Magnetyczne, niska częstotliwość. Co to są pola elektromagnetyczne? Naturalne źródła pól elektromagnetycznych
Pola akustyczne.
Zasięg promieniowania samoakustycznego jest ograniczony po stronie fal długich przez drgania mechaniczne powierzchni ciała człowieka (0,01 Hz), po stronie fal krótkich przez promieniowanie ultradźwiękowe, w szczególności sygnały o częstotliwości rzędu z
Źródła pól akustycznych w różnych zakresach częstotliwości mają różną naturę. Promieniowanie o niskiej częstotliwości powstaje w wyniku procesów fizjologicznych: ruchów oddechowych, bicia serca, przepływu krwi w naczyniach krwionośnych i niektórych innych procesów, którym towarzyszą drgania powierzchni ciała człowieka w zakresie około 0,01 - 10 3 Hz. Promieniowanie to w postaci drgań powierzchni można rejestrować metodami kontaktowymi lub bezkontaktowymi, jednak jego zdalny pomiar za pomocą mikrofonów jest prawie niemożliwy. Dzieje się tak dlatego, że fale akustyczne dochodzące z głębi ciała są niemal w całości odbijane z powierzchni styku powietrze-ciało człowieka i nie wychodzą z ciała człowieka do powietrza. Współczynnik odbicia fal dźwiękowych jest bliski jedności ze względu na fakt, że gęstość tkanki ludzkiego ciała jest zbliżona do gęstości wody, która jest o trzy rzędy wielkości większa od gęstości powietrza.
Wszystkie kręgowce lądowe mają jednak specjalny narząd, w którym osiągana jest dobra koordynacja akustyczna pomiędzy powietrzem a środowiskiem płynnym – jest to ucho. Ucho środkowe i wewnętrzne zapewniają niemal bezstratną transmisję fal dźwiękowych z powietrza do komórek receptorowych ucha wewnętrznego. Zatem w zasadzie możliwy jest także proces odwrotny – transmisja z ucha do otoczenia – co odkryto eksperymentalnie za pomocą mikrofonu umieszczonego w kanale słuchowym.
Źródłem badań akustycznych zakresu megaherców jest termiczne promieniowanie akustyczne - kompletny analog odpowiedniego promieniowania elektromagnetycznego. Powstaje w wyniku chaotycznego ruchu termicznego atomów i cząsteczek ludzkiego ciała. Intensywność tych fal akustycznych, podobnie jak fal elektromagnetycznych, zależy od temperatury bezwzględnej ciała. Rozważmy osobno każdy rodzaj pól fizycznych wytwarzanych przez organizm ludzki.
Pole elektryczne człowieka istnieje na powierzchni ciała i na zewnątrz, poza nim.
Pole elektryczne na zewnątrz ciała człowieka powodowane jest głównie przez tryboładowanie, czyli ładunki powstające na powierzchni ciała w wyniku tarcia o ubranie lub jakiś przedmiot dielektryczny, podczas gdy na ciele powstaje potencjał elektryczny rzędu kilku woltów. Pole elektryczne zmienia się w sposób ciągły w czasie; po pierwsze, neutralizowane są tryboładunki – spływają one z powierzchni skóry o wysokiej rezystancji z charakterystycznymi czasami ~100 – 1000 s; po drugie, zmiany geometrii ciała spowodowane ruchami oddechowymi, biciem serca itp. prowadzić do modulacji stałego pola elektrycznego na zewnątrz ciała.
Innym źródłem pola elektrycznego poza organizmem człowieka jest pole elektryczne serca. Przybliżając dwie elektrody do powierzchni ciała, można bezdotykowo i zdalnie zarejestrować ten sam kardiogram, co przy tradycyjnej metodzie kontaktowej. Należy pamiętać, że sygnał ten jest wielokrotnie mniejszy niż pole tryboładowań.
W medycynie metoda bezkontaktowa Pomiar pól elektrycznych związanych z ciałem człowieka znalazł zastosowanie w pomiarze ruchów klatki piersiowej o niskiej częstotliwości.
W tym przypadku do ciała pacjenta przykładane jest zmienne napięcie elektryczne o częstotliwości 10 MHz, a do klatki piersiowej w odległości 2-5 cm przykładanych jest kilka elektrod antenowych, antena i ciało to dwie płytki kondensator. Ruch klatki piersiowej zmienia odległość między płytami, czyli pojemność tego kondensatora, a co za tym idzie, prąd pojemnościowy mierzony przez każdą antenę. Na podstawie pomiarów tych prądów można skonstruować mapę ruchów klatki piersiowej podczas cyklu oddechowego, która zwykle powinna być symetryczna względem mostka. Jeśli symetria zostanie naruszona, a amplituda ruchów po jednej stronie jest niewielka, może to wskazywać na przykład na ukryte złamanie żebra, w którym zablokowany jest skurcz mięśni po odpowiedniej stronie klatki piersiowej.
Pomiary kontaktowe Pola elektryczne znajdują obecnie najpowszechniejsze zastosowanie w medycynie: w kardiografii i elektroencefalografii. Główny postęp w tych badaniach wynika z wykorzystania technologii komputerowej, w tym komputerów osobistych. Technika ta umożliwia m.in. uzyskanie tzw. elektrokardiogramów o wysokiej rozdzielczości (EKG HR).
Jak wiadomo, amplituda sygnału EKG nie przekracza 1 mV, a odcinek ST jest jeszcze mniejszy, a sygnał jest maskowany szumem elektrycznym związanym z nieregularną pracą mięśni. Dlatego stosuje się metodę akumulacji, czyli sumowania wielu kolejnych sygnałów EKG. W tym celu komputer przesuwa każdy kolejny sygnał tak, aby jego szczyt R zrównał się ze szczytem R poprzedniego sygnału i dodaje go do poprzedniego, i tak dalej dla wielu sygnałów przez kilka minut. W tej procedurze zwiększa się użyteczny powtarzający się sygnał, a nieregularne zakłócenia znoszą się nawzajem. Tłumiąc szum, można uwydatnić delikatną strukturę zespołu ST, co jest ważne w przewidywaniu ryzyka natychmiastowej śmierci.
W elektroencefalografii, wykorzystywanej w neurochirurgii, komputery osobiste umożliwiają konstruowanie natychmiastowych map rozkładu pola elektrycznego mózgu w czasie rzeczywistym przy użyciu potencjałów od 16 do 32 elektrod umieszczonych na obu półkulach w odstępach czasu rzędu kilku ms.
Konstrukcja każdej mapy obejmuje cztery procedury:
1) pomiar potencjału elektrycznego we wszystkich punktach, w których znajdują się elektrody; 2) interpolacja (kontynuacja) zmierzonych wartości punktów leżących pomiędzy elektrodami; 3) wygładzenie powstałej mapy; 4) pokolorowanie mapy kolorami odpowiadającymi określonym potencjalnym wartościom. Tworzy spektakularne kolorowe obrazy. Ta reprezentacja w quasi-kolorze, gdy całemu zakresowi wartości pola od minimum do maksimum przypisany jest zestaw kolorów, na przykład od fioletu do czerwieni, jest obecnie bardzo powszechna, ponieważ znacznie ułatwia lekarzowi analizę złożonych przestrzennych dystrybucje. Rezultatem jest sekwencja map pokazujących, w jaki sposób źródła potencjału elektrycznego przemieszczają się po powierzchni kory.
Komputer osobisty umożliwia budowanie map nie tylko chwilowego rozkładu potencjału, ale także bardziej subtelnych parametrów EEG, które od dawna są sprawdzane w praktyce klinicznej. Należą do nich przede wszystkim przestrzenny rozkład mocy elektrycznej niektórych składowych widmowych EEG (rytmy α, β, γ, δ, θ).
Mapy rytmów α, β, γ, δ, θ są bardzo różne. Naruszenie symetrii takich map pomiędzy prawą i lewą półkulą może stanowić kryterium diagnostyczne w przypadku guzów mózgu i niektórych innych chorób.
Tym samym opracowano bezkontaktowe metody rejestracji pola elektrycznego wytwarzanego przez organizm człowieka w otaczającej go przestrzeni i znaleziono pewne zastosowania tych metod w medycynie. Kontaktowe pomiary pola elektrycznego nabrały nowego impetu w związku z rozwojem komputerów osobistych - ich duża prędkość umożliwiła uzyskanie map pól elektrycznych mózgu.
Pole magnetyczne Ciało ludzkie tworzone jest przez prądy generowane przez komórki serca i kory mózgowej. Jest wyjątkowo mały – 10 milionów – 1 miliard razy słabszy od ziemskiego pola magnetycznego. Do jego pomiaru wykorzystuje się magnetometr kwantowy. Jego czujnikiem jest nadprzewodzący magnetometr kwantowy (SQUID), którego wejście obejmuje cewki odbiorcze. Czujnik ten mierzy bardzo słaby strumień magnetyczny przechodzący przez cewki. Aby SQUID mógł działać, należy go schłodzić do temperatury, w której pojawia się nadprzewodnictwo, czyli do temperatury ciekłego helu (4 K). Aby to zrobić, umieszcza się go wraz z cewkami odbiorczymi w specjalnym termosie do przechowywania ciekłego helu - kriostatu, a dokładniej w jego wąskiej części ogonowej, którą można zbliżyć jak najbliżej ludzkiego ciała.
W ostatnich latach, po odkryciu „nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego”, pojawiły się SQUIDy, które można schłodzić jedynie do temperatury ciekłego azotu (77 K). Ich czułość jest wystarczająca do pomiaru pól magnetycznych serca.
Magnetokardiogram i dynamiczna mapa magnetyczna osoby.Źródłem pola magnetycznego ludzkiego serca jest to samo, co pole elektryczne - ruchoma granica obszaru pobudzenia mięśnia sercowego. Istnieją dwa sposoby badania tej dziedziny: (1) pomiar magnetokardiogramów (MCG) i (2) konstruowanie dynamicznej mapy magnetycznej (DMM). W pierwszym przypadku pomiar wykonywany jest w jednym punkcie nad sercem, co skutkuje zależnością wielkości pola magnetycznego od czasu, często zbieżną kształtem z tradycyjnymi elektrokardiogramami. Aby zbudować dynamiczną mapę magnetyczną, konieczne jest zmierzenie zestawu MCG w różnych punktach nad sercem. W tym celu pacjent przesuwany jest na specjalnym, niemagnetycznym łóżku w pobliżu stacjonarnego czujnika. Pole mierzone jest na powierzchni 20 x 20 cm 2 na siatce 6 x 6 elementów, tj. w zaledwie 36 lokalizacjach. W każdym punkcie rejestrowanych jest kilka okresów cyklu pracy serca w celu uśrednienia zapisów, następnie pacjent jest przesuwany w celu pomiaru kolejnego punktu. Następnie w określonych momentach czasu, liczonych od szczytu R, konstruowane są chwilowe dynamiczne mapy magnetyczne. Każde DMC odpowiada określonej fazie cyklu sercowego.
W magnetokardiografii (MCG) i magnetoencefalografii (MEG) stosuje się dwie główne formy prezentacji wyników. Tradycyjna metoda polega na konstruowaniu izolinii, czyli rysowaniu rodziny krzywych odpowiadających tej samej wartości indukcji pola magnetycznego i różniących się od siebie stałą wartością. Główne zastosowania medyczne pomiaru pól magnetycznych ludzkiego ciała to magnetokardiografia (MCG) i magnetoencefalografia (MEG). Przewagą MCG w porównaniu z tradycyjną elektrokardiografią (EKG) jest możliwość lokalizacji źródeł pola z dużą dokładnością rzędu 1 cm, co wynika z faktu, że dynamiczne mapy magnetyczne umożliwiają oszacowanie współrzędnych dipola prądowego.
Rozważmy dwa potencjalne zastosowania MCG: 1. Lokalizacja źródeł dodatkowych skurczów. W tej chorobie źródłem pobudzenia mięśnia sercowego w pewnych momentach, zamiast odpowiednich ośrodków nerwowych serca, są miocyty komór. W tym przypadku komora kurczy się w fazie przesuniętej w stosunku do pozostałych komór serca i nie zapewnia uwolnienia krwi do naczyń krwionośnych. Prowadzi to do zaburzeń krążenia, a radykalnym lekarstwem w ciężkich przypadkach jest chirurgiczne wycięcie ogniska pozaskurczowego. W tym celu bardzo ważna jest wstępna ocena współrzędnych ogniska – MCG umożliwia przeprowadzenie takiego badania. 2. Pomiar właściwości elektrycznych płodu we wczesnych stadiach rozwoju. Słaby sygnał elektryczny płodu jest maskowany przez duży sygnał sercowy serca matki, dlatego zarejestrowanie jego elektrokardiogramu jest niezwykle trudne. Jednocześnie czujnik magnetokardiografu można przyłożyć bezpośrednio do płodu i zarejestrować sygnał, na który zdalne serce matki nie będzie znacząco wpływać.
Rejestracja ludzkich pól magnetycznych pozwala zatem uzyskać nowe informacje, oprócz tych, które dostarczają pomiary pól elektrycznych.
Promieniowanie podczerwone
Najbardziej przejrzystych informacji o rozkładzie temperatury powierzchni ciała człowieka i jej zmianach w czasie dostarcza metoda dynamicznego obrazowania termowizyjnego w podczerwieni. Pod względem technicznym jest to kompletny analog telewizji, tyle że czujnik mierzy nie promieniowanie optyczne odbite od obiektu, które widzi ludzkie oko, jak w telewizji, ale własne, niewidoczne dla oka promieniowanie podczerwone. Kamera termowizyjna składa się ze skanera mierzącego promieniowanie cieplne w zakresie długości fal od 3 do 10 mikronów, urządzenia do gromadzenia danych i komputera do przetwarzania obrazu. Wybrano zakres 3-10 mikronów, ponieważ to w tym zakresie obserwuje się największe różnice w natężeniu promieniowania przy zmianie temperatury ciała. Najprostsze skanery montuje się według następującego schematu: promieniowanie cieplne z różnych części ciała jest sekwencyjnie, za pomocą oscylujących zwierciadeł, rzutowane na jeden odbiornik promieniowania podczerwonego, chłodzony ciekłym azotem.
Możliwości przetwarzania i prezentacji obrazów termowizyjnych. Obraz termowizyjny może być wyświetlany w formacie czarno-białym lub kolorowym. Różnice temperatur, które należy zmierzyć na termogramie, to zwykle ułamki stopnia, podczas gdy pełny sygnał odpowiada około 300 K, co oznacza, że oryginalny obraz ma niski kontrast i musi zostać przetworzony. Bez wstępnej obróbki komputerowej uzyskany obraz nie ma charakteru informacyjnego. Komputer umożliwia wykonanie następujących operacji przetwarzania obrazu: 1) uśrednianie; 2) zmiana kontrastu powstałych obrazów; 3) kolorowanie kontrastujących obrazów w quasi-kolorze.
Stosuje się dwie metody uśredniania: w przestrzeni i w czasie (akumulacja). W pierwszym przypadku na powstałej mapie zamiast temperatury każdego obszaru obrazu rejestrowana jest średnia temperatura kilku sąsiednich punktów. W drugim przypadku sumowanych jest kilka klatek wykonanych jedna po drugiej. W obu przypadkach losowe szumy są tłumione, a pożądany sygnał staje się wyraźniejszy. Ponieważ pola termiczne zmieniają się w czasie dość powoli, a ich granice przestrzenne rzadko są ostre, te metody przetwarzania obrazu mogą znacznie zwiększyć czułość kamer termowizyjnych, która może sięgać kilku tysięcznych stopnia, a jednocześnie nie zepsuć znacząco obrazu jakość.
Kontrastowanie obrazu i kolorowanie w quasi-kolorze umożliwiają wzmocnienie percepcji wielkości kontrastów termicznych. Rolę kolorowania obrazu omówiliśmy powyżej. Skupmy się na kontraście. Kontrast to zmniejszenie zakresu mierzonej wartości, które odpowiada pełnej skali zmiany jasności lub palety barw. Niech na przykład obraz zostanie pokolorowany tak, aby przedział temperatur 1 K ze średnią wartością T 0 odpowiadał zmianie koloru z fioletowego na czerwony, a średnia temperatura obrazu T 0 - konwencjonalne zero - odpowiadała zieleni . Następnie barwa obszarów zimniejszych o temperaturach od T 0 do -0,5 K przesuwa się w stronę fioletu, obszarów cieplejszych - od T 0 do +0,5 K - w kolor czerwony. W tym przypadku niewielka zmiana temperatury, np. o 0,05 K, pojawia się na obrazie jako zmiana odcieni zieleni. Jeśli obraz kontrastujemy 4 razy - rozciągniemy go tak, aby cała paleta odpowiadała nie 1 K, ale 0,25 K, to różnica temperatur 0,05 K będzie odpowiadać kontrastującemu pomarańczowi - wyraźnie widocznemu dla oka.
Rodzaj obrazowania termowizyjnego, który bada zmienną dynamikę pól temperatury, jest czasami nazywany dynamicznym obrazowaniem termowizyjnym. Przetwarzając sekwencyjnie mapy termiczne, możemy określić dynamikę temperatury w niektórych interesujących nas punktach, ewolucję w czasie pomiarów niektórych nagrzanych obszarów skóry itp.
Obrazowanie termowizyjne w biologii i medycynie.
Najbardziej uderzającym rezultatem zastosowania termowizji w biologii jest wykrywanie i rejestracja przestrzennego rozkładu temperatury kory mózgowej zwierząt (właściwie narodziła się nowa gałąź fizjologii - termoencefaloskopia kory mózgowej).
Termoencefaloskopia pozwoliła „zobaczyć” fale rozprzestrzeniające się po powierzchni kory mózgowej. Jeden rodzaj fali, fala propagującej depresji (PD), pojawia się po wstrzyknięciu roztworu KCl i porusza się z prędkością 5 mm/min. Okazało się, że fali RD, która wcześniej była rejestrowana jedynie w poszczególnych punktach kory za pomocą elektrod, towarzyszy intensywna fala termiczna. To ostatnie objawia się lokalnym wzrostem temperatury (do 1 K), trwa znacznie dłużej niż fala elektryczna i jest spowodowane wytwarzaniem ciepła w komórkach kory mózgowej.
Niestety mapy cieplne ludzkiego mózgu można uzyskać jedynie podczas neurochirurgii na otwartym mózgu, gdyż skóra głowy i gruba czaszka stanowią barierę nie do pokonania dla sygnałów z mózgu ze względu na silną absorpcję promieniowania podczerwonego.
Termowizja ciała ludzkiego dostarcza informacji o temperaturze górnych warstw skóry – warstwy rogowej naskórka i niektórych warstw leżących pod nim o łącznej grubości około 100 mikronów, gdyż – jak wykazały specjalne pomiary – fale elektromagnetyczne w zakres podczerwieni ulega osłabieniu po przebyciu w tkankach biologicznych odległości wynoszącej zaledwie około 100 mikronów. O temperaturze tej warstwy decyduje bilans ciepła powstający w wyniku jego uwalniania do otoczenia i napływu w wyniku przepływu krwi z rdzenia cieplnego organizmu. Dlatego tak naprawdę termowizja IR jest sposobem na ocenę przepływu krwi w skórze w różnych obszarach ciała.
Najczęstszym zastosowaniem termowizji IR w medycynie jest wizualizacja dopływu krwi do kończyn dolnych. Jeśli dopływ krwi do nich zostanie zakłócony, temperatura obszarów dystalnych zostanie gwałtownie obniżona. Rejestrując wielkość obszarów o obniżonej temperaturze, można określić ciężkość choroby, a także skuteczność działań terapeutycznych.
Dynamiczne obrazowanie termowizyjne pozwala na śledzenie zmian temperatury ciała pod różnymi dawkowanymi wpływami – testy funkcjonalne. Na przykład po zdjęciu ubrania skóra pacjenta znajduje się w innym reżimie temperaturowym i następuje długa (15-20 min) adaptacja. Dynamika pomiaru temperatury ciała w tym okresie służy jako kryterium prawidłowego funkcjonowania układu termoregulacji. Płynna, monotonna zmiana temperatury jest powszechną normalną reakcją, brak dynamiki jest oznaką problemów. W ten sposób monitoruje się np. rozwój choroby Raynauda, w której zaburzona jest termoregulacja: spadek temperatury w pomieszczeniu powoduje naturalny spadek temperatury skóry u zdrowych osób i nie ma wpływu na pacjentów z tą chorobą . Brak dynamiki podczas takiego badania jest charakterystyczny także dla pacjentów z uszkodzonym unerwieniem kończyny na skutek urazu.
Metoda dynamicznego obrazowania termowizyjnego otworzyła możliwość wizualizacji reakcji organizmu w strefach Zacharyina-Geda. W ubiegłym stuleciu rosyjski lekarz Zakharyin i austriacki naukowiec Goede odkryli, że pewne obszary powierzchni ciała sygnalizują problemy w odpowiednim narządzie wewnętrznym. Szczególnie w przypadku niewydolności serca ból odczuwany jest po lewej stronie i promieniuje do lewego ramienia. Trudno jednak wyznaczyć granice tych obszarów, gdyż trzeba opierać się wyłącznie na subiektywnych reakcjach pacjentów. Zastosowanie termowizji opiera się na fakcie, że w przypadku bolesnej reakcji dowolnego narządu na test funkcjonalny, w odpowiedniej strefie Zakharyina-Geda pojawia się reakcja naczyniowa - prowadzi to do zmiany lokalnej temperatury skóry
Cała różnorodność życia na naszej planecie powstała, ewoluowała i istnieje obecnie dzięki ciągłej interakcji z różnymi czynnikami środowiskowymi, dostosowując się do ich wpływu i zmian, wykorzystując je w procesach życiowych. Większość tych czynników ma charakter elektromagnetyczny. Przez całą erę ewolucji organizmów żywych w ich środowisku - biosferze istnieje promieniowanie elektromagnetyczne. Takie pola elektromagnetyczne nazywane są naturalnymi.
Promieniowanie naturalne obejmujeWyróżnia się słabe pola elektromagnetyczne wytwarzane przez organizmy żywe, pola pochodzenia atmosferycznego, pola elektryczne i magnetyczne Ziemi, promieniowanie słoneczne i promieniowanie kosmiczne. Kiedy dana osoba zaczęła aktywnie korzystać z energii elektrycznej, korzystać z komunikacji radiowej itp. itp., wówczas do biosfery zaczęło przedostawać się sztuczne promieniowanie elektromagnetyczne w szerokim zakresie częstotliwości (w przybliżeniu od 10-1 do 1012 Hz).
Pole elektromagnetyczne należy rozpatrywać jako składające się z dwóch pól: elektrycznego i magnetycznego. Możemy założyć, że w obiektach zawierających obwody elektryczne pole elektryczne powstaje, gdy do części przewodzących prąd zostanie przyłożone napięcie, a pole magnetyczne powstaje, gdy przez te części przepływa prąd. Dopuszczalne jest również założenie, że przy niskich częstotliwościach (w tym 50 Hz) pola elektryczne i magnetyczne nie są ze sobą powiązane, zatem można je rozpatrywać oddzielnie, a także wpływ, jaki wywierają na obiekt biologiczny.
Wpływ pola elektromagnetycznego na obiekt biologiczny zwykle ocenia się na podstawie ilości energii elektromagnetycznej pochłoniętej przez ten obiekt, gdy znajduje się on w polu.
Sztuczne pola elektromagnetyczne o niskiej częstotliwości są wytwarzane głównie przez elektrownie, linie elektroenergetyczne (PTL) i elektryczne urządzenia gospodarstwa domowego zasilane z sieci.
Obliczenia wykonane dla warunków rzeczywistych wykazały, że w dowolnym punkcie pola elektromagnetycznego o niskiej częstotliwości powstającego w instalacjach elektrycznych, obiektach przemysłowych itp. itp., energia pola magnetycznego pochłonięta przez ciało żywego organizmu jest około 50 razy mniejsza niż pochłonięta przez nie energia pola elektrycznego. Wraz z tymi pomiarami w warunkach rzeczywistych stwierdzono, że natężenie pola magnetycznego w obszarach pracy otwartych rozdzielnic i linii napowietrznych o napięciu do 750 kV nie przekracza 25 A/m, natomiast szkodliwe działanie pola magnetycznego na obiekt biologiczny objawia się przy napięciu wielokrotnie większym.
Na tej podstawie możemy stwierdzić, że negatywny wpływ pola elektromagnetycznego na obiekty biologiczne w przemysłowych instalacjach elektrycznych wynika z pola elektrycznego; pole magnetyczne ma znikomy wpływ biologiczny iw warunkach praktycznych można je pominąć.
Pole elektryczne o niskiej częstotliwości można w dowolnym momencie uznać za pole elektrostatyczne, to znaczy można do niego zastosować prawa elektrostatyki. Pole to powstaje pomiędzy co najmniej dwiema elektrodami (ciałami), które przenoszą ładunki o różnych znakach i na których zaczynają się i kończą linie pola.
Fale radiowe o niskiej częstotliwości mają bardzo dużą długość fali (od 10 do 10 000 km), dlatego trudno jest zainstalować ekran, który nie przepuszczałby tego promieniowania. Fale radiowe będą go omijać bez przeszkód. Dlatego fale radiowe o niskiej częstotliwości o wystarczającej energii mogą rozprzestrzeniać się na dość duże odległości.
Przyjmuje się, że promieniowanie elektromagnetyczne o niskiej częstotliwości jest najbardziej rozpowszechnionym rodzajem zanieczyszczeń, które mają globalne niekorzystne skutki dla organizmów żywych i człowieka.
Pola elektromagnetyczne o niskiej częstotliwości (LF EMF) w gospodarstwie domowym
warunków pochodzących z różnych źródeł zewnętrznych i wewnętrznych, zbadano wpływ tego czynnika na stan zdrowia populacji.
W trakcie eksploatacji instalacji elektroenergetycznych – rozdzielnic otwartych (OSD) i linii napowietrznych (OHL) przesyłu energii elektrycznej ultrawysokiego napięcia (330 kV i więcej) odnotowano pogorszenie stanu zdrowia personelu obsługującego te instalacje. Subiektywnie wyrażało się to pogorszeniem samopoczucia pracowników, którzy skarżyli się na zwiększone zmęczenie, letarg i bóle głowy. zły sen. ból serca itp.
Na obszarach zaludnionych głównym zewnętrznym źródłem pól elektrycznych i magnetycznych niskiej częstotliwości w mieszkaniach budynków mieszkalnych są linie energetyczne o różnych napięciach. W budynkach położonych w pobliżu linii energetycznych od 75 do 80% powierzchni lokali mieszkalnych jest narażonych na działanie wysokich poziomów pola elektromagnetycznego o niskiej częstotliwości, a zamieszkująca je ludność narażona jest na ten niekorzystny czynnik przez całą dobę.
Specjalne obserwacje i badania przeprowadzone w Związku Radzieckim, Rosji i za granicą potwierdziły zasadność tych skarg i ustaliły, że czynnikiem wpływającym na zdrowie personelu pracującego przy urządzeniach elektrycznych jest pole elektromagnetyczne powstające w przestrzeni wokół części pod napięciem istniejących instalacji elektrycznych.
Intensywne pole elektromagnetyczne o częstotliwości przemysłowej powoduje u pracowników zaburzenie stanu funkcjonalnego ośrodkowego układu nerwowego i układu krążenia. W tym przypadku występuje zwiększone zmęczenie, zmniejszona dokładność ruchów roboczych, zmiany ciśnienia krwi i tętna, ból serca, któremu towarzyszą kołatanie serca i arytmia itp.
Przyjmuje się, że rozregulowanie funkcji fizjologicznych organizmu spowodowane jest działaniem pola elektromagnetycznego o niskiej częstotliwości na różne części układu nerwowego. W tym przypadku wzrost pobudliwości ośrodkowego układu nerwowego następuje w wyniku odruchowego działania pola, a działanie hamujące jest wynikiem bezpośredniego wpływu pola na struktury mózgu i rdzenia kręgowego. Uważa się, że kora mózgowa, a także międzymózgowie, są szczególnie wrażliwe na działanie pola elektrycznego. Zakłada się również, że głównym czynnikiem materialnym powodującym te zmiany w organizmie jest prąd indukowany w ciele (czyli indukowany przez składową magnetyczną pola), a wpływ samego pola elektrycznego jest znacznie mniejszy. Należy zauważyć, że w rzeczywistości wpływ ma zarówno prąd indukowany, jak i samo pole elektryczne.
Wpływ pól elektromagnetycznych na komórki.
Rozważmy wpływ pól elektromagnetycznych (w tym niskich częstotliwości) na komórki organizmów żywych.
Skutki wywołane działaniem pola elektrycznego na błony komórkowe można sklasyfikować w następujący sposób: 1) odwracalny wzrost przepuszczalności błon komórkowych (elektroporacja), 2) elektrofuzja, 3) ruchy pola elektrycznego (elektroforeza, dielektroforeza i elektrorotacja) , 4) deformacje błon, 5) elektrotransfekcja, 6) elektroaktywacja białek błonowych.
Istnieją dwa rodzaje ruchu komórek w polu elektrycznym. Stałe pole powoduje ruch komórek z ładunkiem powierzchniowym - zjawisko elektroforezy. Kiedy zawiesiny komórek są wystawione na działanie zmiennego, niejednorodnego pola, następuje ruch komórek, zwany dielektroforezą. W dielektroforezie ładunek powierzchniowy komórek nie jest znaczący. Ruch następuje na skutek oddziaływania indukowanego momentu dipolowego z polem zewnętrznym.
W teorii dielektroforezy ogniwo jest zwykle rozpatrywane w postaci kuli z powłoką dielektryczną. Zależną od częstotliwości składową indukowanego momentu dipolowego takiej cząstki kulistej zapisuje się jako:
gdzie jest częstotliwością cykliczną. Parametry A1, A2, B1, B2, C1, C2 są określone przez niezależne od częstotliwości wartości przewodności i stałej dielektrycznej środowiska zewnętrznego i wewnętrznego, a także powłoki oddzielającej.
Z podanych zależności wyliczane są zależności częstotliwościowe siły dielektroforetycznej. Działając na ogniwa w niejednorodnym polu elektrycznym, a także siła determinująca obrót ogniw w wirującym polu elektrycznym. Zgodnie z teorią siła elektroforetyczna jest proporcjonalna do części rzeczywistej bezwymiarowego parametru K i gradientu kwadratu natężenia pola:
F=1/2·Re(K)·grad E2
Moment obrotowy jest proporcjonalny do części urojonej parametru K i kwadratu natężenia pola wirującego:
F=Im(K)·E2
Różnica w kierunkach siły dielektroforetycznej przy niskich (kilohercach) i wysokich (megahercach) częstotliwościach wynika z odmiennej orientacji indukowanego momentu dipolowego względem zewnętrznego pola elektrycznego. Wiadomo, że momenty dipolowe słabo przewodzących cząstek dielektrycznych w ośrodku przewodzącym są zorientowane przeciwnie do wektora natężenia pola elektrycznego, a momenty dipolowe cząstek dobrze przewodzących otoczonych ośrodkiem słabo przewodzącym, przeciwnie, są zorientowane w tym samym kierunku, co wektor natężenia pola elektrycznego.
Po wystawieniu na działanie pola o niskiej częstotliwości membrana jest dobrym izolatorem, a prąd omija ogniwo poprzez ośrodek przewodzący. Indukowane ładunki rozkładają się jak pokazano na rysunku i zwiększają natężenie pola wewnątrz cząstki. W tym przypadku moment dipolowy jest antyrównoległy do natężenia pola. W przypadku pola o wysokiej częstotliwości przewodność membran jest wysoka, dlatego moment dipolowy będzie zgodny z wektorem natężenia pola elektrycznego.
Odkształcenie membran pod wpływem pól elektromagnetycznych następuje w wyniku działania na powierzchnię ogniwa sił zwanych naprężeniami Maxwella. Wielkość i kierunek siły działającej na błony komórkowe w polu elektrycznym określa zależność
gdzie T to siła, E to natężenie pola, n to wektor normalny do powierzchni, ε to względna stała dielektryczna dielektryka, ε0 to absolutna stała dielektryczna próżni.
Kiedy komórka jest wystawiona na działanie pola o niskiej częstotliwości, linie pola omijają komórkę, tj. pole jest skierowane wzdłuż powierzchni. Dlatego iloczyn wektorowy E jest równy zero. Dlatego
Siła ta działa na komórkę, powodując jej rozciąganie wzdłuż linii pola.
Kiedy ogniwo jest wystawione na działanie pola o wysokiej częstotliwości, siła działająca na membranę rozciąga końce ogniw w kierunku elektrod.
Przykładem elektrycznej aktywacji enzymów błonowych jest aktywacja Na, K-ATPazy w ludzkich erytrocytach pod działaniem pola zmiennego o amplitudzie 20 V/cm i częstotliwości 1 kHz. Ważne jest, aby pola elektryczne o tak niskim natężeniu nie miały szkodliwego wpływu na funkcje komórek i ich morfologię. Słabe pola o niskiej częstotliwości (60 V/cm, 10 Hz) również mają stymulujący wpływ na syntezę ATP przez mitochondrialną ATPazę. Zakłada się, że aktywacja elektryczna wynika z wpływu pola na konformację białek. Analiza teoretyczna modelu ułatwionego transportu membranowego z udziałem nośnika (model z czterema stanami układu transportowego) wskazuje na oddziaływanie układu transportowego z polem przemiennym. W wyniku tej interakcji energia pola może zostać wykorzystana przez system transportowy i zamieniona na energię wiązania chemicznego ATP.
Wpływ słabego pola elektromagnetycznego LF na biorytmy.
Charakter i nasilenie skutków biologicznych pól elektromagnetycznych zależą wyłącznie od parametrów tych ostatnich. W niektórych przypadkach efekty są maksymalne przy „optymalnych” intensywnościach pola elektromagnetycznego, w innych wzrastają wraz ze spadkiem intensywności, w jeszcze innych są przeciwnie skierowane przy niskich i wysokich intensywnościach. Jeśli chodzi o zależność od częstotliwości i charakterystyki modulacyjno-czasowej pola elektromagnetycznego, występuje to w przypadku określonych reakcji (odruchy warunkowe, zmiany orientacji, doznania).
Analiza tych wzorców prowadzi do wniosku, że biologiczne skutki słabych pól o niskiej częstotliwości, niewyjaśnione ich energetycznym oddziaływaniem z materią żywych tkanek, mogą być spowodowane interakcjami informacyjnymi pól elektromagnetycznych z systemami cybernetycznymi organizmu, które odbierają informacje ze środowiska i odpowiednio regulują procesy życiowe organizmów.
LF EMF pochodzenia antropogenicznego mają parametry zbliżone do naturalnego pola elektrycznego i magnetycznego Ziemi. Dlatego w układzie biologicznym pod wpływem sztucznych PEM o niskiej częstotliwości może nastąpić zaburzenie biorytmów charakterystycznych dla tego układu.
Przykładowo w organizmie zdrowego człowieka za najbardziej charakterystyczne krótkotrwałe rytmy ośrodkowego układu nerwowego (OUN) w spoczynku należy uznać aktywność oscylacyjną pól elektrycznych i magnetycznych mózgu (2–30 Hz), częstość akcji serca (1,0–1,2 Hz) i częstotliwość ruchów oddechowych (0,3 Hz), częstotliwość wahań ciśnienia krwi (0,1 Hz) i temperatury (0,05 Hz). Jeśli dana osoba będzie narażona na działanie pól elektromagnetycznych o niskiej częstotliwości, których amplituda jest wystarczająco duża, przez długi czas może nastąpić zaburzenie naturalnego rytmu (dysrytmia), co doprowadzi do zaburzeń fizjologicznych.
Na wszystkie obiekty biologiczne wpływają pola elektryczne i magnetyczne Ziemi. Dlatego większość zmian zachodzących w biosferze jest w mniejszym lub większym stopniu związana ze zmianami w tym obszarze. Jest oczywiste, że zmiany pola geomagnetycznego mają charakter okresowy. Jeżeli wystąpią jakiekolwiek odchylenia od ustalonego okresu zmian, może nastąpić naruszenie parametrów fizjologicznych układów biologicznych.
Odchylenia te mogą wystąpić z dwóch powodów. Pierwszy powód jest naturalny (na przykład wpływ aktywności słonecznej na geopola). Co więcej, większość odchyleń ma również charakter okresowy. Drugi powód ma charakter antropogeniczny, którego konsekwencją jest naruszenie widma częstotliwości parametrów środowiskowych. Generalnie za szkodliwe należy uznać każde zauważalne odchylenie widma częstotliwości sztucznych pól od optymalnego, wyznaczonego przez widmo pola geomagnetycznego Ziemi.
Można powiedzieć, że w procesie ewolucji żywa przyroda wykorzystywała naturalne pola elektromagnetyczne środowiska zewnętrznego jako źródła informacji, które zapewniały ciągłą adaptację organizmów do zmian różnych czynników środowiskowych: koordynację procesów życiowych z regularnymi zmianami, ochronę przed spontanicznymi zmianami. A to doprowadziło do wykorzystania pól elektromagnetycznych jako nośników informacji, zapewniających relacje na wszystkich poziomach hierarchicznej organizacji żywej przyrody, od komórki po biosferę. Tworzenie się połączeń informacyjnych w przyrodzie żywej za pośrednictwem pola elektromagnetycznego, oprócz znanych rodzajów przekazywania informacji za pośrednictwem zmysłów, układu nerwowego i hormonalnego, wynikało z niezawodności i wydajności „biologicznej komunikacji radiowej”.
Ostatnie wiadomości
- 24.01.18 Otwarto komórki odpowiedzialne za rejestrację nadwagi
Szwedzcy naukowcy naukowo ustalili, że komórki ludzkie. Znajdujące się w tkance kostnej odpowiadają za rejestrowanie zmian masy ciała danej osoby, a następnie raportowanie tego całemu organizmowi.
Naukowcy przeprowadzili serię eksperymentów na Uniwersytecie w Göteborgu na myszach doświadczalnych cierpiących na otyłość. Pierwszej grupie badanych wszczepiono pod skórę małe obciążniki stanowiące 15 procent ich masy; drugiej grupie wszczepiono pod skórę puste kapsułki stanowiące 3 procent masy gryzonia.
Pierwsza grupa badanych, przy obciążeniach rzeczywistych, w ciągu dwóch tygodni schudła masę ciała równą masie wszczepionego obciążenia, natomiast ich warstwa tłuszczowa uległa znacznemu zmniejszeniu. Podczas odwrotnego przebiegu eksperymentu, po usunięciu wszczepionych obciążników, badani odzyskali poprzednią wagę.
Naukowcy uważają, że za rejestrację nadmiernych obciążeń odpowiedzialne są komórki wytwarzające tkankę kostną w organizmie człowieka. Takie komórki nazywane są osteocytami. Obecnie trwają eksperymenty i obserwacje. - 01.12.17 Zaproponowano eksperyment mający na celu poszukiwanie kwantowych właściwości grawitacji
Od wielu dziesięcioleci podejmowane są próby połączenia mechaniki kwantowej ze szczególną teorią względności. Wysunięto wiele teorii, w tym słynną teorię strun, ale nie jest jasne nawet, czy grawitacja ma właściwości kwantowe.
Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest obserwacja fal grawitacyjnych, zbudowanie ich szczegółowej teorii i wyeliminowanie tych modeli grawitacji kwantowej, które by temu zaprzeczały.
Ostatnio fizycy zaproponowali radykalnie odmienne podejście - eksperymentalne poszukiwanie odchyleń od przewidywań fizyki klasycznej. Jeśli grawitacja zostanie naprawdę skwantowana, to sama czasoprzestrzeń nie będzie ciągła, co oznacza, że w najprostszych układach odstępstwa od klasycznych praw natury będą znikome.
Naukowcy proponują badanie różnorodnych układów optomechanicznych z dużą czułością i poszukiwanie w nich odchyleń. W przeciwieństwie do ogromnych systemów poszukiwania fal grawitacyjnych, których wymiary sięgają kilkudziesięciu kilometrów, proponuje się stosowanie systemów bardzo zwartych, ponieważ grawitacja kwantowa jest niejednorodna w skrajnie małych skalach.
Twierdzi się, że nasze możliwości techniczne są obecnie wystarczające i powodzenie takiego eksperymentu jest całkiem prawdopodobne.
- 10.09.17 Sieć neuronowa nauczyła się czytać obrazy w ludzkim mózgu
Naukowcy przeprowadzili wiele pomiarów za pomocą funkcjonalnego aparatu MRI i bardzo dokładnie zmierzyli aktywność różnych części mózgu podczas oglądania filmów. Trzej badani obejrzeli pod nadzorem setki filmów różnego typu.
Dzięki tym szczegółowym informacjom badacze mogli wykorzystać sieć neuronową i wytrenować program do przewidywania parametrów aktywności mózgu na podstawie wideo. Rozwiązano także problem odwrotny – wykorzystując aktywne obszary mózgu do określenia typu wideo.
Podczas wyświetlania nowych filmów sieć neuronowa mogła przewidywać odczyty skanera rezonansu magnetycznego z dokładnością do 50%. Kiedy sieć wyszkolona na jednym z uczestników została wykorzystana do przewidywania typu wideo oglądanego przez drugiego uczestnika, dokładność przewidywania spadła do 25%, co również jest stosunkowo wysokie.
Naukowcom coraz bliżej jest przekształcanie obrazów mentalnych na format cyfrowy, przechowywanie ich i przesyłanie innym osobom. Zaczęli lepiej rozumieć ludzki mózg i sposób, w jaki przetwarza on informacje wideo. Być może kiedyś, dzięki rozwojowi tej technologii, ludzie będą mogli pokazywać sobie nawzajem swoje marzenia.
Definicje i źródła
Pola elektryczne powstają w wyniku różnic napięcia: im większe napięcie elektryczne, tym silniejsze będzie powstałe pole. Pola magnetyczne występują tam, gdzie przepływa prąd elektryczny: im silniejszy prąd, tym silniejsze pole magnetyczne. Pole elektryczne istnieje nawet przy braku prądu elektrycznego. Jeśli istnieje prąd elektryczny, siła pola magnetycznego będzie się zmieniać w zależności od zużycia energii elektrycznej, ale siła pola elektrycznego pozostaje stała.
(Wyciąg z broszury Pola elektromagnetyczne, opublikowanej przez Biuro Regionalne WHO dla Europy w 1999 r. (seria broszur informacyjnych dla władz lokalnych na temat zdrowia i środowiska; 32).
Naturalne źródła pól elektromagnetycznych
Pola elektromagnetyczne (EMF) otaczają nas wszędzie, pozostając jednocześnie niewidoczne dla ludzkiego oka. Pola elektryczne powstają, gdy w atmosferze pojawiają się ładunki elektryczne w wyniku burzy. Ziemskie pole magnetyczne sprawia, że igła kompasu zawsze wskazuje kierunek północ-południe, co ułatwia ptakom i rybom poruszanie się w przestrzeni kosmicznej.
Antropogeniczne (sztuczne) źródła pól elektromagnetycznych
Oprócz pól elektromagnetycznych pochodzących ze źródeł naturalnych spektrum pól elektromagnetycznych obejmuje także pola elektromagnetyczne wytwarzane przez źródła sztuczne: na przykład promienie rentgenowskie stosowane w diagnostyce złamań kończyn w wyniku urazów sportowych. Energia elektryczna w każdym gniazdku elektrycznym powoduje powstawanie powiązanych pól elektromagnetycznych o niskiej częstotliwości. Do przesyłania informacji za pomocą anten telewizyjnych, stacji radiowych lub mobilnych stacji bazowych wykorzystywane są różne fale radiowe o wyższej częstotliwości.
Podstawowe informacje o długości fali i częstotliwości
Jaka jest podstawa różnic między polami elektromagnetycznymi?
Jedną z głównych cech pola elektromagnetycznego jest jego częstotliwość lub odpowiadająca jej długość fali. Pola o różnych częstotliwościach wpływają na organizm w różny sposób. Można spróbować wyobrazić sobie fale elektromagnetyczne jako serię regularnie powtarzających się fal o ogromnej prędkości, równej prędkości światła. Częstotliwość to miara, która po prostu wskazuje liczbę oscylacji lub cykli na sekundę, natomiast termin długość fali służy do określenia odległości między kolejnymi falami. Dlatego długość fali i częstotliwość są ze sobą ściśle powiązane: im wyższa częstotliwość, tym krótsza długość fali.
Dokonanie prostego porównania pomoże lepiej zobrazować powyższe: przywiąż długą linę do klamki i przytrzymaj w dłoni wolny koniec liny. Jeśli powoli podnosisz i opuszczasz rękę z liną, utworzy się jedna duża fala; jeśli ruchy są szybsze, doprowadzi to do pojawienia się całej serii małych fal. Długość liny pozostaje stała, co oznacza, że im więcej fal utworzysz (czyli fal o wyższej częstotliwości), tym mniejsza będzie odległość między nimi (czyli długość fali będzie krótsza).
Jaka jest różnica między niejonizującymi polami elektromagnetycznymi a promieniowaniem jonizującym?
Długość i częstotliwość fali determinują kolejną ważną cechę pól elektromagnetycznych: fale elektromagnetyczne (oscylacje) są przenoszone przez cząstki zwane kwantami. Kwanty falowe o wyższej częstotliwości (i krótszej długości fali) niosą więcej energii niż pola o niższej czystości (dłuższa długość fali). Niektóre fale elektromagnetyczne niosą tak ogromną ilość energii na kwant, że mogą rozerwać wiązania utrzymujące razem cząsteczki. W widmie elektromagnetycznym tę właściwość mają promienie gamma, promienie kosmiczne i promienie rentgenowskie emitowane przez substancje radioaktywne. Wszystkie z nich określane są jako „promieniowanie jonizujące”. Pola, których kwanty nie są w stanie rozerwać wiązań spajających cząsteczki, nazywane są „promieniowaniem niejonizującym”. Antropogeniczne źródła pól elektromagnetycznych, które w dużej mierze determinują życie w społeczeństwie przemysłowym (prąd elektryczny, mikrofale i fale radiowe), zlokalizowane są w tej części widma elektromagnetycznego, która charakteryzuje się stosunkowo długimi falami o niskiej częstotliwości, co oznacza, że ich kwanty nie są w stanie rozerwać wiązań chemicznych.
Pola elektromagnetyczne o niskich częstotliwościach
Pola elektryczne istnieją wszędzie tam, gdzie występuje dodatni lub ujemny ładunek elektryczny. Wywierają siłę na inne ładunki w polu. Natężenie pola elektrycznego mierzy się w woltach na metr (V/m). Każdy przewód elektryczny będący pod napięciem wytworzy towarzyszące pole elektryczne, które będzie istnieć nawet w przypadku braku prądu. Im wyższe napięcie, tym silniejsze pole elektryczne w danej odległości od drutu.
Pola elektryczne są najsilniejsze w bezpośrednim sąsiedztwie źródła ładunku lub przewodu pod napięciem, a w miarę oddalania się od nich siła pól elektrycznych szybko maleje. Przewodniki, takie jak metale, są bardzo skuteczną osłoną przed polami elektrycznymi. Inne materiały, takie jak materiały budowlane lub drzewa, zapewniają pewną ochronę. W ten sposób siła pól elektrycznych generowanych przez linie energetyczne znajdujące się na zewnątrz domu jest zmniejszana przez ściany, budynki i drzewa. Jeśli linie energetyczne są zakopane pod ziemią, pola elektryczne na powierzchni są ledwo wykrywalne.
Pola magnetyczne powstają wokół poruszających się ładunków elektrycznych. Natężenie pola magnetycznego mierzy się w amperach na metr (A/m); jednak zamiast tego, badając pola elektromagnetyczne, naukowcy zwykle wskazują „powiązany” wskaźnik ilościowy - jednostkę miary indukcji pola magnetycznego (mikrotesla, µT). W przeciwieństwie do pól elektrycznych, pola magnetyczne powstają tylko wtedy, gdy urządzenia są włączone i występuje prąd. Im silniejszy prąd elektryczny, tym silniejsze pole magnetyczne.
Podobnie jak pola elektryczne, pola magnetyczne są najsilniejsze w pobliżu źródła i słabną w miarę oddalania się od niego. Zwykłe materiały, takie jak ściany budynków, nie stanowią przeszkody dla pól magnetycznych.
Pola elektryczne | Pola magnetyczne |
|
|
Dzięki uprzejmości Krajowej Rady Ochrony Radiologicznej, Wielka Brytania.
Pola elektryczne
Podłączenie przewodu urządzenia do gniazdka elektrycznego powoduje wytworzenie pola elektrycznego w powietrzu wokół urządzenia. Im wyższe napięcie, tym silniejsze wytworzone pole. Ponieważ napięcie istnieje nawet przy braku prądu elektrycznego, nie ma potrzeby włączania urządzenia elektrycznego, aby w pomieszczeniu, w którym się ono znajduje, wytworzyło się pole elektryczne.
Pola magnetyczne
Pola magnetyczne powstają tylko w obecności prądu elektrycznego. W tym przypadku w pomieszczeniu występuje jednocześnie pole magnetyczne i elektryczne. Im wyższy prąd, tym silniejsze pole magnetyczne. Do przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej wykorzystuje się wysokie napięcie, natomiast w gospodarstwach domowych stosuje się stosunkowo niskie napięcie. Napięcie w urządzeniach do przenoszenia mocy zmienia się nieznacznie z dnia na dzień, ale prąd w liniach energetycznych zmienia się w zależności od zużycia energii.
Pola elektryczne wokół przewodu elektrycznego urządzenia gospodarstwa domowego znikają dopiero po wyciągnięciu wtyczki urządzenia z gniazdka lub wyłączeniu prądu na poziomie ściany. Jednakże pola te nadal będą istnieć wokół kabla za ścianą.
Czym pola statyczne różnią się od pól zmiennych w czasie?
Pole statyczne nie zmienia się w czasie. Prąd stały to prąd elektryczny płynący tylko w jednym kierunku. W każdym urządzeniu zasilanym bateryjnie prąd przepływa z baterii do urządzenia, a następnie z powrotem do baterii. Prąd ten wytwarza statyczne pole magnetyczne. Pole magnetyczne Ziemi jest również statyczne. Podobnie statyczne pole magnetyczne powstaje wokół elektromagnesu prętowego, co można wyraźnie zobaczyć, przyglądając się wzorom powstałym po natryskiwaniu opiłków żelaza wokół takiego magnesu.
Prąd przemienny wytwarza zmienne w czasie pola elektromagnetyczne. Z biegiem czasu prąd przemienny zmienia swój kierunek w przeciwnym kierunku według określonego wzoru. W większości krajów europejskich prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz zmienia kierunek 50 razy na sekundę. Podobnie towarzyszące pole elektromagnetyczne zmienia swój kierunek 50 razy na sekundę. W krajach Ameryki Północnej stosuje się prąd o częstotliwości 60 Hz.
Główne źródła pól o niskiej, średniej i wysokiej częstotliwości
Przykładem są zmienne w czasie pola elektromagnetyczne generowane przez urządzenia elektryczne pola o wyjątkowo niskiej częstotliwości (ELF). Zwykle mają częstotliwość do 300 Hz. Tworzy inna technika pola średniej częstotliwości (MF)– od 300 Hz do 10 MHz i pola o częstotliwości radiowej (RF)– od 10 MHz do 300 GHz. Oddziaływanie pola elektromagnetycznego na organizm człowieka zależy nie tylko od poziomu pola, ale także od jego częstotliwości i energii.
Głównym źródłem pól ELF jest energia elektryczna docierająca do naszych domów i wszystkie domowe urządzenia elektryczne; głównymi źródłami pól MF są monitory komputerowe, urządzenia antywłamaniowe i sprzęt antywłamaniowy, a także systemy bezpieczeństwa; Głównymi źródłami pól RF są radia, telewizory, anteny radarów i telefonów komórkowych oraz kuchenki mikrofalowe. Pola takie indukują w organizmie człowieka prąd elektryczny, co może powodować szereg niekorzystnych skutków, takich jak nagrzewanie wewnętrznych tkanek ciała i porażenie prądem. Wszystko zależy od ich amplitudy i częstotliwości. (Aby jednak wywołać takie efekty, pola na zewnątrz ludzkiego ciała muszą być bardzo silne, znacznie silniejsze niż te występujące w normalnym środowisku.)
Pola elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości
Telefony komórkowe, stacje telewizyjne i radiowe oraz radary wytwarzają pola RF. Pola te służą do przesyłania informacji na duże odległości i stanowią podstawę transmisji telekomunikacyjnej, radiowej i telewizyjnej na całym świecie. Pola mikrofalowe to pola RF o wysokiej częstotliwości w zakresie GHz. W kuchenkach mikrofalowych takie pola służą do szybkiego podgrzewania potraw.
W zakresie częstotliwości radiowych pola elektryczne i magnetyczne są ze sobą ściśle powiązane i zazwyczaj mierzymy ich poziomy jako gęstość mocy – w watach na metr kwadratowy (W/m2).
Podstawowe postanowienia
- Widmo elektromagnetyczne obejmuje zarówno naturalne, jak i antropogeniczne źródła pól elektromagnetycznych. Częstotliwość i długość fali są charakterystykami pola elektromagnetycznego. W fali elektromagnetycznej te dwie cechy są ze sobą powiązane: im wyższa częstotliwość, tym krótsza fala.
- Promieniowanie jonizujące, takie jak promieniowanie rentgenowskie i gamma, składa się z fotonów, które niosą ze sobą energię wystarczającą do rozerwania wiązań spajających cząsteczki. Fotony fal elektromagnetycznych o częstotliwości przemysłowej i fal o częstotliwości radiowej mają znacznie niższą energię, która nie jest wystarczająca do uzyskania takiego efektu.
- Pola elektryczne występują wszędzie tam, gdzie występuje ładunek elektryczny i są mierzone w woltach na metr (V/m). Pola magnetyczne powstają tam, gdzie występuje prąd elektryczny. Jednostką miary indukcji pola magnetycznego jest mikrotesla – μT lub militesla – mT.
- Przy częstotliwościach radiowych i mikrofalowych pola elektryczne i magnetyczne są uważane za dwa składniki fal elektromagnetycznych. Gęstość mocy wyrażona w watach na metr kwadratowy (W/m2) charakteryzuje intensywność tych pól.
- Fale elektromagnetyczne o niskiej i wysokiej częstotliwości mają różny wpływ na organizm ludzki. Najczęstszym źródłem pól elektrycznych i magnetycznych o niskiej częstotliwości w środowisku człowieka są sieci elektryczne i urządzenia gospodarstwa domowego. Do codziennych źródeł pól elektromagnetycznych RF zaliczają się telekomunikacja, anteny radiowe i telewizyjne oraz kuchenki mikrofalowe.
