida rodando uma fonte de voltagem fixa no circuito, como ilus-trado na Figura 1.8A. A corrente alternada que flui por esse circuito é representada na Figura 1.8C, um gráfico da amplitude de corrente sobre o tempo. As correntes alternadas são ca-racterizadas pela frequência (f) de oscilações e pela amplitude do movimento do elétron ou do movimento iônico. A frequência da CA é ex-pressa em hertz (Hz) ou em ciclos por segundo (cps). A recíproca de frequência (1/f) define um valor, conhecido como período, que é o tempo entre o início de um ciclo de oscilação e o início do ciclo seguinte.

Um melhor entendimento de correntes alternadas pode ser obtido se levarmos em con-sideração as forças e os fluxos em um sistema cheio de líquido. A corrente elétrica alternada é análoga ao fluido em um sistema fechado que se move primeiro em uma direção e depois de volta, na direção oposta. Consequentemente,

FIGuRA 1.7

Um exemplo de movimentos iônicos em uma solução com íons carregados negativamente (ânions) que se movem na direção do ânodo e íons carregados positivamente (cátions) que se movem na direção do cátodo quando expostos a um campo magnético fixo. Em soluções aquosas (água como solvente), o gás hidrogênio é liberado do cátodo e o oxigênio é liberado do ânodo.

cátodo ânodogás hidrogênio gás oxigênio

Na+

so24

–


para muitos tipos de corrente alternada não há movimento líquido de partículas carregadas quando o campo elétrico alternado é retirado. Para o líquido mover-se para trás e para a frente em um sistema hidráulico, o gradiente de pres-são deve primeiro ser em uma direção, depois cair por um instante para zero e por fim rever-ter a direção. No caso da bomba hidráulica na

Figura 1.8B, a bomba roda para trás e para a frente mais ou menos como o agitador em uma máquina de lavar. A pressão oscilante produzi-da pela bomba gera um movimento do líquido para trás e para a frente.

Voltagens alternadas aplicadas a solu-ções eletrolíticas (em oposição a um condutor de metal) produzem movimentos cíclicos em

FIGuRA 1.8

circuito elétrico simples no qual uma pilha roda em velocidade constante e muda regularmente a direção da força motriz (voltagem) que age sobre os elétrons no condutor. (A) observe o movimento de vaivém dos elétrons. circuito analógico hidráulico do circuito elétrico em (A), ilustrando o movimento de vaivém da bomba que produz o movimento alternado do líquido dentro do sistema. (B) a representação gráfica da corrente alternada produzida em (A) sobre uma amplitude de corrente versus tempo (C).

tempo

Movimento do elétron

pilha em rotação

amperímetro

I

A

B

C

interruptorresistor (r)

Bomba oscilante

fluxômetro Válvula

resistência


interruptor fechado ou válvula aberta

interruptor aberto ou válvula fechada

0


ânions e cátions na solução. Por algum tempo, esses íons “veem” e “sentem” um ânodo e um cátodo orientados de uma maneira, e então a polaridade dos eletrodos muda. Assim, os íons se movem para trás e para a frente na solução, assim como os elétrons se movem para trás e para a frente nos metais quando expostos a uma voltagem alternada.

As correntes alternadas são usadas em várias aplicações eletroterapêuticas. O uso clí-nico contemporâneo mais comum de CA é em estimulação elétrica interferencial, na qual dois circuitos, cada um produzindo CA sinusoidal, são aplicados de modo simultâneo em um paciente para o tratamento de problemas, como dor.

