Использование электромагнитных волн в медицине

Электромагнитное излучение в медицине

Использование электромагнитных волн в медицине

Основные направления (тенденции) современной радиотехники: проникновение идей радиотехники в медицину

Введение.

Не так давно исполнилось 100 лет со дня первого в мире применения электромагнитных волн в практических целях.

6 февраля 1900 года русский физик, изобретатель радио Александр Попов, узнав о несчастье — 27 рыбаков было унесено в Балтийское море на оторванной льдине, — дал на 50-километровое расстояние радиодепешу на остров Гогланд, у которого стоял ледокол «Ермак», — срочно выйти в море на поиски потерпевших. Так благодаря «чуду новейшей техники» были спасены люди.

Прошедшие сто лет явились истинным триумфом использования электромагнитной энергии человеком. Трудно представить современную жизнь без радио, телевидения, радиолокации, интернета. Но вся эта техника берет свое начало от тех скромных первых опытов великого русского ученого.

Оказалось, что, преобразуя электромагнитные волны (чем занимается современная радиотехника) можно сделать звук видимым, а свет слышимым.

Современные физики ведут борьбу за освоение новых, более коротких длин электромагнитных волн, новые диапазоны которых открывают невиданные возможности.

Идеи радиотехники находят широкое применение во многих областях человеческой деятельности, в том числе и медицине.

Электромагнитное излучение в медицине.

После изобретения радио по мере создания все более мощных радиопередатчиков у людей, работающих на радиостанциях, стали наблюдаться странные явления; отмечались главным образом нарушения нервной системы, а у лиц, долгое время работающих на радиостанции, часто повышалась температура. Поскольку эти симптомы не были связаны с какими-либо соматическими заболеваниями, возникла догадка, что они обусловлены радиоволнами. Это явление получило название «радиолихорадки».

Ученых прежде всего интересовал механизм действия электромагнитных излучений на живой организм.

В ту пору уже были известны электрические процессы, происходящие в живом организме, поэтому логически напрашивался вывод, что организм, в котором возникают электрические явления, не может оставаться безучастным по отношению к внешнему электромагнитному полю.

Ученые давно знали, что удар тока вызывает сокращение мышц. Кроме того, было показано, что организм человека наиболее чувствителен к току частотой 50-100 Гц, а к токам более высоких или более низких частот чувствительность снижается.

Следовательно, радиопередатчики, работающие на частоте нескольких сотен кило- и даже мегагерц, не должны были вызывать раздражения. Однако этому выводу противоречили симптомы, отмечающиеся у сотрудников радиостанций.

Из физики известно, что если радиоволны поглощаются какой-то средой, то электромагнитная энергия превращается в тепловую и среда нагревается.

Поскольку электромагнитное излучение вызывает повышение температуры у живого организма, ученые предположили, что неприятные ощущения людей обусловлены повышенным образованием тепла в результате воздействия электромагнитного излучения.

Эта гипотеза была подтверждена экспериментально (в ее пользу также служил тот факт, что во время второй мировой войны солдаты, обслуживающие радиолокационные устройства, обнаружили, что микроволновое излучение радиолокаторов действует согревающе: в зимнее месяцы люди обогревали в пучке излучения радиолокатора озябшие руки). Одновременно некоторые прозорливые исследователи осознали пользу, которую может принести тепловой эффект радиоизлучения для лечения больных.

Общий недостаток традиционных способов лечения теплом обусловлен тем, что тепловая энергия поступает в организм из источника тепла, находящегося вне его, путем теплопередачи.

Это обуславливает неравномерное распределение тепла между тканями; согревается главным образом внешняя поверхность (кожа) и прилегающая к ней жировая клетчатка, тогда как температура более глубоких тканей и органов (мышц, сухожилий) практически не изменяется, хотя, как правило, именно они нуждаются в воздействии тепла.

Чтобы на несколько градусов повысить температуру в глубоко расположенных тканях, на поверхность тела следовало бы поместить источник тепла с температурой 70-800С. По вполне понятным причинам это невозможно из-за опасности ожогов и сильной боли (нервные окончания, воспринимающие боль, находятся в поверхностном слое кожи).

Использование радиоизлучения высоких частот позволяет добиваться повышения температуры внутри организма и осуществлять более глубокий прогрев тканей.

Один из методов, которые используется в медицине, — метод конденсаторного поля. Участок тела, нуждающийся в прогревании, располагают между двумя металлическими электродами, не соприкасающимися с телом. Расположенные друг против друга электроды ведут себя как две пластины плоского конденсатора, а через конденсатор может проходить ток высокой частоты.

Однако, все же этот способ непригоден для прогревания глубоко расположенных тканей. Как показали эксперименты, электромагнитное излучение проникает в тело тем глубже, чем выше частота излучения.

Ученые доказали, что излучение радиолокационных устройств, работающих на частоте 2500 МГц, пригодно для терапии.

