close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

KrasukBestugin

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
В. Н. Красюк, А. Р. Бестугин, А. Ю. Мельникова
ТЕОРИЯ И ТЕХНИКА
ПРИМЕНЕНИЯ СВЧ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
В МЕДИЦИНЕ
Учебно-справочное пособие
Под научной редакцией А. Е. Мельниковой
Санкт-Петербург
2014
УДК 621.396.67(075)
ББК 32.85я73
К78
Рецензент
зав. каф. медицинской радиоэлектроники ГУАП
доктор технических наук, профессор К. В. Зайченко
Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-справочного пособия
Красюк, В. Н.
К78 Теория и техника применения СВЧ электромагнитных волн
в медицине: учеб.-справ. пособие/ В. Н. Красюк, А. Р. Бестугин,
А. Ю. Мельникова; под науч. ред. А. Е. Мельниковой.– СПб.: ГУАП,
2014. – 308 с.: ил.
ISBN 978-5-8088-0896-6
Учебно-справочное пособие посвящено возможности практического применения электромагнитных волн КВЧ-диапазона низкой
интенсивности в целях терапии различного рода заболеваний. Рассматривается взаимодействие СВЧ электромагнитного излучения
с биологическими тканями организма. Предлагается ряд научных
гипотез, основное место среди которых уделено гипотезе об информационном воздействии КВЧ-полей на живые организмы. Рассмотрение проводится с учетом особенностей как КВЧ-излучения, так
и диэлектрических свойств биологических тканей. Большое внимание уделяется внедрению методов КВЧ-терапии в клиническую медицинскую практику. Приводится обзор современной КВЧ физиотерапевтической аппаратуры. Кроме того, рассматриваются особенности слуховых эффектов импульсного СВЧ-воздействия, предлагается оригинальная методика использования слуховых эффектов
СВЧ в медицине.
Пособие предназначено для студентов факультета радиотехники, электроники и связи, факультетов магистерской подготовки, а
также для безотрывных форм обучения, может представлять интерес для студентов медицинских вузов.
УДК 621.396.67(075)
ББК 32.85я73
ISBN 978-5-8088-0896-6
©Санкт-Петербургский государственный
университет аэрокосмического
приборостроения (ГУАП), 2014
©Красюк В. Н., Бестугин А. Р.,
Мельникова А. Ю., 2014
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АМ – амплитудная модуляция
АПК – аппаратно-программный комплекс
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
БА – бронхиальная астма
БАТ – биологически активные точки
БАЗ – биологически активные зоны
БОС – биологическая обратная связь
БРТ – биорезонансная терапия
ВЛОК – внутривенное лазерное облучение крови
ВПО – высшее профессиональное образование
ВЦД – вегетососудистая дистония
ВЧГС – высокочастотная граница слуха
ГКБ – главная клиническая больница
ГОУ – государственное образовательное учреждение
ДМД – дециметровый диапазон
ДН – диаграмма направленности
ДЦП – детский церебральный паралич
ЖК – жидкокристаллический
ИБС – ишемическая болезнь сердца
ИВТ – информационно-волновая терапия
ИГИМ – излучающий гибридно-интегральный модуль
ИК – инфракрасный
ИРЭ – Институт радиоэлектроники
ИЭМ – индекс эффективности микроциркуляции
КВЧ – крайне высокие частоты
КНД – коэффициент направленного действия
КНЧ – крайне низкие частоты
КПД – коэффициент полезного действия
КСВ – коэффициент стоячей волны
КСВН – коэффициент стоячей волны по напряженности поля
ЛДК – лечебно-диагностический комплекс
ЛФД – лазерная доплеровская флоуметрия
МВТ – молекулярно-волновая терапия
МИЛ – магнито-инфракрсно-лазерная (терапия)
МКБ – мочекаменная болезнь
ММД – миллиметровый диапазон
МРНЦ – Медицинский радиологический научный центр
МРТ – микроволновая резонансная терапия
МСИП – молекулярный спектр излучения и поглощения
НГМА – Нижегородская государственная медицинская академия
3
НИЛИ – низкоинтенсивное лазерное излучение
НИФТИ – Научно-исследовательский физико-технический институт
НЛОК – надвенное лазерное облучение крови
ННГУ – Нижегородский государственный университет
НО – направленный ответвитель
НПО – научно-производственное объединение
НПП – научно-производственное предприятие
НЧГС – низкочастотная граница слуха
ПБЧ – порог болевой чувствительности
ПК – персональный компьютер
ПМП – постоянное магнитное поле
ПОЛ – перекисное окисление липидов
ППМ – плотность потока мощности
ППЭ – плотность потока энергии
ПТР – процент торможения роста
РА – ревматоидный артрит
РГМУ – Российский государственный медицинский университет
РАМН – Российская академия медицинских наук
РАН – Российская академия наук
СД – сахарный диабет
СМД – сантиметровый диапазон
СОЭ – скорость оседания эритроцитов
СПИ – скорость проведения импульса
СПМШ – спектральная плотность мощности шума
ССС – сердечнососудистая система
ФГУП – федеральное государственное унитарное предприятие
ФНПЦ – федеральный научно-производственный центр
ФНЧ – фильтр низкой частоты
ФПС – Федеральная пограничная служба
ФРИ – фоновое резонансное излучение
ЦНС – центральная нервная система
ЧМ – частотная модуляция
ЧПИ – частота повторения импульсов
ЧПК – частотная пороговая кривая
ЭАПДФ – электроакупунктурная диагностика по методу Р. Фолля
ЭКГ – электрокардиограмма
ЭМВ – электромагнитная волна
ЭМИ – электромагнитное излучение
ЭЭГ – электроэнцефалограмма
4
ВВЕДЕНИЕ
Первые научные исследования влияния электромагнитного
излучения (ЭМИ) миллиметрового диапазона (ММД) на живые
клетки, а затем на животных и человека были осуществлены еще
в 60-х годах ХХ века. Начало проведения таких экспериментов
было непосредственно связано с изобретением и запуском в серийное производство первых в мире широкодиапазонных генераторов
СВЧ-излучения на основе вакуумных приборов СВЧ типа ламп обратной волны (1966 г., Фрязино, НПО «Исток»). С этого времени
начались планомерные всесторонние исследования воздействия
ЭМИ ММД, в том числе и малой мощности (до 10 мВт/см2), на живые организмы различной степени сложности. Были получены
интересные результаты, свидетельствующие о многочисленных
биологических эффектах, оказываемых низкоинтенсивным излучением ММД, а также об устойчивом положительном терапевтическом эффекте, который может оказывать такое излучение при
различных заболеваниях. Первые научные публикации на эту
тему в отечественной литературе относятся к 1973 году, когда на
специальном заседании Отделения общей физики и астрономии
АН СССР были подведены предварительные итоги экспериментальных и теоретических исследований и ознакомление научной
общественности с оригинальными биологическими эффектами
ЭМИ ММД [1, 2].
В бывшем СССР, а впоследствии и в странах СНГ, исследования
проводились под руководством академика Н. Д. Девяткова в России и профессора С. П. Ситько на Украине. В Германии в научную
работу по изучению биологических эффектов ЭМИ ММД включился институт им. М. Планка в Штутгарте, а в Италии – ученые Миланского университета.
Параллельно с этим был начат и продолжается до сих пор поиск
механизма воздействия низкоинтенсивного ЭМИ ММД на клетки
живых организмов, способного объяснить возникновение положительных биологических эффектов. К настоящему времени получены интересные результаты и предложено несколько достаточно
обоснованных научных гипотез, позволяющих охарактеризовать
влияние ЭМИ ММД на живые организмы, выявить его специфический характер. Однако единого мнения о физических механизмах
взаимодействия миллиметровых волн с биологическими объектами до сих пор не выработано. Дело в том, что неясным остается
ключевое звено, связывающее метаболизм клетки с ЭМИ. Среди
5
множества научных гипотез сформировались два основных направления, которые, в итоге, сгруппировались вокруг двух школ.
Учеными первой, московской, школы (Н. Д. Девятков, М. Б.
Голант, Э. А. Гельвич и соавт.) была высказана идея о том, что
низкоинтенсивные электромагнитные волны (ЭМВ) ММД играют
важную информационную роль в процессах жизнедеятельности
биологических объектов и могут быть использованы в медицине
для лечения различных заболеваний. Согласно предложенному
ими радиофизическому подходу, эффекты воздействия ЭМИ ММД
связаны с возбуждением акустоэлектрических волн в мембранах
клеток, имеющих признаки патологии, и с последующей генерацией клетками организма информационных сигналов управления
восстановительными процессами [1, 2, 3, 4].
По мнению ученых второй, киевской, школы (С. П. Ситько и соавт.), электромагнитные поля ММД изначально присущи всему живому. Первичной мишенью для ЭМИ ММД является не собственно
клетка организма, а водная среда верхней части кожного покрова.
Воздействие на нее приводит к повышению химической активности молекул структурированной воды живого организма. Далее по
принципу триггерного эффекта возбуждение передается, как информационный сигнал, до уровня белков клеточной мембраны [5, 6].
Московская школа проводила исследования по созданию аппаратуры и методик воздействия сигналами с фиксированной частотой. Мощность сигналов при этом составляла примерно единицыдесятки милливатт. Киевская школа занималась аппаратурой и
методиками воздействия широкополосными сигналами. Обычно
использовалось излучение всех частот в рабочем диапазоне или
сигналы с плавно меняющейся частотой. Мощность сигналов в
этом случае была совсем мала – ниже в тысячи или даже десятки
тысяч раз.
Несмотря на отсутствие понимания биофизических механизмов
воздействия ЭМИ ММД на биологические объекты, в начале 70-х
годов прошлого века по инициативе Н. Д. Девяткова в ряде медицинских учреждений страны с разрешения Министерства здравоохранения СССР и РСФСР была принята программа по клинической
апробации и использованию ЭМВ ММД для лечения различных заболеваний. На основе разработок ученых московской школы было
создано новое направление в физиотерапии, получившее название
КВЧ (крайне высокочастотной) терапии. Представители украинской школы, основываясь на теории резонансного взаимодействия
миллиметрового излучения и живых клеток организма, назвали
6
разработанные ими методики терапевтического воздействия микроволновой (миллиметровой) резонансной терапией (МРТ).
Первые клинические результаты применения КВЧ ЭМИ для
лечения язвенной болезни органов гастродуоденальной зоны были
получены в Одессе в 1977 году [1, 2].
Терапия посредством применения ЭМИ ММД в настоящее время
стала весьма эффективным безболезненным и не медикаментозным
способом лечения самого широкого спектра заболеваний, направленным на восстановление и нормализацию биологических процессов клеточных структур и функциональных систем организма.
КВЧ-терапия и МРТ успешно применяются в таких областях медицины, как [7, 8, 9, 10]:
– гастроэнтерология (для лечения язвенной болезни желудка и
двенадцатиперстной кишки, гастритов, хронических панкреатитов, энтероколитов, дискинезии желчных путей и др.);
– пульмонология (для лечения бронхиальной астмы*, хронических бронхитов и др.);
– кардиология (ишемическая болезнь сердца*, нарушения сердечного ритма, реабилитация в постинфарктном* периоде и т. п.);
– травматология и ортопедия (артрозы*, артриты, остеохондро*
зы , различные повреждения позвоночника);
– неврология (детский церебральный паралич, вегетососудистая* и нейроциркуляторная дистонии, реабилитация больных после инсульта, травм головы и спинного мозга);
– психиатрия (маниакально-депрессивный и диэнцефальный
синдромы, неврозы, страхи и т. п.);
– эндокринология (сахарный диабет, диабетические ангиопатии*, дисфункции щитовидной железы и др.);
– урология (уретропростатиты, почечные колики, импотенция);
– гинекология (хронические воспалительные заболевания гениталий, эрозия шейки матки, фибромиома матки и др.);
– онкология (повышение иммунного статуса и стимуляция неспецифических защитных сил организма, гипертермическое воздействие посредством СВЧ ЭМИ).
Самому широкому внедрению КВЧ-терапии и МРТ в клиническую практику способствуют следующие факторы, отражающие
несомненные достоинства этих методов:
– методы неинвазивные*, т. е. воздействие осуществляется на
некотором расстоянии от поверхности тела, без проникновения
во внутренние органы и без применения оперативного вмешательства, что исключает возможность инфицирования;
7
– отсутствие отрицательных факторов воздействия и осложнений;
– методы безболезненны и немедикаментозны;
– близкий к 100 % биологический эффект от облучения, если
физиотерапевтическая процедура соответствует установленным
показаниям и условиям ее проведения;
– значительное снижение сроков лечения по сравнению с медикаментозными методами (в среднем в 1,5–2 раза);
– терапевтические методы хорошо сочетаются практически со
всеми другими методами как классической, так и традиционной
медицины;
– методы оказывают общее воздействие на весь организм в целом, начиная со структурно-функциональных единиц клетки,
корректируя нарушения, обусловленные патологическими процессами основного и сопутствующих заболеваний; устраняют гормональные дисфункции, нарушения ферментативных и биоэнергетических процессов, оказывая иммунокорригирующее воздействие;
– аппаратура для КВЧ-терапии проста в обращении, ее включение, выключение и регулировка представляют собой достаточно
простые операции, которые способен выполнять медицинский персонал, не имеющий специального инженерного образования.
Кроме того, хотелось бы отметить возможность использования
СВЧ ЭМИ для диагностики заболеваний, осуществляемой несколькими различными методами, включающими в себя бесконтактный
мониторинг как динамических параметров организма (сокращение
мышц при дыхании, сердечной деятельности и т. п.), так и функционирования внутренних органов на основе анализа собственного
излучения организма в ММД.
Еще одним бесспорно перспективным направлением исследований представляется применение в клинической практике комплексных методов физиотерапии на основе сочетания КВЧ ЭМИ
с различными физиотерапевтическими факторами, такими как
низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ), постоянные магнитные поля (ПМП), рентгеновское излучение и др.
8
1. МЕХАНИЗМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ
ИНФОРМАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ В КЛЕТКАХ
ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ. ИХ РОЛЬ В ПРОЦЕССАХ
НОРМАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОРГАНИЗМА
1.1. Биологические эффекты миллиметрового излучения
низкой интенсивности
К настоящему времени накоплен материал, позволяющий говорить о весьма разнообразном и нетривиальном воздействии низкоинтенсивного излучения ММД (с плотностью потока мощности
излучения порядка единиц мВт/см2) на живой организм. Это влияние характеризуется многочисленными эффектами от изменений
на клеточном уровне до реакции целого организма.
Среди множества проводимых экспериментальных исследований можно выделить несколько основных направлений:
1. Исследования физико-химических эффектов воздействия
ЭМИ КВЧ-диапазона. Они связаны с анализом влияния характеристик излучения (длины волны, интенсивности, наличия модуляции несущей частоты низкочастотными сигналами различных типов, продолжительности сеансов, их повторяемости, локализации
воздействия, площади облучения и т. п.) на биологические структуры организма различной степени сложности, начиная с субмолекулярного уровня.
2. Исследования эффектов воздействия КВЧ ЭМИ низкой интенсивности, проявляющихся на субклеточном и клеточном
уровнях организации организма:
– исследования влияния ЭМИ ММД на рост клеточных структур;
– анализ хромосомных изменений и генетических эффектов,
вызываемых КВЧ ЭМИ;
– исследования возбудимости тканей и клеточных мембран, изменения их свойств под действием излучения ММД;
– исследование резонансных явлений в клеточных ансамблях
и т. п.
Таким образом, понятие клеточные механизмы воздействия
ЭМИ ММД на организм объединяет совокупность реакций, связанных с изменением метаболизма, структуры и функций клеток под
влиянием данного вида излучения и возможностью реализации
указанных изменений в реакциях, проходящих на клеточном и
надклеточном уровнях.
9
3. Исследования влияния КВЧ-излучения на органном уровне и
на уровне целостного организма животных и человека, связанные:
– с влиянием на гуморальную* систему;
– воздействием на периферийные рецепторы*;
– тератогенетическими эффектами;
– восстановлением и регенерацией тканей;
– влиянием на рост и развитие опухолей;
– устранением последствий стрессов;
– комбинированным воздействием КВЧ ЭМИ и других факторов, таких как излучение в оптическом диапазоне, рентгеновского
излучения, воздействия магнитных полей и т. п.;
– влиянием на иммунную систему, анализом защитного и профилактического воздействия КВЧ ЭМИ.
4. Исследования, связанные с применением методов КВЧтерапии в медицинской клинической практике. При использовании больших величин мощности биологический эффект обусловлен обычным локальным нагревом облучаемого участка организма. Особенности такого нагрева определяются в наибольшей степени длиной волны и интенсивностью излучения, а также геометрией
объекта, его структурой и электромагнитными свойствами среды.
При использовании низкоинтенсивных колебаний ММД общий
нагрев облучаемого участка организма является несущественным
и составляет величину порядка 0,1 °C, т. е. речь здесь идет о так
называемом нетепловом нагреве. (В дальнейшем, если это специально не оговаривается, под электромагнитным излучением ММД
будем понимать излучение низкой, нетепловой, интенсивности.)
Для того чтобы в дальнейшем было легче охарактеризовать
специфические эффекты, возникающие при облучении живого организма ЭМИ ММД, отметим его основные особенности.
1.1.1. Основные особенности электромагнитного излучения
миллиметрового диапазона длин волн
Электромагнитное излучение миллиметрового диапазона сильно поглощается органическими тканями и веществами, из которых они состоят. Среди таких веществ, в первую очередь, необходимо назвать воду и водные среды. Например, слой воды толщиной
d = 1,0 мм ослабляет ЭМИ с длиной волны l = 8,0 мм на величину
порядка 20 дБ, а излучение с длиной волны l = 2,0 мм – уже на
40 дБ [11]. При облучении миллиметровыми волнами кожи чело10
века, практически все излучение поглощается в поверхностных
слоях. Это обусловлено тем, что весовое содержание воды в коже
человека составляет более 65 % [11]. Таким образом, глубина проникновения миллиметрового излучения в кожные ткани составляет приблизительно 0,2–0,6 мм [12] и вся энергия излучения полностью поглощается в тонком поверхностном слое.
Вода выполняет исключительно важные функции в жизнедеятельности живых организмов. Поэтому сильное нелинейное поглощение электромагнитной энергии водными средами способно оказать
существенное воздействие на процессы, происходящие в организме.
Еще одна особенность миллиметрового излучения заключается
в том, что энергия кванта излучения hn, даже в коротковолновой
части СВЧ-диапазона, меньше энергии теплового движения kT.
Так, например, для длины волны l = 1,0 мм энергия кванта излучения hn = 1,17⋅10–3 эВ, тогда как при комнатной температуре
величина kT = 2,53⋅10–3 эВ. Энергия кванта для этого диапазона
частот оказывается существенно меньше не только энергии электронных переходов (1−20 эВ) и энергии активации (0,2 эВ), но и колебательной энергии молекул (10–1−10–2 эВ), энергии водородных
связей (2⋅10–2−10–1 эВ). Однако энергия кванта излучения hn для
указанной длины волны оказывается выше, чем энергия вращения
молекул вокруг связей (10–3−10–4 эВ), энергия куперовских пар
при сверхпроводимости (10–4−10–6 эВ) и энергия магнитного упорядочения (10–4−10–8 эВ) [1, 7, 12].
Из приведенной энергетической оценки следует, что миллиметровое излучение не может привести к атомным или молекулярным изменениям или перестройкам. Тем не менее необходимо обратить внимание на два важных обстоятельства, существенных
для исследования и объяснения эффектов взаимодействия низкоинтенсивного миллиметрового излучения с биологическими объектами. Во-первых, энергия миллиметрового излучения может
трансформироваться в энергию полярных молекул (например,
молекул воды), связанную с вращательными степенями свободы;
во-вторых, – приводить к синхронизации собственные колебания
белковых молекул и мембран клеток на строго определенных резонансных частотах [1, 2].
Чтобы охарактеризовать эффекты, возникающие в живом организме под воздействием миллиметрового излучения, и попытаться
понять механизмы их реализации, кратко рассмотрим те элементы
организма, которые находятся под непосредственным влиянием
электромагнитных полей ММД.
11
1.1.2. Структура, свойства и некоторые особенности
функционирования клеток и их элементов
Поскольку ЭМИ ММД сильно поглощаются в биологических тканях, очевидно, что в реализации его воздействия на человека важную роль играет кожный покров. В его тонком слое практически
полностью поглощается энергия воздействующего фактора. В зону
действия излучения попадают клетки кожи, кожных рецепторов*,
свободных нервных окончаний, микрокапиллярные кровеносные
сосуды, клетки крови и т. п. Таким образом, под воздействием внешнего миллиметрового излучения находятся клетки и их элементы,
в частности клеточные мембраны. Именно они первыми реагируют
на воздействие СВЧ ЭМИ. Такую возможность подтверждает и следующий факт. Для того чтобы распространяться вдоль поверхности
клеток и оказывать на них влияние вызывая колебания клеточных
мембран, излучение должно обладать очень малой длиной волны в
среде распространения. ЭМИ с длинами волн в свободном пространстве, соответствующими миллиметровому диапазону, распространяясь в тканях организма, имеют длины волн, соизмеримые с размерами клеток и внутриклеточных элементов [1, 3].
В связи с этим уместно будет рассмотреть структуру, основные
свойства и особенности функционирования клеток.
Клетка – это наиболее простая частица живого вещества, способная существовать самостоятельно [13, 14]. При этом она имеет
довольно сложную организацию. Клетки каждого типа обладают
характерными размерами, формой, внутренним строением, определяемыми назначением клетки. Однако, несмотря на большое
разнообразие в специализации, все они имеют ряд общих особенностей, связанных со строением и функционированием.
Примерная структура клетки приведена на рис. 1.1 [14]. В соответствии с ним, в клетке можно выделить следующие основные
элементы: мембрана (1), ядро (2), протоплазма (3), митохондрии
(4), тельца Гольджи (5) и различного рода микросомы (6).
С точки зрения воздействия на организм ЭМИ ММД, наиболее
интересным представляется его влияние на клеточные мембраны,
мембранные белки и процессы, связанные с метаболизмом (обменом
веществ) клетки. Клеточные мембраны представляют собой тонкие
оболочки, отделяющие внутриклеточное вещество, протоплазму,
от окружающей среды. Такие мембраны называются плазматическими. Плазматическая мембрана – это трехслойная пленка толщиной около 12 нм [14]. Наружный и внутренний слои мембраны,
12
2
1
3
4
6
5
Рис. 1.1. Структура клетки
каждый толщиной приблизительно 3 нм, образованы молекулами
белка, полярными «головками» молекул липидов* (жиров), свободными и связанными (входящими в состав более сложных соединений) молекулами воды, а также адсорбированными мембраной
ионами минеральных веществ. Между наружным и внутренним
слоями находится слой фосфолипидных молекул (разновидность
жиров) с погруженными в него участками молекул белков. Этот
слой имеет толщину примерно 6 нм [14]. Два слоя белка, разделенные слоем липида, – это так называемая элементарная мембрана,
представляющая собой широко распространенную основную единицу мембранной структуры. При этом плазматическая мембрана – не просто оболочка, обладающая пассивной проницаемостью
для ряда веществ. Действуя подобно насосу, клеточные мембраны
способны перекачивать вещества против градиента их концентрации (из более разбавленного раствора в менее разбавленный). Такое
явление называется активным транспортом веществ. Активный
транспорт – одно из необходимых условий поддержания жизни в
организме. Задачей клеточной мембраны является поддержание
внутри клетки постоянного ионного состава посредством регулирования активного транспорта ионов [13, 14].
Очень важным для обеспечения жизнедеятельности организма
является активный транспорт через клеточные мембраны ионов
13
Na+ и К+ во взаимно противоположных направлениях. В наружной среде клетки преобладают ионы Na+ и Cl–, а во внутренней –
ионы К+ и различные органические анионы. Концентрация ионов
Na+ в наружном растворе приблизительно в 10 раз больше, чем во
внутреннем, а концентрация ионов К+ во внутреннем растворе примерно в 30 раз больше, чем в наружном. Существует непрерывный
взаимно противоположный по направлению поток ионов в клетку
и из клетки, однако концентрации ионов Na+ и К+ по обе стороны
мембраны поддерживаются на относительно постоянном уровне.
Такой механизм получил название К-Na-насоса. Определенный
баланс ионов Na+ и К+ с разных сторон мембраны (ион – заряженная частица) определяет естественную разность потенциалов на
мембране клетки. Напряженность создаваемого ею электрического
поля равна 107 В/см. Именно такая напряженность поля, создаваемая за счет трансмембранных градиентов Na+ и К+, обеспечивает
электрическую активность клетки, например, возможность проведения нервных импульсов по нейронам для сокращения мышц и т.
п. Поэтому деформации клеточных мембран, способные нарушить
электрическую симметрию клеток, приводят к нарушению активного транспорта ионов через мембраны. Это, в свою очередь, ведет
к нарушению нормального функционирования организма (и наоборот, что также немаловажно). Обмен ионами Na+ и К+ между наружной и внутренней средами клетки осуществляется внутренним
мембранным белком, называемым Na-К-аденозинтрифосфатазным
насосом (или АТФ) [14, 15].
Белки (протеины) представляют собой чрезвычайно сложные
вещества, содержащие в основном углерод C, водород H2, кислород
О2, азот N2, серу S, фосфор P и некоторые другие вещества. Молекулы белков являются самыми крупными и разнообразными по химическому составу. Каждая белковая молекула содержит тысячи
атомов, обладает большим молекулярным весом, а значит, и запасом энергии. Кроме того, белковые молекулы обладают дипольным
моментом и колеблются вблизи некоторых характерных резонансных частот. Этот факт дает возможность говорить о влиянии на
белковые молекулы ЭМИ ММД, частоты которых в биологических
средах близки к частотам колебаний молекул белка [15].
Диэлектрическая проницаемость и проводимость внутреннего
слоя мембраны занимает промежуточное место между диэлектрическими проницаемостями и проводимостями липида и белка, содержащих небольшое количество воды. Так, на частоте f = 1 ГГц
диэлектрическая проницаемость и проводимость жировой ткани с
14
малым содержанием воды соответственно равны примерно eж = 6,0
и gж = 10–5 См/м. Для белка, например для гемоглобина, на этой
же частоте диэлектрическая проницаемость εб при гидратации*
(взаимодействии с водой) 0,15 г воды на 1,0 г белка и температуре
Т = 25 °С составляет 12. Сделанные на основе этих данных оценки
показывают, что во внутреннем слое при комнатной температуре
диэлектрическая проницаемость εвн составляет 7−10, а проводимость γвн = 2⋅10–5 См/м [16].
По своим диэлектрическим свойствам поверхностные слои мембраны приближаются к свойствам сильно гидратированного белка.
Для гемоглобина, например, при гидратации 0,35 г воды на 1,0 г
белка на частоте f = 1 ГГц диэлектрическая проницаемость εб равна
18. Поэтому, по приблизительным оценкам, в поверхностных слоях мембран диэлектрическая проницаемость eп составляет от 18 до
22, а проводимость gп = 2⋅10–4 См/м [16].
Кроме плазматической мембраны в клетке имеется множество
мембран различных внутриклеточных элементов. Протоплазма
клетки (внутриклеточное вещество) представляет собой сложный
лабиринт из мембран и заключенных в них пространств. Вся эта совокупность мембран образует эндоплазматическую сеть.
Организм человека состоит из огромного числа клеток. Каждая
из них должна участвовать и участвует в обеспечении нормального
функционирования всего организма. Для этого необходима строго
согласованная и взаимосвязанная работа всех клеток. Своим функционированием клетки должны обеспечивать два очень важных и
характерных для живых организмов свойства – способность к обмену веществ и гомеостазу*.
Обменом веществ (метаболизмом) называется совокупность
всех химических и физических процессов, осуществляемых протоплазмой клеток, обеспечивающих ее рост, поддержание и восстановление. Процессы обмена веществ регулируются таким образом,
чтобы внутренняя среда клеток оставалась как можно более постоянной.
Внешние условия стремятся вызвать изменения, а живые организмы непрерывно приспосабливаются к этому при помощи процессов, противодействующих изменениям и стремящимся поддержать постоянство внутренней среды клеток. Такая тенденция к постоянству называется гомеостазом.
Особенности электромагнитных колебаний в миллиметровом и
субмиллиметровом диапазонах длин волн, а также свойства и особенности клеток организма определяют возможность и характер
15
проявления специфических биологических эффектов, вызванных
ЭМИ ММД низкой интенсивности. Речь пойдет об эффектах, не сопровождающихся биологически значимым повышением температуры облучаемых тканей и веществ, и не вызываемых их нагревом.
1.1.3. Биологические эффекты взаимодействия
миллиметрового излучения нетепловой интенсивности
с биообъектами
Все известные из экспериментов эффекты можно условно разделить на две группы, отличающиеся друг от друга механизмом преобразования энергии электромагнитных колебаний [7, 8]:
1) обусловленные избирательным, локализованным в пространстве, микротепловым нагревом, носящим обычно поверхностный
характер;
2) обусловленные частотно-зависимым (резонансным) характером запасания энергии.
Поскольку мы рассматриваем влияние на организм ЭМИ нетепловых интенсивностей, остановимся подробно на последней группе эффектов.
Что же понимается под термином «биологический эффект» миллиметрового излучения нетепловой интенсивности, и каким образом
он проявляется? Логично было бы отнести к биологическим эффектам все процессы, реализация которых начинается в живом организме под действием миллиметрового излучения. С одной стороны, это
могут быть процессы на уровне элементарных физических и химических превращений, а с другой стороны, – реакция всего организма в
целом, проявляющаяся после длительного облучения и характеризующаяся продолжительным положительным терапевтическим эффектом. Физические процессы, проходящие в организме в результате
его взаимодействия с СВЧ ЭМИ, связаны с преобразованием энергии
миллиметрового излучения и запасанием ее в организме. Для химических процессов – ЭМИ ММД может являться катализатором.
Проведенные исследования позволили выявить целый ряд
значимых эффектов, возникающих в результате взаимодействия
ЭМИ ММД и органических структур различной степени сложности вплоть до целостного организма. Приведем лишь некоторые из
них, наиболее часто упоминаемые в литературе [1, 2, 3, 11, 15, 17].
Облучение ЭМИ ММД ведет к изменению проницаемости клеточных мембран для ряда ионов, в том числе катионов Na+ и К+ [3,
16
11, 17]. В этом случае ЭМИ ускоряет процессы переноса ионов из
внешней среды клетки во внутреннюю, увеличивая при этом ионную проводимость и активный транспорт ионов через мембрану.
Такой эффект означает непосредственное влияние ЭМИ ММД на
процессы Na-К-насоса, а значит, и на электрические характеристики мембран. Обусловлен он, по-видимому, воздействием миллиметрового излучения на мембранные белки, в частности на Na-Каденозинтрифосфатазный насос.
В связи с этим интересно было бы рассмотреть влияние миллиметрового излучения на свойства белковых молекул. Как уже отмечалось, клеточная мембрана, в частности ее внешний слой, состоит, главным образом, из молекул белков (мембранные белки).
Они, как правило, могут находиться либо в виде водного раствора,
либо представлять собой коллоидный раствор, что зависит от степени их взаимодействия с водой (степени гидратации). Более того,
молекулы белков могут располагаться не только внутри мембраны,
но и на ее поверхности. Это могут быть молекулы, входящие в состав различных рецепторов белковой природы.
Экспериментально было обнаружено, что под воздействием миллиметрового излучения происходит изменение степени гидратации
белков [8, 18, 19, 20]. Такие изменения в низководных условиях
(условиях с малым содержанием воды) могут приводить к переходам белковой молекулы из одного биологического состояния в другое. Эти состояния называются конформационными*. Переходы сопровождаются триггерным включением некоторой биологической
функции. Например, в одном конформационном состоянии белковая молекула выполняет роль структурного белка, а в другом – является рецептором. Таким образом, имеет место критическая степень гидратации белка, определяющая функциональное поведение
системы, в которую входит молекула белка. Процессы перехода
белковой молекулы из одного конформационного состояния в другое стимулируются адсорбцией* и десорбцией* воды соответственно. Вода, адсорбированная на поверхности белка, уже не вступает
во взаимодействие с миллиметровым излучением, но при этом обладает повышенной химической активностью [4, 10, 13].
Примером воздействия СВЧ ЭМИ на белки может являться благоприятное влияние этого вида излучений на синтез и метаболизм
одного из основных биополимеров соединительных тканей – белок
коллаген [11, 12].
Одним из несомненно важных и полезных эффектов, вызываемых ЭМИ ММД, является его бактерицидное действие, оказыва17
емое при воздействии на многие микроорганизмы, в том числе на
культуру кишечной палочки, стрептококка, стафилококка. Более
того, замечено, что у облученных таким излучением вирусов уменьшается инфекционная активность, а у организма в целом увеличивается чувствительность к антибиотикам [8, 17, 20].
ЭМИ ММД с длиной волны от 4,0 до 7,1 мм ускоряет процессы
перекисного окисления липидов* (ПОЛ) в суспензии липосом* при
нетепловых мощностях излучения (например, не более 0,5 мВт/см2
при длине волны, равной 6,5 мм). ПОЛ представляет собой цепной свободнорадикальный* процесс окисления, в том числе ненасыщенных жирных кислот, входящих в клетках в состав молекул
фосфолипидов. Процессы ПОЛ играют ведущую роль при радиационных повреждениях, при интоксикациях и других патологических состояниях организма. В результате окисления фосфолипидов увеличивается проницаемость мембран для ионов и других
молекул [18, 19, 20].
Хорошо известно сильное поглощение ЭМИ ММД водными средами. Известно также, что дипольные молекулы воды способны
колебаться вблизи собственных резонансных частот. Экспериментально было установлено, что резонансные частоты молекулярных
колебаний воды и биологических сред живого организма (в среднем на 75 % состоящего из воды) находятся в ММД и идентичны.
Следовательно, ЭМИ ММД способно синхронизировать колебания
молекул воды [1, 15].
В ряде научных работ [2, 3, 8, 11] отмечено конвективное движение в воде вблизи поверхности, на которую падает излучение ММД,
что сопровождается ускорением поступления кислорода воздуха к
облучаемому участку. При этом конвекция возможна не только в
объеме жидкости, но и в тонких слоях толщиной менее 1 мм при пороговых значениях падающей мощности порядка всего нескольких
микроватт. Кроме того, под воздействием ЭМИ нетепловой мощности (менее 10 мВт/см2) на некоторые органические взвеси наблюдается значительный локальный градиент температуры. Температурный эквивалент такого воздействия может составлять 5–7 °С,
хотя общий нагрев исследуемого образца составляет при этом не
более 0,1 °С.
Облучение КВЧ ЭМИ нетепловой интенсивности способствует
улучшению микроциркуляции биологических жидкостей (крови
и лимфы) в облучаемом участке биологических тканей. Это в свою
очередь приводит к улучшению снабжения облучаемого участка
кислородом [8, 11, 19].
18
Отметим еще один эффект, имеющий непосредственное отношение как к СВЧ-технике, так и, возможно, к процессам в живом
организме. Было замечено, что протекание воды по тонкому стеклянному капилляру, вставленному в прямоугольный волновод в
области максимума электрического поля волны типа H10, зависит
от интенсивности электромагнитной волны, проходящей по волноводу. Оказалось, что миллиметровое излучение ускоряет течение
жидкости [8, 11].
Перечисление примеров влияния миллиметрового излучения
на различные элементарные структуры организма и происходящие
в нем физические и химические процессы можно было бы продолжить. Однако наибольший интерес с точки зрения возможности
применения в медицине представляют собой эффекты, связанные
с устойчивым терапевтическим воздействием ЭМИ ММД на целостный живой организм. Примеров такого воздействия, в том числе
прошедших апробацию в клинической практике, много, достаточно лишь вернуться к перечню областей медицины, где применяются методы КВЧ-терапии и МРТ, приведенном во введении. Вот некоторые из эффектов, лежащих в основе применения методов КВЧтерапии в медицинской клинической практике.
Накоплен обширный клинический и экспериментальный материал, свидетельствующий об изменении иммунного статуса после
воздействия ЭМИ ММД низкой интенсивности, обусловленного изменением активности иммунокомпетентных* клеток [21, 22]. В [22]
показано, что облучение крови больных язвенной болезнью желудка in vitro приводит к восстановлению сниженной метаболической
активности лейкоцитов*, фагоцитарной* активности нейтрофилов*
и моноцитов* во взятых образцах. В экспериментах на крысах получен эффект стимуляции лейкопоэза* под влиянием однократного
воздействия в течение 15 мин [23]. При этом стимуляция лейкопоэза
формируется в две фазы. Первая фаза характеризуется формированием в течение 48 ч нейтрофильного лейкопоэза, который в интервале от 48 до 72 ч сменяется лимфоцитозом*. В последующем наблюдается обратная динамика клеточного состава крови и показатели
лейкоцитарной формулы* к шестым суткам приходят в норму.
ЭМИ ММД оказывает существенное нормализующее влияние на
показатели системы свертывания крови при заболеваниях сердечно-сосудистой системы (ССС), в частности при стенокардии [24] и
инфаркте миокарда* [25]. МРТ оказывает положительное воздействие, прежде всего, на антикоагулянтное* звено системы свертывания крови (повышение уровня гепарина в крови, повышение
19
активности одного из ключевых компонентов, участвующих в процессах свертывания крови – антитромбина*-III) [26].
Показано положительное влияние ЭМИ на репопуляционный
потенциал стволовых клеток [27], что особенно важно при решении
проблемы повышения эффективности миелотерапии при заболеваниях кроветворной и иммунной систем человека, при лучевых поражениях, раке и других патологических состояниях, связанных
с нарушением гемоиммунопоэза*.
Экспериментально доказано [28], что КВЧ ЭМИ низкой интенсивности снижает поглощение йода тиреоидной тканью*. Это является экспериментальным обоснованием использования КВЧизлучения в комплексной терапии интоксикации радиойодом
в качестве радиопротекторного воздействия.
КВЧ ЭМИ может быть использовано не только как средство монотерапии, но и как один из терапевтических факторов в сочетании
с медикаментозной терапией при лечении целого ряда заболеваний.
Так, например, доказана эффективность использования методов
КВЧ-терапии при лечении заболеваний ССС: стенокардии*, ишемической болезни сердца* (ИБС), гипертонии* [29, 30, 31].
Доказана эффективность использования ЭМИ ММД при лечении язв гастродуоденальной* зоны [22, 32], у неврологических
больных [33], в комплексном лечении больных с гиперпластическими *процессами в матке [21], лечении гинекологических заболеваний эрозивного характера [34], в комбинированном лечении
ортопедических больных [35], заболеваний урологического профиля [36], при лечении больных хроническим необструктивным
бронхитом [37], в лечении остеомиелита* [33], в лечении онкологических больных III–IV стадии [38], у больных церебральным
атеросклерозом [39], в профилактике и лечении парезов* желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) после операций на толстой кишке
[40], при лечении детского церебрального паралича [41] и многих
других форм нозологии*.
В качестве еще одного из примеров успешного использования
КВЧ ЭМИ в медицинской клинической практике можно привести
так называемый протекторный эффект. Он заключается в защите с
помощью облучения ЭМИ ММД кроветворной системы организма
в ходе комплексного лечения онкологических заболеваний [6, 10,
42]. Кроме того, миллиметровое излучение обладает выраженным
антиоксидантным* действием [17].
Таким образом, под биологическим эффектом в данном случае и
в дальнейшем будем понимать результат взаимодействия ЭМИ
20
ММД и живого организма, характеризующийся устойчивым положительным терапевтическим воздействием.
Важно выделить два лечебных аспекта при использовании в медицинских целях миллиметрового излучения:
– миллиметровое излучение низкой интенсивности способно самостоятельно устранять нарушения в деятельности организма;
– ЭМИ ММД может устранять побочное воздействие при лечении другими лечебными факторами (токсичные химические препараты, радиационное излучение), не снижая при этом эффективности их воздействия.
Все перечисленные эффекты, связанные с физическими и химическими превращениями веществ в организме и вызываемые
миллиметровым излучением, несомненно, влияют на процессы
жизнедеятельности и метаболизма в организме. С помощью некоторых из этих факторов были сделаны попытки объяснить более
сложные и глобальные эффекты, наблюдаемые в живом организме
при облучении его ЭМИ миллиметрового диапазона. Тем не менее
достижение стабильного положительного биологического эффекта
от применения такого ЭМИ при лечении многих видов заболеваний
вряд ли исчерпывается только перечисленными факторами. Биологический механизм воздействия низкоинтенсивного ЭМИ ММД
на сложные биологические объекты носит, без сомнения, многофакторный (комплексный) характер.
Для объяснения наблюдаемых биологических эффектов, вызываемых влиянием миллиметрового ЭМИ, был выдвинут ряд гипотез. Однако, прежде чем приступить к их рассмотрению, приведем
некоторые основные закономерности, характеризующие процессы
взаимодействия миллиметрового излучения и живого организма.
1.2. Основные закономерности взаимодействия ЭМИ
миллиметрового диапазона с биологическими объектами
Взаимодействие ЭМИ нетепловой интенсивности с биологическими объектами носит неэнергетический характер, т. е. не обусловлено простым нагревом вещества. Поэтому в таких случаях
обычно говорят об информационном характере взаимодействия.
Этот термин правомерно использовать в том смысле, что излучение
низкой интенсивности может запускать (инициировать) цепочку
последовательных реакций, сопровождающихся трансформацией
энергий и приводящих к полезному эффекту [1, 3, 43].
21
С точки зрения проявления биологических эффектов, действие
ЭМИ ММД можно охарактеризовать следующими общими закономерностями [1, 4, 12, 43, 51]:
1. Биологический эффект зависит от используемой частоты
облучения, причем эта зависимость носит острорезонансный характер.
Примером могут служить частотно-зависимые эффекты, зарегистрированные при исследовании процессов клеточного деления
микроорганизмов. На рис.1.2 показано влияние миллиметрового
излучения на функциональную активность элементов бактериальных клеток [12]. Белок коллицин вырабатывается самой бактерией и приводит клетку к гибели. Под коэффициентом индукции понимается отношение процентного содержания микроорганизмов,
выделяющих коллицин, в облученной и необлученной культурах.
Ширина полосы частот имеет порядок примерно 10–3−10–4. Плотность потока мощности в эксперименте составляла около 5 мкВт/
см2, а оптимальное время облучения 2–3 ч [11, 12].
Подобные частотно-зависимые резонансные эффекты были получены в экспериментах с различными микроорганизмами, а затем и
с животными. Анализ результатов, полученных разными учеными,
позволяет сделать вывод, что острорезонансный отклик системы на
внешнее излучение характерен именно для живых организмов.
Kи
3,0
2,0
1,0
6,5
6,52
6,54
6,56
6,58
λ, мм
Рис. 1.2. Зависимость коэффициента индукции синтеза
кишечной палочкой белка коллицина от длины волны излучения
22
2. Биологический эффект воздействия проявляется при определенной пороговой (минимальной) интенсивности облучения.
Пороговая плотность мощности изменяется в достаточно широких пределах примерно от 50 мкВт/см2 до 10 мВт/см2. При облучении микроорганизмов мощность меньше, при облучении животных и человека – больше.
Пороговый характер эффектов можно проиллюстрировать с помощью рис. 1.3 [42, 45]. Эта зависимость была получена при проведении следующего эксперимента. Известно, что под действием
радиационного излучения уменьшается относительно нормы количество клеток костного мозга (N/N0, где N – количество клеток
костного мозга после радиационного воздействия, N0 – количество
клеток костного мозга в норме). Если же предварительно перед радиационным излучением воздействовать на организм ЭМИ ММД
(l = 7,11 мм), то наблюдается защита клеток костного мозга от последующего воздействия радиации. Такой эффект проявляется,
начиная с некоторого порогового уровня, составляющего в данном
случае примерно 10 мВт/см2. При превышении этого порога величина эффекта остается практически постоянной.
3. Остаточный, т. е. сохраняющийся после облучения эффект,
проявляется спустя некоторое время после начала облучения
и имеет место лишь в случаях достаточно длительного воздействия.
N/N0
0,8
0,6
0
10
20 30 40 50 60 70
80 90
P, мВт/см2
Рис. 1.3. Зависимость соотношения клеток костного мозга N/N0
от мощности предварительного КВЧ-излучения
23
Как показывают эксперименты, оптимальное время облучения
достаточно велико и может варьироваться в пределах от 15−20 мин
до 1−2 ч. Следовательно, биологический эффект носит кумулятивный характер [11, 12].
4. Биологический эффект воздействия СВЧ ЭМИ во многом
определяется исходным состоянием организма, подвергающегося
облучению [11, 12].
5. Как показывают многочисленные эксперименты, облучение
СВЧ ЭМИ низких нетепловых интенсивностей не влияет на текущее функционирование организма. Биологический смысл такого
утверждения заключается в следующем. Основные биологические
функции, по которым судят о здоровье организма, протекают без
существенных отклонений от нормы [11, 12].
6. Биологический эффект не проявляется после прекращения
организмом жизнедеятельности [11, 12].
Обобщение перечисленных закономерностей воздействия КВЧ
ЭМИ на организм позволило выдвинуть в качестве возможных объяснений положительного влияния этого вида излучения ряд научных гипотез, в том числе теорию об информационном воздействии
КВЧ ЭМИ. В соответствии с этой теорией воздействие ЭМИ ММД
нетепловой интенсивности заключается в управлении процессами,
происходящими в организме, с помощью сигналов, инициируемых
внешним ЭМИ ММД [1, 2, 3, 20, 43, 46].
1.3. Основные научные гипотезы, объясняющие возникновение
положительных биологических эффектов, проявляющихся
при взаимодействии КВЧ ЭМИ низкой интенсивности
и биологических объектов различной степени сложности
К перечисленным фактам, отражающим закономерности проявления биологических эффектов при взаимодействии ЭМИ ММД
с биологическими структурами, необходимо добавить следующее.
Многочисленными биофизическими экспериментами с использованием экранированных камер подтверждается роль электромагнитного поля окружающей среды как одного из регулирующих
факторов в процессе роста и развития многоклеточных организмов
или колоний одноклеточных.
Кроме того, получены экспериментальные данные о регистрации собственного излучения клетки в момент ее деления [47]. Установлено, что в некоторых диапазонах длин волн живые клеточные
24
системы реагируют на сигналы, интенсивность которых сравнима
с уровнями теплового фона и естественных флуктуаций [48]. В экспериментах по изучению особенностей размножения одиночных
клеток дрожжей в условиях электромагнитной изоляции показано, что межклеточные коммуникации, ответственные за макроскопическую когерентность колонии, имеют электромагнитную природу. Установлено влияние внешнего электромагнитного фона на
динамику клеточного размножения в начальной стадии образования колонии [12].
Бурный научно-технический прогресс ХХ века привёл к накоплению большого фактического материала в каждой отрасли медико-биологических знаний. Однако накопление новых фактов шло
быстрее, чем их осмысление и синтез, что привело к образованию
локальных биологических и медицинских дисциплин со своими
подходами к изучаемому объекту, своей терминологией, своими
авторитетами и своим комплексом парадоксов – загадочных феноменов, сущность которых невозможно объяснить в рамках представлений каждой конкретной научной школы.
Единого мнения о физических механизмах взаимодействия
КВЧ ЭМИ низкой интенсивности с биологическими объектами не
существует, поскольку остается невыясненным ключевое звено,
связывающее метаболизм клетки с ЭМИ. Тем не менее можно считать, что ЭМИ низкой интенсивности является универсальным механизмом передачи информации как между живыми объектами,
так и между клетками в пределах биологического объекта [1, 2, 3,
18, 43]. Данное утверждение основано на двух убедительных фундаментальных положениях: способности живых объектов генерировать собственное излучение и реагировать на внешнее.
Были выдвинуты различные гипотезы относительно первичных
механизмов воздействия КВЧ ЭМИ на биологические объекты.
Среди предлагаемых гипотез наиболее обоснованными представляются следующие:
1. Гипотеза об информационном воздействии КВЧ ЭМИ на биологические объекты [1, 2, 3, 18, 43].
Суть предлагаемой гипотезы состоит в том, что ЭМИ ММД,
проникая в организм, на определённых резонансных частотах
трансформируются в информационные сигналы, осуществляющие управление внутриклеточными процессами. В рамках информационной гипотезы выделяются две концепции: московской
(Н. Д. Девятков и др.) и киевской (С. П. Ситько и др.) научных
школ. Московская школа придерживается радиофизического под25
хода, согласно которому эффекты воздействия ЭМИ ММД связаны
с возбуждением акустоэлектрических волн в мембранах клеток с
признаками патологии и с последующей генерацией клетками сигналов управления восстановительными процессами [1, 2, 3, 49,
50]. По мнению ученых киевской школы, электромагнитные поля
ММД изначально присущи всему живому [5, 6, 38] и именно поэтому терапевтический эффект может реализовываться даже отдельными квантами внешнего воздействия 10–20–10–21 Вт/ Гц·см2.
2. Гипотеза когерентных возбуждений и взаимодействий [51].
Согласно этой гипотезе в живых биологических системах, благодаря энергии метаболизма могут возникать возбуждённые когерентные состояния. Источниками энергии этих локально возбуждённых состояний служат тепловые флуктуации и различные
метаболические процессы. В результате биологическая система
может перейти в определённое метастабильное состояние. Под воздействием внешнего КВЧ-излучения такое состояние трансформируется в некоторое основное состояние, определяющее характер
функционирования системы, более близкий к генетически заложенному, что и приводит к соответствующим терапевтическим
(биологическим) последствиям.
3. Гипотеза об опосредованном влиянии через водные субстанции.
Согласно гипотезе О. Бецкого и И. Петрова [11, 52] первичной
мишенью для ЭМИ является не собственно клетка организма, а водная среда верхней части кожного покрова (водный матрикс организма), что приводит к повышению химической активности молекул структурированной воды живого организма. Далее по принципу триггерного эффекта возбуждение передается как информационный сигнал до уровня белков клеточной мембраны.
4. Гипотеза о корреляционном механизме воздействия КВЧ
ЭМИ и близкая к ней гипотеза о стохастическом* резонансе.
Гипотеза [53] предполагает наличие так называемого корреляционного механизма активации собственных электромагнитных
полей клеток организма при внешнем облучении. Выдвинутая биоэнергетическая точка зрения на механизм взаимодействия ЭМИ
ММД с биологическими объектами отводит особую роль существованию двойного резонанса при наличии модуляции мощности
КВЧ-излучения низкочастотным сигналом (гармоническим, полигармоническим, шумоподобным сигналами, соответствующими
биологическим ритмам организма). Поскольку конечный терапевтический эффект такого воздействия – восстановительные процессы, ликвидирующие патологию клетки – несомненно, достигается
26
энергозатратными биофизическими и биохимическими реакциями, то речь идет об инициировании внешним биоинформационным
сигналом соответствующих энергетических процессов [53].
1.4. Основные аспекты теории
об информационном воздействии ЭМИ ММД
нетепловой интенсивности на организм
Сложность живых организмов обусловливает необходимость
развитой системы управления протекающими в них процессами
и реакциями, поддерживающими сохранение однообразия и стабильности внутренней среды организма. Это особенно важно в условиях действия многочисленных внутренних и внешних факторов, непрерывно изменяющих условия функционирования. Даже
сложные технические устройства на нынешнем уровне развития
техники являются функционально несравненно более простыми,
чем живые организмы. Однако они не могут быть созданы без органов связи и управления, работающих на значительно более низких уровнях мощности, чем исполнительные механизмы тех же
устройств. Без системы связи и управления невозможно организовать согласованную работу многих элементов, функционирование
каждого из которых должно реагировать как на перемены во внешней среде, так и на перемены функционирования других элементов. Это относится, безусловно, и к живым организмам, перестраивающим свою работу при изменении условий жизнедеятельности,
с чем бы они ни были связаны, в том числе и с изменениями в самом
организме (старость, болезни, травмы и т. п.).
В соответствии с теорией об информационном воздействии,
одним из адекватных средств для такой системы управления на
клеточном уровне является использование монохроматического
когерентного ЭМИ ММД [1, 2, 4, 18, 43]. Электромагнитная энергия является наиболее удобным средством передачи информации
и естественно предположить, что она используется для этих целей
в живой природе. Поскольку система связи должна быть устойчивой по отношению к внешним помехам, целесообразно использование в ней для передачи информации набора монохроматических
(точнее, квазимонохроматических) электромагнитных сигналов
ММД длин волн, практически отсутствующих во внешней среде.
Объем разнообразной управляющей информации, который может
быть передан с помощью такого ЭМИ, соответствует потребностям
27
системы управления восстановительными и приспособительными процессами в живых организмах. Причем использование для
внутренней связи миллиметровых волн отвечает необходимости
передачи и обработки в организме большого объема информации.
С увеличением средней частоты увеличивается и объем информации, которая должна быть передана и обработана в соответствующем диапазоне частот. При этом сильное поглощение волн такого
диапазона в атмосфере способствует уменьшению уровня помех.
Этой же цели (защите от помех) благоприятствует распространение
сигналов в среде, состоящей из тканей, сильно поглощающих миллиметровое излучение и тем самым ослабляющих помехи, поступающие из внешней среды [54].
Высокая действенность слабых нетепловых ЭМИ ММД на организм определяется, по-видимому, тем, что сигналы этого излучения имитируют собственные сигналы управления, генерируемые
живыми организмами при происходящих в них приспособительных и восстановительных процессах. Бывают ситуации, когда по
тем или иным причинам организм не в состоянии вырабатывать
адекватные появившимся нарушениям (возрастные изменения,
травмы, заболевания и т. п.) сигналы управления, либо их выработка существенно замедляется. В этих случаях воздействие соответствующих сигналов от технических сторонних источников когерентных ЭМИ нужного диапазона может восполнить недостающие
сигналы в системе управления или ускорить их генерацию и тем
самым содействовать приспособлению организма к функционированию в изменившихся условиях.
Для получения значительных биологических эффектов в различных частях организма, нередко очень удаленных от облучаемого участка поверхности тела, достаточна ничтожная мощность
ЭМИ. Это обстоятельство впервые навело на мысль об информационной роли миллиметрового облучения, т. е. сигналы СВЧ ЭМИ нетепловой интенсивности оказывают информационное воздействие
на живой организм и способствуют управлению происходящими
в нем процессами. Проникая в ткани организма, излучение играет роль информационных сигналов (на строго определенных резонансных частотах). Эти сигналы осуществляют управление и регулирование активности биологических функций, характерных для
каждого конкретного организма в конкретных дестабилизирующих условиях. Именно в этом, в соответствии с предложенной теорией, и заключается действие СВЧ ЭМИ нетепловой интенсивности
на живой организм, обусловливающее терапевтический эффект.
28
В основе этой концепции лежат следующие основополагающие
факты, позволяющие провести аналогию между системами управления живых организмов и системами управления, используемыми в технике [4, 12, 49, 54]:
1. Пороговая мощность облучения, способная вызвать биологический эффект ничтожно мала в сравнении с тепловой мощностью,
отдаваемой самим организмом во внешнее пространство. Таким образом, существенного энергетического воздействия внешнее СВЧ
ЭМИ нетепловой интенсивности на живой организм не оказывает.
Генерация же такого рода излучения самим организмом не требует
больших энергетических затрат. Аналогия с техническими системами управления очевидна: для осуществления управления и регулирования не нужно сигналов большой мощности, нужны сигналы
на несколько порядков ниже, чем энергия системы в целом.
2. Биологический эффект воздействия не зависит от интенсивности управляющего сигнала в широких пределах. Это обстоятельство как нельзя более характерно для систем управления.
3. Пороговый характер зависимости биологического эффекта от
интенсивности излучения – это необходимое условие работы информационных систем, при невыполнении которого работа системы постоянно нарушалась бы различными внешними наводками и
помехами.
4. Биологический эффект воздействия СВЧ ЭМИ зависит от частоты и проявляется в узкой полосе частот. Зависимость эта носит острорезонансный характер. Отсюда можно сделать вывод о том, что полезная информация в рассматриваемой системе управления заключена
в значении частоты излучения. При многократном экспериментальном воссоздании условий, в которых организм находится под влиянием того или иного дестабилизирующего фактора, значения резонансных частот каждый раз оказываются строго воспроизводимы.
Таким образом, имеет место четко прослеживаемая зависимость биологического эффекта облучения СВЧ ЭМИ от основной информационной характеристики этого излучения – частоты. Такая зависимость
в полной мере характерна и для технических систем управления.
5. Все особенности, перечисленные в пп. 1–4, всегда проявляются совместно, что говорит об их глубинной взаимосвязи.
6. Биологический эффект от воздействия СВЧ ЭМИ низкой интенсивности на ткани организма не проявляется после прекращения организмом жизнедеятельности.
7. Биологический эффект ЭМИ решающим образом зависит от
исходного состояния живого организма, подвергшегося облуче29
нию. Так, если в исходном состоянии некоторая функция организма нарушена или ослаблена в несколько раз, то под действием ЭМИ
ее можно повысить практически до нормального уровня. При этом
СВЧ ЭМИ нетепловой интенсивности не оказывает влияния на текущее функционирование нормально действующего организма.
8. При неконтактном облучении сложных многоклеточных организмов действие облучения может проявиться на органах, удаление которых от места облучения исключает прямое энергетическое воздействие, т. е. область, подвергшаяся облучению, не обязательно совпадает с областью, которая является целью воздействия.
Как правило, одного и того же эффекта можно добиться, облучая
разные области тела, что объясняется разветвленностью каналов
передачи системы управления. Это особенно очевидно в случае
контактного облучения организма. Здесь же следует заметить, что
наиболее чувствительными с точки зрения достижения лечебного
эффекта являются рефлексогенные* зоны (точки акупунктуры*)
[54]. Эффективное действие электромагнитного поля на точки акупунктуры вполне согласуется с теорией об информационном воздействии. В единой информационной системе живого организма
сигналы, периодически усиливаемые за счет энергии метаболизма,
могут распространяться по каналам связи на большие расстояния.
Усиление слабых сигналов не требует больших затрат энергии и
вполне совместимо с энергетическими возможностями организма.
9. В отличие от некоторых других видов облучения, естественных источников ЭМИ ММД в природе не существует. Поскольку
живые организмы в естественных условиях не подвергаются воздействию ЭМИ ММД, то такого рода излучения не могли и не могут оказывать влияние на ход эволюционных процессов. Поэтому
логично предположить, что организм сам способен вырабатывать
такое излучение для организации процессов восстановления и приспособления (гомеостаза). Создание же и облучение искусственным
ЭМИ заданного диапазона имитирует в информационном плане
сигналы самого организма, которые вырабатываются им при нарушении его нормальной жизнедеятельности. Наличие подобных
излучений в окружающей среде нарушало бы работу информационной системы самого организма и вносило бы помехи. Следовательно, использование во внутренней информационной системе
живых организмов сигналов управления, которые не могут быть
имитированы внешними естественными источниками излучения,
присутствующими в окружающей среде, является биологически
целесообразным.
30
10. Если производить облучение тканей, имеющих те или иные
нарушения или повреждения, то биологический эффект снижается. Это можно объяснить нарушением в этих областях информационных каналов связи.
11. Механизм резонансного действия рассматриваемого вида излучений имеет общий характер для живых организмов самой различной степени сложности. Однако сами механизмы, приводимые
в действие сигналами управления, могут существенно отличаться
в зависимости от информационного содержания сигналов и характера (состояния) объектов, на которые они направлены.
Таким образом, может быть проведена достаточно четкая аналогия между функционированием живого организма и работой
очень сложного технического устройства, требующего взаимосвязанной и взаимосогласованной организации его системы управления [12]. Как и в технических устройствах, в исполнительных
системах живых организмов потребляется значительная (в сравнении с информационной системой) энергия. Требования к условиям эффективности выработки этой энергии соответственно
велики. Форма же вырабатываемых сигналов и их изменения во
времени определяются слабыми сигналами, вырабатываемыми
в информационной части системы или организма. В таком разделении единых систем или органов на информационную часть,
функционирующую на уровне очень малой мощности, и управляемую ею мощную часть заложена основа их совместной высокой
эффективности.
1.5. Механизмы реализации процессов управления
в организме с помощью информационных сигналов,
вырабатываемых организмом под действием внешнего ЭМИ
ММД нетепловой интенсивности
В предыдущих подразделах говорилось о возникновении в живом организме под действием миллиметрового излучения специфических биологических эффектов, связанных с нормализацией
функционирования организма в целом. Остановимся на механизме
их возникновения. Очевидно, что подобные положительные эффекты обусловлены цепочкой последовательных реакций организма
на информационное СВЧ ЭМИ. Тогда сразу же возникает вопрос:
какие элементы организма реагируют на сигналы столь высокой
частоты?
31
Любые оценки, начиная с первых попыток теоретического анализа экспериментальных фактов, связанных с воздействием ЭМИ
ММД на живые организмы, говорят о том, что реагируют на воздействие такого ЭМИ клетки и их элементы, в частности мембраны
[1, 3, 10, 12].
В настоящее время все еще отсутствует четкое теоретическое
представление о механизмах воздействия ЭМИ ММД низкой интенсивности на живой организм, но имеют место некоторые модели.
Одна из точек зрения, рассматриваемая в [1, 3, 10], представляется наиболее обоснованной. Поэтому для объяснения специфического воздействия ЭМИ ММД на организм и механизма его
реализации предложим именно эту концепцию. В соответствии
с ней первичной мишенью воздействия миллиметрового ЭМИ на
организм являются клетки и клеточные мембраны. В них под влиянием ЭМИ возбуждаются когерентные колебания. Малая величина мощности, необходимой, а точнее, достаточной для обеспечения
информационного воздействия, свидетельствует о двух возможных
вариантах возбуждения: либо клетки при определенных биологических условиях находятся в состоянии, близком к порогу возбуждения генерации, либо в клетках еще до начала действия ЭМИ уже
имеет место генерация специфических сигналов. В первом случае
выработка клеткой информационного сигнала подобна усилению
сигнала в регенеративном усилителе. Во втором случае облучение
ЭМИ сводится к синхронизации сигналов, генерируемых многими
осцилляторами. Если принять во внимание неустойчивость процессов в регенеративных усилителях, не соответствующую устойчивости и надежности функционирования живых организмов,
более естественным представляется второй вариант. Он определяется синхронизацией колебаний многих осцилляторов (клеточных
мембран и связанных с ними белковых молекул) на определенных
резонансных частотах.
Важно определить, что подразумевает термин «синхронизация»
в данном контексте. В биологии этот термин означает приведение
в соответствие фаз биологического развития отдельных органов,
в радиофизике – приведение в соответствие фаз электромагнитных
колебаний отдельных осцилляторов. Здесь же речь идет о синхронизации фаз электромагнитных колебаний, связанных с жизнедеятельностью клеток. При этом предполагается синхронизация
фаз колебаний как осцилляторов в пределах одной клетки, так и
системы клеток. Каким же образом все это происходит в клетках
организма?
32
1.5.1. Возбуждение акустоэлектрических волн
в клеточных мембранах под воздействием внешнего ЭМИ.
Резонансы в клеточных мембранах
Представление о природе осцилляторов когерентных колебаний
может дать возможность возбуждения в липидных клеточных мембранах под воздействием внешнего СВЧ ЭМИ акустических волн
«шепчущей галереи» [12].
Они представляют собой акустические волны, не излучающиеся во внешнюю среду благодаря полному внутреннему отражению.
Оценим скорость распространения и длину этих акустических
волн, связанных с деформацией мембран.
Клеточные мембраны, как уже отмечалось, представляют собой
тонкие оболочки, поэтому к ним достаточно хорошо применима математически развитая теория тонких оболочек. Согласно этой теории сферическая оболочка характеризуется некоторым модулем
упругости Еy. Применительно к клеточным мембранам
Еу = Еоб/c,
где Еоб = 0,45 Н/м – модуль упругости растяжения оболочки;
c = 3⋅10–9 мм – толщина клеточной мембраны.
Эти данные позволяют оценить скорость распространения акустической волны вдоль поверхности мембраны
nï =
Eîá
,
rc
где r – плотность липидного (жироподобного) слоя, которую для
количественной оценки можно взять равной 800 кг/м3 [12].
Вычисленная таким образом величина скорости распространения поверхностной акустической волны nп равна 400 м/с. Это означает, что, взаимодействуя с мембранами клеток, электромагнитные
волны ММД как бы замедляются до скорости акустических волн.
Сопоставив далее известные соотношения
L = nп/f и l = c/f,
где L – длина акустической волны; l – длина волны в свободном
пространстве; с – скорость света; f – частота внешнего излучения,
оценим длину акустической волны, возбуждающейся в клеточных
мембранах. Очевидно, что длина акустической волны L будет короче длины волны в свободном пространстве l приблизительно в 106
раз, так как скорость распространения акустической волны вдоль
33
мембраны примерно в 106 раз меньше скорости распространения
электромагнитной волны в свободном пространстве.
Действительно, с точки зрения теории об информационном воздействии, управляющая система должна обеспечивать многообразие управляющих сигналов. Они должны в полной мере соответствовать сложности объекта управления, которым в данном случае
является живой организм. Внешние сигналы могут оказывать воздействие на внутриклеточные процессы только при условии, что
длины волн этих сигналов в среде клеток будут меньше линейных
размеров последних (в среднем объем клетки составляет 10–16 м3).
Это требует использования очень коротких длин волн, т. е. очень
малых даже в сравнении с линейными размерами клетки. В пределах частот, приемлемых для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма (кванты которых не настолько велики, чтобы
серьезно нарушить структуру клеток), наименьшая длина волны
соответствует ЭМИ ММД.
В период жизнедеятельности организмов клеточные мембраны
поляризованы за счет естественного электрического поля. На них
имеется постоянная разность потенциалов, соответствующая напряженности электрического поля примерно 107 В/м. Благодаря
этому, распространяясь вдоль поверхности мембран, акустические
волны, связанные с их упругими деформациями, вызывают появление переменной составляющей электрического поля. Такой
процесс ведет к образованию и распространению так называемых
акустоэлектрических волн. В них имеет место периодическое преобразование энергии электромагнитного поля в энергию упругих
деформаций и наоборот. Изменение электрического поля акустоэлектрической волны происходит с той пространственной и временной периодичностью, что и изменение поля акустической волны:
æ 2πx ö÷
æ 2πz ö÷
E0 (t) = A sin(wt)cosçç
expçç,
(1.1)
ç L ÷ø÷
ç L ÷ø÷ è
è
где x – текущая координата при распространении волны вдоль поверхности мембраны; z – расстояние от мембраны.
Пространственный период переменной составляющей электрического поля акустоэлектрической волны равен длине волны акустических колебаний. Например, для бактерии кишечная палочка,
имеющей диаметр около 0,65 мкм, при возбуждении колебаниями
с длиной волны в свободном пространстве l = 6,5 мм (f = 46,1 ГГц)
длина волны в мембране L соизмерима с размерами самой клетки и
приблизительно равна 10 нм [12, 49].
34
Как видно из выражения (1.1), поле акустоэлектрических волн
при удалении от поверхности мембраны спадает по экспоненциальному закону в соответствии с выражением exp(2πz/L).
Омические потери при распространении акустоэлектрических
волн в липидных мембранах составляют приблизительно 0,25 Ом/
см, что связано с полным внутренним отражением [2].
Мембраны ряда клеток и субклеточных элементов имеют форму
цилиндров. Если колебания возбуждаются по периметру боковой
поверхности этих цилиндров, то условия наступления резонанса
определяются равенством параметра πd (d – диаметр цилиндра)
целому числу N длин акустических волн L, т. е.
N = πd/L,
N
f=
Eîá
rc
Nn ï
=
.
πd
πd
Разделение по частоте между соседними резонансами, соответствующее изменению N на ±1, равняется
Eîá
rc
nï
∆f =
=
.
πd
πd
Информационное действие ЭМИ на клетки связано с частотой f,
по-видимому, в значительной мере через N. Величина N определяет разделение по частоте между соседними резонансами в клеточной мембране. При большом числе видов колебаний, характеризующемся малыми вариациями N, можно осуществить достаточно
плавную регулировку происходящих в клетке процессов. Этим
определяется возможность тонкого и гибкого управления функционированием клеток с помощью изменения частоты f.
Из проведенного анализа можно сделать несколько выводов,
важных с точки зрения закономерностей проявления биологического эффекта. Прежде всего, становится понятным: 1) чем объясняются резонансные реакции мембран клеток на внешнее миллиметровое ЭМИ, несмотря на далеко не пренебрежимые потери в
биологических средах; 2) наличие в спектре внешнего излучения
многих резонансных полос, которым соответствует близкий биологический эффект. И то и другое связано с тем, что клеточные
мембраны представляют собой для акустических колебаний резо35
нансные системы, в которых может возбуждаться большое число
видов колебаний (многомодовые системы). Некоторые из них (мало
отличающиеся величиной N) близки с точки зрения картины возбуждающихся полей. Кроме того, разные серии резонансных полос
могут соответствовать различным мембранам клетки. Клетка может иметь в своем составе несколько мембран, например мембраны
внутриклеточных элементов (вакуолей, митохондрий и т. п.). Поэтому они могут возбуждаться в разных поддиапазонах.
Становится ясным также почему, с точки зрения биологического эффекта, действие СВЧ ЭМИ проявляется только после нескольких сеансов облучения и на текущее функционирование здоровой
клетки действует относительно слабо. Дело в том, что вычисленное
выше значение скорости волны nп = 400 м/с соответствует ее замедлению (снижению ее скорости по отношению к скорости света
в вакууме) почти в миллион раз. Поэтому, поле практически вплотную прилегает к мембране. Расстояние от поверхности мембраны,
на котором амплитуда поля снижается в e раз, для длины волны
l = 5,0 мм составляет приблизительно 1 нм [12, 49]. Для того чтобы
такая система оказалась связанной с волной, распространяющейся
во внешней среде, необходимы специальные элементы связи, организация которых требует определенного времени. Отметим также, что такие элементы связи возникают лишь в неблагоприятных
биологических условиях или под воздействием внешнего ЭМИ.