Corrente pulsada

A corrente pulsada (pulsátil ou interrompida) é definida como o fluxo uni ou bidirecional de partículas carregadas que periodicamente cessa por um período de tempo breve e fini-to. Uma descrição desse tipo de corrente pode não ser encontrada em livros de física básica, mas o termo é importante porque descreve a forma de corrente usada com mais frequência em aplicações clínicas de estimulação elétrica. Os físicos e os engenheiros podem se referir à corrente pulsada como CC interrompida ou CA interrompida. A corrente pulsada é carac-terizada pela unidade elementar desse tipo de corrente, chamada de pulso. Um pulso único é definido como um evento elétrico isolado, se-parado por um período de tempo muito breve e finito do evento seguinte, isto é, um único pulso representa um movimento de partícula carregada por um período muito breve.

Se uma voltagem fixa for aplicada a um circuito elétrico de resistência simples, como mostrado na Figura 1.6A, uma corrente uni-direcional será induzida no condutor. Se o circuito for periodicamente interrompido por um interruptor sendo aberto e fechado, o mo-vimento de elétrons produzido irá começar e parar em sincronia com o fechamento e a abertura do interruptor. A corrente produzida é intermitente e em uma direção, e é referida como corrente pulsada monofásica.

De maneira semelhante, se uma vol-tagem alternada for aplicada a um circuito elétrico simples, como mostrado na Figura 1.8,

e o circuito for interrompido no término de cada ciclo da voltagem alternada, os elétrons nos condutores mover-se-ão brevemente para trás e para a frente, pararão e depois tornarão a oscilar. A corrente produzida é intermitente e o movimento da partícula carregada é bidi-recional. Esta é chamada de corrente pulsada bifásica. As mudanças para cada pulso, na amplitude da corrente pulsada bifásica, são determinadas pelas mudanças na amplitude da voltagem aplicada.

Características descritivas das formas de onda da corrente pulsada ou alternada

As características qualitativas e quantitativas dos pulsos de corrente (ou um único ciclo de CA) são compreendidas com mais facilidade examinando-se graficamente as mudanças de amplitude de corrente (ou voltagem) que ocorrem ao longo do tempo. A forma de um pulso único ou ciclo de CA em um gráfico de corrente versus tempo (ou voltagem vs. tempo) é chamada de forma de onda. Alguns exemplos de formas de onda produzidas por estimula-dores elétricos clínicos disponíveis no mercado são ilustrados nas Figuras 1.4 e 1.5. Um pulso único ou ciclo de CA pode ser evidenciado por suas características dependentes da amplitude e do tempo, assim como várias outras caracte-rísticas descritivas (Quadro 1.1).

Número de fases em uma forma de onda

O termo fase refere-se ao fluxo de corrente uni-direcional em um gráfico corrente/tempo. Um pulso que se afasta da linha de corrente zero (linha de base) em apenas uma direção, como aquela mostrada na Figura 1.9A, é chamado de monofásico. Tal pulso pode ser produzido pela interrupção intermitente de uma fonte de voltagem constante aplicada a um condutor. Em um pulso monofásico, as partículas carre-gadas no meio condutor movem-se por pouco tempo em uma direção, de acordo com sua carga, depois param.

Um pulso que se afasta da linha de base primeiro em uma direção e depois na dire-ção oposta é chamado bifásico (Fig. 1.9A). Esse tipo de pulso pode ser produzido pela


FIGuRA 1.9

características de formas de onda de corrente pulsada ou alternada.

QuADRO 1.1

caractErísticas DEscritiVas DE forMas DE oNDa DE corrENtE pUlsaDa E altErNaDa

Característica Designações comuns

Número de fases Monofásica, bifásica, trifásica, polifásicasimetria de fases simétrica, assimétricaEquilíbrio da carga de fase Equilibrada, desequilibradaforma de onda ou forma da fase retangular, quadrada, triangular, dente-de-serra, sinusoidal, exponencial

Monofásica

simétrica

Equilibrada Desequilibrada

assimétrica

Bifásica

Número de fases

simetria de fases

Equilíbrio da carga de fase

forma de onda ou forma de

fase

A

B

C

D

I

I

I

I

0

0

0

0

tempo

tempo

tempo

tempo

sinusoidal retangular triangular pontiaguda


interrupção intermitente de uma fonte de voltagem alternada aplicada a um circuito elétrico. Em um pulso bifásico, as partículas carregadas movem-se primeiro em uma dire-ção e depois voltam na direção oposta.

