Излучения и их роль в медицине

Дата создания: 2014/04/10

Автор: Лавриненко Олег

Инфракрасное тепловое излучение

Тепловое излучение человека наиболее сильно в среднем инфракрасном диапазоне длин волн (3-14 мкм), где его интенсивность составляет около 10 мВт/см2, т. е. более 100 Вт со всей поверхности тела. Поскольку характерная глубина поглощения такого излучения в биологических тканях около 100 мкм, оно несет информацию о температуре кожных покровов, т. е. о состоянии капиллярного кровотока в них. Капиллярный кровоток обеспечивает терморегуляцию тела, что проявляется в непрерывном перераспределении кровенаполнения капилляров, а, следовательно, и в изменении яркости инфракрасного свечения. На поверхности тела как бы демонстрируются инфракрасные «фильмы», отражающие его функционирование и позволяющие обнаружить функциональные нарушения на ранней стадии, когда еще возможно излечение. Такие «фильмы» наблюдают путем инфракрасного термокартирования через определенные промежутки времени.

По аномалиям термограмм можно обнаружить самые ранние стадии заболеваний. В частности, нарушение кровообращения кистей рук говорит о нарушении проводимости нервных стволов, например, при рассеянном склерозе. Далее, поскольку внутренние органы через нервную систему связаны с определенными участками кожи, функциональная нагрузка на тот или иной орган проявляется в виде реакции соответствующего участка кожи.

В медицинской практике давно используют такие методы: акустическая термография, тепловидение, термоэнцефалоскопия. Тепловизионные приборы успешно применяются в настоящее время для диагностики ряда заболеваний, а именно опухолей мягких тканей и кожи, воспалительных процессов внутренних органов, сосудистых заболеваний конечностей, заболеваний щитовидной железы, в гинекологии, акушерстве и ряда профзаболеваний.

Радио - и акустотепловое излучения

Интенсивность радиоизлучения человеческого тела в дециметровом диапазоне длин волн очень слабая, порядка 10-12 Вт/(Гц см2) Однако, поскольку характерная глубина поглощения такого излучения в биологических тканях составляет несколько сантиметров (примерно одну десятую длины волны в открытом пространстве), оно отражает температуру мозга, внутренних органов и мышц, характеризующую метаболическое выделение тепла.

Яркость радиотеплового свечения – интегральный показатель, зависящий как от температуры тканей, так и от их диэлектрической проницаемости, и от длины волны излучения Действительно, диэлектрическая проницаемость биологических тканей около 50, поэтому длина волны в них примерно в 7 раз меньше, чем в открытом пространстве. В результате значительная часть выходящего из глубины тела радиотеплового излучения отражается от его поверхности (кожных покровов) из-за большой разницы импедансов тканей и воздуха. Для увеличения сигнала используют контактные антенны-аппликаторы, согласованные по импедансу с биологическими тканями. На длинах волн 30-10 см обеспечивается чувствительность свыше 0,1°С при пространственном разрешении 1-2 см.

Импеданс – полное электрическое сопротивление, т.е. сумма активного и реактивного сопротивлений. Обнаружено, что при естественном засыпании радиояркостная температура мозга уменьшается более чем на градус. При этом наблюдаются всплески яркости, которые, по всей вероятности, связаны со сновидениями. Характерно, что свечение правого полушария немного ярче, чем левого. При гипнотическом сне кривые более гладкие, но асимметрия выражена больше.

Физиологическая активация любого внутреннего органа сопровождается притоком крови и увеличением тепловыделения. В связи, с этим регистрируя радиотепловые образы желудка, кишечника, поджелудочной железы, печени и др. в ответ на прием глюкозы или фармакологических стимуляторов, можно на ранних стадиях выявлять отклонения от нормы: в нормальных областях наблюдается увеличение яркости свечения, а в патологических – уменьшение.

Для визуализации акустотеплового излучения (на более коротких волнах - 30 и 8 мм) используется сканирующее эллиптическое зеркало, в одном фокусе которого располагается объект, а в другом - приемное устройство. Для тканей, содержащих воду (например, мышц), характерная глубина, с которой выходит такое излучение, равна примерно 0,3 и 1,5 мм соответственно, т е получаемая информация близка к той, которую дает инфракрасное термокартирование кожных покровов. Преимущество использования акустотеплового излучения состоит в том, что волосы и одежда для него прозрачны.

Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитное излучение с частотами большими, чем у видимого света, но меньшими, чем у рентгеновского излучения.

Источниками ультрафиолетового излучения являются Солнце и так называемая кварцевая лампа. В этой лампе происходит дуговой разряд в парах ртути. Свет ртутной дуги содержит видимые и УФ-лучи. Чтобы можно было использовать полученное УФ излучение, лампу делают не из стекла, которое не пропускает ультрафиолет, а из плавленого кварца. Поэтому лампу и называют кварцевой.

Ультрафиолетовые лучи оказывают сильное действие на живые организмы. Проникая в ткани на глубину от 0,1 до 1 мм, УФ-лучи вызывают в них сложную биохимическую реакцию, следстви¬ем которой является покраснение кожи человека (эритема), которое затем проходит, но оставляет светло-коричневую пигментацию (загар).

Биологическое действие УФ-излучения зависит от его частоты. Различают три основных вида биологического воздействия ультрафиолета:

• антирахитное действие, укрепляющее и закаливающее организм;
• эритемное, использующееся в лечебных целях;
• антибактерицидное действие.

В медицине ультрафиолет применяют для стерилизации инструментов и помещений. С помощью кварцевой лампы вы можете убить все микробы в квартире. И если в доме есть маленький ребенок, то такое «кварцевание» помещения рекомендуется делать хотя бы один раз в день. С помощью медицинской кварцевой лампы, так называемого «искусственного горного солнца», медики проводят антибактерицидное облучение различных участков кожи, горловых миндалин, слизистой оболочки носа, рта, зева и наружного слухового прохода.

Однако при использовании ультрафиолета не следует забывать о том, что эти лучи вредны для глаз. Ультрафиолетовые лучи не вызывают зрительных образов, но их действие на сетчатку глаза велико и разрушительно. Большие дозы ультрафи¬олета способны вызвать ожог сетчатки и временную слепоту. Поэтому, проводя «кварцевание» помещения, отдыхая летом на море или зимой в горах, человек должен защищать глаза от избытка ультрафиолета. Для защиты глаз следует использовать очки с затемненными стеклами, но ни в коем случае нельзя носить затемненные очки из пластмассы. Дело в том, что затемненная пластмасса пропускает меньше света, но не останавливает УФ-излучение. А при уменьшении светового потока, попадающего в глаз, зрачок расширяется, и поток ультрафиолетового излучения на сетчатку глаза увеличивается.

С каждым годом происходит увеличение солнечной активности и озоновых «дыр» в атмосфере Земли. А следствием этих двух процессов явилось то, что резко увеличилась получаемая человеком доза ультрафиолетового облучения. Сегодня медики не рекомендуют принимать «солнечные ванны», т. е. много загорать, так как получаемые при этом дозы ультрафиолета способны вызвать различные кожные заболевания, в том числе и рак кожи.

Рентгеновское излучение, флюорография и маммография

Рентгеновское излучение — это электромагнитные волны с частотами большими, чем у ультрафиолета, но меньшими, чем у гамма-излучения.

Источником рентгеновского излучения в медицине является рентгеновская трубка. Проходя через тело человека, рентгеновские лучи частично поглощаются и степень их поглощения пропорциональна плотности тканей, через которые проходят лучи.

Например, если просветить грудную клетку человека рентгеновскими лучами, то легкие, заполненные воздухом, будут их мало поглощать, мышцы — больше, а кости — еще больше. Таким образом, прошедшие через грудную клетку человека рентгеновские лучи дадут на фотопластинке изображение легких, мышц и костей. Причем изображение больных легких будет отличаться от изображения здоровых легких наличием зон затемнения.

Для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний медики используют коронографию. Коронография — это рентгенологическое исследование работы сосудов сердца. Для проведения этого исследования в кровь пациента вводят рентгеноконтрастные вещества, дающие на фотопластинке изображение сосудов сердца. Аналогичным образом получают рентгеновские снимки и других органов человека.

С помощью рентгеновского излучения медики могут:

• диагностировать заболевание внутренних органов человека;
• диагностировать переломы костей и различные виды заболеваний суставов;
• обнаруживать наличие в теле пациента инородных тел.

Рентгеновское излучение используется в медицине и для лечебных целей. Биологическое действие рентгеновского излучения заключается в нарушении жизнедеятельности клеток, особенно быстро размножающихся раковых клеток. На этом и базируется применение рентгенотерапии для борьбы с наружными раковыми опухолями. Опухоль облучают узким пучком рентгеновского излучения и убивают раковые клетки.