Воздействие ультрафиолетового излучения на организм человека. Понятие о фотобиомодификации. Низкоинтенсивный свет

Воздействие на живые ткани электромагнитным полем СВЧ-частот.

 

СВЧ - терапия - воздействие переменным электромагнитным полем сверхвысокой частоты (СВЧ) в диапазоне от 300 до 3000 МГц - обычно на фиксированных частотах 460 МГц, 915 МГц и 2450 МГц. Интенсивность излучения волн СВЧ-диапазона за счет теп­лового составля­ет всего 2 • 10¹³ Вт/м². Такие частоты называют также микроволновыми в дециметровом диапазоне или сокращённо ДМВ. Электромагнитное поле микроволнового диапазона частот проникает в ткани на глубину от 10 до 12 см. Действие УВЧ и СВЧ-радиоволн на ткани организма сопровождается их нагревом за счет теплоты, выделяемой при поляризации и протекании электрического тока.

С помощью приборов для измерения слабых электромагнитных полей этого диапазона частот, так называемых СВЧ-радиометров, можно измерить температуру в глубине тела человека.Волны из тела человека принимают посредством контактной антенны - апликатора. Главная трудность при анализе измерений глубинной темпе­ратуры по радиотепловому излучению на его поверхности со­стоит в том, что трудно локализовать глубину источника тем­пературы. Радиоволны СВЧ-диапазона поглощаются на расстоянии, которое составля­ет несколько см.

Средняя глубина, с которой измеряется температура, опре­деляется глубиной проникновения - она зависит от длины вол­ны и типа ткани. Чем больше в ткани воды (элект­ролита), тем с меньшей глубины можно измерить температуру. Оптимальными для измерения глубинной температуры яв­ляются радиометры с длиной волны в свободном пространстве λ = 20 - 40 см: у более коротковолновых устройств глубина проникновения снижается до нескольких миллиметров.

Механизмы изменения температуры в теле человека. Теп­ловой баланс каждого участка тела поддерживается за счет трех факторов: 1) генерации тепла вследствие метаболизма; 2) об­мена теплом с соседними участками тела из-за термодиффузии; 3) конвективного теплообмена посредством кровотока, то есть за счет притока и оттока тепла с кровью.

Применение СВЧ-радиометрии в медицине. Основными сфе­рами практического применения СВЧ-радиометрии в настоящее время представляются диагностика злокачественных опухолей различных органов: молочной железы, мозга, легких, метаста­зов, а также функционального состояния коры головного мозга. При этом используют так называемые функциональные пробы: воздействия, вызывающие известный отклик организма. В этом качестве применяется, например, глюкозная проба - пациент принимает несколько граммов раствора глюкозы, после чего начинают измерения внутренней температуры антеннами, уста­новленными в нескольких точках на поверхности тела около ис­следуемого органа.

Если есть злокачественные опухоли или ме­тастазы, то после глюкозной пробы видно увеличение глубинной температуры тела в этих областях. Возможный биофизический механизм повышения температу­ры связан с тем, что глюкоза активно усваивается клетками. Эффективность преобразования глюкозы в АТФ в раковых клет­ках значительно ниже, чем у здоровых. Поскольку коэффициент полезного действия этого процесса не превышает 50%, раковые клетки сильно разогреваются. Этот разогрев в силу физиологи­ческих механизмов индуцирует повышение температуры и близ­лежащих нормальных тканей. Суммарный подъем температу­ры регистрируется СВЧ-радиометром.

 

Воздействие ультрафиолетового излучения на организм человека. Понятие о фотобиомодификации. Низкоинтенсивный свет.

Ультрафиолетовое излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением. Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200-10 нм) ультрафиолет.

Ультрафиолетовое излучение = 10 ^-6 - 10 ^-8

Длина волны= 380-10 нм

Энергия кванта= 3,3-120

Источники излучения= излучение атомов

Действие на вещество= Фотохимические реакции на поверхности кожи

Применение в медицине= Светолечение, УФ-терапия, синтез витамина Д, люминесцентные методы диагностики

Основным естественным источником излучения в УФ-диапазонах является Солнце. УФ-диапазон солнечного излучения проявляется в виде пигментации кожного покрова (загар). УФ-излучение короче 290 нм поглощается озоновым слоем около верхней границы атмосферы.

ИК, видимое и УФ-излучения могут вызывать фотобиологические процессы в биоструктурах. При действии дальнего УФ-излучения ε > 12 эВ может про­исходить образование свободных радикалов ароматических и серосодержащих белков и пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот.

УФ-излучение проникает в ткани организма на глубину до 1 мм. Поглощение УФ-излучения связано с фотохимическими реакциями и может привести к появлению эритемы (покрас­нение и загар). Выделяют три зоны действия УФ на организм: А - антирахитная (400-315 нм) - идет синтез витамина Д; В - эритемная (315-280 нм) возникает эритема, ожоги; С - бак­терицидная (280-200 нм) - может вызывать канцерогенез, му­тации, бактерицидный эффект. Последний используется в опе­рационных и перевязочных отделениях клиник для дезинфек­ции помещений.

Начиная с энергии кванта, примерно равной 12 эВ (1 эВ = 1,6 • 10 ¹⁹ Дж), что соответствует дальнему УФ, и далее в диапазоне рентге­новского и тем более гамма-излучения, ЭМ волна ведет себя как поток частиц. С этой условной границы ЭМ-излучения могут ионизировать вещество, и поэтому, начиная с дальнего УФ, рентгеновское и гамма-излучения относят к ионизирую­щим.

УФ-излучение применяется при проведении процедур светолечения, искусственного загара и в люминесцентных ме­тодах диагностики.

Низкоинтенсивная лазерная терапия (ЛТ) - это метод лечения основанный на медицинском применении света низкой интенсивности, не вызывающего прогревания тканей более чем на 1 градус Цельсия, от лазерных источников оптического излучения. Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Лазер позволяет получать когерентное излучение высокой интенсивности. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в мacc-спектрометрии, лазерной микродиссекции, биотехнологиях и других научных исследованиях. В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы, конденсированные инертные газы, специальные кристаллы, либо свободные электроны, распространяющиеся в ондулятор.

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека.