4.5.4. Шкала електромагнітних хвиль

Як відомо, залежно від частоти або довжини хвилі  = = c/ електромагнітні хвилі поділяють на радіохвилі, інфра­червоне випромінювання, видиме світло, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські хвилі, -випроміню­вання. У таблиці 4.7 наведена частина спектра електромагнітного випромінювання. Розподіл електромагнітного випромі­ню­­ван­ня на окремі діапазони недостатньо чіткий, тому що в дійсності сусідні діапазони в значній мірі перекриваються.

Таблиця 4.7.

Частота , Гц	Вид випромінювання
103–1012	Радіохвилі
1.51011–3.751014	Інфрачервоне випромінювання
(3.75–7.5)1014	Видиме світло
7.51014–31016	Ультрафіолетове випромінювання
31016–31022	Рентгенівське
>31018	-випромінювання

Таблиця 4.8.

Частота , Гц	Вид випромінювання	Довжина хвилі , м
3–30	Крайньонизькі	108–107
30–300	Наднизькі (мегаметрові)	107–106
(0.3–3)103	Інфранизькі (гекакілометро­ві)	106–105
(3–30)103	Дуже низькі	105–104
(30–300)103	Низькі частоти (кілометрові)	104–103
(0.3–3)106	Середні частоти (гектометро­ві)	103–102
(3–30)106	Високі частоти (декаметрові)	100–10
( 30–300)106	Дуже високі (метрові)	10–1
(0.3–3)109	Ультрависокі (УВЧ) (деци­мет­­ро­ві)	1–0.1
(3–30)109	Надвисокі (НВЧ) (сантиметрові)	0.1–0.01
(30–300)109	Крайньовисокі (КВЧ) (мілі­мет­рові)	0.01–0.001
(0.3–3)1012	Гіпервисокі (ГВЧ) (децимілі­метрові)	(1–0.01)10–3

Той факт, що різні діапазони частот випромінювання мають свої назви, не повинен закривати основну особли­вість електромагнітних хвиль – всі вони мають однакову при­роду, а відрізня­ють­ся лише частотою. Радіохвилі, які випромінюються антеною, повніс­тю аналогічні за природою до -випромінювання, яке зароджується в атомному ядрі. Спосіб же взаємодії з речовиною визначальною мірою залежить від частоти. Наприклад, око чутливе лише до видимого світла, тоді як шкіра відчуває інфрачервоне випромі­ню­вання. Радіохвилі затримуються тонкою металевою пластинкою, тоді як -промені та рентгенівські проникають крізь неї. Величезна різноманітність проявів взаємодії електромагнітного поля з речовиною робить це випромінювання надзвичайно цікавим для використання у різних галузях, вклю­чаючи медицину.

Згідно з Міжнародним регламентом радіозв’язку радіо­хвилі ділять на дванадцять діапазонів (табл. 4.8).

З лікувальною метою в основному використовуються такі прояви взаємодії електромагнітного поля з біологіч­ними системами (див. табл. 5.1):

- збудження (електростимуляція); для цієї мети використовують, як правило, низькочастотні поля з імпульсами прямо­кутної, трапецієподібної, трикутної, експоненціальної форми;

- лікувальне прогрівання високочастотними полями; його механізм найбільш досконало вивчений. Серед методів високочастотної терапії розрізняють діатермію, індукто­тер­мію, УВЧ, мікрохви­льо­ву терапію;

- специфічна дія; характерною особливістю її є реакція біоло­гіч­них систем на надзвичайно низькі інтенсивності, котрі недостатні для збудження та прогрівання. Цей меха­нізм дії охоплює весь діапазон довжин хвиль і характеризуєть­ся високою селективністю (досить вузький діапа­зон частот  для того чи іншого типу клітин).

До специфічної дії відносять: зміну структури біоло­гічно активних молекул (білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот), зміни в процесах переносу через мембрани (спотворення роботи іонних насосів, зміна локальних концентрацій іонів), зміни швидкості хіміч­них реакцій.

Електромагнітні поля можуть чинити як локальну, так і загальну дію на біооб’єкти залежно від частоти випромі­нювання. На частотах   300 МГц довжина хвилі  перевищує 1 м. Дія такого випромінювання залежить від того, все тіло чи його частина знаходяться в полі. На більших частотах  менша за розміри тіла людини, що й обумовлює лише локальну дію таких полів.

З підвищенням частоти зменшується глибина проникнення електромагнітного поля в біологічні тканини (як і у всякі інші середовища). Глибиною проникнення L_е електромагнітного поля називають відстань, на якій амплітуда коливань зменшується в е = 2.718 разів. Цій відстані відпо­відає зменшення інтенсивності на 87 відсотків. Глибина проникнення електромагнітних хвиль визначається не тільки частотою цих хвиль, а й здатністю даної тканини поглинати енергію, яка, в свою чергу, залежить від будови тканини. Визначальним, в більшості випадків, є вміст молекул води. Для жирової та кісткової тканин глибина проникнення на порядок (у десятки разів) більша, ніж для м’язової. Враховуючи складний характер біологічних тканин, вважають, що для хвиль сантиметрового діапазону L_е  3–0.5 см, а дециметрового діапазону  10 см.

Якщо опромінення електромагнітними хвилями ведеться дистанційно, то має місце часткове (яке може сягати 75%) відбивання хвилі від поверхні біологічної тканини. Ступінь відбивання залежить від різниці хвильових опорів середовища (повітря) та біологічної тканини. При контактному опроміненні втратами потужності на відбиванні можна знехтувати.