В нормальных условиях мембраны практически не излучают миллиметровые волны; соответственно ими почти не воспринимается
внешнее излучение и высокоорганизованная энергия когерентных
колебаний организмом бесполезно не растрачивается.
Процессы формирования на поверхности клеточных мембран
белковых подструктур и осуществления связи электромагнитных
колебаний, возбужденных в клеточных мембранах, с окружающей
средой подробно будут рассмотрены в п. 1.5.2.
В заключение отметим, что возбуждение в клеточных мембранах акустоэлектрических волн может быть связано не только с воздействием внешнего миллиметрового облучения. Акустоэлектрические волны, а также связанные с их возникновением процессы
формирования белковых подструктур и фазирования колебаний
отдельных осцилляторов могут происходить в отсутствие внешнего
облучения под действием неблагоприятных факторов.
Рассмотрим случай, когда нормальное функционирование живого организма нарушено вследствие тех или иных дестабилизирующих факторов. Это может быть любое заболевание, травма, воз36
растные изменения, а также воздействие неблагоприятных условий
окружающей среды (например, рентгеновское или радиационное
излучение, действие токсических веществ и др.). В этих случаях,
еще до того, как появится отклонение от нормы в общем функционировании организма, произойдут нарушения его деятельности на
клеточном уровне. Другими словами, возникнут аномалии в функционировании клеток, вызванные многочисленными деформациями клеточных мембран [55]. Причем характер искажения мембран
связан непосредственно с особенностями заболевания или неблагоприятного воздействия. (В дальнейшем это может определяющим
образом повлиять на характеристики возбуждаемых в клеточных
мембранах колебаний.) Деформации мембран клеток, в свою очередь, являются причиной нарушения их электрической симметрии, обусловленной постоянным электрическим полем поляризации мембран. Эти процессы приводят к появлению переменных
во времени составляющих электрического поля и поля, связанного
с упругими деформациями мембран клеток. Таким образом, происходит периодическое преобразование энергии упругих деформаций
в энергию переменного электрического поля, т. е. имеет место распространение акустоэлектрической волны.
1.5.2. Формирование на поверхности клеточных мембран
белковых подструктур. Осуществление связи колебаний,
возникающих в клетках организма, с окружающей средой
Известно, что при отсутствии нарушений нормального состояния организма клетки не генерируют когерентных сигналов миллиметрового диапазона, излучающихся во внешнюю среду [49,
50]. Тем не менее в клетках, в том числе вблизи поверхности мембран, имеют место колебательные процессы молекул белка [12,
49, 50]. Источником такого рода колебаний является постоянное
поступление энергии метаболизма. Колебания белковых молекул
вблизи определенных резонансных частот носят шумовой характер. Спектр этих шумов мало отличается от спектра теплового излучения при определенной температуре, а интенсивность шума
определяется возбудившей его энергией метаболизма. Колебания
молекул белка, происходящие на уровне шумов, никак не связаны с окружающей средой. При этом излучение в окружающее пространство и восприятие внешних ЭМИ миллиметрового диапазона
ничтожно малы.
37
Действительно, для здорового организма такая связь привела бы
к неоправданно бесполезным потерям энергии. В то же время, если
придерживаться теории об информационном воздействии ЭМИ ММД,
для организма с нарушенным функционированием связь колебаний,
возникающих в клетках, с внешней средой могла бы стать полезной.
Она могла бы создать условия, необходимые для организации приспособительных и восстановительных процессов или их ускорения.
Очевидно, что для того чтобы могла осуществляться связь
с окружающей средой колебаний, возникающих в клетках в период нарушения его функционирования, необходимы специальные
элементы связи. При этом их структура должна соответствовать,
по крайней мере, двум основным требованиям [1, 49, 56]:
1) они должны обеспечивать связь с внешней средой, т. е. прием
и излучение информационных управляющих сигналов;
2) элементы связи должны в полной мере соответствовать всему разнообразию возможных нарушений в клетке, а следовательно, и в организме. Иными словами, должны обеспечивать каждый
раз информационное воздействие, адекватное конкретным новым
условиям функционирования (частота информационного сигнала
определяется рядом причин: видом патологии, степенью тяжести
заболевания, индивидуальными особенностями пациента и т. д.).
С точки зрения выдвинутых требований привлекают внимание
временные структуры – септы, – появляющиеся на поверхности
мембран [1, 49, 56]. Они представляют собой периодические подструктуры, образованные конгломератами белковых молекул. Их
появление совпадает с моментами перестройки работы организма в
изменившихся условиях его функционирования. Поэтому вполне
логично предположить, что именно они выполняют роль элементов
связи, посредством которых осуществляется управление восстановительными и приспособительными процессами. Тогда процессы нормализации функционирования организма в конечном итоге оказываются связанными с образованием и расформированием белковых
подструктур. Следовательно, очень важным представляется рассмотрение процессов, результатом которых является формирование септ
и осуществление с их помощью связи с окружающей средой.
1.5.2.1. Формирование на поверхности клеточных мембран
белковых подструктур
Как было показано ранее, под действием внешнего ЭМИ ММД
на поверхности клеточных мембран возбуждаются акустоэлектрические волны. Их распространение связано с упругими деформаци38
ями мембран клеток. Источником деформаций также может стать
воздействие на организм различных неблагоприятных факторов.
Остановимся более подробно на процессах, которые вызываются
в клетках организма такими упругими деформациями. Для этого
вновь обратимся к теории тонких оболочек.
Согласно этой теории, сферическая оболочка (мембрана клетки) радиусом r и толщиной c при действии на нее сосредоточенной
силы f1 прогнется на глубину h (рис. 1.4), определяемую следующим выражением:
h=
r 2f12
9π2C2 Eó2c5
,
где Ey – модуль упругости мембраны; С = 0,18 – коэффициент пропорциональности [12, 56].
Напомним, что возникновение силы f1 может быть обусловлено либо возбуждением в клеточных мембранах акустических волн
(волн «шепчущей галереи»), либо воздействием на мембраны дестабилизирующих факторов, например заболевания.
Применительно к тонким оболочкам Ey = Eоб/c, где Eоб – модуль упругости растяжения оболочки. Для клеточных мембран
Eоб = 0,45 Н/м, c = 3⋅10–9 мм [12, 50, 56].
Отсутствие данных о схемах нагружения мембран и характере их дефектов не позволяют рассчитывать на большее, чем качественные оценки. Тем не менее имеющихся данных вполне достаточно для оценочного расчета. Будем считать, что при деформации
тонкая оболочка мембраны прогнулась на величину h = r. Возьмем
h=r
h=r
r
r
Рис. 1.4. Деформации оболочек мембран и образование септ
39
r = 2,5⋅10–6 м и рассчитаем величину внешней деформирующей
силы f1, воздействующей на мембрану. В этом случае f1 будет определяться следующим выражением:
f1 = 3πCEîá
c3
.
r
Подставив в это выражение соответствующие данные, получим,
что сила, вызывающая прогиб мембраны величиной r, имеет порядок f1 ≈ 10–10 Н.
Если действие на мембрану силы f1 является непродолжительным и затем полностью снимается, можно говорить о восстановлении формы ее мембраны, а значит, и о восстановлении исходного
состояния клетки. Ведущие к этому процессы являются восстановительными.
Если же действие дестабилизирующего фактора (силы f1), раз
возникнув, длится долго, то клетка может к нему приспособиться.
Мерой длительности в данном случае можно считать время, определяемое циклом наиболее продолжительных процессов в одиночной
клетке. При этом в ней происходят внутренние изменения, стремящиеся вернуть клетку к оптимальному функционированию в изменившихся условиях. Этому оптимуму соответствует уже новое
состояние клетки, отличное от исходного, поэтому здесь имеют место приспособительные процессы. Приспособительные и восстановительные процессы, происходящие в клетках, объединяют общим
термином – процессы адаптивного роста. Однако между ними существуют важные принципиальные различия.
При определенном прогибе деформации мембран становятся
пластическими, необратимыми. Это происходит в том случае, когда действие внешней силы в зоне сильного местного прогиба превосходит предел упругости мембраны x. Упругие деформации переходят в пластические, если выполняется следующее условие:
h3 c ³
kx
,
Eó
где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрических характеристик мембран и характера их силового нагружения.
Пластические деформации с прекращением действия силы не
устраняются. Сущность же приспособительных процессов сводится к максимальному уменьшению степени деформации.
40
Деформации клеточных мембран, делающие клетки электрически асимметричными, заставляют белковые молекулы стягиваться из цитоплазмы к поверхности мембраны и адгезироваться к
ней. Таким образом, на поверхности мембран клеток и появляются
сложные белковые подструктуры – септы (см. рис. 1.4). Оценим
силы, действующие на мембрану в результате ударов о ее поверхность белковых молекул.
Пусть f2 – сила, действующая на белковые молекулы вблизи поверхности мембраны (сила притяжения), которая согласно теории
тонких оболочек определяется выражением
¶
f2 » [ DE(z) ],
¶z
где D ≈ 10–27 Кл⋅м ≈ 102 – 103 Дебай – дипольный момент белковой
молекулы.
Сила f2 определяется комбинацией двух электрических полей:
æ 2πz ö÷
Å(z) = Eì + E0 expçç,
çè L ÷÷ø
где Ем = 107 В/м – постоянное естественное поле поляризации мембран; E0 – переменная составляющая электрического поля стоячей
акустоэлектрической волны, определяющаяся выражением (1.1).
Амплитуда Е0 переменного электрического поля акустоэлектрической волны значительно меньше постоянного поля поляризации в мембране, т. е.
E0 << Eм.
Поэтому сила f2, притягивающая белковые молекулы к поверхности мембран, зависит в основном от постоянного поля поляризации мембран. Таким образом, можно считать, что в области внедре¶
ния белковых молекул в мембрану
[ DE(z)] » cos t.
¶z
Тогда сила f2, действующая на белковую молекулу вблизи поверхности клеточной мембраны, будет определяться следующим
выражением:
DEì
f2 =
.
c
Элементарный оценочный расчет, с учетом приведенных ранее
значений величин D, Ем и c, показывает, что сила f2 имеет порядок
10–10−10–11 Н. Отсюда становится очевидным, что она, оставаясь
примерно постоянной в течение периода торможения белковых мо41
лекул у поверхности мембраны, равняется силе реакции мембраны
f1. Следовательно, силы, связанные с ударами белковых молекул
о мембрану, могут в значительной мере обеспечить стабилизацию
формы мембраны (с этим связаны восстановительные процессы в
мембране) и частичное устранение ее пластических деформаций
(приспособительные процессы). Адгезия из цитоплазмы белковых
молекул к поверхности деформированной клеточной мембраны ведет к эффективному увеличению ее толщины c в ходе образования
белковых подструктур. В конечном итоге это приводит к некоторому упрочению мембран и в какой-то степени ограничивает их деформацию. Поскольку в местах острых искажений амплитуды полей у поверхности мембран возрастают, бомбардирующие потоки
наиболее интенсивно воздействуют именно на искаженные участки. Это и определяет процесс постепенной ликвидации искажений.
Однако пластические деформации полностью не устраняются, так
как связаны с необратимыми молекулярными перестройками и нарушением межмолекулярных связей.
Необходимо отметить также, что сам процесс смещения белковых молекул вдоль поверхности мембран в зону формирования временных структур носит, по-видимому, диффузионный характер и
поэтому длителен. Рост амплитуды поля акустоэлектрической волны мало его ускоряет [12, 50, 56].
Аналогичные процессы, связанные с формированием белковых
подструктур со стороны внутренней поверхности мембраны, происходят при ее выпячивании в результате деформаций (см. рис. 1.4).
Белковые молекулы притягиваются к поверхности мембраны из
среды, окружающей клетку, и обеспечивают тем самым стабилизацию ее формы.
Оценка энергии, сообщаемой мембране белковыми молекулами
при ударах о ее поверхность, позволяет сделать вывод, что в конечном итоге она приблизительно равна средней кинетической энергии теплового движения молекул [1, 49, 50].
Заметим также, что малая асимметрия может иметь место и у
нормально функционирующих клеток. Это, вероятно, объясняет
наблюдаемую медленную перестройку системы функционирования здоровых клеток под воздействием внешнего облучения ЭМИ.
Такая перестройка осуществляется поэтапно, за несколько сеансов
облучения. В результате этого подструктуры могут образовываться
на не искаженных по форме мембранах. Такой процесс позволяет
с помощью внешнего СВЧ ЭМИ приспособить функционирование
организма к еще не наступившим неблагоприятным условиям.
42
Рассмотренный процесс стабилизации формы мембран за счет
сил их реакции на внешнюю деформирующую силу, может обеспечить только частичное устранение возникающих пластических деформаций. Восстановление нормального функционирования организма связано не только с формированием белковых подструктур,
но и с синхронизацией и излучением электромагнитных колебаний.
1.5.2.2. Процессы, связанные с синхронизацией и излучением
когерентных колебаний клеточными мембранами
В результате формирования на мембранах клеток белковых подструктур молекулы белка адгезируются на поверхности мембран.
Как известно, белковые молекулы, обладая дипольным моментом,
колеблются вблизи некоторых собственных резонансных частот.
Эти частоты и частоты акустоэлектрических колебаний, возбуждаемых в клеточных мембранах, достаточно близки. Поэтому может
возникнуть ситуация, когда частоты колебаний адгезированных
мембраной белковых молекул совпадают или приближаются к частотам колебаний, возбужденных в клеточных мембранах. В этом
случае наблюдается их синхронизация и связанное с ней когерентное сложение мощностей [1, 49, 50, 56].
С точки зрения возникновения в клеточной мембране когерентных колебаний, наиболее вероятным представляется механизм
длительного или многократного взаимодействия переменного
электрического поля мембраны с зарядами, связанными с белковыми молекулами [12]. Он в какой-то степени подобен механизму
возбуждения колебаний в системе многорезонаторного магнетрона. Коротко суть его заключается в следующем.
Белковые молекулы обладают большим молекулярным весом,
а значит, характеризуются значительным запасом энергии. В ходе
взаимодействия белковых молекул с мембраной эта энергия может
быть передана переменному электрическому полю мембраны. Процесс возникновения генерации можно представить как процесс фазирования колебаний отдельных белковых осцилляторов, связанных с мембраной. Фазирование колебаний белковых осцилляторов
акустической составляющей поля акустоэлектрической волны осуществляется за счет взаимодействия зарядов белковых молекул с
электрической составляющей поля этой волны. Равноправен, повидимому, и обратный механизм. Фазирование колебаний электрической составляющей поля волны в мембране сопровождается
передачей энергии белковых осцилляторов ее акустической состав43
ляющей. При этом затраты энергии на фазирование колебаний осцилляторов малы по сравнению с их собственной энергией.
В соответствии с описанным механизмом возникновения генерации можно сделать вывод о том, что ее могут вызвать немногочисленные белковые осцилляторы. Когда же клетка подвергается
неблагоприятным воздействиям, возникает необходимость в излучении сигналов, управляющих процессами восстановления. Тогда
белки из цитоплазмы стягиваются к мембране и ассоциируются с
ней. Это должно содействовать увеличению тока и, соответственно,
мощности колебаний, возбужденных в мембране.
Генерация и излучение происходят на определенных резонансных
частотах в пределах относительно узких частотных полос. Это объясняется наличием колебательных процессов молекул белка вблизи некоторых резонансных частот. Вследствие синхронизации колебаний
множества белковых осцилляторов интенсивность излучения в этих
полосах, при той же возбуждающей энергии метаболизма, увеличивается. Это приближает клетку к режиму самовозбуждения когерентных колебаний и обеспечивает увеличение эффективности передачи
энергии колебаний в окружающее пространство. Остается только
добавить, что процессы синхронизации и усиления колебаний могут
быть значительно ускорены (или даже инициированы) под воздействием внешнего когерентного сигнала миллиметрового диапазона.
Теперь вернемся вновь к вопросу о том, каким образом осуществляется связь колебаний, возникших в клеточной мембране с окружающей средой. Как мы выяснили, адгезия белковых молекул к
поверхности мембраны обусловлена, главным образом, действием
постоянного электрического поля поляризации мембран. Переменная же составляющая электрического поля определяет форму
образующихся белковых подструктур. Из выражения (1.1) видно,
что пространственный период изменения вдоль мембраны силы,
притягивающей белковые молекулы к ее поверхности, составляет
L (а не L/2, как в стоячей волне). В соответствии с этим поверхность
подструктур, формирующихся на мембране, является неоднородной и имеет выступы, причем выступающие элементы смещены относительно друг друга на L [1, 50, 56].
Действительно, исследование поведения клеток в период воздействия на них неблагоприятных факторов, проведенное с использованием электронной микроскопии, показало следующее [1, 50, 56]:
на поверхности мембран появляются периодические структуры
выступов, смещенных друг относительно друга приблизительно на
10 нм, т. е. на величину длины замедленной волны L.
44
Это особенно важно, когда речь идет об излучении во внешнее
пространство или приеме электромагнитных волн той же частоты
извне. Дело в том, что если от точек на мембране, в которых колебания происходят в одной и той же фазе, отвести колебания на
расстояние всего порядка L/2 от поверхности, то вне мембраны
возбудится обычное переменное во времени поле. Уменьшение его
амплитуды при удалении от места возбуждения будет связано уже
не с полным внутренним отражением, а в основном с активными
потерями в среде. Таким образом, сформированная на мембране
белковая периодическая структура может быть представлена как
своеобразная антенная решетка, состоящая из системы штыревых
излучателей.
На первый взгляд может показаться, что, поскольку L зависит
от частоты внешнего излучения, определенное расстояние между
выступами должно свидетельствовать об узкополосности осуществляемой связи. На практике это не так. Реальное число выступов в
периодических структурах относительно невелико (до 5-6). Форма
их при этом заметно варьируется. Поэтому с их помощью может
быть осуществлена связь в широком диапазоне частот при расстоянии между выступами, равном среднему значению L для этого диапазона. Кроме того, периодические структуры на мембранах обычно возникают в областях, где имеет место выпячивание мембран.
Эти выпячивания, уже сами по себе, обеспечивают некоторую (хотя
при отсутствии выступов и очень слабую) связь высокочастотных
полей в мембране с внешним пространством.
1.5.3. Возможные пути распространения информационных сигналов
в организме. Завершение восстановительных процессов
Для законченности картины необходимо, хотя бы в общем виде,
обсудить еще один немаловажный вопрос. Каким образом информация, носителями которой являются поля, возбуждаемые в мембране, передается в организме и может вызвать необходимые перестройки в его функционировании?
Прежде всего, требуется ответить на вопрос: как могут длительно поддерживаться колебания в среде с такими большими потерями, которые характерны для тканей организма? Ответ на него был
дан еще Шрёдингером. Он указывал, что в живых организмах,
имеющих и непрерывно пополняющих (в основном за счет метаболизма) запасы энергии, эти потери могут быть скомпенсированы.
45
Такая компенсация потерь вполне возможна и совместима с энергетическим балансом живых организмов, поскольку она должна
осуществляться лишь на определенных частотах, в ограниченные
промежутки времени и в ограниченных областях. Наличие запасов
энергии позволяет организму обеспечить необходимое для внутренней организации связей распространение сигналов на достаточно
большие расстояния. При этом сигналы не затухают благодаря
их периодическому усилению. Этот процесс, очевидно, в какой-то
степени подобен процессу распространения в организме нервных
импульсов, который хорошо изучен и много раз рассматривался в
литературе, например в [14].
Однако, из-за того что запасы энергии в организме все же ограничены, сигналы связи и управления распространяются, повидимому, лишь по определенным каналам. Пока еще не найден
однозначный ответ на вопрос: какова природа этих каналов и каковы пути распространения сигналов, генерируемых клетками в период нарушения нормальной жизнедеятельности организма. Распространение информационных сигналов может происходить, например, вдоль различных волокнистых структур, играющих роль
волноводов [1, 50, 56]. Поэтому возможно, что волокнистость многих структур живых организмов отчасти определяется ее целесообразностью для направленной передачи сигналов связи и управления. Также вполне возможно, что для этих же целей используется
и эндоплазматическая сеть клеток различных тканей организма [1,
50, 56]. Как известно, она представляет собой сложную мембранную систему, роль которой заключается в обеспечении внутриклеточной проводимости, облегчающей обмен веществ. Поэтому эндоплазматическая сеть, как система деформируемых мембранных
элементов, может служить проводником информационных управляющих сигналов, регулирующих процессы жизнедеятельности.
Еще одним возможным способом распространения информационных сигналов в организме могут служить система кровообращения
и лимфатическая система [1, 2, 56]. Речь идет о распространении
через кровоток и лимфоток клеток крови, генерирующих колебания КВЧ-диапазона. Энергия этих клеток может частично передаваться другим клеткам, например, в лимфатических узлах. Кровоток и лимфоток сами по себе никак не связаны с затратами КВЧэнергии, поэтому потери при таком варианте распространения информационных сигналов в организме должны быть невелики.
И, наконец, последний вопрос в этом разделе, который мы также кратко рассмотрим, – завершение восстановительных (приспо46
Нарушение функционирования организма
вследствие заболевания, травмы, старения
или воздействия неблагоприятных факторов
Деформация клеточных мембран вследствие аномалий в их функционировании;
нарушение электрической симметрии
в клетках
Возникновение условий для
преимущественной генерации
мембранами колебаний
Синхронизация колебаний
в результате совпадения
частот многих осцилляторов
Формирование белковых
структур
Синхронизация под
воздействием внешнего сигнала миллиметрового диапазона
Внешний
когерентный
КВЧ-сигнал
Излучение управляющих информационных
сигналов клетками организма
Ликвидация возникших нарушений
функционирования организма
Расформирование белковых подструктур,
прекращение преимущественной генерации
на резонансных частотах
Рис. 1.5. Обобщенная структурная схема механизма воздействия
КВЧ ЭМИ на организм
собительных) процессов, связанное с нормализацией функционирования организма. После ликвидации возникшего нарушения
клетки приходят в свое нормальное состояние. Деформации мембран, а значит, и аномалии в функционировании клеток почти
полностью исчезают (кроме случаев длительных неблагоприятных
воздействий). Исчезает электрическая асимметрия мембран и,
следовательно, происходит расформирование образовавшихся на
их поверхности белковых подструктур. При этом молекулы белка
переходят в цитоплазму клетки (или в среду, окружающую клетку с внешней стороны). В отсутствие белковых подструктур клетки
продолжают генерацию колебаний, однако теперь эти колебания
уже не связаны с окружающей средой и поддерживаются только
процессами метаболизма, происходящими в организме [1, 56].
47
Таким образом, нормализация функционирования, а следовательно, и достижение биологического эффекта, связано с образованием и расформированием на поверхности клеток белковых
подструктур (септ). Распространение в организме и излучение
в окружающую среду информационных сигналов является следствием синхронизации колебаний многомодовых резонансных систем,
в роли которых выступают клетки и связанные с ними белковые
молекулы. Внешний же сигнал ММД способен резко интенсифицировать процессы построения белковых подструктур и тем самым
как бы восполнить недостающие информационные сигналы.
Все описанные в подразд. 1.5 процессы можно свести к упрощенной структурной схеме (рис. 1.5), которая помогает понять механизмы достижения биологического эффекта при воздействии на
организм нетеплового ЭМИ ММД. Кроме того, приведенное в этом
разделе объяснение роли миллиметрового ЭМИ в восстановительных и приспособительных процессах помогает понять физическую
природу и биологический смысл КВЧ-терапии как средства ускорения лечебного процесса.
1.5.4. Обоснование возможности применения методов
КВЧ-терапии для лечения многих заболеваний
Строго обосновать возможность и эффективность использования
КВЧ-внешних сигналов для лечения заболеваний невозможно без
понимания двух аспектов:
1) теории об информационном воздействии КВЧ ЭМИ на организм;
2) принципов реализации механизмов управления процессами
в организме под действием этого излучения.
Гармоничное функционирование живых организмов в условиях непрерывных изменений (в окружающей среде и в них самих)
возможно только при взаимосвязанных и взаимосогласованных
реакциях всех клеток организма на происходящие изменения. Реакция на них каждой клетки и их взаимосвязь требуют энергетических затрат и определенного характера сигналов, воздействующих на каждую из клеток в ответ на каждое конкретное изменение
условий функционирования. Известно, что в организме человека
примерно 1015 клеток, т. е. миллион миллиардов. Следовательно,
управляющая система многоклеточного живого организма должна
быть очень и очень сложной. Она должна обеспечивать регулиро48
вание и формирование в организме упомянутого множества сложных, непрерывно изменяющихся во времени сигналов. Никакая
искусственная система не способна адекватно подменить естественную кибернетическую систему, управляющую процессами поддержания гомеостаза в организме. Только управляющая система самого организма способна справляться с такой задачей. Для организма
человека она может быть уподоблена совокупности 1015 взаимосвязанных и взаимосогласованно работающих суперкомпьютеров,
и для полноценного поддержания гомеостаза в организме такая
система используется полностью. По сравнению с ней любые лекарственные и иные лечебные средства примитивны и, конечно,
не могут подменить эту сложную систему в сколько-нибудь существенной степени.
Применение внешнего когерентного миллиметрового излучения в целях нормализации управления процессами в организме
открывает в медицине новое направление («информационная биология», «информационная медицина»), а вместе с тем и новые возможности [49, 50]. Исследования в этой области подразумевают
изучение методов управления функционированием живых организмов, включая организм человека, которые не связаны со сколько-нибудь существенными затратами энергии в системе управления. К таким методам с полным основанием можно отнести методы
КВЧ-терапии. Кроме того, к категории информационных относятся и терапевтические методы, основанные на воздействии на организм магнитных полей, а также слабом воздействии на рефлексогенные зоны и т. п.
Чтобы остановиться на рассмотрении возможности применения методов информационного воздействия, используемых в КВЧтерапии, коротко напомним механизм воздействия на организм
сигналов миллиметрового излучения (см. рис. 1.5).
Как уже отмечалось, в нормальном состоянии клетки электрически симметричны и когерентных колебаний, излучающихся в
окружающую среду, не генерируют, т. е. с точки зрения информационной теории затраты энергии на целенаправленное управление
равны нулю. Если же в силу каких-либо воздействий электрическая
симметрия клеток нарушается, то в соответствии с принципом Ле
Шателье*, они начинают генерировать колебания, возвращающие
клеткам электрически симметричное состояние. В теории систем
управления принцип Ле-Шателье сводится к следующему: реакция находящейся в состоянии устойчивого равновесия системы
на возмущающее ее воздействие (но не приводящее к необратимым
49
последствиям) всегда сводится к уменьшению эффекта от этого
воздействия. Примером реализации принципа Ле-Шателье в биосистемах может являться гомеостаз. Генерация колебаний связана
с формированием на клеточных мембранах белковых подструктур,
состоящих из белковых молекул, притягиваемых к мембране. Затрачиваемая на это небольшая энергия является энергией метаболизма.
При этом внешний когерентный КВЧ-сигнал, совпадающий по частоте с колебаниями, возникающими в клетках организма, приводит к синхронизации и усилению генерируемых колебаний, резко
интенсифицируя процесс формирования белковых подструктур. Более того, внешний КВЧ-сигнал соответствующей частоты способен
сам вызвать генерацию управляющих информационных сигналов в
клеточных мембранах. При этом образовывается резонансная система, включающая в себя мембрану и подструктуры, которая на определенном этапе формирования обеспечивает уже самостоятельную
генерацию клеткой когерентных колебаний [49, 50, 56].
При отсутствии внешнего когерентного КВЧ-сигнала (сигнала КВЧ терапевтических установок) процесс формирования подструктур и начала самостоятельной генерации может замедляться тем существеннее, чем слабее организм, в котором произошли
нарушения. Дело в том, что если организм ослаблен болезнью, его
резервные возможности невелики. Это означает, что такой организм не обладает достаточным запасом энергии, необходимой для
самостоятельной организации восстановительных процессов. Поэтому в ослабленном организме процессы восстановления его нормального функционирования значительно замедляются. Тогда же,
когда организм ослаблен очень сильно, формирование им самим
подструктур протекает очень вяло и их резонансные свойства выражены слабо. В результате организм может вообще оказаться неспособным к генерации управляющих информационных сигналов. В
этих случаях эффективность применения внешнего сигнала, имитирующего информационный, резко снижается. Его действенность
зависит от очень точного совпадения с частотой, характерной для
нарушения происшедшего в организме (частотой нарушения). Чем
слабее организм, тем критичнее требования к частоте облучения.
Частота внешнего ЭМИ должна соответствовать или быть очень
близкой к частоте собственных колебаний, вырабатываемых клеточными мембранами.
Информационные сигналы распространяются в мембранах клеток вдоль их поверхности. Длина распространяющихся акустоэлектрических волн составляет величину приблизительно 10 нм.
50
Так как диаметр клеток многоклеточных организмов составляет
в среднем 10 мкм, то в их мембранах может возбуждаться огромное количество различных резонансов акустоэлектрических волн
[1, 50, 56]. Каждому биологическому состоянию соответствует свой
резонанс. Следовательно, влияя на спектры возбуждаемых колебаний (определяющие информационное влияние на клетку), можно
многогранно и гибко регулировать состояние клеток и целостного
организма. Такое влияние на организм и позволяют осуществлять
методы КВЧ-терапии, имитируя собственные сигналы организма,
отвечающие на возникшие в нем нарушения, тем самым как бы
управляя процессами, происходящими в организме [1, 20, 56].
Очень важным является вопрос о многогранности такого управления. Оно должно быть адекватным всей сложности управляемой
системы (клетки или многоклеточного организма). В случае человеческого организма, состоящего из 1015 клеток, реакция каждой
из этих клеток должна отражать все изменения в окружающей
среде и в них самих. Полноценным можно считать только такое
управление, которое отражает все сколько-нибудь существенные
нюансы этих изменений. С этой точки зрения важно выделить два
основных аспекта эффективности воздействия КВЧ терапевтических установок [1, 20, 44, 50]:
1) как можно более точное совпадение частот сигналов КВЧ терапевтической установки с частотами резонансов акустоэлектрических волн в мембранах, определяющих то или иное состояние биосистемы;
2) высокая степень когерентности внешнего управляющего сигнала.
Отсюда можно сделать вывод о том, что для более качественного
воздействия на организм, особенно ослабленный, необходим четкий, глубоко продуманный, тонкий механизм управления, т. е. режим облучения сигналом КВЧ терапевтической установки.
1.5.5. Предотвращение приостановки
восстановительных процессов до их завершения
На самом начальном этапе внешнего КВЧ-воздействия облучение оказывает, по-видимому, всегда положительное влияние на
клетки. Оно ускоряет ход восстановительных процессов, активизируя процессы построения белковых подструктур. Тем не менее
при длительном и достаточно интенсивном (нетепловом) облучении
51
больного, а особенно ослабленного, организма, может возникнуть
ряд трудностей, связанных с эффективностью КВЧ-воздействия.
Отметим несколько основных факторов, способных уменьшить эффективность КВЧ-терапии.
1. Как отмечалось, кратковременное КВЧ-воздействие оказывает всегда положительное влияние на клетки. В дальнейшем, если
активность клеток в построении белковых подструктур оказывается выше, чем интенсивность внешнего сигнала, то возникает синхронизация колебаний белковых молекул на одной из резонансных частот, характерных для данного конкретного нарушения в
конкретном организме. Заранее частота нарушения, – будем называть ее fн, – неизвестна и частота внешнего сигнала – fс – не может
точно совпадать с fн. Очевидно, что если организм ослаблен, может
возникнуть ситуация, когда собственная активность клеток окажется меньше интенсивности внешнего воздействия. Тогда влияние внешнего облучения становится отрицательным, поскольку
возникает генерация на частоте внешнего сигнала. При этом восстановительный процесс может существенно замедляться или же
даже приостанавливаться на длительный срок. Безусловно, такая
ситуация не может ухудшить состояние пациента, но не может и
содействовать восстановлению процессов нормального функционирования [50].
2. Даже если собственная активность клеток вполне достаточна,
для возникновения генерации на частоте fн необходимо некоторое
время. Как показывают опыты, для установления полной синхронизации белковых молекул на одной из резонансных частот нужен
период времени порядка 40 мин. Максимально сократив длительность облучения, можно было бы существенно повысить эффективность КВЧ-терапии и расширить области ее применения [50].
3. Значение частоты нарушения можно узнать только с помощью специальных диагностических средств после начала генерации организмом сигналов с fн в условиях уже нарушенного функционирования.
Избежать в какой-то мере этих трудностей, т. е. уменьшить
время сеанса и заставить клетки активно генерировать на частоте
нарушения, можно посредством применения дробных режимов облучения [50]. Понимание сущности дробных режимов могут облегчить результаты следующего эксперимента, проведенного с клетками одной из дрожжевых культур [50].
В соответствии с условиями эксперимента, облучение проводилось на частоте fс = 42,3 ГГц в течение 15 мин. С одной стороны,
52
этого времени явно недостаточно для установления полной синхронизации излучения белковых молекул, ассоциированных с клеточной мембраной; с другой, – 15-минутного облучения вполне хватает для начала активного построения белковых подструктур. Если
прерванное 15-минутное облучение сразу же возобновить, то для
завершения полной синхронизации излучения белковых молекул
требуется время порядка 25 мин. В этом случае суммарное время
облучения, требующееся для синхронизации, составляет 40 мин.
Если же прерванное воздействие возобновить только спустя 1 ч
после первоначального 15-минутного облучения, то для полной
синхронизации излучения клеток нужно уже не 25, а 15 мин. Суммарное время, в течение которого организм подвергается облучению, в этом случае составляет уже 30 мин.
Если перерыв между первым и вторым облучениями установить
равным 2 ч, то время, необходимое для синхронизации, сократится
еще больше. Однако это отнюдь не значит, что все более увеличивая длительность перерыва, возможно добиться еще большего сокращения суммарного времени облучения. Объясняется это следующим образом. С увеличением длительности перерыва снижается
интенсивность начавшихся за время первичного облучения восстановительных процессов в клетках. При очень длительном перерыве восстановительные процессы могут существенно замедлиться
или же вообще приостановиться.
Эксперимент с дрожжами показывает, что после прекращения
внешнего облучения (по времени недостаточного для полной синхронизации) процессы построения белковых подструктур на поверхности мембран клеток не прекращаются. Более того, к поверхностям мембран притягиваются белковые молекулы с резонансными частотами, близкими к частоте нарушения fн, а не к частоте
сигнала fс.
Таким образом, получается, что в перерывах между внешними
облучениями клетки генерируют колебания на тех же частотах,
что и при начальном облучении. Частота колебаний, в том случае
если они возникли после первоначального облучения, определяется подструктурой уже сформировавшейся на клетках к началу облучения.
Результаты этого эксперимента позволили обосновать возможность применения дробных, или прерывистых, режимов облучения как более эффективных. Вместо длительного облучения
(0,5−1,0 ч) в непрерывном режиме, время внешнего облучения в
течение сеанса разбивается на ряд порций по 1,0–5,0 мин каждая.
53
Между ними делаются перерывы, длительность которых значительно больше длительности каждой из кратковременных порций.
Поскольку облучению сигналом терапевтической установки подвергается организм с нарушенным функционированием, то в нем
уже имеет место начало восстановительных процессов. Это значит,
что началось построение белковых подструктур и синхронизация
колебаний белковых молекул на резонансных частотах, близких
к частоте нарушения. Кратких облучений в соответствии с дробным режимом оказывается вполне достаточно для активизации в
клетках восстановительных процессов, связанных с возбуждением в клетках колебаний на частоте fн. Малая длительность таких
облучений обеспечивает незначительность количества белковых
молекул с резонансными частотами, близкими к частоте внешнего
сигнала терапевтической установки fс. Белковые молекулы с такими резонансными частотами не успевают войти в образующиеся
подструктуры. Таким образом, даже после кратких облучений в течение 1–5 мин внешним сигналом с частотой fс состав подструктур
продолжает определяться вошедшими в них ранее белковыми молекулами с резонансными частотами, равными или близкими к fн.
В паузах между воздействиями имеет место начало генерации на
резонансной частоте fн. Она содействует процессам восстановления
и увеличению числа белковых молекул с резонансной частотой fн
в составе подструктур.
Очевидно, что при использовании дробных режимов начавшийся восстановительный процесс и начало генерации на fн может
быть доведен до конца даже тогда, когда fс ≠ fн. Кроме того, в этих
случаях удается существенно уменьшить общее время облучения.
Таблица 1.1
Применение дробных режимов облучения, мин
Характер Длитель- Длитель- Общая длирежима ность КВЧность
тельность
воздействия паузы
сеанса, включая паузы
Непрерывный
Дробный
Общая длительность
сеанса без
пауз
Схема чередования КВЧвоздействия
–
–
40
40
40
2
5
37
12
То же
2
10
38
8
»
»
3
5
15
30
39
40
9
10
2-5-2-5-2-5-2
2-10-2-10-210-2
3-15-3-15-3
5-30-5
54
Использование дробных режимов позволяет обеспечить полное восстановление организма, если применение непрерывного внешнего
облучения не дает желаемого результата. Сравнение характеристик непрерывного и некоторых дробных режимов терапевтического воздействия, в результате которых была достигнута полная синхронизация колебаний белковых молекул, приведено в табл. 1.1.
55
2. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ КВЧ-ФИЗИОТЕРАПИИ
В КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ
2.1. Применение методов КВЧ-физиотерапии
для лечения онкологических заболеваний
В последние годы основным методом противоопухолевой терапии стало комбинированное лечение. Оно основано на сочетании
традиционных методов медикаментозной терапии с применением
оказывающих разрушительное воздействие на опухоли сильнодействующих химических препаратов (химиотерапия) или радиационного излучения (рентгенотерапия).
Принцип сочетания нескольких методов противоопухолевой терапии, в свою очередь, основан на том, что каждый из них специфично воздействует на различные фазы клеточного деления опухоли. Кроме того, один из компонентов комбинированной терапии
может уменьшать сопротивляемость опухолевых клеток по отношению к действию другого компонента. Таким образом, достигается значительное увеличение эффективности используемой комбинации [42, 57].
Тем не менее у подобных методов лечения есть один общий и
очень серьезный недостаток. Все они не обладают необходимой избирательностью действия на нормальные и опухолевые клетки.
Практически во всех случаях применяемые сочетания вызывают
повреждения различных органов и систем организма. Нередко токсический эффект, оказываемый химическими препаратами или
радиационным излучением, настолько значителен, что приводит
к неизбежному сокращению количества курсов комбинированной
терапии.
Одно из наиболее часто встречающихся побочных действий при
химио- или рентгенотерапии – поражение кроветворной системы
[42]. Оно проявляется в организме зачастую раньше, чем будет получен хоть сколько-нибудь значительный противоопухолевый эффект. Следовательно, очень важным является поиск новых путей
и методов терапии раковых заболеваний, которые обеспечили бы
требуемую избирательность воздействия на клетки опухоли и нормальные ткани.
Известно, что ЭМИ ММД способно инициировать в организме
процессы, связанные с его приспособлением к изменившимся неблагоприятным условиям. Кроме того, известен протекторный эффект – эффект благоприятного влияния СВЧ-излучения ММД на
56
систему костно-мозгового кроветворения, в случае ее поражения
в результате воздействия вредных факторов (радиация, токсины)
[6, 10, 38, 42].
В связи с этим было предложено изучить влияние ЭМИ ММД
нетепловой интенсивности на организм в сочетании с различными
противоопухолевыми химическими препаратами, а также в сочетании с радиационным излучением. Целью таких исследований
стало выяснение возможности защиты кроветворной системы организма от воздействия химио- и рентгенотерапии при условии максимального снижения роста опухолей.
2.1.1. Влияние ЭМИ ММД в сочетании
с химио- и рентгенотерапией
на кроветворную систему организма
и развитие злокачественных новообразований
Еще до начала исследования влияния комбинированного воздействия ЭМИ ММД и радиации (химиотерапии) на организм человека, были проведены опыты по изучению воздействия ЭМИ (в отсутствие радиации и химических препаратов) на опухоли и кроветворную систему.
Проводилось локальное и фракционированное облучение тканей живого организма на строго определенных длинах волн. Значение используемой длины волны определялось данными, полученными при наблюдении протекторного эффекта, и составляло
7,11мм. Длительность облучения лежала в пределах 1–3 ч ежедневно. Плотность потока мощности излучения также варьировалась, достигая 50 мВт/см2 [8, 10, 42].
Во-первых, при указанных условиях, даже когда интенсивность
излучения составляла 50 мВт/см2, не происходит грубых нарушений в организме и не стимулируется рост злокачественных новообразований. Во-вторых, полностью подтверждено благотворное влияние ЭМИ ММД на процессы жизнедеятельности всего организма
в целом и кроветворную систему в частности.
Затем было всесторонне исследовано комбинированное воздействие ЭМИ и радиационного излучения в различных сочетаниях
как на кроветворную систему организма, так и на рост опухолей.
Как уже отмечалось, целью такого исследования явился поиск способа максимальной защиты кроветворной системы при условии
усиления торможения роста опухолей.
57
2.1.1.1. Влияние различных сочетаний миллиметрового
и радиационного излучений (химиотерапии)
на кроветворную систему организма
Проведенные исследования по изучению влияния комбинированного воздействия выявили следующее. При таком воздействии
реакция клеток крови и костного мозга была иная, чем при облучении только ионизирующей радиацией. При этом конечный результат воздействия определялся выбранной последовательностью
облучения (химиотерапии) [42].
В случае, когда сначала применялось облучение ЭМИ (длина
волны l = 7,11 мм), а затем радиационное облучение (обозначим
условно эту последовательность ЭМИ → R), наблюдалось существенное ослабление негативного действия радиации. Оно выражалось в значительном снижении дефицита клеток костного
мозга, который обычно наступает при радиационном поражении
кроветворной системы. После применения указанной последовательности облучения значительное количество клеток костного
мозга было сохранено, а дефицит составил всего лишь 18 % от
контрольного уровня, в то время как при действии только ионизирующей радиации он составил бы 50 % уже на первые сутки.
Кроме этого, было отмечено некоторое изменение состава крови.
Оно проявилось в незначительном снижении количества эритроцитов и лимфоцитов* (клетки крови) в течение нескольких первых дней облучения. Однако затем происходило быстрое восстановление их количества до контрольного уровня и даже избыточное накопление.
С изменением последовательности облучения (R → ЭМИ) эффект менялся на обратный и наблюдалось усиление действия ионизирующей радиации на кроветворную систему. В этом случае
имело место не только уменьшение общего числа клеток костного
мозга, но снижение количества клеток эритроцитов и лимфоцитов по сравнению с воздействием только ионизирующей радиации. Кроме того, выявлено резкое подавление митотической* активности клеток, в то время как при последовательности воздействия ЭМИ → R резко повышалась активность костно-мозгового
кроветворения.
Все полученные, таким образом, сведения оказались очень важными для понимания роли ЭМИ ММД нетепловой интенсивности в
защите кроветворной системы при использовании комбинированного облучения в противоопухолевой терапии. Эти данные позволяют сделать следующие основные выводы [42]:
58
1) при использовании в терапии комбинированного ЭМИ и радиационного излучения очень важной оказывается последовательность облучения;
2) при правильном применении такого облучения защита костно-мозгового кроветворения оказывается весьма эффективной.
В заключение остается отметить еще один важный момент.
Практически все данные, полученные в ходе исследования комбинированного воздействия ЭМИ и радиации на кроветворную систему, согласуются с результатами, полученными при аналогичных
исследованиях для комбинации с химиотерапией. Так же как при
использовании радиационного облучения, предварительное (перед
введением препарата) облучение ЭМИ способствует снятию поражения с кроветворной системы и ее защите. При этом ЭМИ избирательно действует на различные ростки кроветворной системы и в различной степени защищает их от действия химических препаратов.
Эта селективность зависит от многих причин и, в первую очередь, от
свойств и дозы применяемого противоопухолевого препарата. Очевидно, что не один тип клеток отвечает за реализацию защитного
эффекта при воздействии ЭМИ ММД. Вклад в восстановление клеток костного мозга вносят практически все клетки кроветворной системы на определенном этапе восстановительного процесса.
Таким образом, доказано, что воздействие на живой организм
миллиметрового ЭМИ способствует защите его кроветворной системы от воздействия радиации и химиотерапии [1, 8, 10, 42].
2.1.1.2. Влияние различных сочетаний миллиметрового
и радиационного излучений (химиотерапии)
на динамику роста злокачественных новообразований
Влияние комбинированного воздействия ЭМИ и радиационного
облучения на опухоли рассмотрим, используя данные, полученные
в результате одного из многочисленных экспериментов с животными [42].
На опытах с крысами, которым была привита саркома, изучалось воздействие двух факторов – ЭМИ ММД и радиации для нескольких последовательностей:
1) ЭМИ → R;
2) R → ЭМИ;
3) ЭМИ → R → ЭМИ;
характеризующихся следующими параметрами:
– длина волны – 7,11 мм;
– плотность потока мощности излучения (ППМ) – 10 мВт/см2;
59
– ежедневная доза радиационного облучения – 3 Гр;
– комбинированное облучение проводилось ежедневно с экспозицией 0,5−1 ч.
Динамика роста опухолей исследовалась путем измерения объема опухолей до начала лечения, во время курсов облучения и по
окончании опыта. Для каждого случая выяснялся процент торможения роста опухоли (ПТР) по следующей формуле:
ÏÒÐ =
Ê- Î
Ê
×100%,
где К – контрольный параметр, представляющий собой средний
размер опухоли в контрольной группе животных; О – средний размер опухоли в опытной группе животных, подвергшихся облучению.
В течение всего времени проведения опыта у подопытных животных, подвергшихся комбинированному облучению, брался на
анализ костный мозг для подсчета числа кариоцитов (клеток костного мозга) и кровь для подсчета количества эритроцитов, лейкоцитов и лимфоцитов.
Самым главным результатом исследований стало то, что при
любых условиях ЭМИ ММД нетепловой интенсивности не стимулирует рост опухолей [1, 8, 42]. Более того, при воздействии с одной
из указанных последовательностей имело место торможение роста
злокачественных новообразований [42]. При этом, как и в случае
воздействия на кроветворную систему, очень важным оказалось,
что для усиления торможения роста опухолей с одновременным сохранением клеток костного мозга и крови решающее значение имеет последовательность облучения [42].
Сочетание ЭМИ → R, характерное для достижения протекторного эффекта, приводило к сохранению клеток костного мозга и
крови и защите, таким образом, костно-мозгового кроветворения.
Однако при этом не наблюдалось торможения роста опухолей по
сравнению с воздействием только ионизирующей радиации.
Изменение последовательности облучения на обратную, т. е. R →
ЭМИ, выявило усиление торможения роста опухолей по сравнению
с действием только одного радиационного облучения в 1,5 раза. Однако поражение кроветворной системы в этом случае не снижалось.
Применение тройного облучения в последовательности ЭМИ →
R → ЭМИ позволило получить, наряду с существенным замедлением роста опухоли, стабильную защиту костно-мозгового кроветворения.
60
На рис. 2.1 и 2.2 приведены временные зависимости, отображающие динамику развития различных опухолей для трех разных
последовательностей облучения. Из графиков очевидно, что наибольший положительный терапевтический эффект достигается
при тройном облучении с последовательностью ЭМИ → R → ЭМИ.
ПТР, %
R
ЭМИ
80
ЭМИ
R
60
R
40
20
0
7 10 11
30
17 20 22
t, сут
Рис. 2.1. Динамика развития опухоли (РНШ-5)
для трех разных последовательностей воздействующих факторов
(КВЧ ЭМИ и радиации)
ПТР, %
R ЭМИ
80
60
ЭМИ
R
R
40
20
0
7 10 13
20 23
29 30 34
40
t, сут
Рис. 2.2. Динамика развития опухоли (саркома-180)
для трех разных последовательностей облучения
61
ПТР, %
1
80
2
60
40
20
0
7
10
16
20
30 t, сут
Рис. 2.3. Временные зависимости ПТР опухоли
при комбинированной противоопухолевой терапии:
1 – в случае тройного облучения с последовательностью
ЭМИ → R → ЭМИ; 2 – при воздействии на опухоль только
радиационного облучения
На рис. 2.3 [42] приведены графики, позволяющие сравнить величину ПТР в случае тройного облучения с указанной последовательностью и ПТР, получаемый при воздействии на опухоль только
радиационного облучения.
Исследование комбинированного действия ЭМИ в сочетании с
противоопухолевыми химическими препаратами (циклофосфан,
сарколизин и др.) выявили те же результаты, что и при воздействии радиации, т. е., как при однократном, так и при курсовом
лечении, наряду с эффективной защитой кроветворной системы,
наблюдалось усиление торможения роста новообразований вплоть
до полного их рассасывания. Причем выживаемость животных составила 95−100 %, в то время как при воздействии одного лишь
химического препарата наблюдалась бы полная их гибель за счет
роста опухоли и токсического действия химиотерапии.
Динамика изменения процента торможения роста опухолей,
полученная экспериментальным путем, для различных последовательностей в сочетаниях ЭМИ и медикаментозных средств химиотерапии, показана на рис. 2.4 [42].
Биологическое действие миллиметрового ЭМИ изучалось также в контексте его влияния на процессы метастазирования и их
62
ПТР, %
ЦС
ЭМИ
80
ЭМИ
60
ЦС
40
20
ЦС
0
5
10
18 20 24
30
40
50 51 t, сут
Рис. 2.4. Динамика изменения ПТР опухолей для различных
последовательностей воздействующих факторов
(КВЧ ЭМИ и медикаментозных средств
химиотерапии – цитостатиков)
характер. При комбинированном воздействии ЭМИ ММД нетепловой интенсивности и противоопухолевых химических препаратов
процент метастазирования составил всего 10–40 % от контрольного уровня. По предварительным данным, в группе подопытных
животных, подвергшихся комбинированному воздействию ЭМИ
и химиотерапии, выявилась тенденция к увеличению продолжительности жизни животных с опухолями в 2,5 раза в сравнении
с контрольным уровнем [42].
При переносе рассмотренных методов в клиническую практику удалось отметить еще ряд устойчивых положительных особенностей. Большинство больных в период активного процесса восстановления организма (первый период лечения) испытывают при
облучении ЭМИ приятные ощущения в области, где имело место
повреждение либо нарушение функционирования организма (но
не в области, куда было направлено излучение). При облучении
больные обычно находятся в состоянии полного покоя или дремлют. Пациенты с первых же сеансов подобной терапии начинают
чувствовать себя лучше: улучшаются сон, аппетит, настроение, появляется чувство спокойствия и уверенности. Очевидно, что все эти
факторы не могут не содействовать процессу выздоровления. Если
процесс выздоровления связан с восстановлением тканей, то в этом
случае значительно снижается вероятность образования рубцов
[1, 8, 42].
63
2.1.2. Применение методов гипертермического воздействия
для лечения злокачественных новообразований
Способность электромагнитных волн проникать в биологические среды явилась главной предпосылкой для создания в медицине методов искусственной гипертермии в живом организме. Примером такого рода воздействия на ткани является гипертермия
злокачественных новообразований [2, 8, 9, 46].
Суть этого метода заключается в использовании энергии электромагнитного излучения для локального нагрева тканей организма.
Ограниченный участок тканей (опухоль) нагревается до температуры
42–45 оС, т. е. до температуры, близкой к температуре денатурации
белка. При этом существенно повышается чувствительность клеток
опухоли к разрушающему действию радиационного излучения. Такой процесс возможен за счет подавления протекающих в опухолевых клетках процессов репарации*, т. е. процессов, связанных с регенерацией (восстановлением) клеток, подвергшихся разрушительному действию радиации. В то же время нагрев опухоли всего до 39–
40 оС приводит к активизации роста числа ее клеток, что является негативным фактором. Однако поскольку при этих температурах усиливается кровоток и насыщение клеток кислородом, то это увеличивает
чувствительность опухоли к разрушающему действию излучения.
Преимуществом методов гипертермии является поглощение
электромагнитной энергии не только поверхностными, но и глубоко
расположенными биологическими тканями. Рост температуры в облучаемых тканях происходит не за счет передачи тепла от поверхности внутрь, а вследствие поглощения энергии электромагнитной
волны в каждой точке облучаемого объема. Глубина нагрева при
этом, естественно, зависит от частоты используемого излучения.
Основные отличия методов гипертермии от методов КВЧфизиотерапии состоят в следующем. Нагрев производится не до
комфортных значений температур, а до температуры, близкой
к температуре денатурации белка. При этом определенное значение температуры должно поддерживаться достаточно долго (1−2 ч)
с достаточно высокой точностью (не хуже ±0,5 оС), чтобы не вызвать
негативных последствий. С одной стороны, это может быть резкое
ускорение роста опухоли, а с другой – денатурация белка здоровых
тканей, окружающих опухоль. Оптимальным решением для целей
онкологической гипертермии является создание таких условий,
при которых основная доля энергии СВЧ электромагнитных колебаний концентрируется, а следовательно, и поглощается в опухоли.
64
Генератор СВЧ
Антенна
Система
автоматического
управления выходной
мощности генератора
Биологическая
ткань
Датчики
температуры
Измерители
температуры
биообъекта
Рис. 2.5. Функциональная схема установки, осуществляющей
СВЧ-гипертермию злокачественных новообразований
Таким образом, основные требования к терапевтическим установкам, осуществляющим гипертермию злокачественных новообразований, можно свести к следующим:
– нагрев облучаемого участка тканей до температуры 41–45 оС;
– поддержание температуры нагрева с высокой точностью и погрешностью, не превышающей 0,5 оС;
– обеспечение максимальной равномерности нагрева опухоли;
– возможность измерения температуры сразу в нескольких точках нагреваемой области с погрешностью не более 0,3 оС;
– наличие разных типов облучателей, удобных для применения
(как наружных, так и внутриполостных).
Эти требования выдвинули необходимость создания специальной медицинской аппаратуры для гипертермического воздействия.
Более того, для широкого распространения нового метода в онкологии необходима гипертермическая аппаратура, работающая
в различных диапазонах частот с различными параметрами. Такая
аппаратура обеспечила бы электромагнитную гипертермию опухолей, расположенных в любых точках тела человека.
Функциональная схема установки для СВЧ-гипертермии показана на рис. 2.5.
2.2. Применение ЭМИ в медицинской диагностике
Важность исследований и разработки новых методов в медицинской диагностике очевидна. Ее целью является получение полной
объективной картины состояния пациента, выявление патологиче65
ских изменений внутренних органов, природы их возникновения,
структуры, динамики развития и т. п.
Общепринятым и наиболее распространенным способом диагностирования является диагностика с помощью инфракрасного (ИК)
излучения, на основании которой может быть получена картина
термальных аномалий в организме. Известно, что участки тела,
в том числе и внутренних органов, где имеет место воспалительный
процесс, а также повышенная митотическая активность клеток,
связанная с формированием в этом месте новообразования, отличаются по температуре от нормальных тканей, что дает возможность
судить о наличии тех или иных термальных аномалий.
Биологические объекты, как и другие физические тела, при температуре больше нуля по шкале Кельвина, помимо ИК-излучения,
излучают электромагнитные волны, которые также можно зарегистрировать. Тепловое излучение электромагнитной энергии происходит за счет хаотического движения зарядов (ионов). Интенсивность такого теплового излучения J(f,T) описывается формулой
Рэлея–Джинса:
2kT
z × 2kT × f 2
J(f,T) = 2 ÿ =
,
l
c2
где k – постоянная Больцмана; z – коэффициент излучения тела; Tя
и Т – соответственно яркостная и термодинамическая температуры
тела; с – скорость распространения света.
При наблюдении теплового излучения в направлении по нормали к телу коэффициент излучения тела определяется следующим
выражением:
4n
4n
,
z=
=
2
2

2n + 1
e
+
(n + 1) + m
где n – показатель преломления среды; e – комплексная диэлектрическая проницаемость тканей тела.
Измеренные величины диэлектрической проницаемости кожи
и мышц в СВЧ-диапазоне показали, что коэффициент излучения
z увеличивается от 0,5 на частоте 3,0 ГГц к термографически привлекательной величине 0,97 на частоте 30,0 ГГц. Именно поэтому
в последнее время вызывают интерес исследования электромагнитных излучений тел на частотах 10 кГц−10 ГГц.
Такая диагностика с помощью регистрации ЭМИ организма,
в том числе миллиметровых, получила название термографической радиометрии [9].
66
По сравнению с традиционными методами диагностики терморадиометрия обладает рядом особенностей. Абсолютным достоинством метода, безусловно, является то, что терморадиография
представляет собой не только неинвазивный (без внедрения в организм), но и пассивный метод наблюдения. Это обусловливает
его полную безопасность. В отличие от ИК-излучения, с помощью
регистрации электромагнитных волн становится возможным обнаружение излучений, исходящих из внутренних органов человеческого тела, и их термальной патологии. Вместе с тем по сравнению с ИК-методом терморадиометрия имеет несколько худшее
разрешение. При ее применении возникают два взаимно противоположных требования: большая глубина проникновения и лучшее
пространственное разрешение для получения более качественного
изображения. Нахождение компромисса между этими требованиями также обусловливает выбор оптимальных частот, которым соответствует ММД длин волн.
В настоящее время уже исследованы некоторые модели теплового излучения, получены оценки чувствительности терморадиографии на миллиметровых волнах, а также клинические результаты
в диагностировании опухолей и других термальных патологий.
Кроме пассивных методов исследования широкое применение
находят методы активного сканирования с использованием СВЧ
ЭМИ. Такие способы терморадиографии находят применение в кардиологии, пульмонологии, онкологии.
В настоящее время существуют два основных способа наблюдения теплового излучения человека [9]: контактный; дистанционный.
В контактной термографической радиометрии используются
дециметровые электромагнитные волны, применяются малогабаритные антенные устройства (линейные размеры излучающей
апертуры имеют порядок половины длины волны излучения), находящиеся в непосредственном контакте с кожей человека, подобно стетоскопу. Применение длинных волн позволяет достигать
больших глубин зондирования (до нескольких сантиметров), но характеризуется более низким пространственным разрешением, чем
в свободном пространстве (до 0,34 l). Пространственное разрешение малогабаритных антенн зависит от их геометрии и составляет
несколько сантиметров.
Предпочтительным является применение более коротких миллиметровых волн зондирования с дистанционным измерением [9].
При таком способе наблюдения используются антенны с фокусирующими раскрывами (линзы, зеркальные антенны и т. п.). Дис67
танционное измерение в диапазоне миллиметровых длин волн, по
сравнению с контактным методом наблюдения на частоте 3,0 ГГц,
может дать большую разность температур и лучшее подкожное разрешение, являясь, таким образом, достаточно информативным.
Основная область применения термографической радиометрии – диагностика опухолей, однако возможно успешное применение такого способа термографии и для диагностики других заболеваний, например заболеваний органов дыхания, ССС, заболеваний, сопровождающихся воспалительными процессами.
Известно, что скопление жидкости в легких вследствие воспалительных процессов в бронхах и паренхиме легких, а также
сердечной недостаточности, не всегда можно своевременно обнаружить методами рентгенографии и радиографии, особенно на
ранних стадиях. Метод бесконтактного исследования тканей на
основе измерения уровней отраженной энергии ЭМИ чувствителен
к изменениям диэлектрической проницаемости патологических
легочных тканей. Регистрация уровней отраженного миллиметрового излучения позволяет получить микроволновое изображение
тканей, характеризующее содержание жидкости в них. Этот способ
применяется для обнаружения отеков двумя методами: активным
– по изменению фазы электромагнитного сигнала, прошедшего через легкое, и пассивным – по тепловому излучению в дециметровом
диапазоне. Полученные клинические результаты демонстрируют
большую чувствительность СВЧ-измерений даже при очень незначительных патологических изменениях в легких.
Известно также, что частота зондирующего СВЧ-сигнала при
облучении объектов, совершающих колебательные движения
(сердце, сосуды), изменяется (эффект Доплера). По сдвигу частоты
сигнала, в сравнении с частотами нормальной работы желудочков
сердца и сосудов, возможно определение нарушения ритма сердечных сокращений, аневризма сосудов, артериосклероза, тромбоза*.
Исходя из этого, разработана и уже проходит клиническую апробацию установка для бесконтактного измерения параметров кровотока артерий, желудочков сердца и снятия кардиограммы левого
желудочка.
Совместное использование микроволновой термографической
радиометрии с ультразвуковой биолокационной эхографией* и радиоизотопным сканированием углубляет представление о патологическом процессе, причем при таком комплексном исследовании
гораздо более разносторонней становится сама характеристика патологии [9].
68
Радиоизотопное сканирование дает представление о форме и положении органа, а также о возможных патологических изменениях в нем. Оно позволяет обнаружить патологический очаг, однако
неприменимо для выявления его природы. Если же на основании
данных радиоизотопного сканирования прицельно обследовать
очаг поражения с помощью эхографии, то последняя дает информацию об акустических свойствах обнаруженного новообразования, его внутренней структуре (жидкость, уплотнение). На этом
этапе исследования можно сформулировать заключение о поражении органа опухолью или полостным образованием, содержащим
жидкость. Наконец, последующее применение термографической
радиометрии может определить силу обменных реакций в опухоли, и, таким образом, становится возможным сделать заключение
о воспалительном, злокачественном или доброкачественном характере процесса.
При злокачественных новообразованиях метод термографической радиометрии позволяет значительно раньше выявить очаг,
природу и динамику
развития опухоли, чем клинико-лабораторные методы исследования, включая радиоизотопное сканирование и ультразвуковую
биолокационную эхографию. Это связано с выявлением зон гипертермии, обусловленных появлением функционирующей опухолевой ткани с повышенным выделением тепла.
Все три метода дают информацию о макроструктурных изменениях в органах. Однако радиоизотопное сканирование и термографическая радиометрия, в отличие от эхографии, характеризуют также отдельные элементы функционирования органов. Микроволновая термографическая радиометрия в большей степени
отражает физиологию органа (степень интенсивности обменных
процессов, кровообращения), чем его анатомию, и может быть использована для определения направленности эволюции патологических процессов. Кроме того, нужно отметить, что такой метод исследования, как радиоизотопное сканирование является отнюдь не
безопасным методом.
Комплексное использование всех трех методов диагностики новообразований позволяет четче ставить показания к применению
других специальных методов исследования, что одновременно увеличивает их диагностическую ценность. Только комплексное изучение может наиболее успешно разрешить диагностику с точки
зрения морфологии заболевания, функции органа, прогноза и показаний к тому или иному методу лечения.
69
Заканчивая этот подраздел, хотелось бы отметить еще одну интересную возможность применения ЭМИ ММД нетепловой интенсивности в целях диагностики. При наличии достаточно чувствительной (к параметрам сигналов, излучаемых организмом) аппаратуры в сочетании с аппаратурой излучающей можно, по-видимому,
диагностировать заболевание, если учесть, что каждому виду нарушений в организме соответствует своя фиксированная частота излучения. Успех в этой области зависит, в основном, от достижений
в области сверхчувствительной регистрирующей аппаратуры, что
является, возможно, делом ближайшего будущего.
2.3. Применение миллиметрового излучения
низкой интенсивности в комплексной терапии ИБС
Болезни ССС прочно удерживают первое место во всем мире по
частоте возникновения и по смертности. Поэтому проблема поиска
новых методов лечения таких заболеваний является очень острой.
Наиболее часто встречаются такие болезни ССС, как ИБС, нарушения коронарного кровообращения*, инфаркт миокарда и т. п.
Лечение ИБС часто сопровождается различного рода трудностями, особенно когда речь идет о тяжелых осложнениях. Это могут
быть перенесенные ранее один или несколько инфарктов миокарда, многократно повторяющиеся эпизоды коронарной недостаточности* и другие причины.
Современная комплексная медикаментозная терапия, даже в
условиях стационара, не всегда бывает эффективной. Получаемый
при этом эффект зачастую является кратковременным. Хирургическое вмешательство (реконструкция коронарного кровообращения) также не всегда оказывается возможным и эффективным.
Тому может быть много причин, например поражение коронарных
сосудов, снижение функции сердечной мышцы и т. п., наконец, отказ самого больного от хирургического вмешательства. Эти обстоятельства заставляют искать новые пути решения проблемы. Одним
из них, по-видимому, может стать применение для лечения болезней ССС методов КВЧ-терапии.
Первые исследования по изучению влияния ЭМИ ММД низкой интенсивности на течение ИБС были проведены на животных. В результате было установлено благоприятное влияние КВЧвоздействия на свойства крови и на нормализацию расстройств
кровообращения [29, 58]. Зафиксировано снижение уровня холе70
стерина, а также некоторых других продуктов перекисного окисления липидов в крови [24, 25, 31].
В [59] исследованы изменения сердца и его структурных компонентов при искусственной коарктации* аорты в опытах на крысах.
Там же приведены результаты исследований, связанных с воздействием КВЧ ЭМИ на интактных* крыс и экспериментальных животных с коарктацией аорты.
При воздействии КВЧ-излучения на сердце интактных крыс
удельный вес сердца увеличивался к 10 суткам в 1,31 раза, к 30-м
суткам – в 1,36 раза. При перевязке брюшной части аорты к 10-м
суткам наблюдалось увеличение массы сердца, увеличения сердечного индекса в 2,09 раза, а к 30-м суткам – в 2,27 раза, что свидетельствует о значительном развитии гипертрофии. При воздействии КВЧ-излучения на сердце крыс с коарктацией аорты индекс
снижался к 10-м суткам в 1,19 раза, а к 30-м суткам в 1,15 раза при
сравнении с соответствующими показателями перевязки брюшной
аорты без КВЧ-воздействия.
Электролитный состав изменялся на протяжении эксперимента. При коарктации аорты происходило увеличение концентрации
калия и снижение концентрации натрия, что приводило к увеличению К-Na-соотношения. При КВЧ-воздействии на крыс с коарктацией аорты происходило увеличение как концентрации калия, так
и натрия, что вело к снижению К-Na-соотношения, приближая его
к норме.
Проведенные в [59] эксперименты позволяют сделать выводы о
том, что КВЧ-излучение является действенным физическим фактором, активирующим адапторно-репаративные процессы в сердце. КВЧ-облучение, проводимое с первых дней после моделирования гипертрофии сердечной мышцы, замедляет её развитие.
Исследования, проведенные на животных, подготовили почву
для непосредственного применения КВЧ-терапии в клинической
практике для лечения заболеваний ССС, в том числе и ишемии*
сердца.
Методы КВЧ терапевтического воздействия были опробованы
в одной из клиник Москвы на наиболее тяжелой группе больных,
состоящей из 45 человек. Более половины из них за год до этого
или несколько ранее перенесли крупноочаговый проникающий
инфаркт миокарда. Почти у трети больных таких инфарктов было
несколько. Для больных этой группы вся проводившаяся в стационаре медикаментозная терапия оказывалась неэффективной. Поэтому было решено применить КВЧ-терапию, которая началась на
71
фоне всего возможного комплекса лечения. Впоследствии, по достижении положительного эффекта от КВЧ-воздействия, снижение интенсивности комплексной медикаментозной терапии проводилось постепенно. Это позволило адекватно оценить эффективность нового метода для лечения ИБС [1].
С целью терапевтического воздействия использовался аппарат
«Явь-1», который имеет следующие основные характеристики:
– длина волны излучения l = 7,11 мм;
– плотность потока мощности излучения – 10 мВт/см2;
– режим непрерывной генерации с частотной модуляцией (ЧМ)
с частотой 50 Гц в полосе частот 100 МГц.
Проводилось контактное облучение с экспозицией 30 мин. Фторопластовая насадка антенны устанавливалась в область нижнего края грудины, непосредственно прилегая к коже. Пациент при
этом находился в положении сидя. Количество проводимых сеансов составило примерно 10−15.
Результаты полного курса КВЧ-терапии выявили следующее:
– каких-либо побочных действий применения КВЧ-терапии не
наблюдалось;
– непосредственный эффект был достигнут в 40 случаях из 45,
что составило примерно 89 %, и только у пяти больных был сомнительный или кратковременный эффект;
– значительное улучшение состояния здоровья наблюдалось
уже к середине курса лечения (после 4-5 сеансов), которое выразилось в существенном снижении частоты приступов стенокардии и
степени коронарной недостаточности (по данным ЭКГ);
– снизилось в несколько раз количество принимаемых таблеток
нитроглицерина;
– к концу курса и даже ранее исчезала необходимость во введении обезболивающих препаратов;
– значительно повысилась устойчивость к бытовым физическим
нагрузкам;
– самым важным следствием КВЧ-терапии явилась длительность
положительного эффекта после окончания курса лечения [1, 8].
Таким образом, полученные данные полностью подтверждают
эффективность КВЧ терапевтического воздействия в комплексе с
медикаментозной терапией для лечения ишемии сердца. Особого
внимания заслуживает то, что этот метод оказался весьма эффективным даже в группе больных с очень тяжелым течением хронической ИБС. Отсутствие в течение 2−3 недель до начала курса КВЧтерапии устойчивого улучшения состояния больных, несмотря на
72
всю гамму медикаментозных средств лечения в условиях стационара, а главное – длительность достигнутого эффекта, позволяют
говорить о комплексной КВЧ-терапии как о новом перспективном
методе лечения сердечно-сосудистых заболеваний.
Эффективность использования ЭМИ ММД как монотерапии, так
и в комбинации с традиционной медикаментозной терапией при лечении больных ишемической болезнью сердца доказана в [25, 30].
При стенокардии ЭМИ способствует уменьшению частоты приступов и переходу прогрессирующей стенокардии в стабильную,
росту при этом резервных возможностей и аэробной мощности миокарда, что коррелирует с показателем физической работоспособности больных [29]. Использование ЭМИ ММД рассматривается как
эффективный метод лечения коронарной недостаточности у больных стенокардией І-ІІІ функциональных классов, конкурирующий
по своей значимости с медикаментозными методами коррекции
[24, 25, 26].
