10

СЕМИНАР

Взаимодействие электромагнитного поля с биологическими тканями

( сокращения в тексте: ЭМП - электромагнитное поле, ЭП - электри-

ческое поле, МП - магнитное поле, БТ - биологические ткани).

Вопросы для подготовки к семинару

1. Основные характеристики электромагнитного поля.

2. Основные процессы, характеризующие действие ЭМП на биологические ткани:

2.1. Возникновение электрических токов:

а) ионные токи проводимости (постоянные, переменные - низко и высоко частотные), б) индукционные токи, в) токи смещения.

2.2. Явление поляризации.

2.3. Резонансное поглощение энергии ЭМП.

3. Основные физико-терапевтические методики, использующие электрические токи, явление поляризации и резонансное поглощение энергии ЭМП с лечебной целью.

4. Тепловое действие ЭМП на БТ.

4.1. Количество тепла, выделяемое при диатермии, индуктотермии, УВЧ- и СВЧ-терапии.

4.2. Механизм прогрева тканей, обладающих различной электропроводимостью (диэлектриков, хорошо и слабопроводящих электрический ток).

5. Специфическое действие ЭМП на БТ (физические основы изменения структуры биологически активных молекул, изменения структуры и функций биологических мембран, кинетики ферментативных процессов и т.п.).

1. Основные характеристики эмп

Напряженность ЭП, силовая характеристика:Е = F/q- сила, действующая на единичный положительный заряд. При действии ЭП напряженность является основным поражающим (или лечебным) фактором, т.к. именно электрическая сила заставляет двигаться заряды (или системы зарядов) в БТ (мембранах, клетках, плазме и т.д.), вызывая все те явления, которые возникают в тканях - слабое раздражение, боль, ожог, гибель и др.

Вектор электрической индукции D- характеристика электрического поля в среде, равна сумме двух векторов: вектора напряженности внешнего электрического поляЕ и вектора поляризацииР, определяемого электрическими свойствами материала и его способностью изменять внешнее электрическое поле внутри материала:

D = e_o×E + P ; P = e_o×c×E ; D = e_o×E + e_o×c×E ; D = e_o×e×E

где c- диэлектрическая восприимчивость,e- диэлектрическая проницаемость (e=c+ 1).

Потенциал j, разность потенциалов U- энергетические характеристики ЭП, характеризуют работуA по перемещению единичного зарядаqв ЭП:j= А/q .

Электрический ток i -упорядоченное движение зарядов ( количественно определяется как скорость изменения заряда во времени)

i = dq/dt .

Плотность электрического тока j - характеризует величину заряда, переносимого в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную току

j = i/S или j = (1/S)× dq/dt.

Известна связь между E, j, iиj:

E = -gradj, j = s×E, j = - s×gradj,

где s- удельная электропроводность вещества, зависящая от концентрации зарядов, их размеров, величины и подвижности. Два последних выражения, как известно, представляют собой запись закона Ома в дифференциальной форме.

Магнитная индукция B- силовая характеристика магнитного поля, характеризует силу, действующую со стороны МП на движущийся заряд или токовый элементI×l. ВекторВтакже определяется отношением момента силМк магнитному моментуРрамки с током( Р = I×S):

B = F/(q×v) , B = F/(I×l) , B = M/P.

В веществе вектор магнитной индукции Вравен сумме двух векторов:напряженности магнитного поля Н и векторанамагничивания J. Вектор Н определяет тот вклад в магнитную индукцию В, который делают внешние источники тока, в отличие от вектора J, который характеризует магнитное поле, создаваемое собственными движущимися зарядами в веществе:

B = m_o×H + J ; J = m_o×z×H ; B = m_o×H + m_o×z×H ; B = m_o×m×H.

z- магнитная восприимчивость,m- магнитная проницаемость(m=z+ 1).