Formas de onda com três fases são cha-madas trifásicas, e aquelas com mais de três, polifásicas. Algumas formas de onda produzi-das comercialmente, que foram referidas por outros autores como polifásicas, podem de fato ser uma série ininterrupta de formas de onda bifásicas quando reduzidas ao evento elétrico comum mais simples.

Simetria nas formas de onda bifásicas

Para pulsos bifásicos ou ciclos de CA, a maneira como as cargas se movem para trás e para a frente pode ou não ser a mesma. Se a maneira como a amplitude de corrente varia durante o tempo para a primeira fase de uma forma de onda bifásica for idêntica em natureza mas oposta na direção àquela da segunda fase, a forma de onda bifásica é descrita como simé-trica (Fig. 1.9B). Isto é, uma forma de onda é descrita como simétrica se a primeira fase for a imagem de espelho da segunda fase de um pulso bifásico ou ciclo único de CA. Uma forma de onda é denominada assimétrica se a maneira como a amplitude de corrente varia na primeira fase de um pulso bifásico não for a imagem de espelho da segunda fase (Fig. 1.9B).

Equilíbrio de carga em formas de onda bifásicas

Para formas de onda bifásicas simétricas, a quantidade total de corrente para uma fase é igual ao valor absoluto da corrente total que flui na segunda fase. Essa condição pode ou não ser verdadeira para formas de onda bi-fásicas assimétricas. Se para uma forma de onda bifásica assimétrica o tempo integral para a corrente na primeira fase não for igual em magnitude ao tempo integral na segunda fase, então a forma de onda é chamada de de-sequilibrada. Dito de modo mais simples, se a área sob a primeira fase de uma forma de onda bifásica não for a mesma que a área sob a se-gunda fase, a forma de onda é desequilibrada. Se a área sob a primeira fase de uma forma de

onda bifásica for igual à área sob a segunda fase, a forma de onda é descrita como equili-brada. Exemplos de formas de onda bifásicas equilibradas e desequilibradas são mostrados na Figura 1.9C. A partir de uma perspectiva clínica, o uso de formas de onda desequili-bradas pode resultar em diferenças notáveis na sensação de estimulação sob eletrodos de superfície.

Formas de onda

Uma abordagem descritiva muito comum para a caracterização de formas de onda pulsada e de CA é o uso de termos para indicar a forma geo-métrica das fases do pulso ou do ciclo como elas aparecem no gráfico da corrente (ou voltagem) versus tempo. Designações de formas encontra-das com frequência na literatura profissional e comercial incluem retangular, quadrada, trian-gular, dente-de-serra e pontiaguda. De modo alternativo, as formas podem ser atribuídas com base na função matemática que daria origem a um gráfico (ou porção do mesmo) de forma similar. Dois exemplos de tais designações são formas de onda baseadas em mudanças sinusoi-dais ou exponenciais na corrente (ou voltagem) ao longo do tempo. A Figura 1.9D ilustra várias formas comuns de onda.

Combinando termos qualitativos para descrever correntes pulsadas ou alternadas

Os termos descritivos definidos anteriormente são de valor limitado para o aperfeiçoamento da comunicação sobre correntes eletroterapêu-ticas, a menos que um sistema seja desenvolvido para ligar esses termos de maneira consistente. A Figura 1.10 mostra um gráfico organizacio-nal que pode ser usado para nomear descrições qualitativas para formas de onda de corrente pulsada ou CA. A partir do exame das formas de onda, primeiro determina-se que tipo de cor-rente é mostrada. Depois, o número de fases da forma de onda é definido, seguido pela simetria e equilíbrio de carga para formas de onda bifá-sicas. Por fim, uma designação de forma pode ser nomeada para todo o pulso ou com frequên-cia para a primeira fase de pulsos bifásicos.


