Применение инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения в медицине

Раздел физиотерапии, в котором с лечебной целью применяется дозированное воздействие оптического (инфракрасного, видимого и ультрафиолетового) излучения на организм, называется светолечением или фототерапией.

Любое тело при температуре выше абсолютного нуля испускает электромагнитные волны. При температуре 450-500^оС электромагнитное излучение состоит только из инфракрасных лучей. Дальнейшее повышение температуры обуславливает излучение видимого света - красное и белое каление. При температуре выше 1000^оС появляются ультрафиолетовые лучи.

Солнце является мощным естественным источником света. На границе земной атмосферы около 50% его излучения приходится на инфракрасную область спектра, примерно 9% - на ультрафиолетовую область, бόльшая часть оставшегося излучения - на видимый диапазон длин волн.

В искусственных тепловых (калорических) излучателях применяются нити накаливания, нагреваемые электрическим током. Они используются как источники инфракрасного и видимого света. У этих источников (ламп накаливания, излучающих инфракрасные и видимые лучи; общих и местных электросветовых ванн; ламп Минина и ламп инфракрасных лучей - инфраруж) количество и состав излучаемой энергии зависят от степени нагревания излучающего тела.

Для получения ультрафиолетового (и видимого) излучения в физиотерапии используются люминесцирующие ртутно-кварцевые, люминесцентные эритемные и дуговые бактерицидные лампы.

Действие световой энергии на организм человека определяется её интенсивностью (мощностью источника и расстоянием до облучаемой поверхности); длительностью облучения и глубиной проникновения электромагнитных волн, которая зависит от длины световой волны. Чем больше длина волны, тем больше глубина проникновения и тем сильнее действие излучения. Эта глубина наибольшая у инфракрасных и видимых лучей и наименьшая - у ультрафиолетовых (приблизительно около 20, 10 и 1 мм, соответственно). Покраснение кожи - эритема - может появиться через несколько минут после начала облучения (например, инфракрасными лучами) или спустя скрытый (латентный) период (2-8 ч) при действии ультрафиолетовых лучей.

Инфракрасное излучение проникают в ткани организма глубже, чем другие виды электромагнитных волн, что вызывает прогревание всей толщи кожи и отчасти подкожных тканей. Лечебное применение инфракрасного излучения основано на его тепловом действии. Наибольший эффект достигается коротковолновым ИК-излучением, близким к видимому свету. При этом в большей степени прогреваются поверхностные слои. Терапевтический эффект как раз и обусловлен возникающим температурным градиентом, что активизирует деятельность терморегулирующей системы. Усиление кровоснабжения облученного места приводит к благоприятным лечебным последствиям: ускоряется обратное развитие воспалительных процессов, повышается тканевая регенерация и местная сопротивляемость.

Тепловые процедуры с применением видимых и инфракрасных лучей используют преимущественно как болеутоляющее и рассасывающее средство, главным образом при подострых и хронических воспалительных процессах, невралгиях и мышечных болях. Нарушение правил проведения процедур может привести к опасному перегреву тканей и возникновению термических ожогов I и даже II степени, а также к перегрузке системы кровообращения, опасной при сердечно-сосудистых заболеваниях.

Обширный класс процессов, происходящих под действием видимого света - это фотопериодические процессы. Вся жизнедеятельность живых организмов периодична. Ежедневно бодрствование сменяется сном, двигательная активность - покоем и т.д. В природных условиях именно режим освещения, соотношение длительности дня и ночи являются важнейшим синхронизатором суточных и годовых биологических ритмов жизнедеятельности.

Белый свет (диапазон электромагнитных волн видимого излучения), состоящий из 7 цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового с длинами волн от 760 до 400 нм, обладает способностью проникать в кожу на глубину до 1 см. Однако на организм свет действует, главным образом, через зрительный анализатор - сетчатку глаза. Восприятие видимого света и составляющих его цветовых компонентов оказывает опосредованное влияние на центральную нервную систему и тем самым на психическое состояние человека. Желтый, зеленый и оранжевый цвета оказывают благоприятное воздействие на настроение человека; синий и фиолетовый - отрицательное. Установлено, что красный и оранжевый цвета возбуждают деятельность коры головного мозга, зеленый и желтый уравновешивают процессы возбуждения и торможения в ней, синий тормозит нервно-психическую деятельность. Эти свойства света должны учитываться при цветовом оформлении интерьеров.