Поскольку это излучение попадает в микроволновый диапазон, лечебный метод, основанный на их использовании, получил название микроволновой терапии.

Аппараты микроволновой диатермии позволяют прогреть находящиеся в глубине ткани в большей или по крайней мере в такой же степени, как и кожный покров. Применяются преимущественно для лечения ревматических заболеваний.

Высокочастотные аппараты диатермии пригодны и для «атермической» терапии, т.е. терапии, не связанной с повышением температуры тела.

При этой процедуре в организме больного образуется такое незначительное количество тепловой энергии, которое не дает тепла. Этот метод особенно благоприятно действует при острых воспалительных процессах.

Известно также, что по окончании такого лечения в облученных участках еще долго сохраняется расширение сосудов; это улучшает кровообращение в очаге воспаления.

Радиотелеметрия.

В наше время запуск космических кораблей стал почти повседневным занятием. В том случае, когда на борту корабля находятся космонавты, прежде всего интересует состояние их жизненно важных функций.

Центр управления полетами получает подробную информацию о давлении, частоте пульса и дыхания, температуре тела астронавта и т.д. посредством телеметрии.

(Измерение на расстоянии посредством радиоволн называется радиотелеметрией).

Диагностика на расстоянии играет поэтому очень важную роль. Разработка телеметрических приборов является одной из задач современной радиотехники. Рассмотрим как действует один из таких приборов (электрокардиограф):

Потенциал действия сердца улавливается электродами, прикрепленными к различным точкам грудной клетки. Усилитель электрокардиографа воспринимает биотоки сердца. Усиленные сигналы поступают в модулятор передатчика, а модулированные ими высокочастотные электромагнитные колебания посылаются антенной в пространство.

Антенна приемного устройства улавливает радиоволны, которые демодулятором приемного устройства преобразуются в первоначальные ЭКГ-сигналы. Таким образом получают обычную электрокардиограмму. Максимальное расстояние между передающим и принимающим устройствами зависит от мощности передатчика и чувствительности приемника.

Радиус действия обычных телеметрических устройств от нескольких десятков метров до нескольких километров.

Очевидно, что телеметрические устройства значительно сложнее обычных измерительных приборов, при этом они должны иметь небольшие размеры и быть транспортабельными. Благодаря достижениям современной радиотехники создание портативных медицинских аппаратов и приборов сейчас не представляет особых проблем.

Иными словами, телеметрия в наши дни нужна не потому, что без нее нельзя осуществить непосредственную связь между больным и медицинской аппаратурой. Основным достоинством этого метода является возможность получения достоверных, объективных результатов.

Каждому известно из собственного опыта, что даже простейшее медицинское обследование не проходит бесследно для больного, и вполне вероятно, что его волнение скажется на результатах измерения. Искажения результатов, вызванных психологическими факторами, можно избежать, если производить исследование не в присутствии врача, а при помощи телеметрического прибора.

Передающее устройство прикрепляют к больному, который находится в палате или, например, прогуливается по больничному саду, а врач при помощи принимающего устройства следит за интересующими его жизненными функциями.

В некоторых случаях патологические изменения не удается установить традиционными методами исследования.

Так, случается, что электрокардиограмма, снятая у лежачего больного может не показать отклонений, хотя больной жалуется на сердце.

Причина чаще всего заключается в том, что боли проявляются лишь при физической нагрузке, но обычный электрокардиограф не позволяет снять кардиограмму у движущегося больного.

Биотелеметрические приборы важны также в тех случаях, когда непосредственный врачебный осмотр не представляется возможным, например во время космического полета. Сказанное справедливо и для спортивной медицины: в задачу врача входит определить переносимость нагрузок спортсменом во время тренировок.

Без телеметрического прибора это возможно лишь при условии, что спортсмен на время прервет тренировку, а врач зафиксирует данные исследования.

Однако такой способ не позволит определить, что, например, произошло со спортсменом, который вынужден был прервать бег на длинную дистанцию, ибо к моменту прибытия врача физиологические параметры бегуна уже изменились.

Гораздо более достоверные данные можно получить, если к бегуну прикреплен миниатюрный телеметрический датчик. При этом врач при помощи принимающего устройства в состоянии следить за сердечной деятельностью спортсмена (частотой пульса, данным ЭКГ и т.д.).

Телеметрический метод исследования позволяет спортивному врачу проследить за состоянием спортсмена на тренировках и в нужное время подвести его к наилучшей спортивной форме.

Многими выдающимися достижениями последних лет спортсмены, несомненно, обязаны тому, что во время тренировок они пользовались телеметрическими устройствами.

Широкому внедрению биотелеметрического метода препятствует относительно высокая стоимость приборов.

Кроме того, данные, полученные телеметрическим путем во время движения исследуемого, не всегда поддаются обычным методам расшифровки.