A nomeação da forma de onda de corren-te então prossegue da direita para a esquerda ao longo do gráfico. A Figura 1.11 mostra várias formas de onda de corrente e indica a descrição qualitativa dessas correntes usando o sistema mostrado na Figura 1.10. Observe que esse sistema proposto para nomear correntes eletroterapêuticas pode não ser suficiente para descrever todos os tipos possíveis de correntes, mas permite que os fisioterapeutas e outros profissionais descrevam de maneira consisten-te a maioria das correntes usadas na prática contemporânea.

Características quantitativas de correntes pulsadas e alternadas

Características de pulsos únicos

As formas de onda de corrente pulsada ou CA podem ser caracterizadas quantitativamente por suas características dependentes da amplitude e do tempo (Quadro 1.2). A amplitude é uma me-dida da magnitude de corrente com referência

à linha de base de corrente zero em qualquer momento no tempo em um gráfico de corrente versus tempo (Fig. 1.12A). De modo alternati-vo, a amplitude pode ser uma medida da força motriz (voltagem) aplicada para induzir uma corrente quando uma forma de onda é traçada como um gráfico de voltagem versus tempo. As propriedades dependentes de amplitude dos pulsos de corrente (ou pulsos de voltagem) po-dem ser caracterizadas pelas medidas a seguir.

• Amplitude máxima: a corrente (voltagem) máxima alcançada em um pulso monofási-co ou para cada fase de um pulso bifásico.

• Amplitude entre picos: a corrente (volta-gem) máxima medida do pico da primeira fase até o pico da segunda fase de um pul-so bifásico.

Desses dois métodos de medir amplitude de corrente (voltagem), a amplitude máxima de cada fase é recomendada. Outras maneiras para descrever amplitude de corrente, como amplitude eficaz (AE ou eficaz) ou corrente mé-dia por unidade de tempo, depende da forma

FIGuRA 1.10

gráfico do sistema para combinar designações de corrente descritivas na nomeação de formas de onda de corrente alternada ou pulsada.

corrente pulsada

corrente alternada

Monofásica

Bifásica

simétrica

forma

forma

forma

forma

forma

forma

forma

assimétrica

Equilibrada

Equilibrada

Desequilibrada

Desequilibrada

Descrição de corrente qualitativa

simétrica

assimétrica


de onda particular examinada. Por exemplo, o valor de AE para uma forma de onda sinu-soidal pura equivale a aproximadamente 70% do valor da amplitude máxima, enquanto a corrente média para a mesma forma de onda é cerca de 64% do valor máximo. Ilustrações dessas medidas de amplitude de corrente são

apresentadas na Figura 1.12. As medidas de corrente média e corrente eficaz levam em con-ta a forma do pulso e podem refletir com mais precisão a força estimulante da forma de onda do que as medidas de amplitude máximas.

A amplitude das correntes aplicadas usando estimuladores clínicos é às vezes

FIGuRA 1.11

representação gráfica de várias formas comuns de corrente de pulso classificadas com designações “des-critivas” apropriadas. as formas de onda representadas em (B) e (D) foram anteriormente chamadas galvânicas de pulso de alta voltagem e farádica, respectivamente.





A

B

C

D

0

0

0

0

corrente de pulso bifásica sinusoidal, desequilibrada, assimétrica

corrente alternada retangular, desequilibrada, assimétrica

corrente de pulso bifásica retangular, equilibrada, assimétrica

corrente de pulso monofásica de duas pontas

tempo

tempo

tempo

tempo


referida como a intensidade de estimulação. Portanto, os controles nos geradores clínicos que regulam a amplitude de corrente induzida (voltagem) costumam ser rotulados de “inten-sidade”. Já que o termo intensidade é também frequentemente usado para descrever carga de pulso, sendo recomendado que ele não seja usado de modo algum para descrever carac-terísticas de amplitude de formas de onda de corrente pulsada ou CA.

Uma variedade de características de-pendentes do tempo é usada para quantificar pulsos de corrente (Fig. 1.13). As caracterís-ticas de correntes pulsadas dependentes do tempo incluem o seguinte:

• Duração da fase: o tempo decorrido entre o início e o término de uma fase.

• Duração do pulso: o tempo decorrido entre o início e o término de todas as fases em um pulso único; em estimuladores clínicos, a duração do pulso é muitas vezes incorre-tamente classificada de “largura do pulso”.

• Período: o tempo decorrido de um ponto de referência em uma forma de onda de

pulso ou ciclo de CA até o ponto idêntico no pulso seguinte sucessivo; a recíproca de frequência (período = 1/f). Para corrente pulsada, o período é igual à duração do pulso mais o intervalo de interpulso.

• Intervalo interfase: o tempo decorrido entre duas fases sucessivas de um pulso; também conhecido como o intervalo in-trapulso.

• Tempo de transição: o tempo para a margem de entrada da fase aumentar na amplitude a partir da linha de base de corrente zero até a amplitude máxima de uma fase.

• Tempo de extinção: o tempo para a margem de fuga da fase retornar à linha de base de corrente zero a partir da amplitude máxi-ma ou amplitude pico da fase.

Essas características de pulsos depen-dentes do tempo são geralmente expressas em microssegundos (µs, 10-6 segundos, milionési-mos de um segundo) ou milissegundos (ms, 10-3 segundos, milésimos de um segundo) quando se tratar de aplicações de correntes pul-sáteis na eletroterapia clínica.

FIGuRA 1.12

formas de onda ca sinusoidais e suas características dependentes da amplitude. as amplitudes podem ser expressas como amplitudes máximas para cada fase ou amplitude de pulso entre picos. (A) alternativa-mente, amplitudes eficazes (aEs) ou médias podem ser usadas para descrever a magnitude de correntes ou voltagens (B).

tempo



A

B

0

0

amplitude máxima

amplitude máxima

amplitude entre picos

aEMédia


QuADRO 1.2

caractErísticas QUaNtitatiVas DE corrENtEs pUlsaDas E altErNaDas

características dependentes da amplitude amplitude máxima amplitude entre picos amplitude eficaz amplitude média

características dependentes do tempo Duração da fase Duração do pulso tempo de transição tempo de extinção intervalo interpulso intervalo intrapulso período frequência

características dependentes da amplitude e do tempo carga de fase carga de pulso

FIGuRA 1.13

características dependentes do tempo das formas de onda de corrente pulsada ou alternada.

a = duração da faseB = duração do pulsoc = intervalo de interpulsoD = tempo de transiçãoE = tempo de extinção

A

B

C

I

I

I

0

0

0

a

B

f

J

g H

c D E

tempo

tempo

tempo

f = intervalo de intrapulsog = carga de pulsoH = carga de fase

J = período

frequência = 1 período

J


Uma das características quantitativas de pulsos mais importante do ponto de vista fisiológico é a carga carregada por um pulso individual ou fase de um pulso. A carga de fase é definida como o tempo integral de corrente para uma fase única, isto é, a carga de fase é representada pela área sob uma forma de onda de fase única (Fig. 1.13 B). Como tal, essa carga é determinada pela amplitude da fase, bem como por sua duração. A magnitu-de da carga de fase fornecerá uma indicação da influência relativa que um pulso terá em produzir mudanças nos sistemas biológicos. A carga de pulso de um pulso único é o tempo integral para a forma de onda de corrente so-bre todo o pulso (Fig. 1.13B). Para um pulso bifásico típico, a carga de pulso é a soma da área sob cada fase. Para formas de onda mo-nofásicas, a carga de pulso e a carga de fase são iguais. As cargas de fase e de pulso são expressas em coulombs, e as cargas de pulso comumente encontradas na estimulação clíni-ca estão na faixa média de microcoulomb (µC, 10-6, milionésimos de um coulomb).

