Оглавление

	Стр.
Введение	5
1. Электрические и магнитные свойства тканей и сред организма.	7
Электропроводность биологических тканей.	9
Диэлектрические свойства биологических тканей.	11
Магнитные свойства биологических тканей.	15
Дисперсия импеданса биологических тканей.	16
Электрическая проводимость крови.	18
1.5.1. Основные факторы, влияющие на электропроводность покоящейся крови.	20
1.5.2. Электропроводность движущейся крови.	23
2. Низкочастотные электромагнитные поля. Распределение токов в биологических объектах.	32
Тело человека во внешнем низкочастотном электромагнитном поле.	32
Переменное магнитное поле.	37
Импульсные магнитные поля.	40
Постоянное магнитное поле.	41
Переменное электрическое поле.	43
Постоянное электрическое поле.	44
Распределение токов в неоднородных биотканях.	45
3. Электромагнитные поля высокой частоты.	56
Физические механизмы действия ВЧ полей.	56
3.2. ВЧ гипертермия.	58
3.2.1. Постановка проблемы.	60
3.2.2. Проблемы практических расчетов.	62
3.2.3. Основные расчетные соотношения.	65
3.3. Методы ВЧ терапии.	70
4. Низкочастотные электромагнитные поля.	77
4.1. Электротравма.	77
4.2. Адекватные электромагнитные воздействия	80
4.3. Физиологически активные инфранизкочастотные поля.	89
Заключение	91
Приложения	92
Список литературы	97

Введение.

Учебное пособие подготовлено на основе конспекта раздела курса «Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами», лекции по которому автор читает студентам 3-го курса факультета «Биомедицинская техника».

В пособии рассматриваются следующие вопросы:

-электрические и магнитные свойства тканей организма;

- методы оценки токов в биологических средах, помещённых во внешнее низкочастотное электромагнитное поле;

- электромагнитные поля высокой частоты;

- частотно-зависимые эффекты взаимодействия внешних электромагнитных полей с системами организма;

- вопросы электрической проводимости движущейся крови.

Частотный диапазон рассматриваемых внешних воздействий находится в диапазоне от 0.1 Гц до 10² ГГц..

Схема основных типов биофизических эффектов при взаимодействии электромагнитных полей (ЭМП) со средами и системами организма представлена на рис.1.1.

Рис. 1.1. Схема основных типов биофизических эффектов взаимодействия ЭМП с живыми системами

По различию реакций живых систем на параметры ЭМП, эффекты взаимодействия принято классифицировать следующим образом:

пассивные эффекты – эффекты при которых не наблюдается выраженных реакций со стороны сенсорегуляторных систем организма

(если таковые и наблюдаются то, они вторичны и связаны с выделением, например, тепла);

активные эффекты – эффекты при которых наблюдаются, как правило, быстрые ответные биологические реакции.

Первые связаны с выделением тепловой мощности в объёме биоткани и зависят как от параметров внешнего поля, так и от геометрии поля и биообъекта, удельного сопротивления r и диэлектрической проницаемости e биотканей.

Вторые определяются непосредственным влиянием параметров внешнего поля на информационные, энергетические и вещественные цепочки сенсорегуляторных реакций. Сегодня наука способна дать физически и биологически корректное описание далеко не для всех подобных эффектов, не смотря на то, что их клиническое применение широко распространено. В литературе активные эффекты называются по-разному, и на схеме приведены наиболее часто встречающиеся термины-синонимы.

На низких частотах длина волны электромагнитного поля существенно больше характерных размеров биообъектов и удаётся разделять влияние электрической и магнитной компонент поля, что не удаётся физически корректно осуществить для средних и высоких частот.

При интерпретации биологических эффектов необходимо также помнить, что если характерное время импульса поля короче чем 0.1-0.5 мс., то не успевают открыться мембранные ионные каналы (К-Na каналы биологической мембраны клетки) и, следовательно, не возникает потенциал действия в нервных волокнах.