Acțiunea biologică a unui câmp magnetic constant
Magnetobiologia se ocupă de studiul efectului unui câmp magnetic asupra bioobiectelor.
Câmpul magnetic are un efect asupra sistemelor biologice pe care le conține. De exemplu, există informații:
• moartea lui Drosophila într-un câmp magnetic neomogen;
• inhibarea creșterii bacteriene într-un câmp magnetic;
• despre modificările morfologice la animale și plante după ce au fost într-un câmp magnetic constant;
• despre orientarea plantelor într-un câmp magnetic;
• efectul câmpului magnetic asupra sistemului nervos și modificările caracteristicilor sângelui;
• privind eficiența proceselor de regenerare sub acțiunea unui câmp magnetic de joasă frecvență.
Procesele primare în toate cazurile sunt procese fizice sau fizico-chimice. Astfel de procese pot fi: orientarea moleculelor; modificarea concentrației de molecule sau ioni într-un câmp magnetic neomogen; Acțiunea forțată (forța Lorentz) asupra ionilor etc.
Biomagnetismul se ocupă de probleme legate de proprietățile magnetice și câmpurile magnetice create de obiecte biologice.
Câmpul magnetic uman este creat de curenții generați de celulele inimii și de cortexul creierului. Este foarte mic: inducerea câmpului magnetic este de 10-11 pentru inimă. pentru creier 10-13 T. (comparați cu câmpul magnetic al Pământului - 10 -5 T). Pentru măsurarea câmpului magnetic al corpului uman utilizați un magnetometru special (denumit prescurtată SQUID), care înregistrează câmpuri magnetice ultra-mici până la 10 -18 Tesla. Metoda se bazează pe măsurarea câmpului magnetic al corpului, dar și a schimbărilor sale în spațiu.
Biocurenții care apar în organism ca rezultat al activității cardiace sunt o sursă de câmpuri magnetice slabe. În unele cazuri, poate fi măsurată inducerea unor astfel de câmpuri. De exemplu, pe baza înregistrării componentei magnetice a câmpului electromagnetic al inimii, a fost creată o metodă de contact fără contact - magnetocardiografie (MCG). Magnetocardiograma este asemănătoare cu o electrocardiogramă (ECG), iar elementele sale au aceeași notație. Metoda MCG este utilizată, de exemplu, pentru înregistrarea separată a magnetocardiogramelor inimii cardiace și cardiace. În studiile de creier, este utilizată encefalografia magnetică (MEG), bazată pe înregistrarea caracteristicilor câmpurilor magnetice datorate activității bioelectrice a creierului.
La fel ca și SES, un câmp magnetic constant sau aproape constant este unul dintre factorii fizici globali sub influența căruia se află toate obiectele biologice terestre. Originea câmpului magnetic al pământului (GMF) este în mare măsură neclară, dar caracteristicile sale sunt bine cunoscute. Valoarea medie a inducției magnetice a GMF este de 0,7 · 10-4 T. dar în unele zone există anomalii magnetice. De exemplu, în zona anomaliei magnetice Kursk, valoarea inducției magnetice în legătură cu depozitele de minereuri magnetice ajunge la 2,10-4 T. Câmpul magnetic datorat proceselor care apar în intestinele Pământului este aproape constant și are doar variații seculare lente. Cu toate acestea, există și alte cauze care generează GMF, care includ curentul electric în ionosferă. Modificări deosebit de puternice ale GMF, numite furtuni magnetice, sunt asociate cu activitatea solară, care variază ciclic. Cel mai renumit este ciclul de 11 ani, al cărui maxim este asociat cu eliberarea particulelor încărcate de către Soare în timpul exploziilor cromosferice puternice. Observați și repetabilitatea de 27 de zile a furtunilor magnetice asociate perioadei de 27 de zile de rotație a Soarelui în jurul axei sale, precum și a unui număr de alte cicluri de GMF.