Características de uma série de pulsos

Além daqueles termos usados para quantificar as características de pulsos individuais, vários termos importantes são usados para descrever uma série de pulsos, a maneira usual como as correntes elétricas são induzidas nos tecidos biológicos para seus efeitos terapêuticos. Entre esses termos estão os dois a seguir:

• Intervalo interpulso: o tempo entre o tér-mino de um pulso e o início do pulso seguinte em uma série; o tempo entre pul-sos sucessivos (Fig. 1.13A).

• Frequência (f): o número de pulsos por unidade de tempo para corrente pulsada expresso em pulsos por segundo (pps); o número de ciclos de CA por segundo expresso em ciclos por segundo (cps) ou hertz (Hz); muitas vezes, em estimulado-res clínicos, a frequência do controle de estimulação é denominada de “variação” (Fig. 1.13C).

Uma vez que a voltagem e a corrente são diretamente proporcionais, muitos dos termos

usados para descrever as características das correntes de’endentes da amplitude e do tem-po também podem ser usados para descrever as características do pulso de voltagem que in-duzem essas formas de onda de corrente.

Modulações da corrente

Modulações de amplitude e de duração. No uso de estimulação elétrica para tratamento de problemas do paciente, as características das correntes relacionadas com a amplitude e com o tempo são com frequência variadas de uma maneira prescrita. As mudanças nas características da corrente podem ser sequen-ciais, intermitentes ou variáveis em natureza e são denominadas modulações. Várias das ca-racterísticas quantitativas da corrente pulsada e da CA são moduladas em aplicações clínicas selecionadas. Variações na amplitude máxima de uma série de pulsos são chamadas de mo-dulações de amplitude (Fig. 1.14A). Mudanças regulares no tempo durante o qual age cada pulso em uma série são referidas como mo-dulações de duração do pulso ou da fase (Fig. 1.14B). As modulações de frequência consistem em variações cíclicas no número de pulsos aplicados por unidade de tempo (Fig. 1.14C). As ilustrações das modulações exibidas na Figura 1.14 ocorrem de maneira sistemática. Modulações na amplitude, duração do pulso ou frequência também podem ser fornecida de modo aleatório.

Uma outra modulação encontrada de forma mais frequente na estimulação elétrica clínica é a modulação de rampa (oscilação). As modulações de rampa são caracterizadas por um aumento (rampa de subida) ou diminuição (rampa de descida) da amplitude de pulso, da duração de pulso, ou de ambos, ao longo do tempo. No passado, as modulações de rampa eram denominadas tempo de transição e tem-po de queda. Contudo, esses dois termos são usados hoje para descrever características de pulso único, não as variações nas característi-cas de uma série de pulsos.Modulações do tempo. Uma série contínua e repetitiva de pulsos (série de pulsos em uma frequência fixa) ou um segmento de CA são chamados de trem (Fig. 1.15A e B). Variações sistemáticas no padrão de entrega de uma


série de pulsos de correntes são referidas como modulações de tempo. Vários termos são hoje reconhecidos para descrever essas modula-ções. Eles incluem o seguinte:

• Burst: uma série de grupos de pulsos ou grupos de ciclos de corrente alternada for-necidos em uma frequência estabelecida sobre um determinado intervalo de tem-po (Fig. 1.15C e D) seguida de um breve intervalo de tempo sem movimento de

partículas carregadas. O intervalo de tem-po durante o qual a série finita de pulsos ou ciclos de CA é fornecida é chamado de duração de burst. O período de tempo entre os bursts é chamado de intervalo interburst. Nas aplicações clínicas contemporâneas de tais modulações burst, a duração de burst e o intervalo interburst são geralmente da ordem de alguns milissegundos. O número de bursts fornecidos por unidade de tempo é chamado de frequência de burst.