При использовании традиционной медикаментозной терапии у
больных гипертонической болезнью I стадии функциональное состояние ССС после окончания курса лечения не восстанавливается в достаточной степени. При гипертонической болезни II стадии
после медикаментозной терапии остается относительно высоким
общее периферическое сопротивление [30]. Применение комплексной терапии (КВЧ ЭМИ в сочетании с медикаментозным лечением)
при гипертонической болезни I стадии восстанавливает компенсаторные возможности ССС, а при гипертонической болезни II стадии
оказывает нормализующее влияние на гемодинамику* больных,
снижая общее периферическое сопротивление и увеличивая сердечный индекс*. Стойкий гипертензивный эффект получен у 80 %
больных гипертонической болезнью.
2.4. Применение КВЧ-терапии для лечения хронической
язвенной болезни органов гастродуоденальной зоны
По степени распространенности у нас в стране и в мире язвенная
болезнь органов гастродуоденальной зоны (желудка и двенадцатиперстной кишки) прочно занимает второе место после заболеваний
ССС. Поэтому ее успешное лечение является очень важной задачей.
Язвенная болезнь, несмотря на свою распространенность, еще
недостаточно изучена. Многие аспекты механизма ее развития, диагностики и лечения пока еще не выяснены полностью. Примене73
ние так называемых традиционных методов лечения с использованием медикаментозных препаратов, выравнивающих расстройства
регуляции секреции и моторики желудка, не позволяют достичь
стабильных благоприятных результатов. При этом их применение
довольно часто приводит к аллергическим и постинъекционным
осложнениям. Кроме того, существующие методы лечения, оказывая действие на заживление хронических язв, не могут избавить
больного от дальнейшего развития заболевания и возникновения
последующих рецидивов (повторного проявления признаков болезни). Как показывает многолетняя клиническая практика, почти у
всех больных на протяжении первого года после лечения наблюдаются рецидивы заболевания. Как правило, они происходят в периоды наибольшего ослабления организма, т. е. весной и осенью. Таким образом, профилактика рецидивов язвенной болезни желудка
и двенадцатиперстной кишки также является немаловажной задачей современной гастроэнтерологии.
Традиционные методы лечения заболеваний органов гастродуоденальной зоны при помощи медикаментозной терапии, как уже отмечалось, пока не в состоянии дать устойчивых результатов и полностью исключить вероятность возникновения рецидивов. Именно
поэтому очень важна разработка совершенно новых нетрадиционных методов терапии. К ним в последние годы можно уверенно
отнести физиотерапевтические методы лечения с использованием
миллиметровых электромагнитных волн низкой интенсивности.
В качестве примера эффективности КВЧ-терапии при лечении
язв органов гастродуоденальной зоны приведем результаты одного
из первых опытов клинической апробации [1, 32].
Метод был применен в группе больных из 28 человек, длительное время страдавших хроническими язвенными болезнями желудка и двенадцатиперстной кишки. В процессе лечения использовалась терапевтическая установка, имеющая следующие основные
характеристики:
– длина волны облучения l = 5,6 мм;
– выходная мощность не более 20 мВт.
Лечение больных проводилось как амбулаторно, так и в стационаре. Заживление язв оценивалось совокупно по данным гастродуоденоскопии, гастробиопсии и клиники.
Использовались два варианта облучения:
1) облучение теменной части головы с экспозицией 1 ч, неконтактно на расстоянии 8 мм от поверхности тела; пациент находился
в положении лежа на спине;
74
2) облучалась нижняя часть грудины с экспозицией 30 мин, неконтактно на расстоянии 8 мм от поверхности тела; пациент находился при этом в положении сидя.
Результаты такого физиотерапевтического курса выявили следующее. Из 28 больных, подвергшихся КВЧ-терапии, заживление
язвенных дефектов наступило у 26 человек (почти 93 %). Заживление язв желудка с размерами 10−25 мм происходило в среднем за
20−25 дней; заживление язв двенадцатиперстной кишки с размерами 5−12 мм – за 15−20 дней.
На основании полученных данных можно утверждать, что методика облучения во втором случае при одинаковых показателях заживления все же имеет преимущество. Оно обусловлено меньшей
длительностью экспозиции.
Таким образом, проанализировав результаты лечения, можно
сделать вывод о том, что использование ЭМИ ММД для терапии
хронических язв является вполне эффективным.
С точки зрения возникновения рецидивов, КВЧ-терапию можно
отнести к профилактическим средствам. Учитывая информационные свойства сигналов ММД, возможно применение КВЧ-терапии
в периоды, когда обострение язвенной болезни является наиболее
вероятным. В этом случае такое облучение приводит к повышению
сопротивляемости организма возможным нарушениям [1].
На основании всех перечисленных фактов однозначно можно
сказать, что такой вид лечения, как КВЧ-терапия, позволяет значительно увеличить процент заживления язв органов гастродуоденальной зоны, существенно ускорить этот процесс, а также снизить
вероятность возникновения рецидивов заболевания [1, 22, 32].
2.5. Применение КВЧ-излучения
низкой интенсивности как одного из факторов
в комплексном лечении диабета
Как было показано в [23, 60, 61], воздействие на организм КВЧизлучения в качестве физиотерапевтического фактора улучшает
реологические* свойства крови, нормализует ее микроциркуляцию, стимулирует иммунный статус организма, способствует регенерации клеток. Это приводит к увеличению выработки инсулина
клетками поджелудочной железы, его транспортировке к органаммишеням, уменьшению потребности организма в инсулине, нормализации выработки контринсулярных* гормонов и т. д.
75
Воздействие КВЧ-излучения нетепловой интенсивности использовалось в комплексном лечении больных сахарным диабетом (СД) [62].
Воздействие осуществлялось посредством серийно выпускаемых аппаратов «Явь-1» (длины волн λ1 = 5,6 мм и λ2 = 7,1 мм;
плотность потока мощности Р = 10 мВт/см2) и «Электроника-КВЧ»
(l = 4,9 мм). Облучение проводилось непрерывным немодулированным сигналом.
В качестве основной методики облучения применялась КВЧакупунктура*. Аппаратом «Явь-1» осуществлялось терапевтическое воздействие на зону Захарьина-Геда* в эпигастральной* области, при этом использовались обе длины волны излучения. Было
проведено по пять процедур для каждой из длин волн, экспозиция
составляла 30 мин.
Аппаратом «Электроника-КВЧ» облучали биологически активные точки (БАТ). При наличии осложнений СД воздействие осуществляли местно в зависимости от очага поражения. Экспозиция
в этом случае составляла 15 мин. При лечении ангиопатии сосудов
нижних конечностей и трофических язв* использовали следующие приемы: рупорный излучатель устанавливался на край раны
с захватом здоровой и больной ткани; при отсутствии язвы – на область крупных магистральных сосудов; при полиневропатии* – на
точки наибольшей болезненности при пальпации; при энцефалопатии* – на правый плечевой сустав. Общее время воздействия в течение одной процедуры не превышало 60 мин. Обычно проводилось
10 процедур, а при наличии осложнений сахарного диабета – до 20.
При этом все больные, подвергавшиеся КВЧ-излучению, получали соответствующую медикаментозную терапию. Больным I типом
СД (инсулинозависимым) проводилась инсулинотерапия такими таблетированными сахароснижающими препаратами, как манинил,
адебит. Больным II типом СД (инсулинонезависимым) на протяжении курса лечения проводилась коррекция дозы сахароснижающих препаратов. Кроме того, больным назначалась обычная симптоматическая терапия в зависимости от осложнений заболевания.
Комплексной терапии подверглись 66 больных: 42 – СД I типа,
24 – СД II типа. 40 % больных проходили лечение в стационаре,
остальные находились на амбулаторном лечении. Больные получали обычное питание, исключая легкоусвояемые углеводы. Контроль за эффективностью лечения осуществлялся по данным клинического наблюдения и лабораторным исследованиям уровня сахара в крови и моче. Исследования уровня сахара в моче и крови
проводились после 3-й, 5-й и 7-й процедур КВЧ-терапии. Кроме
76
того, больные с осложнениями СД до начала лечения и в конце курса терапии осматривались специалистами (невропатологом, окулистом, хирургом, психиатром) в зависимости от выраженности симптомов осложнений.
Результаты проведенной комплексной терапии показали хорошую переносимость КВЧ-терапии всеми пациентами [62]. Однако
после 2–3-й процедур у 93 % больных отмечалось незначительное
ухудшение состояния, проявляющееся в появлении слабости, сонливости, головных болей. У разных групп больных в зависимости от
возраста и степени тяжести сахарного диабета выраженность этих
симптомов была различной. После 4–5-й процедур указанные симптомы исчезали, при этом почти все больные отмечали улучшение
настроения, появление бодрости, уменьшение или полное исчезновение головной боли. По данным лабораторных исследований было
выявлено уменьшение уровня сахара в моче и крови. После 5–6-й
процедур у всех больных проводилась коррекция дозы вводимого
инсулина. В среднем доза инсулина уменьшалась на 2–4 ед., доза
таблетированных сахароснижающих препаратов на 0,5–1 таблетку.
К концу лечения доза инсулина снижалась в среднем на 10–14 ед.,
количество таблеток на 1–2. Наибольшее снижение дозы инсулина отмечалось у восьми больных (на 30–40 ед.), а четырем больным
полностью отменены лекарства и они оставлены на диете. У двух
больных после 20 процедур закрылись длительно не заживающие
трофические язвы. У шести больных, лечение которых проводилось
посредством комбинирования КВЧ-терапии, иглорефлексотерапии
и введения кислорода под кожу, исчезли симптомы полиневропатии.
Практически у всех больных отмечено уменьшение симптомов
осложнений диабета, что подтверждено врачами-специалистами, проводившими повторную консультацию. Применение КВЧизлучения, осуществляемого на фоне специфической терапии,
приводило к более быстрому выходу больного из диабетического
кетоацидоза* с использованием меньшего количества медикаментов и без осложнений.
Таким образом, можно заключить, что КВЧ-терапия в сочетании с медикаментозной терапией, используемая при СД, приводит к выраженному положительному эффекту, проявляющемуся в
ускорении процесса лечения, уменьшении доз инсулина и таблетированных сахаропонижающих препаратов, снижении симптоматики осложнений и сопутствующих заболеваний [62].
Наиболее частое осложнение диабета – невропатии* [63]. Кульминацией заболевания являются тяжелые осложнения, связанные
77
с нарушением периферической иннервации*. Это могут быть: потеря болевой чувствительности, деформация стоп, изъязвления,
остеоартропатия*, присоединение инфекции, формирующие так
называемую диабетическую стопу, очень часто приводящие к ампутации конечности [64].
Несмотря на определенные успехи в исследовании патогенеза*,
создания новых классификационных и диагностических критериев, вопросы терапии диабетической невропатии вообще и дистальной* диабетической полиневропатии*, в частности, продолжают находиться в стадии разработки [63, 65].
Ключевым звеном в решении этой проблемы, безусловно, является оптимальная компенсация метаболических нарушений и,
прежде всего, нормализация гликемии* [65, 66]. Несмотря на это,
у пациентов, даже на фоне нормогликемии, имеет место прогрессирование дисфункции нерва, в связи с чем встает проблема поиска
методов и способов коррекции этих нарушений.
Применение некоторых, довольно эффективных симптоматических медикаментозных препаратов ограничивается ввиду их выраженного побочного действия и опасности внезапной смерти изза передозировки: другие симптоматические препараты обладают
только частичным эффектом, а при длительном применении потенциально могут оказывать нейротоксическое действие.
В настоящее время существует множество методов немедикаментозной коррекции диабетической полиневропатии (рефлексотерапия*, лазеротерапия, озонотерапия, гипербарическая оксигенация* и т. д.), которые рационально использовать на фоне
компенсации сахарного диабета. Однако до сих пор не разработаны дифференцированные критерии отбора больных для каждого
из перечисленных методов в зависимости от вида и длительности
инсулиновой недостаточности и выраженности основных лабораторно-инструментальных характеристик. Поэтому актуальным
является поиск и разработка патогенетически обоснованных, рациональных, физиологичных, по возможности, безвредных и эффективных, имеющих пролонгированное действие, способов лечения.
Коллективом специалистов Областной клинической больницы
им. Н. А. Семашко (Н. Новгород), Нижегородской медицинской
академии и Нижегородского государственного университета, совместно с инженерами ООО «ЭЛМ» (Н. Новгород) предложен способ лечения осложнений сахарного диабета посредством воздействия КВЧ-излучения низкой интенсивности, осуществляемый
с помощью физиотерапевтического аппарата «ПОРТ-1М» [67].
78
В основу работы легли данные клинического и лабораторно-инструментального обследования 164 пациентов, страдающих СД I
или II типа, осложненным дистальной сенсомоторной диабетической полиневропатией в возрасте от 17 до 68 лет и длительностью
заболевания от 2 до 22 лет. Диагноз был поставлен на основании
выраженности ирритативно*-болевого синдрома, неврологического осмотра, электромиографического* тестирования. 42 пациента
получали базисную терапию (инсулин и(или) сахароснижающие
препараты перорально*), 122 пациентам на фоне базисной терапии
была предложена МРТ.
Способ лечения дистальной сенсомоторной диабетической полиневропатии осуществлялся в условиях стационара или амбулаторно при достижении нормогликемии общепринятыми способами.
МРТ осуществлялась в условиях стационарного лечения посредством симметричного воздействия на определенные точки покрова
тела с помощью прибора «ПОРТ-1М».
До и после лечения осуществлялся клинический и лабораторноинструментальный контроль:
1. Клиническое наблюдение: подробный расспрос о длительности, интенсивности и частоте возникновения основных симптомов
ирритативно-болевого синдрома: боли, парестезии*, жжение, онемение и т. п.
2. Количественное определение нарушения тактильной чувствительности при дистальной сенсомоторной диабетической полиневропатии посредством прибора «Neuropathy Star – NS» (производство США).
3. Для диагностики и уточнения степени эффективности проведенного лечения использовалась электромиографическая диагностическая система «Neurocid-M CID 1541» (производство Куба).
Эта методика обеспечивала получение и регистрацию вызванных
потенциалов нервов и мышц при электрическом раздражении нерва, а также анализ и сопоставление их латентных периодов*.
Определение максимальной скорости проведения импульса (СПИ)
по двигательным волокнам производилось по латентным периодам
М-ответов, полученным при раздражении дистальной и проксимальной* «нервных» точек нерва.
4. Идентификация наиболее информативных каналов проводилась с помощью аппарата микроволновой резонансной диагностики и терапии «Диск-Т-ЭЛМ».
5. Исследование процессов перекисного окисления проводилось
путем определения индуцированной биохемилюминесценции*
79
плазмы крови. Определялась динамика молекулярных продуктов
ПОЛ и активности антиоксидантных* ферментов*.
6. Изучался уровень обмена; гликированный гемоглобин определялся методом колоночной хромографии*.
7. Содержание общего холестерина, a- и b-холестерина, а также
триглицеридов в крови больных СД определялось традиционными
методиками.
Для определения значений нормы контролируемых параметров
была сформирована контрольная группа практически здоровых
людей. В нее вошли 26 человек в возрасте 23,2±2,42 года. На момент обследования лица, вошедшие в данную группу, не предъявляли никаких жалоб, а в ходе клинического, лабораторного и инструментального обследований у них не было выявлено заболеваний внутренних органов.
Полученные в ходе исследования результаты обрабатывались
статистически общепринятыми методами вариационной статистики на ПК.
На основании проведенного исследования были получены следующие результаты [67]:
1. МРТ уменьшает выраженность ирритативно-болевого синдрома у больных СД I и II типа на 60,2 и 59,2 % соответственно.
2. У больных СД уже в самом начале заболевания наблюдаются
достоверные изменения состояния периферических нервов. Интенсивное снижение амплитуды максимального М-ответа и скорости
проведения импульса по нервному волокну происходит в первые
годы заболевания СД, причем для СД I типа характерны изменения
типа аксонопатии*, а для СД II типа – миелинопатии*. Динамика изменения СПИ – один их важных показателей эффективности проведенного лечения. Стандартная терапия не способствует значительному восстановлению СПИ. Присоединение МРТ при небольшой
длительности заболевания способствует увеличению СПИ независимо от типа СД. Так как СПИ – результат эндотелиальной* дисфункции вследствие гипергликемии и вызванного ею каскада метаболических нарушений, сохраняющихся на фоне нормогликемии,
следует считать, что воздействие осуществляется на отдельные патогенетические звенья диабетической полиневропатии и, в частности,
на сохраняющуюся повышенной активность ПОЛ. При небольшой
длительности заболевания все методы улучшают данный показатель, так как способствуют активации собственных адаптационных
возможностей организма. При длительном течении заболевания
традиционная терапия не влияет на возрастание СПИ по нервным
80
стволам. Следовательно, в данном случае не приходится рассчитывать на собственные адаптационные возможности организма. Эту
роль выполняет МРТ за счет интерферирования и пролонгирования
антигипоксического*, антиоксидантного, мембранопротекторного
действия ЭМИ в первом случае. КВЧ-терапия ограничивает уровень
ПОЛ. Кроме того, на фоне нормогликемии у больных СД имеет место повышение активности свободно-радикального опосредованного
окислительного стресса, что выражается в накоплении первичных,
промежуточных и конечного продуктов ПОЛ. При длительном течении заболевания МРТ эффективна, вероятно, за счет потенцирования антиоксидантного действия акупунктуры. Поскольку уровень
ПОЛ отражает, с одной стороны, полноценность достигнутой компенсации, а с другой, – предотвращает дальнейшую мембранодеструкцию, представляется возможным сделать предварительный
вывод о возможности замедления прогрессирования дистальной
сенсомоторной диабетической полиневропатии.
3. Под влиянием КВЧ-терапии увеличивается деформированность эритроцитов (с 30,6 до 36, 9 %), что свидетельствует об улучшении микроциркуляции за счет стабилизации реологических
свойств крови и метаболических процессов.
4. МРТ способствует редуцированию* патогенетических звеньев
дистальной диабетической полиневропатии.
Таким образом, на примере дистальной диабетической невропатии показано, что КВЧ-терапия корректирует активизацию
свободно-радикального опосредованного окислительного стресса,
рассматриваемого в настоящее время как одно из ведущих патогенетических звеньев апоптоза* [67]. Тем самым достигается ремиссия заболевания, подтвержденная клиническими и лабораторноинструментальными исследованиями. Это позволяет сделать вывод о целесообразности использования КВЧ-терапии в комбинации
с традиционными способами при лечении больных СД и дистальной сенсомоторной полиневропатией, особенно с большой длительностью заболевания [67].
2.6. Влияние КВЧ ЭМИ на процессы
микроциркуляции крови
Нарушения микроциркуляции служат одним из стереотипных
признаков поврежденной функции органов и тканей. Многими
экспериментальными и клиническими исследованиями показано,
81
что под влиянием КВЧ ЭМИ происходит нормализация процессов
микроциркуляции, выражающаяся в уменьшении периваскулярных* нарушений и неравномерности диаметра венул* и артериол*
[68]. Именно этим объясняется выраженный клинический эффект
КВЧ-терапии при облитерирующем эндартериите*, остеомиелите*.
В [69] было отмечено улучшение микроциркуляции в сердечной
мышце у больных нестабильной стенокардией, получавших курс
КВЧ-терапии. Причем воздействие волн ММД оказалось более
эффективно при коррекции артериального мозгового кровотока,
чем венозного оттока у больных гипертонической болезнью. КВЧизлучение показало свою эффективность и при нормализации микроциркуляторных расстройств у больных пародонтозом [70].
Методом реографии* в [71] показано нормализующее воздействие
(увеличение числа функционирующих капилляров и увеличение
наполнения их кровью) КВЧ-терапии на нарушения микроциркуляции у больных такими нейрососудистыми расстройствами как
ангиовегетососудистая дистония*, гипертония и др., независимо
от конкретной патологии, вызвавшей расстройство. КВЧ-терапия
весьма результативна при коррекции микроциркуляторных расстройств у больных острым деструктивным панкреатитом* [72].
В настоящее время в клиническую и экспериментальную практику внедряется новый неинвазивный метод исследования микроциркуляции – лазерная доплеровская флоуметрия* (ЛДФ). Метод
ЛДФ основан на оптическом зондировании тканей монохроматическим излучением и анализе частотного спектра сигнала, отраженного от движущихся эритроцитов. ЛФД позволяет не только
оценить общий уровень периферической перфузии*, но и выявить
особенности регуляции микрокровотока. Главным достоинством
метода ЛДФ является возможность измерения показателей микрокровотока in vivo и бесконтактно, что очень важно для тестирования микрогемодинамики, которая изменяет свои показатели при
любой попытке подключения датчиков к капиллярам. Другой важной особенностью ЛДФ является возможность получения большого
количества измерений (тысячи в минуту), их регистрации и обработки в реальном масштабе времени [73], что, в частности, позволяет создавать мониторинговые системы ЛДФ.
В [61] представлены результаты исследования, проведенного
на студентах-волонтерах (условно здоровых), которые были разделены на две равноценные группы: экспериментальную и контрольную. Испытуемые экспериментальной группы подвергались
действию КВЧ ЭМИ низкой интенсивности, а волонтеры контроль82
ной группы – ложному воздействию данного физического фактора
(плацебо). Экспериментальное воздействие КВЧ ЭМИ осуществлялось на протяжении 10 дней, посредством ежедневного облучения
аппаратом «РАМЕД. ЭКСПЕРТ-04» (длина волны излучения –
7,1 мм, частота излучения – 42,4 ГГц, плотность потока мощности – 0,1 мВт/см2). Воздействие осуществлялось в течение 30 мин
на области биологически активных точек.
Для изучения микроциркуляции крови использовался метод
ЛДФ, осуществляемый посредством лазерного анализатора кровотока «ЛАКК-02» с двумя источниками лазерного излучения, работающими на длине волны 0,8 мкм. Головка оптического зонда
(датчика прибора) фиксировалась на наружной поверхности левого
предплечья на 4 см выше шиловидных отростков. Указанная зона
является зоной Захарьина-Геда сердца, бедна артерио-венулярными анастомозами*, поэтому в большей степени отражает кровоток
в нутритивном* русле и в меньшей степени подвержена воздействиям окружающей среды, в связи с этим рекомендуется для исследования микроциркуляции. Длительность стандартной записи
составляла 4 мин.
Оценивали следующие показатели микроциркуляции:
– М (перф. ед.) – показатель постоянной составляющей средней
перфузии* в микроциркуляторном русле за определенный промежуток времени исследований, представляющий собой среднее
арифметическое значение показателя микроциркуляции; характеризуется изменчивостью, которая зависит от индивидуальных
особенностей, временной вариабельности, физической активности,
температурного режима [61];
– σ (флакс, СКО, перф. ед) – средние колебания перфузии относительно среднего значения потока крови М, характеризующие
временную изменчивость перфузии; данный показатель отражает
среднюю модуляцию кровотока во всех частотных диапазонах;
– Kв, % – коэффициент вариации, который характеризует соотношение между изменчивостью перфузии (флаксом) и средней перфузией М в зондируемом участке тканей, который вычисляется по
формуле:
Kв = s/М⋅100 %.
(2.1)
Амплитудный анализ частотного спектра колебаний кожного
кровотока производился на основе использования математического аппарата Фурье-преобразования и специальной компьютерной
программы цифровой фильтрации регистрируемого сигнала ЛДФ.
83
Анализировались следующие характеристики амплитудно-частотного спектра: очень низкочастотные (эндотелиальные – VLF), низкочастотные (вазомоторные* – LF), дыхательные (быстрые, парасимпатические* – HF) и пульсовые (кардиальные – CF) колебания
кожного кровотока (табл. 2.1).
Необходимо отметить, что низкочастотные колебания включают в свой частотный диапазон как нейрогенные* колебания
(0,02–0,05 Гц) [74], обусловленные низкочастотным симпатическим адренергическим* влиянием на гладкие мышцы артериол и
артериолярных участков артериовенулярных анастомозов, так и
миогенные* колебания (0,06–0,2 Гц) [61], контролирующие мышечный тонус волокон прекапилляров*.
Интегральным показателем, характеризующим соотношение
механизмов активной и пассивной модуляции, является индекс
эффективности микроциркуляции (ИЭМ), который вычислялся по
формуле
ИЭМ = A(LF)/A(CF) + A(HF),
(2.2)
где A – амплитуды ритмов VLF, LF, CF, HF.
По данным проведенного исследования [61], показатели микроциркуляции у испытуемых контрольной группы на протяжении
эксперимента достоверно не изменялись по отношению к исходным
значениям. Однако у волонтеров экспериментальной группы происходили достоверные изменения этих показателей по отношению
к их значениям у испытуемых контрольной группы. Так, показатель перфузии М у испытуемых экспериментальной группы при
воздействии ЭМИ КВЧ достоверно увеличивался по отношению
к значениям этого показателя у волонтеров контрольной группы.
Критерий М связан с концентрацией эритроцитов в зондируемом
объеме в единице времени и поэтому указывает лишь на уровень
перфузии. Для более полной оценки состояния микроциркуляции
был проведен анализ флакса, коэффициента вариации и амплитудно-частотного спектра.
Выявлено, что в экспериментальной группе уровень флакса достоверно увеличивался по отношению к его значениям у испытуемых контрольной группы. Поскольку флакс отражает среднюю
модуляцию кровотока во всех частотных диапазонах [74], то увеличение этого параметра свидетельствует о более глубокой модуляции микрокровотока. Повышение СКО может быть обусловлено
интенсивным функционированием механизмов активного контроля микроциркуляции.
84
Таблица 2.1
Амплитудно-частотные характеристики осцилляций кожного кровотока
Название
характеристик
ритмов колебаний
тканевого кровотока
Частотный
диапазон
Физиологическое значение
Пульсовые волны
(сердечные волны,
cardio frequency –
CF)
0,8–0,16 Гц, Обусловлены изменением скорости
50–90 кол/мин движения эритроцитов в микрососудах, вызываемым перепадами
систолического и диастолического
давления. Амплитуда отражает тонус резистивных сосудов.
Относятся к пассивным механизмам регуляции микрокровотока
Дыхательные
0,15–0,4 Гц, Связаны с венулярным звеном.
волны (респира12–24 кол/мин Обусловлены динамикой венозного
торно-связанные
давления при легочной механичеколебания, high
ской активности, присасывающим
frequency – HF)
действием «дыхательного насоса»
Эндотелиальные
0,0095–0,02 Гц Обусловлены функционированием
колебания (very low
эндотелия*, а именно выбросом ваfrequency – VLF)
зодилататора* NO. Активные механизмы модуляции микрокровотока
Вазомоторные
0,02–0,2 Гц, Связаны с работой вазомоторов
колебания (LF)
1,2–12 кол/мин (гладкомышечных клеток в прекапиллярном звене резистивных
сосудов)
Вместе с тем в экспериментальной группе наблюдалось увеличение Kв по сравнению со значениями у испытуемых, не подвергавшихся действию КВЧ ЭМИ низкой интенсивности. Увеличение
этого коэффициента связано с активацией эндотелиальной секреции и вазомоторного механизма контроля микроциркуляторного
русла [74], следовательно, за счет увеличения активных механизмов регуляции микрокровотока под влиянием КВЧ ЭМИ происходило улучшение микроциркуляции.
Наиболее полное представление о функционировании механизмов
контроля микроциркуляторного русла дает анализ ритмических составляющих амплитудно-частотного спектра ЛДФ-граммы. Ритмическая структура флаксмоций, выявляемая с помощью амплитудночастотного анализа, является результатом суперпозиции различных
эндотелиальных, вазомоторных, дыхательных, сердечных и других
косвенных колебаний и влияет на состояние микроциркуляции [61].
85
Очень низкочастотный эндотелиальный (VLF) и низкочастотный
вазомоторный (LF) механизмы регуляции тонуса сосудов относят
к активным факторам контроля микроциркуляции. Они модулируют поток крови со стороны сосудистой стенки, создают поперечные
колебания мышц кровотока в результате чередования сокращения
и расслабления мышц сосудов и реализуются через ее мышечный
компонент. Факторы, вызывающие колебания кровотока вне системы микроциркуляции, называют пассивными. Они определяют продольные колебания, выражающиеся в периодическом изменении
объема крови в сосуде. К ним относят пульсовую волну (CF) со стороны артерий и респираторные колебания (HF) со стороны вен [74].
Результаты проведенных исследований показали [61], что под
влиянием КВЧ ЭМИ происходило достоверное увеличение амплитуды эндотелиальных (VLF) колебаний относительно амплитуды
этого колебания в контрольной группе. Повышение амплитуды колебаний VLF, по-видимому, обусловлено работой микроваскулярного эндотелия и свидетельствует о модуляции мышечного тонуса
сосудов посредством увеличения секреции в кровь вазоактивных*
субстанций (вазодилататора* NO). Это способствует увеличению
транспортной функции крови и активизации обменных процессов.
Наряду с увеличением амплитуды эндотелиальных колебаний
(VLF) наблюдалось достоверное увеличение амплитуды вазомоторных колебаний (LF) по сравнению с амплитудой этих колебаний
у испытуемых контрольной группы [61]. Увеличение амплитуды
низкочастотных колебаний (LF) свидетельствует о снижении периферического сопротивления (вазодилатации*) и, следовательно,
о повышении нутритивного кровотока.
На фоне улучшения функционирования активных механизмов
контроля перфузии происходило снижение роли пассивных механизмов, создающих продольные колебания кровотока и выражающихся в изменении объема крови в сосуде [61].
Экспериментальное воздействие КВЧ ЭМИ приводило к статистически значимому снижению амплитуды дыхательной волны по отношению к аналогичным данным у испытуемых контрольной группы
[61]. Дыхательная волна в микроциркуляторном русле обусловлена
наличием волн перепадов давления в венозной части кровеносного
русла и их распространением в микрососуды со стороны путей оттока крови, что преимущественно связано с дыхательными экскурсиями грудной клетки. Местом локализации дыхательных волн в
системе микроциркуляции являются венулы. Чаще всего увеличение амплитуды дыхательной волны указывает на снижение микро86
циркуляторного давления. Ухудшение оттока крови из микроциркуляторного русла может сопровождаться увеличением объема крови
в венулярном звене, что и приводит к росту амплитуды дыхательной
волны в ЛДФ-грамме [74]. Таким образом, уменьшение амплитуды
дыхательной волны под влиянием КВЧ ЭМИ низкой интенсивности
способствует улучшению венозного оттока, а следовательно, уменьшению застойных явлений в микроциркуляторном русле.
Кроме того, на фоне действия ЭМИ КВЧ происходило снижение
другого пассивного компонента регуляции микрокровотока – амплитуды пульсовой волны (CF) относительно значений этого показателя у волонтеров контрольной группы [61]. Амплитуда пульсовой волны, поступающей в микроциркуляторное русло со стороны
артерий, является параметром, который изменяется в зависимости
от состояния тонуса резистивных сосудов. Увеличение амплитуды
пульсовой волны означает увеличение притока крови в микроциркуляторное русло. Следовательно, снижение амплитуды пульсовой волны под влиянием КВЧ ЭМИ свидетельствует об увеличении
эластичности стенок периферических сосудов, и, как следствие, об
уменьшении притока крови в микроциркуляторное русло.
Таким образом, в результате эксперимента наблюдалось значительное перераспределение характеристик амплитудно-частотного
спектра в сторону увеличения эндотелиального и вазомоторного
компонентов на фоне снижения влияния дыхательных и пульсовых ритмов на осцилляции тканевого кровотока. В норме низкочастотный вазомоторный ритм занимает доминирующее значение
в амплитудно-частотном спектре. На него накладывается влияние
метаболических факторов, обусловленных накоплением в тканях
промежуточных продуктов обмена веществ и оказывающих существенное влияние на осцилляции тканевого кровотока, путем периодически изменяющейся концентрации вазоактивных субстратов
[74]. Наряду с этим снижение вклада парасимпатических и пульсовых влияний отражает сбалансированность активных вазомоторных, пассивных высокочастотных и сердечных колебаний на
модуляцию тканевого кровотока. Такие изменения в амплитудночастотном спектре ЛДФ-граммы привели к повышению ИЭМ.
Анализ динамики ИЭМ в экспериментальной группе показал
его достоверно значимое увеличение по сравнению с ИЭМ у испытуемых контрольной группы [61]. Сравнительный анализ характеристик амплитудно-частотного спектра выявил, что такое повышение ИЭМ обусловлено, с одной стороны, увеличением активности
вазомоторного и эндотелиального компонентов в реализации ЛДФ87
граммы, а с другой – снижением амплитудных характеристик дыхательных и пульсовых колебаний, по сравнению с таковыми у испытуемых контрольной группы.
Таким образом, КВЧ ЭМИ низкой интенсивности оказывает модулирующее действие на показатели микроциркуляторного русла, проявляющееся в улучшении функционирования активных механизмов контроля микрокровотока [61]. Увеличение параметра перфузии
М под влиянием низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ обусловлено увеличением амплитуды вазомоторных колебаний. С одной стороны, это свидетельствует об увеличении амплитуды колебаний в прекапиллярном звене резистивных сосудов, с другой – это может быть связано
с ослаблением влияния со стороны симпатической нервной системы.
Кроме того, данные амплитудно-частотного спектра, полученного методом ЛДФ, свидетельствуют о перераспределении крови
в системе микроциркуляции [61]. Так, уменьшение амплитуды дыхательной волны свидетельствует об улучшении венозного оттока.
Вместе с тем увеличение амплитуд колебаний в области прекапиллярных вазомоторов способствует открытию и увеличению функциональной активности латентных капилляров. Увеличение выброса эндотелием NO посредством модуляции мышечного тонуса
влияет на транспортную функцию крови и содействует обменным
процессам. Снижение амплитуды пульсовой волны указывает на
уменьшение притока крови в микоциркуляторное русло и на увеличение эластичности сосудистой стенки.
Таким образом, полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что КВЧ ЭМИ низкой интенсивности оказывает
выраженное воздействие на процессы микроциркуляции [61]. Исследования, выполненные на основе метода ЛДФ, показали, что сосуды кожи вполне доступны для непосредственного воздействия ЭМИ
КВЧ. При этом особо выделяется роль кровеносных капилляров в реализации биологических эффектов, оказываемых КВЧ-излучением
на организм. Резонансное поглощение КВЧ ЭМИ кровеносными капиллярами, изменение динамики протекания в них жидкости при
одновременном уменьшении силы сцепления (адгезии) жидкости
с внутренней стенкой капилляра – значимые факторы в основании
механизма воздействия КВЧ-излучения на целостный организм [74].
Проведенное исследование [61] позволяет сделать следующие
выводы:
1. Методом лазерной доплеровской флоуметрии выявлено, что
ЭМИ КВЧ низкой интенсивности оказывает выраженное влияние
на микроциркуляцию.
88
2. Под влиянием ЭМИ КВЧ происходит увеличение вклада активных механизмов (эндотелиальных и вазомоторных) на фоне
снижения пассивных (пульсовой и дыхательной волн) в регуляцию
микроциркуляции.
3. Под влиянием КВЧ ЭМИ происходит активизация эндотелиального и вазомоторного механизмов регуляции микрокровотока,
что способствует увеличению активности микроциркуляторного
эндотелия (выбросу NO), транспортной функции крови, снижению
периферического сопротивления и повышению нутритивного кровотока.
4. При воздействии ЭМИ КВЧ происходит снижение активности
пульсовых и дыхательных механизмов в регуляции микроциркуляции, что приводит к увеличению эластичности стенок периферических сосудов, уменьшению притока крови в микроциркуляторное русло, улучшению венозного оттока и, следовательно, уменьшению застойных явлений в микрососудах.
5. Под влиянием ЭМИ КВЧ происходит увеличение индекса эффективности микроциркуляции, что свидетельствует о доминирующем влиянии активных механизмов модуляции нутритивного
кровотока.
2.7. Применение КВЧ-терапии в ревматологии
Специальность «ревматология» охватывает более 120 видов заболеваний. Одни из них характеризуются преимущественным поражением опорно-двигательного аппарата, а другие – генерализованным воспалением многих органов и систем организма человека.
Значение ревматических заболеваний для теории и практики медицины определяется их высокой распространенностью, быстрым развитием инвалидности и неблагоприятным жизненным прогнозом.
Среди ревматических болезней особое медико-социальное значение имеют остеоартроз*, ревматоидный артрит*, серонегативные
спондилоартропатии*, системные заболевания соединительной
ткани (СЗСТ), микрокристаллические артриты, а также мультидисциплинарные формы патологии (ревматизм*, остеопороз*, системные васкулиты*), находящиеся на стыке различных медицинских специальностей.
За последние годы в изучении ревматических заболеваний достигнуты определенные успехи, которые среди прочих факторов
(расшифровка механизмов иммунопатогенеза*, разработка стан89
дартизированных критериев диагностики, оценка активности воспалительного процесса, создание новых подходов к фармакотерапии и др.) определяются эффективностью проводимой терапии,
разработкой новых методов терапевтического воздействия.
Результатами многочисленных клинико-экспериментальных
исследований доказано, что КВЧ-излучение является одним из
наиболее действенных факторов, используемых современной физиотерапией:
– обладает обезболивающим действием [1, 11, 18];
– положительно влияет на реологические свойства крови [60, 62];
– является антиоксидантом физической природы [75];
– вызывает нормализацию тонуса мозговых и периферических
сосудов [61];
– улучшает микроциркуляцию в поврежденных тканях [58, 60];
– снижает импульсную активность и пороги восприятия рецепторов [75, 76];
– влияет на функциональные параметры периферических нервов [76];
– стимулирует регенеративные процессы в них [76];
– повышает биоэлектрическую активность мышечной ткани [75].
Это обусловило широкое использование КВЧ-терапии в медицинской, в том числе неврологической, практике.
Активные исследования и эксперименты в области прикладной медицины, поиск новых эффективных комбинаций факторов
физиотерапевтического воздействия привели к появлению ряда
новых методик лечения на основе КВЧ-терапии. Их успешное применение в ревматологии можно проследить на примерах использования КВЧ-излучения в терапии таких заболеваний, как остеохондроз [77], ревматоидный артрит [78], а также в ходе реабилитации
после операции, связанной с удалением грыжи межпозвонковых
дисков (дискэктомии*) [79].
2.7.1. Использование КВЧ-излучения в качестве основного фактора
в комбинированной терапии неврологических проявлений
остеохондроза позвоночника
Способы лечения проявлений остеохондроза позвоночника с использованием индивидуально подобранных частот КВЧизлучения, предполагающих резонансное поглощение миллиметровых волн, известны и описаны в литературе [80]. Кроме того,
экспериментальные исследования показали, что нервное волокно
90
способно выделять и усиливать импульсные подпороговые воздействия в присутствии шума (механизм стохастического резонанса)
[53]. Поэтому перспективным направлением в терапии остеохондроза позвоночника может явиться использование комбинированного воздействия на основе модулированного КВЧ-излучения
низкой интенсивности (менее 10 мВт/см2) в присутствии шума и
медикаментозной терапии. Такое комбинированное воздействие
позволяет обеспечить регресс неврологической симптоматики, связанной с морфологическими и функциональными изменениями в
нервно-мышечном аппарате у больных с рефлекторными и ирритативно-денервационными* корешковыми* синдромами наряду с
получением обезболивающего эффекта у больных с дискогенными
проявлениями остеохондроза позвоночника.
Предложенный в [77] способ лечения заключается в воздействии КВЧ-излучения на участки дерматомов*, являющиеся рефлексогенной зоной для пораженных спинно-мозговых корешков и
исходящих из них нервов при одновременном использовании двух
режимов:
– непрерывного шумового излучения в диапазоне частот 52–
78 ГГц с плотностью потока мощности 0,75 мкВт/см2;
– импульсного излучения с частотой 42,25 ГГц (длина волны 7,1
мм), частотой повторения импульсов 9,6 Гц и продолжительностью
импульса 1мкс, средняя плотность потока мощности при этом составила 1 мкВт/см2.
Выбор параметров излучения обусловлен результатами экспериментальных исследований [76], в ходе которых доказано, что КВЧизлучение низкой интенсивности оказывает влияние на функциональную активность электровозбудимых участков нервных волокон в виде изменения длительности генерируемых потенциалов
действия, латентного периода и амплитуды импульсного ответа,
тактильной* и болевой чувствительности, что связано с модуляцией импульсной активности и других функциональных свойств претерминальных участков нервных волокон. При использовании импульсного режима для изменения ритма эндогенной и спонтанной
активности нейронов, эффективности синаптического проведения
импульсов, активации процессов репарации нервной ткани достаточно кратковременного (10 нс) воздействия.
Воздействие осуществлялось посредством двухканального аппарата КВЧ-терапии «Стелла-1» (новое название «CEM TECH»).
Продолжительность однократного воздействия (одной терапевтической процедуры) составила 10–16 мин, время облучения каждой
91
зоны – 2–4 мин. Применялась стабильная контактная методика.
Курс состоял из 7–10 процедур.
Зонами воздействия являлись паравертебральные* участки на
уровне заинтересованных сегментов спинного мозга и проекции
исходящих из них корешков, а также участки дерматомов, иннервируемых пораженными корешками в области расположения
двигательных точек нервных стволов конечностей (в локтевой,
подколенной областях, в нижней трети предплечья, по передней и внутренней поверхностям голеностопного сустава). При
наличии проекционных или отраженных болей осуществлялось
дополнительное воздействие на место локализации боли. При
сопутствующей соматической* патологии, начиная с 5–7-й процедур, осуществлялось дополнительное воздействие на зону Захарьина-Геда, соответствующую поражённому органу. При этом
использовались те же технические характеристики излучения.
При сопутствующем остеоартрозе дополнительно облучали боковые поверхности суставов. Суммарное время процедуры при этом
не менялось.
Наблюдения были проведены на 156 пациентах с дискогенными
неврологическими проявлениями остеохондроза позвоночника в
возрасте от 19 до 70 лет [77]. Среди них 102 пациента с подтвержденными МРТ грыжами межпозвонковых дисков, в том числе 31
больной в предоперационном периоде дискэктомий и 54 человека
после операции дискэктомии. Преобладающим среди типов течения заболевания был хронический рецидивирующий (81 %).
В клинике заболевания корешковые синдромы выявлены в 49 %
случаев. Среди рефлекторных синдромов чаще выявлялись нейродистрофические и вегетативно-сосудистые нарушения (32 и 47 %).
Мышечно-тонические нарушения составили 21 % и проявлялись
гипертонусом паравертебральных мышц, наличием болезненных
мышечных уплотнений, гипотонией мышц конечностей. 77 % пациентов поступили в острой и подострой стадиях, при этом длительность стадии обострения составила от 2 недель до 6 месяцев.
У 68 % наряду с неврологическими проявлениями остеохондроза
позвоночника отмечалось наличие сопутствующих заболеваний
(гипертоническая болезнь, ИБС, остеоартрозы, хронические гастриты, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки,
хронические аднекситы*).
Лечение в соответствии с новой методикой получили 68 больных
(I группа). В группы сравнения вошли 42 пациента, получающих
КВЧ-терапию только в соответствии с 1-м режимом облучения (II
92
группа) и 46 больных, которым назначалось импульсное излучение
с фиксированной длиной волны 7,1 мм, т. е. в соответствии со 2-м
режимом облучения (III группа).
Для оценки переносимости и эффективности лечения регистрировалась динамика клинических (болевой синдром, симптомы натяжения, тонус мышц позвоночника и конечностей, нарушения
статики и функции позвоночника, наличие и степень болезненности мышечно-сухожильных зон и межостистых* связок, характер
и выраженность вегетативно-сосудистых, чувствительных и рефлекторных нарушений) и параклинических (глобальная и стимуляционная миография*, реовазография*, электротермометрия*)
симптомов до лечения, а также после 1-й, 6-й и 10-й процедур.
Проведенные исследования выявили следующие результаты
[77]. Переносимость процедур во всех группах была хорошей: ни
у одного больного не отмечено клинически значимой патологической реакции на лечение. Однако уже с первой процедуры наметились различия в динамике жалоб больных в разных группах.
Под влиянием комбинированного воздействия и шумового излучения (1-й режим) отмечено уменьшение чувства жжения, судорог, болевого синдрома, зябкости конечностей. В основной группе
и при использовании импульсного режима (2-й режим) больные
отмечали уменьшение скованности в суставах позвоночника и
конечностей, мышечной слабости, но при импульсном воздействии не было значительного регресса болевого синдрома. Среди
особенностей динамики жалоб под влиянием комбинированного
воздействия отмечено уменьшение вегетативно-сосудистых расстройств: пастозности*, цианоза*, потливости конечностей, степени онемения.
Курсовое воздействие комбинированного КВЧ-излучения в соответствии с предложенной методикой вызывало регресс всех основных симптомов заболевания. Болевой синдром значительно
уменьшился практически у всех больных, в том числе исчез у 56 %.
В процессе лечения менялись не только количественные характеристики боли, но и качественные: боль теряла свой жгучий, режущий, простреливающий оттенок, становилась терпимой, носила
чаще характер ноющих, тупых ощущений. В группах сравнения
болевой синдром уменьшился у 70 % больных, в том числе полностью регрессировал под влиянием шумового излучения у 48 %, при
импульсном воздействии – у 26 %. В последней группе у трех пациентов зарегистрировано некоторое усиление болевого синдрома
после двух-трех процедур, сохраняющееся в течение 1–2 ч.
93
При оценке динамики клинических проявлений во всех группах отмечен регресс вегетативно-сосудистых нарушений, симптомов натяжения, чувствительных и двигательных расстройств, более отчетливо выраженный в основной группе. При хроническом
течении остеохондроза позвоночника часто формируются нейродистрофические очаги в области мышц и их сухожилий, проявляющиеся локальной болезненностью, а при обострении процесса
и спонтанной болью. Уменьшение степени болезненности очагов
нейроостеофиброза* свидетельствует о трофическом* действии
фактора. Воздействие шумовым сигналом КВЧ-излучения как
в моноварианте (II группа), так и при сочетании его с импульсным
излучением (I группа) заметно повышало порог болевой чувствительности (ПБЧ) в местных альгогенных зонах: в 89 и 85 % случаев соответственно ПБЧ увеличивался в 2–3 раза. В III группе (2-й
режим излучения) достоверной динамики данного показателя выявлено не было.
При измерении кожной температуры исчезала выявленная до
лечения термоасимметрия за счет повышения исходно сниженной
температуры в дистальных отделах больной конечности (измерение проводилось в симметричных точках обеих конечностей в зонах иннервации пораженного корешка).
Под влиянием комбинированного режима излучения регистрировалась существенная положительная динамика амплитудных и
скоростных параметров функционального состояния нервно-мышечного аппарата при электро-нейромиографическом* обследовании. К 5-й процедуре регистрировалась стабилизация параметров,
сохраняющаяся до момента выписки. Применение только 1-го либо
2-го режимов излучения (II группа и III группа соответственно) не
позволило получить столь выраженного стимулирующего влияния
на нервно-мышечный аппарат.
Изменение показателей реовазографии также свидетельствует
об улучшении региональной гемодинамики под влиянием КВЧизлучения, особенно в I и II группах.
Важно отметить изменения течения сопутствующих заболеваний. При сопутствующих остеоартрозах отмечалось заметное
уменьшение болевого синдрома, отека над поражённым суставом,
уменьшалась скованность, увеличивался объём активных безболезненных движений, восстанавливалась походка. У больных с
сопутствующей гастроэнтерологической патологией отмечено не
только уменьшение болевого и диспепсического* синдромов, но и
уменьшение размеров дефектов слизистой у больных с эрозивными
94
гастритами и язвенной болезнью, выявленных при эндоскопическом контроле.
Таким образом, использование комбинированного режима работы (импульсное модулированное КВЧ-излучение в присутствии
шумового излучения КВЧ-диапазона) позволяет получать не только анальгезирующий, трофический эффекты, но и влиять на функциональную активность электровозбудимых участков нервных
волокон и тем самым осуществлять воздействие на пораженные
нервы и мышцы [77]. Результаты этих исследований увеличивают
арсенал оптимальных комбинаций биотропных параметров КВЧизлучений, применяемых в неврологической практике.
2.7.2. КВЧ-излучение в терапии ревматоидного полиартрита
Еще одним классическим примером хронических воспалительных заболеваний человека является ревматоидный артрит (РА).
РА является достаточно распространенным ревматическим заболеванием. Согласно данным ВОЗ, частота встречаемости РА в популяции составляет от 0,6 до 1,3 %. Социальная значимость этого
заболевания определяется также высоким уровнем инвалидности
среди лиц наиболее трудоспособного возраста.
Ревматоидный артрит имеет четкую иммуно-генетическую
основу.
Ревматоидный артрит является тем заболеванием, при котором
постоянный и упорный болевой синдром сопровождает пациента
практически на протяжении всей жизни. В клинической картине
болезни доминирует поражение суставов, однако при тщательном
исследовании почти всегда выявляются поражения и других органов.
Несмотря на многообразие существующих подходов, методов и
средств воздействия на ревматоидный процесс, лечение прогрессирующего РА является очень трудной задачей. Для подавления
активности и прогрессирования болезни необходима длительная,
многомесячная, а чаще всего многолетняя терапия препаратами,
дающими многообразные побочные реакции.
Неудовлетворительные результаты фармакотерапии определяют поиск новых методов воздействия на патологический процесс.
Одним из таких методов может являться КВЧ-терапия или такая
ее методика, как биорезонансная терапия (БРТ). Обзор публикаций на эту тему показывает, что подобные исследования ведутся во
95
многих научных и медицинских центрах России, СНГ и дальнего
зарубежья. Примером могут служить следующие данные, опубликованные в [78].
Были проведены исследования влияния БРТ на течение РА и
качество жизни больных РА суставной формы, серопозивного варианта, медленно прогрессирующего течения [78].
В процессе исследования проводились общее клиническое обследование больных, лабораторные исследования, кроме того, проводились рентгеновское исследование суставов и электроакупунктурная диагностика по методу Р. Фолля* (ЭАПДФ).
Все больные, получавшие стандартную противоревматическую
терапию (60 человек, женщины в возрасте от 20 до 55 лет, с продолжительностью заболевания от 3 месяцев до 10 лет) были разделены
на две группы:
– основная группа (30 человек), в которой пациенты получали
сеансы БРТ;
– контрольная группа, где пациентам проводилась только стандартная (медикаментозная) противоревматическая терапия.
В ходе проведенного исследования была выявлена связь между
показателями биологически активных точек, отражающих активность иммунной системы, и показателями клеточного иммунитета
[78]. В процессе лечения у больных основной группы наблюдалось
выраженное клиническое улучшение в сравнении с контрольной
группой: начиная со 2–3-го сеанса, уменьшились явления синовита* мелких суставов, утренняя скованность и выраженность болевого синдрома. Кроме того, 95 % пациентов отмечали значительное
улучшение общего самочувствия.
Ревматоидный артрит протекает с сопутствующей патологией,
вызванной как собственно заболеванием, так и осложнениями проводимой противоревматической терапии. После проведения сеансов БРТ происходит ослабление таких симптомов, как гастралгии*,
повышенное артериальное давление, боли в позвоночнике, кожные
высыпания. Это связано, по-видимому, с тем, что БРТ используется для коррекции нарушений в меридиональной системе организма, следовательно, с помощью этого метода можно воздействовать
на сопутствующие заболевания, которые отягощают течение РА.
Таким образом, проведенные исследования показали, что БРТ
влияет на явления синовита, утреннюю скованность, выраженность болевого синдрома и на сопутствующую этому заболеванию
патологию, кроме того, отмечены хорошая переносимость и отсутствие побочных действий [78].
96
2.7.3. Применение КВЧ-пунктуры в процессе реабилитации
после проведения дискэктомии
Исследование влияния КВЧ-излучения на точки акупунктуры
проводилось на 38 пациентах, которым была выполнена операция
удаления грыжи межпозвонковых дисков, послеоперационный период составлял от двух недель до одного года [79]. В раннем послеоперационном периоде КВЧ-пунктура применялась в качестве монотерапии и проводилась с помощью аппарата «Стелла-1» («CEMTECH») в условиях нейрохирургического стационара. В позднем
послеоперационном периоде больные получали комплексное лечение: КВЧ-терапия и вибротракции*
КВЧ-излучением воздействовали на БАТ, подбираемые на основе положений китайской и корейской рефлексотерапии. Рецептура
точек включала точки общего действия, сегментарные, сигнальные, регионарные* и местные. Суммарное время облучения в течение одной процедуры составляло 15–20 мин.
По результатам КВЧ-воздействия проводилась оценка динамики вертеброневрологических* нарушений, качественных и количественных характеристик болевого синдрома, парестезий*,
выраженности вегетативно-сосудистых нарушений. У всех больных было выявлено уменьшение болевого синдрома, при этом
у 60 % – начиная с 1–2-й процедур. Угасание болевого синдрома
сопровождалось уменьшением других патологических нарушений.
К 5–6-й процедурам менялись качественные характеристики болевого синдрома, регрессировали мышечно-тонические нарушения и
вегетативно-сосудистые* проявления.
По данным алгезиметрии*, в результате курсового лечения
у 66 % больных зарегистрировано уменьшение степени болезненности местных альгогенных зон. При наличии корешковых синдромов степень восстановления чувствительных и двигательных
расстройств определялась тяжестью поражения и давностью процесса. У больных с исходным повышенным артериальным давлением отмечен мягкий гипотензивный эффект, частота пульса и
дыхания при этом заметно не менялись. Анализ реакции периферической крови не выявил напряженной реакции и повышенной
активации адаптационных механизмов. Электрофизиологическое
обследование показало реакцию нейромоторного аппарата и сосудов конечностей. В результате курсового лечения получена достоверная положительная динамика амплитудных и скоростных параметров функционального состояния нейромоторного аппарата,
97
сопровождавшаяся улучшением процессов микроциркуляции в
конечностях.
Таким образом, КВЧ-пунктура стабилизирует функциональное
состояние органов и систем, позволяет перевести больных из стадии де- и субкомпенсации в стадию компенсации, что позволяет
использовать данный метод лечения в любой стадии заболевания,
при наличии сопутствующей патологии и в раннем послеоперационном периоде [79]. КВЧ-терапия способствует подключению в реабилитационную программу других методов физиотерапии в более
ранние сроки.
2.8. Возможности комбинированного применения
постоянного магнитного поля, КВЧ и лазерного излучений
низкой интенсивности в медицинской практике
В современной клинической медицине наряду с КВЧ ЭМИ
успешно применяются такие самостоятельные физиотерапевтические факторы, как низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ)
и постоянные магнитные поля (ПМП).
Низкоинтенсивное лазерное излучение, как и КВЧ ЭМИ, является внешним информационным фактором, действующим на организм. Биологическое действие ЭМИ оптического и КВЧ-диапазонов
не имеет принципиальных отличий [81, 82]. В основе наблюдаемых
положительных эффектов лежат структурно-функциональные изменения клеточных мембран, мембранных белков и внутриклеточных органелл, которые являются мишенями для воздействия электромагнитного поля. В результате такого взаимодействия создается физико-химическая основа для изменения уровня процессов
свободнорадикального и ферментативного окисления, связанного
с фосфорилированием*, а уже на этой основе возникают последовательные неспецифические реакции клетки и организма в целом.
Различия существуют лишь в биофизических тонкостях взаимодействия электромагнитных полей и биологических тканей.
Кроме таких характеристик ЭМИ, как длина волны или плотность потока мощности, определённый вклад в достижение биологических эффектов КВЧ-или лазерной терапии вносит шумовая
компонента, т. е. наличие частотной модуляции излучения посредством шумоподобного сигнала. Сдвиги частот генерации собственных электромагнитных полей клеток при разных видах патологии
ликвидируются при воздействии слабого электромагнитного шума
98
с определенными параметрами благодаря самонастройке клеточного генератора на «правильную» частоту. Взаимодействие внутренних и внешних полей (суть механизма действия электромагнитных
физиотерапевтических факторов) сопровождается последующим
включением биофизических процессов в клетке.
Доказательством сходного воздействия НИЛИ и КВЧ ЭМИ служат следующие эксперименты, проведенные на животных.
Воздействию КВЧ-излучения (длина волны 4,1 мм, плотность
потока мощности 10 мВт/см2, экспозиция 15 мин) был подвергнут
открытый орган (печень крысы). При этом были получены эффекты, выражающиеся в следующих морфологических изменениях
[83]: прогрессирующее усиление микроциркуляции с компенсированным оттоком крови; активация процессов на уровне генома*
клеток и стимуляции процессов регенерации; увеличение резистентности клеток печени к действию повреждающих факторов;
угнетение формирования внутрипеченочной желчной гипертензии
в условиях перевязки желчных протоков. Результаты эксперимента, полученные на аналогичной модели (открытая печень крысы), но уже при воздействии непрерывного лазерного излучения
с длиной волны 0,63 мкм и импульсного НИЛИ с длиной волны
0,89 мкм, практически ничем не отличаются от данных, полученных для КВЧ ЭМИ [84].
Анализ результатов экспериментально-клинического применения лазерной и КВЧ-терапии, накопленных за последние 30 лет,
высокая эффективность этих методов при заболеваниях различного генеза делают очевидным факт однонаправленности их действия
(синергизма*). Таким образом, особенности применения КВЧ ЭМИ
и НИЛИ как физиотерапевтических методов позволяют предположить, что их сочетание в клинической практике обеспечит гомогенизацию* субклеточно-клеточных процессов в большом объёме
тканей и тем самым существенно повысит эффективность физиотерапевтического воздействия.
Несмотря на схожесть наблюдаемых биологических эффектов,
при применении КВЧ ЭМИ и НИЛИ в качестве физиотерапевтических факторов существуют определенные различия, которые необходимо учитывать при разработке и проведении методик на основе
их комбинированного воздействия.
Длина волны КВЧ ЭМИ составляет единицы миллиметров, а
НИЛИ – микрометры (для большинства терапевтических лазеров).
Следовательно, в первом случае резонансное воздействие происходит на клеточном или органном уровнях, а во втором случае – на
99
субклеточном. Различается и глубина проникновения излучения в
биологические ткани. Она определяется степенью поглощения излучения и составляет соответственно 300–500 мкм для ЭМИ КВЧдиапазона и 2–6 см для НИЛИ. Таким образом, КВЧ-излучение
практически полностью поглощается верхним слоем кожи (эпидермис и верхние слои дермы), т. е. той областью кожного покрова,
где расположена большая часть чувствительных рецепторов. Поглощение НИЛИ ИК-спектров, которое в основном используется на
практике, на порядок меньше, что обусловливает свои особенности
терапевтического воздействия.
В плане комфортности лечебного процесса для пациента также
есть различия, которые следует учитывать. Например, при КВЧтерапии длительно не заживающих ран и язв, вяло текущих гнойных процессов чаще всего имеет место обострение процесса («провокационная терапия»). Этого практически не бывает при проведении
лазерной терапии. Важно помнить физические особенности этих
факторов: НИЛИ может применяться через многослойные повязки,
одежду, влажные повязки с лекарственными препаратами или некоторыми мазями. Для КВЧ ЭМИ проницаемы сухие текстильные
материалы, пластмасса, дерево, гипсовая пластина, а в случае их
увлажнения, даже при незначительной толщине (два слоя влажной
марли) они являются непреодолимым препятствием для волн ММД.
Кроме того, необходимо отметить, что такой высокоэффективный метод лазерной терапии, как внутривенное лазерное облучение крови (ВЛОК) принципиально невозможно реализовать в КВЧдиапазоне.
Очевидно, что КВЧ-терапия более эффективна при воздействии
излучения преимущественно на проекции органов, сосудов и лимфатических узлов, эндокринных желёз, на точки акупунктуры, а
местное воздействие, ВЛОК, рефлексотерапия и полостные методы
должны осуществляться посредством НИЛИ [81, 82].
Приведем результаты успешного применения комбинированной
терапии на основе сочетанного действия КВЧ ЭМИ и НИЛИ при лечении различных заболеваний.
При сравнении эффективности раздельного и комбинированного применения лазерной и миллиметровой терапии у больных
стенокардией напряжения I–III функционального класса в амбулаторных условиях показано [81], что оба метода приблизительно
одинаково эффективны при раздельном применении. При сочетанном использовании методов происходит потенцирование (взаимное
дополнение, усиление) эффектов: в 1,5–2 раза увеличивается дли100
тельность терапевтического эффекта, повышается толерантность к
физической нагрузке и др.
При лечении больных аллергодерматозами* (нейродермит*, экзема*, аллергические васкулиты кожи), трофическими и пиококковыми язвами посредством сочетания таких методов, как ВЛОК,
наружное воздействие НИЛИ и КВЧ-терапии, достигается положительный результат в 60–70 % случаев. Наиболее эффективно применение комбинированной терапии при лечении тяжело протекающих аллергодерматозов, особенно у больных с медикаментозной
непереносимостью [81].
При лечении больных с заболеваниями суставов различной
нозологии эффективной является комбинированная терапия на
основе местного воздействия КВЧ ЭМИ с длиной волны 5,6 мм и
ИК-лазерного излучения. Параметры лазерного излучения выбирались в зависимости от распространенности поражения, степени
хронизации патологического процесса и выраженности болевого
и воспалительного синдромов. При этом частота повторения импульсов (ЧПИ) варьировалась в пределах 80–1500 Гц, мощность
импульса ИК-лазера составляла 4–8 Вт [81].
Клинико-экспериментальные данные свидетельствуют о потенцировании биологических эффектов КВЧ- и лазерного излучений
при использовании комбинированной терапии на основе КВЧпунктуры и ИК лазерного излучения, проводимой на фоне традиционной медикаментозной терапии у больных с фармакорезистентными (устойчивыми к медикаментозному лечению) формами бронхиальной астмы* (БА) [82].
Воздействие методом КВЧ-пунктуры было направлено на БАТ и
осуществлялось посредством сочетания седативной* и стимулирующей методик, при этом мощность и время воздействия на каждую
точку составляли 1 мВт и 2 мин соответственно. Лазерное воздействие осуществлялось на поля Кренига* (с экспозицией 30 с на поле),
на рефлексогенные зоны (по 30 с, ЧПИ 80 Гц) и проекции надпочечников (по 2 мин, ЧПИ 80 Гц). Всего на фоне медикаментозного
лечения было проведено семь сеансов комбинированной терапии.
Для оценки эффективности терапии использовали общеклинические методы исследования до лечения и после 4-го и 7-го сеансов КВЧ-пунктуры и лазерного воздействия. После окончания
терапевтического курса у 63 % больных отмечалось достоверное
улучшение состояния, выражающееся в уменьшении частоты приступов удушья (89 %), одышки (73 %), стеснения в груди (95 %),
кашля (85 %), уменьшении хрипов в легких (96 %), частоты ды101
хания и сердечных сокращений (соответственно 92 и 87,5 %) [82].
В общем анализе крови больных, проведенного после семи сеансов комбинированной терапии (включая медикаментозную терапию) наблюдалось достоверное снижение количества лейкоцитов
(87 % пациентов), СОЭ* (92 %), эозинофилов* (88 %) и увеличение
количества лимфоцитов (87 %) [82]. В результате проведенного
комбинированного лечения выявлено снижение активности воспалительного процесса, о чем свидетельствует снижение уровня
лейкоцитов, эозинофилов и замедление СОЭ [82]. Причем снижение уровня эозинофилов, как медиатора аллергических реакций,
говорит о значительном уменьшении аллергического компонента.
Кроме того, достоверно увеличились все исследуемые показатели
функции внешнего дыхания, особенно объем форсированного выдоха за первую секунду, что свидетельствует об улучшении бронхиальной проходимости [82].
Таким образом, применение комбинированной терапии позволило достичь выраженных противовоспалительного, бронхолитического и десенсибилизирующего* эффектов при лечении БА [82].
Магнитное поле – ещё один синергетичный лечебный компонент. Поэтому сочетание КВЧ ЭМИ, НИЛИ и постоянных магнитных полей позволяет повысить эффективность лечения.
Постоянное магнитное поле (ПМП) обладает выраженными терапевтическими свойствами при многих видах патологии: противовоспалительным, седативным действием улучшает регенерацию, микроциркуляцию, функции эндокринной и иммунной систем [85]. Первичные механизмы биологического действия ПМП
изучены недостаточно, однако среди результатов его воздействия
выделяют изменение мембранного потенциала и перекисного окисления липидов.
В основе воздействия ПМП на клеточную дифференцировку лежит эффект ориентации хромосом в магнитном поле. При этом жесткий сегмент молекулы ДНК ориентируется длинной осью перпендикулярно к линиям магнитного поля (вдоль силовых линий электрического поля). Это создаёт условия для резонансного поглощения
электромагнитной энергии при попадании молекулы ДНК в электромагнитное поле. Оси спиралей ДНК параллельны осям хромосом, а
комплексы белков с микроэлементами в составе хромосом должны
усиливать ориентационный эффект ДНК в ПМП. Таким образом,
ПМП может являться фактором, усиливающим чувствительность
генов к потокам резонансных излучений (как внешних – солнечных, лазерных, так и внутренних, формируемых белковыми струк102
турами клетки) [81]. Сочетание ПМП и ЭМИ КВЧ или оптического
диапазонов приводит к взаимному усилению (потенцированию) этих
факторов при терапевтическом воздействии на организм [81].
Комбинированное воздействие НИЛИ и ПМП принято называть
магнитолазерной терапией. Методики рационального использования лазерной и магнитолазерной терапии в комплексном лечении огнестрельных ран конечностей в ранние сроки после воздействия современным боевым оружием позволили повысить надёжность первичной хирургической обработки ран. Это обусловило
значительное сокращение сроков заживления (с 30–45 до 14–16
суток), снизило процент послеоперационных осложнений с 65,0 до
4,2–2,7 и расширило возможности для последующего протезирования конечностей [81].
При лечении крестцово-подвздошного нейродистрофического синдрома считается эффективным сочетать магнитолазерную терапию с
воздействием интерферирующими токами и КВЧ-пунктурой [81].
Лазерная терапия и КВЧ-терапия – состоявшиеся направления
в медицине, каждое из которых имеет свою клинико-экспериментальную базу данных. Их анализ позволяет сделать вывод о возможности органичного сочетания КВЧ- и магнитолазерной терапии с целью повышения качества лечебного процесса [81]. Однако
для создания чётких и эффективных методик необходимы дополнительные исследования.
2.9. Перспективы применения КВЧ-излучения
низкой интенсивности во вспомогательных
репродуктивных технологиях
Области клинической медицины, где уже успешно применяется
КВЧ ЭМИ, весьма разнообразны. Однако изучение влияния КВЧизлучения на функциональное состояние репродуктивной системы
остается малоисследованным, но при этом актуальным направлением [86].
В [87] проведено исследование влияния КВЧ-излучения низкой
интенсивности на процессы, протекающие в эякулированной сперме.
В ходе исследования было использовано 27 образцов спермы. Каждый образец исследовался параллельно по двум схемам:
1) опыт; 2) контроль.
В соответствии с опытной схемой исследования нативные* эякуля*
ты после полного разжижения помещали в электромагнитное поле
103
(длина волны l = 7,1 мм, частота f = 42,194 ГГц, плотность потока
мощности Р = 0,1 мВт/см2), создаваемое посредством генератора монохроматических волн «Явь-1-7,1». Экспозиция составляла 20 мин.
В соответствии с контрольной схемой экспозиция нативных
эякулятов после полного разжижения также составляла 20 мин и
проводилась в условиях аналогичных опытным, за исключением
воздействия электромагнитного поля.
Затем и в опытные, и в контрольные образцы спермы добавляли препарат интерлейкина*-1-бета из расчета 1,0 мкг IL-ip на 1,0
мл эякулята. Все образцы спермы (контрольные и опытные) инкубировали при температуре 37 °С в течение 90 мин. Через каждые
10 мин, начиная с первой минуты инкубации, проводили исследование параметров качества спермы: количество активно подвижных сперматозоидов и их скорость, количество слабо подвижных
форм и характер их движения, количество неподвижных сперматозоидов и их жизнеспособность, состояние акросомы*, наличие
агглютинации* и агрегации* сперматозоидов.
В образцах, подвергшихся исследованию по контрольной схеме,
начиная с первой минуты инкубации, наблюдалось образование агглютинатов сперматозоидов (7–9 в поле зрения). Через 30–40 мин
после начала инкубации количество агглютинатов резко сокращалось (в 2,5 раза), а через 60 мин агглютинаты практически не выявлялись [87].
В образцах, исследовавшихся в соответствии с опытной схемой,
агглютинация сперматозоидов также начиналась с первой минуты инкубации, но была достоверно менее выраженной. Дальнейшая динамика снижения количества агглютинатов была сходна
с наблюдавшейся по контрольной схеме [151]. Снижение начиналось с десятой минуты инкубации, через 30–40 мин после начала
инкубации количество агглютинатов снижалось в 2,6 раза. Через
50–60 мин агглютинаты практически не выявлялись ни в одном из
исследованных образцов. Кроме того, при сравнении параметров
качества спермы в опытных и контрольных образцах не было отмечено достоверного снижения жизнеспособности сперматозоидов,
подвергшихся КВЧ-излучению, нарушения их акросомальной реакции и других функциональных характеристик, а некоторые характеристики двигательной активности сперматозоидов, например
количество активно-подвижных форм и скорость, имели даже некоторую тенденцию к росту [87].
Полученные данные позволяют рекомендовать использование
КВЧ-излучения низкой интенсивности в процессе подготовки спер104
мы in vitro при проведении вспомогательных репродуктивных технологий [87].
Еще одним исследованием, представленным в [88], стало исследование влияния КВЧ ЭМИ низкой интенсивности на резистентность мембран сперматозоидов человека.
В исследовании были использованы эякуляты 28 фертильных
мужчин. Эякуляты после полного разжижения были разделены на
две части, одну из которых использовали для опыта, а другую – для
контроля.
Опытные образцы подвергались воздействию электромагнитного поля, создаваемого генератором монохроматических электромагнитных волн «Явь-1-7,1» и имеющего следующие характеристики:
длина волны l = 7,1 мм, частота f = 42,194 ГГц, плотность потока
мощности P = 0,1 мВт/см2. Время экспозиции составляло 30 мин.
Затем и в контрольных, и в опытных образцах проводилось
определение резистентности сперматозоидов к уксусной кислоте по
методу Джоела [88]. Для этого сперму разводили 0,5 %-м раствором уксусной кислоты в соотношении 1: 1 и инкубировали при температуре 37 °С. Перед разведением, а затем через каждые 10 мин
в образцах спермы подсчитывали количество подвижных сперматозоидов, вплоть до полного прекращения подвижности.
Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что воздействие КВЧ ЭМИ низкой интенсивности повышает резистентность
сперматозоидов к воздействию химических веществ [88]. Подвижность сперматозоидов в образцах, подвергавшихся воздействию
КВЧ-излучения, сохранялась в среднем на 10 мин дольше, чем
в контрольных (табл. 2.2).
Полученные данные о стабилизирующем действии КВЧ ЭМИ
низкой интенсивности, после дальнейшего расширенного исследоТаблица 2.2
Резистентность сперматозоидов после воздействия КВЧ ЭМИ
Время инкубации, мин
0
10
20
30
40
50
Подвижные сперматозоиды, %
Контроль
Опыт
58,0±4,8
42,0±3,5
23,6±3,1
7,4±1,1
0
0
58,0±4,8
47,5±4,2
29,0±2,8
13,1±1,4
4,3±0,9
0
105
вания и анализа отдаленных результатов, могут быть использованы при подготовке спермы для вспомогательных репродуктивных
технологий: искусственной инсеминации* и экстракорпорального
оплодотворения* [88].
2.10. Использование КВЧ-излучения низкой интенсивности
для исследования литогенных свойств мочи
Необычное применение КВЧ-излучения в лабораторной медицинской практике предложено в [89, 90]. Авторами исследована
возможность применения КВЧ ЭМИ низкой интенсивности с целью определения литогенных* свойств (свойств, отражающих активность процессов камнеобразования) мочи человека. Непосредственной целью исследования было установление связи диэлектрических характеристик мочи, наблюдаемых при облучении ЭМИ
в КВЧ-диапазоне, с клинико-лабораторными показателями мочи,
характеризующими ее агрегативную устойчивость и активность
процессов камнеобразования, т. е. ее литогенность.
Для исследования был использован прибор (патент РФ
№ 2098016 от 10.12.97 г.), позволяющий отслеживать изменение
диэлектрических свойств водных сред на основании динамики
амплитуды и фазы комплексного коэффициента отражения. Для
излучения зондирующего КВЧ-сигнала (частота излучения составляла 30 ГГц, плотность потока энергии на срезе волноводного
излучателя – не более 5 мкВт/см2) был использован диэлектрический волноводный излучатель, погруженный в жидкую среду. Согласование и калибровку волноводного излучателя осуществляли
посредством стандартных растворов NaCl. Такой способ измерения
диэлектрических характеристик коллоидных растворов получил
название КВЧ-диэлектрометрии. Измеренные амплитуду и фазу
комплексного коэффициента отражения использовали для расчета через формулы Френеля действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости мочи. Кроме указанных показателей определяли также концентрации основных электролитов: К, Na, Cl, Са, Р, мочевой кислоты и уратов*.
Было проведено исследование литогенных свойств мочи 65 образцов, взятых у людей, имеющих диагноз мочекаменной болезни
(МКБ), и 29 образцов, взятых у людей, не имеющих такого диагноза. В обеих выборках проб была исследована динамика измеряемых показателей в зависимости от присутствия в пробах свободной
106
воды, которую меняли с помощью её выпаривания при температуре 38 °С в условиях разряжения, создаваемого водоструйным насосом. Измерения проводили на образцах нативной и концентрированной (в 1,5; 2,5 и 3,3 раза) мочи при температурах 30 и 35 °С.
В результате исследования установлено, что средняя концентрация всех компонентов в моче здоровых и больных одинакова; не
выявлено значимой корреляции между наличием камней в мочевыводящей системе и химическим составом мочи [89, 90].
На основании клинических и инструментальных данных в ходе
комплексного динамического обследования в соответствии с клиническим течением МКБ пробы мочи были условно разделены на
сильно литогенную, литогенную, слабо литогенную и нелитогенную [89, 90]. При этом оказалось, что среди проб, взятых у больных
с диагнозом МКБ, степень литогенности варьировала от сильной
(44,4 % проб) до нелитогенной (7,4 % проб), а у людей, не имевших
диагноза МКБ, наряду с отсутствием литогенности в ряде случаев
(23 %) обнаружена слабая литогенность.
Влагосодержание в моче здоровых и больных оказалось неодинаковым (моча больных оказалась более гидратированной), различным оказалось и соотношение связанной и свободной воды.
Установлено, что удаление свободной воды по-разному отражается
на измеряемых показателях образцов литогенной и нелитогенной
мочи. В первом случае (среди проб, взятых у людей с МКБ) концентрирование даже в 3,3 раза слабо влияет на изменение амплитуды и
фазы отраженного КВЧ-сигнала. Во втором случае (пробы, взятые
у здоровых людей) для установления достоверных изменений оказалось достаточно концентрирования в 1,5 раза [89, 90].
Однако более чувствительным по сравнению с количеством объемной воды параметром степени литогенности мочи явился вычисленный на основе проведенных измерений тангенс угла диэлектрических потерь. Его большее значение в пробах нелитогенной мочи
свидетельствует о большей доле объемно-структурированной воды
в ней [153, 154].
Меньшая доля влагосодержания в нелитогенной моче по сравнению с литогенной означает большее количество молекул воды, не
участвующих в дипольной релаксации* и имеющих ограниченное
число вращательных степеней свободы вследствие их взаимодействия с молекулами растворенных или диспергированных с поверхностью веществ.
Таким образом, параметры влагосодержания (количество объемной воды и тангенс угла диэлектрических потерь) в пробах мочи
107
больных МКБ в стадии прогрессирования заболевания и в пробах
мочи здоровых людей достоверно различаются [89, 90]. Моча больных МКБ с выраженным процессом камнеобразования, обладающая высокой степенью литогенности, отличается большей объемной долей влагосодержания, но меньшими значениями тангенса
угла диэлектрических потерь в КВЧ-диапазоне (30 ГГц). Это свидетельствует о большей структурированности квазикристаллической
воды и пробах мочи здоровых людей. В свою очередь структурированность воды в составе мочи способствует лучшей растворимости
в ней гидрофобных* коллоидных и молекулярных компонентов у
здоровых людей.
Измерения, выполненные посредством КВЧ-диэлектрометриии,
были верифицированы* биохимическими и физико-химическими
методами. Методами микроэлектрофореза* и поточной ультрамикроскопии* было определено соответствие агрегативной устойчивости и электрокинетических свойств мочи с ее литогенностью,
определенной посредством облучения ЭМИ низкой интенсивности
в КВЧ-диапазоне. Результаты исследования позволили установить
прямую связь между степенью литогенности мочи и ее диэлектрическими характеристиками, полученными на основании КВЧдиэлектрометрии [89, 90].
На основании полученных результатов следует считать возможным использование метода КВЧ-диэлектрометрии для диагностики мочекаменной болезни на ранних стадиях, а также для оценки
эффективности лечения [89, 90].
2.11. Возможность устранения предрасположенности
к заболеваниям
В предыдущих разделах были изложены результаты применения методов КВЧ-терапии в нескольких областях медицины для
лечения ряда тяжелых заболеваний. Действительно, основные
принципы и механизмы действия КВЧ-излучения на организм
позволяют применять его в качестве терапевтического средства
в случаях самых различных патологий. Более того, универсальность методов КВЧ-терапии дает возможность применять их не
только для лечения и ликвидации уже наступивших нарушений.
Они позволяют в некоторых случаях предупреждать и даже полностью устранять предрасположенность к заболеваниям. Такая возможность обусловлена механизмом действия КВЧ-излучения и его
108
способностью к возбуждению собственных информационных сигналов организма, направленных на нормализацию нарушенного
функционирования. Их генерация может наступить не только в условиях уже происшедшего нарушения. Возбуждение акустоэлектрических волн, формирование белковых подструктур и генерация
информационных сигналов могут быть инициированы в организме,
в котором вероятное нарушение еще не проявилось. В таком случае
действие информационных управляющих сигналов направлено на
организацию в организме приспособительных процессов.
Наиболее простым примером подобного применения методов
КВЧ-терапии может служить уже рассматривавшийся протекторный эффект в комплексной противоопухолевой терапии [1, 11].
В этом случае предварительное облучение в ММД длин волн значительно снижает вредное воздействие радиации, которому подвергается пациент. Тот же эффект можно наблюдать в комбинации КВЧи химиотерапии, т. е. предварительным КВЧ-облучением можно
частично или полностью нейтрализовать негативное влияние вредных компонентов противоопухолевой терапии [42].
Еще одним примером могут послужить результаты КВЧ-терапии
язвенной болезни органов гастродуоденальной зоны [1, 32]. После
курса сеансов КВЧ-облучения наблюдается устойчивое сокращение случаев рецидивов заболевания, что является очень важным
достижением КВЧ-воздействия. Таким образом, результаты, получаемые путем апробации КВЧ-терапии в клинической практике,
позволяют предположить возможность устранения с ее помощью
предрасположенности к некоторым заболеваниям. Эта проблема
включает в себя многие аспекты, в том числе и предупреждение возможности наступления рецидивов заболеваний. Обычно она решается путем многократного лечения пациента по мере проявления
повторных признаков болезни. Иногда удается еще не наступившее
обострение предотвратить профилактическим курсом медикаментозного лечения. Несмотря на это, устойчивых эффектов добиться
в таких случаях очень сложно.
Механизмы, лежащие в основе КВЧ-терапии, принципиально
иные. Они согласуются с теорией об информационном воздействии
миллиметрового излучения на организм [1]. Поэтому к ним применимы принципы, использующиеся в теории управления. Известный принцип Ле Шателье-Брауна гласит, что внешнее воздействие,
выводящее систему из состояния устойчивого равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить эффект, оказываемый
внешним воздействием. Естественно, что в такой сложной систе109
ме, какой является живой организм, устойчивых состояний может
быть очень много. Причем совершенно не обязательно, что все они
соответствуют условиям оптимального функционирования.
Отклонение системы от одного из характерных для нее устойчивых состояний может сопровождаться переходом к другому устойчивому состоянию с худшими или лучшими условиями с точки
зрения оптимального функционирования [1, 50]. Примером может
служить возникновение рецидивов язвенной болезни желудка и
двенадцатиперстной кишки. И нормальное состояние организма и
повторное проявление признаков болезни (рецидив) одинаково являются устойчивыми состояниями. Однако они отнюдь не адекватны с точки зрения оптимальных условий жизнедеятельности.
Рассмотрим некоторые факторы, влияющие на переход организма из одного устойчивого состояния в другое. Вероятность такого
перехода определяется [1, 50]:
– высотой энергетического барьера между соседними устойчивыми состояниями;
– энергией возможных возмущений системы, точнее, их сопоставимостью с высотой энергетического барьера (чем меньше энергетический барьер, тем легче система переходит к другому устойчивому состоянию).
В живых организмах можно влиять на высоту энергетического барьера с помощью внешнего воздействия. Это могут быть какие-либо медикаментозные средства, а также действие физиотерапии. При этом система (организм) может приспосабливаться к
внешнему воздействию, претерпевать соответствующие изменения, которые в конечном итоге приведут либо к увеличению, либо
к уменьшению устойчивости системы. Преодоление энергетического барьера является только начальной стадией процесса перехода
системы в новое устойчивое состояние. Обычно такие процессы сопровождаются химическими, физическими и другими изменениями, трансформацией энергии, перемещением веществ, накоплением их в одних и убылью в других местах организма. Следовательно,
эти процессы, в принципе, всегда инерционны и требуют для своей
реализации определенного времени. Причем инерционность может
быть значительной из-за отсутствия в нужном месте энергии или
необходимого вещества. Их накопление связано с процессами метаболизма, а значит, и с затратами по времени.
Так или иначе, инерционность процессов перехода системы в
другое устойчивое состояние связана с возможностью появления
колебательных режимов. Это медленные колебания, сопровождаю110
щие периодические переходы системы то в одно, то в другое состояние. Колебания наблюдаются в случае значительной энергии возмущения системы и малой ее диссипации в ходе этих колебаний.
Проиллюстрировать возможность появления колебательных
режимов при переходе системы из одного устойчивого состояния
в другое можно на примере относительно простых организмов –
клеток [1, 50]. Для этих целей были взяты клетки одной из дрожжевых культур. Клетки дрожжей подвергались миллиметровому
облучению дважды на разных частотах:
1) первое облучение проводилось на частоте f1 = 42,3 ГГц в течение 30 мин;
2) второе облучение проводилось на трех разных частотах f2,3,4 =
46,5; 50,0 и 53,5 ГГц, ни одна из которых не была равна f1; длительность облучения для каждой из указанных частот варьировалась.
Плотность потока мощности излучения в обоих случаях составляла не более 0,03 мВт/см2.
В соответствии со специально разработанной методикой [1],
по длительности цикла деления клеток можно определить частоту, на которой они излучают электромагнитные колебания КВЧдиапазона. Измерения проводились после первого и второго облучений. Полученные результаты приведены на рис. 2.6 [1, 50].
t, мин
1
90
Область
неустойчивой генерации
70
2
50
3
30
4
10
42
44
46
48
50
52
f, ГГц
Рис. 2.6. Появление колебательных режимов,
соответствующих колебательным переходам системы клеток
из одного устойчивого состояния в другое
111
Первоначальное воздействие на частоте f1 = 42,3 ГГц в течение
времени t = 30 мин привело к созданию условий для синхронизации и возникновения колебаний на частоте f1 = 42,3 ГГц. Если последующее воздействие на одной из частот f2,3,4 не являлось длительным, то это не приводило к возникновению колебаний на новой частоте и клетки после прекращения воздействия продолжали
генерировать на f1. Однако после длительного воздействия, сравнимого по длительности со временем синхронизации, на одной из
частот f2,3,4 клетки, после прекращения облучения генерировали
сигналы уже с новой частотой, не равной f1.
Между двумя указанными на рис. 2.6 областями, соответствующими генерации на f1 или f2,3,4 соответственно, располагается
область неустойчивости. В ней имеет место медленный колебательный процесс, характеризующийся последовательной сменой генерации то на одной, то на другой частотах. Из приведенных графиков видно, что чем больше разность между f1 и f2,3,4, тем более длительным должен быть период облучения на новой частоте f2,3,4 для
того, чтобы создать условия для самостоятельной генерации на этой
частоте. (В рассматриваемом случае имеет место высокий энергетический барьер, связанный с перестройками белковых подструктур,
соответствующими условиям генерации на новой частоте.)
Таким образом, способность системы к трансформации ее энергетического профиля (очевидно, что экспериментальные данные
подтверждают такую способность) позволяет обеспечить [1]:
1) переход системы из одного, менее «выгодного», устойчивого
состояния в другое, более адекватное условиям нормального функционирования;
2) фиксацию нового устойчивого состояния при обеспечении соответствующей высоты энергетического барьера, непреодолимой
для реально имеющих место возмущений системы в условиях нормальной жизнедеятельности.
Как указывалось выше, характерным примером описанных процессов являются процессы, протекающие при язвенной болезни [1,
32]. Обычно она рецидивирует и поэтому характеризуется постоянным чередованием появления и устранения язв. Эти процессы, как
правило, происходят под влиянием даже не очень сильных внешних возмущений. Для повторного появления признаков болезни
бывает достаточно небольшого нервного потрясения. Спокойный
отдых (даже без применения медикаментозных методов лечения)
приводит к тому, что язвы зарубцовываются, т. е. можно выделить
два устойчивых состояния системы: одно из них соответствует нор112
мальному функционированию организма, а другое – появлению
признаков язвенной болезни. В начальный период заболевания
возможные устойчивые состояния разделены невысоким энергетическим барьером. Вернуть систему к нормальному состоянию
еще относительно легко, и организм сам может с этим справиться.
Однако по мере развития заболевания нормальное состояние становится все менее устойчивым. Язвы возникают все чаще даже при
слабых возмущениях организма внешними, например стрессовыми, факторами. В таких условиях переход организма в устойчивое
состояние, соответствующее условиям нормального функционирования, требует все больших усилий и энергетических затрат. Именно в этих случаях существенную помощь может оказать терапевтическое воздействие. КВЧ-терапия, как профилактический курс
лечения, может быть проведена в тех случаях, когда наступление
рецидива наиболее вероятно (весна, осень, стресс и т. п.) [1]. Ее
применение может способствовать переходу системы к устойчивому состоянию, при котором отсутствуют признаки рецидива. Более
того, как показывают результаты использования микроволновой
терапии в клинической практике, после ее применения значительно сокращается не только вероятность наступления рецидива, но и
увеличивается длительность нормального функционирования организма [1].
113
3. МЕТОДИКИ КВЧ-ВОЗДЕЙСТВИЯ,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ФИЗИОТЕРАПИИ
У термина «КВЧ-терапия» почти сразу после его возникновения
в 80-х годах ХХ века стали появляться синонимы: миллиметровая
терапия, микроволновая резонансная терапия, информационноволновая терапия и т. д. С течением времени эти термины перестали быть синонимами, за каждым из них закрепилась своя специфическая методика воздействия, отличающаяся от других видом
излучения, используемыми частотами, зонами воздействия, режимами излучения, наличием модуляции и т. п. Кроме того, различные методики КВЧ-воздействия, как правило, связаны с разными
подходами к объяснению механизмов взаимодействия КВЧ ЭМИ и
живых организмов, с разными биологическими эффектами, возникающими при этом взаимодействии.
Сейчас общий термин «КВЧ-терапия» объединяет все существующие методики воздействия, в которых воздействующим
фактором является КВЧ ЭМИ низкой интенсивности (т. е. ЭМИ
с частотами от 30 до 300 ГГц, соответствующее ММД длин волн, и
субмиллиметровые волны, соответствующие частотам от 300 ГГц
до 3,0 ТГц). Более того, в последнее время к «КВЧ-терапии» стали
относить новый вид физиотерапевтического воздействия – воздействие ЭМИ терагерцевого диапазона частот низкой интенсивности.
Стандартная (классическая, традиционная) КВЧ-терапия.
В основе стандартной КВЧ-терапии лежит гипотеза об информационном воздействии ЭМИ ММД на организм. Имитируя внутренние сигналы управления, аналогичные вырабатываемым самими
клетками, лечебное КВЧ-воздействие активизирует имеющиеся
резервы и ускоряет адаптационные и восстановительные процессы,
направленные на устранение имеющихся нарушений [1, 3, 15].
Стандартная КВЧ-терапия – это вариант КВЧ-терапии, при
котором на основании нозологического диагноза осуществляется
выбор «стандартной терапевтически значимой» частоты: 42,25;
53,57; 61,22; 118,57 ГГц (длина волн соответственно 7,1; 5,6; 4,9
и 2,53 мм). Методикой предусматриваются стандартные зоны воздействия (грудина, затылок, эпигастральная область, крупные
суставы и т. п.) в зависимости от диагноза. Длительность КВЧвоздействия составляет, как правило, 30–60 мин, количество процедур – от 8 до 12 в течение одного курса [91].
В некоторых случаях выбор одной из стандартных частот осуществляется на основании реакции крови на воздействие КВЧ
114
ЭМИ in vitro, а также оптимизация длительности воздействия (30–
45–60 мин) и количества лечебных процедур в течение одного курса на основании индекса Гаркави-Уколовой-Квакиной.
Микроволновая резонансная терапия (МРТ).
В основе этой методики лежит гипотеза о наличии для каждого
биологического объекта и, в частности, для человека собственных
«характеристических частот». Воздействие на такой частоте сопровождается резонансным откликом организма и коррекцией нарушенного гомеостаза. Распространение же ЭМИ ММД в организме
человека и животных происходит по каналам, описанным в традиционной китайской медицине [57].
Таким образом, МРТ предусматривает индивидуальный подбор частоты воздействия на основании анализа сенсорных реакций
или изменений динамических параметров организма, регистрируемых с помощью ЭКГ, электроэнцефалограммы (ЭЭГ), термометрии и
т. д. [57, 75]. Наибольшее количество терапевтических частот лежит
вблизи линий поглощения ЭМИ молекулярным кислородом [57, 75].
В качестве зон воздействия используются точки акупунктуры (БАТ),
выбираемые на основании синдромного или нозологического диагноза [57, 75]. При этом длительность воздействия на каждую БАТ составляет до 10 мин, длительность всей процедуры варьируется в пределах 20–30 мин, лечебный курс состоит из 1–15 процедур [57, 75].
Молекулярно-волновая терапия (МВТ).
В основе МВТ лежит следующая гипотеза: КВЧ ЭМИ низкой
интенсивности, соответствующее резонансным частотам водных
структур, свободно проникают в глубь биологической ткани. При
достижении внутренних органов внешнее КВЧ ЭМИ восстанавливает частоты, присущие нормальному состоянию внутренних органов. В результате восстановления происходит коррекция морфофункционального состояния больного органа. Для выбора индивидуальных терапевтических частот регистрируется отклик биообъекта на воздействие ЭМИ ММД определенной длины волны [76].
Молекулярно-волновая терапия – это вариант КВЧ-терапии,
при котором низкоинтенсивное воздействие осуществляется на
«резонансных частотах водных структур в норме»: 50,3; 51,8;
65,0; 100,0; 130,0; 150,0 ГГц и др., которые подбираются с помощью спектрально-волновой диагностики [76]. При этом КВЧвоздействие осуществляется на кожные проекции внутренних органов. Длительность каждой процедуры при различных нозологических диагнозах и синдромах варьируется от 20 до 60 мин; лечебный курс состоит из 8–10–12 процедур.
115
Сравнивая методики, соответствующие МРТ и МВТ, можно найти следующие различия [92]:
– наибольшее количество индивидуально выбранных терапевтических частот, используемое в МРТ, лежит вблизи линий поглощения ЭМИ молекулярным кислородом, а при МВТ используются
«резонансные частоты прозрачности воды»;
– при МРТ воздействие осуществляется на БАТ, а при МВТ – на
кожные проекции внутренних органов.
Между тем в обеих методиках анализируется «резонансный отклик»: при МВТ с помощью радиометра осуществляется регистрация отклика ткани органа, подвергаемого КВЧ-воздействию; при
МРТ воздействие осуществляется на точки акупунктуры, а «резонансный отклик» регистрируется в области исходно выявленных
нарушений с помощью ЭЭГ, ЭКГ, термометрии и других методов [92].
Информационно-волновая терапия (ИВТ).
По сути ИВТ является одним из вариантов МРТ [75]. В основе методики лежит гипотеза о принципе «разумности самонастраивающейся
биологической системы» при условии, что она сохраняется как система и не вышла по ряду параметров из зоны регулирования или саморегулирования. Предполагается, что организм больного выбирает из набора частот наиболее значимые, способные корректировать имеющиеся нарушения. При ИВТ нет необходимости в индивидуальном подборе терапевтической частоты, режима седативного или тонизирующего
воздействия и постановки синдромного диагноза для выбора БАТ [80].
Информационно-волновая терапия – это вариант КВЧ-терапии,
при котором используется широкополосное шумовое излучение
КВЧ ЭМИ в диапазоне частот 30–325 ГГц низкой интенсивности
(мощность ЭМИ в пределах 0,01–0,8 мкВт). При этом воздействие
осуществляется на системные БАТ [80]. Курс лечения состоит из
7–10 процедур по 20–25 мин каждая.
Иногда вместо термина «информационно-волновая терапия» используется термин «миллиметрово-волновая терапия» [80].
КВЧ-пунктура.
В основу методики легли выводы о том, что ведущую роль в повышении эффективности КВЧ-терапии играет точка или зона воздействия, выбор которых эффективно решен в рамках теории традиционной китайской медицины. При адекватно выбранной БАТ
или рефлексогенной зоне необходимость в выборе индивидуальной
терапевтически значимой частоты КВЧ ЭМИ отпадает [92].
Таким образом, КВЧ-пунктура – это разновидность КВЧтерапии, предусматривающая индивидуальный подбор БАТ и
116
биологически активных зон (БАЗ) воздействия на основании синдромного диагноза в соответствии с методиками традиционной
китайской медицины. В соответствии с этой методикой может использоваться когерентное, шумовое или комбинированное КВЧ
ЭМИ без подбора индивидуальной частоты или диапазона частот.
Длительность КВЧ-воздействия определяется синдромным диагнозом и ощущениями, возникающими у пациента во время лечебной
процедуры. Тонизирующий эффект достигается при воздействии в
течение 2–5 мин и проявляется возникновением сенсорных ощущений (обычно комфортных). Седативный эффект достигается в течение 15–30 мин и также проявляется возникновением сенсорных
ощущений (обычно дискомфортных). Анализируя соотношение
частоты пульса и дыхания или температуру в определенных БАТ,
можно осуществлять динамический контроль в процессе лечения и
обеспечивать индивидуализацию длительности КВЧ-воздействия.
Кроме перечисленных методик выполнения КВЧ-физиотерапии
существуют комбинированные методики воздействия, объединяющие, например, стандартную КВЧ-терапию и методы рефлексотерапии или МРТ и КВЧ-пунктуру [92].
С целью стандартизации описания лечебных методик КВЧвоздействия в [92] предложена унифицированная схема воздействия, представленная в виде специальной «формулы». В такую
«формулу» вводится название методики КВЧ-терапии, тип используемого аппарата, вид излучения, частота излучения или длина
волны, мощность излучения или плотность потока мощности, наличие модуляции излучения, локализация и длительность воздействия, количество процедур, соответствующих курсу лечения, и
количество курсов. Например, «формула»
[М + КВЧ-С: <Явь-I>: КГ 5,6 мм: ППМ 10 мВт/см2:
ЧМ + 50 МГц: <грудина>: 30 мин: 10 раз],
или в более сокращенном варианте
[М + КВЧ-С: <Явь-I>: 5,6: 10 мВт/см2: +50 МГц:
<грудина>: 30: 10]
означает, что на фоне медикаментозной терапии с помощью аппарата «Явь-1» проводился стандартный вариант КВЧ-терапии; использовалось когерентное модулированное по частоте (+50 МГц)
излучение с длиной волны 5,6 мм, плотностью потока мощности –
10 мВт/см2. Воздействие осуществлялось на грудину в течение 30
мин, лечебный курс состоял из 10 процедур.
117
4. ОБЗОР СОВРЕМЕННОЙ СВЧ-ТЕХНИКИ,
ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СЕАНСОВ
КВЧ-ФИЗИОТЕРАПИИ
Экспериментальное исследование физиологических реакций организма животных и человека на воздействие электромагнитных
полей СВЧ-диапазона послужили основой для разработки специальных медицинских приборов, работающих в ММД длин волн. Разработка таких приборов в нашей стране была начата в середине 80-х
годов ХХ века. К концу 80-х был начат серийный выпуск аппаратов,
способных оказывать физиотерапевтическое воздействие посредством КВЧ-излучения низкой интенсивности. Первые аппараты для
КВЧ-терапии можно было бы разделить на две группы [8, 46]:
– приборы, работающие на фиксированной частоте с регулируемым уровнем выходной мощности;
– приборы, перестраиваемые и по частоте, и по мощности.
Аппараты первой группы в соответствии с приведенной классификацией предназначались для микроволновой коррекции физиологического состояния организма человека (например, в рефлексотерапии), причем генерируемая частота и уровень выходной мощности задавались в процессе настройки прибора исходя из требований лечения конкретного заболевания. Вторая группа приборов
предназначалась для поиска частот, оптимальных с точки зрения
терапевтического воздействия для каждого конкретного пациента.
Кроме того, такая аппаратура могла применяться при медико-биологических исследованиях.
Современное развитие техники, активное внедрение цифровых
технологий позволили создавать аппаратуру, способную осуществлять как непрерывную, так и импульсную генерацию КВЧ ЭМИ
в широком диапазоне частот, используя амплитудную модуляцию
(АМ) и ЧМ. Совершенствование возможностей аппаратуры с точки
зрения регистрации физико-биологических параметров и других измерений привело к созданию новой диагностической аппаратуры.
Кроме того, существенно расширились функциональные возможности КВЧ физиотерапевтической аппаратуры с точки зрения формирования различных режимов излучения, объединения в одном аппаратном комплексе возможности воздействия нескольких физиотерапевтических факторов, а также диагностических функций.
Аппараты, которые разрабатываются сегодня и применяются в
медицинской клинической практике, можно разбить на две большие группы.
118
1. К первой группе относятся аппараты, в которых КВЧ физиотерапевтическое воздействие совмещается с другими видами излучений (лазерным, ИК), либо с воздействием магнитного поля.
Различные виды воздействий могут осуществляться как в виде
монотерапии, так и одновременно в любых комбинациях или чередоваться во времени. Излучатели могут быть смонтированы в одной или нескольких генераторных головках, имеют специальные
насадки, облегчающие их использование в медицинской практике
(например, при внутриполостном применении). Как правило, прибор имеет микропроцессорное управление, которое позволяет выбирать нужный режим облучения.
2. Ко второй группе приборов относятся многофункциональные
аппараты или целые лечебно-диагностические комплексы (ЛДК),
объединяющие КВЧ-облучение с диагностикой, что является важным этапом внедрения КВЧ-терапии в медицинскую практику.
В настоящее в России и СНГ разработаны, выпускаются и используются в медицинской клинической практике более 100 различных аппаратов, предназначенных для воздействия КВЧ-моно
или шумовым излучением нетепловой интенсивности [93]. Они
имеют разнообразные функциональные и сервисные возможности,
различные массогабаритные параметры. Клиническая практика
показала перспективность применения таких установок при лечении самого широкого спектра заболеваний.
4.1. Физиотерапевтические аппараты
серии «Явь»
Серия физиотерапевтических аппаратов «Явь» включает в себя
несколько моделей, незначительно отличающихся друг от друга
функциональными возможностями. Это аппараты, использующие
в качестве физиотерапевтического фактора воздействия только
КВЧ-излучение низкой интенсивности. Первые аппараты этой серии имели минимальное количество настроек, генерация осуществлялась только на фиксированной частоте, регулировки по мощности отсутствовали. Однако именно эти аппараты стали первыми серийно выпускающимися в нашей стране и послужили базовой моделью для дальнейшего совершенствования КВЧ физиотерапевтической аппаратуры. Среди аппаратов серии «Явь» можно выделить
модели, получившие широкое распространение в физиотерапевтической практике, такие как «Явь-1» и «Явь-1-2М», а также моде119
ли менее известные – «Явь-1-1», «Явь-103», «Явь-1-Универсал»,
«Явь-Алёнушка» [8, 9, 10, 46].
«Явь-1». Физиотерапевтический аппарат «Явь-1» стал первым
из серийно выпускаемых в нашей стране физиотерапевтических
аппаратов, воздействующим фактором в которых является КВЧизлучение низкой интенсивности [8, 9, 10]. Разработкой этого
аппарата в середине 1980-х годов занимался коллектив ученых
НПО «Исток» (Фрязино, Московская обл., 1984) под руководством
Н. Д. Девяткова и М. Б. Голанта. Медицинские испытания аппарата «Явь-1» были успешно проведены в 1987 в ведущих клиниках
СССР (в Одессе, Москве, Нижнем Тагиле и др.). Комитетом по новой медицинской технике Минздрава СССР аппарат «Явь-1» был
рекомендован к промышленному выпуску (1987) и включен в Государственный реестр медицинских изделий. В конце 1980-х годов на НПО «Исток» было налажено серийное производство этих
физиотерапевтических аппаратов. Кроме того, аппарат «Явь-1»
серийно выпускался на производственном объединении «Старт» в
Пензе (с 1989 г.).
Аппараты «Явь-1» (табл. 4.1) были способны осуществлять непрерывную генерацию КВЧ-излучения только на одной фиксированной длине волны. При этом они выпускались в двух модификациях:
– «Явь-1-5,6» с частотой 53534±10 МГц (соответственно длиной
волны излучения 5,60 мм);
– «Явь-1-7,1» с частотой 42194±10 МГц и длиной волны излучения 7,105 мм.
В аппарате «Явь-1» была предусмотрена возможность облучения в режиме ЧМ около фиксированной рабочей частоты: в модификации «Явь-1-5,6» – в полосе до ±50 МГц, в модификации «Явь1-7,1» – в полосе до ±100 МГц. Аппарат имел волноводно-рупорный излучатель.
Аппарат стационарный, его работа осуществлялась от стандартной сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Аппарат предполагал возможность использования как в медицинских учреждениях различного профиля, так и на дому (самостоятельно пациентами).
Физиотерапевтический аппарат «Явь-1» явился одним из немногих выпускавшихся для КВЧ-терапии аппаратов, прошедших полный комплекс технических и клинических испытаний
и получивших рекомендацию Минздрава к промышленному выпуску и применению (регистрационное удостоверение Минздрава
№ 87/907-45 от 22 июля 1987 г.).
120
Таблица 4.1
Основные технические характеристики аппарата «Явь-1» [8, 9, 10, 46]
Параметр
Длина волны (частота) излучения, мм (МГц)
«Явь-1-5,6»
«Явь-1-7,1»
Диапазон девиации частоты, МГц
«Явь-1-5,6»
«Явь-1-7,1»
Выходная мощность, мВт
Плотность потока мощности излучения на
раскрыве рупора, мВт/см2
Габаритные размеры (без штатива), мм
Масса (без штатива), кг
Значение параметра
5,60 (53534±10)
7,105 (42194±10)
±50
±100
25–30
10
180 × 260 × 290 3
Практическое применение этого аппарата шло сразу в нескольких направлениях: в гастроэнтерологии (терапия язвенной болезни
желудка и двенадцатиперстной кишки) и в клинической онкологии
[8, 9, 10, 46]. В результате полученных данных были сформулированы требования к источникам ЭМИ как к специальным приборам
медицинской техники. В соответствии с рекомендациями медиков
по результатам клинической апробации установок «Явь-1» были
разработаны новые конструктивные модификации этой аппаратной серии: «Явь-1-1», «Явь-103» и «Явь-1-2М» и др. [8].
«Явь-1-1». Физиотерапевтический аппарат является аналогом
аппарата «Явь-1». Он разработан на основе новых исследований
воздействия дробных режимов КВЧ-излучения на организм человека, обеспечивающих более эффективное воздействие с точки
зрения достижения биологического эффекта. Таким образом, аппарат «Явь-1-1» позволяет осуществлять как непрерывное КВЧвоздействие, так и реализовывать дробные режимы излучения, и
отличается от аппарата «Явь-1» наличием трех режимов излучения, среди которых два – дробные.
Технические характеристики аппарата «Явь-1-1» соответствуют приведенным в табл. 4.1.
«Явь-103». Физиотерапевтический аппарат был разработан на
основе аппарата «Явь-1» и выпускался НИИ «Орион» (Киев, Украина). Он представлял собой малогабаритный универсальный прибор.
Благодаря возможности работы от аккумуляторов с напряжением
питания 12 В аппарат «Явь-103» мог использоваться в передвижных
установках, в том числе и в полевых условиях. Он выпускался на121
строенным на любую заданную фиксированную частоту в диапазоне
38,5−100,0 ГГц (что соответствует диапазону длин волн 7,8–3,0 мм)
с мощностью излучения до 10 мВт. В аппарате была применена частотная модуляция КВЧ-излучения и предусмотрена девиация частоты в диапазоне 50-80 МГц с частотой 50 Гц. Максимальная частота модуляции составляла 20 кГц. Аппарат «Явь-103» широко применялся в ходе медико-биологических исследований [8, 9, 10, 46].
«Явь-1-2М». Физиотерапевтический аппарат КВЧ-терапии
(табл. 4.2) предназначен для воздействия на рецепторные поля,
рефлексогенные зоны и точки акупунктуры [175, 176]. Воздействующим фактором является КВЧ-излучение нетепловой интенсивности. Аппарат «Явь-1-2М», в отличие от аппарата «Явь-1», способен
осуществлять генерацию КВЧ-излучения на двух фиксированных
длинах волн: 5,6 и 7,2 мм.
Основные отличия и преимущества аппарата «Явь-1-2М» по
сравнению с предшественниками и аналогами:
– возможность генерации на двух частотах позволяет использовать последовательно во времени излучение двух частот при лечении одного пациента;
– наличие усовершенствованного штатива с дополнительными
степенями свободы обеспечивает удобство при осуществлении воздействия КВЧ-энергии на биологическую ткань.
Преимущества аппарата «Явь-1-2М» в сравнении с предшественниками, а также опыт, полученный при использовании аппаратов «Явь-1» и «Явь-103» в медицинской клинической практике,
позволили существенно расширить области его применения [94], а
именно: гастроэнтерология (высокоэффективное лечение язвенной
болезни желудка и двенадцатиперстной кишки без образования
Таблица 4.2
Основные технические характеристики аппарата «Явь-1-2М» [94]
Параметр
Длины волн (частоты) излучения, мм (МГц)
Полоса частотной модуляции, МГц
Плотность потока мощности КВЧ-излучения
не более, мВт/см2
Мощность, потребляемая от сети не более, Вт
Габариты, мм
Масса не более, кг
122
Значение параметра
5,60 (53534)
7,105 (42194)
±50
±100
10
25
330 × 320 × 160
3
грубого рубца); кардиология (гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца); хирургия (устранение осложнений, связанных с пониженной активностью процессов регенерации организма
после оперативных вмешательств, таких как расхождение швов,
нагноение и т. п.); иммунология (коррекция иммунного статуса организма); онкология (снижение побочного токсического действия
химиотерапевтических препаратов, улучшение общего состояния
больного); ортопедия и травматология (комбинированное лечение
патологических состояний, связанных с нарушением нейротрофической функции, острых повреждений мягких тканей и суставов
у детей, воспалительных и дистрофических процессов); стоматология (лечение пародонтоза); гинекология (воспалительные заболевания придатков, эрозийные процессы шейки матки).
Физиотерапевтические аппараты «Явь-1-2М» используются
в медицинской клинической практике, а также при проведении
медико-биологических исследований и сегодня.
4.2. Физиотерапевтический аппарат «Шлем»
Физиотерапевтический аппарат «Шлем-1», так же как и аппараты серии «Явь», был создан учеными и инженерами ИРЭ РАН
(Фрязино, Московской обл.) [93]. Аппарат «Шлем-1» имел режим
шумового, недетерминированного КВЧ-излучения. Использование
такого излучения основывалось на предположении, что организм,
как селективная система, откликается только на биологически активную для него частоту от внешнего источника и остается индифферентен к другим частотам. При этом, независимо от состояния
пациента и его субъективных ощущений, вследствие эффекта синхронизации генерируемого организмом КВЧ-излучения внешним
широкополосным сигналом, не может быть пропущена ни одна полезная для него частота воздействия [93].
В физиотерапевтическом аппарате «Шлем-1» предусматривалась генерация широкополосного КВЧ-излучения с шириной спектра 200 МГц на частоте 42,195 ГГц (длина волны 7,2 мм) [8, 93].
4.3. Физиотерапевтический аппарат «Ярмарка»
совместно с диагностическим аппаратом «Ялбот»
Лечебно-диагностический комплекс «Ялбот-Ярмарка» был первым в нашей стране ЛДК, осуществляющим КВЧ физиотерапевти123
ческое воздействие в сочетании с диагностическими функциями и
явился важным этапом внедрения КВЧ-терапии в медицинскую
практику [93]. Он был создан коллективом ученых ИРЭ РАН (Фрязино); главные конструкторы – М. Б. Голант и Ю. В. Дедик. ЛДК
включал в себя физиотерапевтический аппарат «Ярмарка» и диагностический аппарат «Ялбот».
Аппарат для КВЧ-терапии «Ярмарка» состоит из пяти блоков,
различающихся длиной волны 5,6; 6,0; 6,4; 6,75; 7,1 мм и частотой
КВЧ-воздействия 53,5; 50; 46,8; 44,4; 42,2 ГГц [95].
Прибор для КВЧ-диагностики «Ялбот» был разработан на НПП
«Исток» (Фрязино). Он предназначался для определения оптимальной терапевтической частоты воздействия с учетом индивидуальных особенностей конкретного пациента. В качестве диагностического параметра использовалось изменение реологических свойств
крови. Способ определения индивидуальной чувствительности
к воздействию ЭМИ ММД заключался в следующем: производилось
исследование крови пациента in vitro до и после КВЧ-облучения посредством определения времени рекальцификации* плазмы крови;
воздействие осуществлялось на нескольких фиксированных частотах ММД с ППМ излучения 0,2–1,0 мВт/см2 в течение 3–5 мин;
о чувствительности пациента к КВЧ-облучению судили по увеличению времени рекальцификации по сравнению с исходным (т. е. до
КВЧ-облучения) [95].
4.4. Физиотерапевтические аппараты
серии «АИСТ»
Физиотерапевтические аппараты серии «АИСТ» (активная импульсная стимулирующая терапия) разработаны коллективом ученых и инженеров под руководством академика Н. Д. Девяткова
и производятся ФГУП ФНПЦ «ПО «Старт» им. M. B. Проценко»
(ФГУП Федеральный научно-производственный центр «Производственное объединение «Старт» им. М. В. Проценко») [96]. За разработку и внедрение в здравоохранение аппаратуры КВЧ-диапазона
коллектив специалистов под руководством академика Н. Д. Девяткова был удостоен Государственной премии РФ в области науки и
техники (Указ Президента РФ № 2084 от 26 декабря 2000 г.).
Аппараты серии «АИСТ» предназначены как для проведения
зонального физиотерапевтического воздействия, так и акупунктурного воздействия, в том числе на БАТ. Физиотерапевтическим
124
фактором воздействия является КВЧ-излучение низкой интенсивности [96].
Базовые аппараты серии «АИСТ» представляют собой новое 2-е
поколение аппаратов «Явь-1». При этом они полностью сохраняют
технические характеристики стационарных классических установок, таких как «Явь-1», но обладают более широкими возможностями. Их отличительными от предшественников особенностями
являются [96, 97]:
– усовершенствованные технические характеристики, такие
как: наличие двух режимов излучения: непрерывного и импульсного; возможность выбора режима излучения, контроль и управление длительностью воздействия в непрерывном режиме, регулировка длительности воздействия и паузы в импульсном; возможность контроля и управления параметрами воздействия: частотой
генерации и мощностью; автоматическое отключение аппарата по
окончании сеанса физиотерапевтического воздействия, переход в
дежурный режим; наличие звуковой индикации;
– усовершенствованный дизайн приборов;
– простота управления, отсутствие настроек;
– уменьшенные габариты и масса.
В состав физиотерапевтического аппарата «АИСТ» входят блок
управления, выносной активный элемент, работающий на одной
из фиксированных длин волн, волноводная секция (сечение волновода 5,2 × 2,6 мм), съёмные излучатели, представляющие собой
волноводные конические рупоры диаметром 20 и 8 мм. Имеется
выносная рабочая головка со встроенным охлаждающим вентилятором и со сменными аппликаторами различной конфигурации,
которые позволяют проводить как зональную терапию, так и воздействовать на БАТ. Конструкция выносного активного элемента
(наличие защитных съемных колпаков) обеспечивает возможность
проведения внутриполостного воздействия (вагинального, анального). В аппарате предусмотрен держатель выносной воздействующей головки, который позволяет точно и надежно фиксировать активный элемент в точке или зоне воздействия, а также устройства
управления держателя [96].
Предусмотрено два варианта исполнения аппарата «АИСТ»
(табл.4.3):
– «АИСТ-7.1», работающий на длине волны 7,1 мм с частотой
излучения 42194±20 МГц;
– «АИСТ- 5.6», работающий с частотой 53534±20 МГц на длине
волны 5,6 мм.
125
Таблица 4.3
Основные технические характеристики базовых моделей
аппаратов серии «АИСТ» [96, 97]
Параметр
Значение параметра
Значения фиксированных частот (длин волн)
излучения, ГГц (мм)
Мощность излучения в пределах, мВт
Потребляемая мощность от сети не более, ВА
Продолжительность сеанса воздействия, мин
в постоянном режиме
в импульсном режиме
Длительность импульса и паузы в импульсном
режиме устанавливается в пределах, мин
Дискрет установки длительности воздействия,
мин
в постоянном режиме
в импульсном режиме
Продолжительность работы в непрерывном режиме, ч
Габаритные размеры не более, мм
Масса не более, кг
42,194 (7,1)
или 53,53 (5,6)
5–10
25
5–45
5–45
0,5–5
5
0,5
8
220 × 100 × 150
2
Аппараты «АИСТ» представляют собой мощное терапевтическое средство для лечения широкого спектра заболеваний [96, 97]:
гастроэнтерология (язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гастриты); кардиология; пульмонология (бронхопневмонии, трахеобронхиты и т. п.); аллергология; оториноларингология (острые и хронические риниты и др.); неврология (остеохондроз, радикулиты, артриты, артрозы); гинекология; урология
(простатит, импотенция); стоматология; травматология (переломы
костей, ускорение заживления ран при травмах); дерматология
(псориаз, нейродермиты и др.).
Кроме того, аппараты серии «АИСТ» обладают высокой эффективностью при воздействии на воспалительные процессы: позволяют снять воспаление, отек, нормализуют микроциркуляцию крови.
Аппараты «АИСТ» эффективны при использовании в профилактических целях: для повышения устойчивости организма в условиях
неблагоприятной экологической обстановки, повышенной радиации, больших физических и психологических нагрузок, также как
профилактическое средство при большинстве хронических заболе126
ваний. Физиотерапевтическое воздействие аппаратов «АИСТ» помогает при бессоннице, высокой утомляемости, оказывает седативное действие, позволяя снять синдром тревоги, апатии и т. п.
Аппарат «АИСТ» прошел медицинские испытания в ведущих
лечебных учреждениях Москвы: в Центральном клиническом военном госпитале, в Центральном клиническом госпитале ФСБ,
ряде других и с успехом применяется во многих лечебных учреждениях.
Физиотерапевтические аппараты серии «АИСТ» предназначены
для использования в медицинских учреждениях различного профиля, в частной практике, в домашних условиях.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220±22 В и частотой 50 Гц.
«АИСТ-3». Физиотерапевтический аппарат является развитием
базовых моделей в серии аппаратов «АИСТ» [96]. Воздействующим
фактором в нем, как и в предыдущих моделях серии «АИСТ», является КВЧ-излучение низкой интенсивности.
Аппарат «АИСТ-3» изготовлен на современной элементной базе,
имеющей в своей основе управляемый микроконтроллер, жидкокристаллический индикатор и другие конструктивные решения.
В отличие от базовых моделей аппарат «АИСТ-3» имеет один вариант конструктивного исполнения, рассчитанный на три длины волны излучения: 7,1, 5,6 и 4,9 мм. При этом генераторы излучения
и модуляторы для каждой из трех длин волн реализованы в виде
отдельных блоков, называемых воздействующими головками. Они
могут подключаться к любому из трех разъемов аппарата в любых
сочетаниях, что значительно повышает эксплуатационные возможности и удобство пользования аппаратом.
Аппарат «АИСТ-3» награжден бронзовой медалью в конкурсе «Лучший отечественный продукт 2007 – Вооруженным силам
России» VII Всероссийской выставки «Российские производители
и снабжение Вооруженных сил» [96].
В дальнейшем предполагается комплектование нового аппарата
устройством, позволяющим осуществлять одновременное локальное воздействие когерентным КВЧ-излучением разных частот на
БАТ или БАЗ, т. е. предоставляющим объекту воздействия «право
выбора» собственной резонансной частоты из некоторой их совокупности [96]. Применение этого устройства нивелирует необходимость подбора индивидуальной частоты, способствуя сокращению
времени достижения терапевтического эффекта, а также повышает
эффективность КВЧ-воздействия.
127
4.5. Физиотерапевтические аппараты
серии «Электроника-КВЧ»
Серия физиотерапевтических аппаратов «Электроника-КВЧ»
создавалась практически одновременно с аппаратами серии «Явь»
[8]. Однако в основу создания этой аппаратной серии была положена концепция биорезонансной информационно-волновой терапии
(ИВТ). Аппараты серии «Электроника-КВЧ» были разработаны и
выпускались ОАО НПО «Сатурн» (Киев, Украина).
Воздействующим фактором в них является КВЧ-излучение низкой интенсивности. Первый аппарат в этой серии – «ЭлектроникаКВЧ-01» – работал на одной фиксированной частоте и предусматривал наличие всего двух режимов излучения – непрерывного и
импульсного. В дальнейшем функциональные возможности аппаратов существенно расширились за счет использования КВЧизлучения в широком диапазоне частот, в том числе шумового,
регулировки мощности излучения, её контроля, применения
различных режимов воздействия, включающих амплитудную и
частотную модуляции излучения и т. п. Кроме того, в состав усовершенствованных аппаратов серии «Электроника-КВЧ» входил
комплект сменных апертурных антенн, состоящий из рупорных
и диэлектрических стержневых излучателей. Применение антенн
с различной апертурой позволяло оптимизировать условия воздействия низкоинтенсивного КВЧ-излучения на рецепторные поля,
рефлексогенные зоны или точки акупунктуры, отличающиеся
между собой по площади воздействия от нескольких сантиметров
до единиц миллиметров.
Таким образом, модернизация аппаратов серии «ЭлектроникаКВЧ» коснулась в основном расширения диапазонов перестройки
частоты и обеспечения возможности изменения мощности сигнала
в широких пределах. Это достигалось применением разнообразных
режимов амплитудной и частотной модуляций, а также использованием сменных выносных облучателей.
В состав аппаратной серии «Электроника-КВЧ» входили такие аппараты, как «Электроника-КВЧ-01», «ЭлектроникаКВЧ-101», «Электроника-КВЧ-101Ш», «Электроника-КВЧ-102»,
«Электроника-КВЧ-103», «Электроника-КВЧ-104».
«Электроника-КВЧ-01». Первым в аппаратной серии «Электроника-КВЧ» стал аппарат микроволновой рефлексотерапии
«Электроника-КВЧ-01» [8]. Воздействующим фактором в аппарате
являлось КВЧ-излучение нетепловой интенсивности на единствен128
ной фиксированной частоте. Аппарат позволял осуществлять генерацию в двух режимах: непрерывного и импульсного излучения.
Кроме того, в аппарате предусматривалась низкочастотная АМ
КВЧ-излучения.
Аппарат «Электроника-КВЧ-01» (табл. 4.4) состоит из двух
блоков:
– генераторного;
– блока питания, регулирования и контроля.
Аппарат «Электроника-КВЧ-01» – стационарный, его работа
осуществлялась от стандартной сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
«Электроника-КВЧ-101». Дальнейшей ступенью развития аппаратной серии «Электроника-КВЧ» стала разработка физиотерапевтического аппарата «Электроника-КВЧ-101». В нем, в отличие
от предшествующей модели, использовалось КВЧ-излучение не
на фиксированной частоте, а в частотном диапазоне 51,5–5,5 ГГц
[8]. Другими характерными чертами аппарата «ЭлектроникаКВЧ-101» являлись:
– значительное расширение функциональных возможностей за
счет расширения полосы воздействующих частот и наличия различных режимов излучения;
– улучшение массогабаритных и энергетических характеристик.
В аппарате «Электроника-КВЧ-101» было предусмотрено наличие девяти разных режимов облучения, представляющих собой
различные комбинации непрерывного и импульсного излучения
при наличии частотной модуляции и временной манипуляции.
Таблица 4.4
Основные технические характеристики аппарата
«Электроника-КВЧ-01»
Параметр
Значение параметра
Частота КВЧ-излучения, ГГц
61,0±2,1
Выходная мощность, мВт
5,0±2,0
Диапазон ослабления не менее, дБ
10
Продолжительность сеанса облучения, мин
5–30
Дискрет установки времени облучения, мин
5
Частота амплитудной модуляции излучения, Гц
5
45
129
Требование уменьшения массогабаритных показателей привело
к отказу от исполнения генераторного блока в объемно-волноводном
варианте и переходу к источникам КВЧ-излучения, выполненным
на базе излучающих гибридно-интегральных модулей (ИГИМ).
«Электроника-КВЧ-103». В физиотерапевтическом аппарате
«Электроника-КВЧ-103» была предусмотрена генерация КВЧизлучения нетепловой интенсивности на фиксированной частоте
61,0 ГГц (длина волны 4,9 мм) [8]. Аппарат имел параметры основных технических характеристик, близкие к параметрам аппарата
«Электроника-КВЧ-01», и предусматривал электрическую перестройку частоты КВЧ ЭМИ в полосе 2 ГГц с шагом 10 МГц при уровне выходной мощности не менее 3 мВт. Это позволило на практике
реализовывать возможности подбора индивидуальных частот, на
которых достигался максимальный терапевтический эффект. Выбор таких «терапевтических» частот осуществлялся на основании
ощущений пациента при проведении сеанса КВЧ-терапии.
В отличие от аппарата «Электроника-КВЧ-01», аппарат
«Электроника-КВЧ-103» был разработан с применением ИГИМ [8].
«Электроника-КВЧ-104». Применение в медицинской клинической практике КВЧ-генераторов в режиме шумового, недетерминированного излучения в диапазоне апробированных, так называемых «терапевтических» частот (например, аппарата «Шлем-1»)
оказалось вполне удачным. Использование такого излучения основывалось на предположении, что организм человека, как частотноизбирательная система сам выберет из воздействующего шумового
КВЧ-сигнала индивидуальную частоту, соответствующую данному
организму и данной патологии. Одним из первых физиотерапевтических аппаратов, созданных по такому принципу, был аппарат
«Электроника-КВЧ-104» [8, 93].
Как и предшествующие модели этой аппаратной серии
«Электроника-КВЧ», данный аппарат был разработан ОАО НПО
«Сатурн» на базе ИГИМ. Он предназначался для проведения сеансов КВЧ-рефлексотерапии. В его составе имелся генераторный
блок, блок питания, регулирования и контроля, а также два выносных излучателя. Таким образом, обеспечивалось проведение сеансов терапии одновременно на две рефлексогенные зоны или точки
акупунктуры на частотах f1 = f2 или f1 ≠ f2, где f1 и f2 – частоты
каналов. Каждый из каналов мог работать автономно с реализацией всех основных режимов генерации, обеспечиваемых аппаратами
«Электроника-КВЧ». Режим шумового КВЧ-излучения был реализован на длине волны 4,9 мм.
130
4.6. Физиотерапевтический аппарат «Магнон-КВЧ»
Производитель аппарата – ООО «МАГНОН» (Екатеринбург).
Единственным воздействующим фактором в этом аппарате является КВЧ-излучение низкой интенсивности [98, 99].
Аппарат «Магнон-КВЧ» имеет два варианта исполнения [995]:
– «Магнон-КВЧ-5.6», генерирующий КВЧ-излучение с частотой 53,534 ГГц (соответственно длина волны 5,6 мм);
– «Магнон-КВЧ-7.1» с частотой излучения 42,194 ГГц (длина
волны 7,2 мм).
В аппаратах «Магнон-КВЧ» предусмотрены следующие режимы
излучения [99]: непрерывная и импульсная генерации; дробные режимы излучения, при которых КВЧ-воздействие чередуется с паузами, т. е. с отсутствием излучения; комбинированные режимы.
В импульсных режимах время КВЧ-воздействия и время отсутствия излучения могут регулироваться.
Расширенные за счет наличия различных режимов излучения
функциональные возможности позволяют [100, 101, 102]:
– осуществлять выбор курса КВЧ-терапии с учетом индивидуальных особенностей больного;
– исключить привыкание к проводимым процедурам КВЧтерапии;
– подбирать щадящий режим излучения для детей, людей пожилого возраста и особых категорий больных;
– осуществлять плавное и поэтапное вхождение в курс лечения
и постепенный выход.
Аппарат «Магнон-КВЧ» состоит из блока управления и объединенных в единую конструкцию генератора, держателя, струбцины
и планки для крепления блока управления. Максимальное удаление генератора от точки крепления струбцины составляет 0,65 м,
регулируемый угол +90° … –30°. Масса установки не более 2,7 кг.
Области применения аппарата «Магнон-КВЧ» [102, 103, 104]:
гастроэнтерология; ортопедия; пульмонология; урология; травматология; косметология; онкология; наркология; неврология; педиатрия и др.
4.7. Физиотерапевтический аппарат «Бриз»
Физиотерапевтический аппарат «Бриз» занимает особое место
среди своих аналогов, несмотря на то что он не получил широкого
131
распространения. Аппарат «Бриз» был разработан коллективом ученых и инженеров НИИ измерительных систем в Нижнем Новгороде.
Он стал одним из первых аппаратов, в которых была сделана попытка
объединить в одном аппаратном комплексе функции физиотерапевтического воздействия и диагностические функции [93]. Концепция
ИВТ подразумевает поиск и выбор индивидуальных частот физиотерапевтического воздействия, оптимальных с точки зрения достижения терапевтического эффекта. Физиотерапевтические аппараты
таких известных аппаратных серий, как «Явь» и «ЭлектроникаКВЧ», позволяли осуществить выбор индивидуальных терапевтических частот внешнего ЭМИ на длинах волн в окрестности 4,9, 5,6
и 7,1 мм по субъективным ощущениям пациента [8]. Однако такая
процедура требовала затрат времени и, как правило, не обеспечивала точного выбора требуемой частоты ЭМИ. Это обусловлено зависимостью субъективных ощущений человека от целого ряда факторов.
Среди них состояние организма, лабильность его нервной системы,
наличие повреждений органов и многие другие. Именно поэтому
важным является наличие в терапевтической аппаратуре специальных режимов, позволяющих с достаточной степенью точности диагностировать частоты нарушения в организме.
Одним из основных достоинств аппарата «Бриз» (табл. 4.5) стало постоянное самотестирование в процессе сеанса облучения [8,
93]. Отклик организма на воздействие ЭМИ КВЧ-диапазона имеет
место в узких полосах биологически значимых частот (10–3−10–4 от
средней частоты воздействия) [8, 93]. В аппарате «Бриз» сразу при
включении производился автоматический поиск частот, генерируемых организмом, и установка параметров излучаемого сигнала
(центральная частота, уровень выходной мощности) в заданных
пределах. Для исключения влияния внешних факторов такая процедура осуществлялась на протяжении всей работы устройства.
В качестве активного элемента КВЧ-генератора в аппарате
«Бриз» был выбран диод Ганна, который обладает сильно выраТаблица 4.5
Основные технические характеристики аппарата «Бриз» [8]
Параметр
Значение параметра
Частота (длина волны) излучения, ГГц (мм)
Девиация частоты излучения, МГц
Мощность выходного сигнала не более, мВт
Неравномерность выходного сигнала в полосе перестраиваемых частот не более, дБ
42,195 (7,2)
150
20
132
3
женной температурной зависимостью. Поэтому, во избежание изменения режима генерации в процессе работы, в аппарате «Бриз»
применялась температурная стабилизация. Если электронные схемы управления и контроля оказывались не в состоянии обеспечить
необходимые параметры сигнала, происходило автоматическое выключение режима генерации, сопровождающееся звуковой и световой индикацией. Таким образом, функции по обслуживанию аппаратуры существенно упрощались: требовалось лишь установить
блок в непосредственной близости от облучаемого участка тела
пациента и на передней панели блока управления задать длительность сеанса облучения.
4.8. Физиотерапевтический аппарат «Баюр-01»
Физиотерапевтический аппарат «Баюр-01», так же как и аппарат «Бриз», был разработан в НИИ измерительных систем в
Н. Новгороде.
Аппарат «Баюр-1» (табл. 4.6) представлял собой специализированный генератор непрерывной КВЧ-мощности, имеющий высокую точность и стабильность рабочих электрических параметров.
Прибор имел два канала непрерывного излучения на фиксированных частотах. Предусматривалась также девиация в полосе частот
вблизи фиксированной частоты. Таким образом, в аппарате «Баюр01» имелось несколько режимов излучения [8]:
– режимы, обеспечивающие генерацию на фиксированных частотах f1 = 42,196 ГГц и f2 = 53,534 ГГц;
– режимы, предусматривающие девиацию частот.
Аппарат «Баюр-01» мог работать как в автономном режиме
с ручным управлением, так и совместно с ЭВМ типа IBM PC/AT
Таблица 4.6
Основные технические характеристики аппарата «Баюр-01» [8]
Параметр
Значение параметра
Частоты (длины волн) излучения, ГГц
(мм)
Девиация частоты излучения, МГц
на частоте f1
на частоте f2
Плотность потока мощности не более,
мВт/см2
42,195 (7,2)
53,534 (5,6)
160–200
70–100
10–20
133
или «Квант-8», при этом с одной ЭВМ могло быть одновременно задействовано до семи аппаратов в различных режимах облучения
4.9. Физиотерапевтические аппараты серии «ПОРТ»
«ПОРТ-56/76-ЭЛМ». Физиотерапевтический аппарат (табл. 4.7)
представляет собой универсальный прибор, предназначенный для
проведения КВЧ-рефлексотерапии посредством воздействия на
рефлекторные зоны, зоны проекций органов, проекции точек акупунктуры, зоны Захарьина-Геда, зоны максимальной болезненности. Воздействующим фактором является КВЧ ЭМИ низкой интенсивности. Аппарат создан коллективом ООО «ЭЛМ» (Н. Новгород)
и производился НПП ЗАО «Салют» (Н. Новгород) [97, 105].
Отличительной особенностью аппарата является возможность
измерения значений частоты излучения, характеризующего отклик
организма на внешнее КВЧ-воздействие [97, 105]. Излучающая головка аппарата представляет собой приемопередатчик и на основе
анализа отраженного сигнала позволяет контролировать изменение
собственной резонансной частоты во время лечебной процедуры.
Комплект насадок для излучающей головки расширяет функциональные возможности аппарата, позволяя осуществлять внутриполостное воздействие, и облегчает его использование в медицинской клинической практике. В комплект сменных насадок для
КВЧ-терапии входят [105]:
– насадка в виде рупорного излучателя, позволяющая осуществлять воздействия, например, на зоны крупных суставов, при кожных заболеваниях – на зоны аллергического покраснения или зоны
Таблица 4.7
Основные технические характеристики аппарата
«ПОРТ-56/76-ЭЛМ» [105]
Параметр
Значение параметра
Диапазон частот КВЧ-излучения, ГГц
Диапазон перестройки частоты излучения, ГГц
Выходная мощность излучения, мВт
Мощность, потребляемая от стандартной сети
питания не более, Вт
Время непрерывной работы не менее, ч
Масса не более, кг
Габаритные размеры, мм
50–80
20
0,05–0,55
134
15
8
4,5
500 × 390 × 140
сыпи, на области открытых раневых поверхностей (расстояние от
излучателя до области облучения составляет 2–6 см);
– назальная насадка, предназначенная для внутриполостного
воздействия в полости носа, для местного воздействия в глотке,
кроме того, может применяться в гинекологии;
– насадка, позволяющая осуществлять контактное воздействие
на БАТ, БАЗ, а также зоны максимальной болезненности;
– ректальная насадка, предназначенная для внутриполостного
воздействия в проктологии.
В основе терапевтического воздействия аппарата лежит стимуляция иммунной системы организма КВЧ-излучением низкой интенсивности [97, 105].
Аппарат применяется для терапии широкого круга заболеваний
внутренних органов, которые сопровождаются метаболическими и
микроциркуляторными нарушениями (сахарный диабет, хронический гломерулонефрит и пиелонефрит, бронхиальная астма*, заболевания желудочно-кишечного тракта и др.) [105, 106].
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Аппарат «ПОРТ-56/76-ЭЛМ» имеет несколько рабочих режимов, которые позволяют реализовать почти все имеющиеся методики МРТ [57, 105]:
– шумовой режим во всем рабочем диапазоне частот;
– шумовой режим в выбранном диапазоне частот;
– одночастотный режим, предусматривающий: выбор фиксированной стандартной частоты 53,56 или 62,25 ГГц (длина волны 5,6;
4,9 мм); выбор частоты в ручном режиме в рабочем диапазоне; дополнительную низкочастотную модуляцию; выбор частоты модуляции в диапазоне 1–20 Гц; сканирование частоты модуляции; автоматический выбор оптимальной частоты во всем рабочем диапазоне с последующим отслеживанием каждые 30 с; автоматический
выбор оптимальной частоты в рабочем диапазоне с последующим
отслеживанием в полосе 1 ГГц;
– дробный режим на фиксированной частоте.
«ПОРТ-1М». Физиотерапевтический аппарат КВЧ-терапии был
разработан коллективом инженеров ООО «ЭЛМ» (Н. Новгород) совместно со специалистами Областной клинической больницы им.
Н. А. Семашко (Н. Новгород), Нижегородской медицинской академии и Нижегородского государственного университета. Воздействующим фактором в нем является КВЧ-излучение низкой интенсивности [105].
135
Аппарат представляет собой многофункциональный сверхширокополосный излучатель с индикатором сигнала обратной связи. Конструктивно аппарат состоит из блока управления и выносной головки, представляющей портативный приемопередатчик ММД. В выносной головке размещен генератор на диоде Ганна с варакторной
перестройкой частоты в полосе не менее 20 ГГц, работающий в диапазоне частот 52–78 ГГц. Мощность воздействия электромагнитной
волны составляет 10–30 мкВт. Генератор соединен с миниатюрным
направленным ответвителем (НО), при этом коэффициент переходного ослабления составляет 10–15 дБ в полосе частот волновода в плече отраженной мощности. В этом же плече установлен детекторный
диод. Направленный ответвитель с детектором играют роль приемника отраженной от нагрузки мощности. КВЧ-мощность, проходящая от генератора через НО, канализируется на биообъект при помощи волноводных насадок, имеющих различные функциональные
возможности. Все типы волноводных насадок конструктивно крепятся на НО при помощи простого винтового прижимного устройства.
Узлы выносной КВЧ-головки, в том числе и видеоусилитель сигнала
детектора, размещены в корпусе аппарата, одновременно играющего
роль радиатора для рассеяния тепловой мощности генератора. В корпусе аппарата размещены блок управления и блок индикации.
Аппарат «ПОРТ-1М» осуществляет воздействие в следующих
режимах [105]:
– непрерывном с плавной перестройкой частоты практически во
всей полосе пропускания волновода с поперечными размерами стенок 3,6 × 1,8 мм;
– квазишумовом режиме в том же диапазоне частот.
Аппарат позволяет производить инвазивное*, поверхностное и
внутриполостное воздействия КВЧ-мощности на пациента. Для этого
в составе аппарата предусмотрены различные съёмные насадки, позволяющие определенным образом канализировать КВЧ-мощность.
Волноводные насадки, применяемые в аппарате «ПОРТ-1М», по их
функциональным возможностям можно разделить на три группы [105]:
– насадка, предназначенная для физиотерапии, представляет
собой волноводный рупор и используется для воздействия на зоны
Захарьина-Геда, прямые проекции органов, области крупных суставов, зоны максимальной болезненности и другие;
– насадки различной длинны и формы, предназначенные для
внутриполостного воздействия (ректального, вагинального), а также насадки, применяемые в оториноларингологии и стоматологии;
– насадка для инвазивного воздействия.
136
Насадка для инвазивного воздействия применяется в режиме
определения оптимальной резонансной частоты КВЧ-терапии. Она
состоит из механизма крепления и отрезка прямоугольного волновода пониженного сечения, в широких стенках которого симметрично относительно продольной плоскости выполнены: в верхней
стенке щель, а в нижней – вырез. Ширина последнего увеличивается вдоль продольной оси волновода до значения ширины стенки
волновода на выходе. Вырез в нижней стенке играет роль высококачественной широкополосной нагрузки КВЧ-волны, согласующий импеданс волновода с поверхностным импедансом кожи при
наложении насадки на поверхность тела пациента. Для определения оптимальной частоты КВЧ-воздействия насадка надвигается
своим вырезом и щелью на расположенную в области БАТ металлическую иглу, играющую в этом случае роль трансформатора волны в волноводе в волну однопроводной линии в среде живой ткани.
Аппарат – стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Области применения аппарата– традиционные для приборов,
осуществляющих КВЧ-рефлексотерапию.
«ПОРТ-ЭЛМ/НН мини 1». Аппарат КВЧ-терапии «ПОРТ-ЭЛМ/
НН мини 1» (табл. 4.9) создан учеными ННГУ и НИФТИ (Н. Новгород), производится ООО «ЭЛМ» и предназначен для физиотерапевтического воздействия ЭМИ ММД низкой интенсивности [105].
Аппарат представляет собой портативный малогабаритный мобильный прибор. Воздействие осуществляется на фиксированной
частоте 53,56 ГГц (длина волны 5,6 мм) или на одной из фиксированных частот в диапазоне 42–65 ГГц (7,1–4,9 мм). Наличие сменных насадок позволяет проводить внутриполостное воздействие
(применяется в гинекологии и проктологии).
Физиотерапевтическое воздействие может осуществляться в соответствии со следующими методами [105]:
– классическая физиотерапия (воздействие на проекции органов, области крупных суставов);
Таблица 4.8
Основные технические характеристики аппарата «ПОРТ-1М» [105]
Параметр
Значение параметра
Диапазон частот КВЧ-излучения, ГГц
Диапазон перестройки частоты излучения, ГГц
Выходная мощность излучения, мкВт
52–78
20
10–30
137
Таблица 4.9
Основные технические характеристики аппарата
«ПОРТ-ЭЛМ/НН мини 1» [105]
Параметр
Значение параметра
Частота (длина волны) КВЧ-излучения, ГГц (мм)
Выходная мощность излучения, мВт
Питающее напряжение, В
53,56 (5,6)
1–10
2,4
– КВЧ-рефлексотерапия (воздействия на БАТ и БАЗ);
– внутриполостное воздействие.
«ПОРТ-ЭЛМ/НН мини 2». По своим функциональным возможностям аппарат «ПОРТ-ЭЛМ/НН мини 2» аналогичен аппарату «ПОРТ-ЭЛМ/НН мини 1». Его отличие от предыдущей модели – удобное крепление аппарата с помощью ремня, что позволяет
проводить терапевтическое воздействие на зоны Захарьина-Геда и
зоны максимальной болезненности [105].
Физиотерапевтическое воздействие может осуществляться в соответствии с методами классической физиотерапии и рефлексотерапии [105].
Области применения аппарата «ПОРТ-ЭЛМ/НН мини 2» – традиционные для физиотерапевтических аппаратов этой серии. Преимущественная область применения аппарата – гастроэнтерология.
Технические характеристики аппарата «ПОРТ-ЭЛМ/НН мини
2» соответствуют техническим характеристикам предыдущей модели, приведенным в табл. 4.9 [105].
4.10. Физиотерапевтический аппарат
«АМФИТ-0,2/10-01»
Физиотерапевтический аппарат (см. табл. 4.10) предназначен
для неинвазивного воздействия шумовым КВЧ ЭМИ излучением
низкой интенсивности на воспалительные, дегенеративные и другие очаги поражения, либо на рецепторные поля, рефлексогенные
зоны и БАТ кожной поверхности [107, 108].
Аппарат «АМФИТ-0,2/10-01» (ТУ 9444-00502070387-96) создан
коллективом ученых Нижегородского государственного университета на основе полупроводниковых генераторов «белого» шума,
разработанных в Научно-исследовательском физико-техническом
институте Нижегородского госуниверситета. Аппарат серийно выпускается с 1998 года ООО «ФизТех» (Н. Новгород) [107, 108].
138
В основе терапевтического действия аппарата «АМФИТ-0,2/ 1001» – эффект резонансного поглощения организмом ЭМИ КВЧ на
терапевтически значимых частотах (обнаружен М. В. Вограликом и
М. А. Кревским (НИФТИ ННГУ)) [93, 107]. При достаточно низкой
интенсивности сигнала организм отфильтровывает и поглощает составляющие спектра, обеспечивающие лечебно-профилактический
эффект, и эффективно отражает другие спектральные составляющие. При этом очевидно, что терапевтическое использование широкополосного ЭМИ требует применения сигналов с максимально однородным распределением по частоте спектральной плотности мощности шума (спектр типа «белый шум»). Аппарат «АМФИТ-0,2/10-01»
обладает сравнительно низким уровнем шумового излучения, мощность которого может быть установлена в диапазоне от 0,2 до 10 мкВт.
Неоднородность спектральной плотности мощности шума (СПМШ) в
диапазоне частот 53–78 ГГц не превышает ±3 дБ [93, 107, 108].
Аппарат стационарный, состоит из блока питания, генератора
ЭМИ КВЧ и аппликатора. Аппарат имеет две сменные насадки –
цилиндрическую и рупорную, которые позволяют изменять площадь облучаемой поверхности при контактном способе от 0,14 до
1,8 см2. При дистанционном облучении максимальная площадь
определяется из условия превышения мощности собственных шумов биообъекта [107, 108]. Для воздействия на рецепторные поля
рефлексогенные зоны и БАТ в аппарате «АМФИТ-0,2/10-01» применен специальный режим для проведения рефлексотерапии: воздействие осуществляется посредством специальной сменной насадки в качестве излучателя [107, 108].
Основные особенности и преимущества аппарата «АМФИТ-0,2/
10-01» [107, 108]:
– получение стабильного терапевтического эффекта достигается
при мощности излучения, в 10 тысяч раз более низкой, чем для аппаратов КВЧ-терапии, использующих для воздействия одну фиксированную частоту;
– применение шумового излучения в широком спектре частот
позволяет свести к минимуму вероятность побочных эффектов;
– при применении аппарата исключается тепловое воздействие,
не повреждается кожный покров;
– аппарат может использоваться как в соответствии с методами
монотерапии, так и в комплексной терапии в сочетании с медикаментозными средствами и другими физиотерапевтическими факторами
(это позволяет уменьшить количество применяемых медикаментов,
а также сократить сроки стационарного лечения на 15–25 %).
139
В настоящее время совместно с врачами таких лечебных учреждений, как Военно-медицинский институт ФПС РФ, НГМА, МРНЦ
РАМН, РГМУ, Нижегородская областная клиническая больница
им. Н. А. Семашко, Нижегородская детская областная больница и
др. накоплен большой статистический материал, доказывающий
эффективность применения КВЧ ЭМИ низкой интенсивности с шумовым спектром и позволяющий использовать этот вид излучения
практически во всех областях медицины [107].
Комплекс положительных свойств шумового КВЧ-излучения
низкой интенсивности, таких как:
– обезболивающее действие;
– улучшение микроциркуляции физиологических жидкостей;
– устранение различных нейродистрофических процессов;
– положительное влияние на реологические свойства крови;
– корригирование иммунного статуса;
– активизация неспецифических защитных сил организма;
– активизация процессов регенерации тканей,
позволяет широко применять этот метод при лечении широкого
круга заболеваний.
Области применения физиотерапевтического аппарата «АМФИТ-0,2/10-01» [107, 108]: терапия инфекционных заболеваний
(грипп, ОРИВДП, тонзиллиты, эпидемический паротит, вирусные
гепатиты и др.); неврология (болезни периферической нервной системы, такие как невралгии, невриты, остеохондроз и др.); пульмонология (бронхиты, пневмонии, плевриты, бронхиальная астма);
гастроэнтерология (гастриты, дискинезии, энтероколиты, язвенная болезнь); кардиология (артериальная гипертензия, артериальные гипотонии, нейроциркуляторные дистонии, ИБС); оториноларингология (риниты, отиты, синуситы, трахеиты и др.); дерматология (фурункулез*, карбункулез*, абсцессы, флегмоны, дерматиты, экзема, псориаз, нейродермиты ит. п.); ортопедия (артриты,
артрозы, травмы конечностей и т. п.); хирургия (раны, ожоги, обморожения); стоматология (пародонтозы, периоститы); эндокринология; онкология (экологическая патология, предупреждение
и лечение гематологических и иммунодепрессивных осложнений,
повреждений тканей при химиотерапии, лучевой и фотодинамической терапии; противовоспалительное и обезболивающее воздействие, коррекция сопутствующих заболеваний в условиях раковой
патологии и агрессивной противоопухолевой терапии; лечение паранеопластических и дистрофических изменений различных органов и тканей); спортивная медицина (спортивные травмы); восста140
Таблица 4.10
Основные технические характеристики аппарата
«АМФИТ-0,2/10-01» [107, 108]
Параметр
Значение параметра
Диапазон частот (длин волн), ГГц (мм)
53,57–78,33 (5,6–3,8)
Интегральная мощность излучения шумового
сигнала, мкВт
номинальная
0,2–1,5
максимальная
10
Неравномерность спектральной плотности мощности шума не более, дБ
3
Мощность, потребляемая от сети, Вт
3,5
новление работоспособности после физических и эмоциональных
нагрузок.
Аппарат предназначен для использования в условиях физиотерапевтических кабинетов клиник, больниц и лечебно-профилактических учреждений широкого профиля, а также и в амбулаторных
условиях.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Регистрационное удостоверение Минздрава России №29/
06030497/2014-01 от 15 июня 2001 г.
Сертификат соответствия Госстандарта РФ № РОСС. RU. МЕ34.
В01326.
4.11. Физиотерапевтические аппараты серии «ЭЛИКС» Аппараты серии «ЭЛИКС» разработаны и производятся ЗАО
«БИТ-АЛЕКС» (Москва) [109]. Они предназначены для лечения
широкого круга заболеваний с помощью воздействия двух физиотерапевтических факторов:
– электромагнитного излучения низкой интенсивности КВЧдиапазона;
– слабого ИК-излучения.
Физиотерапевтическое воздействие производится на кожный покров, расположенные на его поверхности биологически активные
точки, рефлексогенные зоны, проекции точек акупунктуры, зоны
Захарьина-Геда и зоны максимальной болезненности человека.
141
Области
применения
физиотерапевтических
аппаратов
«ЭЛИКС» [109]: неврология и невропатология; урология и андрология; пульмонология; гинекология; оториноларингология; кардиология; стоматология; дерматология; травматология; проктология; флебология; гастроэнтерология; хирургия; онкология; косметология; спортивная медицина.
Аппараты прошли технические и медицинские испытания [109].
Технические испытания:
– в Государственном учреждении науки «Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской
техники» (ГУН «ВНИИИМТ»);
– Научно-испытательном центре электромагнитной совместимости «ИМПУЛЬС» (НИЦЭМС «ИМПУЛЬС»).
Медицинские испытания:
– в Московском государственном медико-стоматологическом
университете (МГСМУ),
– Физиотерапевтической клинической больнице Москвы,
– Главном военном клиническом госпитале им. академика
Н.Н. Бурденко,
Преимуществами аппаратов КВЧ- и ИК-терапии серии «ЭЛИКС»
в отличие от аналогов (аппаратов КВЧ ФТ 1-го поколения «Явь» и
др.) являются следующие технические решения [109]:
– одна или две излучающие головки;
– каждая излучающая головка состоит из трех КВЧизлучателей, работающих на трех различных длинах волн (7,1; 5,6
и 4,9 мм) и восьми ИК-диодов;
– воздействие производится одной или одновременно двумя излучающими головками, при этом возможно любое сочетание физиотерапевтических факторов (использование излучения
одновременно всех длин волн или нескольких в сочетании с ИКизлучением);
– пять различных режимов работы;
– встроенный индикатор проверки работоспособности аппарата;
– возможность осуществления ФТ-воздействия при лечении самого широкого спектра заболеваний.
Указанные отличия аппаратов серии «ЭЛИКС», связанные
с возможностью ФТ-воздействия КВЧ ЭМИ различных частот в сочетании с ИК-излучением и обусловливающие возможность применения различных режимов воздействия, а также контроль работоспособности аппаратуры дает врачам и медперсоналу следующие
дополнительные возможности [109]:
142
– управление лечебным процессом путем изменения длин волн
излучения, видов модуляции и продолжительности воздействия;
– лечение разнообразных патологий посредством одного аппарата;
– выбор индивидуального курса лечения для каждого пациента
с учетом его особенностей;
– выбор соответствующего режима лечения для детей, людей пожилого возраста и больных особых категорий;
– исключение привыкания организма к проводимым процедурам КВЧ- и ИК-терапии;
– осуществление плавного и поэтапного вхождения в курс лечения и постепенный выход из него;
– осуществление терапии посредством одновременного терапевтического воздействия двумя излучающими головками на две различные биологически активные точки;
– осуществление терапии посредством одновременного терапевтического воздействия двумя излучающими головками на двух пациентов;
– осуществления воздействия на пациента КВЧ-излучением на
трех фиксированных частотах, что в ряде случаев способствует достижению клинически более выраженного терапевтического эффекта.
Физиотерапевтические аппараты серии «ЭЛИКС» используются
в клиниках, в лечебно-профилактических учреждениях, в научных
медико-биологических исследованиях, а также индивидуально.
«ЭЛИКС-1». Аппарат состоит из одной или двух излучающих
генераторных головок. Каждая излучающая головка состоит из
трех полупроводниковых КВЧ-генераторов, работающих на общую
излучающую антенну, а также из восьми излучающих ИК-диодов,
расположенных вокруг антенны КВЧ.
Аппарат «ЭЛИКС-1» (табл. 4.11) имеет возможность осуществлять
терапевтическое воздействие всеми предусмотренными видами терапевтических факторов (воздействие трех частот КВЧ-диапазона и
ИК-излучения) одновременно и в любой их комбинации.
Аппарат «ЭЛИКС-1» имеет пять различных режимов работы
[109]: – непрерывный режим: КВЧ-генерация осуществляется непрерывно в течение всего времени сеанса воздействия;
– импульсный режим: генерация осуществляется с частотой модуляции 8 или 16 Гц;
– дробный режим, предусматривающий чередование генерации
и отсутствия воздействия;
143
Таблица 4.11
Основные технические характеристики аппарата «ЭЛИКС-1» [109]
Параметр
Значение параметра
Диапазоны частот (длин волн) генераторов,
ГГц (мм)
61,20±0,4 (4,9)
53,53±0,4 (5,6)
42,19±0,4 (7,1)
2
ППМ каждого генератора не более, мВт/см2
Суммарная плотность выходной мощности
не более, мВт/см2
Рабочая длина волны в ИК-диапазоне, нм
Потребляемая аппаратом мощность
не более, Вт
Продолжительность физиотерапевтического воздействия в интервале
Габаритные размеры не более, мм
Характеристики надежности:
гарантийный срок, лет
срок службы не менее, лет
средняя наработка на отказ не менее, ч
6
900–1200
20
1 с–100 мин
200 × 135 × 50
1
5
1000
– сканирующий режим: модулирующая частота в течение сеанса воздействия периодически изменяется от 1 до 100 Гц;
– шумовой режим: модулирующая частота хаотически изменяется от 1 до 100 Гц в течение всего сеанса терапевтического воздействия.
При этом ИК-излучение может применяться совместно со всеми перечисленными режимами работы прибора. Модуляция ИКизлучения не предусмотрена. Аппарат стационарный, имеет удобную и современную панель
управления, предусмотрена работа от стандартной сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
«ЭЛИКС-2» (табл. 4.12). Аппарат состоит из блока управления
и питания, а также трех одночастотных КВЧ-генераторов, расположенных в одном корпусе. Генераторы подключены к сумматору,
выход которого соединен с антенной-аппликатором. В качестве источников ИК-излучения применены три ИК-диода, расположенные вокруг антенны-аппликатора.
Аппарат «ЭЛИКС-2» имеет возможность осуществлять терапевтическое воздействие всеми предусмотренными видами терапевтических факторов (воздействие трех частот КВЧ-диапазона и ИКизлучения) одновременно и в любой их комбинации.
144
Таблица 4.12
Основные технические характеристики аппарата «ЭЛИКС-2» [109]
Параметр
Значение параметра
Диапазоны частот (длин волн) генераторов,
ГГц (мм)
61,20±0,4 (4,9)
53,53±0,4 (5,6)
42,19±0,4 (7,1)
1
ППМ каждого генератора не более, мВт/см2
Суммарная плотность выходной мощности
не более, мВт/см2
Рабочая длина волны в ИК-диапазоне, нм
Продолжительность сеанса воздействия, мин
Напряжение питания аккумулятора, В
Максимальная продолжительность работы в
непрерывном режиме, ч
Габаритные размеры блока управления не
более, мм
Масса аппарата не более, кг
Характеристики надежности:
гарантийный срок, лет
срок службы не менее, лет
средняя наработка на отказ не менее, ч
3
900–1200
1–59
3,6
6
150 ×100 × 40
0,36
1
5
1000
Аппарат имеет четыре различных режима работы [109]:
– непрерывный режим: непрерывная генерация посредством одного или нескольких КВЧ-генераторов одновременно;
– импульсный режим: генерация на одной или нескольких длинах волн с использованием низкочастотной импульсной модуляции частотой от 1 до 20 Гц, при этом частота модуляции выбирается
в ручном режиме с шагом 1 Гц;
– дробный режим, предусматривающий чередование генерации
и отсутствия воздействия;
– сканирующий режим: генерация на одной или нескольких
длинах волн при плавном изменении частоты модуляции от 1 до
20 Гц.
При этом ИК-излучение может применяться совместно со всеми перечисленными режимами работы прибора. Модуляция ИКизлучения не предусмотрена.
Аппарат мобильный, имеет удобную панель управления и ЖКиндикатор, предусмотрена работа от аккумуляторной батареи напряжением 3,6 В.
145
4.12. Физиотерапевтические аппараты серии «Стелла»
Базовые модели физиотерапевтических аппаратов этой серии –
аппараты КВЧ-терапии «Стелла-1» и «Стелла-2» – были разработаны ООО «Спинор» (Томск, основатель предприятия А. М. Кожемякин) и запущены в серийное производство в 1994–1995 гг.
[106, 108, 110]. На научной и производственной базе предприятия
«Спинор» в конце 90-х были разработаны основные положения и
методики терапевтического воздействия посредством фонового резонансного излучения (ФРИ-терапия, разновидность ИВТ) [110].
Аппараты серии «Стелла» разрабатывались с учётом анализа
известных технических аналогов и результатов медико-биологических исследований применительно к широкому классу методик
в области физио-, рефлексо- и нозодотерапии*.
Аппараты серии «Стелла» отмечены дипломами Роспатента, дипломом и серебряной медалью выставки «Эврика-2000» (Брюссель,
«INPEX») и золотой медалью EWEI (Питсбург) [106, 108].
«Стелла-1». Аппарат (табл. 4.13) представляет собой переносной портативный двухканальный прибор, выполнен на основе программируемого микропроцессора, в его состав входят пять сменных
излучателей, работающих на фиксированных значениях частот,
соответствующих КВЧ-диапазону ЭМИ и ИК-излучению. При этом
один из излучателей способен генерировать шумовое излучение и
применяться для проведения сеансов ФРИ-терапии.
В аппарате предусмотрено наличие режимов низкочастотной
и крайне низкочастотной (КНЧ) импульсной модуляции КВЧизлучения, что значительно повышает эффективность лечения.
Точность установки модулирующей частоты составляет 0,01 % от
частоты модуляции, минимальный шаг перестройки частоты модуляции – 0,01 Гц. В аппарате имеются постоянная и программируемая база данных режимов воздействия, предусматривающих различные параметры НЧ- и КНЧ-модуляции КВЧ-несущей частоты.
Девиация частоты излучения составляет не менее 200 МГц.
Кроме наличия режимов излучения, связанных с импульсной
модуляцией КВЧ-излучения, в аппарате предусмотрена возможность воздействия методами ФРИ-терапии.
Управление аппаратом и контроль его работы осуществляется
с помощью клавиатуры и экрана (подобно персональному компьютеру – ПК). Установка продолжительности сеанса облучения, а
также автоматическое отключение аппарата сопровождаются подачей звукового сигнала. В аппарате предусмотрен контроль на146
пряжения питания, работоспособности, исправности излучателей
посредством звуковой и световой индикации. Для удобства обслуживания аппарата реализована возможность выбора языка общения (русский, английский), а также настройка громкости звука и
других характеристик. Преимущественные области применения аппаратов «Стелла-1»
[108]: гастроэнтерология; неврология; ортопедия; эндокринология;
повреждения мягких тканей (раны, ожоги и т. п.), купирование
болевого синдрома любой локализации; аллергология (аллергические заболевания, сопровождающиеся кожными проявлениями);
лечение инфекционных заболеваний, в том числе вызванных паразитарной инфекцией; наркология (наркотическая зависимость,
алкоголизм, токсические поражения) и др.
В состав аппарата «Стелла-1» может быть включен блок биологической обратной связи (БОС), облегчающий подбор режима воздействия и соответствующего излучателя при проведении ФРИ-терапии,
а также осуществляющий контроль эффективности процедур.
В 2004 году в процессе перерегистрации аппарат «Стелла-1» получил новое название «СЕМ-ТЕСН» [110]. «Стелла-2». Физиотерапевтический аппарат «Стелла-2», в отличие от аппарата «Стелла-1», представляет собой стационарный
аппаратный комплекс, выполненный на базе программируемого
микропроцессора и предусматривающий возможность сопряжения
с ПК [94, 106, 108].
Таблица 4.13
Основные технические характеристики аппарата «Стелла-1» [108]
Параметр
Значение параметра
Частоты (длины волн) КВЧ-излучения, ГГц
(мм)
42,2 (7,1)
53,5 (5,6)
61,2 (4,9)
0,7–1,2
Длина волны ИК-излучения, мкм
Точность установки модулирующей частоты, % от частоты модуляции
Минимальный шаг перестройки частоты модуляции, Гц
Девиация частоты излучения не менее, МГц
Напряжение питания, В
Время непрерывной работы без замены элементов питания, ч
Габариты не более, мм Вес не более, г 0,01
0,01
200
3
200–500
180 × 80 × 50
360
147
Различают два варианта аппарата «Стелла-2», отличающихся
наличием блока БОС, – «Стелла-2» и «Стелла-2(01)».
Как и в аппарате «Стелла-1», физиотерапевтическим фактором
воздействия в аппарате «Стелла-2» является КВЧ-излучение низкой интенсивности. Аппарат применяется для зональной физиотерапии и воздействия на БАТ.
Аппарат может применяться в условиях физиотерапевтических
кабинетов клиник, больниц и лечебно-профилактических учреждений широкого профиля.
Таблица 4.14
Основные технические характеристики аппарата
«Стелла-2» [94, 106, 108]
Параметр
Диапазон частот (длин волн) излучения,
ГГц (мм)
Дискрет установки частоты излучения, ГГц
Девиация частоты излучения от выбранного значения не менее, ГГц
Плотность потока мощности КВЧ-излучения на
выходе излучателя не более, мкВт/см2
Мощность, потребляемая аппаратом
не более, Вт
Продолжительность сеанса физиотерапевтического воздействия, мин
Дискрет установки продолжительности сеанса
воздействия, мин
Продолжительность непрерывной работы аппарата во включенном состоянии не менее, ч
Средний срок службы, лет
Средняя наработка на отказ (в повторно-кратковременном режиме работы) не менее, ч
Габаритные размеры аппарата, мм:
основного блока
выносного излучателя
штатива для излучателя (в упакованном виде)
Длина кабеля КВЧ-излучателя не менее, м
Масса аппарата без упаковки не более, кг
Температура окружающей среды, °С
Относительная влажность воздуха (при температуре +25 °С) не более, %
Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.)
148
Значение параметра
59,0–63,0 (5,1–4,7)
0,1
0,05
10
25
1–599
1
8
5
650
300 × 130 × 220
25 × 65
370
1,5
4
+10…+35
80
84–106,6 (630–800)
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Аппарат обеспечивает генерацию КВЧ ЭМИ в диапазоне частот
от 59,0 до 63,0 ГГц (соответственно в диапазоне длин волн от 5,1
до 4,7 мм) и выбор излучаемой частоты с дискретностью 0,1 ГГц.
В процессе сеанса производится периодическое изменение выбранного значения частоты КВЧ-излучения не менее чем на 0,05 ГГц
(девиация) [94, 106, 108].
Аппарат «Стелла-2(01)» обеспечивает индивидуальный подбор
терапевтических частот КВЧ-излучения в указанном диапазоне частот. Выбор частот может осуществляться с помощью блока БОС по
результатам измерения электропроводности БАТ, либо иным методом. Аппарат обеспечивает автоматическую и ручную перестройку
частоты КВЧ-излучения в указанном диапазоне, а также сканирование частоты КВЧ-излучения.
4.13. Биокорректор «СЕМ-ТЕСН» («Стелла-1»)
Биокорректор «CEM-TЕСН» создан физиком Александром Кожемякиным (Томск) в содружестве с врачом, занимающимся разработкой биомедицинских систем, Юрием Ткаченко (Н. Новгород)
[110]. Биокорректор «CEM-TЕСН» после проведения клинических
испытаний был одобрен Минздравом РФ, сертифицирован. Прибор
выпускается на двух производственных площадках совместного
предприятия «СЕМ-Технолоджи» в Нижнем Новгороде и Томске.
Принцип работы прибора «CEM-TЕСН» сами авторы объясняют
так: «Благодаря свойствам полупроводниковых структур, которые
обладают эффектом памяти, мы готовим ”фотографию” электромагнитных излучений заболевшего органа и (или) микроорганизма. Затем при помощи специального излучателя эти же частоты
вводим в контакт с человеком. При этом начинается процесс замещения патологических электромагнитных излучений вирусов и/
или бактерий на излучение внешнего источника. Воздействие на
организм точечное и абсолютно точное по частотным характеристикам. Микроорганизм, вызвавший заболевание, неизбежно угнетается и погибает. Организм человека при этом не страдает. Поэтому для использования прибора не существует абсолютно никаких
противопоказаний» [110]. Таким образом, методы терапевтического воздействия посредством аппаратов «СЕМ-ТЕСН» основаны
на современной технологии получения материалов с управляемой
149
энергетической структурой с использованием специальных полупроводниковых кристаллов GaAs.
Методики лечения аппаратом «СЕМ-ТЕСН» («Стелла-1») утверждены Минздравом РФ и клинически апробированы.
Области применения биокорректора «CEM-TЕСН» [110]: гастроэнтерология; неврология; ортопедия; кардиология; эндокринология; повреждения мягких тканей (раны, ожоги и т. п.), купирование болевого синдрома любой локализации; ДЦП; аллергология
(аллергические заболевания, сопровождающиеся кожными проявлениями); наркология и др.
Одной из основных особенностей биокорректора «CEM-TЕСН» является эффективная терапия инфекционных заболеваний, таких как
туберкулез, гепатит типа С, венерические заболевания и др., а также
лечение заболеваний, вызванных паразитарной инфекцией [110].
Биокорректор «CEM-TЕСН» может быть использован в комплексной терапии заболеваний, совместно с медикаментозными и
иными физиотерапевтическими методами.
Воздействие производится на каждый патологический очаг индивидуально. Терапия проводится до исчезновения патологического процесса.
4.14. Физиотерапевтический аппарат «КВЧ-НД»
Физиотерапевтический аппарат разработан и производится ЗАО
МИЛТА (НПО Космического приборостроения, Москва) [94, 97,
111, 108].
В качестве воздействующего физиотерапевтического фактора
в нем используется КВЧ ЭМИ низкой интенсивности.
Аппарат «КВЧ-НД» предназначен для лечения широкого спектра заболеваний, вызванных снижением защитных функций организма, а также для проведения сеансов рефлексотерапии. Аппарат «КВЧ-НД» (табл. 4.15) создан на базе управляемого
микропроцессора и способен осуществлять генерацию КВЧ ЭМИ на
трех фиксированных, наиболее часто использующихся в физиотерапевтической практике частотах: 60,12; 53,53 и 42,19 ГГц (длина волны соответственно 4,9; 5,6 и 7,1 мм [94, 97, 108, 111]. Конструкция аппарата состоит из базового блока с панелью управления и подключающихся к нему трех генераторных головок (излучателей). Каждая головка генерирует КВЧ-излучение на одной из
указанных частот. Конструкция излучателей аппарата предусма150
Таблица 4.15
Основные технические характеристики аппарата «КВЧ-НД» [108, 111]
Параметр
Значения фиксированных
волн) излучения, ГГц (мм)
Значение параметра
частот
(длин
Девиация частоты, МГц
Плотность потока мощности одного излучателя, мВт/см2
Потребляемая мощность от сети, Вт
Продолжительность сеанса воздействия,
мин
Габариты, мм
Вес в полной комплектации, кг
42,19 (7,1);
53,53 (5,6);
60,12 (4,9)
100
4–12
12
1–99
200 × 110 × 50
1,2
тривает возможность присоединения к ним конусовидной насадки,
позволяющей осуществлять рефлексотерапевтическое воздействие
на БАТ. Создание аппарата на базе микропроцессора позволило
сделать его компактным и удобным для пользователя. В аппарате
предусмотрено наличие как непрерывного, так и дробного режимов
излучения. Установка режимов работы аппарата занимает не более
30 с. В аппарат встроен датчик, сигнализирующий о наличии, либо
отсутствии КВЧ-излучения. При этом по своим характеристикам
он не уступает ни одному из наиболее известных на сегодняшний
день аппаратов (например, аппаратам, созданным на базе физиотерапевтического аппарата «Явь»).
Аппарат предназначен для использования в условиях физиотерапевтических кабинетов клиник, больниц и лечебно-профилактических учреждений широкого профиля, а также и в амбулаторных
условиях.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Сертификат соответствия Госстандарта России № РОСС RU
МЕ20.В03190.
4.15. Физиотерапевтические аппараты серии «Арцах»
«Арцах» – серия генераторов КВЧ ЭМИ, разработанных на базе
последних теоретических и экспериментальных исследований и производящихся ЗАО «МИЛТА-ПКП ГИТ» (Россия) [94, 97, 111, 112].
151
Основным, но не единственным, воздействующим физиотерапевтическим фактором в аппаратах серии «Арцах» является КВЧизлучение низкой интенсивности.
Аппараты серии «Арцах» предназначены только для профессионального использования в рефлексотерапии и применяются для
зональной физиотерапии и воздействия на БАТ.
Использование КВЧ ЭМИ в клинической физиотерапевтической
практике показало, что наиболее трудной проблемой МРТ является индивидуализация лечебной частоты, осуществляемая на основании сенсорных реакций пациента. Для решения этой проблемы
разработчики физиотерапевтических аппаратов серии «Арцах»
предложили использование широкополосного шумового излучения. Такое решение основано на гипотезе, что организм человека, будучи частотно-избирательной системой, сам «выбирает» из
всего шумового спектра требуемые ему терапевтические частоты
ЭМИ (эффект резонансного поглощения организмом ЭМИ КВЧ на
терапевтически значимых частотах обнаружен М. В. Вограликом
и М. А. Кревским из НИФТИ ННГУ) [1, 105]. Это позволяет упростить методику поиска частоты и избежать ошибок в процессе лечения. Физиотерапевтические аппараты серии «Арцах» имеют величину спектральной плотности мощности шума (СПМШ) порядка
10–20–10–19 Вт/ Гц, неоднородность СПМШ в диапазоне частот достигает при этом ±6 дБ [94, 112].
Таким образом, в аппаратах серии «Арцах» предусмотрено два
вида воздействия:
– когерентное излучение на фиксированной частоте;
– шумовое излучение, изменяющееся в диапазоне частот.
Аппараты серии «Арцах» состоят из генераторного терминала,
блока управления, питания и индикации. Генераторный терминал
с рупорной или диэлектрической стержневой антенной закреплен
на пантографе, что позволяет направлять излучение на выбранные
точки акупунктуры или рефлексогенные зоны [97, 112].
Аппараты серии «Арцах» позволяют осуществлять физиотерапевтическое воздействие в режимах непрерывной генерации и непрерывной генерации с внутренней АМ-меандром [97, 112].
Аппараты оснащены функциями тестирования работоспособности генераторного терминала, регулировки мощности излучения, а также таймером со звуковой и световой сигнализацией.
По истечении заданного времени физиотерапевтического воздействия в аппарате происходит автоматическое отключение КВЧгенератора. 152
«Арцах-01». Аппарат КВЧ-терапии (табл. 4.16) предназначен для проведения сеансов рефлексотерапии: воздействия КВЧизлучения низкой интенсивности на БАЗ и БАТ.
В аппарате предусмотрено два вида воздействия [97, 112]:
– когерентное излучение на фиксированной частоте (60 ГГц);
– шумовое излучение, изменяющееся в диапазоне частот (42–
95 ГГц).
Указанные виды физиотерапевтического воздействия могут применяться как раздельно, так и в комбинации, где на шумовой спектр накладывается когерентное излучение с частотой
60,0+1,0 ГГц (соответствующее одной из линий поглощения молекулярного кислорода). Кроме того, в аппарате «Арцах-01» предусмотрено наличие амплитудной модуляции КВЧ-излучения в диапазоне частот от 1 до 99 Гц [97, 112].
Области применения физиотерапевтического аппарата «Арцах-01» [97, 112]: гастроэнтерология; пульмонология; кардиология; неврология; ортопедия; дерматология; педиатрия; наркология; психиатрия и др.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением (220±22) В и частотой 50 Гц.
«Арцах-01П». Физиотерапевтический аппарат «Арцах-01П»
представляет собой аппарат, предназначенный для рефлексотерапевтического воздействия с использованием трёх видов физиотерапевтических факторов [112]:
– шумового КВЧ ЭМИ низкой интенсивности (в диапазоне частот от 42 до 95 ГГц);
– широкополосного ИК-излучения;
– лазерного излучения в видимых областях спектра (в красной,
зелёной, синей).
Сочетание КВЧ-терапии с лазерной терапией обусловливает высокую эффективность аппарата «Арцах-01П».
Аппарат «Арцах-01П» позволяет осуществлять сочетанное или
раздельное физиотерапевтическое воздействие, применяющееся
Таблица 4.16
Основные технические характеристики аппарата «Арцах-01» [97, 112]
Параметр
Значение параметра
Частота когерентного излучения, ГГц
Диапазон частот шумового излучения, ГГц
Диапазон частот амплитудной модуляции, Гц
60
42–95
1–99
153
в виде общих профилактических процедур, зональной терапии при
лечении конкретных патологий, а также для выполнения рефлексотерапии в соответствии с рекомендациями.
Аппарат «Арцах-01П» – стационарный, предусмотрена работа
от стандартной сети с напряжением (220±22) В и частотой 50 Гц.
«Арцах-02» (табл. 4.17). По своим функциональным возможностям физиотерапевтический аппарат «Арцах-02» является аналогом
аппарата «Арцах-01». Его отличие от предшествующей модели заключается в использовании КВЧ-излучения более высокой частоты.
В аппарате «Арцах-02» предусмотрено два вида воздействия
[112]:
– когерентное излучение на фиксированной частоте (118 ГГц);
– шумовое излучение, изменяющееся в диапазоне частот (95–
150 ГГц).
Как и в аппарате «Арцах-01», указанные виды воздействия
могут применяться раздельно и в комбинации, где на шумовой
спектр накладывается когерентное излучение. Кроме того, в аппарате «Арцах-02» предусмотрено наличие амплитудной модуляции
КВЧ-излучения в диапазоне частот от 1 до 99 Гц [112].
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением (220±22) В и частотой 50 Гц.
Области применения аппарата традиционные для аппаратов
этой серии (см. аппарат «Арцах-01»).
«Арцах-03». Физиотерапевтический аппарат так же как и предыдущие модели аппаратов этой серии, предназначен для проведения сеансов КВЧ-терапии и воздействия на рефлексогенные зоны
и БАТ. Основным и единственным физиотерапевтическим фактором воздействия является КВЧ-излучение низкой интенсивности.
Однако в аппарате «Арцах-03» предусмотрено воздействие когерентного и шумового КВЧ-излучений в различных областях КВЧдиапазона. Аппарат «Арцах-03» (табл. 4.18), в отличие от предыдущих моделей серии «Арцах», имеет два терминала, генерирующих шумоТаблица 4.17
Основные технические характеристики аппарата «Арцах-02» [112]
Параметр
Частота когерентного излучения, ГГц
Диапазон частот шумового излучения, ГГц
Диапазон частот амплитудной модуляции, Гц
154
Значение параметра
118
95–150
1–99
Таблица 4.18
Основные технические характеристики аппарата «Арцах-03» [97, 112]
Параметр
Частоты когерентного излучения, ГГц
Диапазоны частот шумового излучения, ГГц
Диапазон частот амплитудной модуляции, Гц
Значение параметра
60
118
42–95
95–150
1–99
вое излучение в разных областях КВЧ-диапазона, и, соответственно, два излучателя. Частоты когерентного и шумового излучений
в генераторных терминалах соответствуют частотам аппаратов
«Арцах-01» и «Арцах-02». Таким образом, аппарат «Арцах-03» реализует все функциональные возможности аппаратов «Арцах-01»
и «Арцах-02». Как и в предыдущих моделях аппаратов серии «Арцах», в аппарате «Арцах-03» предусмотрено наличие амплитудной
модуляции в диапазоне от 1 до 99 Гц [97, 112]. Кроме того, аппарат
«Арцах-03» оснащен функцией тестирования работоспособности
терминалов.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением (220±22) В и частотой 50 Гц.
Области применения аппарата – традиционные для аппаратов
этой серии.
«Арцах-04М» («АМАТ-04»). Физиотерапевтический аппарат
представляет собой дальнейшее развитие аппаратной серии «Арцах». Он предназначен для проведения сеансов КВЧ-терапии и
воздействия на рефлексогенные зоны и БАТ. Фактором физиотерапевтического воздействия является КВЧ-излучение низкой интенсивности. По своим функциональным возможностям аппарат
«Арцах-04М» («АМАТ-04») (табл. 4.19) аналогичен предыдущей
модели этой серии – аппарату «Арцах-03».
Аппарат представляет собой прибор с микропроцессорной системой управления двумя выносными терминалами, обеспечивающими как широкополосное шумовое излучение, так и когерентное
излучение на фиксированных частотах в различных областях КВЧдиапазона. Аппарат имеет датчик частоты пульса и частоты дыхания пациента, что дает возможность проведения объективного динамического контроля и осуществлять биологическую обратную
связь, повышая эффективность терапии. В аппарате предусмотрена возможность внутренней амплитудной модуляции и модуляции
155
Таблица 4.19
Основные технические характеристики аппарата
«Арцах-04М» («АМАТ-04») [112]
Параметр
Частоты когерентного излучения, ГГц
Диапазоны частот шумового излучения, ГГц
Диапазон частот амплитудной модуляции, Гц
Выходная мощность на частоте 60 ГГц, мВт
Выходная мощность на частоте 118 ГГц, мВт
Интегральная мощность по всей полосе частот, мкВт
Значение параметра
60
118
42–95
90–140
0,1–250
5
2
0,04
в режиме «волновых качелей» в диапазоне частот от 0,1 до 250 Гц
[112]. Вся текущая информация о выбранных параметрах воздействия и режимах работы аппарата отображается на жидкокристаллических индикаторах. Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением (220±22) В и частотой 50 Гц.
Области применения аппарата традиционные для аппаратов
этой серии.
Аппарат предназначен только для профессионального использования.
4.16. Физиотерапевтические аппараты серии «РИКТА»,
использующие в качестве воздействующего фактора
КВЧ-излучение низкой интенсивности
Серия физиотерапевтических аппаратов «РИКТА», как и аппараты «АМФИТ-0,2/10-01», «КВЧ-НД» и серия аппаратов «Арцах»,
разработана и производится ЗАО «МИЛТА-ПКП ГИТ». Аппараты
«РИКТА» уже более 10 лет используются в медицинской физиотерапевтической практике. Модельный ряд аппаратов этой и других
серий, выпускаемых ЗАО «МИЛТА ПКП-ГИТ», уже длительное
время существуют на российском рынке (ранее аппараты этой серии выпускались под названием «МИЛТА», «ВИТЯЗЬ»), при этом
постоянно дорабатываются и улучшаются на основе новых результатов исследований сотрудников предприятия-производителя ЗАО
«МИЛТА ПКП-ГИТ». Это гарантирует высокое качество произво156
димой аппаратуры, ее высокую эффективность, удобство и простоту в применении.
Аббревиатура «РИКТА» расшифровывается как «резонансный
инфракрасный квантовый терапевтический аппарат» [111].
Серия аппаратов «РИКТА» насчитывает большое количество моделей, ориентированных в основном на применение для комбинированной физиотерапии, включающей в себя, как один из основных
воздействующих факторов, лазерное излучение низкой интенсивности. В модельном ряде аппаратов «РИКТА» широко представлены модели, ориентированные на применение для магнито-инфракрасно-лазерной (МИЛ) терапии, т. е. для воздействия посредством
сочетания таких физиотерапевтических факторов, как [111]:
– магнитное поле;
– широкополосное ИК-излучение;
– лазерное излучение (как правило, в красной части видимой области спектра).
Воздействие на основе сочетания перечисленных факторов позволяет достичь таких значимых с точки зрения физиотерапии эффектов, как [111]: – активизация тонуса иммунной системы; – активизация периферического (капиллярного) кровообращения; – противовоспалительный эффект; – нормализация обмена веществ.
Таким образом, применение МИЛ-терапии в современной физиотерапевтической практике способствует лечению многих известных, в том числе, хронических заболеваний.
В одном из аппаратов серии «РИКТА» – «РИКТА-04.М2К» – наряду с сочетанием физиотерапевтических факторов, характерных
для использования в МИЛ-терапии, используется КВЧ ЭМИ низкой интенсивности.
«РИКТА-04.М2К». Аппарат представляет собой универсальный физиотерапевтический аппарат, предназначенный для проведения сеансов МИЛ-терапии и КВЧ-терапии [97, 106, 108, 111].
В состав аппарата «РИКТА-04.М2К» входят два генераторных терминала: один предназначен для создания лазерного и ИКизлучений. Его технические характеристики аналогичны техническим характеристикам аппарата «РИКТА-01.М1») (табл. 4.20),
другой – для создания КВЧ ЭМИ низкой интенсивности (табл. 4.21).
Модель снабжена двумя излучателями: один используется для
создания лазерного и ИК-излучений, другой – для шумового КВЧ
157
Таблица 4.20
Основные технические характеристики аппарата
«РИКТА-01.М1» [97, 106, 108, 111]
Параметр
Значение параметра
Диапазон длин волн лазерного излучения, мкм
Диапазон длин волн ИК-излучения, мкм
Длина волны ИК-излучения, мкм
Частоты повторения импульсов, Гц
Импульсная мощность лазерного излучения, Вт
Вес аппарата, кг
0,60–0,75
0,86–0,96
0,89
5; 50 и 150
4–8
2,56–3,0
Таблица 4.21
Основные технические характеристики аппарата
«РИКТА-04.М2К» [97, 106, 108, 111]
Параметр
Частота когерентного излучения, ГГц
Диапазон частот шумового излучения, ГГц
Спектральная плотность мощности шумового излучения не менее, Вт/ Гц Неравномерность уровня мощности шума в
диапазоне частот не более, дБ Диапазон длин волн ИК-излучения, нм Частота повторения импульсов, Гц
фиксированная
переменная
Магнитная индукция (для стандартного излучателя Т1-04), мТл
Импульсная мощность лазерного ИКизлучения (для стандартного излучателя Т104), Вт Средняя мощность ИК-излучения (для стандартного излучателя Т1-04), мВт
Средняя мощность лазерного излучения (для
стандартного излучателя Т1-04), мВт
Время установления номинального режима
не более, с
Значение параметра
60
42–95
10–17
6
860–950
5,50,1000
1–250
35
8
60
7
30
ЭМИ. В конструкции аппарата «РИКТА-04.М2К» применена компоновка, при которой лазерный излучатель находится в рабочем
терминале, а КВЧ-излучатель – выносной. Аппарат может ком158
плектоваться специальными насадками для рефлексотерапии, насадками, применяемыми в стоматологии, косметологии и гинекологии и др. Так, к генераторному терминалу аппарата «РИКТА-04.
М2К» можно подключить любой из дополнительных излучателей,
использующихся в этой аппаратной серии, в том числе [111]:
– стандартный излучатель Т1-04;
– излучатели ДУШ1(50)-04 и ДУШ1-04 («лазерный душ»), применяемые при воздействии на обширные биологически активные
зоны или зоны, связанные с обширными очагами патологии;
– излучатель ДУШ2-04 («лазерная расческа»), применяемый при
лечении алопеции* и других поражений волосистой части головы.
В ряде случаев эффективность лечения может быть существенно
повышена за счет использования оптических насадок.
Таким образом, аппарат «РИКТА-04.М2К» сочетает возможность физиотерапевтического воздействия факторами, характерными для МИЛ-терапии, и КВЧ ЭМИ. При этом эффективность физиотерапевтического аппарата «РИКТА-04.М2К» повышена за счет
одновременного воздействия лазерным излучением на проекции
больных органов, зоны и меридианы и КВЧ-излучением на БАТ.
Области применения аппарата «РИКТА-04.М2К», традиционные
для физиотерапевтических аппаратов, производимых ЗАО «МИЛТА ПКП-ГИТ». Аппарат может использоваться для лечения самого
широкого спектра заболеваний. За счет сочетания в одном аппарате
возможностей лазерной и КВЧ-терапии область применения аппарата значительно расширяется. Кроме традиционных областей применения аппарат «РИКТА-04.М2К» используется при лечении: онкологических заболеваний; ДЦП; базедовой болезни; болезни Паркинсона; алопеции и других поражений волосистой части головы и
т. п. [111]. При этом существенно сокращаются сроки лечения.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением (220±22) В и частотой 50 Гц.
Аппарат подходит как для профессионального использования,
так и для применения в домашних условиях.
«ПАКТ-02L». Физиотерапевтический аппарат разработан и на
базе известных аппаратных серий «Арцах» и «РИКТА» («МИЛТА») и производится ЗАО «МИЛТА ПКП-ГИТ».
Аппарат «ПАКТ-02L» представляет собой универсальный физиотерапевтический аппарат, сочетающий функциональные возможности аппаратов серий «Арцах» и «РИКТА» [111]. Эффективность
физиотерапевтического воздействия аппарата «ПАКТ-02L» повышена за счет расширения частотного диапазона воздействующих
159
факторов. В аппарате предусмотрена возможность воздействия лазерным излучением (ЛИ) не только в красной части видимой области спектра ЭМИ, но в зеленой и синей.
Аппарат «ПАКТ-02L» предназначен для проведения сеансов
МИЛ-терапии и КВЧ-терапии, включая различные виды рефлексотерапии.
Преимущественные области применения аппарата «ПАКТ-02L»
[111]: онкология; эндокринология (при лечении сахарного диабета, системной волчанки*); кардиология; пульмонология; гинекология и др.
Аппарат «ПАКТ-02L» предназначен только для профессионального использования.
«МИЛТА-КВЧ-терминал». Портативный физиотерапевтический аппарат «МИЛТА-КВЧ-терминал» выполнен на базе генераторного терминала аппарата «МИЛТА-Ф-8-01» («РИКТА-04/4») [97,
108, 111]. Воздействующим физиотерапевтическим фактором в аппарате является КВЧ ЭМИ низкой интенсивности. Воздействие осуществляется на трех фиксированных длинах волн: 4,9; 5,6; 7,1 мм
(соответственно частота излучения 60,12; 53,53 и 42,19 ГГц) [111].
Он предназначен для лечения широкого спектра заболеваний.
Преимущественные области применения аппарата «МИЛТА-КВЧтерминал» (табл. 4.22) традиционные для физиотерапевтических
аппаратов, разрабатываемых ЗАО «МИЛТА ПКП-ГИТ».
Основные особенности аппарата «МИЛТА-КВЧ-терминал» [111]:
– все три длины волны генерируются одним излучателем;
– аппарат компактный (легко умещается в ладони), при этом он
обладает всеми характеристиками, необходимыми для проведения
эффективного терапевтического воздействия;
– аппарат оснащен удобной панелью управления.
Таблица 4.22
Основные технические характеристики аппарата
«МИЛТА-КВЧ-терминал» [108, 111]
Параметр
Значение параметра
Длины волн КВЧ-излучения, мм
Девиация частоты, МГц
Плотность потока мощности одного излучателя,
мВт/см2
Продолжительность сеанса воздействия, мин
Мощность, потребляемая от стандартной сети, Вт
Габариты, см
Масса, кг
7,1; 5,6 и 4,9
100
160
4–12
1–99
12
10,5 × 6,0 × 6,5
0,3
Аппарат «МИЛТА-КВЧ-терминал» выпускается в двух вариантах исполнения:
– автономный;
– как дополнительный излучатель к аппарату «МИЛТА-Ф-8-01».
Питание аппарата в первом случае осуществляется от стандартной сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц, во втором – от базового блока аппарата «МИЛТА-Ф-8-01». Автономный вариант аппарата «МИЛТА-КВЧ-терминал» удобен для врачей, проводящих
процедуры не только в кабинете физиотерапии, но и у постели пациента, а также для домашнего применения.
4.17. Физиотерапевтические аппараты серии «МИТ»
Физиотерапевтические аппараты, аппараты для проведения
рефлексотерапии и диагностические комплексы «МИТ» производятся в Украине. Украинскими учеными разработано и широко
применяется в клинической практике семейство физиотерапевтических аппаратов «МИТ-1», различающихся различными комбинациями применяемых физиотерапевтических факторов. «МИТ1» предназначены для физиотерапевтического воздействия, рефлексотерапии и проведения комплексной диагностики организма
по существующим методикам [113].
КВЧ ЭМИ, как один из воздействующих факторов, используется в большинстве аппаратов этой серии [113].
Рассмотрим подробнее основные технические характеристики.
«МИТ-1». Аппарат физиотерапевтический комбинированный для
воздействия на БАТ и рефлексогенные зоны (табл. 4.23), использующий три различных физиотерапевтических фактора воздействия [113]:
– лазерное излучение в красной области спектра;
– КВЧ ЭМИ;
– электрический ток сверхмалой амплитуды.
Применение в одном аппарате нескольких физических факторов делает его универсальным для лечения множества заболеваний, позволяя осуществлять системное воздействие на организм.
Отличительными особенностями аппарата «МИТ-1» являются:
– импульсная модуляция физиотерапевтических факторов воздействия;
– возможность применения СМАРТ-карт.
Кроме того, в аппарате «МИТ-1» может быть применен режим
девиации частоты модуляции электрического тока, обеспечиваю161
Таблица 4.23
Основные технические характеристики аппарата «МИТ-1» [113]
Параметр
Длины волн лазерного излучения в красной области
спектра, мкм:
Длина волны ИК-излучения, мкм
Длины волн КВЧ ЭМИ, мм
Частота модуляции лазерного излучения, ЭМИ
КВЧ и тока электротерапии, ГГц
Девиация частоты модуляции, %
Максимальное значение тока электротерапии, мкА
Продолжительность сеанса воздействия, мин
Потребляемая мощность не более, Вт
Значение параметра
0,63
0,65
0,67
0,89
4,9
5,6
7,1
0,1–99
±10
900
1–99
30
щий режим интерференционной терапии и формирования сигнала
воздействия, приближенного к сигналу, вырабатываемому в биологической системе (самом организме).
Преимущественные области применения аппарата «МИТ-1»
[113]: заболевания сердечно-сосудистой системы; расстройства эндокринной системы; оториноларингология; пульмонология; дерматология; гастроэнтерология; лечение воспалительных процессов
и купирование болевых синдромов. Воздействие посредством аппарата «МИТ-1» способствует изменению функционального состояния энергетических каналов при выполнении рефлексотерапии.
С целью расширения функциональных возможностей аппарат может дополнительно комплектоваться сменными излучателями [113]:
• излучателем ЭМИ КВЧ;
• излучателем лазерного излучения в красной области спектра;
• излучателем ИК-излучения (λ = 0,8–0,86 мкм).
Аппарат рекомендуется применять в государственных и частных лечебных и реабилитационных учреждениях. «МИТ-1 ЛТ КВЧ». Аппарат (табл. 4.24) предназначен для физиотерапевтического, в том числе акупунктурного, воздействия с использованием двух видов физиотерапевтических факторов [113]:
– лазерного излучения (с длиной волны 0,65 мкм, соответствующей красной области спектра, и дополнительно ИК-излучения
в диапазоне длин волн 0,76–0,86 мкм);
– КВЧ ЭМИ (длины волн ЭМИ: 4,9; 5,6 и 7,2 мм).
162
Физиотерапевтическое воздействие посредством лазерного излучения и КВЧ-терапия применяются в виде общих профилактических процедур, зональной терапии при лечении конкретных патологий, а также для выполнения рефлексотерапии в соответствии
с рекомендациями.
Методики применения аппарата «МИТ-1», выполненного в варианте «ЛТ КВЧ» [113]: МРТ; ИВТ; КВЧ-терапия.
В аппарате предусмотрена возможность терапевтического воздействия посредством одного или двух физиотерапевтических факторов одновременно или в любой их комбинации. При этом могут
использоваться один или два излучателя одновременно и, соответственно, может осуществляться воздействие либо на две области
(БАЗ), либо воздействие на двух пациентов одновременно. Таблица 4.24
Основные технические характеристики аппарата
«МИТ-1 ЛТ КВЧ» [113]
Параметр
Значение параметра
Длина волны лазерного излучения в красной области спектра, мкм
0,65
Длина волны ИК лазерного излучения, мкм
0,76–0,86
Длины волн КВЧ-излучения, мм
4,9
5,6
7,2
Мощность лазерного излучения в красной
области спектра, мВт
10–25
Мощность ИК лазерного излучения, мВт
50–150
Мощность КВЧ ЭМИ, мВт
2–10
Диапазон регулировки мощности излучения по каналам (устанавливается дискретно), % от номинальной мощности
25, 50, 75, 100
Продолжительность терапевтического воздействия (устанавливается дискретно), мин
1–99
Масса электронного блока не более, кг
2
Масса аппарата с излучателями не более, кг
2,2
Масса аппарата в комплекте поставки не
более, кг
2,5
163
В аппарате «МИТ-1 ЛТ КВЧ» предусмотрены следующие режимы работы [113]:
– непрерывный (модуляция излучения отсутствует);
– импульсный с частотой модуляции в диапазоне 0,1–9,9 Гц;
– импульсный с частотой модуляции в диапазоне 1–99 Гц.
Для усиления эффективности действия МРТ предусмотрен режим девиации (изменения) частоты в диапазоне ±5 % от установленной частоты модуляции. При этом процедуру начинают с режима девиации и заканчивают на резонансной терапевтической частоте. Такой режим устанавливается дополнительно.
Аппарат «МИТ-1 ЛТ КВЧ» рекомендуется применять в лечебных и санаторно-курортных учреждениях.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Кроме того, в ряде аппаратов «МИТ-1 ЛТ КВЧ» предусмотрена
возможность надвенного лазерного облучения крови (НЛОК).
«МИТ-1 ЭТ КВЧ». Аппарат для рефлексотерапии комбинированный «МИТ–1» вариант «ЭТ КВЧ» (табл. 4.25) применяется для
рефлексотерапии, зональной физиотерапии и воздействия на БАТ.
Для терапевтического воздействия используются два физиотерапевтических фактора [113]:
– импульсный электрический ток,
– ЭМИ КВЧ,
– модулированные резонансными частотами органов или функциональных систем человека.
Области применения аппарата «МИТ-1 ЭТ КВЧ» [113]:оториноларингология; заболеваний опорно-двигательного аппарата; дерТаблица 4.25
Основные технические характеристики аппарата
«МИТ-1 ЭТ КВЧ» [113]
Параметр
Значение параметра
Длина волны ЭМИ КВЧ, мм
Максимальная мощность ЭМИ КВЧ не более, мВт
Максимальное значение напряжения на электродах для электротерапии не более, В
Ток электротерапии не более, мА
Диапазон устанавливаемых резонансных частот
модуляции ЭМИ КВЧ и тока электротерапии, Гц
Продолжительность сеанса физиотерапии, мин
Масса аппарата в комплекте поставки не более, кг
5,6
10
164
25
4
0–99
1–99
2,5
Таблица 4.26
Основные технические характеристики аппарата
«МИТ-1 МЛТ КВЧ» [113]
Параметр
Значение параметра
Несущая частота ЭМИ КВЧ, ГГц
Мощность лазерного излучения в красной области спектра, мВт
Мощность ИК лазерного излучения, мВт
Мощность лазерного излучения в синей области
спектра, мВт
Максимальная мощность ЭМИ КВЧ не более, мВт
Максимальное значение магнитной индукции
на поверхности аппликатора, мТл
Диапазон устанавливаемых резонансных частот
модуляции ЭМИ КВЧ, лазерного излучения и
магнитного поля, Гц
Дискрет установки частоты модуляции в диапазоне ЧМ 0–10 Гц, Гц
Дискрет установки частоты модуляции в диапазоне ЧМ 10–99 Гц, Гц
Продолжительность сеанса физиотерапии, мин
60±1
Потребляемая мощность не более, ВА
50±10
50±10
20±10
10
25–30
0–99
0,1
1,0
1–99
20
Масса аппарата в комплекте поставки не более, кг
6,0
Габаритные размеры электронного блока, мм
Климатические условия в помещении, где эксплуатируется аппарат:
температура воздуха, °С
относительная влажность воздуха (при температуре +25 °С) не более, %
атмосферное давление, мм рт.ст.
240 × 140 × 75
10–35
80
630–800
матология; гастроэнтерология; неврология; лечение воспалительных процессов, воздействие на раневые поверхности и купирование болевых синдромов.
Кроме того, аппарат оказывает седативное действие на гиперфункциональные состояния энергетических каналов.
При необходимости аппарат может использоваться для выполнения низкоуровневого импульсного электрофореза* при воздействии на болевые зоны.
Аппарат рекомендуется применять в диагностических, лечебных и реабилитационных учреждениях.
165
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
«МИТ-1 МЛТ КВЧ». Аппарат для рефлексотерапии комбинированный «МИТ-1» вариант «МЛТ КВЧ» (табл. 4.26) применяется
для рефлексотерапии и зональной физиотерапии с использованием
комбинации трех физиотерапевтических факторов [113]:
– магнитного поля;
– лазерного излучения в красной и синей областях спектра, а
также ИК-излучения;
– ЭМИ КВЧ, модулированного резонансными частотами органов или функциональных систем человека.
Области применения аппарата «МИТ-1 МЛТ КВЧ» традиционные для комбинированных физиотерапевтических аппаратов этой
серии.
Аппарат «МИТ-1 МЛТ КВЧ» может применяться в лечебных,
реабилитационных, санаторно-курортных учреждениях.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
4.18. Физиотерапевтические аппараты серии «АМТ»
Физиотерапевтические аппараты серии «АМТ» разработаны и
производятся ООО «Медико-технический центр «КОВЕРТ»» (Москва). Они предназначены для проведения КВЧ-терапии и рефлексотерапии посредством воздействия на БАТ и БАЗ в соответствии
с известными методиками. Воздействующим фактором является
широкополосное КВЧ-излучение низкой интенсивности.
«АМТ-РС-54/75-АЛС». Физиотерапевтический аппарат (табл.
4.27) представляет собой универсальный компьютеризированный
стационарный аппарат, предназначенный как для проведения зонального физиотерапевтического воздействия, так и акупунктурного воздействия, в том числе на БАТ [97, 106].
Принципиальным отличием данного аппарата от других аппаратов этой серии является то, что он может работать как автономно, так и совместно с ПК. Однако при подключении аппарата
«АМТ-РС-54/75-АЛС» к ПК у него появляются дополнительные
функциональные возможности:
– режим АМ и ЧМ опорного сигнала, что дает возможность увеличить количество применяемых методик лечения и повысить терапевтическую эффективность аппарата; 166
– специализированная программа позволяет вести базу данных
пациентов, проходящих лечение на данном аппарате, при этом сохраняются данные о пациенте, а также настройки аппарата, которые при повторных сеансах облучения устанавливаются автоматически.
Таким образом, компьютерная информационная и экспертная
системы позволяют оптимизировать лечебную тактику.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
В состав аппарата «АМТ-РС-54/75-АЛС» входят [97]:
– микропроцессорный блок управления со встроенным источником питания;
– излучающая головка со съемными излучателями;
– штатив;
– соединительный кабель.
Излучающая головка представляет собой перестраиваемый
генератор КВЧ-излучения. К ней по выбору пользователя могут
подсоединяться съемные излучатели (например, волноводные рупорные). Штатив с кабелем обеспечивает крепление излучающей
головки к блоку управления, ориентацию излучающей головки и
Таблица 4.27
Основные технические характеристики аппарата
«АМТ-РС-54/75-АЛС» [97, 106]
Параметр
Значение параметра
Рабочий диапазон частот, ГГц
Предел погрешности установки частоты, %
Выходная мощность не более, мВт
Неравномерность уровня выходной мощности в рабочем диапазоне частот не более, дБ
Диапазон регулирования выходной мощности не менее, дБ
Мощность, потребляемая аппаратом от сети
питания (при номинальном напряжении) не
более, Вт
Климатические условия эксплуатации:
температура окружающей среды, °С
относительная влажность при температуре
25 °С не более, %
Гарантийный срок эксплуатации, г
54,00–75,00
1
0,3
5
40
100
10–35
80
1
167
электрическую связь между блоком управления и излучающей головкой.
Аппарат «АМТ-РС-54/75-АЛС» может работать в трех режимах
[97, 106]:
– псевдошумового излучения;
– когерентного излучения, сопровождающегося ручной настройкой (поиском) требуемой частоты излучения;
– автоматизированного поиска резонансной частоты с определенной задержкой на фиксированных частотах диапазона излучения.
В режимах ручного и автоматизированного поиска терапевтических частот предусмотрены как плавная регулировка частоты
излучения, так и выбор дискрета изменения частоты излучения –
200, 50 или 10 МГц. В когерентном режиме предусмотрен выбор
полосы качания частоты излучения относительно установленной
частоты в диапазонах 200, 50 и 10 МГц соответственно, а также изменение уровня выходной мощности.
Аппарат подходит как для профессионального использования,
так и для применения в домашних условиях.
«АМТ-КОВЕРТ-04-02». Физиотерапевтический аппарат представляет собой универсальный переносной аппарат. Он предназначен для проведения сеансов рефлексотерапии. По своим терапевтическим возможностям и техническим характеристикам аппарат
является аналогом аппарата «АМТ-РС-54/75-АЛС». Однако, в отличие от аппарата «АМТ-РС-54/75-АЛС», работа данного аппарата
совместно с ПК не предусмотрена [97].
«АМТ-КОВЕРТ- Т-01А». Аппарат представляет собой миниатюрный, переносной, универсальный физиотерапевтический аппарат. Он предназначен для осуществления рефлексотерапевтического воздействия на точки акупунктуры. Воздействующим фактором
в аппарате является шумовое КВЧ-излучение типа «белый шум»
в широком диапазоне частот (53–78 ГГц). Физиотерапевтические
аппараты «АМТ-КОВЕРТ-Т-01А» имеют величину СПМШ порядка
10–20–10–19 Вт/ Гц, неоднородность СПМШ в диапазоне частот достигает при этом ±6 дБ [97].
Аппарат «АМТ-КОВЕРТ-Т-01А» выпускается в двух модификациях [97, 106]:
– универсальный аппарат (диаметр пятна облучаемой поверхности – 1 мм);
– аппарат, предназначенный для воздействия на акупунктурные точки (диаметр пятна облучаемой поверхности – 5мм).
168
4.19. Перспективы создания нового физиотерапевтического
оборудования на основе использования КВЧ ЭМИ
Приведенный перечень физиотерапевтических аппаратов,
успешно применяемых для осуществления КВЧ-воздействия, не
является исчерпывающим. В нем представлены как первые созданные в СССР аппараты, так и те, которые вошли в медицинскую
клиническую практику совсем недавно.
Анализ ТТХ физиотерапевтической аппаратуры, представленной
в данном обзоре, позволяет сделать выводы о том, в каких основных
направлениях идет развитие и совершенствование физиотерапевтической аппаратуры. Наиболее отчетливо можно выделить следующие:
1. Создание физиотерапевтической аппаратуры, использующей
совместно с КВЧ-излучением низкой интенсивности, другие физиотерапевтические факторы воздействия, например такие, как:
– лазерное излучение в видимой части спектра;
– ИК-излучение;
– постоянное магнитное поле;
– токи сверхмалых амплитуд и др.
2. Создание физиотерапевтической аппаратуры, использующей
сверхширокополосное КВЧ-излучение низкой интенсивности.
3. Создание физиотерапевтической аппаратуры, использующей
шумовое излучение КВЧ-диапазона низкой интенсивности, характеризующееся высокой степенью равномерности спектральной
плотности мощности шума.
4. Обоснование, разработка и внедрение КВЧ терапевтической
аппаратуры, использующей разнообразные сложные режимы облучения (в том числе импульсные и «дробные») с целью достижения максимального биологического эффекта от их применения.
5. Проведение теоретических и экспериментальных исследований, которые могли бы содействовать объяснению механизмов,
приводящих к достижению биологического эффекта в случаях
применения КВЧ-физиотерапии.
6. Проведение теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия биологических сред и организмов различной
степени сложности и ЭМИ высокочастотной части ММД, субмиллиметрового диапазона, а также ЭМИ терагерцевого диапазона частот низкой интенсивности с целью внедрения перечисленных видов ЭМИ в физиотерапевтическую практику.
7. Создание ЛДК, способных теми или иными методами определять терапевтически значимую частоту воздействия для каждого
169
конкретного пациента с учетом его индивидуальных особенностей,
а также патологии.
Создание современных ЛДК представляется одной из приоритетных и сложных задач, стоящих перед разработчиками физиотерапевтической аппаратуры. Несмотря на внушительное количество
представленной на современном отечественном рынке аппаратуры,
проблема широкого использования КВЧ-приборов в медицине,
кроме уже намеченных аспектов, состоит в следующем. Использование многочисленных режимов воздействия, которые предусматривает современная терапевтическая аппаратура, целесообразно
и оправдано лишь тогда, когда имеются приемлемые методы выбора этих режимов в каждом конкретном случае. Оптимальная частота внешнего КВЧ-сигнала, адекватная частоте собственных сигналов организма, и режим воздействия зависят от многих факторов.
Например, от вида патологии (причем в организме могут одновременно иметь место разнообразные нарушения), от состояния пациента, от физиологических особенностей его организма. Пробовать
использование многих режимов на больном невозможно по целому
ряду вполне понятных причин. Использование как средства диагностики сенсорных ощущений не может являться эффективным
и безопасным способом определения частоты сигнала терапевтического воздействия. Специальные диагностические комплексы,
адекватные возможностям перестраиваемых терапевтических
установок, пока еще представлены незначительно [93].
Как видно из приведенного обзора физиотерапевтической аппаратуры, первыми аппаратами, в которых была сделана попытка
определения индивидуальной «терапевтической частоты», стали
аппараты «Шлем» (ИРЭ РАН, Фрязино, Россия) и «Электроника
КВЧ-104» (Киев, Украина), имевшие режим шумового, недетерминированного излучения. Подобный же режим был реализован
в физиотерапевтических аппаратах «Бриз» и «ПОРТ-56/76-ЭЛМ»
(Н. Новгород, Россия). Эффект резонансного поглощения организмом ЭМИ КВЧ на терапевтически значимых частотах положен в основу терапевтического воздействия аппарата «АМФИТ-0,2/10-01»,
разработанного и серийно выпускавшегося ООО «ФизТех» совместно с ННГУ (Н. Новгород).
Одним из первых ЛДК стал аппаратный комплекс, состоящий
из терапевтического аппарата «Ярмарка» и диагностического аппарата «Ялбот». Идея, реализованная в этом ЛДК, не получила
продолжения. Еще один способ определения «терапевтической частоты» использован в физиотерапевтическом аппарате серии «Ар170
цах» – «Арцах-04М (АМАТ-04)»: в аппарате предусмотрены датчики, измеряющие пульс и частоту дыхания пациента.
В качестве диагностического средства, способного взаимодействовать с аппаратами КВЧ-физиотерапии, было предложено применять диагностические методы, используемые в рефлексотерапии
(такие как методы Р. Фолля, Накатани*, Акабане* и др. или схожие
с ними). Компьютерную диагностику по методу «риодораку» (Накатани) и Акабане позволял выполнить диагностический медицинский адаптер «Адма», функционально и программно-соединенный
с аппаратом «Электроника КВЧ-101Ш». Этот диагностический комплекс был разработан МП «ДДМ-ЭЛМЕД» (Киев, Украина) [93].
Одним из первых отечественных ЛДК, построенных по такому
способу, стал комплекс «ЛУЧ-КВЧ-Д» [93]. Физиотерапевтический аппарат «ЛУЧ-КВЧ» (ИРЭ РАН, Фрязино, Россия), предусматривающий терапевтическое воздействие посредством лазерного
излучения низкой интенсивности (длины волн 0,63 и 0,83 мкм) и
нетеплового КВЧ-излучения (длина волны – 7,1 мм) был дополнен
специальным аппаратом электропунктурной диагностики «ЛУЧ
КВЧ-Д» (ИРЭ РАН, Фрязино, Россия). Этот прибор позволял получить объективную информацию о состоянии организма и выделить
органы и системы с патологией на основании изменения электрофизических параметров (комплексная проводимость, анодно-катодная проводимость и градиент температуры) точек акупунктуры, измеряемых на постоянном и переменном токе.
Именно этот принцип нетрадиционной диагностики, основанный на использовании электрического воздействия на традиционные точки китайской акупунктуры, все чаще используется
в современных диагностических комплексах в сочетании с КВЧрефлексотерапией.
Примером может служить автоматизированная диагностическая
система «АМСАТ-КОВЕРТ», разработанная ООО «Медико-техническим центром «КОВЕРТ»» (Москва) [97]. Она представляет собой
аппаратно-программный комплекс (АПК), предназначенный для
клинико-физиологической диагностики функционального состояния организма человека на основе топической* экспресс-оценки текущих электрических характеристик рефлексогенных БАЗ кожи.
Работа АПК «АМСАТ-КОВЕРТ» основана на анализе динамических характеристик объемной электрической проводимости тела
человека по 22-м взаимоперекрещивающимся направлениям с использованием трех пар электродов: лобных, ручных и ножных.
Программное обеспечение позволяет проводить интегральную и
171
дифференциальную графическую и топическую оценку функционального состояния организма, позвоночного столба, а также висцеральных* органов человека. АПК «АМСАТ-КОВЕРТ» предназначен для использования в медицинских, научно-исследовательских
и оздоровительных целях, а также для осуществления профилактики развития острых и хронических заболеваний [97].
172
5. ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ,
ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ САНТИМЕТРОВУЮ
И ДЕЦИМЕТРОВУЮ ОБЛАСТИ СВЧ-ДИАПАЗОНА
Физиотерапевтические установки, использующие в качестве
воздействующего фактора ЭМИ дециметрового и сантиметрового
диапазонов (ДМД и СМД) длин волн, также применяются в медицинской клинической практике. В основе терапевтического воздействия, оказываемого такими аппаратами, лежит тепловой эффект. Поэтому особенностью аппаратов, использующих ЭМИ ДМД
и СМД, отличающей их от аппаратов КВЧ-терапии, является более
высокая мощность излучения [97, 114].
ЭМИ ДМД и СМД обладает противовоспалительным бактериостатическим, болеутоляющим, спазмолитическим действием.
Физиотерапевтическое воздействие посредством ЭМИ указанных
диапазонов длин волн оказывает регулирующее и стимулирующее
влияние на нервную и эндокринную системы, а также на обмен веществ. Под действием ЭМИ ДМД и СМД происходит:
– нормализация тонуса магистральных и периферических кровеносных сосудов;
– активизация процессов микроциркуляции крови;
– повышение оксигенации крови;
– регуляция сосудистой проницаемости;
– активизация окислительно-восстановительных процессов
в тканях;
– улучшение импульсной проводимости периферических нервов;
– нормализация лабильности нервно-мышечного аппарата;
– уменьшение атрофии мышц [97, 114].
В настоящее время созданы и применяются аппараты, работающие в ДМД и СМД длин волн, предназначенные как для осуществления физиотерапевтического воздействия, не связанного со значительным нагревом облучаемых тканей, так и аппараты, предназначенные для СВЧ-гипертермии, а также аппараты, сочетающие
диагностические функции с физиотерапевтическим воздействием.
5.1. Физиотерапевтический аппарат СМД
длин волн СМВ-20-4 «Луч-4»
Физиотерапевтический аппарат (табл. 5.1) предназначен для
воздействия ЭМИ СМД длин волн при лечении гнойно-воспалительных заболеваний различной этиологии.