Однако, эти недостатки устранимы и можно смело утверждать, что введение телеметрического метода в медицинскую практику открывает новые возможности ранней и точной диагностики заболеваний.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s29447t11.html

Излучение в медицине

Использование электромагнитных волн в медицине

В современном мире очень много источников различных излучении. Оснавными  источниками неионизирующего излучения в окружающей среде являются:

  • линии электропередач (ЛЭП): частота излучения – 60Гц, напряжение – до 765 кВ, в результате напряженность электрического поля достигает 9 кВ/м;
  • радио- и телепередатчики, радионавигационные системы: частота излучения 10 кГц + 300 МГц;
  • высокочастотные печи, медицинские аппараты для высокочастотного прогрева, зубоврачебные ультрозвуковые аппараты, радары, системы линейной связи, промышленные печи для нагрева и сушки: микроволновое излучение в радиочастотном диапозоне 300 МГц+300ГГц;
  • тепловые потоки, испускаемые любым телом, нагретым сверх средней температуры: инфракрасное излучение 3∙1011 Гц + 3∙1014 Гц;
  • солнечный свет и свет от любых искуственных источников, электродуговые разряды, излучения лазеров: излучение в видимом диапазоне  3∙1014 Гц + 8∙1014 Гц;
  • солнце, флюоресцентные лампы, промышленные ультрофиолетовые установки, аппараты для стерилизации, фотопечати и т.д. : ультрафиолетовое излучение 8∙1014 Гц + 1,5∙1015 Гц.

Наибольшую опасность для человека представляет излучение в интервале частот 30 + 300 МГц (80МГц — средняя частота резонанса человеческого тела). Излучение более низких частот проходит через человеческий организм, не принося ему вреда.

Излучение частот 300 МГц + 3 ГГц проникает только в тонкий поверхностный слой организмов, вызывая резкий нагрев внутренних тканей.

Излучение часотой более 3 ГГц не проникает через кожный покров организмов и не оказывает заметного биологического воздействия.

Неионизирующие излучения негативно воздействуют на нервную и сердечно-сосудистую системы организмов, вызывают нарушения в механизме роста и развития биологических объектов, действуют на мембраны клеток, разрушая их структуру, вызывают отклонение в функционировании иммунологических систем и систем термической адаптации, приводят к поведенческим изменениям живых организмов [1].

Лечебно-профилактическое применение ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение занимает в оптическом участке спектра электромагнитных волн диапазон от 400 до 180 нм.

Внутри этого диапазона условно выделены 3 области: область А-длинноволновое ультрафиолетовое излучение (ДУФ); область Б-средневолновое ультрафиолетовое излучение (СУФ); область С-коротковолновое ультрафиолетовое излучение (КУФ).

Такое деление обусловлено особенностями биологического действия на организм ультрафиолетовых лучей каждой из указанных областей.

Физико-химические основы и механизм действия ультрафиолетового излучения. Входящее в состав солнечного света ультрафиолетовое излучение является важным постоянным фактором внешней среды, необходимым для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма.

УФ-излучение поглощается в основном кожей и проникает в ткани на глубину до 1мм, вызывая разрушение белков. Продолжительное и интенсивное облучение УФ-лучами вызывает на участке воздействия выраженное покраснение кожи-ультрафиолетовую эритему.

Между непосредственным действием УФ-лучей и появлением видимой реакции кожи проходит 2-8 ч. Этот промежуток времени называется скрытым периодом реакции на УФ-облучение.

Появляющиеся на месте облучения активные продукты разрушения белков вызывают расширение сосудов, отек кожи, миграцию лейкоцитов, а также раздражают многочисленные рецепторы кожи и внутренних органов.

Внешние клинические проявления эритемы соответствуют типичной картине асептического воспаления кожи. Появляющаяся через несколько часов после достаточно интенсивного облучения эритема имеет четкие границы и насыщенно- красную равномерную окраску.

На двое сутки она достигает максимальной интенсивности, сопровождаясь при этом умеренной отечностью кожи и болевыми ощущениями. В следующие дни эритема постепенно стихает, оставляя после себя пигментацию. Характер эритемной реакции кожи зависит от индивидуальных особенностей организма и многих других факторов, например: пол, возраст и др.

Формирование эритемной реакции кожи сопровождается десенсибилизацией, снижением болевой чувствительности, усилением фагоцитарной активности клеток, мобилизацией защитных функций кожи. Усиление кровотока и лимфотока на участке ультрафиолетовой эритемы способствует регенерации эпителия, ускорению оброзования соединительной ткани.

Это имеет важное практическое значение для ускорения заживления язв и ран, особенно при замедленном течении процессов восстановления.

СУФ-излучение солнца и искусственных источников радиации способствует превращению содержащихся в коже человека провитаминов в витамин D3 , который играет важную роль в фосфорно-кальциевого обмена в организме.

При недостатке витамина D3 в организме вследствие длительного исключения действия УФ-лучей на кожу развивается ряд нарушений: замедление окостенения  скелета ребенка, снижение механической прочности костей, кариес зубов и др. Поэтому для профилактики и лечения некоторых заболевании необходимо УФ-облучение в субэритемных, постепенно нарастающих дозах.

