Новосибирск
|
Скачать 5.65 Mb.
|
|
АНТРОПОГЕННЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЧЕЛОВЕКА Ответная реакция организма на физиовоздействия, ведущие свое начало от зарождения жизни на Земле, определяется набором безусловных рефлексов, направленных на формирование равного противодействия, известного организму в рамках допустимых его изменений. Поэтому человеком в лечебной практике исторически используются естественные физические факторы. Основными принципами терапевтического применения физических факторов и в древности и сегодня являются следующие:
Рассмотрим, на наш взгляд, основные виды искусственных физиовоздействий, окружающих сегодня большинство людей, находящихся на Земле:
Вследствие разносторонней деятельности человека на Земле искусственные физические факторы широко участвуют в формировании условий жизни на Земле для населяющих ее людей, и, прежде всего, для жителей городов. Такого рода деятельность затрагивает, по меньшей мере, все биосферные среды нашей планеты, что приводит к изменению их фоновых физико-химических показателей. В рамках планеты характер этих изменений зависит от локализации их источника, но так или иначе они оказывают влияние на всю биосистему Земли в целом. Наряду с этим, человек в процессе своей жизнедеятельности сталкивается с мощными локальными полями физиовоздействий, прежде всего, это относится к электромагнитным и радиационным излучениям. Подчиняясь законам всеобщей взаимосвязи процессов, происходящих в различных средах и имеющих различную физическую природу, сильные и продолжительные изменения одного фактора неизменно приводят к изменению целого ряда других факторов. Таким образом, когда мы говорим о воздействии на человека какого-либо искусственного фактора, необходимо понимать, что одновременно на человека действует и ряд измененных этим искусственным фактором естественных сред (факторов). Не менее физиологически значимым является экранирование от воздействия какого-либо естественного физического фактора. Таким образом, отсутствие либо ничтожно малый уровень естественного фактора также является искусственным для организма. В зависимости от продолжительности отсутствия воздействия естественного характера в организме могут наступить те или иные по характеру и глубине необратимые изменения. К уничтожению физических факторов можно также отнести устранение защитных свойств окружающих сред, например, атмосферы (озоновые дыры) и магнитных полей. Применение новых для организма воздействий, то есть тех воздействий, которые отсутствуют в наборе физических факторов, формирующих естественный фон, и не имеют контрактивного отклика в виде безусловных рефлексов, является опасным для организма даже в медицине, без выработки со стороны организма условного рефлекса с лечебной реакцией, а воздействие ими в больших энергетических дозах может привести к непредсказуемым последствиям. К отрицательным реакциям в организме могут привести также и изменения спектральных характеристик естественных физиовоздействий. Химический состав воздуха, воды, пищи также можно причислить к влияющим на организм человека физическим факторам. Это объясняется тем, что химический баланс в человеческом организме осуществляется на основе определенных химических реакций в системах и органах, в которых участвуют определенные элементы. При отсутствии этих химических элементов во внешней среде или замещении их другими, а так же при включении дополнительных элементов организм, как и в случае с другими типами физиовоздействий, не может формировать адекватную реакцию. В человеческом организме происходит большое количество химических реакций с использованием элементов, либо получаемых извне, либо образующихся в организме под воздействием физических факторов. При изменении поступления необходимого количества химических веществ в организм возникают серьезные сбои в его работе, вызванные тем, что его физиологическая система в ряде случаев в ущерб самому организму осуществляет его перестройку, но такого рода трансформации могут происходить только в рамках химических реакций определенного типа, происходящих в организме с учетом присутствующих в нем веществ. Кроме того, при отсутствии поступления веществ, генерация которых в организме не предусмотрена, некоторые реакции и физические процессы в организме перестают происходить. Недостаточное количество или полное отсутствие некоторых элементов, таких как йод, селен, во внешней среде (что наблюдается, например, в сибирском регионе, особенно в Восточной Сибири) вызывает у человека достаточно опасные заболевания. Любые физиологические сдвиги, приводящие к функциональным изменениям и происходящие в организме под воздействием внешних физических факторов, могут оказывать влияние на генную структуру и в перспективе определять преобразования системы условных реакций на эти воздействия в безусловные, что, несомненно, повлечет за собой дальнейшую перестройку в рамках всего организма. Наиболее отчетливо эти процессы проявляются при воздействии на организм радиоактивного излучения антропогенного характера. Радиоактивное загрязнение происходит в результате ядерных взрывов, удаления в окружающую среду радиоактивных отходов, разработки радиоактивных руд, при авариях на атомных предприятиях и т.