5. Оптичне випромінювання тіла людини
Оптичне випромінювання тіла людини надійно реєструється за допомогою сучасної техніки рахунку фотонів. У цих пристроях використовують високочутливі фотоелектронні примножувачі (ФЕП), здатні реєструвати поодинокі кванти світла і видавати на виході короткочасні імпульси струму, які потім підраховуються за допомогою спеціальних електронних лічильників.
Вимірювання, проведені в ряді лабораторій, показали, що 1 см2 шкіри людини за 1 с спонтанно випромінює в усі сторони 6-60 квантів, головним чином, у синьо-зеленій області спектра. Світність різних ділянок шкіри відрізняються - найбільш сильне випромінювання виходить від кінчиків пальців, слабше від живота або передпліччя. Це світіння не пов'язане з наявністю забруднень на шкірі і залежить від функціонального стану пацієнта, знижується у спокої.
Можна індукувати світіння шкіри, наприклад, за допомогою обробки її перекисом водню або впливу на шкіру попереднього засвіченням. Сильну післядію - фосфоресценцію - викликає випромінювання на довжині хвилі 254 нм, яка відповідає піку поглинання ДНК. Попереднє засвічення викликає зростання світіння в тисячі разів, яке потім спадає в часі за складною кінетичною кривою.
Оптичне випромінювання шкіри не є тепловим. Інтенсивність теплового випромінювання в оптичному діапазоні мізерна - з 1см2 поверхні тіла один квант в середньому може випромінюватися за багато секунд.
Найбільш вірогідний механізм спонтанного світіння - це хемілюмінесценція, що зумовлена перекисним окисленням ліпідів, яке супроводжується появою радикалів, тобто молекул у збудженому електронному стані. При взаємодії таких молекул у визначеному (малому) відсотку випадків відбувається випромінювання світла. При індукованому світінні можливі й інші механізми, наприклад, виміряно випромінювання при активації певних клітин крові - нейтрофілів, що пов’язане з генерацією активних форм кисню.
6. Акустичні поля людини
Поверхня людського тіла безперервно коливається. Ці коливання несуть інформацію про процеси всередині організму: дихальні рухи, биття серця і температуру внутрішніх органів.
Низькочастотні механічні коливання з частотою нижче декількох кілогерц дають інформацію про роботу легенів, серця, нервової системи. Реєструвати рухи поверхні тіла людини можна дистанційними або контактними датчиками. Наприклад, у фонокардіографії для вимірювання акустичних шумів, утворених серцем, використовують мікрофони, які встановлюють на поверхні тіла. Електричні сигнали з датчиків підсилюють і подають на реєструючий пристрій або ЕОМ і за їх формою і величиною роблять висновки.
Кохлеарна акустична емісія. З вуха тварин і людини можуть випромінюватися звуки - це явище називають кохлеарною акустичною емісією, оскільки їх джерело локалізовано в завитці (сосhlеа) органу слуху. Ці звуки можна зареєструвати мікрофоном, розташованим в вушному каналі. Виявлено ряд видів кохлеарної акустичної емісії, серед яких виділяється так звана спонтанна емісія та акустичне ехо.
Спонтанна емісія - це мимовільне безперервне випромінювання звуку з вух людини. Рівень звукового тиску досягає 20 дБ, тобто в 10 разів вище порогового значення 2*10-5 Па, яке здатне сприймати вухо людини на частоті 1 кГц.
Частоти емісії у різних осіб відрізняються і лежать в діапазоні 0,5-5 кГц, випромінювання має високу монохроматичність. Емісія спостерігається в середньому у 25% чоловіків і у 50% жінок. Спонтанна емісія не має ніякого відношення до «дзвону у вухах» - суб'єктивного відчуття нервового походження.
Кохлеарна акустична емісія пов'язана з діяльністю зовнішніх волоскових клітин, розташованих в Кортиєвому органі завитки. У відповідь на звуковую хвилю вони змінюють свої розміри і викликають у внутрішньому вусі механічні коливання, які здатні поширюватися у зворотному напрямку і виходити назовні через середнє вухо. Біофізичний механізм швидких змін геометрії клітин поки незясований, його швидкодія в сто разів вище, ніж у м'язів.
З усіх видів кохлеарної акустичної емісії застосування в медицині поки що знайшло явище акустичного еха - випромінювання звуків з вуха через деякий час після подачі у вухо короткого звукового сигналу. Воно використовується для діагностики слуху новонароджених в перші кілька днів життя, коли неможливо використовувати звичайні методи аудіометрії. Відсутність еха є тривожним симптомом не лише глухоти, а й часто сполучених з нею уражень інших відділів центральної нервової системи. Рання діагностика дозволяє вже з перших днів вжити активних заходів і значною мірою послабити несприятливі наслідки цієї недуги.
Акустичне випромінювання ультразвукового діапазону. Тіло людини є джерелом теплового акустичного випромінювання з різними частотами. Зазвичай акустичні хвилі підходять з глибини тіла, відбиваються від його поверхні і йдуть назад, проте пьєзодатчик, контактує з тілом і може їх зареєструвати. Особливість акустичних хвиль, що поширюються в тілі людини, в тому що, чим вища частота, тим вони сильніше згасають. Тому із глибини людського тіла з відстаней 1-10 см можуть дійти тільки теплові ультразвукові хвилі мегагерцевого діапазону з частотами не вище 0,5-10 МГц. Інтенсивність цих хвиль пропорційна абсолютній температурі тіла.
Для вимірювання інтенсивності теплового акустичного випромінювання застосовують прилад - акустотермометр. За допомогою цього приладу можна, наприклад, виміряти температуру тіла людини, зануреної у воду.
Суттєвою областю застосування акустотермографії стає вимір глибинної температури в онкології, при процедурах нагрівання пухлин в глибині тіла.