FIGuRA 1.14

Exemplos de modulações automáticas de características de estimulação: (A) Modulação de amplitude. (B) Modulação de duração do pulso. (C) Modulação de frequência.




A

B

C

0

0

0

rampa de subida

rampa de subida

aumen-tando a

frequência

reduzindo a frequência

rampa de descida

rampa de descida

tempo

tempo

tempo


FIGuRA 1.15

Exemplos de “trens” de estimulação e modulações burst: (A) trem contínuo de formas de onda de ca bifásicas retangulares, simétricas. (B) trem contínuo de formas de onda de corrente pulsada bifásica re-tangular, simétrica. (C) formas de onda de ca sinusoidal e moduladas por bursts. (D) formas de onda de corrente pulsada sinusoidal e moduladas por bursts.





A

B

C

D

tempo

tempo

tempo

tempo

0

0

0

0

Em algumas formas de eletroterapia, trens de pulso, trens de CA ou série de bursts são aplicados em pacientes sem qualquer inter-rupção durante todo o período de tratamento. Tal padrão de estimulação é muitas vezes des-crito como um modo contínuo de estimulação. Em muitas outras abordagens, trens de pulso, trens de ciclos de CA ou série de bursts costu-mam ser aplicados em indivíduos por tempos

que variam de alguns segundos até um minuto ou mais, seguidos por períodos comparáveis sem estimulação alguma antes da estimu-lação ser reiniciada. Isto é, trens ou série de bursts são intermitentes ou interrompidos de modo regular. Tais padrões de estimulação são caracterizados quantitativamente por dois intervalos de tempo, chamados on time e off time, definidos a seguir:


• On time: o tempo durante o qual um trem de pulsos, trens de CA ou uma série de bursts são fornecidos em uma aplicação terapêutica.

• Off time: o tempo entre trens de pulsos, trens de CA ou uma série de bursts.

Uma caracterização proximamente associada dos padrões de estimulação in-terrompidos, usados em muitas aplicações clínicas, está incluída no conceito do ciclo de trabalho. O ciclo de trabalho da estimulação é a razão de on time para a soma de on time mais off time multiplicada por 100, expresso em porcentagem (Fig. 1.16).

on timeCiclo de trabalho = ———————— × 100% (on time + off time)

Por exemplo, se o on time é igual a 10 segundos e o off time igual a 30 segundos, o ciclo de trabalho para tal padrão de estimula-ção seria 25% (Fig. 1.16A). Um padrão bem diferente de estimulação com um on time de 5 segundos e off time de 10 segundos produz o mesmo ciclo de trabalho de 25% (Fig. 1.16B). Por essa razão e porque em alguns casos o ciclo de trabalho foi erroneamente equacio-nado com a razão simples de on time dividida por off time, surgiu a confusão do uso do ter-mo ciclo de trabalho. Para a documentação clara de padrões de estimulação, on time e off time específicos de estimulação devem ser es-pecificados, em vez de serem usados ciclo de trabalho ou razões on/off time.

FIGuRA 1.16

Exemplos de estimulação on time e off time e o conceito de ciclo de trabalho, com correntes pulsadas monofásicas de 2 pps em amplitude fixa: (A) 10 s on time e 20 s off time. (B) 5 s on time e 20 s off time. (C) 5 s on time e 10 s off time.