д. Оно вызывается продуктами деления ядер (например, 90Sr, 137Cs, 144Ce), наведёнными радиоактивными нуклидами (3H, 24Na, 59Fe, 60Co, 65Zn и др.), естественно-радиоактивными тяжёлыми металлами (U, Th, Ra и др.) и искусственными трансурановыми элементами (Pu, Am, Cm и др.). Глобальное радиоактивное загрязнение составляло к 1973 г. более 1,5 Гкюри (гигакюри) в результате ядерных взрывов и более 5 Мкюри (мегакюри) – вследствие поступления в Мировой океан радиоактивных отходов. Наиболее загрязнены районы умеренных широт, особенно в Северном полушарии. Под действием радиоактивных загрязнений происходит процесс поглощения радиоактивных веществ в биосфере, накопления радиоактивных веществ всеми ее составными частями – живыми (микробы, растения, животные, человек) и неживыми (почва, воды суши и океанов). Аккумуляция радиоактивных веществ, временно выходящих из биологического круговорота, осуществляется в основном в донных отложениях, а на суше – в почве. Особенно энергично поглощение радиоактивных веществ происходит в организмах. Некоторые радиоактивные вещества прочно связываются теми или иными тканями (например, стронций и плутоний костями животных и человека), другие, например цезий, легко выделяются. Попадая в реки, озёра, моря и океаны, радиоактивные вещества поглощаются водными растениями и животными как непосредственно из воды, так и из предыдущего звена пищевой цепи: из водорослей радиоактивные вещества переходят в зоопланктон, для которого водоросли служат пищей, а затем – в организм моллюсков, ракообразных, рыб. Из радиоактивных веществ, поступающих в почвенный раствор, часть аккумулируется растениями и вместе с растительной пищей попадает в организмы животных и человека, а после их смерти — снова в почву. Таким образом, флора и фауна (особенно виды животных, встречающихся в массовом количестве, – насекомые, черви и др.) служат важным фактором перемещения радиоактивных веществ в почве. С поверхности почвы через корни и из атмосферных выпадений через листья радиоактивные вещества поступают в растения и, продвигаясь по пищевым цепям, а также с питьевой водой, – в организм животных, в том числе сельскохозяйственных, а вместе с их мясом и молоком – в организм человека (в частности, 90Sr, попадая в организм человека с овощами или молоком, может накапливаться в костной ткани, особенно у детей). При поглощении радиоактивных веществ растениями или животными обычно происходит значительное повышение их концентрации в биологических объектах по сравнению с содержанием этих веществ в окружающей среде. Организмы, которые накапливают те или иные радиоактивные вещества в особенно высоких концентрациях, называют «биоиндикаторами»; так, водоросль кладофора особенно интенсивно накапливает 91Y, а моллюск большой прудовик – 90Sr. При переходе от одного организма к другому происходит изменение содержания радиоактивных веществ. Например, концентрация 137Cs возрастает в цепи лишайники – мышцы оленей – мышцы волков (30, 85 и 181 пкюри/г сухой массы соответственно), а концентрация 90Sr в этой же цепи уменьшается (7,2, 0,1 и 0,04 пкюри/г сухой массы). На радиоактивное загрязнение различных элементов биосферы влияют химическая форма и физическое состояние радиоактивных веществ, температура и химический состав окружающей среды, а также другие факторы. Величину радиоактивного загрязнения определяют методами радиохимии, радиометрии, спектрометрии и авторадиографии и количественно выражают в единицах радиоактивности (распады в секунду в 1 г ткани, nкюрu/т3 воздуха или воды, мкюри/км2 суши или водоёма). [60, 83, 98, 43, 34, 112, 119, 118, 123] Мерой накопления радиоактивных веществ в организме служит коэффициент накопления, определяющий отношение концентрации радиоактивных веществ в организме к их концентрации в окружающей среде и в воде (для водных организмов) или почвенном растворе и зависящий от вида и состояния организма, свойств и концентрации радиоактивных веществ, степени их связывания в среде и ряда других аспектов. Этот коэффициент для водных организмов сравнительно высок – порядка 102 – 104; так, он равен: для зелёных водорослей по 90Sr – 1,6103, для моллюсков по 95Nb – 3103 для рыб по 91Y – 5102. Поглощение радиоактивных веществ организмами приводит к их облучению, что может вызвать развитие лучевой болезни, злокачественных опухолей, вредные генетические последствия и гибель организмов. Поэтому важно запрещение испытаний ядерного оружия, увеличивающих радиоактивное загрязнение среды обитания (атмосферы, почвы и воды). [2, 75, 89] Энергия, поглощённая в единице массы облучаемого вещества, определяет дозу воздействия. В этом смысле доза излучения называется также поглощённой дозой. Поглощённая энергия расходуется на нагрев вещества, а также на его химические и физические превращения, тип и интенсивность которых зависят от вида этого излучения, его энергии, плотности потока воздействующего фактора и состава облучаемого вещества. Все это является определяющим величину дозы воздействия на организм физическим фактором. При равных приведенных условиях доза воздействия тем больше, чем больше время облучения. Таким образом, энергия излучения, отнесённая к единице времени, определяется как мощность дозы. Зависимость величины дозы от энергии частиц, плотности их потока и состава облучаемого вещества различна для разных видов ионизирующего излучения. Например, для рентгеновского и -излучений доза зависит от атомного номера Z элементов, входящих в состав вещества; характер этой зависимости определяется энергией фотонов h. Для этих видов излучений доза в тяжёлых веществах больше, чем в лёгких (при одинаковых условиях облучения). Нейтроны взаимодействуют с ядрами атомов. Характер этого взаимодействия существенно зависит от энергии нейтронов. Если происходят упругие соударения нейтронов с ядрами, то средняя величина энергии, переданной ядру в одном акте взаимодействия, оказывается большей для лёгких ядер. В этом случае (при одинаковых условиях облучения) поглощённая доза в лёгком веществе будет выше, чем в тяжёлом. Другие виды ионизирующих излучений имеют свои особенности взаимодействия с веществом, которые определяют зависимость дозы от энергии излучения и состава вещества. Кроме поглощённой дозы, существуют понятия экспозиционной и эквивалентной дозы. Экспозиционная доза – мера ионизации воздуха под действием рентгеновского и -излучений – измеряется количеством образованных зарядов. Экспозиционная доза в 1 к/кг означает, что суммарный заряд всех ионов одного знака, образованных в 1 кг воздуха, равен одному кулону. Широко распространена внесистемная единица экспозиционной дозы – рентген: 1 р = 2,5797610-4 к/кг, что соответствует образованию 2,08 109 пар ионов в 1 см3 воздуха (при 0°С и 760 мм рт. ст.). На создание такого количества ионов необходимо затратить энергию, равную 0,114 эрг/см3, или 88 эрг/г. Таким образом, 88 эрг/г есть энергетический эквивалент рентгена. По величине экспозиционной дозы можно рассчитать поглощённую дозу рентгеновского и -излучений в любом веществе. Для этого необходимо знать состав вещества и энергию фотонов излучения. При облучении живых организмов, в частности человека, возникают биологические эффекты, величина которых определяет степень радиационной опасности. Для данного вида излучения наблюдаемые радиационные эффекты во многих случаях пропорциональны поглощённой энергии. Однако при одной и той же поглощённой дозе в тканях организма биологический эффект оказывается различным для разных видов излучения. Следовательно, знание величины поглощённой дозы оказывается недостаточным для оценки степени радиационной опасности. Принято сравнивать биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, с биологическими эффектами, вызываемыми рентгеновским и -излучениями. Коэффициент, показывающий во сколько раз радиационная опасность для данного вида излучения выше, чем радиационная опасность для рентгеновского излучения при одинаковой поглощённой дозе в тканях организма, называется коэффициентом качества К. В радиобиологических исследованиях для сравнения радиационных эффектов пользуются понятием относительной биологической эффективности. Для рентгеновского и -излучений К = 1. Для всех других ионизирующих излучений коэффициент качества устанавливается на основании радиобиологических данных. Коэффициент качества может быть разным для различных энергий одного и того же вида излучения. Например, для тепловых нейтронов К = 3, для нейтронов с энергией 0,5 Мэв, К = 10, а для нейтронов с энергией 5,0 Мэв К = 7. Эквивалентная доза Dэ определяется как произведение поглощённой Dn на коэффициент качества излучения К; Dэ = Dn ∙ К. Коэффициент К является безразмерной величиной, и эквивалентная доза может измеряться в тех же единицах, что и поглощённая. Однако существует специальная единица эквивалентной дозы – бэр. Эквивалентная доза в 1 бэр численно равна поглощённой дозе в 1 рад, умноженной на коэффициент качества К. Таким образом, одинаковой величине эквивалентной дозы соответствует одинаковая радиационная опасность, которой подвергается человек при воздействии на него любого вида излучения. Естественные источники ионизирующего излучения (космические лучи, естественная радиоактивность почвы, воды, воздуха, а также радиоактивность, содержащаяся в теле человека) создают в среднем мощность эквивалентной дозы 125 мбэр в год. Эквивалентная доза в 400 – 500 бэр, полученная за короткое время при облучении всего организма, может привести к смертельному исходу (без специальных мер лечения). Однако такая же эквивалентная доза, полученная человеком равномерно в течение всей его жизни, не приводит к видимым изменениям его состояния. Эквивалентная доза в 5 бэр в год считается предельно допустимой дозой (ПДД) при профессиональном облучении. Минимальная доза -излучения, вызывающая подавление способности к размножению некоторых клеток после однократного облучения, составляет 5 бэр. При длительных ежедневных воздействиях дозы в 0,02 – 0,05 бэр наблюдаются начальные изменения крови, а доза в 0,11 бэр – образование опухолей. Об отдалённых последствиях облучения судят по увеличению частоты мутаций у потомков. Доза, удваивающая частоту спонтанных мутаций у человека, вероятно, не превышает 100 бэр на поколение. При местном облучении, например с целью лечения злокачественных опухолей, применяют (при соблюдении защиты всего организма) высокие дозы (6000 – 10000 бэр за 3 – 4 недели) рентгеновских или -лучей. В радиобиологии различают следующие дозы, приводящие к гибели животных в ранние и поздние сроки. Доза, вызывающая гибель 50% животных за 30 дней (летальная доза – ЛД30/50), составляет при однократном одностороннем рентгеновском или -облучениях для морской свинки 300 бэр, для кролика 1000 бэр. Минимальная абсолютно летальная доза (МАЛД) для человека при общем -облучении равна ~ 600 бэр. С увеличением дозы продолжительность жизни животных сокращается, пока она не достигает 2,8 – 3,5 сут, дальнейшее увеличение дозы не меняет этого срока. Лишь дозы выше 10000 – 20000 бэр сокращают продолжительность жизни до 1 суток, а при последующем облучении – до нескольких часов. При дозах в 15000 – 25000 бэр отмечаются случаи «смерти под лучом». Каждому диапазону доз воздействия соответствует определённая форма лучевого поражения. Заметим, что ряд беспозвоночных животных, насекомых, растений и микроорганизмов обладает значительно более низкой чувствительностью, нежели млекопитающие, что определяется биологическими особенностями их организмов. [31, 30, 38, 28] Медицинские физиовоздействия, применяемые в современной медицинской практике, как диагностические, так и лечебные, как правило, не являются естественными по типу либо по своим характеристикам и в связи с этим, по нашему мнению, требуют более детального рассмотрения их параметров и доз воздействия, а так же определения таких значений этих показателей для использования в лечебной практике, которые бы не наносили вред человеческому организму и исключили бы многолетнее накопление в нем изменений, вызванных этими физиовоздействиями и приводящих к нежелательным для человека последствиям. Обо всех этих аспектах с точки зрения взаимодействия физических факторов, воздействующих на организм человека и систем этого организма, мы расскажем в следующих главах. Решение экологических проблем по сокращению антропогенных выбросов и нормализации фона, определяемого физическими факторами, имеющими естественную природу, несомненно, привело бы к улучшению состояния окружающих человека биосферных сред и существенному снижению заболеваемости людей, что повлекло бы за собой увеличение рождаемости, продолжительности жизни и сокращение смертности. Такие подходы являются, на наш взгляд, правильными в решении задач профилактики заболеваемости. Глава 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ И КОРПУСКУЛЯРНЫЕ ПОЛЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ БИОТКАНЯМИ, ОРГАНАМИ И СИСТЕМАМИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА Организм человека наряду с влиянием на него внешних физиовоздействий подвержен воздействию физических факторов, формируемых системами самого организма. В связи с этим для построения общей картины воздействующих на организм физических факторов, а так же выработки представления о взаимодействии с этими факторами систем организма рассмотрим основные виды внутренних полей, источником которых является сам организм на всех его уровнях, от клеток до органов и систем. В организме человека функционирование биотканей, органов и отдельных клеток сопровождается электрической активностью. Для начала оценим общую картину распределения электрических полей в организме человека на основе электрических параметров, составляющих его структур. Приведем активные электромагнитные характеристики элементов организма. Заряд эритроцитов человека равен 3,34 10–19 Кл. Поверхностная плотность зарядов нейрональной мембраны (оценка по данным для морских полихет) – (0,4 – 2,1) 10–7 Кл мм–2. Поверхностная плотность заряда человека – 10–7 – 10–11 Кл мм–2. Напряженность электрического поля биотканей человека составляет 48 7 мВ. Дополняют картину исследования, проведенные на животных. Поверхностная плотность заряда эритроцита кролика – 3,8 10–9 Кл мм–2, тромбоцита кролика – 3,78 10–9 Кл мм–2. Среднее значение вихревого тока в одиночном кальциевом канале мембраны нейрона виноградной улитки – (0,2 0,02) 10–12 А при температуре 21 – 23C, кальциевого тока – 0,1 10–12 А при равновесном потенциале на мембране 200 мВ. Так, на седалищном нерве лягушки обнаружено существование продольного электрического тока, обусловленного носителями зарядов (предположительно электронами) с подвижностью в 300 см2 В–1 с–1. Наличие этого тока возможно лишь при ненарушенных анатомических связях нерва с ЦНС и периферической тканью. В изолированном живом и убитом кипячением нерве ток отсутствует. Для сравнения, характерные значения подвижности зарядов для металлов составляют 103 см2 В–1 с–1; для органических полупроводников 10–6 – 102 см2 В–1 с–1; для диэлектриков – ниже 10–4 см2 В–1 с–1. Далее рассмотрим приведенные в ряде исследований величины и характеристики формируемых организмом человека физических полей. В диапазоне 10–2 – 104 Гц на расстояниях от 1 мм до 1 м от поверхности тела человека либо контактно регистрируются электрические поля, источником которых является биоэлектрическая деятельность соответствующих органов и тканей человека. Так, с кожи головы регистрируется ЭЭГ, над грудной клеткой бесконтактно регистрируется ЭКГ, над областью желудка – ЭГГ. Достоверные данные об электромагнитных излучениях в диапазоне 104 – 108 Гц отсутствуют. С частот порядка 109 – 1010 Гц начинается собственное тепловое сверхвысокочастотное радиоизлучение тела человека. Теоретические исследования показывают возможность генерации излучений в диапазоне 1011 – 1012 Гц за счет когерентных переходов в мембранных каналах между энергетическими уровнями, возникающими в электрическом поле мембранного потенциала. Ожидаемая мощность излучения 10–7Вт/мг. Также предполагается генерация электромагнитных волн частотой 1011 Гц за счет эффекта Джозефсона у клеточных белков. [16] Человеческий организм, как любое нагретое тело, излучает электромагнитные волны за счет преобразования энергии теплового движения частиц тела в энергию излучения (диапазон 1012 – 1014 Гц). Поверхность тела человека, его органы и ткани, имеющие температуру жизнедеятельности 28 – 42C, испускают тепловое излучение в инфракрасном диапазоне. Максимум излучения (если считать температуру кожи 30C) лежит при длине волны 9,6 мкм. Точнее можно охарактеризовать распределение энергии, испускаемой телом человека в инфракрасном диапазоне, следующими цифрами: на область длин волн 0,8 – 5 мкм приходится всего 1% излучения, 5 – 9 мкм – 20, 9 – 16 мкм – 38 и от 16 мкм и выше – 41%. По другим данным спектральное распределение энергии таково: диапазон 3 – 6 мкм – 4%, 6 – 12 мкм – 37, 12 – 24 мкм – 41, 24 – 50 мкм – 14%. В длинноволновой области спектра (5 – 25 мкм) кожа человека излучает практически как абсолютно черное тело, имеющее температуру 27C, независимо от расовой принадлежности, степени пигментации и других индивидуальных анатомо-физиологических особенностей. Абсолютно черным телом называется тело, поглощающее полностью все падающие на него электромагнитные волны при любой собственной температуре. Инфракрасное излучение различных участков поверхности тела определяется тремя факторами: особенностями васкуляризации поверхностных тканей, уровнем метаболических процессов в них и различиями в теплопроводности. Последние обусловлены в основном различиями в развитии жировой клетчатки. Нужно рассмотреть также излучение организма человека в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Практически в основе всех излучений биотканей организма в видимой и ультрафиолетовой областях спектра лежит та или иная разновидность люминесценции. Люминесценция – излучение света атомами и молекулами вещества, переведенными предварительно в некоторое возбужденное состояние достаточной продолжительности (обычно 10–9 – 10–8 с). Излучение света происходит порциями – квантами, при этом атомы, молекулы «скачком» переходят из возбужденного состояния в исходное, отдавая энергию возбужденному кванту (фотону). Люминесценция может быть индуцирована различными физическими факторами: ультрафиолетовыми и видимыми лучами – фотолюминесценция; ультразвуком – некавитационное ультразвуковое свечение; быстрыми электронами – катодолюминесценция; ионизирующими излучениями – радиолюминесценция; электрическим током – электролюминесценция; химическими реакциями – хемолюминесценция. Разновидностью электролюминесценции является эффект Кирлиан (автоэлектронная эмиссия) – возбуждение люминесценции в электрическом поле частотой 10 – 100 кГц при напряжении на обкладках конденсатора от 5 до 30 кВ. Эффект наблюдается на живых и мертвых биообъектах, а также на неорганических образцах самого разного характера. В биологии и биофизике исследования эффекта носят прикладной характер, но получаемые результаты являются чисто качественными, так как регистрация ведется либо визуально, либо с помощью фотографирования. После окончания внешнего воздействия люминесценция затухает в течение некоторого времени (), называемого длительностью свечения. В зависимости от последней, фотолюминесценцию условно делят на флюоресценцию ( 10–8 с) и фосфоресценцию ( 10–8 с). Кожа лица взрослого человека, облучаемая фиолетовым светом с длиной волны 400 – 410 нм, флюоресцирует красным светом. Светящиеся красные точки соответствуют устьям волосяных фолликулов. Флюоресцентные методы исследования применяются в различных областях медицины для решения задач экспресс-диагностики при тех или иных патологических состояниях. Так, в офтальмологии используется флюоресцентная ангиоскопия глазного дна, в стоматологии – диагностика начального кариеса, в онкологии – флюоресцентная диагностика гиперплазии молочной железы. В биообъектах наряду с индуцированной физическими факторами люминесценцией имеет место и биохемилюминесценция, энергию которой поставляют специфические эндогенные химические и биохимические реакции. Сверхслабое метаболическое свечение в видимой области спектра отличается следующими особенностями:
Особая природная биохемилюминесценция – яркое, видимое невооруженным глазом свечение, которое наблюдается у медуз, бактерий, светлячков. Свечение определяется наличием специализированной ферментной системы: энергетического субстрата – люциферина и специфического фермента – люциферазы. Люциферин и люцефераза – это собирательные, функциональные, а не структурно-химические понятия, ими обозначаются субстраты и ферменты, при взаимодействии которых излучается свет. Такая биохемилюминесценция у млекопитающих не обнаружена. Ультрафиолетовое излучение тканей и клеток организма лежит в области длин волн 190 – 340 нм. Его субстратом служат белки, полипептиды и углеводы, оно полностью отсутствует у жиров. Относительно интенсивности излучения можно привести следующие экспериментальные данные. При сильной тетанизации портняжной мышцы лягушки 1 см2 поверхности мышцы излучает 600 – 2000 квантов в секунду, 1 см2 поверхности сердца лягушки в среднем излучает 400 фотонов в секунду, а за период систолы – 800 – 1200 фотонов в секунду. По другим данным интенсивность ультрафиолетового свечения тканей составляет 70 – 700 фотонов с 1 см2 в секунду. На ультрафиолетовом излучении следует остановиться, так как оно проявляется в трех основных биологических эффектах:
Считают, что это излучение является необходимым условием митоза, в связи с чем оно получило название митогенетического. Ультрафиолетовое спонтанное излучение регистрируется в основном биологическими детекторами по митогенетическому или цитопатическому эффекту. Известны попытки применить для его изучения объективные физические методы. Уровень естественных радиоактивных излучений в организме в условиях отсутствия в нем радиационных накоплений определяется, прежде всего, изотопом калия-40 40К, имеющим период полураспада 1,2 109 лет. В тканях этот изотоп находится в равновесии с нерадиоактивными изотопами калия 39К и 41К, его массовая доля составляет 0,0119% общей массы калия в организме. Это эндогенное количество 40К обеспечивает излучение 29,2 -частиц и 3,8 -квантов в секунду. У больных злокачественными опухолями и лейкозами интенсивность излучения крови, как правило, меньше по сравнению со здоровыми людьми. Остановимся на корпускулярных излучениях организма человека. Для оценки значений параметров акустических полей организма необходимо учитывать наличие множества источников таких колебаний, расположенных в различных частях тела, формирующих различные по спектральным характеристикам акустические сигналы. Таким образом, в естественных условиях картина акустических полей в той или иной области организма формируется путем наложения акустических волн, формируемых различными источниками, расположенными в организме человека, а так же сигналов внешних акустических источников. В организме различают следующие источники акустических волн:
На клеточном уровне обнаружено существование упругих волн в нервном волокне. Процесс распространения нервного импульса сопровождается пульсацией поверхности нервного волокна: до 30 нм по амплитуде при частоте следования импульсов 4 Гц. Скорость проведения нервных импульсов (1 – 100 м с–1) одного порядка по величине со скоростью упругих поперечных волн (1 – 20 м с–1) частотой 2 кГц. Существование клеточных и молекулярных источников упругих волн предполагается многими исследователями. Считают, что хорошо наблюдаемые периодические колебания объемов клеток, митохондрий, ядер, макромолекул белков могут приводить к генерации акустических волн в среде. Предварительная оценка дает следующие диапазоны излучений: для ферментов – от 10–3 до 3 106 Гц, для эритроцитов человека – от 0,2 до 30 Гц. Акустическое излучение обнаружено при химических реакциях, при процессах изменения концентраций веществ в жидкости, при кристаллизации и плавлении веществ, при прохождении ионизирующих частиц через жидкие среды. Имеются предположения, что акустические колебания клеток и биотканей совместно с электрическими сигналами могут участвовать в процессах передачи межклеточной информации, транспорте воды и других веществ, процессах морфогенеза, синхронизации биохимических процессов в тканях организма. Применение лечебных методик с использованием упругих волн как внешнего воздействующего фактора, с характеристиками, значения которых находятся вне диапазона, определенного выше для процессов, происходящих в организме, либо с использованием физиологически несогласованных доз воздействия могут приводить к нарушению процессов в организме, основанных на использовании такого рода физического фактора гуморального происхождения. Для сравнения ниже представлены уровни диапазонов частот акустических колебаний:
[18] Для дальнейшей оценки допустимых энергетических уровней воздействия физическими факторами электромагнитной и электрической природы на организм остановимся на рассмотрении полей той же физической природы, формируемых его органами и системами. Электрические поля человеческого организма получают чаще всего, измеряя потенциалы на поверхности тела и органов. Остановимся на биофизических принципах действия электрических полей в организме – противодействии внешним полям с одновременной экранизацией систем организма человека, что обеспечивает их нормальное функционирование. При изучении механизма возникновения электрограмм биоткани и органы как источники электрического поля можно представить в виде эквивалентного электрического генератора. Под ним подразумевается модельная физическая система, которая должна удовлетворять двум требованиям: расчетные потенциалы электрического поля эквивалентного генератора в разных точках организма должны быть равны реальным, регистрируемым потенциалам; при варьировании параметров эквивалентного генератора должны происходить такие же изменения его поля, как и в реальных электрограммах при соответствующем функциональном сдвиге в органе. Почти во всех существующих моделях электрическую активность органов и биотканей сводят к действию определенной совокупности токовых электрических генераторов, находящихся в объемной электропроводящей среде. Эквивалентная схема токового генератора в проводящей среде представлена на рис. 2.1. Токовый генератор имеет высокое внутреннее сопротивление R, во много раз превосходящее сопротивление внешней нагрузки (среды) R0. По закону Ома для полной электрической цепи I = I0 = E/ (R + R0), где I и I0 – сила тока в генераторе и суммарного тока в среде, E – ЭДС генератора. Поскольку R R0, I = I0 E/R. Согласно этому соотношению, сила тока в генераторе и суммарного тока во внешней среде (нагрузка) не зависит от среды. Для токовых генераторов выполняется правило суперпозиции электрических полей: потенциал поля совокупности генераторов равен алгебраической сумме потенциалов полей, создаваемых отдельными генераторами.  Рис. 2.1. Эквивалентная электрическая схема токового электрического генератора и внешней проводящей среды, где а, б – полюса генератора Пространственная структура электрического поля, создаваемого во внешней среде генератором, определяется положением его полюсов. Для расчета потенциалов этого поля генератор представляют в виде токового электрического диполя – системы из положительного полюса (истока электрического тока) и отрицательного полюса (стока), расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Важнейший параметр токового электрического диполя – электрический дипольный момент  . Это векторная величина, определяемая соотношением  , где I – ток в диполе (равный суммарному току во внешней среде),  – вектор расстояния между полюсами. Направление вектора дипольного момента принимается от отрицательного полюса к положительному (совпадает с направлением тока внутри диполя).Теоретически рассматривают электрическое поле отдельных полюсов диполя, которые в таком случае называются униполями. В дальнейшем мы будем принимать, что окружающая токовые диполи среда однородна в электрическом отношении, ее удельная электропроводность по всем направлениям одна и та же. В организме окружающая токопроводящая среда имеет конечную протяженность, так как ограничена по поверхности тела изолятором (воздухом), а также системы организма имеют различные электропроводности. Это ограничение среды оказывает влияние на структуру внешних электрических полей тканей и органов. В ряде случаев механизм генеза этих полей изучают при допущении, что окружающая генератор среда бесконечна. Итак, оценим потенциал электрического поля токового униполя в однородной неограниченной среде. Для любой точки B, находящейся на произвольном расстоянии r от положительного униполя (рис. 2.2), по закону Ома в дифференциальной форме  (2.1) , г (2.2) де y – потенциал; J – плотность тока; – удельное сопротивление среды. Предположим, что через сферу с радиусом r и площадью поверхности 4r2 протекает суммарный ток, равный выходящему из униполя току I. Поэтому  . Чтобы найти выражение для y, проинтегрируем уравнение (1) в пределах расстояния от r до и потенциала от y до нуля (принимаем y = 0 при r ). В результате получаем .Потенциал поля отрицательного униполя равен – y.   r |
Похожие:
 |
Тема выпуска М. Н. Вольф (Новосибирск), В. П. Горан (Новосибирск), Джон Диллон (Дублин), С. В. Месяц (Москва), Е. В. Орлов (Новосибирск), В. Б.... |
|
Тема номера М. Н. Вольф (Новосибирск), В. П. Горан (Новосибирск), Джон Диллон (Дублин), С. В. Месяц (Москва), Е. В. Орлов (Новосибирск), В. Б.... |
|
Е. В. Афонасин Ответственный секретарь М. Н. Вольф (Новосибирск), В. П. Горан (Новосибирск), Джон Диллон (Дублин), С. В. Месяц (Москва), Е. В. Орлов (Новосибирск), В. Б.... |
 |
Философское антиковедение и классическая традиция М. Н. Вольф (Новосибирск), В. П. Горан (Новосибирск), Джон Диллон (Дублин), С. В. Месяц (Москва), Е. В. Орлов (Новосибирск), В. Б.... |
|
Руководство по эксплуатации Новосибирск Ооо «Русская Телефонная Компания», Россия, г. Новосибирск Управляемый Ethernet коммутатор ртк. 48. 3 |
|
Договор обеспечения заправки воздушных судов авиатопливом Закрытое акционерное общество «Газпромнефть-Аэро Новосибирск» (зао «Газпромнефть-Аэро Новосибирск») |
|
Методическое пособие Новосибирск 2003 Диагностика творческого развития личности: Методическое пособие для слушателей курсов повышения квалификации работников образования... |
|
Программа исследования адаптации операторов азс 3 разряда в ОАО «Газпромнефть-Новосибирск» На тему: «Совершенствование технологии адаптации персонала (на примере операторов ОАО «Газпромнефть – Новосибирск»)» |
|
630007, Новосибирская область, город Новосибирск, Пристанский переулок,... Адрес эмитента: 630007, Новосибирская область, город Новосибирск, Пристанский переулок, 5 |
|
Общество с ограниченной ответственностью Управляющая компания «СервисДом» Юридический адрес: 630106, г. Новосибирск, ул. Зорге, 90, тел/факс: 204-89-05, Фактический адрес: 630106, г. Новосибирск, ул. Зорге,... |
|
Инструкция по участию в открытом Отборе №3-7399-016-13 организации,... Новосибирск» в ответ на Информационное письмо о проведении Отбора (далее «Информационное письмо»), на основании и в соответствии... |
|
Альманах студенческих работ Аналитические работы по курсу «Теория... Аналитические работы по курсу «Теория и практика рекламных коммуникаций». Вып. 1 [Электронный ресурс] : альм студент работ / под... |
|
Правила нахождения и ведения коммерческой деятельности на территории... Настоящие Правила устанавливают порядок нахождения, обеспечения и ведения коммерческой деятельности на территории аэропорта Новосибирск... |
|
20 г. Оао «Газпромнефть-Новосибирск» |
|
630082, г. Новосибирск, улица Северная, 33 |
|
Инструкция по применению и техническому обслуживанию огнетушителей новосибирск |