Ca câmpul gravitațional, câmpul geomagnetic - pătrunzând factor fizic, și sugerează că ar trebui să aibă un impact asupra biosferei. Existența unei astfel de influențe a fost observată mai întâi de omul de știință sovietic A.L. Chizhevsky în anii '20. El a observat că multe procese biologice au o frecvență care coincide cu ciclurile activității solare. În continuare studii pe termen lung au confirmat existența sincronism între ciclurile de activitate solară și numărul populațiilor de animale și insecte, recurența epidemiilor si epizootic, migrații în masă a animalelor în afara sezonului, modificări în compoziția celulară a sângelui animalelor și oamenilor, fertilitatea, mortalitatea, și chiar un prejudiciu la locul de muncă și numărul de accidente rutiere. Este interesant faptul că multe procese complet diferite în locuri îndepărtate unele de altele pentru mii de kilometri apar în fază. Sincronismul și în faza de o mare varietate de manifestări de viață în biosferă nu poate fi întâmplătoare, și versatilitatea găsit link-uri care acoperă ambele grupuri moleculare și organisme întregi, și chiar populația uriașă, sugerează că responsabilitatea pentru aceste link-uri pot fi câmpul magnetic al Pământului, deși, probabil indirect prin alți factori fizici (o schimbare în gradul de ionizare a atmosferei, temperatură etc.). Astfel, sa constatat că în zonele protejate din celule de fier GMF, rata de creștere este schimbat și unele plante de germinare a semințelor, formarea de noi forme de microorganisme, orientarea spațială a insectelor. De exemplu, termitele dorm, orientându-le corpul peste liniile de forță ale câmpului magnetic. Lipsa de GMF afectează, de asemenea, animalele mai mari, în care expunerea prelungită la ecranare conduce la schimbări ireversibile în organism.
Chiar și în cele mai vechi timpuri, doctorii au încercat să folosească magneți în scopuri terapeutice. În multe documente din Evul Mediu descrise cazuri de sângerare, eliminarea toxinelor din organism, tratamentul bolilor nervoase cu magneți. Interesul pentru magnetoterapie a fost reluat la mijlocul secolului al XIX-lea. care a fost facilitată de apariția unor electromagneți puternici. Cu toate acestea, la începutul secolului XX. datorită apariției unor astfel de tehnici de fizioterapie active, cum ar fi radioterapia, UHF, iradiere cu ultraviolete, o magneto uitată până de curând din nou.
Studiile din deceniile recente au arătat promisiunea unor aplicații terapeutice ale câmpului magnetic. Din 1976, industria medicală produce aparatul Polyus-1, destinat magnetoterapiei cu un câmp magnetic constant și cu frecvență joasă. Industries produce, de asemenea aplicatoare magnitofornye (Gk Phoros -. Carrier) confecționate dintr-un amestec de materiale polimerice (cauciuc, rășină) și pulverulente magnetizat umpluturi feromagnetice. Din acest amestec, turnare sau ștanțare o foaie cu forma dorită a inducției magnetice pe suprafata (150-400) 10 -4 tesla. Aplicatoarele sunt elastice, pot fi aplicate în orice parte a corpului și sunt confortabile din punct de vedere igienic. Aplicatoarele magnetoforice au un efect analgezic, antiinflamator și contribuie la îmbunătățirea circulației sângelui.
Anii recenți se caracterizează printr-un interes sporit față de efectul biologic al câmpului magnetic. În primul rând, este necesar să se bazeze baza științifică pe metode empirice care au devenit răspândite în clinică. În al doilea rând, o mulțime de probleme în acest domeniu, pune nouă ramură a științei - biologie spațială, ca zborurile lungi în spațiu asociat cu o separare a omului de GMP naturale, și, în plus, există proiecte anti-radiații magnetice protejează echipajul de nave spatiale, astfel încât oamenii din cabină va fi pentru o lungă perioadă de timp într-un câmp magnetic puternic. Studiile de laborator efectuate în diferite țări cu animale și observațiile clinice ale oamenilor au arătat că efectele magnetobiologice se aruncă în esență la următoarele.
1. Cel mai mare impact al PMP asupra sistemului vascular. Exista o expansiune a vaselor si cea mai pronuntata in plamani, ficat, splina.
2. Numărul de leucocite crește și rezistența eritrocitelor crește.
3. Encefalogramele arată o schimbare a activității electrice a creierului.
4. Se schimbă activitatea motrică a animalelor. La peștii cu o inducție de cel puțin 150 · 10-4 T și la păsări, chiar și cu inducție, numai până la 10 · 10 -4 T. La inducția 4000 · 10-4 T șoarecii opresc complet mișcarea și cad în stupoare.
Informațiile furnizate, ca și multe altele, nu sunt sistematice și, evident, cercetările viitoare scot mai multă lumină asupra acțiunii SMS. În ceea ce privește mecanismele primare ale efectelor biomagnetice, în prezent acestea nu pot fi considerate clarificate, deși există multe ipoteze în acest sens.
