Використання електромагнітних хвиль радіочастотного діапазону в медичних цілях

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Об’ємний тепловий ефект ЗВЧ-, а також УВЧ-випромінювання широко використовується в медицині. Фізіотерапевтичні методи, які засновані на використанні електромагнітних хвиль ЗВЧ діапазону, в залежності від довжини хвилі отримали дві назви: мікрохвильова терапія (частота – 2375 МГц, довжина хвилі – 12,6 см) і ДЦ-терапія (частота – 460 МГц, довжина хвилі – 65,2 см).

Первинна дія ЗВЧ хвиль обумовлена коливаннями іонів в розчинах електролітів, а аткож атомів або молекул в полярних діелектриках, які викликаються змінним високочастотним електромагнітним полем хвилі, що проникає всередину об’єкта. При цьому в одиниці тканини виділяється кількість тепла, яка прямо пропорційна відносній діелектричній проникненості тканини ε, круговій частоті ω і квадрату інтенсивності електромагнітного поля I:

(12.6.1.)

Глибина проникнення електромагнітних хвиль в біологічну тканину залежить від здібності цих тканин поглинати енергію хвилі. Сантиметрові хвилі проникають в м’язи, шкіру на глибину до 2 см, в жирову тканину, кості – біля 10 см. Дециметрові хвилі проникають на глибину в 2 рази більшу.

ЗВЧ-хвилі слабко взаємодіють зі шкірою і жировою клітковиною, а в м’язах і внутрішніх органах інтенсивно поглинаються. Тому м’язи і внутрішні органи відчувають найбільше нагрівання при мікрохвильовій терапії. Багато тепла виділяється в рідинах, які заповнюють різні порожнини.

Нагрівання, яке викликане УВЧ- і ЗВЧ-випромінюванням, є неоднорідним внаслідок неоднорідності самого організму. В деяких місцях можуть з’являтися локальні перегрівання. Причиною цього явища може бути виникнення стоячих хвиль у середовищі. Іноді місцеве перегрівання може компенсуватися механізмами тепловіддачі. Наприклад, поглинання випромінювання мембранами відбувається у 4 рази більш інтенсивніше, ніж оточуючими тканинами, однак поглинена енергія майже зразу ж розсіюється в оточуюче мембрану середовище. Найбільш чутливими органами є ті, котрі мають добру теплоізоляцію і/або недостатнє кровопостачання, наприклад, внутрішні органи, кристалик і склоподібне тіло ока.

Пухлини також погано постачаються кров’ю, ніж оточуючі тканини, що затримує розсіювання тепла. Тому при ЗВЧ-опроміненні пухлини нагріваються в більшій мірі, ніж здорові тканини. На цьому засновано лікування онкологічних захворювань ЗВЧ-випромінюванням. Комбінація ЗВЧ-опромінення з хіміо- і радіо-терапією дає добрі результат

Сьогодні відомо, що тривале ЗВЧ-опромінення викликає гіпоксію (знижений вміст кисню у тканинах), зниження працездатності, підвищення втомлюваності організму, а також ряд інших зсувів, особливо в нервовій і серцево-судинній системах. Найбільш часто від подібних симптомів страждає персонал фізіотерапевтичних кабінетів, теле- і радіостанцій і т. ін.

29. §12.7. Вплив випромінювання оптичного діапазону на біологічні об’єкти

Дія випромінювання оптичного діапазону на біологічні об’єкти полягає у наступному:

- під дією інфрачервоного випромінювання в організмі викликається відчуття тепла;

- під дією випромінювання видимого діапазону – в організмі відбуваються зорові реакції, фотосинтез (утворення органічних сполук за рахунок енергії світла), фототаксис (рух мікроорганізмів до світла та від нього); фототропізм (повертання листя і стеблин рослин до світла та від нього);

- під дією ультрафіолетового випромінювання – в організмі відбувається синтез вітаміну D, можливе виникнення еритеми (почервоніння шкіри, яке викликане розширенням кровоносних судин шкіри), загар шкіри (через утворення в шкірі пігменту меланіну), а також канцерогенні прояви (утворення пухлин), здійснюється бактерицидний ефект.

З усього діапазону електромагнітного випромінювання людина має рецептори лише до інфрачервоного випромінювання (терморецептори) і до видимого (зорові рецептори).

Процеси, що відбуваються в біологічних системах при впливі випромінювання оптичного діапазону, називаються фотобіологічними. Виділяють наступні їхні стадії: фото фізичну – поглинання кванта світла й перенесення енергії збудженого стану; фотохімічну – хімічні перетворення молекул, і фізіологічну – відповідь організму на випромінювання.

Поглинання кванта випромінювання оптичного діапазону приводить до порушення молекули, а отже, до підвищення її реакційної здатності, у результаті чого можуть відбуватися хімічні реакції, які були б неможливі в темряві. Такі реакції називаються фотохімічними, а продукти, що утворяться в них - фотопродуктами. Безпосередній вплив світла на хімічну речовину найчастіше приводить до утворення нестабільних продуктів, які в ланцюзі наступних реакцій перетворюються в стабільні. Ці реакції, як правило, уже не вимагають дії світла.

В ультрафіолетовому й видимому діапазонах випромінювання відбуваються π—π*-і п —π*- електронні переходи. Нагадаємо, що π -це електрон, що бере участь в утворенні π -зв'язку, а n-електрон - це незв’язаний p -електрон, не утворюючий хімічний зв'язок, але здатний переходити на збуджений рівень (π *). Тому в ультрафіолетовій і видимій областях спектра інтенсивно поглинають хімічні сполуки, що мають у своїй сполуці сполучені подвійні зв'язки й кільцеві групи, що володіють π -електронною системою.

Чим більше в молекулі сполучених подвійних зв'язків N, тим більшою є довжина хвилі λ, на яку доводиться максимум поглинання світла. Приблизно цю величину можна визначити за наступною формулою:

(12.5.1.)

де m -маса електрона, c -швидкість світла; l- довжина одного елемента ланцюга сполучених, подвійних зв'язків; h -постійна Планка.

Наприклад, максимуми поглинання ненасичених жирних кислот приходяться на λ <220 нм, а максимум поглинання ретиналя – зсувається уже в видиму область.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?