4.Шкала электромагнитных волн. Классификация частотных интервалов, принятая в медицине

Из теории Максвелла, различные электромагнитные волны, в том числе световые имеют общую природу. Представим все электромагнитные волны (электромагнитные излучения) на одной единой шкале.

Вся шкала условно подразделена на шесть диапазонов: радиоволны (длинные, средние, короткие), инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские волны и гамма-излучение. Классификация определяется механизмом образования волн, их частотой, либо возможностью их зрительного восприятия человеком.

Радиоволны обусловлены переменными токами в проводниках и электронными потоками (макроизлучатели ). Инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения исходят из атомов, молекул и быстро заряженных частиц (макроизлучатели). Рентгеновское излучение возникает при внутриатомных процессах, гамма излучение имеет ядерное происхождение.

Некоторые диапазоны перекрываются, так как волны одной и той же длины могут образоваться в разных процессах. Наиболее коротковолновые ультрафиолетовое излучение перекрывается длинноволновым рентгеновским.

В этом отношении очень характерна пограничная область инфракрасных волн и радиоволн. До 1922 г. Между этими диапазонами был пробел. Наиболее коротковолновые излучения этого незаполненного промежутка имело молекулярное (атомное) происхождение (излучение нагретого тела), а наиболее длинноволновое излучалось макроскопическими вибраторами Герца. Российским физиком А. А. Глаголевой-Аркадьевой было предложено пропускать искру через смесь большого числа мелких металлических опилок в масле. При этом можно было получать различные электромагнитные волны длиной 82 мкм и более. Таким образом, диапазоны инфракрасных и радиоволн были сомкнуты.

Сейчас никого не удивляет, что даже миллиметровые волны могут генерировать не только радиотехническими средствами, но и молекулярными переходами. Появился раздел –радиоспектроскопия, которая изучает поглощение и излучение радиоволн различными веществами.

В медицине принято следующее условное разделение электромагнитных колебаний на частотные диапазоны. Низкие (НЧ) до 20 Гц. Звуковые (ЗЧ) 20 Гц-20 Кгц. Ультразвуковые или надтональные (УЗЧ) 20 кГц – 200 кГц. Высокие (ВЧ) 200 кГц- 30 МГц. Ультравысокие (УВЧ) 30 МГц-300 МГц. Сверхвысокие (СВЧ) 300 МГц- 300 ГГц. Крайневысокие (КВЧ) свыше 300 ГГц.

Часто физиотерапевтическую электронную аппаратуру низкой и звуковой частот называют низкочастотной. Электронную аппаратуру всех других частот называют обобщающим понятием высокочастотная.

5.Биологическое действие электромагнитного излучения на организм. Электротравматизм.

Электромагнитные излучения

Электромагнитные излучения — электромагнитные волны (электромагнитные колебания), излучаемые различными объектами и распространяющиеся в пространстве. Э. и. имеют двойственную природу, т.е. проявляют как волновые, так и корпускулярные свойства. В зависимости от длины волны (или частоты колебаний) различают радиоволновое излучение, оптическое излучение (инфракрасное излучение, свет, ультрафиолетовое излучение), рентгеновское и гамма-излучение. Диапазоны Э. и. условны, они не имеют четких границ и частично могут перекрываться. Формальным признаком принадлежности к тому или иному диапазону является источник получения конкретного вида Э. и.

    Электромагнитные излучения радиоволнового диапазона принято подразделять на следующие области, высокие частоты (100 кГц —30 МГц), которым соответствуют длинные, средние и короткие волны (3000—10 м), ультравысокие частоты (30—300 МГц), которым соответствуют ультракороткие волны (10—1 м); сверхвысокие частоты (300 МГц — 300 ГГц), которым соответствуют микроволны (1—0,001 м). Э. и. с частотами менее 100 кГц подразделяются на следующие области:низкие частоты (до 20 Гц), звуковые частоты (20 Гц — 20 кГц) и ультразвуковые частоты (20 кГц — 100 кГц).

    Инфракрасное излучение условно подразделяют на близкую (0,76—2,5 мкм), среднюю (2,5—50 мкм) и далекую (50—2000 мкм) области спектра длин волн.

    Видимый свет — узкий участок Э. и., воспринимаемый зрительными рецепторами глаза человека, условно можно представить следующими спектральными цветами: фиолетовый и синий (380—470 нм), сине-зеленый (470—500 нм), зеленый (500—560 нм), желто-оранжевый (560—590 нм), красный (590—760 нм).

    Ультрафиолетовое излучение условно делят на три области: А (400—315 нм), В (31,5—280 нм) и С (280—200 нм). Часть ультрафиолетового спектра с длиной волны менее 200 нм сильно поглощается тонким слоем вещества и специального интереса для медицины не представляет.

    Рентгеновское и гамма-излучение (и частично коротковолновое ультрафиолетовое излучение) относят к ионизирующим излучениям;взаимодействуя с веществом, они вызывают ионизацию атомов и молекул.

    Человек постоянно подвергается воздействию Э. и., которое может быть как полезным, так и вызывающим неблагоприятные изменения в организме. Биологическое действие Э. и. зависит от длины волны (или частоты) излучения, режима генерации (импульсное, непрерывное), условий воздействия (постоянное, прерывистое; общее, местное), интенсивности и длительности облучения; оно определяется количеством поглощенной энергии и ее распределением в организме. Наряду с энергетической концепцией разрабатывается теория информационного взаимодействия Э. и. с внутренними полями биологических объектов.

   Дозированную солнечную радиацию применяют в медицине, а также как средство накаливания организма. Повышение чувствительности организма к действию солнечной радиации называют фотосенсибилизацией.

    Основным биологическим действием радиоволн и инфракрасных излучений является тепловой эффект, обусловленный превращением поглощаемой энергии во внутреннюю энергию организма.

    В медицине используются излучения различного диапазона волн и разнообразные излучатели, которые позволяют воздействовать как излучениями с одинаковыми средними значениями энергии электрического и магнитного поля, так и преимущественно электрическим или магнитным переменным полем. Это дает возможность прогревать ткани и органы, оптимально воздействуя на отдельные участки тела. Наряду с тепловым эффектом радиоволны обладают и специфическим действием на живые организмы. Например, микроволны изменяют проницаемость мембран, влияют на биохимические процессы. Этот эффект зависит от интенсивности и времени воздействия, а также может иметь резонансную частотную зависимость.

    Видимый свет и ультрафиолетовое излучение также оказывают тепловое воздействие, которое может вызывать изменения в поверхностных структурах тканей, поглощающих Э. и. Однако более существенным, особенно для ультрафиолетового излучения,

является действие на физико-химические и биохимические реакции, происходящие в организме. В медицине все большее применение находят лазеры — приборы, испускающие сфокусированное в виде пучка электромагнитное излучение в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового.

    Диагностическое применение Э. и. основано либо на регистрации таких излучений, испускаемых самими биологическими объектами (например, термография, тепловидение), либо на воздействии этими излучениями извне (например, ЯМР-томография, рентгенодиагностика), либо на введении источников Э. и. в организм (радионуклидная диагностика,эндорадиозонд).

    Чувствительным к воздействию Э. и. являются система кроветворения, центральная нервная и нейроэндокринная системы. При действии на глаза Э. и. высоких (тепловых) уровней возможно образование катаракты, умеренных — изменения сетчатки по типу ангиопатии, склероз ретинальных сосудов, иногда дистрофические очаги в макулярной области. Имеются данные об индукции Э. и. злокачественных новообразований (в первую очередь опухолей кроветворной ткани илейкозов).

    Симптомы и течение хронических форм радиоволновых поражений не имеют строго специфических проявлений. В их клинической картине выделяют три ведущих синдрома: астенический, астеновегетативный (или синдром нейроциркулярной дистонии) и гипоталамическии.

 Электортравматизм

Электромагнитное излучение при определённых уровнях может оказывать отрицательное воздействие на организм человека, животных и других живых существ, а также неблагоприятно влиять на работу электрических приборов. Различные виды неионизирующих излучений (электромагнитных полей, ЭМП) оказывают разное физиологическоевоздействие. На практике различают воздействие магнитного поля (постоянного и квазипостоянного, импульсного), ВЧ- и СВЧ-излучений, лазерного излучения, электрического и магнитного поля промышленной частоты от высоковольтного оборудования, СВЧ-излучения и др..

В связи со всё большим распространением источников ЭМП в быту (СВЧ — микроволновые печи, мобильные телефоны, теле-радиовещание) и на производстве (оборудование ТВЧ,радиосвязь), большое значение приобретает нормирование уровней ЭМП.

В быту источниками высокочастотного электромагнитного излучения могут быть неисправные микроволновые печи, компьютеры, мобильные телефоны и телевизоры. Под влиянием электромагнитного излучения могут возникнуть очень тяжелые заболевания. В прессе описаны случаи нарушения свертываемости крови, гипотонии, нарушения функций спинного мозга и т.д. Назвать все последствия и симптомы сейчас не в состоянии ни один ученый или врач. На данный момент эта угроза считается намного опаснее воздействия продуктов полураспада и тяжелых металлов после Чернобыльской аварии.