173
Таблица 5.1
Основные технические характеристики аппарата
СМВ-20-4 «Луч-4» [97, 114]
Параметр
Значение параметра
Частота излучения, ГГц
Номинальная выходная мощность, Вт
Отклонение выходной мощности от номинального значения, %
Мощность, потребляемая от сети не более, В·А
Коэффициент стоячей волны по напряжению
(КСВН) на частоте 2,45 ГГц не более
Коэффициент стоячей волны по напряжению
(КСВН) на частоте 2,401 ГГц не более
Коэффициент стоячей волны по напряжению
(КСВН) на частоте 2,499 ГГц не более
Время установления рабочего режима с момента включения не более, с
Погрешность установки таймера при длительности процедуры до 10 мин, с
Погрешность установки таймера при длительности процедуры свыше 10 мин, с
Электробезопасность по ГОСТ 12.2.025-76
Средняя наработка на отказ не менее, ч
Габаритные размеры аппарата, мм
Масса аппарата без запасных частей и принадлежностей не более, кг
Масса полного комплекта поставки не более, кг
2,45±0,049
5 и 20
±20
170
2,5
3,0
3,0
30
±30
±90
Класс защиты I тип B
2500
480 × 360 × 160
12,5
50
В основе терапевтического воздействия аппарата лежат противовоспалительный, секреторный*, сосудорасширяющий и иммуносупрессивный* лечебные эффекты [114]. Аппарат СМВ-20-4 «Луч-4» создает направленный поток электромагнитной энергии, которая локализуется в пораженном участке тела пациента. Благодаря этому появляется возможность осуществлять щадящее воздействие малой мощностью, не затрагивая
окружающие здоровые ткани и органы. Основное выделение тепла
при использовании данного аппарата происходит в мышечных тканях, а не в жировых, как это происходит при УВЧ-терапии.
В аппарате предусмотрены два диапазона выходной мощности [114]:
– в диапазоне от 0 до 5 Вт выходная мощность аппарата регулируется с помощью десяти ступеней регулировки, при этом максимальная мощность на первой ступени не превышает 0,7 Вт;
174
– в диапазоне от 0 до 20 Вт выходная мощность регулируется
плавно, при этом нижний предел не превышает 4 Вт.
В комплект аппарата входят сменные излучатели [114]:
– наружные излучатели диаметром 20, 35 и 110 мм;
– внутриполостные излучатели (ректальный, вагинальный, ушной).
Наличие трех внутриполостных излучателей позволяет эффективно использовать аппарат в проктологии, урологии, гинекологии
и отоларингологии.
Основными преимуществами аппарата СМВ-20-4 «Луч-4» являются [97, 114]:
– сокращение сроков лечения заболевания в 2–2,5 раза по сравнению с применением медикаментозных средств или других физиотерапевтических методов лечения;
– удобство использования, связанное с обеспечением автоматического включения и выключения аппарата, наличием как ступенчатой, так и плавной регулировки выходной мощности, световой
и звуковой индикации, подсветки кнопок на панели управления;
– наличие сменных как наружных, так и внутриполостных излучателей.
– Аппарат СМВ-20-4 «Луч-4» предусматривает работу в течение 4 ч в сутки при следующих характеристиках рабочего цикла – 30 мин непрерывной работы при максимальной выходной
мощности в диапазоне 0–20 Вт и 5 мин перерыва с отключением
генератора. Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц., предназначен для эксплуатации в лечебных и лечебно-профилактических медицинских
учреждениях.
Аппарат для СМВ-терапии СМВ-20-4 «Луч-4» имеет Регистрационное удостоверение РФ и Сертификат ГОСТ РФ.
5.2. Физиотерапевтический аппарат СМД
длин волн СМВ-150 «Луч-11»
Аппарат (см. табл. 5.2) предназначен для физиотерапевтического воздействия ЭМИ СМД длин волн.
Аппарат представляет собой магнетронный генератор, осуществляющий генерацию СВЧ-мощности с длиной волны 12,3 см (соответствующая частота излучения 2,45 ГГц) [97, 106, 114].
175
Таблица 5.2
Основные технические характеристики аппарата
СМВ-150 «Луч-11» [97, 106, 114].
Параметр
Значение параметра
Частота излучения, МГц
Максимальная выходная мощность, Вт
Минимальная выходная мощность, Вт
Регулировка мощности
Число ступеней регулировки мощности
Мощность, потребляемая от сети не более, ВА
Коэффициент стоячей волны излучателей
(при излучении в воздушное пространство)
не более
Габаритные размеры, мм
Масса аппарата без комплекта, кг
2,45
127–173
8–16
Ступенчатая
7
800
2,5
550 × 250 × 530
25
Терапевтическое воздействие ЭМИ СМД длин волн основано на
их способности:
– улучшать регулирующую функцию центральной нервной системы;
– расширять кровеносные сосуды микроциркуляторного русла;
– усиливать кровообращение;
– уменьшать гипоксию* тканей;
– изменять иммунологическую реактивность организма [114].
За счет увеличения скорости кровотока, количества функциональных капилляров и расширения мелких сосудов сантиметровые волны усиливают регионарную гемо- и лимфодинамику. ЭМИ
СМД оказывает противовоспалительное рассасывающее действие,
снижает тонус гладкой мускулатуры (например, бронхов или поперечнополосатых мышц конечностей). Кроме того, ЭМИ СМД низкой интенсивности стимулирует эндокринную систему (кору надпочечников, щитовидную и поджелудочную железы) [114].
Средняя глубина проникновения сантиметровых волн в биологические ткани составляет 3–5 см [97, 114].
Показаниями к применению физиотерапии с помощью аппарата СМВ-150 «Луч-11» являются следующие заболевания [114]:
подострые и хронические воспалительные заболевания периферической нервной системы (невралгия*, невропатия, неврит*); дегенеративно-дистрофические заболевания суставов и позвоночника
в стадии обострения (остеохондроз, артроз, деформирующий спондилез*, плексит*, миозит*, бурсит*, периартрит*, тендовагинит*,
176
эпикондилит*, разрыв связок); гнойничковые заболевания кожи
(фурункулез, карбункулез, гидраденит*, мастит*); хронические
неспецифические заболевания легких (бронхиты, пневмонии, синуситы); воспалительные заболевания женских половых органов,
мочевыводящих путей, предстательной железы; воспалительные
и дистрофические заболевания различных отделов глаза, полостей
носа, слизистой полости рта.
В комплект поставки аппарата входят [114]:
– излучатель облегающий;
– излучатель прямоугольный 205 × 95 мм;
– излучатели цилиндрические с диаметрами 90, 110, 140 мм;
– очки защитные ОРЗ-5;
– запасные части.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Аппарат подходит только для профессионального использования.
5.3. Физиотерапевтический аппарат СМД
длин волн «СМВи-200-МедТеко»
Разработчиком и производителем данного аппарата является
ООО «МедТеко» (Москва). По своим техническим характеристикам
и функциональным возможностям он является аналогом аппаратов СМВ-20-4 «Луч-4» и СМВ-150 «Луч-11».
Воздействующим физиотерапевтическим фактором в аппарате
«СМВи-200-МедТеко» является ЭМИ СМД длин волн [97].
Преимущественные области применения аппарата «СМВи-200МедТеко»: ортопедия; травматология; неврология; лечебная физкультура и др.
Принцип физиотерапевтического воздействия аппарата основан на способности ЭМИ СМД улучшать регулирующую функцию
ЦНС, оказывать сосудорасширяющее действие, активизировать
кровообращение и уменьшать гипоксию тканей и органов, изменять иммунологическую реактивность организма.
Аппарат имеет два режима работы [97]: постоянный и импульсный.
Аппарат «СМВи-200-МедТеко» сконструирован на современной
элементной базе, включающей в себя микропроцессорную систему
программирования, управления и контроля режимов работы. В со177
Таблица 5.3
Основные технические характеристики аппарата
«СМВи-200-МедТеко» [97]
Параметр
Значение параметра
Частота излучения, ГГц
2,45
Выходная мощность аппарата в непрерывном ре15; 30; 45;
жиме, Вт
60; 90; 120; 150; 200
Средняя выходная мощность аппарата в импульсном режиме в течение действия импульса мощно- 10; 20; 30; 40; 50; 60;
стью 200 Вт, Вт
80; 100
Коэффициент стоячей волны излучателей, не более
2,5
Время установления рабочего режима не более, с
30
Диапазон установки таймера, мин
1–30
Потребляемая мощность не более, ВА
120
Габаритные размеры не более, мм
440 × 230 × 165
Масса аппарата с излучателями, кг
15
Срок службы, лет
5
ставе аппаратного комплекса предусмотрено наличие информационного дисплея высокого разрешения. Кроме того, в комплект
поставки аппарата входят сменные излучатели, позволяющие
осуществлять физиотерапевтическое воздействие на области, где
имеет место патология, а также специальные держатели, позволяющие фиксировать излучатели в различных позициях с высокой
степенью свободы.
Предусмотрена работа аппарата «СМВи-200-МедТеко» в течение 6 ч в сутки в повторно-кратковременном режиме: 30 с работы,
10 минут перерыв с отключением генератора.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
В комплект поставки аппарата входят сменные излучатели [97]:
– цилиндрический диаметром 90 мм;
– цилиндрический диаметром 110 мм;
– цилиндрический диаметром 140 мм;
– прямоугольный с размерами 205 × 95 мм;
– облегающий.
Аппарат «СМВи-200-МедТеко» предназначен для применения
в физиотерапевтических отделениях лечебных и лечебно-профилактических учреждений, а также при амбулаторном лечении пациентов с болевым синдромом.
178
5.4. Физиотерапевтический аппарат СМД
длин волн «MW 300»
Физиотерапевтический аппарат (табл. 5.3) разработан и производится фирмой Cosmogamma (Emildue, Италия) [115]. Воздействующим фактором в нем является ЭМИ СМД длин волн. Принцип
физиотерапевтического воздействия аппарата основан на тепловом
эффекте, имеющем место в облучаемых тканях организма.
В аппарате «MW 300» предусмотрены два режима работы [115]:
непрерывный и импульсный.
Аппарат СМВ-терапии «MW 300» имеет следующие регулируемые параметры [115]:
– выходная мощность (пиковая и средняя);
– частота повторения импульсов;
– длительность воздействия.
Кроме того, в аппарате «MW 300» предусмотрена индикация параметров излучения. В процессе работы аппарата осуществляется
постоянный контроль параметров излучения, обусловливающих
тепловой нагрев тканей. В случае необходимости прибор автоматически переключается на импульсный режим работы.
В комплект поставки аппарата входят сменные излучатели
[115]:
– цилиндрический излучатель диаметром 170 мм;
– прямоугольный излучатель 170 × 120 мм;
– прямоугольный излучатель 470 × 120 мм.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Таблица 5.4
Основные технические характеристики аппарата
«MW 300» [115]
Параметр
Частота излучения, МГц
Выходная мощность, Вт
в режиме непрерывной генерации
в импульсном режиме
Значение параметра
2460
0–250
0–1600
Диапазон установки таймера, мин
0–30
Габаритные размеры не более, см
45 × 40 × 87
Масса, кг
37
179
5.5. Физиотерапевтические аппараты
для микроволновой терапии серии «THERMATUR»
Физиотерапевтические аппараты «THERMATUR» производятся фирмой GYMNAUNIPHY N.V. (Бельгия).
«THERMATUR m20». Аппарат (табл. 5.5) предназначен для локального воздействия посредством ЭМИ СМД длин волн непосредственно на очаги патологии [108].
Аппарат представляет собой компактный прибор, способный разместиться на столе, передвижном штативе или мобильной тележке. Для
осуществления эффективного воздействия в аппарате «THERMATUR
m20» предусмотрены электронный контроль контакта излучателя
с телом пациента, также точное дозирование излучения.
Преимущественные
области
применения
аппарата
«THERMATUR m20» [108]: стоматология (заболевания полости
рта и челюстно-лицевой области); оториноларингология; педиатрия; урология; гинекология.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 230 В ±10 % и частотой 50 Гц.
Аппарат комплектуется сменными излучателями [108]:
– контактным излучателем диаметром 20 мм;
– контактным излучателем диаметром 50 мм;
– внутриполостным ректальным симметрическим излучателем;
– внутриполостным ректальным ассиметрическим излучателем;
– внутриполостным вагинальным симметрическим излучателем;
Таблица 5.5
Основные технические характеристики аппарата
«THERMATUR m20» [108]
Технические характеристики
Значения параметров
Частота излучения, МГц
Пиковая выходная мощность, Вт
Дискрет регулировки выходной мощности
излучения, Вт:
в диапазоне от 0,5 до 10 Вт
в диапазоне от 10 до 20 Вт
Режим работы
Длительность облучения не более, мин
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
2450±50
20
180
0,5
1,0
Непрерывный
30
330 × 310 × 130
5,5
– внутриполостным ушным излучателем;
– дистанционным круглым излучателем.
Аппарат «THERMATUR m20» предназначен только для профессионального использования.
«THERMATUR m250». Аппарат (табл. 5.6) предназначен для
осуществления физиотерапевтического воздействия посредством
ЭМИ СМД длин волн. Он представляет собой универсальный прибор СВЧ-терапии, способный работать как в непрерывном, так и
в импульсном режимах. В аппарате предусмотрены автоматическая настройка и система контроля выходной мощности, позволяющие проводить физиотерапевтические процедуры для пациентов
с повышенной чувствительностью к СВЧ ЭМИ. Кроме того, в аппарате предусмотрено автоматическое отключение выходной мощности по истечении времени процедуры, сопровождающееся звуковой сигнализацией.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 230 В±10 % и частотой 50 Гц.
Таблица 5.6
Основные технические характеристики аппарата
«THERMATUR m250» [108]
Параметр
Значение параметра
Частота излучения, МГц
Длина волны излучения, см
Выходная мощность, Вт
в непрерывном режиме
в импульсном режиме
Потребляемая мощность, Вт
Длительность облучения не более, мин
Класс электрозащиты
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
2450±50
12,25
250
1600
650
30
I тип BF
380 × 380 × 850
40
Таблица 5.7
Типы сменных излучателей
дистанционные
Большой дугообразный
Продолговатый
Круглый
Сменные излучатели
контактные
внутриполостные
∅ 20 мм
Ушной
∅ 50 мм
Ректальный симметрический
Ректальный ассиметрический
Вагинальный симметрический
181
В составе аппарата «THERMATUR m250» имеются сменные излучатели, типы которых приведены в табл. 5.7.
Аппарат предназначен только для профессионального использования.
5.6. Физиотерапевтический аппарат ДМЦ
длин волн «Волна-2М»
Аппарат (табл. 5.8) предназначен для физиотерапевтического
воздействия ЭМИ ДМЦ длин волн. Как и ряд других физиотерапевтических аппаратов, использующих ЭМИ ДМД и СМД длин волн,
аппарат «Волна-2М» производится ОАО «Завод электронной медицинской аппаратуры» (Россия).
Аппарат «Волна-2М» представляет собой СВЧ-генератор, позволяющий в терапевтических целях осуществлять дозированное воздействие на пациента посредством ЭМИ с частотой 460 МГц [114].
Терапевтическое воздействие используемого в аппарате «Волна2М» дециметрового ЭМИ связано с возникновением в тканях, подвергшихся облучению, теплового эффекта [114]. Тепловой эффект
проявляется повышением регионарной температуры глубоко расположенных тканей. Распределение тепла в облучаемых тканях
происходит равномерно и на большую глубину. Проникающая
способность дециметровых волн в биологические ткани составляет в среднем 8–11 см, в зависимости от длины волны ЭМИ. Толщина кожи и подкожно-жирового слоя не оказывает существенного
влияния на коэффициент отражения и поглощения дециметровых
волн. Терапевтическое воздействие посредством аппарата «Волна2М» приводит к повышению регионарной температуры глубоко
расположенных тканей на 1,5 °С [114]. Максимальное выделение
тепла отмечается в тканях и органах, насыщенных жидкостями,
т. е. в крови, лимфе, паренхиматозных органах, мышечной ткани.
В результате процедур проявляются отчетливо выраженные противовоспалительный и обезболивающий эффекты.
Преимущественными областями его применения являются
[114]: ортопедия; неврология; пульмонология.
Показаниями к применению физиотерапии с помощью аппарата
«Волна-2М» являются следующие заболевания [114]: подострые и
хронические заболевания органов дыхания (хронические бронхиты, острые пневмонии затяжного течения, хронические пневмонии, бронхиальная астма, активный легочный туберкулез); забо182
Таблица 5.8
Основные технические характеристики аппарата «Волна-2М» [114]
Параметр
Значение параметра
Частота излучения, МГц
Максимальная выходная мощность, Вт
Минимальная выходная мощность, Вт
Регулировка мощности
Число ступеней регулировки мощности
Интервалы изменения выходной мощности,
Вт, не более:
на первых четырех ступенях
на последних четырех ступенях
Коэффициент стоячей волны излучателя в
диапазоне частот 460±4,6 МГц не более
Мощность, потребляемая от сети, не более, ВА
Габаритные размеры, мм
Масса аппарата с комплектом поставки, кг
460±4,6
100±15
15±7
Ступенчатая
8
15
20
2,1
480
535 × 635 × 1200
80
левания суставов (ревматоидный артрит, остеоартроз с синовитом
и без него, периартрит, деформирующий остеоартроз); неврологические проявления остеохондроза позвоночника; заболевания ССС
(гипертоническая болезнь I и II стадии, реноваскулярная гипертония, постинфарктный кардиосклероз*); последствия нарушений
мозгового кровообращения и операций на сосудах головного мозга;
язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, состояние после операции по поводу язвенной болезни и холецистэктомии*, гастродуоденит*, холецистит*; хронический аднексит, хронический простатит.
Наличие съемных излучателей расширяет функциональные
возможности аппарата и облегчает работу медицинского персонала. Особенности конструкции излучателей, входящих в комплект
аппарата, предоставляют возможность эффективного воздействия
на любые участки конечностей: суставов, стоп, кистей. В комплект
поставки аппарата «Волна-2М» входят [114]:
– излучатель продолговатый 205 × 95 мм;
– излучатели диаметром 110 и 140 мм;
– излучатель малогабаритный диаметром 90 мм;
– излучатель облегающий;
– держатели;
– очки защитные ОРЗ-5 или щиток защитный лицевой НС5-Р;
– запасные части.
183
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Аппарат подходит только для профессионального использования.
5.7. Физиотерапевтический аппарат ДМД
длин волн «Ранет ДМВ-20»
Физиотерапевтический аппарат (табл. 5.9) предназначен для лечения различных заболеваний воспалительного, травматического
и другого характера путем воздействия электромагнитным полем
ДМД длин волн в соответствии с существующими методиками контактного воздействия [114].
Генератор электромагнитной мощности обеспечивает необходимую для осуществления терапевтического воздействия мощность
излучения. Посредством одного из сменных излучателей дециметровое ЭМИ направляется на зону воздействия. В аппарате предусмотрена плавная регулировка уровня выходной мощности генератора в заданных пределах.
В комплект поставки аппарата входят сменные излучатели,
предназначенные для внутриполостного воздействия: вагинальный и ректальный, имеющие цилиндрическую форму.
Области применения физиотерапевтического аппарата «Ранет
ДМВ-20» – традиционные для дециметровой терапии [114]: пульмонология (бронхит острый, бронхит хронический, бронхиальная
Таблица 5.9
Основные технические характеристики аппарата «Ранет ДМВ-20» [114]
Параметр
Значение параметра
Частота излучения, МГц
460±1 %
Максимальная выходная мощность, Вт
25,0±5
Плавная регулировка мощности в пределах, Вт
0–25
Мощность, потребляемая от сети не более, ВА
240
Время непрерывной работы, ч
8 (с перерывом на 15 мин
через каждый час работы)
Масса аппарата, кг
15
Масса аппарата с комплектом принадлежно20
стей, кг
Габаритные размеры, мм
415 × 395 × 200
184
астма, неспецифические бронхолегочные заболевания у детей от 3
до 14 лет); гастроэнтерология (язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки в стадии неполной ремиссии, хронический
холецистит, дискинезия желчного пузыря); урология (пиелонефрит подострый или хронический); ревматология (артрит травматический, подагрический, профессиональный, ревматоидный артрит
в стадии затухающего обострения, бурсит острый и подострый);
неврология (невралгия тройничного нерва, неврит лицевого нерва,
пояснично-крестцовый радикулит); оториноларингология (гайморит подострый и хронический, фронтит подострый и хронический,
отит среднего уха); стоматология (неврит нижнего альвеолярного
нерва, артрит височно-челюстного сустава); гинекология и др.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220±10 % В и частотой 50 Гц.
Аппарат подходит только для профессионального использования.
5.8. Физиотерапевтический аппарат ДМД
длин волн ДМВ-02 «Солнышко»
Физиотерапевтический аппарат «Солнышко» (табл. 5.10) был
разработан коллективом ООО «Солнышко» (Н. Новгород), занимающегося с 1991 года самостоятельной разработкой и производством различной медицинской техники, приборов и оборудования.
Таблица 5.10
Основные технические характеристики аппарата
ДМВ-02 «Солнышко» [116]
Параметр
Значение параметра
Рабочая частота, МГц
Максимальная выходная мощность, Вт
Минимальная выходная мощность, соответствующая
указанным диапазонам регулировки, не более, Вт
Длительность физиотерапевтического воздействия,
мин
Дискрет установки длительности воздействия, мин
Потребляемая от сети мощность не более, ВА
Габаритные размеры аппарата не более, мм
Масса без комплекта излучателей не более, кг
Масса комплекта, кг
915±5
15±5
0, 5 и 1,0
1,0–29
1,0
200
230 × 230 × 90
1,0
3,0
185
Аппарат предназначен для местного воздействия непосредственно на те участки, где имеет место патологический очаг, в том числе
на внутренние полости. Воздействующим фактором в аппарате является ЭМИ дециметрового диапазона длин волн [116].
Предшественником и аналогом аппарата ДМВ-02 «Солнышко»
по техническим характеристикам являлся аппарат ДМВ-01-1 «Солнышко» (как и аппарат «Ранет ДМВ-20»). В отличие от него аппарат ДМВ-02 выполнен в пластмассовом корпусе с использованием
современной элементной базы, а кроме того, имеет встроенную индикацию мощности излучения и режим пониженной мощности для
применения в педиатрии. В аппарате ДМВ-02 «Солнышко» предусмотрена плавная регулировка выходной мощности во всем диапазоне регулирования. Дискретная регулировка выходной мощности
предусмотрена в следующих диапазонах [116]:
– от 0,5 до 5 Вт;
– от 1 до 15 Вт.
Автоматическое отключение мощности излучения происходит
по истечении заданного времени процедуры, а также при нарушении соприкосновения излучателя с телом пациента.
Области применения аппарата ДМВ-02 «Солнышко» [116]: ортопедия (воспалительно-дистрофические процессы органов опорно-двигательного аппарата); травматология (травматические повреждения костей, суставов, мягких тканей); пульмонология
(бронхиальная астма, острая пневмония); гинекология (заболевания, связанные с возникновением воспалительных процессов); стоматология (воспалительные процессы челюстно-лицевой области);
неврология (синдром и болезнь Паркинсона); кардиология (гипертония); гастроэнтерология (язвенные болезни желудка и двенадцатиперстной кишки); оториноларингология и др.
Аппарат ДМВ-02 «Солнышко» предусматривает работу в течение 8 ч в сутки в повторно-кратковременном режиме: 29 мин работы, 10 мин перерыв с отключением генератора.
Аппарат стационарный, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220±22 В и частотой 50±0,5 Гц.
В комплект поставки аппарата ДМВ-02 «Солнышко» входят
сменные излучатели [116]:
– излучатель круглый диаметром 50 мм;
– излучатель круглый диаметром 75 мм;
– излучатель плоский с размерами 50 × 150 мм;
– излучатель плоский с размерами 40 × 110 мм;
– излучатель стержневой диаметром 18 мм.
186
Аппарат предназначен для применения в физиотерапевтических отделениях лечебных и лечебно-профилактических учреждений в соответствии с принятыми методиками ДМВ-терапии.
5.9. Аппарат СВЧ-диагностики и физиотерапии
«ДИСК-Т-ЭЛМ»
Аппарат создан коллективом авторов под руководством профессора, заслуженного деятеля науки РФ В. Г. Вогралика и профессора М. В. Вогралика на научной базе ННГУ и НИФТИ (Н. Новгород)
и производится ООО «ЭЛМ».
Аппарат предназначен для диагностики общего состояния организма в соответствии с известными методиками акупунктурной
диагностики путем количественной оценки энергетики 12 основных
акупунктурных каналов [105]. Диагностика позволяет определить
широкий круг заболеваний, связанных с функциональными расстройствами внутренних органов (заболевания ССС, органов пищеварения, органов дыхания, сахарный диабет и его осложнения и др.).
Для диагностики в приборе используется резонансное взаимодействие ЭМИ СВЧ-диапазона (200–600 МГц, что соответствует
диапазону длин волн от 1,5 до 0,5 м) с организмом человека. Мощность излучения составляет единицы микроватт, что указывает на
фоновый характер излучения, поскольку ЭМИ такой мощности не
вносит изменения в физические свойства точки акупунктуры [105].
В процессе диагностики используются две антенны – излучающая
и приемная. Аппарат предусматривает поочередную запись правой
и левой ветви каналов с определением среднего энергетического
значения и отклонения от среднего значения для каждой ветви. На
основе анализа результатов измерений делается вывод об общем состоянии организма и наличии патологии внутренних органов.
Кроме диагностических функций аппарат предназначен для осуществления терапевтического воздействия на БАТ в соответствии
с известными методиками рефлексотерапии [105]. Воздействующим фактором является СВЧ ЭМИ сверхмалой интенсивности
(единицы микроватт).
Аппарат сертифицирован и соответствует требованиям нормативных документов (ГОСТ Р50444-92, ГОСТ Р50267 0-92, ГОСТ
23450-79, ТУ 9442-002-37625921-96). Сертификат соответствия
NРОСС R21.0001.II.МЕ34. Аппарат защищен двумя патентами. 187
6. ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ
СЕРИИ «Яхта»
Физиотерапевтические установки серии «Яхта» (табл. 6.1) были
разработаны коллективом ученых и инженеров НПО «Исток» на
базе ИРЭ РАН (Фрязино, Россия). Эти физиотерапевтические установки создавались специально для осуществления локальной электромагнитной противоопухолевой гипертермии [2, 42].
В настоящее время установки для гипертермии злокачественных новообразований серии «Яхта» выпускаются ФГУП НПП «Исток» с разрешения Минздрава РФ [117, 118].
Таблица 6.1
Основные технические характеристики установок
серии «Яхта» [46, 117, 118, 119]
Параметр
Рабочая частота
генератора, МГц
Выходная мощность
генератора, Вт
Потребляемая
мощность, кВт
Режим управления
генератором
«Яхта-2»
Физиотерапевтические аппараты
«Яхта-3»
«Яхта-4»
«Яхта-5»
2450
915
433,92
20–800
2–200
5–200
2
1,5
1,0
Ручной авто- Компьютерматический ное обеспечение
160
–
40,68
3
Размеры излучателей, мм 35; 45;
–
наружных круглых
60; 75;
90; 130
наружных
–
50 × 60; 70 ×80; 80 × 200; 140 × 1501
прямоугольных
100 × 130;
150 × 180; 200 × 2102
15 × 160
200 × 180 210 × 3003
внутриполостных
(диаметр)
8; 10; 12
10; 12; 15
10; 12; 15
–
Количество каналов для
измерения температуры
3
3
3
3
Габаритные размеры, см
179 × 149 × 76 160 × 60 × 40
Масса, кг
230
120
1
Излучатели для регионального нагрева тканей.
Индукторные излучатели.
3 Компланарные излучатели.
2
188
Эти установки снабжены комплектами наружных и внутриполостных аппликаторов, обеспечивающих строго локализованный
нагрев тканей. Аппликаторы запатентованы за рубежом (во Франции, Германии, Японии, Швеции, Чехии), изготавливаются и поставляются в клиники всего мира. Аналогов аппликаторов, созданных для аппаратов серии «Яхта», за рубежом не разработано.
Основными особенностями установок серии «Яхта» являются
[117, 118]:
– использование сложных специального вида фокусирующих
наружных и внутриполостных излучателей;
– применение системы контроля характеристик излучения и состояния здоровья пациента (индикатор плотности потока энергии,
катеторные температурные датчики, ЭВМ со специально разработанным программным обеспечением).
Области применения установок серии «Яхта» связаны с лечением наружных и внутриполостных локализаций злокачественных
новообразований. Установки «Яхта» применяются: в оториноларингологии (рак губы, слизистой оболочки языка и дна полости рта
и др.); проктологии (рак прямой кишки); гинекологии; урологии
(заболевания предстательной железы, в том числе и заболевания,
не связанные со злокачественными новообразованиями) и др. [120].
Установки серии «Яхта» имеют более чем двадцатилетний опыт
работы в ведущих онкологических центрах России, а также почти
десятилетний опыт лечения заболеваний предстательной железы
(простатиты и аденомы*).
Установки серии «Яхта» стационарные, предусмотрена работа
от стандартной сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Работа на гипертермических установках проводится в соответствии с требованиями «Радиопомехи индустриальные от промышленных, научных, медицинских высокочастотных устройств. Нормы и методы испытаний. ГОСТ Р51318.11-99».
«Яхта-3». Установка (табл. 6.2) предназначена для повышения
эффективности комплексного лечения злокачественных новообразований, таких как рак кожи; рак молочной железы; рак мягких тканей; рак гортани; рак шеи; рак прямой кишки, а также для
комплексного лечения заболеваний предстательной железы как
онкологического, так и неонкологического характера [120].
Воздействие осуществляется посредством создания гипертермического уровня температур в облучаемом объеме тканей.
Установка «Яхта-3» представляет собой СВЧ-генератор электромагнитной энергии, работающий в автоматическом режиме пере189
Таблица 6.2
Основные технические характеристики установки
«Яхта-3» [46, 117, 118, 119]
Параметр
Частота излучения, МГц
Выходная мощность, Вт
Потребляемая мощность не более, кВт
Точность измерения температуры, °С
Размеры наружных аппликаторов, мм
Диаметры внутриполостных аппликаторов, мм
направленного
циркулярных
Угол раскрыва зон нагрева аппликаторов, мм
направленного
циркулярных
Длины зон нагрева аппликаторов, мм
направленного
циркулярных
Значение параметра
915
5–200
1,0
0,3
35 × 40;
80 × 70;
130 × 100;
150 × 130;
∅ 150
18
7; 10; 15
140
360
40
40; 80
стройки мощности в соответствии с измеряемыми датчиками температуры сигналами, а также в ручном режиме. СВЧ-энергия с выхода генератора через аппликатор подается на нагреваемый участок
тела. В зоне нагрева необходимым образом располагаются датчики
температуры. С измерителя температуры сигнал поступает в блок
автоматического управления, который в зависимости от температуры в зоне нагрева управляет выходной мощностью генератора.
Для охлаждения поверхности биологических тканей и улучшения
распределения температуры по глубине используется блок охлаждения и контактные аппликаторы специальной конструкции. Уровень температуры охлаждающей жидкости (воды) задается и контролируется оператором. Комплект аппликаторов обеспечивает возможность проведения гипертермического воздействия на опухоли
с линейными размерами до 10 см. Внутриполостные аппликаторы,
имеющие специальную оболочку из диэлектрического материала,
разрешенного для применения в медицине, выполнены на основе
гибкого коаксиального кабеля с гибкой излучающей частью. Такие
излучатели позволяют проводить гипертермию злокачественных
опухолей в труднодоступных полостях организма [117, 118].
190
Конструктивно установка выполнена в виде четырех функциональных блоков, расположенных на передвижной стойке [119]:
– генератора;
– блока автоматического регулирования;
– трехканального измерителя температуры;
– блока охлаждения.
В состав установки также входит комплект сменных наружных и внутриполостных аппликаторов [119]:
– излучатели контактного типа, со встроенной системой охлаждения;
– уникальный ректальный аппликатор, обеспечивающий однородный прогрев простаты;
– тонкие полупроводниковые игольчатые и катеторные датчики
температуры.
Установка стационарная, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
«Яхта-4». Физиотерапевтическая установка (табл. 6.3), как
и предыдущие модели этой серии установок, предназначена для
Таблица 6.3
Основные технические характеристики установки «Яхта-4» [46, 119]
Параметр
Значение параметра
Частота излучения, МГц
Выходная мощность, Вт
Потребляемая мощность не более, кВт
Точность измерения температуры, °С
Количество точек, где одновременно контролируется температура не более, шт.
Размеры наружных аппликаторов, мм
433,92
5–200
1,0
0,3
Диаметры внутриполостных аппликаторов, мм
направленного
циркулярных
Угол раскрыва зон нагрева аппликаторов, мм
направленного
циркулярных
Длины зон нагрева аппликаторов, мм
направленного
циркулярных
18
80 × 200;
150 × 160;
220 × 300;
210 × 200;
210 × 300
18
7; 10; 15
140
360
40–50
80; 150
191
электромагнитной гипертермии злокачественных новообразований. При этом избирательно усиливается противоопухолевое действие ионизирующих излучений и химиотерапевтических средств
в комплексном лечении злокачественных опухолей.
Области применения установки «Яхта-4» [117, 118, 120]: онкология (опухоли мягких тканей и др. виды наружных и внутриполостных локализаций); оториноларингология (рак гортани, языка,
шеи и т. п.); маммология (рак молочной железы); проктология (рак
прямой кишки); урология (рак простаты, аденомы предстательной
железы и простатиты); неврология (остеоартрозы, артрозы, артриты); ортопедия (остеогенные* опухоли); пульмонология (тяжелые
формы бронхитов) и др.
Установка «Яхта-4» выполнена в виде двух функциональных
устройств [119]:
– устройства процедурного;
– компьютера.
В процедурном устройстве расположены следующие блоки [119]:
– генераторный блок, включающий задающий генератор на
кварцевом резонаторе и полупроводниковые усилители мощности;
– измеритель температуры с тремя шестиэлементными датчиками температуры;
– блок сопряжения установки с ПК;
– блок системы охлаждения со встроенным полупроводниковым
охлаждающим устройством;
– источники питания.
Генератор ЭМИ способен работать как в ручном, так и в автоматическом режиме регулировки мощности в соответствии с сигналами, измеряемыми температурными датчиками. От генератора
электромагнитная энергия через аппликаторы подается на нагреваемый участок тела. В зоне нагрева располагаются до трех шестиэлементных датчиков температуры. Расположение температурных
датчиков определяет и устанавливает врач.
Измеритель температуры по командам с компьютера поочередно опрашивает 18 элементов термодатчиков, информация о температуре поступает на компьютер, обрабатывается и отображается на
экране дисплея. Калибровка датчиков температуры производится
перед сеансом гипертермии, после чего аппарат переводится в рабочий, так называемый «процедурный», режим.
Непосредственно в рабочем режиме задаются все параметры
излучения (температура, мощность, длительность сеанса и др.), и
компьютер автоматически поддерживает заданный режим, управ192
ляет уровнем мощности с целью поддержания заданной температуры в нагреваемых тканях.
При необходимости охлаждения поверхности тканей, контактирующих с аппликатором, и задания необходимого температурного
профиля по глубине нагреваемых тканей в контактных аппликаторах используется блок водяного охлаждения. Температура охлаждающей жидкости, протекающей через аппликатор, может
регулироваться в широких пределах в соответствии с командами
компьютера.
В комплект установки «Яхта-4» входят пять наружных и семь
внутриполостных типоразмеров аппликаторов [118, 119].
Любой из пяти гибких контактных наружных аппликаторов
обеспечивает концентрацию электромагнитной энергии в глубоко
расположенной опухоли. Фокусировка осуществляется за счет эффекта, возникающего при изгибе аппликатора вокруг нагреваемого участка тела. Уникальный способ фокусировки приводит к существенному увеличению тепловыделения в глубоко расположенных тканях.
Шесть гибких внутриполостных аппликаторов, а также внутриполостной микрополосковый аппликатор направленного действия
для нагрева простаты имеют специально разработанную силиконовую оболочку, контур охлаждения и гибкую антенну. Излучающая
антенна выполнена на основе коаксиального кабеля и обеспечивают возможность однородного прогрева тканей внутри полостей.
Таким образом, в установке «Яхта-4» предусмотрены возможности
как трансректального применения, так и трансуретрального способа нагрева тканей предстательной железы при лечении простатитов, аденом и др.
В аппарате реализована возможность анализа ожидаемого распределения температуры в нагреваемом участке тела в соответствии с заданными размерами опухоли, ее расположением и выбранным типом аппликатора при помощи консультационной программы компьютерного моделирования.
Предусмотренный в установке способ концентрации электромагнитной энергии непосредственно в тканях предстательной
железы позволяет прогреть ткани простаты с высокой степенью
однородности до температур свыше 41 °С, сохраняя нормальную
температуру тканей, окружающих предстательную железу. Малый диаметр трансуретрального аппликатора и встроенная система охлаждения позволяют исключить механическое и тепловое
повреждение слизистой оболочки уретры и обеспечить высокую
193
температуру (вплоть до 70 °С) в объеме простаты. Использование
трансректального аппликатора позволяет реализовать более щадящий способ прогрева предстательной железы, что обеспечивает
высокую эффективность лечебного процесса и позволяет проводить
курс лечения амбулаторно.
Кроме того, гипертермия (нагрев ткани до температур 40–42 °С),
осуществляемая при помощи наружных аппликаторов, позволяет
лечить такие заболевания, как тяжелые формы доброкачественных воспалительных заболеваний, остеохондрозы, артриты, артрозы, бронхиты и др.
Физиотерапевтическая установка «Яхта-4» может применяться
в двух режимах [119]: онкологическом и урологическом.
Результаты проведенного сеанса лечения пациента сохраняются
в базе данных компьютера. Их можно просмотреть на экране монитора либо вывести на печать.
Установка стационарная, предусмотрена работа от стандартной
сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
«Яхта-5». Основная особенность установки «(табл. 6.4) возможность одновременного проведения общей гипертермии всего организма и локальной (региональной) гипертермии опухоли [119]. Эта
особенность позволяет значительно повысить эффективность противоопухолевого воздействия ионизирующей радиации и химиотерапевтических средств в комплексном лечении запущенных форм
злокачественных новообразований, таких как генерализованные
Таблица 6.4
Основные технические характеристики аппарата «Яхта-5» [46, 119]
Параметр
Частота излучения, МГц:
для общей гипертермии
для локальной гипертермии
Выходная мощность, Вт:
для общей гипертермии
для локальной гипертермии
Потребляемая мощность не более, кВт
Точность измерения температуры, °С
Типы аппликаторов:
для общей гипертермии
для локальной гипертермии
Диаметр катеторных датчиков, мм
194
Значение параметра
13,56
40,68
50–800
50–350
4,0
0,3
Встроенный компланарный
Два индуктивных,
два компланарных
0,8
формы опухоли со множественными метастазами. Проведение общей гипертермии всего организма требует воздействия ЭМИ более
низкочастотной части СВЧ-диапазона (по сравнению с предыдущими моделями аппаратной серии «Яхта»). Поэтому в качестве одного
из воздействующих факторов выбрано ЭМИ с частотой 13,56 МГц
[117, 118, 119].
Воздействие установки «Яхта-5» способно нагревать весь организм человека до температуры 42 °С с одновременным проведением химиотерапии. Кроме того, установка предусматривает возможность на фоне общей гипертермии проводить дополнительное
локальное гипертермическое воздействие на саму опухолевую
ткань с использованием наружных аппликаторов. Такое локальное воздействие производится на частоте 40,68 МГц, обеспечивая
высокую эффективность терапии. При этом опухолевая ткань нагревается до температуры ≈ 44 °С. Локальный нагрев может осуществляться как на фоне общей гипертермии, так и независимо от
нее, с одновременным проведением химиотерапии. Одновременное
применение двух видов гипертермического воздействия – общего и
локального – позволяет добиваться существенного повреждающего эффекта злокачественных новообразований, не перегружая весь
организм. Клиническое применение установки «Яхта-5» и предложенного способа лечения показало высокую эффективность даже
при генерализованных формах злокачественного опухолевого процесса в организме.
Установка «Яхта-5» состоит из генератора электромагнитного
излучения, стола для укладки больного, на котором имеется водяной болюс с излучающей антенной, и аппарата «Холод» для охлаждения головного мозга. Общая гипертермия проводится в условиях
анестезиолого-реанимационной защиты под наркозом.
В комплект поставки установки входят аппликаторы как для
проведения общей гипертермии, так и для локального нагрева тканей [119]. Все виды аппликаторов снабжены системой водяного
охлаждения кожного покрова. Слой охлаждающей воды, температура которой контролируется, располагается в болюсе между излучателями аппликаторов и поверхностью тела, обеспечивая при нагреве удаление избыточного тепла с поверхностных тканей и повышение однородности нагрева глубинных тканей. Непосредственное
выделение тепла в нагреваемом объеме тела пациента, при одновременном охлаждении кожного покрова, уменьшает нагрузку на ССС
по сравнению с традиционными методами поверхностного нагрева
(водоструйный, воздушный, инфракрасный нагрев и т. п.), умень195
шает общую продолжительность процедуры. За счет высокой эффективности преобразования электромагнитной энергии в тепло,
обеспечиваемого установкой, для поддержания высокой температуры тела при общей гипертермии (вплоть до 42,5–43 °С) не требуется специальной теплоизолирующей камеры. Достаточно укрыть
пациента обычным одеялом. Это обеспечивает оперативный доступ
к любой части тела пациента во время процедуры.
Температура тела пациента контролируется посредством тонких катеторных датчиков температуры диаметром 0,8 мм, входящих в комплект помехозащищенного трехканального измерителя
температуры.
Управление установкой производится с выносного пульта управления; там же отображаются значения измеряемых температур.
Для охлаждения головного мозга во время общей гипертермии
используется входящий в комплект установки серийно выпускаемый аппарат для церебральной гипотермии ПГВ-02 (или «Холод»).
Установки «Яхта-5» уже в течение 15 лет эксплуатируются
в НИИО и МР (Минск), в клинике медицинского института и онкологическом диспансере Н. Новгорода, в клинике медицинского
института в Кирове, в МРНЦ (Обнинск), в онкологических диспансерах Тюмени и Красноярска.
Области применения установок «Яхта-5» [117,118, 119]: маммология (диссеминированные опухоли молочной железы); гематология (злокачественные лимфомы, лимфогрануломатоз); гастроэнтерология (рак толстой кишки, рак желудка, рак кишечника);
проктология (рак предстательной железы); оториноларингология
(рак гортани); эндокринология (опухоли щитовидной железы);
урология (рак почек) и др.
Кроме того, установки «Яхта-5» применяются для лечения сарком [117, 118, 119]. При этих опухолях более чем у 60 % больных
после нескольких сеансов лечения наступала регрессия метастазов
в печени, костях и в позвоночнике, у 70–80 % больных – стойкая
ремиссия заболевания, значительно увеличивая продолжительность жизни даже у самых тяжелых онкологических больных.
Результаты лечения больных почечно-клеточным раком продемонстрировали преимущества нового комплекса лечения по сравнению со всеми другими методами. Наибольшая выживаемость
достигнута у тех больных, у которых имелись только отдаленные
множественные метастазы или только поражения регионарных
лимфатических узлов, или наличие опухолевого тромба в нижней
полой вене. Как показал опыт, наличие единственной оставшейся
196
почки не является противопоказанием к проведению сеансов общей гипертермии, так как каких-либо проявлений почечной недостаточности не наблюдалось.
Основные преимущества установок «Яхта-5» [119]:
– удобство осуществления общего нагрева посредством аппликатора, расположенного в процедурном столе под спиной пациента;
– свободный доступ к пациенту во время процедуры;
– возможность осуществления локального нагрева посредством
пяти различных типоразмеров аппликаторов, как на фоне общей
гипертермии организма, так и в ее отсутствие.
Установка «Яхта-5» стационарная, предусмотрена работа от
стандартной сети с напряжением 380 и 220 В с частотой 50 Гц.
Приведенный обзор разработанной и широко применяемой
в клинической практике терапевтической аппаратуры позволяет
судить лишь об их функциональных возможностях. Поэтому целесообразно рассмотреть на простом примере структуру, состав, работу и характеристики основных блоков СВЧ физиотерапевтического
комплекса (ФТК), предназначенного для проведения сеансов КВЧтерапии.
197
7. КВЧ ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС,
ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
В КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРАПИИ
ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
7.1. Назначение, состав и основные особенности
работы КВЧ ФТК
Рассматриваемый КВЧ ФТК предназначается для проведения
физиотерапевтических сеансов с целью лечения больных, страдающих онкологическими заболеваниями. Уже не раз упоминалось,
что в числе многочисленных биологических эффектов, оказываемых миллиметровым излучением, было установлено его благоприятное воздействие на кроветворную систему организма, ослабленного каким-либо заболеванием или действием вредных факторов
(протекторный эффект) [1, 42]. Такое влияние СВЧ ЭМИ на организм особенно важно при лечении онкологических заболеваний,
когда в результате проведения курсов химио- или рентгенотерапии
страдает система костно-мозгового кроветворения.
Состав структурной схемы КВЧ ФТК и основные характеристики его работы диктуются назначением комплекса, а также особенностями эксплуатации ФТК в условиях современных медицинских
учреждений, больниц и клиник [121, 122].
С точки зрения принципа работы ФТК, очевидно, что в его состав должны входить генератор непрерывного СВЧ-излучения (частота генерации определяется назначением КВЧ ФТК для лечения
того или иного заболевания), волноводный тракт, излучающая антенна, а также источник питания. Эти составные части структурной схемы являются обязательными и обеспечивают создание ЭМИ
нужной частоты в заданном режиме излучения с целью лечебного
воздействия на пациента.
В тех случаях, когда необходимо создание более сложного, чем
просто непрерывный, режима излучения, в состав структурной схемы могут быть включены специальные блоки, позволяющие осуществлять генерацию на разных частотах, с применением модуляции, временной манипуляции, «дробных» режимов облучения и т. п. Кроме
того, в составе ФТК могут быть предусмотрены съемные излучатели
с различными апертурами, как наружные, так и внутриполостные.
Выбор того или иного режима облучения зависит от многих факторов: заболевания, особенностей организма пациента и состояния
его здоровья на момент начала лечения и т. п. [1, 3, 18].
198
В данном случае при рассмотрении работы КВЧ ФТК ограничимся наиболее простым вариантом непрерывного излучения на
фиксированной частоте. Будем полагать, что целью лечебного воздействия комплекса является защита кроветворной системы организма и костного мозга от влияния химиотерапии или рентгенотерапии при лечении злокачественных новообразований. Исходя из
этого, выберем длину волны излучения l = 7,1 мм, что соответствует частоте f = 42194 МГц [1, 3, 42].
Мощность излучения выбирается согласно существующим методикам КВЧ-терапии. Она должна обеспечивать нетепловое воздействие на поверхность тела пациента и ограничиваться при этом
также гигиеническими нормами [1, 3, 42].
Таким образом, рассматриваемый КВЧ ФТК должен иметь следующие основные технические характеристики:
– длина волны излучения l = 7,1 мм;
– удельная выходная мощность не более 10 мВт/см2;
– относительная нестабильность частоты излучения 10–3−10–4;
– непрерывный режим генерации;
– работа от стандартной сети переменного тока с частотой 50 Гц
и напряжением 220 В.
С точки зрения достижения терапевтического эффекта, эффективным может являться как бесконтактное, так и контактное облучение [7, 10]. В первом случае, вследствие того, что не все точки поверхности тела одинаково восприимчивы к информационному облучению, желательно использовать излучатели с площадью
апертуры не менее 2,0 см2. Это делается с тем, чтобы какое-то число наиболее восприимчивых к облучению точек поверхности тела
(например, точек акупунктуры) оказались в области облучения.
В случае же контактного облучения наиболее эффективным является воздействие на рефлексогенные зоны или точки акупунктуры
[1, 45, 54]. С целью достижения максимальной эффективности физиотерапии, выберем методику контактного облучения.
Для осуществления сеансов КВЧ-терапии на более высоком
качественном уровне непременным условием является точное измерение текущих значений воздействующего фактора с оценкой,
в конечном счете, удельных величин поглощенной энергии. Знание их позволяет осуществлять более точную дозировку и устанавливать персональную зависимость лечебного эффекта от величины энергии, поступающей в пораженную зону. Таким образом,
обеспечивается безопасность воздействия ЭМИ в ходе эксплуатации КВЧ ФТК. Поэтому в составе структурной схемы ФТК необхо199
димо предусмотреть наличие обширной измерительной и диагностической аппаратуры. Она должна обеспечивать точную оценку
значений энергии электромагнитного поля, действующей на пациента. Наличие специальных медицинских датчиков дает возможность непрерывного диагностирования состояния пациента.
Датчики должны входить в систему контроля и регистрации наиболее важных физиологических показателей больного в процессе
воздействия электромагнитного поля. Вся эта сложная система
предназначена для максимальной объективизации эффективности проводимого лечения. С этой же целью в состав КВЧ ФТК
может быть введен блок контроля формы сигнала и закона изменения несущей частоты, устройство измерения проходящей мощности, а непосредственно в зоне облучения (в случае неконтактного воздействия) – индикатор плотности потока энергии (ППЭ)
излучения. Система же регистрации электрофизиологических
показателей состояния пациента должна замыкаться на ЭВМ и
устройство отображения информации. Кроме перечисленных блоков в структурную схему должна входить система управления
всей работой комплекса.
Работа КВЧ ФТК в соответствии с предлагаемой структурной
схемой (рис. 7.1) сводится к следующему.
Посредством волноводного тракта и устройства согласования
сигнал от СВЧ-генератора передается в нагрузку, которой служит
излучающая антенна. В рассматриваемом случае раскрыв антенБлок измерения
несущей частоты
Индикатор
ППЭ
Блок измерения
проходящей мощности
Генератор
СВЧ
Устройство
согласования
Блок
питания
ЭВМ
Система
управления
ФТК
Устройтво
отображения
информации
Антенна
Система регистрации
и контроля физиологических показателей
пациента
Рис. 7.1. Структурная схема КВЧ ФТК
200
Кресло
пациента
ны прилегает непосредственно к поверхности тела пациента, а
излучение происходит в трехслойную диэлектрическую среду с
параметрами кожной, жировой и мышечной тканей. С помощью
системы специальных медицинских датчиков на теле пациента
необходимая электрофизиологическая информация поступает на
ЭВМ, где формируется объективная картина состояния пациента и
регистрируются другие данные, характеризующие уровень поглощенной электромагнитной энергии. Кроме того, в случае необходимости, на основе проведенного анализа состояния пациента, ЭВМ
может вырабатывать рекомендации обслуживающему персоналу
для коррекции параметров излучения и оптимизации дозы.
Это возможно благодаря использованию базы специально созданного программного обеспечения. Полученная на основе проведенного анализа информация с выхода ЭВМ поступает на устройство отображения информации, а также систему управления комплексом, корректирующую работу модулятора и генератора СВЧизлучения. Для измерения параметров излучения в волноводный
тракт посредством направленных ответвителей могут включаться
блок контроля формы сигнала и устройство измерения проходящей
мощности. В этих блоках должны быть предусмотрены индикаторы, а также устройства для плавной регулировки действующих измеряемых значений контролируемых величин.
Выбор типа излучающей антенны может быть обусловлен следующими соображениями. Рассматриваемый КВЧ ФТК предназначен для формирования слабонаправленного излучения нетепловой мощности на частоте 42194 МГц с целью терапевтического воздействия на пациента. Такое назначение не предъявляет жестких
требований к характеристикам излучения. Поэтому излучающая
антенна может не иметь остронаправленной диаграммы направленности (ДН), высокого коэффициента направленного действия
(КНД). При этом коэффициент отражения может быть в пределах
0,2−0,4. Не предъявляется критических требований и к уровню боковых лепестков ДН.
С учетом всего перечисленного, в качестве излучающей антенны для КВЧ ФТК в данном случае целесообразно выбрать антенну в
виде пирамидального остроконечного рупора.
Поскольку терапия осуществляется с помощью миллиметрового
излучения нетепловой интенсивности и не требуется очень высокая
стабильность частоты, то в качестве генератора излучения можно
выбрать маломощный генератор, например генератор на ЛПД или
на диоде Ганна.
201
7.2. Методика расчета ДН контактной антенны
ММД для ФТК
Поскольку для работы ФТК был выбран контактный метод облучения пациента, то излучение из раскрыва антенны комплекса
происходит непосредственно в многослойную диэлектрическую
среду с электрическими параметрами различных типов биологических тканей. Подобная модель излучения представляется наиболее интересной для рассмотрения не только с теоретической точки
зрения, но и является достаточно распространенной в клинической
практике [123, 124, 125].
Расчет характеристик поля излучения контактных антенн
ММД, излучающих в биологические среды, существенным образом
отличается от методов расчетов полей излучения в пространство с
аналогичными параметрами для дальней зоны. Такие расчеты для
полей в дальней зоне были выполнены, в частности, американскими учеными Р. Кингом и Г. Смитом [16]. В рассматриваемом случае, когда имеет место определение характеристик поля антенны
в ближней зоне, значительно изменяется подход и методика расчета [125, 126, 127].
Для сравнения приведем оба варианта расчета характеристик
излучения – и для ближней и для дальней зоны – при прохождении
электромагнитной волны сквозь среду, имеющую электрические
параметры биологических тканей.
7.2.1. Влияние многослойной диэлектрической среды
с параметрами биологических тканей на характеристики
излучения контактных антенн (ближняя зона)
Антенну, излучающую в диэлектрическую среду с параметрами
биологических тканей, рассмотрим в виде излучающей апертуры
в бесконечно проводящем экране, покрытом слоем диэлектрика
(рис. 7.2) [124, 127, 128].
Предположим, что электрическое поле в излучающей апертуре
D направлено во всех точках вдоль оси y и не зависит от этой координаты, т. е. E = Eу(x, z), где E – комплексная напряженность электрического поля; Eу – распределение электрической напряженности вдоль оси y.
Разложим поле в раскрыве в угловой спектр плоских волн. Математически это эквивалентно разложению функции в ряд Фурье по
гармоникам, каждая из которых характеризуется своим волновым
202
x
ε 0, µ 0
II
ε, µ
I
d
y
z
0
D
Рис. 7.2. Излучающая апертура в бесконечно проводящем экране,
покрытом слоем диэлектрика
числом и представляет собой плоскую волну, выходящую под определенным углом из некоторой точки И (рис. 7.3) [124, 128]. Такое
представление имеет физический смысл, так как в соответствии
с принципом Гюйгенса – Френеля любая излучающая поверхность
может быть представлена как совокупность источников вторичного электромагнитного поля: И, И′, И″...
Значительное влияние на излучение в диэлектрическую среду
оказывают возникающие в слое диэлектрика поверхностные электромагнитные волны. Название «поверхностная волна» выражает
тот факт, что поле подобных волн сосредоточено вблизи поверхности. Распределение поля поверхностной волны характеризуется
экспоненциальным уменьшением его амплитуды при удалении от
поверхности диэлектрического слоя, примыкающего к раскрыву
вдоль координаты x.
С целью упрощения поставленной задачи рассмотрим процессы
распространения плоской электромагнитной волны в диэлектричеx
ε 0, µ 0
II
ε, µ
I
d
y И′
И″
И 0
z
D
Рис. 7.3. Угловой спектр плоских волн в апертуре, прорезанной
в бесконечно проводящем экране, покрытом слоем диэлектрика
203
ском слое для случая, когда имеет место граница раздела диэлектрического слоя, примыкающего к раскрыву излучающей антенны, и воздуха (рис. 7.4) [124, 127, 128]. Применительно к модели
излучения в многослойную диэлектрическую среду будут иметь место границы раздела различных диэлектрических сред, таких как
кожа, жир, мышечная ткань, кости, органы внутренней полости и
т. п. Однако механизм влияния этих сред на характеристики излучения один и тот же [124, 125, 126].
Распространение поверхностных волн связано с явлением полного внутреннего отражения при падении плоской волны из диэлектрика (среда I) на плоскую границу раздела с воздухом (среда
II) (рис. 7.4). Эта волна многократно переотражается от границ
раздела диэлектрика со свободным пространством и проводящего
экрана с диэлектриком. В соответствии с концепцией парциальных
плоских волн они не проходят в воздух, а лишь индуцируют в нем
поля, экспоненциально убывающие от поверхности из-за того, что
угол падения на границу раздела больше угла полного внутреннего
отражения. Таким образом, поле поверхностной волны локализуется у границы раздела сред.
В соответствии с рис. 7.3 распространение лучей из каждой точки И можно рассматривать следующим образом. Луч 1 падает на
границу раздела сред I и II нормально. Луч 2 падает под углом j.
Так как относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя e > 1, т. е. n1 > n2, то из закона Снеллиуса следует:
sin j n2
= , y > j, sin y n1
(7.1)
где y – угол преломления; n1 и n2 – соответствующие коэффициенты преломления сред.
x
1
ψ
ε 0, µ 0
ε, µ
2
3′
I
ϕ ϕпво
3″
y
0
II
d
z
D
Рис. 7.4. Распространение плоской электромагнитной волны
в слое диэлектрика
204
Луч 2 проходит через границу раздела сред и участвует, так же
как и луч 1, в формировании ДН-антенны. Причем чем больше относительная диэлектрическая проницаемость e и толщина слоя диэлектрика d, тем больше электрическая толщина слоя и каждый
луч приобретает дополнительный набег фазы
∆Ô =
2πd e
,
l
(7.2)
где l – длина волны излучения.
Наконец, луч 3 обязан тому, что найдется такое значение угла
падения jпов, при котором преломленная волна 3′ пойдет параллельно границе раздела сред под углом 90о. Как известно, угол полного внутреннего отражения определяется по формуле
æn ö
jïîâ = arcsin çç 2 ÷÷÷. çè n1 ÷ø
(7.3)
При углах j > jпов преломленной волны в обычном понимании
не существует и падающая волна 3 полностью отражается внутрь
диэлектрического покрытия (луч 3″). Она и является поверхностной волной и не участвует в формировании ДН-антенны, однако
при этом уменьшает ее КПД из-за потерь энергии электромагнитного поля, распространяющегося вдоль слоя диэлектрика посредством переотражения от границ раздела диэлектрических сред.
В среде II поле поверхностной волны 3″ существует лишь в поверхностном слое, непосредственно прилегающем к диэлектрическому
слою I. Толщина этого поверхностного слоя приблизительно равняется l. Возбужденная поверхностная волна существенно влияет
на характеристики излучения антенны, излучающей в диэлектрическую среду. Она может отражаться от различных неоднородностей в структуре диэлектрического слоя, попадать на раскрыв. Чем
больше электрическая толщина слоя диэлектрика, тем больший
процент от суммарной мощности поверхностной волны распространяется в диэлектрическом слое. При достаточно большой электрической толщине диэлектрика возбуждение поверхностных волн
может достигать 50 % от всей подводимой мощности и даже более.
Проведенная в [124, 128, 129] оценка влияния однородного диэлектрического покрытия на излучение из апертуры в проводящем
экране позволяет установить наличие следующих факторов:
– рассогласования антенны за счет излучения в сложную среду;
– возбуждения в диэлектрике поверхностных волн как E-, так и
H-типов;
205
– значительного изменения формы ДН;
– уменьшения КПД за счет рассогласования, дополнительных
потерь в диэлектрике и возбуждения поверхностных волн;
– зависимости излучающей способности антенны от относительных размеров и электрических характеристик апертуры и слоя диэлектрика;
– влияния на характеристики излучения волн высших типов,
возбуждающихся в апертуре.
7.2.2. Методика расчета ДН контактной антенны КВЧ ФТК
В строгой аналитической постановке, когда учитывается то, что
распределение поля в раскрыве антенны является функцией параметров диэлектрической среды, в которую происходит излучение,
задача излучения антенн сводится к интегральным уравнениям
Фредгольма относительно парциальных компонент электрического поля в апертуре. Их решают приближенно [123, 124, 129].
В инженерном приближении считают, что возбуждается только основная мода волновода H10 и, таким образом, решение задачи существенно упрощается. Кроме того, сделаем еще одно важное
допущение. Формулы для расчета поля излучения (в свободное
пространство) рупоров достаточно сложны. Если при этом еще
учитывать, что излучение происходит в диэлектрическую среду,
когда выражения для расчета ДН становятся еще и функциями
параметров диэлектрика, то расчет ДН такого рупора усложняется
в значительной степени. В ряде случаев, когда не требуется большая точность в вычислениях, можно ограничиться расчетами, при
которых изменение фазы поля в раскрыве рупора не учитывается.
Тогда можно воспользоваться выражениями, которые описывают
поле излучения из открытого конца волновода. При этом выражения для поля излучения как секториальных, так и пирамидального рупоров, будут одинаковыми [130, 131]. Подобное допущение не
приводит к существенным погрешностям лишь в том случае, когда
фазовые искажения в раскрыве невелики и, по крайней мере, не
превышают максимально допустимых (p/2 в плоскости вектора E и
3p/4 в плоскости вектора H).
Итак, приняв подобное допущение, будем в дальнейшем рассчитывать поле излучения пирамидального рупора, используя методику расчета поля излучения из открытого конца волновода с учетом
излучения в диэлектрическую среду. Отличие полученных таким
206
образом результатов от точного расчета составляет не более 5 % при
условии, что
d e £ l, (7.4)
где d e – электрическая толщина диэлектрика.
Будем считать, что волновод установлен в бесконечном плоском
идеально проводящем экране [124, 128, 129]. Излучение происходит в однослойную диэлектрическую среду с параметрами кожной
ткани. Схематическая конструкция такой антенны показана на
рис. 7.5. На рис. 7.6 приведена система координат, используемая
при вычислениях [124, 128, 129].
z
ε 0, µ 0
d3
ε 3, µ 0
d2
ε 2, µ 0
d1
ε 1, µ 0
0
y
Антенна ФТК
Рис. 7.5. Антенна в виде открытого конца волновода,
излучающая в многослойную диэлектрическую среду
z
M(r, θ, ϕ)
r
θ
a
0
ϕ
y
b
x
Рис. 7.6. Система координат, используемая при вычислениях
207
Будем полагать, что в волноводе гармонически возбуждена основная мода H10. Компоненты электромагнитного поля для этого
случая в системе координат xв, yв, zв имеют вид
 = g e0 cosæçç πxâ ö÷÷e-jgzâ ;
H
xâ
çè a ÷ø
m0
æ πxâ ö÷ -jgzâ
 = 0;
H
= cosçç
e
;
yâ
çè a ÷÷ø
E zâ = 0;
 = j π e0 sin æçç πxâ ö÷÷e-jgzd . H
zâ
çè a ø÷
a m0
E xâ = 0;
E yâ
(7.5)
где а и b – размеры волновода; e0 – относительная диэлектрическая
проницаемость воздуха; m0 – относительная магнитная проницае-
æ π ö2
мость воздуха; g = 1 - çç ÷÷÷ – постоянная распространения волны
çè à ø
H10 в прямоугольном волноводе.
(Здесь и в дальнейшем линейные величины выражены в безразмерных единицах, полученных их умножением на волновое число
свободного пространства k0 = 2p/l.)
Эти же компоненты в координатах x, y, z будут иметь следующий вид [124, 128, 129]:
E x = 0;
 = g e0 cosçæç πx ÷ö÷e-jy sin a ;
H
x
çè a ÷ø
m0
æ πx ö
 = j π e0 sinççæ πx ÷÷ösin ae-jgy sin a . (7.6)
E y = cosççç ÷÷÷e-jy sin a ; H
z
çè a ÷ø
èaø
a m0
Для вычисления электромагнитного поля над экраном (z > 0)
требуется решить систему дифференциальных уравнений Максвелла, которая в общем случае имеет вид:
ïìï ÑE + e E = 0;
ïï

(7.7)
ïïí divE = 0;
ïï
 = j e0 rotE ;
ïïH
ïïî
m0
где e = e(1 - jtgd) – комплексная диэлектрическая проницаемость;
tgd – тангенс угла наклона диэлектрических потерь.
Решение системы (7.7) удобно найти методом Фурье. Вычисление
соответствующих Фурье-образов компонент электромагнитного
поля в апертуре приводит к следующим результатам [124, 128, 129]:
208
Fx (tx ,ty ) = Φ(E x ) = 0,
æ at ö
cosççç x ÷÷÷
4
π
è 2 ø sin b, Fy (tx ,ty ) = Φ(E y ) =
2
a æ πö
çç ÷÷ + tx2
çè a ÷ø
æ at ö
cosççç x ÷÷÷
è 2 ø
 ) = 4π g e o
G (tx ,ty ) = Φ(H
sin b,
x
a
mo æ π ö2
çç ÷÷ - tx
çè a ø÷
 ) = 0,
G (t ,t ) = Φ(H
x y
y
(7.8)
где Ф(.) – преобразование Фурье по x, y от соответствующих функций; tx, ty – параметры преобразования Фурье.
Отраженную от границ раздела с различной диэлектрической
проницаемостью волну, отличающуюся от излучаемой только амплитудой и направлением распространения, учтем введением комплексного коэффициента отражения R . Тогда получаем [124, 129]:
E Rx (tx ,ty ,-0) = (1 + R ) Fx (tx ,ty ),
E Ry (tx ,ty ,-0) = (1 + R ) Fy (tx ,ty ),
 (t ,t ,-0) = (1 - R )G (t ,t ),
H
Rx x y
x x y
 (t ,t ,-0) = (1 - R )G (t ,t ). H
Ry x y
y x y
(7.9)
С учетом выбранных обозначений первое уравнение системы
(7.7) для Фурье-образа электрического поля приобретает вид
d2 E R (tx ,ty , z)
dz2
+ bE R (tx ,ty , z) = 0, (7.10)
где b = e - tx2 - ty2 ; E R = Φ(E ) – преобразование Фурье вектора
электрического поля при z > 0.
Аналогично можно записать второе и третье уравнения системы
(7.7). Общее же решение для случая однослойной среды указанного обыкновенного дифференциального уравнения в диэлектрике и
свободном пространстве соответственно может быть представлено
следующим образом [123, 129]:
209
é A (t ,t )ù
é B (t ,t )ù
ê x x y ú
ê x x y ú
E R (tx ,ty , z) = êê Ay (tx ,ty ) úú cos(bz) + êê By (tx ,ty ) úú sin(bz),0 < z < d; (7.11)
ê A (t ,t ) ú
ê B (t ,t ) ú
êë z x y úû
êë z x y úû
é C (t ,t )ù
ê x x y ú
E R (tx ,ty , z) = êê Cy (tx ,ty ) úú exp(-jb0 (z - d), z > d. ê C (t ,t ) ú
ëê z x y ûú
(7.12)
d – толщина диэлектрического слоя в случае однослойной среды.
Для нахождения неопределенных коэффициентов Ax,y,z, Bx,y,z и
Cx,y,z к решению применяют условие равенства на границах раздела
диэлектрических слоев Фурье-образов тангенциальных компонент
электрического и магнитного полей (на границе экран-диэлектрик
тангенциальные компоненты Фурье-образов были определены ранее). Эти вычисления удобно провести в матричной форме. Выполним их сначала для однослойной диэлектрической среды. Введем
при этом следующие обозначения:
tx = h cos j; b = e - h2 ; y = bd;
ty = h sin j; b0 = 1 - h2 ;
где h – постоянная распространения парциальной плоской волны
в направлении оси z;
ém11 m12 ù
ú;
M=ê
êm21 m22 ú
ë
û
m12 = m21 = j(e -1)h2 sin j cos j;
m11 = -bb0 (e + 1)sin y cos y +
+ j éê(e - h2 )cos 2y + h2 (e -1)sin(y + j)sin(y - j)ùú ;
ë
û
m22 = -bb0 (e + 1)sin y cos y +
+ j éê(e - h2 )cos 2y - h2 (e -1)cos(y + j)cos(y - j);ùú
ë
û
 cos y) × (b sin y - jb0 cos y);
Ç(h) = (b sin y - jeb
é-t t2 -(e - t2 )ù
x ú
ê x
P=ê
ú.
2
ê e - ty
tx ty ú
ë
û
210
Тогда:

éH
ù
é
ù
ê Rx (tx ,ty ,+0)ú = (1 + R ) ê Gx (tx ,ty ,+0)ú =
êH
ú
ê G (t ,t ,+0) ú
êë  Ry (tx ,ty ,+0) úû
êë y x y
úû
é Fx (tx ,ty )ù
1
ú (1 + R ).
=
PM êê 
ú
Ç(h)
êë Fy (tx ,ty ) úû
(7.13)
Проведя решение матричной системы уравнения, находим при
z > 0 [124, 128, 129]:
é E R (tx ,ty , z)ù
ê x
ú
ê E (t ,t , z) ú =
êë Ry x y úû
ìï
üï é F (t ,t , z)ù
é 1 0ù
ú cos yïý ê x x y ú e-jb0 (z-d) ; (7.14)
= (1 + R ) ïíM sin y + ê
ê0 1ú
ïï
ïï êê Fy (tx ,ty , z) úú
ë
û
î
þë
û
E Rz (tx ,ty , z) = -
tx E Rx (tx ,ty , z) + ty E Ry (tx ,ty , z)
b0
.
(7.15)
Комплексный коэффициент отражения R определим через полную комплексную проводимость Y системы антенна – диэлектрический тканевый слой:
1 - Y
R =
;
1 + Y
J
Y = 1 ;
J2
J1 =
1
¥
2
*
ò ò-¥ (F x (tx ,ty ,z)G y (tx ,ty ,z) -
4π
*

-Fy (tx ,ty , z)G x (tx ,ty , z))dtxdty z = +0;
J2 = ò
a/2
-a/2
dty ò
b/cos a
-b/cos a
 (t ,t , z) (E *x (tx ,ty , z) H
y x y
 (t ,t , z))dt z = -0.
-E y* (tx ,ty , z) H
x x y
x
(7.16)
Применяя к выражению (7.15) обратное преобразование Фурье
и метод перевала, вычисляем амплитудную ДН при r → ∞ (r – расстояние от точки наблюдения до излучателя). При h = sinq ДН имеет вид, определяющийся следующим выражением [124, 128, 129]:
211
2
1
cos q E Rx (tx ,ty ,d)sin j - E Ry (tx ,ty ,d)cos j +
2π
+ E (t ,t ,d)sin q - E (t ,t ,d)cos j cos q –
Å (j, q) =
Rz
x y
Rx
x y
2
-E Ry (tx ,ty ,d)sin j cos q ,
(7.17)
где r(j,q) – сферические координаты точки наблюдения.
