3. Тепловое действие эмп на бт

1. Количество выделившегося тепла при наличии токов проводимостиопределяется по закону Джоуля:

Q = i²×R×t = i×U×t.

Тепловой эффект можно оценить по удельному количеству тепла,

выделяющемуся в единице объема за единицу времени q = Q/(V×t).

Учитывая соотношения:

i = j×S; U = E×l; V = S×l; E = r×j,

получаем простую формулу:

q =r×j².

Из этой формулы следует: а) чем больше плотность токов проводимости в среде, тем эффективней прогрев тканей; б) при одной и той же плотности тока jбольше нагреваются ткани, обладающие большим удельным сопротивлениемr. Следовательно, греются сильно кожа, жировая ткань, т.е. поверхностные участки ткани и слабо нагреваются ткани внутренней среды (кровь, клеточная и внеклеточная жидкости, мышцы и т.п.).

2. Тепловой эффект действия вихревых токовможно оценить по этой же формуле, определив плотность вихревых токов из формулы (1):

j = i/S, q = [w×S×B/R(r)]²×r = k×(w²×B²/r)

где k- коэффициент зависящий от геометрических размеров участка и электродов.

Вывод: индукционные токи прогревают среды, обладающие малым удельным сопротивлением, т.е. участки в которых возникают эти токи (кровь, лимфа, мышцы и т.п.).

3. Тепловой эффект токов смещения. Закон Джоуля для гармонических токов смещения можно записать следующим образом:

Q = i×U×t ~ j_см ×E×t.

q ~ j_см×E = k₁×E×(dD/dt) = k₁×w×e×e×E².

Следовательно, прогрев тканей токами смещения зависит от величины напряженности электрического поля, частоты его изменения и диэлектрических свойств среды.

В частности, для диэлектрика, находящегося в однородном поле конденсатора величина qопределяется по формуле:

q = K(w)×w×E²× tgd,

где d- угол диэлектрических потерь, характеризующий разность фаз колебаний векторовЕи дипольного момента Р,К(w)- коэффициент пропорциональности, в общем случае зависящий от частоты.

Вывод: токи смещения вызывают эффективный прогрев как тканей являющихся диэлектриками, так и тканей, обладающих хорошей электропроводностью, чем и объясняется широкое применение УВЧ, СВЧ и КВЧ - методик прогрева биологических тканей.

4. Специфическое действие эмп на биологические ткани

Действие ЭМП на биологические ткани может вызвать:

1. Изменение структуры биологически активных молекул (белков,

липидов, нуклеиновых кислот и т.д.) за счет: а) выделившегося тепла и нагрева ткани выше допустимой температуры (например, возможна денатурация белков), б) резонансного поглощения энергии ЭМП (конформационные изменения структуры, возникновение свободных радикалов и т.д.), в) поляризации (разрыв водородных связей, нарушение гидрофобных и гидрофильных взаимодействий).

2. Изменение мембранных процессов за счет: а) изменения ло- кальных концентраций ионов (при объемной поляризации); б) действия внешнего ЭП, напряженность которого сравнима с напряженностью поля мембраны, что приводит к искажению и нарушению работы ионных насосов и процессов электродиффузии.

3. Изменение скоростей химических реакций (изменение кинетики ферментативных процессов), что в конечном результате приводит к нарушению процессов биоэнергетики, метаболизма, синтеза биологически активных молекул и др.

Появлением специфического действия ЭМП и БТ являются возникновение раздражения, сокращения, секреции, появление боли, пара-лич, гибель вследствие извращения под действием ЭМП биологически важных процессов в клетках и внутриклеточных структурах.