УФ-облучение оказывает стимулирующее действие на иммунную систему организма, на функции симпатико-адреналовой системы. Излучение всего ультрафиолетового участка спектра обладает бактерицидным свойством.

Наиболее высокий бактерицидный эффект имеют УФ-лучи коротковолнового диапазона, который используется для обеззараживания воздуха помещений  (операционные, учебные классы, палаты и др.), питьевой воды, дезинфекции посуды и пр. Во время эпидемий гриппа проводят санацию воздуха помещений УФ-лучами, в результате которой погибает 70-80% микробов.

Основные показания для местных УФ-облучений в эритемных дозах: заболевания внутренних органов (пневмония, бронхит, гастрит и др.); заболевания нервной и мышечной системы  (неврит, радикулит, невралгия, миозит и др.); кожные болезни (пиодермия, псориаз, рожистое воспаление), хирургические болезни (ушибы, переломы костей, раны-инфицированные); заболевание костей и суставов [2].

Лечебно-профилактическое применение магнитотерапии. Магнитотерапия – лечебный метод, в основе которого лежит воздействие на ткани больного постоянным или переменным низкочастотным магнитным полем.

В качестве лечебного средства от многих болезней естественные и искусственные постоянные магниты пытались применять на протяжении многих веков. Интерес к лечебному использованию постоянных магнитов возрос в последние десятилетия в связи с появлением эластичных магнитов – магнитофоров, а также ферритовых кольцевых магнитов, предназначенных для лечебного применения.

Магнитное поле – особый вид материи, действующий на движущиеся тела, имеющие электрический заряд, а также на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния движения.

Постоянное магнитное поле, существующее между концами пластинки (стержня) из магнитной стали или концами железного сердечники катушки, по которой проходит постоянный электрический ток, действует на движущиеся в участке тела человека электрически заряженные частицы (электроны, ионы, дипольные молекулы).

Если в участке воздействия постоянное магнитное поле расположен движущиеся проводник, например кровь в кровеносных сосудах, то в нем возникает электрический ток. Углерод, фосфор, сера, вода и большинство органических соединений (белки, углеводы и др.) относятся к диамагнитным веществам, т.е. к веществам, электроны в атомах и молекулах которых не образуют общего магнитного момента.

Магнитная проницаемость тканей животного организма близка к единице, поэтому внешнее магнитное поле избирательного действия на ткани практически не оказывает. Основными характеристиками магнитного поля являются его направленность и напряженность.

За направление вектора напряженности магнитного поля во внешней среде и в постоянных магнитах условно принято направление от северного полюса к южному. Напряженность – это силовая характеристика магнитного поля в вакууме. Она измеряется в Международной системе единиц (СИ) в амперах на метр (А/м). Силовой характеристикой магнитного поля в вещественной среде, например в воздухе, является магнитная индукция, единицей которой в СИ является тесла (Тл).

В результате магнитотерапии понижается эмоциональная напряженность, нормализуется сон, улучшаются процессы кровообращение, трофика тканей, уменьшаются процессы экссудации и отечность тканей, возникает гипотензивный эффект и др.

Показания для магнитотерапии ПМП: повреждения и заболевания опорно-двигательного аппарата (переломы костей конечностей, повреждения сухожилий, ушибы мягких тканей и др.); заболевания периферической нервной системы; заболевания зубочелюстной области [3].

Лечебное применение видимого и инфракрасного излучения. В спектре электромагнитных волн инфракрасное излучение занимает диапазон между радиоволнами и видимым светом. Оно подразделяется на длинноволновое и коротковолновое инфракрасное излучение.

Видимое излучение находится в пределах длин волн от 760 до 400 нм. Видимое и инфракрасное излучения обладают различной проникающей способностью, но по своему биологическому действию на организм весьма близки друг к другу.

Оба этих вида излучения, поглащаясь тканями организма, приводят к выраженному телообразованию.

Фиолетовые, синие и почти все зеленые лучи поглащаются кожей. Лучи красного цвета в количестве до 20% от общего светового потока проникают в подкожную клетчатку и глубжележащие ткани на глубину до 2,5 см от поверхности кожи.

Коротковолновые инфракрасные лучи поглащаются преимущественно кожей, но часть их (25-30%) проникает глубже, на 3-4 см, достигая подкожного жирового слоя и даже расположенных под ним органов. Длинноволновые инфракрасные лучи полностью поглащаются поверхностными слоями кожи.

Глубина проникновения видимых и инфракрасных лучей зависит не только от длины волны, но и от влажности кожи, ее кровенаполнения, степени пигментации и других факторов. Видимое и инфракрасное излучения при их поглощении возбуждают терморецепторы, заложенные в коже, слизистых оболочках, роговицы. Импульсы из терморецепторов поступают в центры терморегуляции.

