Длина волны и величина энергии квантов света
|
Длина волны, нм |
Вид излучения |
Энергия кванта, ккал |
кДж/моль |
|
100 |
Короткие инфракрасные лучи |
28,4 |
118,83 |
|
760 |
Граница видимого света |
37,5 |
156,90 |
|
700 |
Красные лучи |
40,7 |
170,29 |
|
580 |
Желтые лучи |
49,0 |
205,02 |
|
530 |
Зеленые лучи |
53,9 |
225,52 |
|
420 |
Фиолетовые лучи |
67,7 |
283,26 |
|
400 |
Граница видимого спектра |
71,7 |
299,99 |
|
300 |
УФ-лучи |
94,8 |
396,22 |
|
200 |
Короткие УФ-лучи |
142,3 |
595338 |
При воздействии света на поверхность тела человека, часть оптического излучения отражается, другая рассеивается, третья поглощается, а четвертая проходит сквозь различные слои тканей. Биологическое действие оказывает только поглощенная энергия. Интенсивность отражения оптического излучения зависит от многих причин. Так, отражение слабопигментированной кожей составляет 43-55%. У мужчин эта величина на 5-7% ниже, чем у женщин. Пигментированная кожа отражает свет на 6-8% слабее. Увеличение угла падения света может повысить отражение до 90%. Лекарственные вещества, принятые внутрь или нанесенные на кожу, также могут существенно изменять процессы поглощения.
Глубина проникновения того или иного вида излучения зависит от длины волны излучения (рис. 1).
Рис. 1. Спектр применяемых в фототерапии электромагнитных колебаний
При переходе от ультрафиолетового излучения до инфракрасного глубина проникновения света нарастает и для ультрафиолетовых лучей составляет 0,1 – 0,6 мм, видимых – 1 – 3 мм, инфракрасных – 60 – 70 мм (рис. 2)
Рис. 2. Проникающая способность оптического излучения в различные слои кожи человека
При взаимодействии электромагнитных волн оптического диапазона с биологическими тканями возникают волновые и квантовые эффекты. Волновые эффекты определяются прежде всего вероятностью формирования их в зависимости от длины волны и характеризуются отражением, рассеянием, поглощением. Корпускулярные (квантовые) эффекты составляют фотохимические, фотоэлектрические, фотолитические и другие процессы.
Фотоэлектрический эффектвыражается поглощением энергии световых квантов атомами и молекулами биологических тканей, приводящий к отрыву электрона от атомов и образованию электронновозбужденного состояния.Фотохимический эффектхарактеризуется электролитической диссоциацией и ионизацией биологических молекул. Энергия фотонов инфракрасного излучения [(1,6 – 2,4)1019Дж] приводит к увеличению энергии колебательных процессов биологических молекул. Фотоны видимого излучения [(3,2 – 6,4)10-19Дж] способны вызвать электронное возбуждение и электролитическую диссоциацию. Кванты ультрафиолетового излучения с энергией (6,4 – 9,6)10-19 Дж вызывают ионизацию молекул и разрушение ковалентных связей (осуществляется парой электронов, находящейся в общем владении двух атомов). Разрушение ковалентных связей, ионизация составляютфотолитический эффект.
Все эти процессы приводят к возникновению тепла, что присуще инфракрасному излучению, или образуют вещества (фотопродукты), запускающие фотобиологические процессы (разрушение белковых молекул и образование более сложных молекул), свойственные для ультрафиолетовых лучей, и создают те или иные лечебные эффекты.
Выраженность физико-химических, тепловых и фотобиологических эффектов в организме зависит от интенсивности оптического излучения, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до облучаемой поверхности. Поэтому в клинической практике определяют дозу облучения, выражающуюся временем облучения тканей, находящихся на определенном расстоянии от источника.
Рассмотренные электромагнитные поля оптического диапазона обладают специфичностью их лечебных эффектов.