Для многослойной диэлектрической среды введем следующие
обозначения:
é
ù
1
0
ê
ú
ê
ú
0
1
ê
ú
ê
ú
b
b
2
n
n
1 - tx úú ,
K = êê j txty j
b0
b0
ê
ú
ê b
ú
b
2
n
n
ê-j
ú
ê b 1 - ty -j b txty ú
0
0
ë
û
где n – число слоев диэлектрика;
é
ù
sin bl dl
0
0
cos bl dl
ê
ú
ê
ú
0
cos bl dl
sin bldl
0
ê
ú
Dl = ê t t sin b d
ú,
2
2
t
t
x
y
d
cos
b
x
y
l
l


e
t
sin
b
d
e
t
cos
b
d
ê
l l
l
x
l l
l
x
l lú
ê
ú
ê- e l - ty2 sin bl dl -t t sin b d e l - ty2 cos bl dl t t cos b d
ú
x y
l l
x y
l l
ëê
ûú
(
(
(
)
(
)
)
)
(
)
где l – текущий номер диэлектрического слоя;
é
0
0
ê
ê10
0
0
ê
ê01
b
b
- l tx ty - l e l+1 - tx2
Gl = êê
bl+1
bl+1
00
ê
ê00 b
bl
2
l e
ê
tx ty
l+1 - ty
ê b
b
l+1
l+1
ëê
(
(
)
Wl = Gl-1 Dl ,
W = Wn-1Wn-2 × ...× W2W1,
V = Dn W,
T
V -1 K = 1 .
T2
212
(
ù
ú
ú
ú
ú
ú
ú,
ú
ú
ú
ú
ûú
)
)
Тогда:
é E R (tx ,ty , z)ù
é E (t ,t , z)ù
-1 ê Rx x y
ê x
ú
ú
T
,
=
1 ê 
ê E (t ,t , z) ú
ú
E
(
t
,
t
,
z
)
êë Ry x y úû
êë Ry x y úû
z=zn
z=0

éH
ù
é E (t ,t , z)ù
-1 ê Rx x y
ê Rx (tx ,tt , z) ú
ú
PT
T
.
=
×
2 1
êH
ú
ê E (t ,t , z) ú

(
t
,
t
,
z
)
êë Ry x y úû
êë Ry x y úû
z=0
z=0
(7.18)
Проведя вычисления посредством методики, предложенной
в [124, 128, 129], получим, что коэффициент отражения, проводимость и ДН в случае излучения в многослойную диэлектрическую
среду определяются теми же выражениями, что и в случае однослойной диэлектрической среды, т. е. выражениями (7.16), (7.17).
213
8. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ
АНТЕННЫ, ИЗЛУЧАЮЩЕЙ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ СРЕДУ
С ПАРАМЕТРАМИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ
(ДАЛЬНЯЯ ЗОНА)
8.1. Прохождение ЭМИ в полупространство
с параметрами кожной ткани
При исследованиях свойств живых организмов может возникнуть необходимость приема сигналов, проникающих в тело снаружи, или передача информации изнутри. В этих случаях могут потребоваться погруженные зонды, передающие сигналы на принимающий или регистрирующий прибор, расположенный на некотором
расстоянии от поверхности тела в окружающей воздушной среде.
Комбинации передающего и приемного устройств, выполненные в
виде миниатюрных приемопередатчиков, заключенных в оболочку,
также находят применение, когда передачу информации из живого
организма нужно начать по сигналу, посылаемому снаружи.
Обычно при изучении как неизолированных, так и изолированных антенн делается допущение о бесконечной протяженности
окружающей среды [16, 130, 131]. В действительности же тело, в
которое помещается антенна имеет определенные размеры и четкие границы (например, антенна, погруженная в кожу или другие
мягкие ткани живого организма). При этом она может находиться
достаточно далеко от границы с воздушной средой, так что распределение токов оказывается почти таким же, как и в бесконечно протяженной среде. Однако электромагнитное поле, создаваемое этими токами в материальном теле и воздушной среде, сильно зависит
от формы и относительного расположения граничной поверхности. Прямой расчет электромагнитного поля, создаваемого во всех
точках пространства токами передающей антенны, находящейся
внутри материального тела, сложен из-за наличия отражений на
границе раздела сред. К их числу относятся полное внутреннее отражение и распространение боковой волны. Несколько проще обратная задача передачи из воздушной среды в полупространство,
заполненное веществом, особенно когда волна падает нормально к
границе. В этом случае поле в поглощающей среде можно довольно
легко определить (на любой глубине) в виде его зависимости от основных параметров и частоты. Такой метод применяется, в частности, при исследованиях подповерхностных полей и погруженных
антенн, когда вследствие больших размеров земли представление
214
частей ее поверхности как сечений полупространства является хорошим приближением для расчетов. Аналогичный подход можно
применить и при определении полей и исследовании антенн в телах много меньших размеров при условии, что частота достаточно
высока и тело имеет большое поглощение. Так, например, если в
живом организме вблизи от поверхности тела нужно расположить
антенну и если эту поверхность на ограниченном участке считать
приблизительно плоской в пределах длины волны и более, то такой
подход можно считать вполне оправданным.
Рассмотрим задачу, связанную с размещением приемопередатчиков в коже животного с целью идентификации электронными
средствами и телеметрических исследований [16]. Будем считать,
что поле имеет вид плоской волны, нормально падающей на полупространство, обладающее электрическими характеристиками
кожи. Как показано на рис. 8.1, в данном случае плоская электромагнитная волна с электрическим вектором Eyi (z, w) падает нормально на плоскую границу z = 0 между воздушной средой (область 0
Область 0
ε0 , µ 0
Воздух
σ0 = 0
{
Область 1
Кожа
{ εσ
1
ε0 , µ 1= µ 0
1
Дипольная антенна
d
ZL
2h
Ei(z,ω)
2a
z
Рис. 8.1. Плоская электромагнитная волна, падающая
на полупространство со свойствами кожной ткани,
и погруженная в него неизолированная дипольная антенна
215
с относительной диэлектрической проницаемостью e0, относительной магнитной проницаемостью m0, а также удельной электрической проводимостью s0 = 0) и кожей (область 1 с ε1, µ1 = m0 и σ1)
[16]. Дипольная антенна с подключенной к ее середине нагрузкой
расположена в области 1 на глубине d так, что ее ось параллельна
как граничной плоскости, так и фронту падающей электрической
волны. Конечная цель состоит в том, чтобы выразить напряжение
Ul на нагрузке Zl через напряженность падающей электрической
волны Eyi(0, w) на границе z = 0.
Запишем передаваемое электрическое поле в виде нормированной комплексной передаточной функции G(d, w) на глубине d (от 0,1
до 1,0 см) и на частоте, которая была бы подходящей с точки зрения
практических размеров антенны и соответствовала бы условию аппроксимации области полупространством. Особенность этой задачи
заключается в том, что диэлектрическая проницаемость и проводимость кожи являются функциями частоты, а не константами.
Числовые значения диэлектрической проницаемости ε1 и проводимости σ1 приведены в табл. 8.1, где даны также значения тангенса угла потерь tgδ1 = σ1/(ωε1) [16].
С увеличением частоты тангенс угла потерь убывает во всем диапазоне, хотя проводимость кожи σ1 при этом возрастает, а проницаемость ε1 уменьшается. В этой таблице представлены и числовые
значения вещественного волнового числа k0 для воздуха и k1 для
кожи:
w
k0 = b0 = = e0m0 ,
c
k1 = b1 + ja1 = b0 e1 (1 + jtgd1 , (8.1)
где β1 – вещественная фазовая постоянная; α1 – вещественный коэффициент затухания в коже.
Нормированное по отношению к воздуху волновое число кожи:
k
k1n = 1 = b1n + a1n = e1 (1 + tgd1 . (8.2)
b0
Длина волны в воздухе l0 = 2p/b0, а в коже λ1 = 2p/β1. Частотные
зависимости α1n и β1n показаны на рис. 8.2, где также представлена
зависимость от частоты модуля комплексного коэффициента передачи Гt на границе «воздух – кожа», определяемого выражением [16]:
216
Ãt =
2
= Ãt e-jyt . 1 + k1n
(8.3)
Как видно из рис. 8.2, модуль коэффициента передачи |Гt| резко
возрастает при частотах, близких к нулю, но после приблизительно
600 МГц изменяется мало. Числовые значения Гt и |Гt| также даны
в табл. 8.1 [16].
Комплексная передаточная функция имеет вид:
G (d, w) =
Eyi (d, w)
Ei (0,w)
= Ãt e jk1d = Ãt e-a1d ei(b1d-yt ) . (8.4)
y
Особый интерес представляет величина Ãt e-a1d . Числовые значения этой величины для глубин d = 0,1; 0,5 и 1,0 см приведены
в табл. 8.1, а соответствующие кривые – на рис. 8.3 [16].
Из кривых видно, что в диапазоне 0,1 ≤ d ≤ 1,0 см модуль передаточной функции достигает некоторого максимума вблизи частоты f = 700 МГц. Величина этого максимума лежит в пределах от
0,242 при d = 0,1 см до 0,191 при d = 1,0 см. Множитель e-a1d , характеризующий затухание, меняется от 0,97 при d = 0,1 см до 0,77
при d = 1,0 см. Ясно, что снижение амплитуды приблизительно
в 4 раза по сравнению с амплитудой волны на поверхности раздела получается из-за отражения. На частоте 700 МГц большая часть
волны (около трех четвертей по амплитуде) отражается и только
одна четверть передается внутрь. Так как отражение от граничной
β1n ,
α1n
Гt
Гt
8
k1n = ε1
4
0
0,2
β1n
1 + itgδ1 = β1n + α1n
2
Γt =
; tgδ1 = σ1 / ωε1
1 + k1 / β0
α1n
1000
2000
0,1
0
f, МГц
Рис. 8.2. Частотные зависимости коэффициентов α1n и β1n,
а также модуля комплексного коэффициента передачи Гt
на границе «воздух – кожа»
217
218
f, МГц
å-a1d
Ãt å-a1d
d = 1,0 см
å-a1d
Ãt å-a1d
d = 0,5 см
å-a1d
Ãt å-a1d
d = 0,1 см
w, МГц
λ0, м
b0, м–1
ε1
σ1, См/м
tgδ1
k1, м–1
k1n= k1/β0
α1/β1
λ1, см
Гt
|Гt|
200
400
700
1000
1500
3000
0,876
0,131
0,936
0,140
0,987
0,148
0,839
0,160
0,921
0,176
0,983
0,188
0,804
0,182
0,897
0,204
0,978
0,222
0,772
0,191
0,879
0,218
0,974
0,242
0,737
0,185
0,858
0,216
0,970
0,244
0,680
0,174
0,822
0,210
0,962
0,246
0,504
0,132
0,710
0,186
0,934
0,245
1,256
2,51
4,40
6,28
9,42
18,85
0,628
3,0
1,5
0,75
0,43
0,30
0,20
0,10
2,09
4,19
8,37
14,67
20,9
31,4
62,8
75
57
48
45
44
43,5
42
0,75
0,80
0,85
0,95
1,10
1,37
2,4
1,80
1,26
0,80
0,54
0,45
0,38
0,34
22,4+i13,2
36,1+i17,5 61,9+i21,8 101,8+i25,8 141,9+i30,5 210,4+i38,6 412,6+i68,5
10,71+i6,30 8,62+i 4,17 7,40+i 2,60 6,94+i1,76
6,79+i1,46 6,70+i1,23
6,57+i1,09
0,59
0,48
0,35
0,25
0,21
0,18
0,17
28
17,4
10,1
6,2
4,4
3,0
1,5
0,132–i0,071 0,175–i0,076 0,217–i0,067 0,242–i0,053 0,248–i0,046 0,253–i0,040 0,259–i0,037
0,150
0,191
0,227
0,248
0,252
0,256
0,262
100
Параметры кожной ткани
Таблица 8.1
G(d, ω)
0,1
0,5
0,2
d = 1 см
0,1
–α δ
G(d, ω) = Гt e 1
0
1000
2000
f, МГц
Рис. 8.3. Модуль комплексной передаточной функции
для кожной ткани
поверхности растет с уменьшением частоты, а затухание в коже
увеличивается с повышением частоты, частота 700 МГц является
оптимальной для материалов с электрическими характеристиками кожи. В области частот, близких к этому значению, напряженность поля на глубинах d = 0,5 до 1,0 см будет иметь наибольшую
относительную величину [16].
Из табл. 8.1 видно, что при f = 700 МГц длина волны в воздухе l0 = 43 см, а в коже λ1 = 6,2 см. Полуволновая дипольная антенна на этой частоте имеет длину около 3 см. Если участок кожи
с погруженной в нее антенной в основном плоский во всех направлениях в радиусе 6 см, то приближение полупространства должно
быть справедливым (в отношении боковых размеров). Слои кожи
и мышечной ткани, расположенные ниже погруженной антенны,
должны быть достаточно толстыми и создавать такое затухание,
чтобы можно было пренебречь любыми отражениями, возникающими внутри тела. Это условие выполняется, если между кожей и
мышечной тканью нет значительного слоя жира.
8.2. Прохождение волны в трехслойное полупространство
с параметрами кожной, жировой и мышечной тканей
Представление живого организма полупространством со свойствами кожи в задаче определения отклика погруженной дипольной антенны приемлемо, если слой кожи в реальном теле достаточ219
но толст и простирается намного ниже уровня расположения антенны или если между слоями кожи и мышечной ткани нет сколько-нибудь значительного слоя жира. Мышечная ткань составляет
основную часть тела и по своим электрическим характеристикам
очень близка к коже. Наличие толстого слоя жира между кожей и
мышечной тканью оказывает существенное влияние на величину
электрического поля на различных глубинах, поскольку и относительная диэлектрическая проницаемость, и проводимость жировой ткани намного меньше, чем у кожи и мышечной ткани.
Чтобы определить влияние слоя жира на электрическое поле
в живом организме на глубине d, удобно воспользоваться трехслойной моделью (рис. 8.4) [16]. В этой модели одно полупространство –
воздушная среда (область 0), а другое состоит из слоя кожи (область
1), слоя жира (область 2) и бесконечного по толщине слоя мышечной ткани (область 3). Падающая плоская электромагнитная волна
распространяется в направлении положительной оси z, причем ее
электрический вектор направлен вдоль оси y, а магнитный – вдоль
отрицательной оси x. Частотные зависимости относительных вещественных эквивалентных диэлектрических проницаемостей εn и
проводимостей σn, где n = 1, 2, 3, для кожи, жировой и мышечной
y
Область 0
ε0=1
Воздух
σ0 =0
β0
{
x
z
1
Кожа
ε1
σ1
k1
2
Жир
ε2
σ2
k2
3
Мышечная ткань
ε3
σ3
k3
Eyi (0, ω)e jβ0z
-Hxi (0, ω)e jβ0z
Ey0 (z,ω)
Ey2 (z,ω)
Ey1 (z,ω)
z =0
a
0
0,5 см
Ey3 (z,ω)
a+b = c
1,5 см
∞
(общий случай)
(численный пример)
Рис. 8.4. Трехслойное полупространство с электрическими
параметрами кожной, жировой и мышечной тканей
220
ε
σ, См/м
σ1
ε3
6,0
σ3
2
ε1
4,0
tgδ 3
1
2,0
tgδ 1
tgδ2
ε2
σ2
0
1000
2000
0
f, МГц
Рис. 8.5. Частотные зависимости относительных вещественных
эквивалентных диэлектрических проницаемостей εn, проводимостей σn,
а также тангенса угла диэлектрических потерь кожной (n = 1),
жировой (n = 2) и мышечной тканей (n = 3)
тканей показаны на рис. 8.5. Там же приведены кривые тангенсов угла потерь tgδn; числовые значения этих параметров сведены
в табл. 8.2 [16]. Как можно видеть, кожа и мышечная ткань обладают весьма похожими характеристиками и имеют сравнительно
большие диэлектрические проницаемости и проводимости. Жировая ткань в отличие от них обладает очень малыми значениями диэлектрической проницаемости и проводимости. Это означает, что
электромагнитная волна испытывает сильное отражение не только
на границе «воздух – кожа», но и на границах «жир – мышечная
ткань» и «жир – кожа».
Падающая электрическая волна Eyi (z, w) = Eyi (0, w)e jb0z имеет на
границе «воздух – кожа» амплитуду Eyi(0, z). Задача состоит в том,
чтобы определить электрическое поле (нормированное по отношению к единичной напряженности падающей волны) на произвольной глубине z = d в слоистой структуре. Таким образом, нужно найти комплексную передаточную функцию:
221
G (d, w) =
Eyn (d, w)
Eyi (0, w)
= Eyn (d, w), (8.5)
где Eyi(0, w) = 1 В/м. Индекс n принимает значения 1, 2 или 3 в зависимости от того, в какой области (1, 2 или 3) оказывается точка,
взятая на глубине d. Электрическое поле в четырех рассматриваемых областях 0, 1, 2 и 3 в нормированном по отношению к Eyi(0,w)
= 1 В/м виде описывается выражениями:
Ey0 (z, w) = e jb0z + C0 e-jb0z , -¥ £ z £ 0; (8.6)
Ey1 (z, w) = C1¢ e jk1z + C1¢¢e-jk1z , 0 £ z £ a; (8.7)
Ey2 (z, w) = C2¢ e jk2z + C2¢¢e-jk2z , a £ z £ a + b = c; (8.8)
Ey3 (z, w) = C3¢ e jk3z + C3¢¢e-jk3 (z-c) , c £ z £ ¥; (8.9)
где β0 = w/c и kn = bn + an = b0 en (1 + jtgdn ).
σn
и kn приwen e0
ведены в табл. 8.2 для широкого диапазона частот от 100 МГц до
3 ГГц [16].
Числовые значения параметров εn, σn, tgdn =
Таблица 8.2
Электромагнитные параметры кожной, жировой и мышечной тканей
f, МГц
Воздух
l0, м
b0, м–1
Кожа
ε1
σ1, См/м
tgδ1
Жировая ткань
ε2
σ2, См/м
tgδ2
Мышечная ткань
ε3
σ3, См/м
tgδ3
222
100
200
3,0
2,09
75
0,75
1,80
400
700
1000
1500
2250
3000
1,5
4,19
0,75 0,43 0,30
8,37 14,67 20,9
0,20
31,4
0,13
47,13
0,10
62,8
57
0,80
1,26
48
0,85
0,80
43,5
1,37
0,38
42,5
1,88
0,35
42
2,4
0,34
45
0,95
0,54
44
1,10
0,45
7,5
6,5
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
0,033 0,045 0,059 0,076 0,091 0,114 0,144 0,164
0,79 0,62 0,44 0,33 0,27 0,23 0,195 0,17
73
0,87
2,14
56
1,00
1,60
53
1,14
0,97
52,5
1,31
0,64
50,5
1,35
0,48
50
1,42
0,34
48,5
1,81
0,31
47
2,22
0,28
Коэффициенты C0, C′1, C″1, C′2, C″2 и C3 можно определить, если
использовать граничные условия непрерывности электрического
и магнитного полей на нескольких граничных поверхностях. Используя уравнения Максвелла, получаем из формул (8.6)–(8.9) следующие уравнения для магнитного поля:
Hx0 (z, w) = -
e jb0z - C0 e-jb0z
,
z0
C ¢ e jk1z - C1¢¢e-jk1z
Hx1 (z, w) = - 1
,
z1
C ¢ eik2z - C2¢¢e-jk2z
Hx2 (z, w) = - 2
,
z2
C ¢ e jk3z
C e jk3 (z-c)
Hx3 (z, w) = - 3
=- 3
,
z3
z3
где ζn =
m0
en + j
σn
w
(8.10)
– волновые сопротивления.
Так как µ3 = µ2 = µ1 = µ0, условия непрерывности для Ey и Hx
должны выполняться на границах z = 0, a и c, где а и b – значения толщины слоев соответственно кожной, и жировой тканей;
c = a + b. Поскольку µn = µ0, в получаемых уравнениях можно сделать замену
kn+1
z
= n . Эти уравнения и их решения упрощаютkn
zn+1
ся, если коэффициенты отражения и передачи на каждой границе
ввести в явном виде:
b0 - k1
2b0
, f1t = f1r + 1 =
,
b0 + k1
b0 + k1
2k1
k - k2
f2r = 1
, f2t = f2r + 1 =
,
k1 + k2
k1 + k2
2k2
k - k3
f3r = 2
, f3t = f3r + 1 =
.
k2 + k3
k2 + k3
f1r =
(8.11)
Уравнения для коэффициентов С, полученные из граничных условий, имеют следующие решения:
D = 1 + f2r f3r e j2k2b + f1r (f2r + f3r e j2k2b )e j2k1a ,
223
C0 =
1é
j 2 k b j 2k a
j 2k b
ê f2r + f3r e 2 e 1 + f1r 1 + f2r f3r e 2
Dë
(
)
C1¢ =
C1¢¢ =
(
)ùúû ,
1
f1t 1 - f2r f3r e j2k2b ,
D
(
)
1
f1t f2r + f3r e j2k2b e j2k1a ,
D
(
C2¢ =
C2¢¢ =
)
1
f1t f2t e j (k1-k2 )a ,
D
1
f1t f2t f3t e j (k1 +k2 )a e j2k2b ,
D
C3 =
1
f1t f2t f3t e jk1a e jk2b .
D
Чтобы найти числовые значения этих постоянных и передаточной функции G(d,w), нужно задать толщину кожи a и толщину жирового слоя b. В общем случае толщина кожи может составлять от
0,1 до 1,0 см и более, а толщина жирового слоя – от 0,5 до 1,5 см.
Влияние этих слоев можно проанализировать, положив a = 0,5 см и
b = 1,0 см, так что c = a + b = 1,5 см. Кроме того, для оценки G(d,w)
следует дополнительно задать глубину d. Чтобы можно было провести непосредственное сравнение с предыдущим случаем, когда рассматривалось проникновение электромагнитного излучения в слой
кожи, были выбраны те же значения d = 0,1, 0,5 и 1,0 см, а также дополнительно d = 1,5 см. Последнее значение соответствует границе
жировой слой – мышечная ткань, и поле здесь определяет бегущую
волну, передаваемую в бесконечно толстый слой мышечной ткани.
На рис. 8.6, а приведены графики зависимости комплексной
амплитуды C0 = Re(C0) +iJm(C0) отраженной волны в воздухе от
частоты [16]. Здесь приведены значения модуля C0 отраженной
волны и модуля C0+1 полного нормированного электрического
поля в воздухе на поверхности указанной слоистой органической
структуры. На нулевой частоте падающая электромагнитная волна
отражается полностью (Jm(C0) = 0 и Re(C0) = C0 = –1) и передачи
в слоистую структуру нет. С увеличением частоты амплитуда отраженной волны уменьшается до некоторого минимального уровня
вблизи частоты f = 900 МГц, а затем снова возрастает и убывает.
Такой немонотонный характер зависимости обусловлен отражениями от внутренних граничных поверхностей.
224
а)
Eyi (0, ω) = 1 Â/ì
C0
|C0 | Амплитуда отраженной волны
Ey (0, ω) / Eyi (0, ω) = 1 + C 0
Полная амплитуда
0,5
0
Im(C 0)
–0,5
–1,0
б)
Re(C0 )
0
1000
C
2000
f, МГц
Eyi (0, ω) = 1 Â/ì
Re(C2¢ )
0,4
Re(C1¢ )
0,3
Im(C2¢ )
0,2
Re(C2¢¢)
0,1
Im(C1¢¢)
0
Im(C1¢ )
–0,1
Im(C2¢¢)
–0,2
0
1000
Re(C1¢¢)
2000
f, МГц
Рис. 8.6. Частотные зависимости комплексной амплитуды
отраженной волны: а – на поверхности многослойной структуры
(в воздухе); б – в многослойном полупространстве
225
C3
Eyi (0, ω) = 1 Â/ì
0,2
C3
0,1
Im(C3 )
0
–0,1
0
Re(C3 )
1000
2000
f, МГц
Рис. 8.7. Нормированный комплексный коэффициент
бегущей волны в неограниченном по толщине мышечном слое
многослойного полупространства
На рис. 8.6, б представлены частотные зависимости комплексных постоянных C′n = Re(C′n) + iJm(C′n), C″n = Re(C″n) + iJm(C″n)
при n = 1, 2. В каждой из рассматриваемых областей коэффициенты со штрихом определяют комплексную амплитуду прямой волны, а с двумя штрихами – отраженной. Суперпозиция этих двух
волн дает результирующую волну в данной области, которая имеет
характеристики как стоячей, так и бегущей волн, поскольку поле
на каждой границе частично отражается, а частично проходит через границу.
Комплексный коэффициент C3 = Re(C3) + iJm(C3) бегущей
волны в неограниченной по толщине области 3 графически представлен на рис. 8.7 [16]. Модуль этого коэффициента C3 возрастает от нуля на нулевой частоте до некоторого максимума вблизи
700 МГц, а затем уменьшается с ростом частоты. Небольшое наложенное колебание является следствием существования зависящих от частоты стоячих волн в областях 1 и 2 и соответствующих
вариациях поля, передаваемого в конечном итоге через граничную
поверхность z = c.
8.3. Сравнение полей в трехслойной и однослойной средах
При использовании погруженных приемопередающих антенн
особенно важно определить модуль комплексной передаточной
функции G(d,w) = Eyi(d,w)/Eyi(0,w). Эта функция относится к довольно сложным, так как учитывает отражение и пропускание на каждой из трех границ, а также затухание с различными постоянными
226
затухания в каждой из трех сред. Результаты расчетов, выполненных для нескольких значений глубины, сравниваются графически
на рис. 8.8 [16].
При d = 0,1 см расчетная точка находится очень близко к поверхности кожи толщиной 0,5 см и на границе полупространства.
В этом слое толщиной 0,5 см амплитуда поля на глубине 0,1 см
сильно меняется при увеличении частоты от 0 до 3 ГГц. Так, вблизи 850 МГц имеется большой максимум, а на частотах, превышающих 3000 МГц, – глубокий минимум. Отклонения в максимуме и
минимуме относительно штриховой кривой (d = 0,1 см), построенной для случая полупространства со свойствами кожи, приблизительно одинаковы. Осцилляции эти, главным образом, определяются модулем напряженности волны, отраженной от границ жирового слоя, т. е. от границ области 2. Отметим, что C1″ = [Re2(Cn′) +
i Jm2(Cn′)]1/2 имеет максимум вблизи 1000 МГц и минимум вблизи
2600 МГц.
G (d, ω)
d= 0
0,1 см
0,3
0,4
0,5
1,0
0,3
0,1
0,2
1,5
0,5
2,0
1,0
0,1
0
0
1000
2000
f, МГц
Рис. 8.8. Модуль комплексной передаточной функции G(d,w)
для однослойного и многослойного полупространств
227
Поле на глубине 0,5 см нарастает до максимума на частоте, близкой к 900 МГц, и затем спадает до минимума вблизи 2100 МГц.
На высоких частотах амплитуда поля в трехслойной структуре на
этой глубине оказывается существенно больше, чем в однослойной структуре (полупространство со свойствами кожи), которая на
рис. 8.8 представлена штриховой линией с d = 0,5 см.
Глубина d = 1,0 см соответствует середине жирового слоя
(область 2). Как видно из сравнения со штриховой кривой для
d = 1,0 см, амплитуда в жировом слое оказывается значительно
больше, чем на той же глубине в полупространстве со свойствами
кожи. Наличие максимумов и минимумов на графике обусловлено
резонансами.
Глубина d = 1,5 см совпадает с границей между областями 2 и 3,
а значение d = 2,0 см соответствует погружению в мышечную ткань
на 0,5 см. Амплитуды поля у этих частотных кривых оказываются
довольно близкими к тем, которые получены для случая однородного полупространства. Максимумы и минимумы кривых объясняются многократными переотражениями в двух поверхностных
слоях.
Из рассмотрения рис. 8.8 следует заключить, что передаточная
функция для однородного полупространства со свойствами кожи не
может служить надежной аппроксимацией передаточной функции
на соответствующих значениях глубины в трехслойной среде. Поле
в последней может оказаться значительно больше или меньше в зависимости от глубины и частоты, на которых производится сравнение. Отсюда следует, что поля в трехслойной среде с a = 0,5 см
и b = 1,0 см не обязательно будут характеризовать поля в слоях
с другой толщиной.
Более подробное рассмотрение и сравнение полей в однослойной и трехслойной средах приводится в [16]. Там же представлены
графики, иллюстрирующие эффекты, получаемые при различных
значениях толщины кожного и жирового слоев. В частности, приводятся семейства частотных зависимостей G(d,w) для различных
значений толщины кожи а и жира b.
228
9. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
РАЗЛИЧНОГО УРОВНЯ СЛОЖНОСТИ
С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
ТЕРАГЕРЦЕВОГО ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ
В последнее время значительно вырос интерес к исследованиям
воздействия на биологические среды ЭМИ терагерцевого диапазона
частот. Связано это с двумя основными тенденциями:
1) с совершенствованием источников ЭМИ, работающих в этом
диапазоне;
2) совпадением частот указанного диапазона со спектрами излучения и поглощения важнейших клеточных метаболитов* (например, NO, О2, СО2 и др.).
С появлением источников излучения в субмиллиметровом диапазоне длин волн (l = 0,1–1,0 мм, соответственно частота ЭМИ
f = 3,0–0,3 ТГц), а также в терагерцевом диапазоне частот стало
возможным исследование взаимодействия этих видов излучения и
биологических сред. Результаты исследований, накопленные к настоящему времени, противоречивы, однако позволяют сделать вывод о влиянии излучения этих диапазонов на биологические среды
и организмы различного уровня сложности, а также систематизировать полученные данные. Такая попытка сделана в [132], где автором приведены результаты исследований влияния ЭМИ терацерцевого диапазона (0,3–6 ТГц) на биологические среды, в том числе на простейшие организмы. При этом результаты исследований
представлены для биологических сред различных уровней сложности: молекулярного, клеточного, а также сделана попытка генерализировать эффекты воздействия на уровне целостного организма.
Взаимодействие ЭМИ низкочастотной части терагерцевого диапазона (0,3–6 ТГц) и биологических сред на молекулярном
уровне.
Простейшие биополимеры* (одноцепочечные белки и нуклеиновые кислоты) реагируют на излучение низкочастотной части терагерцевого диапазона изменением конформации молекул, проявляющемся в изменении:
– амплитуды спектра поглощения биополимера в УФ-диапазоне;
– спектра кругового дихроизма*(КД);
– соотношения доли спирализованной и складчатой структур;
– интенсивности индуцированной флуоресценции*;
– энзиматической* активности у ферментов;
– степени связывания с лигандом*;
229
– степени тушения флуоресценции лигандом у транспортных
белков* [132].
Перечисленные реакции зависят от дозы облучения, при этом
степень выраженности изменений пропорциональна времени экспозиции и мощности излучения. Изменения в амплитуде УФ- и
КД-спектров, индуцированные облучением, не исчезают в течение
нескольких часов у лиофилизированных* препаратов, а также после растворения их в воде. Реакция более выражена у биополимеров
с большей молекулярной массой. На амплитуду УФ и КД-спектров
мономеров* излучение не влияет. Белки со сложной организацией
реагируют изменением прочности связи простетической группы*
с глобулой*, при этом направленность изменений зависит от длины
волны излучения.
Взаимодействие ЭМИ низкочастотной части терагерцевого
диапазона (0,3–6 ТГц) и биологических сред на клеточном уровне.
На излучение низкочастотной части терагерцевого диапазона
реагируют различные типы клеток за исключением покровных.
Реакция изолированных клеток проявляется как на мембранном,
так и на ядерном уровнях. Влияние терагерцевого ЭМИ на активность клеточных мембран выражается в изменении:
– проницаемости мембран;
– осмотической* устойчивости;
– структуры мембран [132].
Реакция ядерного аппарата клеток проявляется в изменениях
– частоты митозов*;
– интенсивности синтеза ДНК [132].
Анализ результатов исследований позволил сделать следующие
выводы о закономерностях взаимодействия ЭМИ терагерцевого
диапазона с биологическими средами на клеточном уровне [132]:
1. Реакции биологических сред на клеточном уровне частотно-зависимы, т. е. проявляются только при определенных длинах
волн излучения, при этом наблюдаемые изменения носят разнонаправленный характер. Так, у одной части клеток, подвергшихся
облучению, происходит угнетение функционального состояния, а
у другой – усиление активности. Например, у части облученных
лимфоцитов наблюдается повышение процента нежизнеспособных
клеток, в то время как у другой – усиление спонтанной и митоген*индуцированной пролиферативной* активности.
2. Направленность изменений зависит от интенсивности излучения и длительности экспозиции. Так, способность сенсибилизированных клеток селезенки к выработке гемолизирующих* антител
230
к эритроцитам барана при малых дозах облучения растёт, при больших – падает.
3. Реакция на излучение терагерцевого диапазона зависит от исходного функционального состояния биологической среды. Так,
иммунокомпетентные клетки селезенки с пониженной миграционной способностью в присутствии стафилококкового антигена* реагируют усилением миграции, клетки с исходно повышенной способностью – торможением миграции.
4. Клетки проявляют различную реакцию на излучение в разных стадиях одного и того же процесса. Так, реакция мембраны
нейрона на облучение во время процесса регенерации нейронной
сети на стадии формирования аксонного корешка отличается от реакции на облучение на стадии сформированного корешка.
5. При совместном облучении клеток разных типов, функционально связанных между собой, на реакцию клеток оказывает влияние межклеточное взаимодействие. Так, реакция лимфоцитов на
облучение различна в присутствии или отсутствии моноцитов.
Взаимодействие ЭМИ низкочастотной части терагерцевого
диапазона (0,3–6 ТГц) и биологических сред на уровне целостного
организма.
На излучение низкочастотной части терагерцевого диапазона
реагируют живые организмы различной степени сложности: микроорганизмы, насекомые, растения, млекопитающие.
У бактерий, как и у эукариотических* клеток, на облучение в терагерцевом диапазоне частот наблюдаются разнонаправленные ответы: у одной части облученной колонии происходит угнетение функционального состояния, у другой части – его увеличение активности.
Так, облучение культуры дизентерийной палочки приводит к угнетению митозов и гибели части клеток и параллельно появлению многоядерных клеток и клеток с увеличенными размерами ядра. Влияние излучения на ядерный аппарат клеток проявляется на уровне
целостного организма в изменении активности генов и в фенотипическом* полиформизме. Это выражается, в частности, в том, что после облучения изменяется соотношение различных форм колоний и
соотношение субпопуляций в пределах колонии [132].
У многоклеточных организмов, в том числе у млекопитающих, на
излучение низкочастотной части терагерцевого диапазона реагируют генетическая; нервная; эндокринная и иммунная системы [132].
Реакции генетической системы многоклеточных организмов на
терагерцевое излучение многообразны. Так, излучение снижает
частоту спонтанных соматических мутаций у личинок дрозофил.
231
У взрослых насекомых, выросших из облученных личинок, и у растений, выросших из облученных семян, излучение приводит к варьированию фенотипических (морфологических и биохимических)
признаков (у растений – вплоть до пятого поколения). Характерно
как повышение плодовитости (у растений – урожайности), так и
появление стерильности и рецессивных мутаций. Реакция растений на облучение проявляется также в ускорении периодов прорастания семян, роста и созревания.
У млекопитающих на излучение реагирует нервная система, что
проявляется реакцией избегания, смещением двигательной активности и состоянием тревожности у мышей.
Реакции на терагерцевое излучение эндокринной системы выражаются, например, изменением содержания кортикостероидных
гормонов в крови у подопытных мышей.
Иммунная система реагирует на облучение изменением уровня
лимфоцитов и нейтрофилов в крови, массы вилочковой железы* и
селезенки.
Исследования взаимодействия ЭМИ терагерцевого диапазона частот с биологическими средами, проведенные с многоклеточными
организмами, позволили выявить следующие закономерности [132]:
1. Как и при облучении отдельных клеток, эффект облучения
организмов проявляется в зависимости от фазы биологического
процесса. Так, излучение снижает частоту индуцированных гаммаоблучением соматических мутаций у личинок дрозофил, но только
на начальной пострадиационной стадии. У лабораторных крыс с
экспериментальным дефектом бедренной кости излучение стимулирует репаративный процесс, но только на стадии формирования
костного регенерата, на стадии минерализации облучение замедляет репаративный процесс, а на стадии сформированного регенерата
реакция отсутствует.
2. Направленность реакции физиологических систем на организменном уровне в ответ на облучение зависит от дозы (интенсивности излучения и экспозиции). Так, изменения функциональных
показателей эндокринной и иммунной систем у крыс были противоположно направлены при малых и больших дозах облучения.
Таким образом, организмы растений и животных реагируют на
излучение низкочастотной части терагерцевого диапазона как на
уровне центральных регуляторных систем (нервной, эндокринной,
иммунной), так и на генетическом уровне. При этом наблюдаются
фенотипические изменения, проявление которых носит у разных
особей противоположную направленность. Это свидетельствует
232
о влиянии излучения на генетический аппарат, выражающемся
в экспрессии генов и индуцировании мутаций. Изложенный материал демонстрирует, что реакция живых систем на излучение
низкочастотной части терагерцевого диапазона имеет место на всех
уровнях организации: молекулярном, клеточном и организменном
и проявляется в изменении функционального состояния физиологических систем, генетического аппарата, клеточных мембран и
макромолекул [132 ].
В начале 2000-х годов появился ряд публикаций [133, 134], отражающих результаты исследований воздействия ЭМИ терагерцевого диапазона, совпадающего с частотами излучения и поглощения
основных клеточных метаболитов. Кроме того, в ряде исследований
и связанных с ними публикаций [133] сделана попытка внедрения
ЭМИ, совпадающего с частотами молекулярных спектров излучения
и поглощения (МСИП) клеточных метаболитов, в качестве физиотерапевтического фактора в клиническую медицинскую практику.
В литературе широко представлены работы по изучению влияния ЭМИ на частотах МСИП оксида азота NO 150,176–150,662 ТГц
на нарушенные функции форменных элементов крови: тромбоцитов и эритроцитов [133, 134].
В [134] приведены результаты исследования влияния ЭМИ терагерцового диапазона на частотах МСИП оксида азота 150,176–
150,664 ТГц на показатели гемокоагуляции* у больных стенокардией. Обнаружено положительное воздействие на прокоагулянтное
звено системы гемостаза*. Выявлена зависимость гипокоагуляционного эффекта от используемого режима воздействия.
Кроме того, установлено [135], что ЭМИ на частотах МСИП оксида азота NO 150,176–150,664 ТГц способствует восстановлению
постстрессорного состава крови, в частности парциального давления кислорода. Это делает возможным использование ЭМИ на частотах МСИП оксида азота 150,176–150,664 ТГц для коррекции
нарушений газового состава крови, возникающих при ряде патологических состояний [135].
Поскольку недостаток кислорода в органах и тканях ведет к нарушению окислительных процессов, изменяя нормальное функционирование и жизнедеятельность всего организма в целом, обусловливая гипоксию и ишемию, важным является изучение ЭМИ
на частоте МСИП молекулярного кислорода. В [135] представлены
результаты исследования влияния ЭМИ с частотой 129,0 ТГц, соответствующей второму максимуму спектра излучения и поглощения молекулярного кислорода, на реологические свойства крови
233
и структурно-функциональные особенности эритроцитов больных
стабильной стенокардией в условиях in vitro. Кроме того, отмечено увеличение содержания оксигемоглобина* в крови человека на
3–5 % в процессе дыхания атмосферным воздухом, облучаемым
ЭМИ с частотой 129,0 ТГц.
Конечным результатом проводимых исследований стало обоснование принципиально нового направления в физиотерапии – применения в практическом здравоохранении ЭМИ низкой интенсивности терагерцового диапазона на частотах МСИП клеточных метаболитов. Последние обладают способностью восстанавливать нарушения регионального кровообращения и микроциркуляции крови,
улучшать реологические свойства крови, предупреждать развитие
внутрисосудистого свертывания крови, оказывать противовоспалительное и обезболивающее действие, нормализовать перекисное
окисление липидов клеточных мембран, а также осуществлять
антиоксидантную защиту организма, обладают антистрессорным
эффектом.
ЭМИ терагерцевого диапазона на частотах МСИП универсального клеточного регулятора оксида азота уже используются при лечении различных заболеваний ССС, ожогов, опухолей кожи, стафилококковой инфекции, применяются в стоматологии, наркологии,
гинекологии и в других областях медицины [133, 135].
9.1. Физиотерапевтический аппарат
«Орбита»
ОАО «Центральный НИИ измерительной аппаратуры» (Москва)
разработан физиотерапевтический аппарат «Орбита».
Аппарат успешно прошел клинические испытания, на основании которых рекомендовано его применение в комплексной терапии при лечении
– сердечно-сосудистых заболеваний;
– ран и термических поражений;
– парадонтита;
– заболеваний периферической нервной системы и др.
Применение аппарата КВЧ-терапии «Орбита» для лечения
сердечно-сосудистых заболеваний.
Клинические испытания аппарата «Орбита» при лечении больных с сердечнососудистыми патологиями проводились на базе двух
медицинских центров: Саратовского государственного медицин234
Таблица 9.1
Основные технические характеристики аппарата «Орбита» [133]
Параметр
Центральная частота генерации, ТГц
Выходная мощность излучения, мкВт
Диапазон задания времени сеанса лечебного воздействия, мин
Дискретность установки времени сеанса, мин
Электропитание от сети с параметрами
Максимальная электрическая мощность, потребляемая аппаратом, ВА
Температурный диапазон, °С
Относительная влажность воздуха (при t = 25 °С)
не более, %
Давление воздуха, кПа
Значение параметра
150±0,75
(спектр поглощения
оксида азота NO)
100–1000
1–99
1
220±22 В
50±0,5 Гц
Не более 15
10–35
80
84–106,7
(630–800 мм рт. ст.)
ского университета и Главной клинической больницы (ГКБ) № 15
им. О. М. Филатова (2-е отделение неотложной кардиологии).
В первом случае испытания проводились в группе больных со
стабильной и нестабильной стенокардией [133]. КВЧ физиотерапевтическое воздействие посредством аппарата «Орбита» проводилось на фоне традиционной медикаментозной терапии (аспирин,
нитраты, b-адреноблокаторы и т. п.). Была применена следующая
методика воздействия терагерцевым излучением:
– дробный режим излучения, чередующий 3-минутное облучение и 15 мин перерыва;
– общая длительность сеанса облучения – 21 мин;
– количество сеансов облучения – 7–10.
В качестве результатов проведенной комплексной терапии отмечалось:
– усиление эффектов медикаментозной терапии;
– сокращение сроков стабилизации состояния больных;
– положительное воздействие на состояние коагулярного гомеостаза и реологические свойства крови;
– снижение активности внутрисосудистого свертывания крови (по данным определения фибринмономерных комплексов), что
свидетельствует о положительном влиянии на проявления хронического ДБС-синдрома у больных со стабильной стенокардией;
235
– возможность купирования гипертензивных кризов у больных
артериальной гипертензией.
Во втором случае испытания проводились в группе больных,
страдающих стенокардией (у половины из них выявлено стенозирующее* поражение нескольких коронарных артерий), у которых
традиционная медикаментозная терапия оказалась неэффективной [133]. Была применена следующая методика воздействия:
– дробный режим излучения, чередующий 2-минутное облучение и 5 мин перерыва;
– общая длительность сеанса облучения – 37 мин;
– количество ежедневных сеансов облучения – 10;
– локализация облучения – область мечевидного отростка грудины, при этом облучатель плотно прилегает к коже в месте воздействия.
Результатами комплексной терапии можно считать следующее:
– положительный эффект был достигнут у 80 % больных;
– снизилась потребность в приеме нитроглицерина;
– возросла толерантность к физическим нагрузкам;
– достигнут выраженный антидепрессивный эффект.
Применение аппарата КВЧ-терапии «Орбита» для лечения
ран и термических поражений.
Клинические испытания физиотерапевтического аппарата «Орбита» для лечения ран и термических поражений проводились на
базе ГОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет совместно с Саратовским центром термических поражений
[133]. Для испытаний были выбраны две группы пациентов: одна –
контрольная, другую группу составили пациенты с поверхностными ожогами II и III степеней, а также с глубокими ожогами.
Для физиотерапевтического воздействия была применена следующая методика облучения ЭМИ терагерцевого диапазона:
– непрерывный режим облучения;
– продолжительность сеанса облучения – 15 мин;
– количество ежедневных сеансов – 7–10 процедур;
– ППМ в пределах 0,02–0,03 мВт/см2;
– расстояние от облучателя до раневой поверхности – 15–20 см;
– при отсутствии положительного эффекта после 2–3 сеансов
продолжительность облучения увеличивалась до 30 мин.
При использовании комбинированной физиотерапии в соответствии с указанной методикой наблюдались следующие положительные эффекты:
– отсутствие нагноения ожоговых ран и углубления пограничных ожогов IIIа степени;
236
– сокращение сроков эпителизации* пограничных ожогов IIIа
степени на 5–6 дней;
– сокращение сроков подготовки ран к аутодермопластике при
ожогах IIIб степени на 4–7 дней.
Применение аппарата КВЧ-терапии «Орбита» для лечения
пародонтита.
Испытания проводились на кафедре хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии ГОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет [133]. Для комплексной терапии пародонтита применялась следующая методика физиотерапевтического воздействия:
– непрерывный режим облучения;
– продолжительность сеанса облучения – 3 мин;
– количество ежедневных сеансов – 3–5;
– мощность КВЧ-излучения на выходе облучателя составляла
500 мВт;
– падающая на поверхность слизистой оболочки плотность потока
мощности в зависимости от расстояния составляла 3–4000 мкВт/см2.
В качестве результатов проведенной комплексной терапии были
отмечены:
– общее повышение эффективности комплексной терапии пародонтита;
– сокращение продолжительности болевого синдрома, дискомфортных ощущений, отека и гиперемии слизистой оболочки десны;
– ускорение эпителизации послеоперационной раны;
– ускорение полноценного восстановления микроциркуляции
крови по сравнению с традиционными методами лечения пародонтита;
– ускорение восстановления баланса цитокинов* в зубодесневой
жидкости;
– нормализация содержания секреторного иммуноглобулина в
зубодесневой жидкости больных.
Применение аппарата КВЧ-терапии «Орбита» для лечения заболеваний периферической нервной системы.
Клинические испытания аппарата «Орбита» для лечения больных с поражением периферической нервной системы проводились
на кафедре наркологии-психиатрии и традиционной медицины
ГОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет. Комплексная терапия, одним из действующих факторов которой было воздействие ЭМИ терацергевого диапазона на частоте
МСИП оксида азота посредством аппарата «Орбита», применялось
237
в группе пациентов с алкогольной зависимостью и дистальной сенсорно-моторной полиневропатией [133].
Стабильный клинический эффект различной степени выраженности был достигнут у 85 % пациентов. Результатами проведенной
комплексной терапии стали:
– исчезновение парестезии*;
– купирование алгического синдрома;
– восстановление глубоких и поверхностных видов чувствительности (вибрационной, тактильной, болевой, температурной);
– положительные изменения в двигательной сфере (рефлекторной и нормализации мышечного тонуса);
– коррекция инсомнии*.
Таким образом, успешные клинические испытания физиотерапевтического аппарата «Орбита» позволили его авторам и их коллегам выпустить «Рекомендации по применению аппарата КВЧтерапии „Орбита”, подготовленные на основе испытаний» [133].
Проведенные исследования, а также результаты применения
физиотерапевтического аппарата, воздействующим фактором в
котором является ЭМИ терагерцевого диапазона на частоте МСИП
одного из клеточных метаболитов, в клинической медицинской
практике позволяют сделать вывод о перспективности использования ЭМИ указанного диапазона в физиотерапии [133].
Остаемся добавить, что в последнее время в медицинскую практику начинают внедряться томографы на основе терагерцевого
излучения, с помощью которых можно исследовать верхние слои
тела – кожу, сосуды, мышцы – до глубины в несколько сантиметров. Это нужно, например, для получения изображения опухолей.
238
10. СЛУХОВЫЕ ЭФФЕКТЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ
ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ИМПУЛЬСНЫХ СВЧ ЭМИ
В предыдущих разделах в основном рассматривались биологические эффекты, возникающие в организме человека под воздействием излучения КВЧ-диапазона. Биологическое действие импульсных модулированных СВЧ ЭМИ существенно отличается.
При этом режим модуляции может стать определяющим параметром развития тех или иных биологических эффектов.
Возникновение сенсорных эффектов под воздействием модулированных СВЧ ЭМИ было замечено на РЛС, работающих в импульсном режиме. У человека, попавшего в ближнее поле действия
СВЧ-антенны, возникало ощущение слышимого звука, который
исходил или непосредственно из головы или из точки позади нее (со
стороны противоположной источнику облучения), при отсутствии
в окружающем пространстве каких-либо акустических источников. Этот эффект был назван радиозвуком [136, 137, 138].
Уже в первых экспериментах, связанных с исследованием особенностей возникновения радиозвука, проведенных А. Фраем,
были выявлены следующие закономерности [136, 137].
1. Ощущение радиозвука возникает у человека при облучении головы импульсно-модулированным электромагнитным полем СВЧ-диапазона. Причем частота повторения импульсов СВЧизлучения должна лежать в звуковом диапазоне частот. От ЧПИ
модулирующего сигнала зависит восприятие слухового образа: облучение с ЧПИ ≤ 100 Гц воспринимается в виде отдельных жужжащих щелчков, при большей ЧПИ звук сливается и воспринимается
в виде жужжания или шипения. При этом ощущаемый радиозвук
имеет высокочастотный характер, напоминая высокочастотный
свист, похожий на звон в ушах (тинитус), возникающий при резком изменении давления. В дальнейшем было установлено, что
радиозвук имеет как тональную, так и тембральную окраску, зависящие от ЧПИ-сигнала, модулирующего СВЧ-несущую.
2. Наиболее чувствительными к СВЧ-облучению с точки зрения
формирования слухового образа являются теменная и височно-ушная области головы.
3. Пороговые величины мощности, необходимые для возникновения эффекта радиозвука, зависят от частоты несущей СВЧсигнала облучения (табл. 10.1).
В табл. 10.1 ППМср – средняя плотность потока мощности сигнала облучения; ППМи – импульсная плотность потока мощности,
239
Таблица 10.1
Значения пороговых величин для частот несущей СВЧ-сигнала [138]
Частота несущей,
ГГц
ППМср, мВт/см2
ППМи, Вт/см2
Плотность потока
энергии, мкДж/см2
1,31
2,98
0,4
2,0
0,267
5,0
1,6
5,0
получаемая путем умножения значений ППМср на скважность импульсного сигнала облучения; ППЭ – плотность потока энергии,
т. е. количество энергии, переносимой за время действия импульса
через единичную площадку.
ППМи является определяющим фактором воздействия, причем порог возникновения радиозвука минимален в диапазоне частот 300–1300 МГц и имеет величину порядка 250 мВт/см2. На
рис. 10.1 приведена зависимость пороговой импульсной ППМи, необходимой для развития эффекта радиозвука, от несущей частоты
СВЧ-излучения.
4. Субъективная громкость радиозвука определяется в большей
степени ППМи, чем ППМср, а кроме того, зависит от параметров
импульсной последовательности:
– частоты несущей;
– ЧПИ при их постоянной длительности и ППМи;
– длительности импульсов при постоянной ЧПИ и ППМи;
– интенсивности окружающего шума;
– особенностей слуховой системы воспринимающего.
ППМ, Вт/см 2
10,0
1,0
0,1
200
1000
2000
f, МГц
Рис. 10.1. Зависимость пороговой импульсной ППМи, необходимой
для развития эффекта радиозвука, от несущей частоты СВЧ-излучения
240
При длительности импульсов СВЧ ЭМИ 20–40 мкс радиозвук
может наблюдаться при ППМи = 200–500 мВт/см2 на фоне внешнего акустического шума, превышающего на 40 дБ порог слышимости [138].
5. Не обнаружено зависимости эффекта радиозвука от типа излучателя и поляризации сигнала облучения.
6. Первичным элементом, где регистрируются отклики на импульсное СВЧ ЭМИ и при разрушении которого отклики не регистрируются нигде в других отделах слуховой системы, является
улитка органа слуха.
Учитывая, что субъективная локализация источника звука не
зависит от ориентации головы в электромагнитном поле, радиозвук может стать сильным стрессовым фактором, особенно при попытках определить местоположение источника слышимого звука.
Остановимся более подробно на том, что же представляет собой
радиозвук.
Уже в первых исследованиях этого явления было отмечено,
что ощущаемый при воздействии импульсного СВЧ-излучения
звук очень обогащен высокочастотными гармониками. При этом
составляющие в диапазоне ниже 5–8 кГц почти не ощущаются.
Для детального изучения спектрального состава радиозвука было
предложено синтезировать его акустические эквиваленты на разных частотах и сравнивать их затем с реально ощущаемым радиозвуком. С использованием фильтров высокой частоты был получен
адекватный радиозвуку акустический сигнал. Он представлял собой не что иное, как огибающую сигнала модуляции при фильтрации ее фильтром высокой частоты, имеющем частоту среза 5 кГц
[136, 137, 138].
Для получения более точных результатов был использован метод нулевых биений [138]. В соответствии с ним проводилось одновременное прослушивание и сравнение на близких частотах двух
звуковых сигналов: радиозвука и акустического сигнала. Акустический эквивалент представлял собой синусоидальное колебание
с определенной звуковой частотой. При этом частота акустического
сигнала могла быть точно равна или кратна ЧПИ СВЧ-излучения,
а его амплитуда и фаза могли регулироваться в широких пределах.
Биения наблюдались только в случае точного совпадения частот радиозвука и одной из гармоник акустического сигнала. Применение
метода нулевых биений дало следующие результаты [138].
В спектре радиозвука ослаблены (как минимум на 40 дБ) составляющие частот ниже 7,5–8,0 кГц. Так, если ЧПИ СВЧ-излучения
241
менее 7,5–8,0 кГц, то на основной гармонике ЧПИ радиозвук не
наблюдается. Биения на выходе смесителя могут возникать только
тогда, когда частота акустического синусоидального сигнала близка к одной из высокочастотных гармоник ЧПИ, большей 8,0 кГц.
Например, если ЧПИ составляет 5,0 кГц, то биения будут возникать на частоте 2⋅5,0 = 10,0 кГц. Следовательно, ощущаемый
при такой ЧПИ СВЧ-излучения радиозвук будет иметь частоту
10,0 кГц, кратную ЧПИ и совпадающую с одной из высокочастотных гармоник ЧПИ.
Если ЧПИ равна 3,0 кГц, то слышимый радиозвук будет иметь
частоту 3⋅3,0 = 9,0 кГц и соответствовать 3-й гармонике ЧПИ.
Если ЧПИ больше 8,0 кГц, то радиозвук слышен в широком
диапазоне звуковых частот, ограниченном снизу 7,5–8,0 кГц, а
сверху – высокочастотной границей слуха (ВЧГС), т. е. наибольшей
звуковой частотой, которую может ощущать каждый конкретный
наблюдатель. Как правило, ВЧГС лежит в пределах 14,0−17,0 кГц.
Отсюда можно сделать вывод, который полностью подтверждается
экспериментами, что люди, имеющие ВЧГС менее 8,0 кГц, радиозвук при обычных условиях не ощущают. Очевидно также, что
у людей, имеющих ВЧГС < 15,0 кГц, ощущения радиозвука отсутствуют при условии, что ЧПИ лежит в пределах 7,5–8,0 кГц. Люди
с ВЧГС > 17,0 кГц, при аналогичной ЧПИ ощущают радиозвук
с частотой 15,0−16,0 кГц, т. е. 2-ю гармонику ЧПИ.
При дальнейшем всестороннем исследовании радиозвуковых
эффектов было обнаружено, что существуют два типа радиозвука:
высокочастотный и низкочастотный [138]. Долгое время считалось, что существует только один тип радиозвука – высокочастотный, и все исследования велись в одном направлении, без учета
низкочастотного типа. Это обстоятельство отразилось на результатах исследований и обосновании механизма возникновения эффекта радиозвука, который не учитывал наличия низкочастотного
радиозвука. Поэтому все приведенные выше данные, полученные
еще на начальном этапе исследований, касаются только условий
возникновения и наблюдения радиозвука высокочастотного типа.
Для того чтобы стало возможным возникновение ощущений радиозвука низкочастотного типа, необходимо добиться выполнения
ряда важных условий (в дальнейшем они будут рассмотрены). Кроме того, радиозвук низкочастотного типа маскируется радиозвуком высокочастотного типа и явно проявляется только в условиях,
когда высокочастотный тип радиозвука резко ослаблен. Именно
поэтому радиозвук низкочастотного типа при определенных ус242
ловиях способны ощущать наблюдатели, имеющие ВЧГС менее
8,0 кГц. Низкочастотный радиозвук резко отличается от высокочастотного радиозвука по пространственной локализации и тембральному составу. Если локализация источника звука при радиозвуковых ощущениях высокочастотного типа сильно затруднена,
то локализация источника звука при радиозвуковых ощущениях
низкочастотного типа, как правило, определяется однозначно на
поверхности головы недалеко от уха.
10.1. Высокочастотный и низкочастотный типы
радиозвуковых ощущений
Рассмотрим более подробно условия возникновения и наблюдения обоих типов радиозвука [138].
Как следует из приведенных ранее результатов исследований,
высокочастотный тип радиозвука возбуждается при наличии
в спектре огибающей сигнала модуляции СВЧ-излучения значимых компонент в диапазоне частот выше 8,0 кГц.
Зависимости порога возникновения радиозвуковых ощущений
от ЧПИ СВЧ ЭМИ для наблюдателей, имеющих разные ВЧГС,
представлены на рис. 10.2. Они были построены на основе уже приводившихся данных наблюдения радиозвука высокочастотного
типа и полностью с ними совпадают. Эти зависимости инвариантны
а) A, дБ
б) A, дБ
8
8
6
6
4
4
2
2
0
0
2
4
6
8
10
12 ЧПИ, кГц
2
4
6
8
10 12 ЧПИ, кГц
Рис. 10.2. Зависимости порога возникновения радиозвуковых ощущений
от ЧПИ СВЧ ЭМИ для наблюдателей, имеющих разные ВЧГС:
а – 14 кГц; б – 17 кГц
243
к изменению длительности импульсов СВЧ-излучения в пределах
5,0–40,0 мкс. Крутизна представленной частотной пороговой кривой (ЧПК) в области разрыва (ЧПИ = 7,0–8,0 кГц) для случая «А»
составляет более 40 дБ/окт. Все рассмотренные особенности ЧПК
показывают, что область частот 7,5–8,0 кГц фактически является
граничной областью частот возникновения ощущений радиозвука
высокочастотного типа [138].
Пусть акустический эквивалент в методе нулевых биений соответствует основной гармонике ЧПИ и при этом лежит ниже граничной области прослушивания радиозвука. В таких условиях не
удается зарегистрировать биений при одновременном прослушивании возникающего радиозвука и акустического сигнала на близких
частотах. Не удается также добиться хотя бы незначительного ослабления радиозвуковых ощущений адекватным звуковым сигналом.
При дальнейшем уменьшении ЧПИ (ниже 5,0 кГц) звуковые ощущения становятся политональными. В этих условиях может наблюдаться ложная оценка изменения ЧПИ, т. е. при уменьшении ЧПИ
ощущаемый звук оценивается как более высокочастотный [138].
Например (для ВЧГС = 12,0 кГц): если ЧПИ = 3,8 кГц, то ощущаемый звук будет соответствовать 3-й гармонике ЧПИ с частотой
11,4 кГц; если ЧПИ увеличить до 4,5 кГц, то наблюдатель будет
слышать радиозвук с частотой, меньшей чем в первом случае и соответствующей 2-й гармонике ЧПИ, т. е. 9,0 кГц. Очевидно, что
при таких условиях увеличение ЧПИ не соответствует увеличению
частоты ощущаемого звука. При этом слышимый радиозвук является менее высокочастотным.
Немаловажно отметить, что существует прямая зависимость
между мощностью СВЧ-излучения и громкостью ощущаемого радиозвука. Такая зависимость представлена на рис. 10.3 [138]. По
оси абсцисс отложена величина
Р, дБ = 10log [ППМи/ППМи.пор],
где ППМи.пор – пороговая импульсная ППМ.
По оси ординат отложена величина
А, дБ = 20log [Ас/Ас. пор],
где Ас – амплитуда акустического эквивалентного сигнала; Ас. пор –
пороговая амплитуда акустического эквивалента.
Существует также зависимость между порогом возникновения
ощущений радиозвука и длительностью импульсов СВЧ-излучения
[138]. Такая зависимость, снятая для ЧПИ, равной 800 Гц, пред244
A, дБ
25
Область
индивидуальных
кривых
20
15
10
5
0
2
4
6
8
P, дБ
Рис. 10.3. Зависимость громкости ощущаемого радиозвука
от интенсивности облучающего импульсного сигнала
ставлена на рис. 10.4 [138]. Здесь по оси ординат отложена величина, равная отношению пороговой импульсной ППМ при соответствующей текущей длительности импульса t к пороговой импульсной ППМ при t = 50,0 мкс.
A, дБ
8
6
4
2
0
20
40
60
80
100
120
140
τ, мкс
Рис. 10.4. Зависимость порога возникновения ощущений радиозвука
от длительности импульсов СВЧ-излучения
245
Важно отметить, что низкочастотный тип радиозвука был обнаружен именно при регистрации этих зависимостей. При увеличении длительности импульсов излучения до величин порядка
100−110 мкс, ощущения радиозвука высокочастотного типа начинают пропадать. При их минимизации в слуховых ощущениях появляется новый низкочастотный тип радиозвука.
Как уже отмечалось, низкочастотный радиозвук резко отличается от высокочастотного и по локализации в пространстве, и по
тембру. Тембральные различия заключаются в том, что при возникновении низкочастотного радиозвука в ощущаемом сигнале
присутствуют все гармоники сигнала модуляции, в том числе и
ниже 8,0 кГц, вплоть до ЧПИ.
Низкочастотный радиозвук явно прослушивается только в тех
случаях, когда высокочастотный тип значительно ослаблен. Наиболее отчетливо низкочастотный тип радиозвука ощущается при
условиях, когда длительность импульса СВЧ-излучения лежит
в пределах 100−110 мкс. При этом минимальна интенсивность гармоник в спектре огибающей сигнала модуляции, когда ЧПИ более
8,0 кГц (см. рис. 10.4). При плавном уменьшении длительности импульсов до 60,0–80,0 мкс можно одновременно наблюдать оба типа
радиозвука. Такое одновременное прослушивание дает совершенно
различную субъективную локализацию источников радиозвуковых ощущений для разных типов радиозвука.
Интересно, что если при указанных условиях наблюдения двух
типов радиозвука прервать облучение примерно на 1,0 с и более, то
после повторного включения СВЧ-поля будет наблюдаться только
высокочастотный тип радиозвука. Низкочастотный тип радиозвука
будет резко подавлен. Непосредственное включение низкочастотного
радиозвука можно наблюдать только при достаточно точной минимизации высокочастотного радиозвука. Таким образом, становится
очевидным, что люди, имеющие ВЧГС менее 8,0 кГц и не слышащие
высокочастотного радиозвука, могут наблюдать низкочастотный радиозвук. Порог импульсной мощности СВЧ-излучения, необходимый
для возникновения низкочастотного радиозвука, в оптимальных условиях при t = 100−110 мкс, примерно равен пороговой импульсной
мощности для высокочастотного типа радиозвука при t = 20,0 мкс.
Перечисленные данные свидетельствуют о том, что ощущения
низкочастотного типа радиозвука маскируются высокочастотным
радиозвуком. Почему так происходит до конца еще не выяснено, но
некоторое объяснение может дать модель, связанная с возбуждением системы из двух связанных резонансных контуров [138].
246
10.2. Физические основы слухового эффекта СВЧ
Несмотря на большое количество исследований, механизм формирования слухового образа у человека при облучении его головы
импульсами электромагнитной энергии СВЧ до сих пор остается
нераскрытым. На этот счет существует несколько разных гипотез.
Одна из них получила наибольшее распространение. Для объяснения эффекта радиозвука был предложен механизм, основанный на теории термоупругого расширения вещества при импульсном СВЧ-излучении [138]. Предполагалось, что слуховые ощущения определяются динамическим термоупругим расширением
тканей головы при поглощении энергии радиоимпульса. При этом
первичная область взаимодействия, отвечающая за эффект радиозвука, располагается на периферии улитки*. Сам эффект обусловлен механическими колебаниями костных тканей головы. Голова в целом рассматривается как акустический резонатор. Такой
механизм достаточно просто объясняет возникновение ощущений
звука за счет костной проводимости колебаний, возникающих в
тканях мозга при поглощении СВЧ-излучения, а высокочастотная тембральная окраска объясняется резонансными свойствами
головы.
Однако полученные в последние годы данные показали, что механизм радиозвука много сложнее. Он не ограничивается только
возбуждением термоупругих колебаний в тканях мозга при воздействии импульсов СВЧ-излучения [137, 138]. Сложный спектральный состав возбужденного слухового образа не поддается объяснению с позиций предлагаемой гипотезы о термоупругом расширении тканей головы. Кроме того, полученные в последнее время
частотные пороговые кривые предложенная модель объяснить уже
не может. Тем не менее исследования, проведенные в соответствии
с этой моделью, продемонстрировали энергетические возможности
возбуждения улитки органов слуха волной давления, возникающей вследствие поглощения ее тканями головы и преобразования
ее в механическую.
Модель на основе термоупругого расширения тканей разрабатывалась в то время, когда еще не был экспериментально открыт
радиозвук низкочастотного типа. Действительно, экспериментальные данные показывают наличие в слуховых ощущениях (как
это было уже рассмотрено) двух разных типов радиозвука. Снятая
ЧПК (рис. 10.5) имеет два выраженных минимума на частоте 5,0–
6,0 и 10,0–11,0 кГц и один максимум в районе 7,0–8,0 кГц [138].
247
A, дБ
8
6
4
2
0
2
4
6
8
10
12
ЧПИ, кГц
Рис. 10.5. Частотно-пороговая кривая эффекта радиозвука
(ВЧГС = 17 кГц)
Причем первому минимуму соответствует слуховой образ политонального характера, а второму – монотонального. Для объяснения
было высказано предположение о существовании не только двух
типов радиозвука, но и двух различных механизмов, которые их
формируют. В основу одного из них взяли уже рассмотренный
механизм возбуждения одноконтурной резонансной системы. В
другом случае в качестве необходимого условия было заложено
представление о непосредственном воздействии электромагнитного поля на нейронные структуры. Однако ни один из этих механизмов не был в состоянии всесторонне объяснить все особенности
радиозвука.
Такая попытка была сделана с помощью модели, состоящей из
двух связанных резонансных контуров [138]. В основе возбуждения резонансных контуров лежит все тот же механизм термоупругого расширения вещества, поскольку природа обоих типов радиозвука, по-видимому, едина.
Как известно из теории четырехполюсников, амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), представляющую из себя двугорбую кривую, можно реализовать с помощью двух связанных колебательных контуров. Степень связи К в них должна быть больше
некоторого критического значения Ккр. Если К > Ккр, то АЧХ имеет два частотных максимума, называемых частотами связи. Они
определяются следующим выражением:
248
f1,2 = fp 1 ± R 1 -
2
Êêð
æQ
Q ö
2Ê ççç 1 + 2 ÷÷÷
è Q2 Q1 ø÷
,
где f1,2 – частоты связи; Ккр = (Q1Q2)–1/2; Q1 и Q2 – добротности соответственно 1-го и 2-го резонансных контуров; fр – резонансная
частота контуров.
При возбуждении такой двухконтурной системы коротким импульсом, в ней возникают свободные затухающие колебания с двумя различными частотами, близкими к частотам связи f1,2.
Если качественно сравнить АЧХ предложенной двухконтурной
резонансной системы (К > Ккр) с пороговой кривой для радиозвука
(см. рис. 10.5), то можно допустить возможность существования
реальной системы, состоящей из двух контуров. Возможно, что
такая система и формирует сложный звуковой образ, адекватный
всем особенностям радиозвука, выявленным в результате натурных экспериментов.
В качестве одного из контуров этой системы может быть взят
одноконтурный резонатор (голова в целом). Он возбуждается, как
и говорилось выше, в соответствии с теорией термоупругого расширения тканей головы в результате поглощения ими СВЧ-энергии
электромагнитной волны. Частота резонанса в таком контуре определяется выражением: fр = vм/2a, где vм – скорость звука в тканях
мозга; а – радиус головы.
В качестве второго резонатора в предлагаемой модели могут
быть взяты, по крайней мере, две анатомические структуры черепа – лобные пазухи и улитки органа слуха.
Допустим, что резонансная частота второго резонатора 7,4 кГц.
Такая частота резонанса выбрана не случайно. Она определяется
максимумом ЧПК радиозвука, что соответствует минимуму коэффициента передачи сигнала на АЧХ эквивалентной двухконтурной
системы. Проведя необходимые преобразования, можно показать,
что радиус воздушной полости, соответствующий частоте резонанса fр = 7,4 кГц, равен 2,2 см [138]. Эта величина достаточно близка
к размеру лобных пазух. Однако для них условие сильной связи
между контурами не выполняется, поскольку лобные пазухи заполнены воздухом.
Рассмотрим в качестве возможного резонатора улитку органов
слуха. Возможность такого рассмотрения подтверждают многочисленные экспериментальные данные. Кроме того, улитка характе249
ризуется переменным значением модуля упругости по своей длине.
Причем модуль упругости меняется в 100−1000 раз при изменении
координаты точки локализации смещения. Скорость распространения возникающей акустической волны определяется выражением
v=
Ey
r
,
где Еу – модуль упругости улитки органов слуха; r – плотность среды.