Возникающие вслед за этим терморегуляционные реакции приводят к расширению сосудов кожи, увеличению объема циркулирующей в ней крови и усилению потоотделения. В результате непосредственного действия видимого и инфракрасного излучений на ткани образуются биологически активные вещества, играющие важную роль в регуляции местного и общего кровопотока.

При этом на коже в участке воздействия возникает гипермия(эритема), имеющая следующие особенности: она появляется во время облучения, носит «пятнистый» характер и через 20-30 мин. после окончания воздействия лучей бесследно исчезает.

Показания для воздействия видимыми и инфракрасными лучами: хронические и подострые местные воспалительные процессы негнойного характера, ожоги и отморожения, вяло заживающие раны и язвы, спайки и сращения различного происхождения, последствия травм костно-мышечной системы, миозиты, невралгии.

Противопоказания: злокачественные новообразования и подозрение на их наличие, наклонность к кровотечениям, острые воспалительные и гнойные процессы, недостаточность кровообращения ІІ-ІІІ стадии.

Выше преведенные примеры ясно показывают как различные излучении влияют на организм человека, ведь в определенной дозе они оказывают терапевтическое воздействие. Кроме выше сказанных существуют очень много видов излучении, которые активно используется в современной медицине.

Список литературы:

  1. Воробьев М.Г., Воробьев В.М. Физиотерапия на дому. – М.: 1992. – 208 с.
  2. Келлер К. Радиохимия. – М.: Атомиздат, 1978. – 198 с.
  3. Малков А.В., Тарасова Н.П. Излучение и его воздействие на окружающую среду. – М.: 1992. – 4 — 7 с.
  4. Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Основные положения. – М.: Наука, 1985. – 374 с.

Источник: https://sibac.info/studconf/science/xviii/71291

Использование волн для медицинской диагностики

Использование электромагнитных волн в медицине

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование волн для медицинской диагностики

f1. Виды волн. Уравнение волны

волна диагностика медицина

Волны в упругой среде — волны в веществе, где есть упругое взаимодействие между частицами. Если в какой-либо точке упругой цепи вызвать колебание её частиц, то эти колебания будут распространяться от частицы к частице с некоторой конечной скоростью волн.

Виды волн в зависимости от направления колебания частиц:

· Продольные — в них колебания частиц совпадают с направлением распространения воды. Существуют в любой среде: в газе, в жидкости и в твердом теле.

· Поперечные — в них смещение частиц перпендикулярно направлению распространения волны. Только в твёрдом теле (там есть сопротивление сдвигу).

Уравнение плоской монохромной волны:

S = A cos [w (t — x/V) + ??]

· S (м) — смещение частиц по положению равновесия

· А (м) — максимальное смещение частиц от положения равновесия

· W (рад/с) — круговая частота колебаний

· ?? — начальная фаза колебаний

Физиологические характеристики звука, их связь с физическими характеристиками.

Физиологические характеристики звука:

· Громкость (фон) — это уровень слухового ощущения над его порогом. Она зависит, прежде всего, от интенсивности звука.

· Высота звука — субъективная характеристика, определяемая частотой его основного тона: чем больше частота, тем выше звук. В значительно меньшей степени высота зависит от интенсивности волны: на одной и той же частоте более сильный звук воспринимается более низким.

· Тембр — качество или окраска звука. Зависит от того, какие частоты присутствуют в звуковой волне.

2. Звуковые методы диагностики. Устройство и принцип действия фонендоскопа

· Аускультация (выслушивание). Для неё используют стетоскоп или фонендоскоп, которые выслушивают звуки, идущие от внутренних органов. Фонендоскоп состоит из полой металлической капсулы, которая за счёт явления резонанса усиливает звуки органов, и слуховых трубок.

· Фонокардиография — метод для диагностики состояния сердечной деятельности, заключается в графической записи тонов и шумов.

· Перкуссия — выслушивание звучания отдельных частей тела при их простукивании. Метод основан на резонансе звука при его прохождении через различные полости тела и поглощении другими внутренними органами.

3. Частотный диапазон механических волн. Физиологические характеристики звука

Частотный диапазон механических волн:

· Инфразвук: частота менее 16 Гц

· Частоты, воспринимаемые человеком: от 16 до 20 000 Гц

· Ультразвук: частоты выше 20 000 Гц

Физиологические характеристики звука:

· Громкость (фон) — это уровень слухового ощущения над его порогом.

· Высота звука — субъективная характеристика, определяемая частотой его основного тона: чем больше частота, тем выше звук.

· Тембр — качество или окраска звука.

4.Явление резонанса. Звуковые методы диагностики. Использование резонанса в звуковых методах диагностики

Резонанс — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Явление резонанса может быть полезным (музыкальные инструменты) или вредным (действие инфразвука на человека).

Звуковые методы диагностики:

· Аускультация (выслушивание). Для неё используют стетоскоп или фонендоскоп, которые выслушивают звуки, идущие от внутренних органов. За счёт явления резонанса капсула усиливает звучание внутренних органов. Позволяет различать хрипы лёгких, сердцебиение плода, шумы в сердце.

· Фонокардиография — метод для диагностики состояния сердечной деятельности, заключается в графической записи тонов и шумов.

· Перкуссия — выслушивание звучания отдельных частей тела при их простукивании. Метод основан на резонансе звука при его прохождении через различные полости тела и поглощении другими внутренними органами.

f5.Действия ультразвука на организм

· Механическое действие. Прохождение УЗ через вещество вызывает увеличения колебательного движения частиц среды, в результате которого создаётся переменное давление.

В жидких средах, которыми являются ткани организма при действии УЗ в момент растяжения жидкость может разорваться (кавитация) и образуются каверны, заполненные парами жидкости.

Если в том месте, где образовалась каверна, будет какая-либо структура (бактерия, инородная частица) то она может разрушиться.

· Тепловое действие. Каверны долго не существуют и быстро захлопываются. В результате в небольших объёмах выделяется большая тепловая энергия. Это нагревает ткани.

· Химическое действие. При захлопывании каверн молекулы вещества могут возбуждаться и ионизироваться. Это приводит к образованию ионов и радикалов. Они вступают во взаимодействие с белками, липидами, нуклеиновыми кислотами, происходит перестройка внутриклеточных молекулярных компонентов.

6.Применение ультразвука с диагностической и лечебной целью

УЗ позволяет проводить исследования внутренних органов практически без побочных эффектов, в отличие от других методов, использующих рентгеновское и гамма-излучение. Ткани организма имеют разное волновое сопротивление, поэтому отражение и поглощение УЗ разными тканями отличается.

На основании этого можно определить размеры и положение внутренних органов, полостей, включений.

Лечебное действие ультразвука связано в основном с его способностью проникать в ткани и вызывать прогревание их и микромассаж. Ультразвук при определенных условиях может оказывать болеутоляющее, спазмолитическое, противовоспалительное и бактерицидное действие.

Применение ультразвука можно сочетать с другими видами терапии.

Положительные результаты при терапевтическом использовании ультразвука получены при многих заболеваниях. Эффективно применение ультразвука при лечении миальгий, невралгий, невритов ампутационных культей, артрозов, артритов и периартритов.

Хорошие результаты получены при лечении ультразвуком болезни Бехтерева, спондилитов, трофических и варикозных язв, облитерирующих эндартериитов, вяло гранулирующих язв.

Есть отдельные указания о положительном применении ультразвука при язве желудка и двенадцатиперстной кишки, бронхиальной астме, эмфиземе легких, бронхоэктазиях, отосклерозе, болезни Меньера. Имеются наблюдения, свидетельствующие о том, что предварительное озвучение кожи человека повышает эффективность рентгеновского облучения.

7. Физические основы восприятия звука

Физические характеристики звука:

· Частота (Гц) — число колебаний звуковой волны в единицу времени. По частоте звуковые колебания делят на три диапазона:

1. Инфразвук: частота менее 16 Гц

2. Частоты, воспринимаемые человеком: от 16 до 20 000 Гц

3. Ультразвук: частоты выше 20 000 Гц

· Интенсивность (Вт/мІ) — плотность потока энергии, т.е. энергия, переносимая потоком в единицу времени через единицу площади, расположенная перпендикулярно направлению переноса.

1. Порог слышимости: I = 10Ї№І Вт/мІ

2. Порог болевого ощущения: I = 10 Вт/мІ

· Звуковое давление (Па) — сила, действующая на единицу площади, расположенной перпендикулярно линии действия сил.

· Период (с) — время, за которое тело совершает одно полное колебание.

· Длина волны (м) — расстояние, которое проходит волна за время, равное одному периоду колебаний.

8. Ультразвук. Действие ультразвука на клетки и ткани организма. Использование ультразвука в медицине

Ультразвук — частоты выше 20 000 Гц. УЗ позволяет проводить исследования внутренних органов практически без побочных эффектов, в отличие от других методов, использующих рентгеновское и гамма-излучение.

Ткани организма имеют разное волновое сопротивление, поэтому отражение и поглощение УЗ разными тканями отличается.

На основании этого можно определить размеры и положение внутренних органов, полостей, включений.

Доп. Информация! Лечебное действие ультразвука связано в основном с его способностью проникать в ткани и вызывать прогревание их и микромассаж.

Ультразвук при определенных условиях может оказывать болеутоляющее, спазмолитическое, противовоспалительное и бактерицидное действие.

Разрушающее действие ультразвука связано с явлением кавитации — образованием полостей в жидкости, что приводит к гибели тканей. При так называемом озвучении крови ультразвуком происходит разрушение эритроцитов и лейкоцитов.

9.Громкость. Закон Вебера-Фехнера. Связь громкости с уровнем интенсивности

Громкость (фон) — это уровень слухового ощущения над его порогом.