Видимое излучение имеет более короткую длину волны, чем инфракрасные лучи, поэтому его кванты несут более высокую энергию. Однако влияние этого излучения на кожу осуществляется главным образом примыкающими к границам его спектра инфракрасными и ультрафиолетовыми лучами, оказывающими тепловое и химическое действие. Так, в спектре лампы накаливания, являющейся источником видимого света, имеется до 85% инфракрасного излучения.

Успешно развивается принципиально новый метод светолечения при помощи квантовых генераторов, излучающих не рассеивающиеся пучки однородного света видимого диапазона. Это дает возможность применять лазерный луч в хирургии в виде "светового скальпеля", в офтальмологии - для "приваривания" сетчатки глаза при ее отслаивании. При несфокусированном луче лазера световая энергия, поглощенная клетками и тканями, оказывает активное биологическое действие. Такой вид облучения с успехом применяется при дегенеративно-дистрофических заболеваниях позвоночника, ревматоидном артрите, при длительно незаживающих ранах, язвах, полиневрите, артрите, бронхиальной астме, стоматите.

Ультрафиолетовое излучение лежит в диапазоне длин волн от 10 до 400 нм и по своей химической активности значительно превосходит все остальные участки светового спектра. Вместе с тем ультрафиолетовые лучи имеют наименьшую глубину проникновения в ткани - всего до 1 мм. Поэтому их прямое влияние ограничено поверхностными слоями облучаемых участков кожи и слизистых оболочек. Наиболее чувствительна к ультрафиолетовым лучам кожа поверхности туловища, наименее - кожа конечностей. Так, фоточувствительность кожи тыла кистей и стоп в 4 раза ниже, чем кожи живота и поясничной области. Кожа ладоней и подошв наименее чувствительна. Чувствительность к ультрафиолетовым лучам повышена у детей, особенно в раннем возрасте.

Ультрафиолетовые лучи с длинами волн меньше чем 200 нм сильно поглощаются всеми телами, в том числе и тонкими слоями воздуха, поэтому особого интереса для медицины не представляют. Остальную часть УФ-спектра делят на три области: А (400-315 нм), В (315-280 нм) и С (280-200 нм). Коротковолновое излучение С-области изменяет структуру белков и липидов, оказывает бактерицидное действие. Средневолновое излучение В-области оказывает антирахитическое и пигментообразующее действие, стимулирует процессы регенерации в организмах. Длинноволновые лучи А-области вызывают люминесценцию некоторых органических веществ, оказывают слабое биологическое действие. Ультрафиолетовое облучение организма повышает активность защитных механизмов, нормализует процессы свертывания крови, улучшает показатели липидного (жирового) обмена. Под влиянием ультрафиолетовых лучей улучшаются функции внешнего дыхания, увеличивается активность коры надпочечников, усиливается снабжение миокарда кислородом, повышается его сократительная способность.

Вредное влияние на организм человека оказывают лишь большие дозы облучения ультрафиолетом. Применение ультрафиолетовых лучей в лечебных целях при хорошо подобранной индивидуальной дозе и четком контроле дает высокий терапевтический эффект при многих заболеваниях. Он складывается из обезболивающего, противовоспалительного, десенсибилизирующего, иммуностимулирующего, общеукрепляющего действия.

Показаниями к использованию ультрафиолетового излучения служат острые и хронические заболевания суставов, органов дыхания, женских половых органов, кожи, периферической нервной системы, раны (местное облучение), а также компенсация ультрафиолетовой недостаточности с целью повышения сопротивляемости организма различным инфекциям, закаливания, при туберкулезном поражении костей. В педиатрии этот вид светолечения используют для профилактики рахита, острых респираторных заболеваний, повышения защитных сил организма в межприступном периоде ревматизма, а в сочетании с противоревматическими медикаментозными средствами - и в острой фазе заболевания.

Основными противопоказаниями к применению оптического излучения в терапии являются активная форма туберкулёза; опухоли (доброкачественные или злокачественные) или подозрение на их наличие; выраженная сердечная недостаточность; гипертонические болезни 2-3-й стадии; повышенная функция щитовидной железы; заболевания почек с недостаточностью функции, а также фотопатологии (т. е. заболевания, вызываемых светом).

Бактерицидное действие ультрафиолетового света широко используется для облучения участков тела, содержащих инфекцию; для стерилизации различных предметов; обеззараживания воды и продуктов питания и т.д.

В биологических исследованиях часто применяются микроскопы, где вместо света видимого диапазона используются ультрафиолетовые лучи, в результате чего увеличивается разрешающая способность прибора, т.е. способность микроскопа давать раздельные изображения мелких деталей рассматриваемого предмета.