182

Физические основы высокочастотных электрических методов, применяемых в медицине Лабораторные работы №№ 16, 17

Цель: 1. Ознакомиться с физическими основами, применяемых в медицине, высокочастотных электрических методов.

2. Изучить принцип работы генератора высокочастотных электрических колебаний.

3. Получить элементарные практические навыки работы с аппаратами для высокочастотной электротерапии.

4. На опыте убедиться в эффективности действия электрического поля ультравысокой частоты и высокочастотного магнитного поля на хорошо проводящие (электролит) и плохо проводящие (дистиллированная вода) структуры.

Литература

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: «Высшая школа», 1987. - Гл. 15 – 19.

2. Ливенцев Н.М. Курс физики. – М.: «Высшая школа», 1978. – Гл. 6, 8, 12, 28.

3. Физический энциклопедический словарь. М., «Советская энциклопедия»», 1989.

4. Medizinische Physik (Physik fur Mediziner, Pharmazeuten und Biologen). Springer – Verlag Wien New York 1992.

Вопросы входного контроля

1. Электрический ток. Условия существования электрического тока.

2. Определение переменного тока, уравнение переменного тока.

3. Как связаны между собой амплитудные и эффективные значения тока и напряжения?

4. В каких случаях в цепи переменного тока может возникнуть сдвиг фаз между током и напряжением?

5. Полное сопротивление цепи переменного тока.

6. Обобщенный закон Ома для цепи переменного тока.

7. Как на основании данных цепи переменного тока определить сдвиг фаз между током и напряжением?

8. Что такое резонанс напряжений и токов? Условие его возникновения.

9. Что представляет собой простейший колебательный контур? От чего зависти частота собственных колебаний колебательного контура?

10. В чем сущность явления резонанса электромагнитных колебаний? Когда он наступает?

11. Объяснить принцип действия генератора электрических колебаний.

12. Каково назначение терапевтического контура?

13. Каково условие резонанса колебательного контура генератора и терапевтического контура?

14. Магнитное поле как вид материи. Условия его существования.

15. Действие магнитного поля на движущийся заряд.

16. Вихревые токи.

17. Закон Джоуля-Ленца.

18. Вывод уравнения тепловыделения при индуктотермии.

19. Вывод уравнения тепловыделения при УВЧ-терапии.

20. Каковы меры безопасности при работе с аппаратами УВЧ и ИКВ?

1. Краткая теория

После изобретения радио, по мере создания все более мощных радиопередатчиков, у людей, работающих на радиостанциях, стали наблюдаться странные явления: отмечались главным образом нарушения нервной системы, а у лиц, долгое время работающих на радиостанции, часто повышалась температура.

Это наблюдение послужило толчком для тщательного и кропотливого изучения физиологического воздействия электромагнитных излучений. Как показали исследования, у людей электромагнитные волны могут вызывать головную боль, беспокойство, ощущение страха и целый ряд других неприятных симптомов. Мощные электромагнитные излучения приводят к гибели подопытных животных, тогда как под воздействием более слабых электромагнитных излучений рост гусениц тутового шелкопряда ускоряется; из яиц попугая птенцы вылупляются раньше срока; новорожденные мышата быстрее прибавляют в весе.

Из физики известно, что если радиоволны поглощаются какой-то средой, то энергия волны переходит в тепловую и среда нагревается. Ученые предположили, что наблюдаемые явления связаны с тепловым эффектом. В 30-е годы Коваршик проделал следующий опыт: в ванну с дистиллированной водой при температуре 24^о он пускал рыб и подвергал их воздействию электромагнитного излучения такой интенсивности, что температура рыб повышалась до 40^о. Рыбы погибали через несколько минут, причем температура воды повышалась лишь на десятые доли градуса. Затем в ванну помещали рыб, но воду предварительно нагревали до 40^оС. И в этом случае - уже без электромагнитного излучения! - рыбы также погибали через несколько минут.

Таким образом, ученому удалось доказать, что гибель рыб вызвана не каким-то специфическим воздействием, а исключительно тем, что их температура резко повысилась.

Во время второй мировой войны солдаты, обслуживающие радиолокационные устройства, обнаружили, что микроволновое излучение радиолокаторов действует согревающе: в зимние месяцы они обогревали в пучке излучения локатора озябшие руки, холодные пальцы ощущали приятное тепло. Так отпало подозрение, что сотрудники радиостанций испытывают какое-то специфически вредное воздействие электромагнитного поля. Одновременно некоторые прозорливые исследователи осознали пользу, которую может принести тепловой эффект для лечения больных.

Тепло используется в лечебных целях с незапамятных времен. Достаточно вспомнить нагретый кирпич, горячую ванну, различные припарки - каждое из этих средств предназначено для согревания какой-либо части тела, т.е. для искусственного повышения локальной температуры.

Однако, общий недостаток традиционных методов обусловлен тем, что тепловая энергия поступает в организм от источника тепла, находящегося вне его (например, от грелки), путем теплопередачи. Поэтому ткани нагреваются неравномерно; согреваются главным образом кожа и прилегающая к ней жировая клетчатка, а также поверхностно расположенные мышцы, тогда как температура более глубоких тканей и органов (мышц, суставов) почти не изменяется, хотя, как правило, именно они нуждаются в воздействии тепла. Чтобы на несколько градусов повысить температуру в глубоко расположенных тканях, на поверхность тела следовало бы поместить источник тепла с температурой до 70-80^оС. По вполне понятным причинам это невозможно (опасность ожога и сильная боль).

Сказанное позволяет понять удовлетворение ученых, установивших, что с помощью электрического тока можно добиваться повышения температуры внутри живого организма, в глубоко лежащих тканях.

Прежде, чем перейти к физиологическим воздействиям конкретных высокочастотных методов необходимо рассмотреть способы получения высокочастотных электрических, магнитных и электромагнитных полей.