Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Взаимодействие полей и излучений с биологическими объектами. Учебное пособие
.pdf
Разнообразные проявления поражающего действия ионизирующего
излучения на организм человека называют лучевой болезнью (острой или
хронической). Действие ионизирующего излучения на живой организм сопровождается как соматическими, так и генетическими эффектами. К соматическим эффектам относятся непосредственные эффекты облучения (острая и хроническая лучевые болезни, локальные лучевые повреждения, возникновение лейкозов, новообразований, катаракты) и его отдаленные последствия (сокращение продолжительности жизни). К генетическим относятся последствия облучения генома зародышевых клеток в потомстве облученных особей, то есть мутации (врожденные уродства и нарушения у
потомков облученных, передающиеся по наследству). Отдаленные последствия облучения иногда называют соматикостохастическими, что подчеркивает их вероятностный характер.
Ионизирующие излучения используются во всех областях науки, техники и сельского хозяйства. Например, предпосевное облучение семян может повысить урожайность зерновых и зернобобовых на 10-15 %, овощных
культур – на 20-30 %, картофеля – на 15-20 %. Морковь, выращенная из облученных семян, богаче каротином, свекла – сахарозой. Радиоактивное облучение применяют и для ускорения созревания редиса и капусты. При
определенных дозах облучения ослабляется тканевая несовместимость черенков при проведении прививок в виноградниках. Радиационная стимуляция яиц позволяет получить в инкубаторах дополнительно тысячи цыплят.
Особо широко применяются ионизирующие излучения в медицине.
Несмотря на широкое распространение одноразовых шприцев, капельниц и
т.д., многие медицинские инструменты, оборудование, лекарства, перевязочные материалы подвергаются стерилизации. Радиационная стерилизация, то есть уничтожение болезнетворных организмов, обладает рядом
несомненных преимуществ по сравнению с традиционными методами: высокой эффективностью и малыми энергетическими затратами.
При лечении больных, страдающих онкологическими заболеваниями,
применяется лучевая терапия. Принцип лучевого воздействия на злокаче-
151
ственные опухоли прост. Необходимо разрушить или повредить, лишив
способности к размножению, максимальное количество злокачественных
клеток. При этом крайне желательно, чтобы, по возможности, не повреждались здоровые клетки организма человека, расположенные рядом с опухолью.
При лучевой терапии важен выбор источника излучения, так как раз-
личные виды излучений проникают в ткани на различную глубину. Например, низкоэнергетическое рентгеновское излучение и альфа-частицы при
наружном облучении проникают лишь на глубину нескольких миллиметров, и их используют для лечения поверхностно расположенных патологических образований. Высокоэнергетические рентгеновское, протонное и
электронное излучения обладают высокой проникающей способностью, в
связи с чем их применяют для облучения патологических очагов, расположенных внутри организма. В ряде случаев для улучшения фокусировки используют нейтронные пучки. Сочетание лучевой терапии с химическими и
хирургическими методами воздействия помогло вылечить многие тысячи
людей с онкологическими заболеваниями.
Ионизирующие излучения активно используются для диагностики
различных заболеваний. В 1895 г. были открыты рентгеновские лучи, и в
том же году была сделана попытка использовать их в диагностических целях. Рентгеновские лучи остаются незаменимым помощником врача и сегодня. С их помощью можно поставить точный диагноз язвы желудка, митрального порока, плеврита, туберкулеза, онкологических заболеваний. С
помощью современной аппаратуры можно производить послойное исследование легких для точной локализации патологии.
Наряду с рентгеновскими исследованиями, широко применяется ра-
диоизотопная диагностика. Используются радиоактивные изотопы натрия
131
(Na24), фосфора (Р32), кальция (Са47), хрома (Cr51), иода (I
198
(Au
) и др. Позволяя судить о перемещении тех или иных веществ в орга-
, I
132
), золота
низме, характере накопления их в отдельных органах и тканях, сроках выведения их из организма, «меченые атомы» помогают обнаружить началь-
152
ные патологические сдвиги в организме, которые трудно, а подчас и невозможно обнаружить другими методами. Основные требования, предъявляемые к этим изотопам, – низкая радиотоксичность, короткий период полураспада с выводом из организма без остаточного накопления в жизненно
важных органах.
С помощью радиоизотопного метода проводится диагностика заболеваний сердечно-сосудистой системы, щитовидной железы, печени, почек,
легких, а также патологических новообразований. Диагностические дозы
облучения опасности для организма не представляют.
Для предупреждения нежелательного действия ионизирующих излучений при работе с их источниками должны соблюдаться нормы радиационной безопасности и санитарные правила, предусматривающие надежную
защиту пациентов и обслуживающего персонала.
Таким образом, биофизические и биохимические явления, сопровождающие взаимодействие биологических объектов с абиотической субстанцией, электромагнитными и ультразвуковыми полями и излучениями,
сложны и многообразны. Дальнейшее их изучение приведет как к более
глубокому пониманию этих явлений, так и к более обоснованному их применению в медицине.
153
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Биотехнические системы в XXI веке. Материалы Всероссийской
научно-технической конференции. СПб., 2004. 140 с.
2. Попечителев Е.П. Методы медико-биологических исследований.
Системные аспекты: Учеб. пособие. Житомир, 1997. 186 с.
3. Самойлов В.О. Медицинская биофизика: Учебник. СПб.:
СпецЛит, 2004. 496 с.
4. Рубин А.Б. Биофизика. Т. 1. Теоретическая биофизика. Универси-
тет «Книжный дом». М., 1999. 448 с.
5. Рубин А.Б. Биофизика. Т. 2. Биофизика клеточных процессов.
Университет «Книжный дом». М., 2000. 467 с.
6. Губанов Н.И., Утепбергенов А.А. Медицинская биофизика. М.:
Медицина, 1978. С. 211 – 230.
7. Вихров С.П., Еськов Е.К., Дарков А.В., Туркин Ю.А. Влияние
электромагнитных полей на биообъекты: Учеб. пособие. /Рязан. гос. радиотехн. акад. Рязань, 1998. 64 с.
8. Манойлов В.Е. Электричество и человек. Л.: Энергоатомиздат,
1988. С. 151-186.
9. Раевский Г.П. Радиофизические принципы воздействия электро-
магнитных полей крайне высоких частот на живые организмы /Под ред.
В.Ф.Взятышева. М.: Изд-во МЭИ, 1997. 79 с.
10. Жулев В.И. Системы комплексной магнитотерапии общего воз-
действия с дискретно управляемой структурой магнитного поля: Дисс. докт.
техн. наук. Рязань: РГРТА, 2004. 342 с.
11. Клиническая физиотерапия / Под ред. В.В.Оржешковского. Киев:
Здоров'я, 1984. 448 с.
12. Применение ультразвука в медицине. Физические основы / Под
ред. К.Хилла: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 567 с.
13. Ультразвуковая диагностика. Основы методики и техники иссле-
дования /Под ред А.Н. Кишковского. СПб.: Гиппократ, 1996. 58 с.
154
14. Ультразвуковая диагностика заболеваний щитовидной железы /
А.Ф.Цыб, В.С.Паршин, Г.В.Нестайко и др. М.: Медицина, 1997. 329 с.
15. Медицинская биофизика / Под ред. В.О.Самойлова. Л.: Изд-во Во-
енно-медицинской ордена Ленина Краснознаменной академии им.
С.М.Кирова, 1986. С. 258-269.
16. Системы комплексной электромагнитной терапии / Под ред.
А.М.Беркутова, В.И.Жулева, Г.А.Кураева, Е.М.Прошина. М.: Лаборатория
базовых знаний. Бином, 2000. 375 с.
17. Соловьева Г.Р. Магнитотерапевтическая аппаратура. М.: Медици-
на, 1991. 176 с.
18. Барабой В.А., Киричинский Б.Р. Ядерные излучения и жизнь. М.:
Наука, 1972. 232 с.
19. Машкович В.П., Панченко А.М. Основы радиационной безопасно-
сти. М.: Энергоатомиздат, 1990. 176 с.
155
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Строение биосистем, взаимодействующих с полями и излучениями ............... 1
1.1. Особенности живого организма как объекта исследования ............................ 3
1.2. Квантово-механические особенности строения биомолекул .......................... 7
1.3. Особенности строения биологических мембран ............................................. 11
1.4. Состояние воды в биологических структурах ................................................. 13
1.5. Общие аспекты влияния электромагнитных полей на биологические
объекты ....................................................................................................................... 21
2. Взаимодействие акустического излучения с биологическими средами ......... 36
2.1. Источники акустического излучения живого организма ............................... 36
2.2. Влияние акустического излучения на свойства живых тканей ..................... 39
2.3. Ультразвуковая диагностика и терапия ........................................................... 45
3. Взаимодействие электрического поля с биологическими средами ................. 57
3.1. Влияние электрических полей на клетки ......................................................... 57
3.2. Классификация композиционных физико-химических сред (живых
организмов) по характеру электропроводности ..................................................... 68
3.3. Особенности электропроводности живых тканей .......................................... 72
3.4. Диэлектрические свойства живых тканей ....................................................... 76
3.5. Электротерапия и электростимуляция ............................................................. 83
4. Взаимодействие магнитного поля с биологическими объектами .................. 110
4.1. Магнитные свойства биологических объектов ............................................. 110
4.2. Магнитотерапия ................................................................................................ 119
5. Взаимодействие электромагнитных полей и ионизирующих излучений с
биологическими объектами .................................................................................... 128
5.1. Применение излучения крайне высоких частот в диагностике и терапии 128
5.2. Оптические свойства живых тканей ............................................................... 133
5.3. Применение электромагнитного излучения оптического диапазона в
диагностике и терапии ............................................................................................ 140
Инфракрасное и видимое излучения ..................................................................... 140
Ультрафиолетовое излучение ................................................................................ 146
156
5.4. Взаимодействие ионизирующих излучений с биологическими
объектами ................................................................................................................. 148
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .................................................................... 154
157
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]