Potrivit cercetătorilor sovietici Ya. I. Dorfman și A. S. Presman, sub influența SMS-urilor în obiecte vii, pot apărea următoarele fenomene fizice:
2. Când impulsurile electrice trec prin fibrele nervoase în SMS, acționează prin forța amperi, sub influența căreia fibra este deplasată și îndoită. Când este deplasat, în el apare un curent de autoinducție, care, conform legii lui Lenz, întârzie propagarea impulsului de-a lungul fibrei și astfel distorsionează forma impulsului.
3. Toate moleculele au un moment magnetic; pentru unele molecule, momentele magnetice sunt destul de semnificative, care se aplică și anumitor macromolecule biologice. Într-un câmp magnetic, un moment mecanic acționează asupra lor, orientând molecula într-o anumită direcție. Schimbarea orientării moleculelor biologic active în soluții poate afecta cinetica reacțiilor biochimice și permeabilitatea biomemembrelor.
Toate aceste mecanisme de acțiune PMP este destul de posibil, cu privire la calitatea atunci când ipotezele sunt înlocuite de calcule, se dovedește că toate aceste efecte sunt neglijabile. Prin urmare, este foarte dificil să explici fizic efectul PMP asupra unui organism viu. Există ipoteze despre modificări ale macromoleculelor biochimice într-un câmp magnetic. De exemplu, posibilele obligațiuni decalaj de valență în molecule paramagnetice, care pot modifica direcția și viteza reacțiilor enzimatice. In plus, printre biologic importanți compuși sunt proteine complexe cu fier (complexe zhelezoporfirinovye enzime respiratorii chromoproteids, t. E. Proteina conținând fier). Este posibil ca SMS să influențeze natura conexiunii ionului de fier cu molecula de proteină, schimbând astfel proprietățile complexului. Această ipoteză pare să fie confirmată de unele experimente. Potrivit academicianului Vonsovskii, câmpul magnetic acționează ca un „declanșator“ care include anumite mecanisme biologice. De exemplu, se poate modifica structura substraturilor cu cristale lichide, care includ membrană biologică, ceea ce atrage după sine o modificare a permeabilității sale și în consecință procesele metabolice.
Există încercări de a explica acțiunea biologică a câmpului magnetic al influenței sale asupra apei, care este parte a organismelor vii. Chiar și în anii '30, sa constatat că procedeele de cristalizare a dizolvării și precipitarea anumitor substanțe apar în mod diferit, în cazul în care soluțiile sunt într-un câmp magnetic. Această aplicație practică fenomen - apă „magnetizate“ nu scară (de exemplu, depunerea de calciu, magneziu, etc ...) Pe pereții cazanului și a conductelor și a prelungi durata de viață a acestora. Unele proprietăți fizice și chimice ale apei într-un câmp magnetic se schimbă. Astfel, la o inducție de 1000 · 10 -4 T, tensiunea superficială se modifică oarecum. permeabilitatea dielectrică a apei, aciditatea. Cu toate acestea, trebuie amintit că, atunci când este vorba de aplicarea unui câmp magnetic pe apă, prin „apă“ trebuie înțeles lichid în care, în plus față de moleculele de H2O, prezentă într-o măsură mai mare sau mai mică, dizolvată în ea o varietate de substanțe și că influența aceste substanțe (cu privire la solubilitatea lor, hidratare, etc.) pot fi afectate de câmpul magnetic.
magneți puternici sunt utilizați în medicină pentru îndepărtarea corpurilor feromagnetice fine (pilitură de metal, etc ..) Din ochi și de răni deschise, pentru care industria produce magneți cu vârfuri special în formă. În ultimii ani, sondele magnetice au fost utilizate pe scară largă. Progresele realizate în tehnologia materialelor magnetice, care permite producerea de sonde astfel de aliaje, care la dimensiuni mici, au un lift foarte mare și pentru a asigura îndepărtarea completă a stomacului obiectelor de fier. În prezent, industria internă produce sonda AV Korobov și A. Belanovsky MFP-1 (Fig. 57). capul sondei este un aliaj turnat de magnet cilindric vysokoertsitivnogo cu două conuri trunchiate la capete, care pot crește dramatic inducției magnetice a câmpului în aceste locuri (până la 250 mT la sonda de suprafață) și în consecință, forța de ridicare (120 N). Cu toate acestea, lucrurile sunt atrase de magneți numai dacă acestea sunt destul de aproape de ei, deoarece câmpul magnetic al magneților scade foarte rapid cu distanța.
Magnetoterapia permanentă - utilizarea terapeutică a unui câmp magnetic constant. În prezent, cu scopul terapeutic de a folosi dispozitive de diferite tipuri.