Magnetoterapia o niskiej częstotliwości jest najpowszechniejszą formą magnetoterapii, w której pola magnetyczne o niskiej częstotliwości wykorzystywane są w celach leczniczych, profilaktycznych i rehabilitacyjnych. Do efektów terapeutycznych i profilaktycznych wykorzystuje się zmienne (PeMF), pulsujące (PuMP), ruchome (BeMP) i wirujące (VrMP) pola magnetyczne.
Najczęściej stosuje się PeMF, a indukcja magnetyczna tych pól zwykle nie przekracza 50 mT.
Sprzęt do terapii niskimi częstotliwościami PeMP i PuMP: „Polyus-1”, „Polyus-2”, „Kaskada”, „Mavr-2”, AMT-01, „Magniter”, PDMT, „Gradient-1”, MAG- 30, „Polyus-101”, „Inductor-2U”, „Inductor-2G” itp. Źródłem BeMP są następujące urządzenia: „Olympus-1”, BIMP, „Atos”, „Aurora-MK”; VrMP „Polyus-3”, „Polyus-4” itp. Z reguły urządzenia te zapewniają ekspozycję na pola magnetyczne o częstotliwości do 1000 Hz i indukcji magnetycznej nie większej niż 100 mT.
Podczas prowadzenia terapii magnetycznej o niskiej częstotliwości stosuje się głównie technikę kontaktową lub ekspozycję z małą szczeliną powietrzną (do 10 mm).
Induktory instaluje się w projekcji ogniska patologicznego na skórze lub w obszarze stref odruchowych bez ucisku. Stosować wzdłużne lub poprzeczne ułożenie cewek. W cewkach elektromagnetycznych narządy i kończyny rozmieszczone są w kierunku wzdłużnym (wzdłuż głównych naczyń). Magnetoterapię można przeprowadzić bez zdejmowania ubrania, maści, cienkiego plastra i innych bandaży, ponieważ pole magnetyczne przenika przez nie prawie bez przeszkód, ale maleje wraz z odległością od cewki indukcyjnej.
Procedury lecznicze są dozowane w zależności od wielkości indukcji magnetycznej i czasu trwania. Indukcja magnetyczna podczas ekspozycji kursowej jest najczęściej zwiększana od 10 do 30 mT, rzadziej do 50 mT. Czas trwania zabiegów wynosi 15-30 minut.
Odbywają się codziennie lub co drugi dzień. Na przebieg leczenia przepisuje się 20-25 procedur. W razie potrzeby drugi cykl terapii magnetycznej o niskiej częstotliwości można przeprowadzić po 30-45 dniach.
Działanie pól magnetycznych niskiej częstotliwości opiera się na tych samych mechanizmach i efektach pierwotnych (fizykochemicznych), jak przy stosowaniu stałych pól magnetycznych: zmiany stanu struktur ciekłokrystalicznych, wody i uwodnionych cząsteczek, wpływ na przejścia singlet-triplet w wolnych rodnikach , zwiększona aktywność enzymów zawierających metale itp. (patrz Trwała terapia magnetyczna). Jednak głównym czynnikiem operacyjnym jest powstawanie w tkankach indukowanych prądów elektrycznych, których gęstość zależy od szybkości zmian indukcji magnetycznej. Prądy te mają również różnorodny wpływ na różne układy ciała. Minimalne efekty obserwuje się przy gęstości prądu 1-10 mA/m2.
Prądy takie indukują się w tkankach pod wpływem zmiennego pola elektromagnetycznego o indukcji 0,5–5 mT przy częstotliwości 50 Hz lub 10–100 mT przy częstotliwości 2,5 Hz. Bardziej znaczące przesunięcia obserwuje się przy indukowanej gęstości prądu wynoszącej 10–100 mA/m2, która jest indukowana, gdy tkanka jest poddawana działaniu zmiennego pola elektromagnetycznego o indukcji 5–50 mT przy częstotliwości 50 Hz lub 100–1000 mT przy częstotliwość 2,5 Hz.
Wraz z ukierunkowanym ruchem wolnych jonów, indukowane pola elektryczne o niskiej częstotliwości powodują ruch jonów znajdujących się w pobliżu naładowanej powierzchni membran i związanych z nią siłami elektrostatycznymi. Taki ruch jonów może znacząco wpływać na procesy bioelektryczne i dyfuzyjne. Pod wpływem pól magnetycznych o niskiej częstotliwości wzrasta prędkość potencjałów czynnościowych wzdłuż przewodów nerwowych, zwiększa się ich pobudliwość i zmniejsza się obrzęk okołonerwowy. Ponadto MP normalizuje funkcje autonomiczne organizmu, zmniejsza zwiększone napięcie naczyniowe i funkcję motoryczną żołądka. W tym przypadku największy efekt stymulujący mają zmienne i wędrujące pola magnetyczne. MF o niskiej częstotliwości hamuje aktywność procesów peroksydacji lipidów, co sprzyja aktywacji procesów troficznych w narządach i tkankach oraz stabilizuje błony komórkowe.
Zwiększając ruchy oscylacyjne powstałych pierwiastków i białek osocza krwi, aktywuje się lokalny przepływ krwi, poprawia się ukrwienie różnych narządów i tkanek, a także ich trofizm.
Pola magnetyczne o niskiej częstotliwości działają hipotensyjnie poprzez rozluźnienie mięśni gładkich naczyń obwodowych, normalizują (zmniejszają) krzepliwość krwi i stymulują metabolizm. Nasilają powstawanie czynników uwalniających w podwzgórzu i hormonów tropowych przysadki mózgowej, które stymulują pracę narządów płciowych, nadnerczy, tarczycy i innych narządów wydzielania wewnętrznego. W rezultacie powstają ogólne reakcje adaptacyjne organizmu, mające na celu zwiększenie jego odporności i tolerancji na stres fizyczny.
Za główne działanie terapeutyczne magnetoterapii o niskiej częstotliwości uważa się działanie przeciwzapalne, obkurczające błonę śluzową, troficzne, hipokoagulacyjne, wazoaktywne, przeciwbólowe, stymulujące procesy naprawcze i immunomodulujące.
Wskazaniami do przepisywania PeMP i PuMP są wolno gojące się ropne rany, oparzenia, owrzodzenia troficzne, zapalenie żył, zakrzepowe zapalenie żył, konsekwencje zamkniętych urazów mózgu, encefalopatia, udar niedokrwienny mózgu, uszkodzenie nerwów obwodowych, angiopatia, nerwice autonomiczne, nadciśnienie tętnicze itp.
BeMP stosuje się w chorobie niedokrwiennej serca, zarostowej miażdżycy naczyń obwodowych, zespole pozakrzepowo-żylnym, angiopatii cukrzycowej i neuropatiach.
Wskazania do przepisywania IVMP zgodnie z metodą ogólną: nowotwory złośliwe, choroba popromienna, stany niedoboru odporności organizmu, stany astenoneurotyczne, choroby zwyrodnieniowo-dystroficzne układu mięśniowo-szkieletowego; dla efektów miejscowych: choroby oczu, uszu, gardła i nosa.
Przeciwwskazania do magnetoterapii niską częstotliwością to ostry okres zawału mięśnia sercowego, ostry okres udaru mózgu, choroba niedokrwienna z zaburzeniami rytmu serca, krwawienie oraz ciąża.
ROZDZIAŁ 5 LECZNICZE ZASTOSOWANIE POLA MAGNETYCZNEGO STAŁEGO, IMPULSOWEGO I NISKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI
MOTYWACJA
Terapia magnetyczna zajmuje szeroką niszę wśród wszystkich procedur fizjoterapeutycznych, ponieważ jest dobrze tolerowana przez pacjentów i przepisana w przypadku wielu chorób. Aby prawidłowo przepisać procedury fizjoterapeutyczne, konieczne jest całościowe zrozumienie mechanizmu działania stałych, pulsacyjnych pól magnetycznych o niskiej częstotliwości na organizm człowieka.
CEL LEKCJI
Naucz się wykorzystywać techniki terapii magnetycznej (ciągłej, pulsacyjnej, o niskiej częstotliwości) w leczeniu różnych schorzeń.
DZIAŁANIA DOCELOWE
Zrozumieć istotę fizjologicznego działania różnych pól magnetycznych. Być w stanie:
Określić wskazania i przeciwwskazania do stosowania pól magnetycznych stałych, impulsowych i niskiej częstotliwości;
Wybierz odpowiedni rodzaj leczenia;
Niezależnie przepisz procedury;
Ocenić wpływ pól magnetycznych na organizm pacjenta.
Zapoznaj się z zasadą działania urządzeń „Polyus-1 (-3, -101)” i „Amit-02”.
Blok informacyjny
MAGNETOTERAPIA
Magnetoterapia polega na wykorzystaniu stałych, przemiennych i pulsacyjnych pól magnetycznych o niskiej częstotliwości w celach terapeutycznych i profilaktycznych.
Pole magnetyczne to szczególny rodzaj materii, który zapewnia komunikację i interakcję pomiędzy poruszającymi się ładunkami elektrycznymi. Jak wiadomo tkanki ciała są diamagnetyczne, tj. pod wpływem pola magnetycznego nie ulegają namagnesowaniu, jednak niektóre elementy składowe tkanek (na przykład woda, komórki krwi) w polu magnetycznym mogą nabrać właściwości magnetycznych.
Fizyczna istota działania pola magnetycznego na ciało polega na jego wpływie na poruszające się naładowane cząstki i odpowiadającym mu wpływie na procesy fizykochemiczne i biochemiczne. Za podstawę biologicznego działania pola magnetycznego uważa się indukcję siły elektromotorycznej w przepływie krwi i limfy. Zgodnie z prawem indukcji magnetycznej, w tych ośrodkach, podobnie jak w dobrze poruszających się przewodnikach, powstają słabe prądy, które zmieniają przebieg procesów metabolicznych.
Ponadto pola magnetyczne wpływają na struktury ciekłokrystaliczne wody, białek, polipeptydów i innych związków. Kwant energii pól magnetycznych wpływa na zależności elektryczne i magnetyczne struktur komórkowych i wewnątrzkomórkowych, zmieniając procesy metaboliczne w komórce i przepuszczalność błon komórkowych.
Stałe pole magnetyczne (PMF) w danym punkcie przestrzeni nie zmienia się w czasie ani pod względem wielkości, ani kierunku. Uzyskuje się go za pomocą induktorów elektromagnetycznych zasilanych prądem stałym lub stacjonarnych magnesów trwałych. Zmienne pole magnetyczne (VMF) to pole magnetyczne, które zmienia się w czasie pod względem wielkości i kierunku. Uzyskuje się go za pomocą cewek indukcyjnych zasilanych prądem przemiennym lub obracającymi się magnesami.
Pulsujące pole magnetyczne (PMF) zmienia swoją wielkość w czasie, ale ma stały kierunek. Uzyskuje się go za pomocą cewek zasilanych prądem pulsującym lub ruchomych magnesów trwałych.
Reakcja narządów i ich układów na działanie pola magnetycznego jest inna. Selektywność reakcji organizmu zależy od właściwości elektrycznych i magnetycznych tkanek, różnic w mikrokrążeniu, tempa metabolizmu i stanu krążenia neurohumoralnego. Pod względem stopnia wrażliwości poszczególnych układów organizmu na pole magnetyczne na pierwszym miejscu znajduje się układ nerwowy, następnie układ hormonalny, narządy zmysłów, układ sercowo-naczyniowy, krwionośny, mięśniowy, pokarmowy, wydalniczy, oddechowy i kostny.
Wpływ pola magnetycznego na układ nerwowy charakteryzuje się zmianami w zachowaniu organizmu, jego uwarunkowaną aktywnością odruchową, procesami fizjologicznymi i biologicznymi. Zmiany zachodzą na skutek pobudzenia procesów hamowania, co tłumaczy powstały efekt uspokajający, korzystny wpływ pola magnetycznego na sen i redukcję stresu emocjonalnego. Reakcja ze strony ośrodkowego układu nerwowego jest najbardziej wyraźna w podwzgórzu, następnie w korze mózgowej, hipokampie i obszarze siatkowatym śródmózgowia. To w pewnym stopniu wyjaśnia złożony mechanizm reakcji organizmu na ekspozycję na pole magnetyczne i zależność od początkowego stanu funkcjonalnego (przede wszystkim układu nerwowego, a następnie innych narządów).
Pod wpływem pola magnetycznego w podwzgórzu synchronizuje się praca komórek wydzielniczych, synteza i usuwanie neurosekrecji z jej jąder, a jednocześnie zwiększa się aktywność funkcjonalna wszystkich płatów przysadki mózgowej, jednak przy długotrwałym i silna (ponad 70 mT) ekspozycja, funkcja neurosekrecyjna może zostać zahamowana, a procesy produktywno-dystroficzne w komórkach mogą rozwinąć się w OUN. Pod wpływem pola magnetycznego o niskiej intensywności indukcji zmniejsza się napięcie naczyń mózgowych, poprawia się dopływ krwi do mózgu, aktywuje się metabolizm azotu i węglowodanów i fosforu, co zwiększa odporność mózgu na niedotlenienie. Pod wpływem pola magnetycznego na szyjne węzły współczulne i niedowładne kończyny u pacjentów po udarze mózgu poprawia się mózgowy przepływ krwi (dane reoencefalograficzne) i normalizuje się wysokie ciśnienie krwi, co wskazuje na odruchową ścieżkę pola magnetycznego. Zaobserwowano wyraźną poprawę hemodynamiki mózgu po zastosowaniu pola magnetycznego w okolicy podpotylicznej u pacjentów z niewydolnością krążenia w okolicy kręgowo-podstawnej.
nowy system. Wpływ PeMF na obszar kołnierza poprawia również hemodynamikę i obniża do normy zarówno ciśnienie skurczowe, jak i rozkurczowe. Zatem za pomocą PeMP można skorygować upośledzoną hemodynamikę mózgu w różnych stanach patologicznych.
Obwodowy układ nerwowy reaguje na działanie pola magnetycznego poprzez zmniejszenie wrażliwości receptorów obwodowych, co powoduje efekt przeciwbólowy oraz poprawę przewodnictwa, co korzystnie wpływa na przywrócenie funkcji uszkodzonych zakończeń nerwów obwodowych, ponieważ wzrost aksonów i mielinizacja ulegają poprawie, a rozwój tkanki łącznej zostaje zahamowany.
Pobudzenie układu podwzgórzowo-przysadkowego powoduje reakcję łańcuchową aktywacji obwodowych docelowych gruczołów wydzielania wewnętrznego pod wpływem czynników uwalniających, a następnie liczne rozgałęzione reakcje metaboliczne. Synteza czynników uwalniających jest stymulowana w układzie podwzgórzowo-przysadkowym. Pod wpływem PMF o indukcji do 30 mT i częstotliwości do 50 Hz przy krótkiej ekspozycji (do 20 min) rozwija się reakcja treningowa i wzrasta aktywność wszystkich części układu hormonalnego. W odróżnieniu od hamującego działania wielu innych substancji drażniących, pod wpływem pola magnetycznego następuje pobudzenie funkcji tarczycy, co umożliwia wykorzystanie pól magnetycznych w kompleksowej terapii niedoczynności tego gruczołu. Pomimo bardzo słabej aktywacji układu współczulno-nadnerczowego podczas pierwszych zabiegów, już w 7-9 dniu leczenia dochodzi do zahamowania obwodowych receptorów β-adrenergicznych, co odgrywa ważną rolę w tworzeniu efektu przeciwstresowego. Wzrostowi indukcji (powyżej 120 mT) i częstotliwości pola magnetycznego (powyżej 100 Hz), a także zmianie czasu jego działania towarzyszy pojawienie się zaburzeń hemodynamicznych, a w konsekwencji zmian zwyrodnieniowych w komórkach przysadka mózgowa, nadnercza i inne narządy. Zjawiska te wskazują na rozwój reakcji stresowych, które powodują zmiany w metabolizmie, spadek intensywności procesów energetycznych, upośledzoną przepuszczalność błon komórkowych i niedotlenienie.
Pod wpływem PMF i przemieszczającego się pulsacyjnego pola magnetycznego o tej samej indukcji i częstotliwości na różnych częściach ciała (głowa, okolice serca, przedramię) następuje ten sam typ reakcji.
z układu sercowo-naczyniowego, co potwierdza założenie o odruchowym charakterze działania tych pól.
Następuje spadek ciśnienia w układzie żył głębokich i odpiszczelowych, a także w tętnicach. Jednocześnie zwiększa się napięcie ścian naczyń krwionośnych, zmieniają się właściwości elastyczne i opór bioelektryczny ścian naczyń krwionośnych. Zmiany w hemodynamice (efekt hipotensyjny) wiążą się ze zmniejszeniem liczby skurczów serca, a także zmniejszeniem funkcji skurczowej mięśnia sercowego. Właściwość ta znalazła zastosowanie w leczeniu nadciśnienia tętniczego, stosowana jest także w celu zmniejszenia obciążenia serca.
Pole magnetyczne powoduje zmiany w mikrokrążeniu różnych tkanek. Na początku ekspozycji na pole magnetyczne obserwuje się krótkotrwałe (5-15 min) spowolnienie przepływu krwi włośniczkowej, które następnie ustępuje wzmożeniu mikrokrążenia. W trakcie magnetoterapii i po jej zakończeniu zwiększa się prędkość przepływu krwi włośniczkowej, poprawia się kurczliwość ścian naczyń krwionośnych i poprawia się ukrwienie naczyń włosowatych; zwiększa się światło funkcjonujących elementów mikrokrążenia, powstają warunki sprzyjające otwieraniu istniejących wcześniej naczyń włosowatych, zespoleń i zastawek.
Pod wpływem pól magnetycznych zwiększa się przepuszczalność naczyń i nabłonków, w wyniku czego następuje przyspieszenie resorpcji obrzęków i wstrzykniętych substancji leczniczych. Dzięki temu działaniu magnetoterapia znalazła szerokie zastosowanie w leczeniu urazów, ran i ich następstw.
Pod wpływem PMF, PeMF i przemieszczającego się pulsacyjnego pola magnetycznego procesy metaboliczne w obszarze regeneracji kości (w przypadku złamania) nasilają się, fibroblasty i osteoblasty pojawiają się w strefie regeneracji wcześniej, szybciej tworzy się substancja kostna i intensywniej.
Pola magnetyczne o niskim natężeniu wpływają na procesy enzymatyczne, zmieniają właściwości elektryczne i magnetyczne elementów krwi biorących udział w hemokoagulacji. W wyniku aktywacji układu antykoagulacyjnego, zmniejszenia tworzenia się skrzeplin w ścianie wewnątrznaczyniowej i zmniejszenia lepkości krwi pod wpływem pól magnetycznych, dochodzi do efektu hipokoagulacji.
Ekspozycja na pole magnetyczne ma znaczący wpływ na metabolizm organizmu. Działając na poszczególne systemy
Narządy w surowicy krwi zwiększają ilość białka całkowitego i globulin. Stężenie globulin w tkankach wzrasta pod wpływem frakcji α i γ-globulin. Jednocześnie zmienia się struktura białek. Przy krótkotrwałym, codziennym ogólnym wpływie pól magnetycznych na organizm zawartość kwasu pirogronowego i mlekowego zmniejsza się nie tylko we krwi, ale także w wątrobie i mięśniach. Jednocześnie wzrasta zawartość glikogenu w wątrobie.
Pod wpływem pola magnetycznego w tkankach zmniejsza się zawartość jonów Na+, wzrasta natomiast stężenie jonów K+, co świadczy o zmianie przepuszczalności błon komórkowych. Następuje zmniejszenie zawartości Fe w mózgu, sercu, krwi, wątrobie, mięśniach, śledzionie i zwiększenie jego stężenia w tkance kostnej. Redystrybucja Fe wiąże się ze zmianami stanu narządów krwiotwórczych. Jednocześnie wzrasta zawartość Cu w mięśniu sercowym, śledzionie i jądrach, co aktywuje procesy adaptacyjne i kompensacyjne organizmu. Pod wpływem pola magnetycznego wzrasta aktywność biologiczna Mg, w wyniku czego hamowany jest rozwój procesów patologicznych w wątrobie, sercu i mięśniach.
Niskoindukcyjne pola magnetyczne stymulują procesy oddychania tkanek, zwiększając intensywność fosforylacji oksydacyjnej w łańcuchu oddechowym. Zwiększa się wymiana kwasów nukleinowych i synteza białek, co wpływa na procesy plastyczne. Wpływ na proliferację i regenerację determinowany jest wzrostem peroksydacji lipidów.
Charakterystycznym przejawem działania pola magnetycznego na organizm jest aktywacja metabolizmu węglowodanów i lipidów. O nasileniu metabolizmu lipidów świadczy zwiększona zawartość nieestryfikowanych kwasów tłuszczowych i fosfolipidów we krwi i narządach wewnętrznych, a także niższe stężenie cholesterolu we krwi.
Ekspozycja na pole magnetyczne z reguły nie powoduje powstawania endogennego ciepła, wzrostu temperatury ciała i podrażnienia skóry. Charakteryzuje się dobrą tolerancją u pacjentów osłabionych i starszych, cierpiących na współistniejące choroby układu sercowo-naczyniowego, co pozwala na stosowanie urządzenia w wielu przypadkach, gdy nie jest wskazana ekspozycja na inne czynniki fizyczne.
Sprzęt i ogólne instrukcje wykonywania zabiegów
Obecnie wykorzystuje się ponad 20 różnych urządzeń do terapii magnetycznej. Najbardziej typowe to „Polyus-1 (-2, -3, -4, -101)”, „Amit-02”, „Magniter”, „Mag-30” itp. Ekspozycja na pole magnetyczne jest dozowana według rodzaj (kształt) pola magnetycznego i tryb pracy urządzenia (ciągły, przerywany, impulsowy). W przypadku stosowania poszczególnych urządzeń należy zwrócić uwagę na częstotliwość ruchu pola w poszczególnych obszarach ciała pacjenta. Natężenie pola magnetycznego jest podawane w militeslach. Ponadto należy wskazać rodzaj i lokalizację cewki indukcyjnej. Cewki indukcyjne-elektromagnesy są zawsze stykane. Wskaż kierunek linii indukcji pola magnetycznego w stosunku do osi ciała lub osi kończyny, a także względne położenie biegunów metodą dwuinduktorową oddziaływania i zamykania (5-8 cm) lokalizacja cewek. Średni czas ekspozycji wynosi 10-20 minut. W przypadku stosowania pola magnetycznego niskiej częstotliwości o wartości 2-4 pól podczas jednego zabiegu, czas trwania tego ostatniego zwykle nie przekracza 40-45 minut. Przebieg leczenia składa się z 10-20 codziennych zabiegów.
Wskazania do terapeutycznego zastosowania pól magnetycznych:
Choroby układu sercowo-naczyniowego:
❖ nadciśnienie tętnicze I-II stopnia,
❖ ChNS ze stabilną dusznicą bolesną w klasie czynnościowej I-II,
❖ reumatyzm,
❖ dystonia wegetatywno-naczyniowa,
❖ kardioskleroza pozawałowa;
Choroby i urazy ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego:
❖ urazy kręgosłupa i rdzenia kręgowego,
❖ naruszenie krążenia kręgosłupa,
❖ przemijające incydenty naczyniowo-mózgowe,
❖ udary niedokrwienne mózgu,
❖ osteochondroza kręgosłupa,
❖ zapalenie nerwu,
❖ polineuropatia różnego pochodzenia,
❖ nerwobóle,
❖ nerwice,
❖ neurastenia,
❖ Anglionity,
❖ kauzalgia,
❖ ból fantomowy,
❖ paraliż, niedowład;
Choroby naczyń obwodowych:
❖ zatarcie etapów miażdżycy I-III,
❖ zarostowe zapalenie wsierdzia stopnia I-III,
❖ zapalenie zakrzepowo-naczyniowe,
❖ zespół Raynauda,
❖ przewlekła niewydolność żylna i limfatyczna,
❖ zakrzepowe zapalenie żył powierzchownych i głębokich w okresie podostrym,
❖ zespół pozakrzepowo-żyłowy,
❖ angiopatia cukrzycowa,
❖ polineuropatia,
❖ stan po operacji bajpasu aortalno-udowego;
Choroby i urazy układu mięśniowo-szkieletowego:
❖ zniekształcającą chorobę zwyrodnieniową stawów (stadia I-III w fazie zaostrzenia i remisji),
❖ zakaźne toksyczne zapalenie stawów,
❖ zapalenie wielostawowe o różnej etiologii,
❖ zapalenie kaletki,
❖ zapalenie nadkłykcia,
❖ zapalenie okołostawowe,
❖ opóźniona konsolidacja pęknięć, w tym podczas syntezy metali,
❖ obecność opatrunku gipsowego lub aparatu Ilizarowa,
❖ stłuczenia, skręcenia aparatu kaletki-więzadłowego, zwichnięcia;
Choroby aparatu oskrzelowo-płucnego:
❖ ostre zapalenie płuc o długotrwałym przebiegu,
❖ przewlekłe zapalenie oskrzeli,
❖ astma oskrzelowa (z wyjątkiem hormonozależnej),
❖ gruźlica (postać nieaktywna);
Choroby przewodu żołądkowo-jelitowego:
❖ choroba wrzodowa żołądka i dwunastnicy w fazie zaostrzenia i remisji,
❖ przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka,
❖ zapalenie żołądka i dwunastnicy,
❖ podostre i przewlekłe zapalenie trzustki,
❖ przewlekłe zapalenie wątroby i długotrwały przebieg ostrego zapalenia wątroby,
❖ dyskinezy dróg żółciowych,
❖ przewlekłe zapalenie pęcherzyka żółciowego,
❖ przewlekłe niewrzodziejące zapalenie jelita grubego,
❖ stan po resekcji żołądka z powodu wrzodu w celu zapobiegania powikłaniom pooperacyjnym;
Choroby uszu, nosa i gardła:
❖ naczynioruchowy nieżyt nosa,
❖ przewlekły nieżyt nosa,
❖ zapalenie zatok przynosowych,
❖ zapalenie zatok,
❖ czołowy,
❖ przewlekłe zapalenie gardła,
❖ przewlekłe zapalenie ucha środkowego,
❖ zapalenie krtani,
❖ zapalenie tchawicy;
Choroby okulistyczne – podostre i przewlekłe choroby zapalne różnych środowisk oczu:
❖ zapalenie spojówek,
❖ zapalenie rogówki,
❖ zapalenie tęczówki i ciała rzęskowego,
❖ zanik nerwu wzrokowego,
❖ początkowa postać jaskry;
Choroby zębów:
❖ choroby przyzębia,
❖ zapalenie dziąseł,
❖ zmiany wrzodziejące błony śluzowej jamy ustnej,
❖ ostre zapalenie stawów stawu skroniowo-żuchwowego,
❖ złamania żuchwy,
❖ rany i urazy pooperacyjne;
Podostre i przewlekłe choroby układu moczowo-płciowego:
❖ zapalenie pęcherza moczowego,
❖ zapalenie cewki moczowej,
❖ odmiedniczkowe zapalenie nerek,
❖ zapalenie przydatków,
❖ zapalenie macicy,
❖ zapalenie jajowodów,
❖ zapalenie prostaty,
❖ zapalenie najądrza,
❖ zapalenie pęcherzyków,
❖ impotencja,
❖ niepłodność,
❖ zespół menopauzalny,
❖ nowotwór łagodny (mięśniak, włókniak), biorąc pod uwagę wiek, poziom hormonów i dynamikę procesu;
Choroby alergiczne i skórne:
❖ naczynioruchowy nieżyt nosa,
❖ astma oskrzelowa,
❖ łuszczyca,
❖ neurodermit;
Wrzody troficzne;
Powolne rany ziarniące;
Odmrożenie;
Odleżyny;
Przygotowanie przedoperacyjne i rehabilitacja pooperacyjna;
Choroba adhezyjna;
Poprawa stanu odporności. Przeciwwskazania:
Obecna nietolerancja;
Ogólne przeciwwskazania do fizjoterapii;
Niedociśnienie tętnicze;
Obecność rozrusznika serca;
Wczesny okres po zawale;
Ciężka tyreotoksykoza;
Zespół podwzgórzowy.
Metody leczenia
Wpływ na klatkę piersiową w chorobach zapalnych płuc i astmie oskrzelowej
Pierwsza metoda: cewki cylindryczne (aparat Pole-1) umieszcza się w sposób sekwencyjny w tylno-bocznych częściach klatki piersiowej, pole 1 - na poziomie Th IV - Th VII; Pole II – na poziomie Th IX – Th XII. PuMP, poziomy kierunek linii pola, tryb ciągły, poziomy intensywności I-III (w zależności od wieku), 5-6 minut na każde pole. Pierwsze 4-5 zabiegów przepisuje się co drugi dzień, kolejne codziennie, przebieg leczenia składa się z 8-12 zabiegów.
Druga metoda: użyj PuMP w trybie przerywanym (2 s impuls, 2 s przerwa), lokalizacja cewek indukcyjnych i parametry fizyczne są takie same.
Metoda trzecia: ciągłe pole magnetyczne na poziomie C IV - Th V, kierunek linii pola jest pionowy, parametry fizyczne są takie same.
Wpływ na stawy
Cylindryczny induktor z rdzeniem w kształcie litery U (urządzenia „Polyus-1”, „Polyus-3”) jest umieszczony w kontakcie po przeciwnych stronach złącza. Indukcja magnetyczna jest zwiększana co trzy procedury od działów I do IV przełącznika intensywności. Pole pulsacyjne, częstotliwość 10-50 Hz, czas trwania zabiegu 20-30 minut. Przebieg leczenia obejmuje 10-15 codziennych zabiegów. Wpływ na kończyny z powodu chorób naczyniowych Kończynę umieszcza się w cewce indukcyjnej urządzeń BIMP i Alimp-1; kolejne 2-3 induktory umieszcza się w okolicy lędźwiowej. Częstotliwość PeMF 10-100 Hz, intensywność indukcji magnetycznej 5 mT, czas trwania zabiegu 20-30 minut. Przebieg leczenia obejmuje 10-20 codziennych zabiegów.
Wpływ na kręgosłup
Cewki prostokątne (urządzenia „Polyus-1”, „Polyus-2”) umieszcza się przykręgowo w kontakcie na odpowiedniej części kręgosłupa. Pierwszą połowę cyklu leczenia wykonuje się za pomocą induktorów umieszczonych przeciwległymi biegunami nad projekcją dotkniętego obszaru. Pole pulsuje, położenie przełącznika intensywności III-IV, częstotliwość 10-50 Hz, czas trwania zabiegu 20-30 minut. Przebieg leczenia obejmuje 10-15 codziennych zabiegów.
Wpływ zmiennego pola magnetycznego o niskiej częstotliwości na obszar węzłów współczulnych
Cewki z rdzeniem w kształcie litery U instaluje się przykręgowo w obszarze węzłów współczulnych szyjno-piersiowych lub lędźwiowych, tak aby bieguny o tej samej nazwie były zwrócone do siebie, tj. tak, aby strzałki cewek były skierowane do siebie i znajdowały się na tej samej linii prostej; szczelina między korpusem a cewką indukcyjną wynosi 5-10 cm, tryb jest ciągły, sinusoidalny. Przełącznik intensywności w pozycji „2”. Zabiegi trwające 10 minut wykonywane są codziennie lub co drugi dzień, do 20 zabiegów w trakcie zabiegu.
Wpływ zmiennego pola magnetycznego niskiej częstotliwości na zmiany skórne
Nad zmianą chorobową instaluje się induktor z rdzeniem w kształcie litery U w odstępie 5-10 cm, tryb ciągły, sinusoidalny. Przełącznik intensywności znajduje się najpierw w pozycji „1”, od 7. procedury stopniowo ustawia się go w pozycji „4”. Czas trwania zabiegu wydłuża się z 10 do 20 minut, wydłużając co drugi zabieg, po czym czas trwania zabiegów zmniejsza się w tej samej kolejności do 10 minut. Pierwsze 5 zabiegów wykonuje się codziennie, kolejne co drugi dzień, do 15 zabiegów w cyklu leczenia.
Wpływ zmiennego pola magnetycznego o niskiej częstotliwości na narządy miednicy kobiet
Metoda pierwsza: induktor z rdzeniem w kształcie litery U umieszcza się (bez szczeliny) nad spojeniem łonowym po stronie dotkniętej chorobą. Tryb ciągły, półfala sinusoidalna lub pulsacyjna w trybie przerywanym (czas trwania impulsów i przerw - 2 s każdy). Przełącznik intensywności znajduje się w pozycji „4”. Zabiegi trwające 20 minut wykonywane są codziennie lub co drugi dzień, do 15 zabiegów w trakcie zabiegu.
Metoda druga: do sklepienia pochwy wprowadza się specjalny induktor, w zależności od lokalizacji zmiany. Tryb ciągły sinusoidalny lub półfala pulsacyjna w trybie przerywanym (czas trwania impulsów i przerw - 2 s każdy). Przełącznik intensywności znajduje się w pozycji „4”. Zabiegi trwające 20 minut wykonuje się codziennie lub co drugi dzień (z wyłączeniem miesiączki) w liczbie do 10 zabiegów w trakcie kuracji.