Закон Вебера-Фехнера:

· При увеличении раздражения в геометрической прогрессии (в одинаковое число раз), ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (на одинаковую величину).

Физические характеристики звука.

· Частота (Гц) — число колебаний звуковой волны в единицу времени. По частоте звуковые колебания делят на три диапазона:

4. Инфразвук: частота менее 16 Гц

5. Частоты, воспринимаемые человеком: от 16 до 20 000 Гц

6. Ультразвук: частоты выше 20 000 Гц

· Интенсивность (Вт/мІ) — плотность потока энергии, т.е. энергия, переносимая потоком в единицу времени через единицу площади, расположенная перпендикулярно направлению переноса.

3. Порог слышимости: I = 10Ї№І Вт/мІ

4. Порог болевого ощущения: I = 10 Вт/мІ

· Звуковое давление (Па) — сила, действующая на единицу площади, расположенной перпендикулярно линии действия сил.

· Период (с) — время, за которое тело совершает одно полное колебание.

· Длина волны (м) — расстояние, которое проходит волна за время, равное одному периоду колебаний.

10. Звуковые волны. Виды звука. Громкость звука

Звуковая волна — механическая волна в диапазоне частот от 16 Гц до 20 000 Гц.

Виды звука:

· Тоны или музыкальные звуки — звуки, являющиеся периодическим процессом. Различают простой и сложный тон.

· Шум — звук, отличающийся сложной неповторяющейся временной зависимостью (непериодический процесс, длительный по времени)

· Звуковой удар — кратковременное звуковое воздействие (хлопок, взрыв и т.д.)

Громкость звука характеризует уровень слухового ощущения.

11. Эхо-методы в медицине. Доплеровская эхокардиография

Эхо методы:

· Эхоэнцефалография (ЭЭГ) — опухоли головного мозга

· Эхокардиография — изменение размеров сердца в динамике

· УЗИ внутренних органов

· УЗИ-локация — в офтальмологии для определения размеро глазных сред

· УЗИ-сканирование — исследование развития плода

Эффект Доплера — измерение частоты волн, воспринимаемых приёмником вследствие относительного движения источника волн и приёмника. Воспринимаемая частота ниже испускаемой. Этот эффект позволяет определить скорость движения источника. Используется для определения скорости движения клапанов и стенок сердца в методе Доплеровской эхокардиографии и скорости кровотока в методике УЗ раскодометрии.

Уравнение гармонических колебаний и его решение.

(dІx)/(dtІ) + w?Іx = 0 — уравнение гармонических колебаний

Его решение: x = A cos (w?t + ??)

· x — смещение тела от положения равновесия

· А (м) — амплитуда колебаний или максимальное смещение тела от положения равновесия

· ?? — начальная фаза колебаний

· w? — циклическая частота собственных незатухающих колебаний

Размещено на Allbest.ru

Источник: https://revolution.allbest.ru/medicine/00332045_0.html

Использование электромагнитных волн в медицине

Использование электромагнитных волн в медицине

Электромагнитные волны способны проникать в органические ткани, что приводит к их нагреванию. При этом возможен не только поверхностный нагрев, но могут прогреваться и внутренние ткани, и органы.

Использование электромагнитных волн может быть полезным, например, прогревом электромагнитными волнами можно лечить воспалительные процессы. Однако, следует учитывать и возможность вредного и даже губительного действия электромагнитного излучения.

Применение волн СВЧ — диапазона

Методы физиотерапии, в основе которых лежит использование электромагнитных сверхвысокочастотных волн (СВЧ — волн) называют:

  • микроволновой терапией (частота применяемых волн 237 МГц, длина волны 12,6 см);
  • ДВЦ – терапия (терапия с использованием дециметровых волн) (частота таких волн 460 МГц, длина волны 65,2 см).

На сегодняшний день самой проработанной является теория теплового воздействия полей СВЧ – волн на объекты живой природы. Электромагнитные волны, проходя через живые ткани, оказывает на их молекулы поляризующее воздействие и ориентирует эти молекулы аналогично электрическим диполям.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Электромагнитные волны способны действовать на ионы живых существ создавая в организмах токи проводимости. В результате чего в тканях организмов, находящихся в поле электромагнитной волны имеются как токи смещения, так и токи проводимости.

Все эти процессы вызывают нагрев вещества. При этом токи смещения имеют большое значение при переориентации молекул воды. Поэтому максимум поглощения энергии СВЧ – волн идет в мышцах и крови, гораздо меньше энергии поглощают костная и жировая ткани.

Соответственно кости и жировая ткань меньше нагреваются.

На границе веществ, имеющих разные коэффициенты поглощения электромагнитных волн, могут появляться стоячие волны, в результате может произойти перегрев ткани. Наибольшая вероятность перегрева у тканей с плохим кровоснабжением, соответственно, плохой терморегуляцией, например, стекловидное тело, хрусталик глаза.