tempo

tempo

tempo

ciclo de trabalho = 33%



10 s

5 s

5 s

20 s

20 s

10 s

A

B

C

0

0

0


RESuMO

Este capítulo apresentou conceitos fundamentais em eletricidade e padronizou a terminologia associa-da à aplicação de correntes eletroterapêuticas. o exame dos conceitos elétricos básicos foi incluído para relembrar o leitor sobre entidades e princípios físicos que formam uma base para a compreensão de eventos químicos e elétricos associados a aplicações clínicas de eletricidade. a terminologia quanti-tativa e qualitativa padronizada foi apresentada para facilitar a comunicação clara entre pesquisadores, clínicos, estudantes e fabricantes envolvidos no uso e no desenvolvimento da eletroterapia clínica. com essa finalidade, a terminologia padronizada é usada durante os demais capítulos. as várias característi-cas quantitativas definidas neste capítulo representam os aspectos da estimulação elétrica que devem ser selecionados ou regulados por terapeutas ou outros profissionais a fim de empregar a eletroterapia de maneira segura e eficaz para atingir resultados terapêuticos.

QuESTõES DE REvISãO

Para as respostas, veja o Apêndice B.

1. a força motriz que faz as partículas carregadas se moverem é chamada de _____________________ , _____________________ ou _____________________ .

2. o movimento das partículas carregadas em um condutor é chamado de ____________________________ .

3. a oposição ao movimento das partículas carregadas em um circuito elétrico é chamada de _____________________ .

4. a oposição ao movimento dos íons nos sistemas biológicos é chamada de __________________________ .

5. o polo negativo de uma pilha ou circuito elétrico é chamado de _____________________ e o positivo é chamado de _____________________ .

6. os íons carregados positivamente são chamados de _____________________ , e os carregados negativa-mente são chamados de _____________________ .

7. os ânions são atraídos para o [cátodo/ânodo] e repelidos do [cátodo/ânodo].

8. a lei de ohm descreve a relação entre ___________________ , __________________ e ___________________ .

9. Quanto maior a voltagem aplicada a um circuito elétrico, maior será o/a ________________________ , produzido(a) no circuito.

10. para uma voltagem aplicada fixa, se a impedância do tecido for diminuída, a magnitude da corrente será ________________________ .

11. os três tipos de corrente usados na eletroterapia contemporânea são ________________________ , ________________________ e ________________________ .

12. a forma da representação visual de correntes em um gráfico de corrente de amplitude versus tempo é chamada de ________________________ .

13. Dê a unidade de medida-padrão para:a. correnteb. força eletromotrizc. resistênciad. capacitância

(a)

(a)

(a)(b) (c)

(a)

(a) (b) (c)

(b)

(b)

(b)

(c)


e. impedânciaf. condutânciag. frequência de corrente pulsadah. frequência de corrente alternada (ca)i. amplitude máxima (corrente)j. duração do pulsok. carga de fasel. on time/off time

14. Utilize o fluxograma da figura 1.10 para determinar as descrições qualitativas para as correntes esquematizadas a seguir.





A

B

C

D

tempo

tempo

tempo

tempo

0

0

0

0


15. Desenhe os seguintes tipos de corrente em gráficos de corrente de amplitude versus tempo.a. corrente pulsada bifásica, triangular, simétricab. corrente pulsada bifásica, retangular, equilibrada, assimétricac. corrente alternada sinusoidal, desequilibrada, assimétricad. corrente pulsada monofásica, quadrada

16. para as formas de onda de corrente pulsada mostradas, forneça classificações para as características dependentes da amplitude e do tempo marcadas com as letras.

a. b. c. d. e. f. g.

17. se a estimulação de corrente pulsada on time é de 20 segundos e off time de 60 segundos, o ciclo de trabalho de estimulação é ________________________ .

18. Qual o significado dos termos (a) “rampa de subida” e (b) “rampa de descida”?

19. o que é burst?

20. o que é modulação de amplitude?

REFERênCIAS

1. Urone, P.P. Physics with Health Science Applications. New York: Harper and Row; 1986:264–343.

2. American Physical Therapy Association. Electrotherapeutic Terminology in Physical Therapy. Alexandria, VA: Section on Clinical Electrophysiology And American Physical Therapy Association; 2001.

tempo

f g

0

a

b c d e


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Eletrofisiologia Clinica