Біофізика і біомеханіка - В. С. Антонюк - 2012

Розділ 5. БІОСФЕРА ТА ФІЗИЧНІ ПОЛЯ ЖИВОГО ОРГАНІЗМУ

5.1. Взаємодія людини з фізичними полями навколишнього середовища

Теплове випромінювання, яке відіграє роль у житті живих організмів, ділиться на короткохвильове (0,3...3 мкм) та довгохвильове (5...100 мкм). Джерелами короткохвильового випромінювання є сонце і відкрите полум’я, а живі організми - це винятково реципієнти такого випромінювання. Довгохвильова радіація і випромінюється, і поглинається живими організмами.

Значення коефіцієнта поглинання залежить від співвідношення температур середовища і тіла, площі їх взаємодії, орієнтації цих площ, а значення коефіцієнта поглинання короткохвильового випромінювання від кольору поверхні. Так, у африканців відбувається віддзеркалення лише 18 % короткохвильового випромінювання, тоді як у людей білої раси - близько 40 % (імовірно, колір шкіри африканців в еволюції не залежав від теплообміну). Коефіцієнт поглинання довгохвильового випромінювання становить близько одиниці.

Розрахунок теплообміну випромінюванням - дуже важке завдання. Для реальних тіл використовувати закон Стефана-Больцмана не можна, оскільки у них складніша залежність енергетичної світності від температури. Виявляється, вона залежить від температури, природи тіла, форми тіла і стану його поверхні. Поверхня тіла людини має складну конфігурацію, людина носить одяг, який змінює випромінювання, на процес впливає поза, в якій перебуває людина.

Існують особливості спектральної щільності енергетичної світності реальних тіл: за температури 310 К вона відповідає середній температурі тіла людини. Будь-яка зміна температури тіла приводить до зміни потужності теплового випромінювання з поверхні тіла. Тому дослідження ділянок шкіри сприяє виявленню захворювань, у результаті яких температура змінюється досить відчутно (термографія зон Захаріна-Геда).

Цікавим є метод безконтактного масажу теплотою долоні людини (наприклад, метод Джуни Давіташвілі). Потужність теплового випромінювання долоні становить 0,1 Вт, а теплова чутливість шкіри - 0,0001 Вт/см². Якщо діяти на особливі зони, можна рефлекторно стимулювати роботу багатьох органів людини.

Біологічна і терапевтична дія тепла і холоду. Тіло людини постійно випромінює і поглинає теплове випромінювання. Цей процес залежить від температур тіла людини і навколишнього середовища. Максимум інфрачервоного випромінення тіла людини припадає на довжину хвилі 9300 нм.

За малих і середніх доз опромінення інфрачервоними променями підсилюються метаболічні процеси і пришвидшуються ферментативні реакції, процеси регенерації і репарації.

У результаті дії інфрачервоних променів і видимого випромінювання в тканинах утворюються в основному вазомоторні речовини, які відіграють роль у здійсненні та регуляції місцевої кровотечі (брадикінін, калідін, гістамін, ацетилхолін). При цьому в шкірі активуються терморецептори, інформація від яких надходить у гіпоталамус, унаслідок чого розширюються судини шкіри, збільшується об’єм циркулюючої в них крові, посилюється потовиділення.

Глибина проникнення інфрачервоних променів залежить від довжини хвилі, вологості шкіри, наповнення її кров’ю, ступеня пігментації і т. ін. На шкірі людини під дією інфрачервоних променів виникає червона еритема.

Основні відомості [40] про застосування інфрачервоної терапії: гострі негнійні запальні процеси, опіки й обмороження, хронічні запальні процеси, виразки, контрактури, спайки, травми суглобів, зв’язок і м’язів, міозити, міалгії, невралгії. Основні протипоказання: пухлини, гнійні запалення, кровотечі, недостатність кровообігу.

Холод застосовують для зупинення кровотеч, знеболення, лікування деяких захворювань шкіри. Загартовування сприяє довголіттю. Під дією холоду знижується частота серцевих скорочень, артеріальний тиск, приглушуються рефлекторні реакції.

У певних дозах холод стимулює загоєння опіків, гнійних ран, трофічних виразок, ерозій, кон’юктивітів.

Кріобіологія - вивчає процеси, які відбуваються в клітинах, тканинах, органах і організмі під дією низьких, нефізіологічних температур.

У медицині використовують кріотерапію та гіпотермію. Кріотерапія включає методи, основані на дозованому охолодженні тканин, органів. Кріохірургія (частина кріотерапії) використовує локальне замороження тканин для їх видалення. Можна видаляти пухлини, наприклад, шкіри, шийки матки тощо. Кріоекстракція ґрунтується на кріоадгезії (прилипанні вологих тіл до замороженого скальпеля) - відділенні з органа частини.

За допомогою гіпотермії можна якийсь час зберегти функції органів. Гіпотермію із застосуванням наркозу використовують для збереження функції органів без кровопостачання, оскільки сповільнюється обмін речовин у тканинах. Тканини стають стійкими до гіпоксії. Застосовують також холодовий наркоз.

Дію тепла створюють за допомогою ламп розжарювання (лампи Мініна, солюксу, світлотеплової ванни, лампи інфрачервоних променів) з використанням фізичних середовищ, що мають високу теплоємність, незадовільну теплопровідність і задовільну теплозберігаючу здатність: грязі, парафін, озокерит, нафталін і т. ін.