41.Излучение Солнца .Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения и их применение в медицине.

Основным источником теплового излучения в природе является Солнце Полная плотность потока солнечного излучения на верхней границе земной атмосферы составляет 1,93 кал/см²∙мин и называется солнечной постоянной. При прохождении через атмосферу мощность солнечного излучения уменьшается. В зависимости от состояния атмосферы и высоты Солнца над горизонтом, уменьшается также и солнечная постоянная. Изменяется и спектральный состав излучения.

Электромагнитное излучение, занимающее спектральную область от 0,76 мкм до 400 мкм (от красной границы видимого света до коротковолнового радиоизлучения) называется инфракрасным (ИК) излучением.

В медицине применяется более коротковолновая часть ИК-излучения. ИК-излучение невидимо для глаза. Основное его действие – тепловое, но может вызывать и химические реакции, например, действует на специальную фотоэмульсию.

Первичное действие ИК-излучения на организм состоит в прогревании поверхностно лежащих тканей; при этом излучение проникает в ткани на глубину до 2 см.

Искусственными источниками ИК-излучения являются лампы накаливания и специальные ИК-излучатели мощностью 500-600 Вт. Такой излучатель состоит из металлической спирали, которая навивается на керамическое основание.

Спираль нагревается электрическим током до температуры 400-500⁰ и становится источником ИК-излучения.

Электромагнитное излучение, занимающие спектральную область от 380 нм до 10 нм (от фиолетовой границы видимого света до длинноволнового рентгеновского излучения) называется ультрафиолетовым (УФ) излучением.

Оно делится на 2 области: от 380 до 200 нм – ближнее или флуоресцентное УФ-излучение; от 200 до 10 нм – дальнее или вакуумное.

УФ-излучение поглощается простым стеклом, а при длине волны меньше 200 нм поглощается тонким слоем любого вещества, включая воздух.

УФ-излучение оказывает сильное биологическое действие на живые организмы, которое может быть и полезным, и вредным. Его первичное действие связано с фотохимическими реакциями, происходящими в тканях при поглощении излучения. В ткани оно проникает на глубину до 1 мм и проявляется на месте воздействия эритемой.

В соответствии с особенностями биологического действия выделяют следующие зоны УФ-излучения:

Зона А (380-315 нм) – антирахитная – отличается укрепляющим и закаливающим организм действием. Используется в профилактических и гигиенических целях.

Зона В (315-280 нм) – эритемная – характеризуется эритемным действием и используется в лечебных целях.

Зона С (280-200 нм) – бактерицидная – отличается бактерицидным действием; используется в качестве средства дезинфекции.

42.Теплоотдача организма.Физические основы термографии.

Тело человека имеет определенную температуру благодаря терморегуляции, важной частью которой является теплообмен организма с окружающей средой. Этот теплообмен происходит посредствомтеплопроводности, конвекции, испарения иизлучения. Так как теплопроводность воздуха мала, то этот вид теплоотдачи незначителен. Испарение происходит с поверхности кожи и легких. На него приходится около 30% теплопотерь, а на конвекцию около 20%.Максимальная доля теплопотерь (около 50%) приходится на излучение во внешнюю среду от одежды и открытых частей тела. Вычислим эти теплопотери, сделав два допущения:

-----Излучающие тела (кожа человека, ткань одежды) примем за серые. У серых тел, подобно абсолютно черному телу коэффициент поглощения не зависит от длины волны и температуры, но по величине меньше единицы. Закон Стефана–Больцмана для серых тел имеет вид:

Е_Т = δ Т⁴,

где δ = α ∙ σ – приведенный коэффициент излучения,α– коэффициент поглощения серого тела,σ–постоянная Стефана-Больцмана.

• Применим закон Стефана–Больцмана к неравновесному излучению, каковым является излучение тела человека.

Пусть раздетый человек, температура поверхности тела которого Т₁находится в комнате с температуройТ₀ (Т₀<Т₁).

Тогда излучение с открытой поверхности тела площадью Sимеет мощность:

Р₁ = δ S Т₁ ⁴ .

Поглощенная мощность от окружающих предметов равна:

Р₀ = δ S Т₀ ⁴ .

Таким образом, мощность, теряемая человеком при взаимодействии с окружающей средой посредством излучения, равна:

Р = Р₁ – Р₀ = δ S (Т₁ ⁴ – Т₀ ⁴) .

Для одетого человека под Т₁ понимается температура поверхности одежды.

Патологические процессы, такие как опухоли, воспалительные очаги, повышают местную температуру, поэтому изменение интенсивности ИК-излучения может служить диагностическим признаком наличия патологических процессов.Этот диагностический метод называетсятермографией.

Термография абсолютно безвредна и в перспективе может стать методом массового профилактического обследования населения.

Определение различия температуры поверхности тела при термографии в основном осуществляется двумя методами.

В одном случае используются жидкокристаллические индикаторы, оптические свойства которых очень чувствительны к небольшим изменениям температуры

Помещая эти индикаторы на тело больного, можно визуально по изменению их цвета определить местное различие температуры.

Другой метод, более распространенный, — технический, он основан на использовании тепловизоров.

Тепловизор — это техническая система, подобная телевизору, которая способна воспринимать инфракрасное излучение, идущее от тела, преобразовывать это излучение в оптический диапазон и воспроизводить изображение тела на экране.Части тела, имеющие разные температуры, изображаются на экране разным цветом.