1. Magnetoelastice realizate dintr-un amestec de substanță polimerică cu umplutură feromagnetică pulverizată (are un număr de poli magneticieni locali). Seturile de magneți elastici din corsete creează baza pentru toate centurile posibile de radiculită, Fig. Inducția magnetică este de 8-16 mT.
2. Magneții sunt discari inelari, lamelari. Inducția magnetică este de 60-130 mT.
3. Micromagneți - ace magnetizate, bile, cleme (pentru magnetopunctură). Inducția magnetică este de 60-100 mT.
4. Magneții plăcii sunt utilizați sub formă de brățări purtate pe încheietura pacientului. Inducția magnetică este de 20-70 mT.
Pulsed magnetoterapia este aplicația terapeutică a impulsurilor câmpului magnetic de joasă frecvență. Foloseste campuri magnetice pulsate cu frecvențe 0,125-1000 imp / s, densitatea de flux este mai mică de 100 mT. Factorii care acționează în această metodă sunt câmpuri electrice turbionari induși în țesutul de pulsul câmp magnetic de mare amplitudine. Datorită creșterii rapide a vectorului inducție magnetică (viteză atinge 10 aprilie mT / s) care rezultă câmpuri electrice cauzează mișcare circulară turbionar tarifelor. Eficiența ridicată a acestei metode se datorează pragului maxim de sensibilitate a corpului la câmpuri magnetice pulsatorii de 0,1 Tesla, în timp ce pentru câmpurile magnetice statice este egal cu 8 mT și variabile - 3 mT.
Se folosesc diferite metode de introducere a inductoarelor. De exemplu, atunci când sunt expuse la membre, acestea sunt plasate în interiorul blocului de solenoizi, Fig.
Magnetoterapia de înaltă frecvență este o aplicație medicală a componentei magnetice a unui câmp electromagnetic de înaltă frecvență. Pentru a forma un câmp magnetic alternativ în acest caz, se utilizează solenoizi inductori. Ca urmare a fenomenului de inducție electromagnetică (ca în cazul unui câmp magnetic pulsatoriu), curenții turbionari Foucault se formează în țesuturile conducătoare, încălzind obiectul.
Estimăm efectul termic al acțiunii câmpului magnetic alternativ. Conform legii inducției electromagnetice în bucla atunci când fluxul magnetic se produce emf egal E = -S (dB / dt), unde S - zona de circuit, B - inducția magnetică, penetrând suprafața (presupunând vectorul inducție perpendicular pe suprafață). Bazat pe legea lui Ohm și q = Joule kw 2 V 2 / r.
q Alimentarea cu energie termică, disipată pe unitatea de volum a țesutului sub influența unui câmp magnetic alternativ este direct proporțională cu pătratul inducției magnetice B, pătratul frecvenței și invers proporțională cu specific r rezistența electrică.
Cu magnetoterapia de înaltă frecvență, mai multă căldură este eliberată în țesuturi cu o rezistență specifică mai scăzută. Prin urmare, țesuturile bogate în vasele de sânge, de exemplu mușchii, sunt încălzite mai puternic. Într-o măsură mai mică, țesuturile precum grăsimea sunt încălzite.
Încălzirea regiunii corpului sub acțiunea unui câmp magnetic de înaltă frecvență se realizează la frecvențe de 10-15 MHz. Impactul asupra obiectului biologic se realizează cu ajutorul inductorilor de cabluri, care se află în trei poziții:
Fig. Metode de suprapunere a inductorului de cablu sub diferite metode de magnetoterapie de înaltă frecvență
a) o buclă longitudinală plană (mai des pe spate);
b) spirală rotundă (pe trunchi);
c) o spirală cilindrică (pe membre).
Ca rezultat, generarea de căldură are loc localizate uniform încălzirea țesutului iradiat la o adâncime de 2-4 grade 8-12 cm, precum și îmbunătățirea temperaturii corpului pacientului cu 0,3-0,9 grade. Pentru acest tip de terapie magnetic folosit numele vechi - inductothermy - fapt care ia determinat de căldură.
In timpul mare frecventa terapia magnetică se manifestă și efecte non-termice: curenții turbionari determină o modificare a naturii interacțiunii dintre câmpul magnetic intrinsec al particulelor incarcate in tesutul, dar acest mecanism în detaliu înțelege aici.
În concluzie, trebuie remarcat faptul că, deși câmpul magnetic este folosit în practica clinică medicală, mecanismul acțiunii sale este încă în mare măsură neclar.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: