23. Разновидности терапевтических методов
1. Франклинизация (электростатический душ) – метод лечения легкими аэроионами, образующимися в постоянном электрическом поле высокой разности потенциалов ().
Лечебное действие оказывают аэроионы и небольшое количество озона, которые вызывают раздражение рецепторов, что стимулирует обменные процессы.
2. Гальванизация – метод воздействия постоянным электрическим током .
При действии постоянного тока ионы (Na+, K+, Cl-, Mg+) движутся, накапливаются около мембран, что приводит к улучшению обменных процессов.
3. Лекарственный электрофорез (ионофорез) – введение лекарственных ионов в межклеточное пространство биоткани под воздействием постоянного тока. Вводимое вещество накапливается в виде ионов и находится от 3 до 20 суток в “кожном депо”, постепенно поступая в кровь (диффузия).
4. Электростимуляция – применение импульсных электрических токов различной формы и частоты (1 – 1000 Гц) для раздражения клеток, тканей и органов с целью изменения их функционального состояния.
5. Амплипульстерапия – метод воздействия на организм переменными синусоидальными токами средней частоты (2000 - 5000 Гц), модулированными по амплитуде низкой частотой в пределах 10 – 150 Гц.
7. УВЧ-терапия – лечебный метод, при котором на ткани больного воздействуют дистанционно переменным электрическим полем ультравысокой частоты (27,12 МГц и 40,68 МГц).
Физиотерапевтический эффект: селективный глубокий нагрев биологических тканей обогащенных липидами. Происходит выделения тепла:
в проводящих тканях ,– электропроводность, Е – напряженность электрического поля,
вдиэлектриках,– угол диэлектрических потерь (сдвиг фаз между током и напряжением), ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды,– циклическая частота электрического поля.
8. Дарсонвализация – метод лечения с помощью сложных модулированных импульсов. Частота несущей равна 110 кГц, а низкая частота – 50 Гц. .
Действующим фактором являются не только импульсные переменные токи высокого напряжения средней частоты, но и искровой разряд. Высокая разность потенциалов приводит к возникновению разрядов, стимулирует обменные процессы, оказывает раздражающее действие.
9. Индуктотермия – лечебное воздействие переменным магнитным полем высокой частоты (10 – 15 МГц). Тепловой эффект обусловленный образованием вихревых электрических токов в веществе. Используют для глубокого прогревания тканей обедненных липидами.
10. СВЧ - терапия – воздействие на вещество электромагнитными волнами дециметрового и сантиметрового диапазона (интервал частот от 3.108 Гц до 3.1010Гц).
Наибольшее поглощение энергии волны и выделение теплоты происходит в водосодержащих тканях за счет возникновения токов смещения.
СВЧ-излучение используется для сушки и нагрева лекарственного сырья, для активации ферментных препаратов, а также для стерилизации в расфасованном виде готовой фармацевтической продукции (мазей, паст, капсул, таблеток).
11. КВЧ-терапия – воздействие на вещество электромагнитными волнами миллиметрового диапазона (интервал частот 3.1010 Гц до 3.1011 Гц ). Данная терапия обладает низкой проникающей способностью (0,2 – 0,3 мм). В результате происходит перестройка структурных элементов кожи, что способствует улучшению трофики нервной, вегетативной и эндокринной систем.
На частотах КВЧ-диапазона происходит резонансное поглощение электромагнитных волн в мембранных структурах клеток (“микроволновая резонансная терапия” или “квантовая медицина”).
25. Тепловое излучение – это электромагнитное излучение тел, возникающее за счет изменения их внутренней энергии (энергии теплового движения атомов и молекул).
Тепловое излучение тела человека относится к инфракрасному диапазону электромагнитных волн.
Инфракрасные лучи занимают диапазон электромагнитных волн с длиной волны от 760 нм до 1-2 мм.
Источник теплового излучения: любое тело, температура которого превышает температуру абсолютного нуля.
Характеристики теплового излучения
Поток излучения (Ф) – количество энергии, которое излучается (поглощается) с выбранной площади (поверхности) по всем направлениям за единицу времени.
, .
2. Интегральная излучательная способность (R)– поток излучения с единицы площади поверхности.
, , .
3. Спектральная излучательная способность () – интегральная излучательная способность, относимая к единице спектрального интервала
, ;
где интегральная излучательная способность;
–ширина интервала длин волн ().
4. Интегральная поглощательная способность (коэффициент поглощения) –отношение поглощенной телом энергии к падающей энергии.
,
безразмерная величина,
–поток излучения, который поглощается телом;
–поток излучения, что падает на тело.
Рис. 39
5. Спектральная поглощательная способность – коэффициент поглощения, относимый к единичному спектральному интервалу:
, безразмерная величина.
26. 1. Закон Кирхгофа (1859 г.): Отношение спектральной излучательной способности тел к их спектральной поглощательной способности не зависит от природы излучающего тела и равно спектральной излучательной способности абсолютно черного тела при данной температуре:
где– спектральная излучательная способность абсолютно черного тела.
Тепловое излучение является равновесным – сколько энергии излучается телом, столько ее им и поглощается.
Рис. 41. Кривые распределения энергии в спектрах теплового излучения
различных тел (1 – абсолютно черное тело, 2 – серое тело,
3 – произвольное тело)
2. Закон Стефана – Больцмана (1879, 1884): интегральная излучательная способность абсолютно черного тела () прямо пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры (Т).
где – постоянная Стефана – Больцмана
3. Закон Вина (1893): длина волны, на которую приходится максимум спектральной излучательной способности данного тела, обратно пропорциональна температуре.
, где =– постоянная Вина.
Рис. 42. Спектры теплового излучения абсолютно черного тела при различных температурах
Тепловое излучение тела человека
Тело человека имеет постоянную температуру благодаря терморегуляции. Основной частью терморегуляции является теплообмен организма с окружающей средой.
Теплообмен происходит с помощью таких процессов:
а) теплопроводность (0 %), б) конвекция (20 %), в) излучение (50 %), г) испарение (30 %).
Диапазон теплового излучения тела человека
Температура поверхности кожи человека: .
По закону Вина .
Длина волны соответствует инфракрасному диапазону, потому не воспринимается глазом человека.
Абсолютно черное тело. Серые тела
А
Рис. 40. Модель
абсолютно
черного тела
Коэффициент поглощения абсолютно черного тела и не зависит от длины волны.
Примеры абсолютно черного тела: сажа, черный бархат.
Серые тела – тела, у которых .
Пример: тело человека считают серым телом .
Черные и серые тела – это физическая абстракция.
27. Излучательная способность тела человека
Тело человека считается серым телом, так как частично излучает энергию () и поглощает излучение из окружающей среды ().
Энергия (), которую теряет человек за 1 секунду с 1своего тела вследствие излучения составляет:
,
где температура окружающей среды: , температура тела человека:.
Контактные методы определения температуры
Термометры: ртутные, спиртовые.
Шкала Цельсия: t°C
Шкала Кельвина: T = 273 + t°C
Шкала Фаренгейта:
Термография – это метод определения температуры участка тела человека дистанционно путем оценки интенсивности теплового излучения.
Приборы: термограф или тепловизор (регистрирует распределение температур на выбранном участке человека).
30. Рентгеновское излучение – это электромагнитные волны в пределах длин
от 10-7 до 10-14 м.
Свойства рентгеновских лучей:
Способность вызывать свечение некоторых веществ (люминофоров).
Значительная проникающая способность (проходят через стекло, бумагу, дерево, эбонит, вещества малой атомной массы; задерживаются свинцом).
Оказывают ионизирующее действие.
Засвечивают фотохимические материалы.
Не отклоняются в магнитном поле, не заряжены.
Одним из источников рентгеновского излучения является рентгеновская трубка.
Рентгеновская трубка – это вакуумный прибор с двумя электродами: катодом (–) и анодом (+).
Давление в трубке 10-5–10-6 мм рт.ст. (рис. 43).
Рис. 43
Если кВ – диагностическое рентгеновское излучение;
если кВ – терапевтическое (для удаления опухолей).
При подогреве катода излучаются электроны. Попадая в электрическое поле между катодом и анодом электроны разгоняются до больших скоростей и тормозятся веществом анода.
С движением электрического заряда связано магнитное поле, индукция которого зависит от скорости электрона. При торможении уменьшается магнитная индукция и, согласно теории
Максвелла, появляется электромагнитная волна (рентгеновское излучение).
,
где А – работа по перемещению электрона в рентгеновской трубке;
q – заряд электрона; U – ускоряющее напряжение;
–скорость электрона перед анодом; m – масса электрона;
–скорость электрона после взаимодействия с анодом, ();
h – постоянная Планка; – частота рентгеновского излучения;
Q – количество теплоты, выделяющееся в веществе анода.
31. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение
При торможении быстрых заряженных частиц атомами вещества анода возникает электромагнитное излучение, которое называют тормозным рентгеновским излучением.
При торможении большого количества электронов образуется сплошной (непрерывный) спектр рентгеновского излучения.
Ф
Рис. 44. Спектр тормозного рентгеновского излучения
Короткое излучение возникает, когда энергия, приобретенная электроном в ускоряющем поле, полностью переходит в энергию фотона:
; м, с =3.108 м/с.
Поток рентгеновского излучения (Ф):
Z – порядковый номер атома вещества анода;
k =– коэффициент пропорциональности;
I – сила тока в рентгеновской трубке;
U – напряжение в рентгеновской трубке.
У
Характеристическое рентгеновское излучение возникает из-за того, что некоторые ускоренные электроны проникают вглубь атома и из внутренних слоев выбивают электроны. На свободные места переходят электроны с верхних уровней, испуская рентгеновские кванты электромагнитного излучения:
С увеличением заряда атома анода увеличивается частота излучаемого характеристического излучения. Такую закономерность называют законом Мозли:
,
где – частота спектральной линии характеристического рентгеновского излучения;
Z – атомный номер испускающего элемента; А и В – постоянные.
Характеристические спектры сдвигаются в сторону больших частот с увеличением заряда ядра.
32. Одним из источников рентгеновского излучения является рентгеновская трубка.
Рентгеновская трубка – это вакуумный прибор с двумя электродами: катодом (–) и анодом (+).
Давление в трубке 10-5–10-6 мм рт.ст. (рис. 43).
33. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
Взаимодействия рентгеновского излучения с веществом определяются соотношением между энергией кванта рентгеновского излучения и работой ионизации атома (Аи).
Аи – это работа, необходимая для отрыва от атома электрона и превращения его в электрически заряженный ион.
Если , то возникает упругое рассеяние, частота и длина волны не изменяются (при столкновении с атомом рентгеновское излучение меняет только направление).
Если , , то энергия падающего кванта расходуется на ионизацию атома и на кинетическую энергию электрона (вследствие ионизации атома меняется структура молекул).
Если ,, то вещество ионизируется и появляетсявторичное рентгеновское излучение (>, < ).
34. В результате взаимодействия рентгеновского излучение с веществом интенсивность рентгеновский лучей уменьшаетсяя по закону Бугера-Ламберта:
,
где – интенсивность падающего на
вещество рентгеновского излучения;
–интенсивность рентгеновского
излучения, прошедшего через вещество;
–толщина вещества;
–линейный коэффициент ослабления рентгеновского излучения веществом.
, .
~ ,
где – плотность биотканей;
–длина волны рентгеновского излучения;
Z – порядковый номер атома вещества.
ZCa=20, ZP = 15, ZO = 8, ZH = 1.
Кости значительнее поглощают рентгеновские лучи, чем мягкие ткани, поэтому на рентгеновском снимке более светлые.
Если исследуемый орган и окружающие ткани одинаково ослабляют рентгеновское излучение, то применяют специальные контрастные вещества. Например, сульфат бария для желудка и кишечника.
35.1. Рентгенография – получение изображения внутренних органов на фотопленке.
фотопленка
2. Флюорография – это рентгенография на малоформатных пленках
Метод рентгеноструктурного анализа включает исследования характеристических спектров, на основе которых проводят качественный и количественный анализ структуры веществ. Этим методом Дж. Уотсон и Ф. Крик установили структуру ДНК и были удостоены Нобелевской премией.
Рентгеноструктурный анализ, основанный на дифракции рентгеновских лучей, используют для исследования лекарственных и биологически активных веществ. Перспективы использования этого метода в фармации связаны с идентификацией кристаллических лекарственных веществ, их полиморфных модификаций, с поиском новых комплексных координационных соединений для создания новых медицинских препаратов и биостимуляторов, с исследованием элементного и фазового состава неорганических и органических лекарственных веществ.
.
36. Ядерная физика занимается изучением атомных ядер. Ядра состоят из протонов и нейтронов, называемыхнуклонами.
Размер (диаметр) атома da ~ , размер ядра dя ~ .
Символика обозначения ядра: , где
Z – число протонов в ядре (порядковый номер элемента в таблице Менделеева);
A – массовое число (количество нуклонов в ядре): A=Z+N ;
N – количество нейтронов в ядре: N=A – Z . .
Изотопы – ядра с одинаковым количеством протонов (Z) и различным количеством нейтронов (N).
Массы ядер принято измерять в атомных единицах массы (а.е.м.), выбранных таким образом, что масса изотопа углерода в точности равна 12.000 а.е.м.
протон q = 1,6.10-19 Кл mp = 1,007 а.е.м.
нейтрон q =0 Кл mn = 1,008 а.е.м.
37.Энергия связи ядра – энергия, которую необходимо затратить, чтобы разделить ядро на нуклоны:
Энергия связи ядра измеряется в МэВ (мегаэлектронвольтах):
1 МэВ = 106 эВ = 106 .1,6 . 10 – 19 Дж = 1,6 . 10 – 13 Дж.
Дефект массы ():
Радиоактивность – способность некоторых ядер самопроизвольно распадаться с испусканием других ядер и элементарных частиц.
Основные типы радиоактивности
1. -распад – распад ядер, который сопровождается испусканием -частиц (ядер атома гелия):
Пример: .
2. - распад – самопроизвольное превращение протонов и нейтронов внутри ядра.
a) электронный ():
(антинейтрино)
Пример: .
б) позитронный ():
(нейтрино)
Пример: .
в) е – захват – захват электрона с ближайшей орбиты:
.
Пример: .
3. -излучение – это фотон очень высокой энергии (коротковолновое электромагнитное излучение с длинной волны м).
-квант энергии возникает при переходе ядра из возбужденного состояния (энергия Е2) в невозбужденное (энергия Е1):
.
Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность
Закон радиоактивного распада выражает зависимость нераспавшихся ядер от времени:
N – количество нераспавшихся ядер в
момент времени t;
N0 – количество ядер в начальный момент времени;
–постоянная радиоактивного распада Рис. 47. График закона радиоактивного распада
Период полураспада (Т) – время, в течении которого распадается половина ядер радиоактивного образца.
Если t = Т, то .
Активность (А) – скорость радиоактивного распада (количество распадов за единицу времени).
А=.
Единицы измерения: СИ [А] = Бк (беккерель);
внесистемная [А] = Ки (кюри). 1 Ки = 3,7 . 1010 Бк.