Если подать на улитку многочастотный сигнал, то каждая точка локализации смещения будет иметь свою характерную частоту.
Отклик непосредственно самой точки локализации смещения позволяет представить ее как колебательный контур. В соответствии
с этим каждая точка улитки при возбуждении ее переменным давлением эквивалентна колебательному контуру. Этот контур имеет
такую же АЧХ, как и АЧХ одиночного контура.
В том случае, если все рассмотренные допущения верны, суммарная АЧХ двух резонаторов (голова и улитка), в соответствии
с физическими законами, имеющими место в двухконтурной резонансной системе, должна иметь вид двухгорбой кривой.
Оценим, выполняются ли условия сильной связи между резонансными контурами в рассматриваемой двухконтурной системе.
По результатам экспериментальных данных, добротность улитковой перегородки лежит в пределах 1–6 [138]. На частоте возбуждения равной 7,4 кГц эквивалентный контур улитки будет иметь
добротность около 2,5 [138].
Для оценки добротности первого контура воспользуемся экспериментальной ЧПК радиозвука. Из нее следует, что f1 = 5,5 кГц;
f2 = 11,0 кГц; fр = 7,4 кГц; K = 0,6. Используя выражение для коэффициента передачи одиночного контура в режиме установившихся колебаний и решая его относительно добротности Q, получаем:
Q = 1,8; Ккр = 0,46. Отсюда становится очевидным выполнение условия:
К = 0,6 > Kкр = 0,46.
Таким образом, можно считать правомерным предположение
о наличии сильной связи между обоими контурами, а также об аналогии АЧХ двух связанных контуров с К > Ккр и ЧПК радиозвука.
Поскольку область первичного взаимодействия импульсной
СВЧ-энергии и внутренних тканей головы лежит на периферии
улитки, то именно ей отводится роль приемника сигнала. Поэтому предположение о том, что в качестве второго резонатора в рас250
смотренной модели могут выступать лобные пазухи или другие образования в голове человека, не меняет сути дела, так как улитка
является последним звеном, участвующим в формировании АЧХ
двухконтурной системы.
На основе рассмотренной концепции была сконструирована
электрическая модель, состоящая из узлов, имеющих аналоги
в слуховой системе (рис. 10.6) [138].
В качестве первичной частотно-избирательной системы взяты
два связанных параллельных контура, настроенных на частоту резонанса fр = 7,4 кГц с внешней емкостной связью и добротностями, равными Q1 = 2,5 и Q2 = 1,8 соответственно. Потери при распространении сигнала в улитке имитируются последовательным
резонансным контуром с частотой резонанса также равной fр = 7,4
кГц. Для обострения скатов АЧХ в районе частоты резонанса система дополнена режекторным фильтром. Крутизна скатов АЧХ
точек локализации смещений (частоты связи f1 и f2) обеспечивается применением фильтра нижних частот (ФНЧ1) с регулируемой
верхней границей среза для имитации ВЧГС у различных людей.
Возбуждающий сигнал в виде прямоугольного импульса подается
на модель через интегрирующую цепь для имитации фронтов импульса. В случае работы модели в режиме нулевых биений между
тональным сигналом и возбужденными колебаниями применяется
фильтр нижних частот (ФНЧ2), имитирующий АЧХ слухового канала. Выходной сигнал электрической модели можно наблюдать на
экране осциллографа и воспринимать «на слух» при помощи усилителя мощности и электродинамического излучателя.
ФНЧ2
Интегрирующая
цепь
Двухконтурная
резонансная
система
Система
обострения
ФНЧ1
Усилитель
мощности
Осциллограф
Электродинамический
излучатель
Рис.10.6. Блок-схема двухконтурной резонансной
электрической модели слухового эффекта СВЧ
251
A, дБ
10
8
1
6
4
2
2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
f, кГц
Рис. 10.7. Сквозная АЧХ электрической модели
слухового эффекта СВЧ
На рис. 10.7 приводится сквозная АЧХ модели [138]. Максимальная крутизна скатов высокочастотной области достигает
72 дБ / окт (кривая 2), что находится в пределах измеренных значений для крутизны резонансных кривых точек локализации смещений улитки.
Результаты проверки рассмотренной модели позволяют прийти к следующему заключению. Положенное в основу модели представление о возможности существования реальной двухконтурной
резонансной системы с сильной связью контуров полностью подтверждено в реализованной электрической модели [138].
Выявленные интересные особенности эффекта радиозвука могут, по-видимому, найти разнообразное практическое применение.
На основании полученных при исследованиях этого эффекта данных появилось предложение использовать его в медицине, например, в целях профилактики и лечения храпа.
10.3. Принцип действия СВЧ-устройства лечения храпа.
Выбор и обоснование его конструкции
До сих пор не найдено сколько-нибудь эффективного метода решения проблемы храпа. Все разработки и приспособления в этой
области были направлены либо на то, чтобы разбудить захрапев252
шего человека, либо каким-то образом не дать ему захрапеть. Но
проблемы это не снимало, так как, заснув вновь, человек начинал
храпеть. Один из вариантов излечения видится в том, чтобы выработать у больного устойчивую привычку спать в том положении,
когда храпа не возникает. С этой точки зрения оптимальным как
раз и представляется подход, связанный с явлением возникновения сенсорных эффектов при воздействии на человека модулированного импульсного излучения. Возможность применения методики лечения с использованием эффекта радиозвука основывается
на следующих, уже отмечавшихся, экспериментальных фактах:
– ощущение радиозвука возникает у человека при облучении
импульсным СВЧ-излучением с частотой повторения импульсов,
лежащей в звуковом диапазоне частот;
– слышимый радиозвук носит характер высокочастотного свиста, похож на звон в ушах и поэтому является для человека дестабилизирующим фактором;
– чувство дискомфорта усиливается за счет невозможности определения локализации в пространстве источника слышимого звука;
– ощущение радиозвука наиболее сильно выражено при облучении теменной части головы, так как именно она является наиболее
чувствительной к СВЧ-излучению;
– для возникновения эффекта радиозвука достаточно мощностей СВЧ-излучения, меньших, чем мощности, регламентируемые
гигиеническими нормами.
Здесь же необходимо отметить ряд анатомических особенностей
строения органов дыхания человека, связанных с возникновением
храпа. Храп появляется в том случае, когда человек спит в положении, в котором у него происходит западение язычка (имеется
в виду не язык, принадлежащий к органам вкуса, а один из органов, входящих в систему органов дыхания и расположенный в гортани). Следовательно, храп возможно прекратить, если заставить
спящего перевернуться и принять такое положение, в котором не
происходит западения язычка.
Таким образом, принцип действия СВЧ-устройства лечения храпа
обусловлен возможностью возникновения эффекта радиозвука при
облучении импульсным модулированным СВЧ-излучением, а также
анатомическими особенностями строения дыхательных путей человека. Кратко сформулированный он заключается в следующем.
Как известно, человеческий храп, лежащий в полосе частот
100–400 Гц, соответствует звуковому диапазону [138]. Следовательно, его можно использовать для модуляции СВЧ-излучения
253
импульсами со звуковой частотой повторения. Если в дальнейшем
воздействовать этим излучением на теменную часть головы человека, то можно получить выраженный эффект радиозвука. Для
этого достаточно с помощью микрофона принимать звуковые колебания в случае возникновения у спящего пациента храпа, а затем
усиливать их в блоке усиления и обработки сигналов. После этого
усиленный звуковой сигнал необходимо подать на вход импульсного модулятора, где он преобразуется в импульсный сигнал определенной длительности и частоты. Этим сигналом модулируется
СВЧ-излучение, облучению которым затем подвергается пациент.
Под воздействием импульсного модулированного СВЧ-излучения
у храпящего возникает ощущение радиозвука и связанного с ним
чувства дискомфорта. Не просыпаясь, пациент старается избавиться от неприятных ощущений и во сне меняет положение тела
(и язычка в гортани) таким образом, чтобы не слышать радиозвук.
При этом он перестает храпеть. С прекращением храпа соответственно прекращается и облучение пациента, а значит, исчезает
ощущение слышимого радиозвука. После проведения нескольких
сеансов подобного лечения у больного вырабатывается привычка
спать в таком положении, при котором храп отсутствует.
Надо отметить, что у подобного метода лечения есть свои несомненные преимущества. Во-первых, терапевтический эффект достигается во сне, и с этой точки зрения предлагаемый метод бесспорно является комфортным для пациента. Во-вторых, он является не менее удобным для окружающих в том случае, когда лечение
проводится амбулаторно. Это легко объясняется тем, что эффект
радиозвука ощущает на себе только храпящий пациент и только
в моменты возникновения храпа.
Конструкция и схемотехническое решение СВЧ-устройства лечения храпа, использующего эффект радиозвука, определяются
в первую очередь назначением устройства, спецификой его эксплуатации, а также особенностями эффекта радиозвука.
В силу того, что это устройство предназначается для лечения
людей, страдающих храпом, оно устанавливается и эксплуатируется в условиях специальных лечебных учреждений, санаториев,
пансионатов, оздоровительных комплексов и т. п. Очевидно, что
применение устройства лечения храпа возможно и в амбулаторных
условиях. Эти обстоятельства во многом определяют технические
требования к устройству, которые могли бы обеспечить максимальную простоту, удобство и безопасность в работе как для пациента,
так и для медицинского персонала.
254
Конструктивно устройство выполняется в виде двух блоков: антенного блока и блока обработки сигналов. Первый представляет
собой излучающую антенну в виде плоской двухзаходной архимедовой спирали. Применение антенны такой конструкции позволяет удовлетворить все требования, предъявляемые к антенне СВЧустройства лечения храпа. Во-первых, это возможность обеспечения
перекрытия необходимого диапазона частот излучения. Частотный
диапазон, в котором должна работать антенна выбирается в данном
случае исходя из частотно-пороговой кривой для возникновения эффекта радиозвука (см. рис. 10.1). В диапазоне частот 300−1000 МГц
порог возникновения эффекта минимален. Значит, целесообразным является выбор излучающей антенны, способной перекрывать
именно такой диапазон частот. Во-вторых, выбор излучающей антенны в виде плоской спирали объясняется удобством ее эксплуатации, обусловленным малыми продольными и поперечными размерами. В-третьих, применение такой конструкции антенны оправдано с точки зрения психологического восприятия ее пациентом.
Такая антенна может быть спрятана под каким-либо декоративным
элементом, например картиной, висящей на стене и хорошо вписывающейся в общий интерьер. Подобное крепление исключает психологическое давление на пациента. Кроме того, СВЧ-устройство
лечения храпа должно эффективно воздействовать на больного независимо от его положения во время сна, т. е. излучающая антенна
должна быть слабонаправленной и иметь одностороннюю диаграмму направленности. Для получения одностороннего излучения необходимо применять специальный экран-резонатор. И последнее,
поскольку рассматриваемое устройство предполагается эксплуатировать в медицинских учреждениях, то это обстоятельство также
накладывает на выбор конструкции антенны свои требования. На
основании гигиенических нормативов электромагнитных полей,
предъявляемых к медицинской аппаратуре, предельно допустимый
уровень ППМ на данных частотах составляет 10,0 мВт/см2, т. е. антенна должна работать при малых уровнях мощности излучаемого
сигнала. Таким образом, действительно оптимальным для СВЧустройства лечения храпа является выбор излучающей антенны
в виде плоской двухзаходной архимедовой спирали.
Структурная схема рассматриваемого устройства представлена на рис. 10.8. Она продиктована принципом действия СВЧустройства для лечения храпа.
Пуск устройства осуществляется в тот момент, когда спящий
пациент начинает храпеть. Поэтому необходим акустический дат255
Предварительный
усилитель
ПФ
Усилитель
мощности
1
2
Ждущий
мультивибратор
Акустический
датчик
1
Антенна
Генератор
СВЧ
Модулятор
Автоколебательный
2 мультивибратор
Рис. 10.8. Структурная схема СВЧ-устройства лечения храпа
чик (микрофон), который преобразует звуковой сигнал в электрический. Микрофон должен обладать достаточной чувствительностью, чтобы улавливать даже слабые звуки. Для обеспечения удобства и достижения наибольшего эффекта микрофон закрепляется
на спинке кровати больного. Непосредственно с блоком обработки
сигналов он соединяется посредством гибкого кабеля определенной
длины, который при необходимости также можно скрыть от глаз
пациента. С акустического датчика сигнал поступает на предварительный усилитель. Поскольку человеческий храп лежит в полосе частот от 100 до 400 Гц, то целесообразно применить в предварительном усилителе полосовой фильтр на эту полосу звуковых
частот. С выхода предварительного усилителя сигнал подается на
вход усилителя мощности звукового сигнала, где происходит основное усиление.
В СВЧ-устройстве лечения храпа могут быть предусмотрены
два режима работы. В одном из них устройство срабатывает только
в том случае, если человек храпит какое-то определенное время
(например, 10 с). В другом режиме пуск устройства происходит
независимо от длительности звукового сигнала, после чего устройство продолжает работать определенное время независимо от того,
кончился звук или нет. Обеспечение обоих этих режимов требует
применения элементов цифровой электроники. В первом случае
это таймер. Во втором режиме в составе структурной схемы предусматриваются мультивибраторы.
Поскольку для создания эффекта радиозвука необходимо
воздействие на человека импульсного модулированного СВЧизлучения, то в состав структурной схемы блока обработки сигналов входит модулятор. Он вырабатывает на основе звукового
сигнала импульсы заданной частоты и длительности, с помощью
256
которых осуществляется импульсная модуляция СВЧ-излучения.
СВЧ-сигнал вырабатывается генератором. Выбор активного элемента для СВЧ-генератора определяется несущей частотой излучения, поэтому генератор может быть выполнен либо на транзисторе,
либо на диоде Ганна, либо на лавино-пролетный диод и др.
Антенный блок и блок обработки сигналов соединены между
собой коаксиальным кабелем. Как упоминалось выше, к блоку обработки сигналов присоединяется посредством гибкого кабеля акустический датчик (микрофон). Разъем для него предусмотрен на
передней панели блока. Блок антенной системы крепится стационарно к стене помещения, где находится пациент. На задней панели антенного блока делается отверстие для кабеля, соединяющего
через СВЧ-разъем антенную систему с основным блоком устройства – блоком обработки сигналов. В нем, свою очередь, должен
быть предусмотрен блок управления работой устройства и блок индикации. Первый обеспечивает выбор соответствующего режима
работы устройства, второй – позволяет оценивать параметры текущего режима. Вся конструкция блока обработки сигналов и управления устанавливается на специальном столе.
257
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В предлагаемом учебном пособии рассмотрены процессы, лежащие в основе взаимодействия КВЧ-излучения низкой интенсивности и живых организмов различной степени сложности. Механизм
взаимодействия электромагнитных излучений нетепловой интенсивности и биологических сред остается до конца не изученным.
Авторами предпринята попытка обобщить накопленный научный
материал и изложить несколько научных гипотез и концепций,
возможно лежащих в основе достижения положительных биологических эффектов при использовании КВЧ-излучений для лечения
различных заболеваний. Приведенные примеры успешного применения КВЧ-излучения в медицинской клинической практике позволяют утверждать перспективность этого направления в современной физиотерапии и как самостоятельного вида воздействия, и
в комплексном использовании с другими видами физиотерапевтических воздействий. Актуальной, по мнению авторов, представляется разработка современного физиотерапевтического аппаратного комплекса, создание новых методик воздействия, поиск новых
физиотерапевтических факторов и их комбинаций.
258
СЛОВАРЬ МЕДИЦИНСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ
ТЕРМИНОВ
Агглютинация (от лат. agglutinatio – склеивание), склеивание в комочки и выпадение в осадок из однородной взвеси бактерий, клеточных
элементов крови и др. Агглютинация происходит под воздействием особых
веществ антител – агглютининов, накопляющихся в сыворотке крови человека или животных при различных инфекционных заболеваниях или
иммунизации. Реакция А. используется для определения групп крови,
вида и типа микробов многих инфекционных заболеваний и т. п. [139].
Агрегация клеток – слипание клеток в многоклеточное образование –
агрегат. Агрегация происходит как при нормальном развитии организмов,
так и в эксперименте – после искусственного разобщения клеток, например протеолитическими ферментами* и веществами, связывающими ионы
кальция. При агрегации клетки «сортируются»: однотипные слипаются,
а разнотипные остаются разобщёнными. Способность клеток к агрегации
зависит от температуры и ионного состава среды, а, по некоторым данным,
также от появления на поверхности клеток специфических веществ белковой природы, облегчающих их слипание [139].
Аденома (от греч. aden – железа и -ōma – суффикс в названиях опухолей) – доброкачественная опухоль молочной, щитовидной и др. желез, а
также желез слизистых оболочек, напр., желудка; сохраняет строение исходной железистой ткани [139].
Аднексит (от лат. adnexa – придатки) – воспаление придатков матки
(маточных труб и яичников), вызванное стафило-, стрепто- или гонококками, кишечной палочкой и др. микробами [139].
Адренергический – термин применяется для описания нервных волокон, использующих в качестве нейромедиатора* норадреналин [139].
Адсорбция (от лат. ad – приставка, означающая присоединение, и
sorbeo – поглощаю) – поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем твердого тела (адсорбента) или жидкости [139].
Акросома (от греч. ákron – вершина и sōma – тело) – специальная мембранная структура в передней части головки сперматозоида. Разрушается
непосредственно перед оплодотворением (акросомная реакция) с образованием ряда ферментов*, которые облегчают проникновение сперматозоида
в яйцеклетку [139].
Акупункту́ра (от лат. acus – игла и punctura (pungo, pungere) – колоть,
жалить) – метод воздействия на организм, представляющий собой постановку специальных игл в различные точки на теле, а также манипулирование этими иглами. Метод используется для снятия боли или в лечебных
целях. Является отдельным направлением в традиционной китайской медицине. Синонимами являются: иглорефлексотерапия, рефлексотерапия,
иглоукалывание [139].
Алгезиметрия – определение порога болевой чувствительности [139].
Аллергодерматоз – см. дерматоз аллергический.
Алопе́ция (лысость, от греч. ἀλωπεκία через лат. alopecia – облысение,
плешивость) – патологическое выпадение волос, приводящее к их по259
редению или полному исчезновению в определенных областях головы
или туловища. К наиболее распространенным видам алопеции относится андрогенетическая (androgenetic), диффузная или симптоматическая
(effluviums), очаговая или гнездная (areata), рубцовая (scarring) [139].
Анастомоз (от греч. anastomosis – отверстие, выход) – 1) у животных и
человека побочная ветвь (канал), соединяющая сосуды, нервы, выводные
протоки, полые органы;. искусственный анастомоз накладывают оперативным путем; 2) у высших растений соединение проводящих пучков в
листьях, узлах стеблей и др. структурах; 3) у грибов соединение или срастание сообщающихся между собой гиф грибницы [139].
Анастомоз артериоловенулярный (Arteriovenous Anastomosis) – шунтирующий кровеносный сосуд, соединяющий артериолу* непосредственно
с венулой*, минуя капилляры. Артериоловенулярные анастомозы расположены в коже губ, носа, ушей, подушечках пальцев кистей и стоп ногтевого ложа; их мышечные стенки могут сокращаться с целью уменьшения
кровотока и расширяться, облегчая доступ крови к этим участкам [139].
Ангиопатия (angiopathia; от греч. angos, angeion – сосуд и pathos – страдание, болезнь;) – нарушение тонуса кровеносных сосудов, обусловленное расстройством нервной регуляции и проявляющееся наклонностью к дистонии*,
преходящими спазмами и парезами* сосудов (синоним: вазопатия) [139].
Антикоагулянт (Anticoagulant) – вещество, предотвращающее свертывание крови. Природный антикоагулянт гепарин непосредственно воздействует на свертываемость крови, проявляя свою активность как внутри
человеческого организма, так и на испытуемых образцах в процессе лабораторных исследований крови. Синтетические лекарственные вещества,
такие как фениндион и варфарин, эффективны лишь внутри человеческого организма, так как они воздействуют на свертывающие факторы крови. Однако продолжительность их действия несколько больше, чем у гепарина. Антикоагулянты применяются для предотвращения образования
тромбов, а также для их разрушения при таких заболеваниях, как тромбоз* и эмболия*. Неправильная дозировка этих лекарств может вызвать у
больного геморрагию (кровоизлияние) [139].
Антиоксиданты – вещества, угнетающие процессы свободнорадикального окисления органических веществ в клетке.
Свободные радикалы кислорода, перекись водорода и пероксиды липидов образуются в тканях организма в ходе реакций биологического окисления ряда субстратов и инактивируются некоторыми биологическими
(эндогенными) антиоксидантами, среди которых важное значение имеют соответствующие ферменты. Так, инактивация свободных радикалов
кислорода происходит под влиянием фермента супероксиддисмутазы, а
инактивация перекиси водорода – под влиянием каталазы и пероксидазы.
Биологическими А. являются также аминокислоты (цистеин, метионин,
глутатион) и белки, содержащие сульфгидрильные группы, фосфолипиды
(лецитин, кефалин) и другие эндогенные вещества, связывающие свободные радикалы и разлагающие перекиси. Содержание биологических А. в
тканях может уменьшаться при старении организма, витаминной недостаточности (например, при гиповитаминозах Е, С, Р и К, интоксикациях и
260
т. п.). Активация процессов свободнорадикального окисления наблюдается при атеросклерозе, ишемической болезни сердца, воспалительных процессах, воздействии на организм ионизирующего излучения, ультразвука,
интоксикациях кислородом и др. [139].
Антитела – глобулярные белки (иммуноглобулины) плазмы крови человека и теплокровных животных, обладающие способностью специфически связываться с антигенами. Взаимодействуя с микроорганизмами,
препятствуют их размножению или нейтрализуют выделяемые ими токсические вещества. При некоторых патологических состояниях в организме появляются антитела к собственным антигенам, что вызывает повреждение различных органов. Реакции антител с антигеном применяют для
диагностики различных болезней, идентификации микроорганизмов и некоторых веществ [139].
Антитела моноклональные – антитела, продуцируемые отдельными
клонами плазматических клеток, напр. клетками плазмоцитом* [139].
Антитромбин – общее название группы веществ, содержащихся в плазме крови и являющихся физиологическими антагонистами тромбина*,
разрушая и нейтрализуя его [139].
Апоптоз (от греч. apoptosis – «отпадающий») – генетически обусловленный процесс физиологической гибели клеток [139].
Артерио́лы (Arteriole)– мелкие артерии мышечного типа диаметром
менее 300 мкм, по току крови непосредственно предшествующие капиллярам. Характерная их особенность – преобладание в сосудистой стенке
гладкомышечного слоя, благодаря которому артериолы могут активно менять величину своего просвета и, таким образом, сопротивление. Благодаря сужению и расширению просвета под влиянием вегетативной нервной
системы артериолы являются главными регуляторами кровотока и артериального давления в теле человека. Участвуют в регуляции общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС) [139].
Артериола предкапиллярная (a. precapillaris) – конечный отдел ветвления артерий, переходящий в капилляры (синонимы: метартериола,
прекапилляр) [139].
Артроз (Аrthrosis) – общее название болезней суставов, в основе которых лежит дегенерация суставного хряща, приводящая к его истончению
и разволокнению, обнажению подлежащей кости, костным разрастаниям
и нарушению конгруэнтности* суставных поверхностей (синоним: остеоартроз) [139].
Ацидоз (acidosis; от лат. acidus – кислый) – 1) одна из форм нарушений
кислотно-щелочного равновесия организма; характеризуется абсолютным или относительным избытком кислот, т. е. веществ, отдающих ионы
водорода (протоны), по отношению к основаниям, присоединяющим их;
2) форма нарушения кислотно-щелочного равновесия в организме, характеризующаяся сдвигом соотношения между анионами кислот и катионами
оснований в сторону увеличения анионов [139].
Бронхиа́льная а́стма – хроническое воспалительное заболевание дыхательных путей с участием разнообразных клеточных элементов. Ключе261
вым звеном является бронхиальная обструкция (сужение просвета бронхов), обусловленная специфическими иммунологическими (сенсибилизация и аллергия) или неспецифическими механизмами, проявляющаяся
повторяющимися эпизодами свистящих хрипов, одышки, чувства заложенности в груди и кашля. Бронхиальная обструкция обратима частично или полностью, спонтанно или под влиянием лечения. Распространённость в мире составляет от 4 до 10 %. Для лечения используются симптоматические препараты, предназначенные для купирования приступа, и
препараты базисной терапии, воздействующие на патогенетический механизм заболевания [139].
Бурсит – воспаление околосуставных слизистых сумок при повторных
ушибах, трении, проникновении инфекции и др. [139].
Вазоактивный – влияющий на тонус и диаметр просвета кровеносных
сосудов, особенно артерий. К вазоактивным относятся такие факторы, как
эмоциональное возбуждение, артериальное давление, содержание углекислого газа в атмосфере и температура окружающей среды. Некоторые
из них влияют на сосуды непосредственно, другие же первоначально воздействуют на сосудодвигательный центр головного мозга, а уже от него информация поступает к сосудам [139].
Вазодилатация (от лат. dilatatio – расширение) – увеличение просвета кровеносных сосудов, обусловленное преходящим снижением тонуса
мышц сосудистой стенки (синоним: дилатация сосудов) [139].
Вазодилататор – лекарственное вещество, вызывающее расширение кровеносных сосудов и увеличение кровотока в них. Эти вещества используются
для снижения повышенного артериального давления при гипертензии [139].
Вазомоторный – контролирующий процесс сокращения и расслабления мышечной оболочки стенок кровеносных сосудов (особенно артерий),
а следовательно, и просвета кровеносных сосудов [139].
Васкулит (от лат. vasculum – сосудик) – воспаление стенки мелких
кровеносных сосудов при инфекционных и инфекционно-аллергических
заболеваниях (ревматизм, сепсис, сыпной тиф и др.). Часто сочетается с
тромбозом сосуда (тромбоваскулит) [139].
Васкулярный (vascularis; лат. vasculum уменьшит, от vas сосуд) – сосудистый; относящийся к сосудам [139].
Вегетососудистая дистония (ВСД) – полиэтиологический синдром, характеризующийся дисфункцией вегетативной (автономной) нервной системы (ВНС), и функциональными (т. е. не органическим) нарушениями
со стороны практически всех систем организма (в основном сердечнососудистой) (синонимы: нейроциркуляторная дистония, невроз сердца, неврастения, психовегетативный синдром, вегетоневроз, кардионевроз, ангиовегетососудистая дистония) [139].
Венула (Venule) – мелкий кровеносный сосуд, являющийся продолжением сети капилляров. Множество венул, сливаясь между собой, образует
вену [139].
Вертебральный (vertebralis; от лат. vertebra – позвонок) – позвоночный, относящийся к позвонкам [139].
262
Вирулентный (лат. virulentus – ядовитый) – биол. болезнетворный,
способный вызвать заболевание, заразный [139].
Висцеральный (от лат. viscera – внутренности) – в анатомии – внутренностный, относящийся к внутренним органам, напр., висцеральный листок плевры [139].
Гастралгия (от греч. gaster – желудок и algos – боль) – схваткообразные
боли в области желудка, возникающие при заболеваниях самого желудка,
а также при вегетативных неврозах и некоторых др. заболеваниях [139].
Гастродуоденит (gastroduodenitis; gastro – желудок и duodenum – двенадцатиперстная кишка) – клинико-морфологическая форма хронического гастрита, при которой поражены слизистые оболочки выходной части
желудка и двенадцатиперстной кишки; характеризуется выраженными
болями в надчревной* области (синонимы: гастрит гипертрофический гранулярный, гастропатия гипертрофическая гиперсекреторная) [139].
Гемангиома – доброкачественная опухоль кровеносных сосудов. Часто
образуется на поверхности кожи, напоминая родимое пятно [139].
Гемодинамика (от греч. haima – кровь, и dynamis – сила) – движение
крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического
давления в различных участках кровеносной системы (кровь движется из
области высокого давления в область низкого). Зависит от сопротивления
току крови стенок сосудов и вязкости самой крови. О гемодинамике судят
по минутному объему сердца [139].
Гемокоагуляция – см. Коагуляция.
Гемолиз – разрушение эритроцитов. В организме человека гемолиз
может развиваться в результате приобретенного дефекта самих эритроцитов или вследствие отравления, инфекционного заболевания, действия
антител; часто он наблюдается также после переливания крови, если кровь
была подобрана неправильно. Обычно гемолиз приводит к развитию у человека анемии. Гемолиз образцов крови может быть результатом ее неправильного сбора или хранения или может вызываться искусственно, являясь частью специального лабораторного исследования (синоним: гемолизация) [139].
Гемопоэз (Haemopoiesis от греч. haima – кровь и poiesis – сотворение) –
процесс образования клеток крови и тромбоцитов, протекающий в течение
всей жизни человека и приводящий к замене старых клеток новыми (при
этом старые клетки удаляются из кровообращения). У здоровых взрослых
людей гемопоэз осуществляется в красном костном мозге, а во время эмбрионального развития и в раннем детстве, также как и в случае некоторых
заболеваний, он может проходить в каких-либо других местах (внемедуллярный гемопоэз). Самыми незрелыми клетками костного мозга являются
стволовые клетки. Именно с них начинается процесс кроветворения. Стволовые клетки превращаются в юные или незрелые клетки крови, такие,
как эритроциты или различные типы белых кровяных клеток (синоним:
кроветворение) [139].
Гемостаз (от греч. haima – кровь и stasis – стояние) – комплекс реакций организма, направленных на предупреждение и остановку кровотече263
ний. В клинической практике термин «гемостаз» используют также для
обозначения лечебных мероприятий, способствующих купированию кровотечений [139].
Гемоцитобласт (haemocytoblastus; от греч. haima – кровь, kytos – вместилище, клетка и blastos – росток, зародыш) – термин, предложенный
А. А. Максимовым для обозначения недифференцированной кроветворной
клетки, являющейся, по его мнению, родоначальным клеточным элементом кроветворения [139].
Гидраденит (от греч. hidros – пот и aden – железа) – гнойное воспаление потовых желез, чаще подмышечных, с резко болезненной припухлостью, покраснением; вызывается стафилококком. К гидродениту предрасполагают потливость, истощение, малокровие, нарушение личной гигиены [139].
Гидратация (от греч. hydor – вода), присоединение воды к молекулам,
атомам или ионам. Может осуществляться без разрушения или с разрушением молекул воды. Гидратация без разрушения молекул воды приводит
к гидратам. Обусловлена электростатическими и ван-дер-ваальсовыми
взаимодействиями, координационными и иногда водородными связями.
Гидратация в растворе – частный случай сольватации*. Гидратация –
важный фактор, обусловливающий растворимость веществ в воде, электролитическую диссоциацию, распределение веществ между фазами в
многокомпонентных системах, содержащих воду, кинетику и равновесие
реакций в водных растворах, образование кристаллогидратов. Гидратация является движущей силой электролитической диссоциации – источником энергии, необходимой для разделения противоположно заряженных ионов [139].
Гидрофобность (от греч. hydor – вода и phobos – страх, боязнь) – неспособность вещества (материала) смачиваться водой. К гидрофобным
веществам относятся, например, многие металлы, жиры, воски, кремнийорганические жидкости. Гидрофобность – частный случай лиофобности*.
Вещества могут быть отнесены к гидрофильным или гидрофобным по их
способности к гидратации – присоединению отдельными молекулами вещества молекул воды, которое часто приводит к образованию соединений
определенного состава – гидратов. Например, белки, углеводы, крахмал –
гидрофильны, так как набухают и коллоидно растворяются в воде, а каучуки и др. полимеры – гидрофобны [139].
Гипербарическая оксигенация (от греч. hyper – чрезмерно, baros – тяжесть и лат. oxygenium– кислород) – лечение кислородом под повышенным давлением (в барокамере) (синоним: оксигенобаротерапия) [139].
Гиперестезия (hyperaesthesia; от греч. hyper – чрезвычайно и aisthesis –
ощущение, чувство) – повышенная чувствительность к раздражителям,
воздействующим на органы чувств [139].
Гиперплази́я (hyperplasia; греч. hyper – чрезмерно и plasis – образование, формирование) – увеличение числа структурных элементов ткани
или органа за счет деления клеток. Развивается в результате разнообразных влияний, стимулирующих клеточное размножение (тканевые стимуляторы роста, антигенные раздражители, онкогенные вещества, нейроэн264
докринные влияния, утрата части органа или ткани и др.). К физиологической гиперплазии относятся размножение эпителия молочных желез во
время беременности, железистая гиперплазия эндометрия в предменструальном периоде и т. п. Примером гиперплазии, развивающейся в патологических условиях, является увеличение числа структурных элементов
миелоидной ткани при некоторых формах анемии. Гиперпластические
процессы в лимфоретикулярной ткани лимфатических узлов, селезенки,
лимфоидных образований слизистых оболочек лежат в основе иммунного
ответа, например при инфекционных болезнях [139].
Гипертония (от греч. hyper – чрезмерно и tonos– напряжение) – 1) повышение тонуса тканей; 2) повышенное артериальное давление (гипертензия) – признак гипертонической болезни или вторичных (т. н. симптоматических) гипертоний при нефрите, атеросклерозе аорты, феохромоцитоме и других заболеваниях [139].
Гликемия (от греч. glykys – сладкий и haima – кровь) – содержание сахара в крови. При ряде заболеваний и некоторых состояниях количество
сахара в крови может или повышаться – гипергликемия, или снижаться –
гипогликемия [139].
Глобула – 1) состояние (набор конформаций) полимерной цепи, в котором флуктуации концентрации звеньев малы: их радиус корреляции значительно меньше размера макромолекулы; концентрация звеньев в глобулярном состоянии значительно выше, чем в полимерном клубке, причем
эта концентрация постоянна во всем объеме глобулы, кроме тонкого слоя
на поверхности (например, межфазной границы полимер/растворитель),
называемого опушкой глобулы; 2) в астрономии – тёмная газопылевая туманность [139].
Гомеоста́з (от греч. stasis – неподвижность, состояние) – способность
живых организмов сохранять относительное динамическое постоянство
состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций в условиях изменяющейся внешней среды. Предположение о существовании физиологических механизмов, обеспечивающих
подобное равновесие, было высказано французским физиологом К. Бернаром в сер. 19 в. В 1930-х гг. американский физиолог У. Кеннон ввёл термин «гомеостаз». У человека и высших животных гомеостаз обеспечивает
постоянство объёма, клеточного и гуморального состава крови, тканевой
жидкости и лимфы, температуры тела, кровяного давления и других показателей, что достигается за счёт взаимодействия нервной системы и желёз
внутренней секреции (нейрогуморальная регуляция). Особо важную роль
играют кора больших полушарий головного мозга, гипоталамус, гипофиз,
эндокринные железы. К наиболее совершенным механизмам гомеостаза
относятся процессы терморегуляции. Нарушения механизмов, обеспечивающих постоянство внутренней среды человека, расцениваются как «болезни гомеостаза» [139]. Гранулоцит нейтрофильный (g. Neutrophilus) – гранулоцит, зернистость
которого выявляется при окрашивании нейтральными красителями [139].
Гуморальный (humoralis; от лат. humor – влага, жидкость) – относящийся к жидким внутренним средам организма [139].
265
Декомпенсация (от лат. compensatio – возмещение) – расстройства деятельности организма, возникающие при неспособности его приспособительных механизмов компенсировать вызванные болезнью нарушения
[139].
Денервация – разобщение связей какого-либо органа или ткани организма с нервной системой в результате механического (напр., хирургического) нарушения целости проводников, химического или физического
воздействия, нарушающего проведение возбуждения в нервных волокнах
и синапсах; в клинической практике Д. используется как метод лечения
невритов, невралгии и др. [139].
Дерматоз – общее название различных поражений кожи и ее придатков (синоним: кожные болезни) [139].
Дерматоз аллергический (dermatosis allergica) дерматоз, обусловленный повышенной чувствительностью организма к каким-либо внешним
факторам (аллергенам) [139].
Дерматом представляет собой специальный медицинский инструмент
для снятия тонкого кожного лоскута с донорского участка для последующей пересадки. Применяется преимущественно в комбустиологии* с целью получения трансплантата для пластики ожогового дефекта после ожогов 3-й степени [139].
Десенсибилизация – в биологии – уменьшение или исчезновение повышенной чувствительности (сенсибилизации) организма к повторному введению чужеродного для него вещества [139].
Десорбция (от лат. de – приставка, означающая удаление, и sorbeo – поглощаю), удаление адсорбированного вещества с поверхности адсорбента;
процесс, обратный адсорбции [139].
Дискэктомия (discectomia) – хирургическая операция удаления межпозвоночного диска [139].
Диспепсия (dyspepsia) – нарушение процесса пищеварения, обычно
проявляющееся болью или неприятными ощущениями в нижней части
груди или живота, которые могут возникать после еды и иногда сопровождаться тошнотой или рвотой [139].
Дистальный (от лат. disto – отстою) – в анатомии – расположенный
дальше от срединной плоскости тела (в руке кисть – дистальный отдел)
или от основного органа соответствующей системы (дистальные сосуды находятся дальше от сердца) [139].
Дихроизм (от греч. dichroos – двухцветный), различная окраска кристаллов, обладающих двойным лучепреломлением, при взаимно перпендикулярных направлениях наблюдения – вдоль оси кристалла и перпендикулярно к ней. Дихроизм обусловлен зависимостью поглощения
от направления поляризации и длины волны света. Открыт в 1809 году
французским ученым П. Л. А. Кордье на минерале, названном кордиеритом. Дихроизмом обладает александрит, имеющий голубоватую и светло-сиреневую окраску в разных направлениях наблюдения. Предельный
случай дихроизма – полное поглощение лучей одной поляризации и пропускание другой – используется в дихроичных пленках – поляроидах
[139].
266
Захарьина-Геда зоны (Г. А. Захарьин, 1829–1897, отеч. терапевт;
Н. Head, 1861–1940, англ. невропатолог) – области кожи, в которых при
заболеваниях определенных внутренних органов возникают отраженные
боли, а также болевая и температурная гиперестезия*. Существует определенная схема расположения зон Захарьина-Геда на туловище и конечностях; также зоны Захарьина-Геда обнаружены в области головы и шеи
(синоним: Геда зоны) [139].
Изопатия – использование автонозодного* (аутонозодного) препарата,
приготовленного из непатогенного материала самой болезни или самого
больного, например, из крови самого пациента [139].
Иммунокомпетентные клетки (от иммунитет и лат. competens, род.
падеж competentis – подходящий, соответствующий) – клетки иммунной
системы организма, способные специфически взаимодействовать с антигеном (синоним: иммуноциты) [139].
Иммуносупрессия или иначе иммунодепрессия – угнетение иммунитета по той или иной причине. Иммуносупрессия бывает физиологической
(необходимой в определённых ситуациях для организма), патологической
(при различных заболеваниях и патологических состояниях) и искусственной, вызываемой приемом ряда иммуносупрессивных препаратов и
(или) ионизирующими излучениями [140].
Инвазивный – 1) способный проникать в организм (человека, животных и растений) и распространяться в нём; 2) основанный на введении в
полости организма специальных инструментов [139]. Иннервация (от лат. in – в, внутри и нервы) – связь органов и тканей с
центральной нервной системой при помощи нервов. Различают иннервацию афферентную или центростремительную (от органов и тканей к центральной нервной системе), и эфферентную или центробежную (от центральной нервной системы к органам и тканям) [139].
Инсеминация – см. Искусственное оплодотворение.
Инсомния (от лат. somnus – сон) – бессонница, агрипния, нарушения
сна. Бессоница проявляется сокращением длительности ночного сна,
поздним засыпанием, ранним пробуждением, многократным прерыванием сна в течение ночи. Сон при бессоннице нарушается и качественно – становится более поверхностным, сокращается продолжительность
глубокого сна, нарушается соотношение между стадией сна, сопровождающегося сновидениями, и стадией сна без сновидений. Бессонница
встречается при неврозах, некоторых сердечнососудистых и психических заболеваниях, нейроинфекциях, а также при повреждениях образований головного мозга, регулирующих правильное чередование сна и
бодрствования. У здоровых людей бессонница может появляться после
физического или умственного перенапряжения, утомления, сильных
переживаний и т. п. Полное отсутствие ночного и дневного сна в течение сколько-нибудь длительного времени практически не встречается
[139].
Интактный (от лат. intactus – нетронутый) – неповрежденный, не вовлеченный в какой-либо процесс [139].
267
Интерлейкин – любое вещество из семейства белков, которые контролируют протекание гемопоэза* и иммунных реакций. Сейчас установлено
наличие двенадцати интерлейкинов.
Инфаркт (от лат. infarctus – набитый) – очаг омертвления в тканях
вследствие нарушения их кровоснабжения при спазме, тромбозе, эмболии
сосудов (инфаркт миокарда, почки и т. д.) [139].
Инфаркт миокарда – сердечнососудистое заболевание, характеризующееся образованием инфаркта в мышце сердца в результате нарушения
коронарного кровообращения (атеросклероз, тромбоз, спазм венечных артерий). Развитию инфаркта миокарда (большей частью на фоне приступов
стенокардии) способствуют гипертоническая болезнь, сахарный диабет,
ожирение, курение, малоподвижный образ жизни, нервное перенапряжение. Основные проявления: длительный приступ острых сжимающих болей в центре или левой половине грудной клетки, ощущение страха, удушья, коллапс, повышение температуры, изменения в крови и на электрокардиограмме [139].
Ирритация – возбуждение, раздражение.
Искусственное осеменение – комплекс методов лечения бесплодия,
включающий оплодотворение путем искусственного осеменения, т. е. введения в половые пути женщины спермы мужа или донора (синоним: инсеминация) [139].
Ишемическая болезнь сердца (ИБС) – сердечнососудистое заболевание, характеризующееся нарушениями коронарного кровообращения и
ишемией* миокарда. Формы ИБС: стенокардия, инфаркт миокарда, атеросклеротический кардиосклероз и др. [139].
Ишемия (от греч. ischo –задерживаю, останавливаю и haima – кровь), –
местное обескровливание в результате функционального (спазм) или органического сужения, либо закрытия просвета питающего сосуда. Резкая
длительная ишемия приводит к инфаркту* [139].
Карбункулез – болезнь, характеризующаяся появлением на теле множества карбункулов [139].
Кардиосклероз (от греч. kardia – сердце и sklēros – твёрдый) – разрастание в мышце сердца соединительной ткани на месте гибели мышечных
волокон, утрата эластичности сердечной мышцы и снижение ритма её
сокращения главным образом при атеросклерозе венечных сосудов и миокардитах. Основные проявления – сердечная недостаточность, аритмии
сердца [139].
Кетоацидоз (ketoacidosis; от лат. acidum – кислота) – ацидоз, обусловленный избыточным содержанием в крови кетоновых* тел [139].
Кетоновые тела – группа органических соединений (бета-оксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота и ацетон), являющихся промежуточными продуктами обмена жиров, углеводов и белков; появление повышенного количества К. т. в крови и моче свидетельствует о нарушении углеводного и жирового обмена (синоним: ацетоновые тела) [139].
Кренига поля (G. Krönig, немецкий врач, 1856–1911) – симметричные
участки ясного перкуторного* звука между ключицей и остью лопатки.
268
Ширина каждого поля у лиц разного телосложения колеблется от 3 до 8 см.
Из-за более низкого стояния верхушки правого легкого правое поле может
быть в норме на 1–1,5 см ниже левого. Разница в ширине правого и левого
поля иногда связана с асимметричным развитием плечевого пояса. Ширина К. п. характеризует степень воздушности верхушек легких. Двустороннее расширение К. п. отмечается при диффузной эмфиземе легких, остром
вздутии легких во время приступа бронхиальной астмы [139].
Коагуляция (от лат. coagulatio – свертывание, сгущение) – сложный
биологический процесс образования в крови нитей белка фибрина, образующих тромбы, в результате чего кровь теряет текучесть, приобретая творожистую консистенцию (синонимы: свёртывание крови, гемокоагуляция)
[140].
Коарктация аорты (от лат. coarctatio – сжатие)–1) врожденное сегментарное сужение аорты в области ее перешейка либо дистальнее артериальных протока или связки; 2) аномалия развития аорты в виде ее сужения
на ограниченном участке, чаще у места перехода дуги в нисходящий отдел
[139].
Комбустиоло́гия, или ожо́говая медици́на – сравнительно молодая отрасль медицины, изучающая тяжёлые ожоговые поражения и связанные с
ними патологические состояния, в частности, ожоговый шок, а также методы лечения таких состояний [140].
Конгруэнтность (от лат. congruens, род. падеж congruentis – соразмерный, соответствующий, совпадающий) – эквивалентность размера и формы. Конгруэнтными называют такие геометрические фигуры, которые
полностью совпадают при наложении. Если фигуры для полного совпадения необходимо изменить (поменять масштаб или зеркально развернуть),
они называются подобными [139].
Контринсулярные факторы – химические вещества, подавляющие
действие инсулина, напр. гормоны передней доли гипофиза, кортикостероиды, катехоламины, синальбумин, свободные жирные кислоты [139].
Конформация (от лат. conformatio – форма, построение, расположение) молекул – геометрические формы, которые могут принимать молекулы органических соединений при вращении атомов или групп атомов
(заместителей) вокруг простых связей при сохранении неизменными порядка химической связи атомов (химического строения), длины связей и
валентных углов. Молекулы, отличающиеся только своими К., называются конформерами, или поворотными изомерами. Существование конформации обусловлено пространственным взаимодействием (например, отталкиванием, притяжением, образованием водородных связей) не связанных
между собой заместителей, в т. ч. и атомов водорода [139]. Коронарная недостаточность – анатомо-функциональные нарушения
коронарного кровообращения, ведущие к кислородному голоданию миокарда*; лежит в основе ишемической болезни сердца [139].
Кортиев орган (по имени А. Корти) – спиральный орган (organum
spirale), рецепторная часть слуховой системы у млекопитающих; преобразует энергию звуковых колебаний в нервное возбуждение. В процессе
эволюции формируется на основе улитки позвоночных как высшая стадия
269
её развития. К. о. расположен на основной мембране в улитковом канале
внутреннего уха, заполненном эндолимфой*, и состоит из ряда внутренних
(у человека 3,5 тыс.) и 3–5 рядов наружных (у человека 12 тыс.), воспринимающих звук волосковых клеток, от которых отходят волокна слухового
нерва. Волосковые клетки (имеют по 30–60 волосков) располагаются в нишах, образуемых опорными клетками К. о. Считают, что основную рецепторную функцию выполняют наружные волосковые клетки, число рядов
которых (наряду с шириной, толщиной и участками базилярной мембраны) определяет различия чувствительности рецепторной системы у разных видов млекопитающих к звуковым колебаниям разных частот. Высокие частоты вызывают колебания в нижних отделах улитки, ближайших
к отверстию овального окна лабиринта, низкие – в верхних, удалённых от
овального окна [139].
Латентный период (скрытый период) – 1) в физиологии – время от момента воздействия какого-либо раздражителя на организм до появления
ответной реакции; определение латентного периода имеет значение в психологии; 2) латентный период беременности – временная задержка развития оплодотворенного яйца у ряда млекопитающих (соболь, барсук, косуля и др.); 3) в медицине – период скрытого протекания заболевания [139].
Латеральный (от лат. lateralis – боковой, от latus – бок) – расположенный сбоку, удаленный от срединной продольной плоскости тела [139].
Ле Шателье – Брауна принцип был провозглашен в 1888 г. французским химиком Анри Луи Ле Шателье (1850–1936). Он формулируется
следующим образом: если потревожить систему, находящуюся в состоянииравновесия, то система стремится нейтрализовать нарушения и восстановить равновесие. Обоснован К. Брауном в термодинамике (1887) [139].
Лейкопоэз – процесс образования лейкоцитов; обычно протекает в кроветворной ткани костного мозга (синонимы: лейкогенез, лейкоцитопоэз)
[139].
Лейкоциты (от греческого leukos – белый и kytos – вместилище, здесь –
клетка) – бесцветные клетки крови человека и животных. Образуются в
органах кроветворения. Все типы лейкоцитов (лимфоциты, моноциты, базофилы, эозинофилы и нейтрофилы) имеют ядро и способны к активному
движению. В организме поглощают бактерии и отмершие клетки, вырабатывают антитела. В 1 мм3 крови здорового человека содержится 4 – 9 тыс.
лейкоцитов [139].
Лейкоцитарная формула – процентное соотношение различных форм
лейкоцитов в крови (в окрашенном мазке). Изменения лейкоцитарной
формулы могут быть типичными для определенного заболевания [139].
Лиганд (от лат. ligo – связываю) – атом, ион или молекула, непосредственно связанная с одним или несколькими центральными (комплексообразующими) атомами металла в комплексном соединении. Чаще всего
такое связывание происходит с образованием так называемой «координационной» донорно-акцепторной связи, где лиганды выступают в роли
основания Льюиса, т. е. являются донорами электронной пары. При присоединении лигандов к центральному атому химические свойства ком270
плексообразователя и самих лигандов часто претерпевают значительные
изменения [139].
Лимфоциты – одна из форм незернистых лейкоцитов. Выделяют 2 основных класса лимфоцитов. В-лимфоциты происходят из костного мозга;
из них формируются плазматические клетки, вырабатывающие антитела.
Т-лимфоциты происходят из тимуса*. Лимфоциты участвуют в развитии и
сохранении иммунитета, а также, вероятно, поставляют питательные вещества другим клеткам [139].
Лимфоцитоз – увеличение числа лимфоцитов в единице объема крови.
Может быть проявлением некоторых инфекционных заболеваний, болезней крови [139].
Лиофилизация (от греч. lýo – растворяю и philéo – люблю) – метод обезвоживания биологического материала, заключающийся в его замораживании с последующей сушкой в вакууме; применяется для обеспечения
сохранности основных свойств биопрепаратов, плазмы крови, пищевых
продуктов при их длительном хранении [139].
Липиды (от греч. lipos – жир) – обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных – из
спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Содержатся во всех живых клетках. Липиды – один из основных компонентов биологических мембран. Образуют энергетический резерв организма,
участвуют в передаче нервного импульса, в создании водоотталкивающих
и термоизоляционных покровов и др. К липидам относят некоторые жирорастворимые вещества, в молекулы которых не входят жирные кислоты.
Многие липиды – продукты питания, используются в промышленности и
медицине [139].
Лиофобность (от греч. lуо – растворяю и phobos – страх, боязнь (букв. –
боязнь растворения)) – свойство вещества слабо взаимодействовать с граничащими с ним растворителями [139].
Липосо́мы (греч. lipos –жир и sōma –тело) – искусственно получаемые
сферические частицы, состоящие из одной (моноламеллярные) или многих (мультиламеллярные) липидных бимолекулярных мембран. Л. обычно получают из фосфолипидов, молекулы которых в водной среде самопроизвольно образуют замкнутые структуры. В зависимости от методов получения Л. их размеры варьируют от 25–50 нм до нескольких микрометров и
более (гигантские моноламеллярные Л.). Наряду с плоскими липидными
бислойными мембранами Л. оказались удобной моделью для изучения
разнообразных свойств биологических мембран. Встраивая в Л. фрагменты плазматических или внутриклеточных мембран, различные белки или
ферментные комплексы, изучают механизмы генерации энергии в клетке,
рецепции межклеточных взаимодействий, транспорта воды и различных
веществ через мембраны, а также механизмы взаимодействия с мембранами различных лекарственных препаратов. Л. находят применение в экспериментальной медицине как перспективные носители биологически и
фармакологически активных соединений для направленной доставки их
в соответствующие органы-мишени. С этой целью в состав Л. вводят моно271
клональные* антитела. Немаловажно и то, что оболочка Л. предохраняет
вводимые в организм препараты от быстрой инактивации. Все это открывает хорошие возможности для применения Л. в онкологии, фармакологии, иммунодиагностике, а также для разработки липосомных методов
антимикробной терапии [139].
Макрофаги (полибласты) – клетки мезенхимного* происхождения у
животных и человека, способные к активному захвату и перевариванию
бактерий, остатков клеток и др. чужеродных или токсичных для организма частиц. К макрофагам относят моноциты, гистиоциты и др. [139].
Мастит (от греч. mastos – сосок) – воспалительное заболевание молочной железы у человека и животных, обычно в результате проникновения инфекции через трещины сосков; возникает чаще в послеродовом периоде [139].
Метаболиты – химические вещества, задействованные в метаболических процессах в клетках организмов. Эти вещества принимают участие
в различных биологических обменах энергией, необходимых для роста организма, поддержания его жизнедеятельности и для воспроизведения. Метаболиты бывают первичными, вторичными, промежуточными (подвергающимися дальнейшим биотрансформациям) и конечными, не подвергающимися дальнейшей биотрансформации и экскретируемыми из организма с мочой, калом, потом, выдыхаемым воздухом и др. Первичными
метаболитами называют молекулы, присутствующие во всех клетках организма и необходимые для жизнедеятельности. Они делятся на четыре
категории: углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты. (Примером
первичного метаболита может являться глюкоза – первичный метаболит,
основной и наиболее универсальный источник энергии в организме человека и животных.) Вторичные метаболиты – молекулы, встречающиеся не
во всех клетках и не у всех видов живых организмов [139, 140].
Метод Фолля – нетрадиционный метод медицинской экспресс-диагностики использующий результаты измерения сопротивления кожи на
пальцах для постановки диагноза. Является по существу комбинацией
акупунктуры и гальванометра. Предложен доктором Рейнольдом Фоллем
(Германия) в 1958 г. Метод Фолля не используется в традиционной медицине и не имеет научной основы [140]. Подобные диагностические методы,
основанные на использовании электрического воздействия на традиционные точки китайской акупунктуры, были разработаны японскими учеными Накатане (метод риодораку, т. е. «проводящей линии») и Акабане.
Миелобласт (myeloblast; от греч. myelós – костный мозг, blastos – росток, зародыш) – клетка-предшественница гранулоцита*; миелобласт имеет большое ядро и малое количество цитоплазмы. Обычно миелобласты
присутствуют в кроветворной ткани костного мозга, но могут обнаруживаться и в крови при некоторых заболеваниях; особенно заметным их появление в крови становится в случае развития у человека острой миелобластической лейкемии [139].
Миелопатия (myelopathia, от греч. myelós – костный мозг и pathos –
страдание, болезнь) – общее название некоторых невоспалительных поражений спинного мозга, напр., вызванных его хронической ишемией [139].
272
Миелопатия диабетическая – миелопатия, обусловленная нарушениями углеводного обмена при сахарном диабете и характеризующаяся развитием мелких очагов дистрофии ткани спинного мозга [139].
Миелоциты (от греч. myelós – костный мозг и kýtos – вместилище,
здесь – клетка) одна из форм клеток кроветворной ткани красного
костного мозга у позвоночных животных и человека. Образуются из
гемоцитобластов*, проходя стадию промиелоцита*. Из М. развиваются
зернистые лейкоциты, или гранулоциты. Ядра М. круглые или бобовидные, менее плотные, чем у зрелых лейкоцитов, цитоплазма слабо
базофильная. В норме М. в кровяное русло не поступают, но при некоторых патологических состояниях (напр., при развитии инфекций,
инфильтратов костного мозга или ряда лейкемий) могут появляться
в крови [139].
Миогенный – относящийся к мышцам, формируемый мышцами.
Миография (от греч. mys – мышца и grapho – пишу) – метод исследования функции мышечных групп или отдельных мышц, основанный на графической регистрации их сокращений [139].
Миозит (от греч. mys – мышца) – воспаление скелетных мышц как следствие инфекций, интоксикаций, травм, коллагенозов и др.; проявляется
болями и уплотнением мышц [139].
Миокард (от греч. mys – мышца и kardia – сердце) – мышечная
ткань сердца, составляющая основную часть его массы. Ритмические, координированные сокращения миокарда желудочков и предсердий обеспечиваются проводящей системой сердца [139].
Митоген – любое вещество, которое может стимулировать начало клеточного деления (процесс митоза) [139].
Мономеры (от греч. mono – один и méros – часть) – низкомолекулярные
вещества, молекулы которых способны вступать в реакцию (полимеризацию* или поликонденсацию*) друг с другом или с молекулами других веществ с образованием полимера* [139].
Моноциты – один из типов лейкоцитов. Способны к фагоцитозу*; выделяясь из крови в ткани при воспалительных реакциях, функционируют
как макрофаги * [139].
Надкостница (periosteum) – плотная соединительнотканная пластинка, которая покрывает всю поверхность кости, за исключением ее суставных концов. Наружный слой надкостницы волокнистый, фиброзный; является чрезвычайно плотным и содержит большое количество кровеносных и лимфатических сосудов, а также нервов. Ее внутренний слой остеогенный*, менее плотный; он содержит большое количество остеобластов*
и мало кровеносных сосудов и участвует в образовании молодой костной
ткани. Посредством надкостницы к кости прикрепляются окружающие ее
мышцы, сухожилия и связки [139].
Надчревье (epigastrium) – область живота, ограниченная сверху диафрагмой, снизу горизонтальной плоскостью, проходящей через прямую,
соединяющую наиболее низкие точки десятых ребер (синонимы: надчревный отдел, эпигастральная область, эпигастрий) [139].
273
Нативный (от лат. nativus – врожденный) – в биологии – находящийся
в природном состоянии, не модифицированный, сохранивший структуру,
присущую ему в живой клетке (напр., нативный белок) [139].
Неинвазивный – 1) методы исследования или лечения, во время которых на кожу не оказывается никакого воздействия с помощью игл или различных хирургических инструментов; 2) термин используется для описания опухолей, которые не распространяются на окружающие ткани [139].
Нейрогенный – 1) вызывающий заболевание или нарушение функции
нервной системы; 2) образующийся в нервной ткани; 3) ввызываемый посредством нервной стимуляции [139].
Нейродермит – нервно-аллергическое заболевание кожи: сильный зуд,
уплотнение и подчеркнутый рисунок в очагах поражения, узелковые высыпания, отрубевидное шелушение [139].
Нейромедиатор – химический посредник, освобождающийся из пресинаптического нервного окончания и передающий нервный импульс в синапсе постсинаптичсскому окончанию, мышечному волокну или железе,
которые эти нервы иннервируют. Основными нейромедиаторами в периферической нервной системе являются ацетилхолин и норадреналин (секретируются нервными окончаниями симпатической нервной системы).
В центральной нервной системе наряду с ацетилхолином и норадреналином, нейромедиаторами являются дофамин, серотонин, гаммааминобутировая кислота и некоторые другие вещества [139].
Нейтрофильные гранулоциты или нейтрофилы – сегментоядерные
нейтрофилы, нейтрофильные лейкоциты – подвид гранулоцитарных
лейкоцитов названный нейтрофилами за то, что при окраске по Романовскому они интенсивно окрашиваются как кислым красителем эозином,
так и основными красителями, в отличие от эозинофилов, окрашиваемых только эозином, и от базофилов, окрашиваемых только основными
красителями. Повышение процента нейтрофилов в крови называется относительным нейтрофилезом, или относительным нейтрофильным лейкоцитозом [139].
Норадреналин – гормон мозгового вещества надпочечников и нейромедиатор. Относится к биогенным аминам, к группе катехоламинов. Норадреналин является предшественником адреналина. По химическому
строению норадреналин отличается от него отсутствием метильной группы у атома азота аминогруппы боковой цепи, его действие как гормона во
многом синергично* с действием адреналина [139].
Нозодотерапия – терапия нозодами, раздел гомеопатии [139].
Нозоды – препараты, которые приготовляются из культур микробов,
секретов и патологических экскретов (продуктов заболевания), прививочных препаратов и сывороток, а также патологических органов и тканей и
более не содержат в себе вирулентных* микроорганизмов. Эти исходные
материалы обрабатываются и обогащаются в соответствии с общими гомеопатическими законами и правилами [139].
Нозология (от греч. nosos – болезнь и logos – учение)– учение о болезнях
их классификации и номенклатуре, позволяющее решать основную задачу
частной патологии и клинической медицины: познание структурно-функ274
циональных взаимосвязей при патологии, биологические и медицинские
основы болезней. Иногда нозология то же, что патология [139].
Окислительное фосфорилирование – осуществляющийся в живых
клетках синтез молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной (АДФ) и фосфорной кислот за счёт энергии окисления
молекул органических веществ (субстратов). В результате О. ф. в клетках
накапливается АТФ – важнейшее макроэргическое соединение, расходуемое затем на обеспечение энергией различных процессов жизнедеятельности [139].
Оксигемоглобин – гемоглобин, соединенный с кислородом; переносит
кислород от органов дыхания к тканям, определяет ярко-красный цвет артериальной крови [139].
Осмос (от греч. osmos – толчок, давление) – односторонний перенос
растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану), отделяющую раствор от чистого растворителя или раствора меньшей концентрации. Обусловлен стремлением системы к термодинамическому равновесию и выравниванию концентраций раствора по обе стороны мембраны.
Характеризуется осмотическим давлением; оно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны раствора, чтобы
прекратить осмос. Играет важную роль в физиологических процессах; его
используют при исследовании полимеров, биологических структур [139].
Остеоартро́з (osteoarthrosis: от греч. osleon – кость и arthron – сустав) –
дистрофическое заболевание суставов, обусловленное поражением суставного хряща (синонимы: артроз, деформирующий артроз, деформирующий
остеоартроз) [139].
Остеоартропатия – общее название сочетанных хронических не воспалительных поражений суставов и суставных концов сочленяющихся костей [139].
Остеобласт (osteoblastus, от греч. osleon – кость и blastos – росток, зародыш) – клетка костной ткани, участвующая в образовании ее межклеточного вещества и превращающаяся в остеоцит [139].
Остеогенный – внутренний слой надкостницы*, содержащий большое
количество остеобластов и мало кровеноснфх сосудов и учасвующий в образовании молодой костной ткани [139].
Остеомиелит (от греч. osleon – кость и myelos – мозг) – воспаление костного мозга, обычно с распространением на все слои кости: гематогенное
(вызывается микроорганизмами, заносимыми в костный мозг с током крови) или травматическое (осложняет раны костей, чаще огнестрельные).
Протекает в острой и хронической формах [139].
Остеопоро́з (osteoporosis; от греч. osteon – кость и poros– пора, отверстие) – 1) разрежение костной ткани в результате уменьшения массы кости в единице объема, возникающее при нарушении равновесия между
процессами разрушения и новообразования костной ткани; механизм развития О. зависит от характера вызвавшего его патологического процесса;
2) дистрофия костной ткани с перестройкой ее структуры, характеризующаяся уменьшением числа костных перекладин в единице объема кости,
275
истончением, искривлением и полным рассасыванием части этих элементов [139].
Остеохондроз (osteochondrosis: от греч. osteon– кость и chondros –
хрящ) – дистрофическое поражение суставного хряща и подлежащей костной ткани. Кроме того, термин «остеохондроз» сохранился для обозначения дегенеративно-дистрофического заболевания позвоночника, в основе
которого лежит поражение межпозвоночных дисков, сопровождающееся
их прогрессирующей деформацией, уменьшением высоты и расслоением
[139].
Остеофиброз (osteofibrosis; от греч. osleon – кость и от лат. fibra – волокно) – разрастание фиброзной* остеогенной* ткани в костномозговых полостях [139].
Остеофит (osteophytus; от греч. osleon – кость и phyton – нечто вырастающее, отросток; патологический костный нарост на поверхности кости
(синоним: экзофит) [139].
Парасимпатическая нервная система – часть вегетативной нервной системы, включающая: нервные клетки продолговатого мозга, среднего мозга и крестцового отдела спинного мозга, отростки которых направляются к
внутренним органам; нервные ганглии (узлы) во внутренних органах и на
их поверхности с постганглионарными нервными волокнами, контактирующими с иннервируемой тканью. Парасимпатическая нервная система
вместе с симпатической нервной системой участвует в регуляции деятельности всех внутренних органов и желез [139].
Парез (от греч. paresis – ослабление) – ослабление произвольных движений; неполный паралич [139].
Парестезия – ощущение онемения кожи, «ползания мурашек» и т. п.
при заболеваниях нервной системы, периферических сосудов [139].
Пастозность – побледнение, уменьшение эластичности кожи и подкожной клетчатки при их слабо выраженном отеке, начальная стадия отёка подкожной клетчатки, когда контуры естественных костных выступов
и рельеф мышц сглаживаются, однако при надавливании пальцем видимая ямка не образуется [139].
Патогенез (от греч. pathos – страдание, болезнь и genesis – рождение) –
механизмы развития заболеваний и патологических процессов (напр., воспаления) [139].
Перекисное окисление липидов (ПОЛ) – окислительная деградация липидов*, происходящая, в основном, под действием свободных радикалов*
[139].
Периартрит – воспаление околосуставных тканей крупных суставов
(капсулы сустава, его связок, сухожилий и др.) вследствие травмы, перегрузки, охлаждения [139].
Периваскулярный – локализующийся вокруг сосудов, относящийся к
сосудам.
Перилимфа – вязкая жидкость, заполняющая наряду с эндолимфой*
полости улитки и участвующая в проведение звуковых колебаний в органах слуха позвоночных. У млекопитающих П. находится в барабанной и
276
вестибулярной лестницах улитки, в пространстве между перепончатым
и костным лабиринтами вестибулярного аппарата. Перилимфатическое
пространство сообщается с подпаутинным пространством мозга. По содержанию ионов К+ (3,6– 10,0 ммоль/л) и Na+ (135–155 ммоль/л) П. близка
к спинномозговой жидкости, отличаясь от неё более высоким содержанием белков (в 2–7 раз). Звуковые волны через систему слуховых косточек
вызывают колебания П. и эндолимфы, раздражающих чувствительные волосковые клетки кортиева органа* [139].
Перку́ссия (лат. percussio – удар, простукивание) – один из основных
объективных методов обследования больного, состоящий в выстукивании
участков тела и определении по характеру возникающего при этом звука
физических свойств расположенных под перкутируемым местом органов
и тканей (главным образом их плотности, воздушности и эластичности)
[139].
Перкуторный звук – звук, возникающий при перкуссии [139].
Пероральный способ (peroralis; от лат. per – через и oris – рот) – способ
введения в организм лекарственных средств и других веществ, заключающийся в их приеме через рот [139].
Перфузия – (от лат. perfusio – обливание, вливание) 1) продолжительное (постоянное или периодическое) нагнетание жидкости (напр., крови)
с лечебной или экспериментальной целью в кровеносные сосуды органа,
части тела или всего организма; 2) естественное кровоснабжение некоторых органов (напр. почек); 3) пропускание крови или какого-либо раствора
через сосуды изолированного или выключенного из общего круга кровообращения органа (части тела); применяют в медицине при пересадке органов и тканей, а также для изучения функции органа или влияния различных веществ на изолированный орган [139].
Плазмоцитома (рlasmacytoma) – злокачественная опухоль плазматических клеток, по своему происхождению тесно связанная с миеломой.
Обычно развивается как одиночная опухоль кости, однако иногда она
может быть и множественной. Реже эта опухоль поражает мягкие ткани
(обычно верхних дыхательных путей). Все эти опухоли могут вырабатывать характерные для миеломы аномальные гаммаглобулины и могут со
временем перерождаться в распространенную миелому. Опухоли мягких
тканей часто успешно лечатся с помощью лучевой терапии и применения
таких лекарственных веществ, как мелфалан и циклофосфамид; опухоли
костей поддаются лечению значительно хуже. Образовавшиеся в мягких
тканях опухоли могут распространяться и на кости, вызывая появление
на рентгенограмме характерных для миеломы признаков; эти вторичные
образования часто полностью исчезают после курса лучевой терапии [139].
Плексит (от лат. plexus – сплетение) – заболевание шейного, плечевого,
пояснично-крестцового нервных сплетений (боли, выпадение рефлексов,
нарушение чувствительности) в результате травм, инфекций, опухолей и
др. [139].
Полиартрит (от греч. arthron – сустав) – одновременное или последовательное воспаление многих суставов при ревматизме, подагре и других
заболеваниях [139].
277
Поликонденсация (от позднелат. condensatio – сгущение) –метод синтеза полимеров*, при котором взаимодействие молекул мономера* (или мономеров) сопровождается обычно выделением побочных низкомолекулярных соединений, напр. воды, спирта. Используется в промышленности
для получения полиамидов, синтетических смол, кремнийорганических
полимеров. Поликонденсация или подобные ей процессы лежат также в
основе биосинтеза белков, нуклеиновых кислот, целлюлозы [139].
Полимеризация – метод синтеза полимеров*, при котором взаимодействие молекул мономера (или мономеров) не сопровождается обычно
выделением побочных низкомолекулярных соединений. Используется в
промышленности для получения полиолефинов, полистирола, полиакрилатов, большинства каучуков [139].
Полимеры (от греч. poli – множество и meros – доля, часть) – вещества,
молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев; молекулярная масса полимеров может изменяться от
нескольких тысяч до многих миллионов. По происхождению полимеры
делят на природные, или биополимеры (напр., белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук), и синтетические (напр., полиэтилен, полиамиды, эпоксидные смолы), получаемые методами полимеризации* и поликонденсации*. По форме молекул различают линейные, разветвленные
и сетчатые полимеры, по природе – органические, элементоорганические,
неорганические полимеры. Для линейных и разветвленных полимеров характерен комплекс специфических свойств, напр. способность образовывать анизотропные волокна и пленки, а также существовать в высокоэластичном состоянии. Полимеры – основа пластмасс, химических волокон,
резины, лакокрасочных материалов, клеев, ионитов. Из биополимеров
построены клетки всех живых организмов. Термин «полимеры» введен
Й. Я. Берцелиусом в 1833 г. [139].
Полиневропатия – множественное поражение периферических нервов,
проявляющееся периферическими вялыми параличам, нарушениями чувствительности трофическими и вегето-сосудистыми расстройствами преимущественно в дистальных* отделах конечностей. Это распространенный
симметричный патологический процесс, обычно дистальной локализации, постепенно распространяющийся проксимально* (синоним: полирадикулонейропатия) [140].
Постганглионарный – термин используется для описания аксона нейрона га