Электромагнитные волны могут оказывать влияние на биологические процессы, при этом разрываются водородные связи и переориентируются макромолекулы ДНК и РНК.

После падения на участок тела, электромагнитная волна претерпевает частичное отражение от кожного покрова. Степень отражения определяется различием диэлектрической проницаемости воздуха и органических тканей. При облучении электромагнитными волнами на расстоянии может происходить отражение до 75% энергии волн.

В этом случае невозможно сделать вывод о количестве энергии, поглощаемой телом человека в единицу времени на основании знаний о мощности излучения. Если облучение электромагнитными волнами происходит при непосредственном контакте с облучаемой поверхностью, то мощность излучателя равна мощности получаемой тканями.

Частота электромагнитных волн и строение живых тканей определяют глубину проникновения в них этих волн.

Замечание 1

Принимая во внимание сложный состав тканей живых организмов считается, что в ходе лечения микроволнами глубина проникновения электромагнитных волн составляет 3-5 см от поверхности, при ДЦВ – терапии до 9 см.

Индуктотермия

В проводниках значимой массы в переменном магнитном поле электромагнитной волны появляются вихревые токи. Данные токи применяются для прогрева биологических тканей и органов.

Рассмотрим факторы, влияющие на степень нагрева тканей при индуктотерапии.

Вихревые токи можно оценить, используя формулу:

$I=\frac{S}{R}\frac{dB}{dt}=-\frac{k_1}{\rho{}}\frac{dB}{dt}\left(1\right),$

где $ k_1$ – коэффициент, учитывающий размеры и геометрию нагреваемой ткани; ρ – удельное сопротивление. Если магнитное поле изменяется в соответствии с гармоническим законом:

$B=B_m\cos{\left(\omega{}t\right)}\left(2\right),$

тогда переменное магнитное поле вызывает тепловой эффект с количеством теплоты:

$Q=\frac{k}{\rho{}}{\omega{}}2B_{ef}2\Delta{}t\ \left(3\right),$

где $B_{ef}=\frac{B_m}{\sqrt{2}}$ – эффективное значение индукции магнитного поля.

Выражение (3) показывает, что выделяемое в процессе индуктотермии количество теплоты, пропорционально квадратом частоты, индукции и обратно пропорционально удельному сопротивлению. Можно сделать вывод о том, что более всего нагреваются ткани, имеющие максимальное количество сосудов, менее всего наиболее жирные. Чаще всего при индуктотерапии используют спирали или плоские свернутые кабели.

УВЧ – терапия

Если органические ткани помещают в переменное электрическое поле, то в них появляются токи смещения и токи проводимости. Чаще всего в этом случае используют электрические поля с ультравысокими частотами. Соответствующий метод лечения называют методом УВЧ – терапии. Для оценки эффекта от действия поля УВЧ надо определить количество теплоты, которое может выделяться.

Частота переменного электрического поля составляет от 30 до 300 мГц.

При воздействии на живые ткани электрическим полем с высокой частотой его энергия ими активно поглощается, преобразуюсь в тепло. При этом развивается эффект осциллятора.

Замечание 2

Максимальное преобразование энергии электрического поля в тепло происходит в тканях, которые плохо проводят электричество, это нервная, мозговая и костная ткани.

Допустим, что проводящая органическая ткань находится в переменном электрическом поле. Электроды не касаются тела. Выделяющееся количество теплоты выразим через напряженность поля в проводнике:

$q=\frac{{E_{ef}}2}{\rho{}}\left(4\right),$

где $E_{ef}\frac{E_{max}}{\sqrt{2}}$ — эффективная напряженность; $q$ — количество теплоты, которое выделяется за 1 с в одном кубометре ткани.

Пусть в переменном электрическом поле находится диэлектрик, диэлектрическая проницаемость которого равна$\epsilon{}$, тогда:

$q=\omega{}{E_{ef}}2\epsilon{}{\epsilon{}}_0tg\delta{}\ \left(5\right),$

где $\delta{}$– угол диэлектрических потерь.

В нашей стране в аппаратуре УВЧ применяют электромагнитные волны частотами 40, 58 МГц. При такой частоте ткани организма, являющиеся диэлектриками, нагреваются активнее, чем проводящие электрический ток.

Лечебное действие УВЧ – терапии состоит в:

  • Усилении кровообращения и лимфообращения, и за счет этого возникновения противовоспалительного действия.
  • Уменьшении экссудации
  • Активизации процесса развития соединительных тканей.
  • Антиспастическом воздействии на гладкую мускулатуру некоторых внутренних органов.
  • Увеличении скорости регенерации нервной ткани и проводимости нервных импульсов.
  • Оказании болеутоляющего действия.
  • Бактерицидном действии.
  • Понижении кровяного давления за счет расширения сосудов.
  • Усилении обмена веществами между кровью и тканями.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/ispolzovanie_elektromagnitnyh_voln_v_medicine/

Booksm
Добавить комментарий