Принято деление оптического спектра на инфракрасное излучение (длина волн 780 нм - 1 мкм), видимое (780-380 нм) и ультрафиолетовое (380-100 нм).
При взаимодействии, с поверхностью тела человека часть оптического излучения отражается, другая рассеивается во все стороны, третья поглощается, а четвертая - проходит сквозь различные слои биологических тканей. Отношение этих частей к падающему потоку излучения характеризуют коэффициентами отражения, рассеяния, поглощения и пропускания тканей и сред. Чаще всего объектом взаимодействия ЭМП оптического диапазона с организмом является кожа. Коэффициент отражения оптического излучения слабопигментированной кожей достигает 43-55% и зависит от многих причин. Так, например, у мужчин он на 5-7% ниже, чем у женщин. Пигментированная кожа отражает свет на 6-8% слабее. Нарастание угла падения света на поверхность кожи увеличивает коэффициент отражения до 90 %.
Фотобиологические реакции возникают вследствие поглощения электромагнитной энергии, которая определяется энергией световых квантов и возрастает с уменьшением длины волны. Характер взаимодействия оптического излучения с биологическими, тканями определяется его проникающей способностью. Различные слои кожи неодинаково поглощают оптическое излучение разной длины волны. Глубина проникновения света нарастает при переходе от ультрафиолетового излучения до оранжевого с 0,7-0,8 до 2,5 мм, а для красного излучения составляет 20—30 мм. В ближнем диапазоне инфракрасного излучения (на длине волны 950 нм) проникающая способность достигает, максимума и составляет 60-70 мм, а в среднем и дальнем диапазонах резко снижается до 0,3-0,5мм.
Взаимодействие электромагнитных волн оптического диапазона с биологическими объектами проявляется как в волновых, так и в квантовых эффектах, вероятность формирования которых изменяется в зависимости от длины волны. При оценке особенностей лечебного действия ЭМП оптического диапазона, наряду с такими закономерностями его волнового распространения, как отражение, рассеяние и поглощение, необходимо также учитывать корпускулярные эффекты - фотохимический, фотоэлектрический, фотолитический и др. В механизме фотобиологического действия ЭМП оптического диапазона определяющим является поглощение энергии световых квантов атомами и молекулами биологических тканей. В результате образуются электронно-возбужденные состояния молекул с переносом энергии кванта (внутренний фотоэффект) и происходят электролитическая диссоциация и ионизация биологических молекул. Характер первичных фотобиологических реакций определяется энергией квантов оптического излучения. В инфракрасной области энергии фотонов достаточно только для увеличения энергии колебательных процессов биологических молекул. Видимое излучение, энергия фотонов которого выше, способно вызвать их электронное возбуждение и фотолитическую диссоциацию. Наконец, кванты ультрафиолетового излучения вызывают ионизацию молекул и разрушение ковалентных связей.
На следующем этапе энергия оптического излучения трансформируется в тепло или образуются первичные фотопродукты, выступающие пусковым механизмом фотобиологических процессов. Первый тип энергетических превращений присущ в большей степени инфракрасному, а второй - ультрафиолетовому излучению. Анализ природы происходящих процессов позволяет утверждать, что специфичность лечебных эффектов различных участков оптического излучения зависит от длины волны.
Степень проявления фотобиологических эффектов в организме зависит от интенсивности оптического излучения, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до облучаемой поверхности. Исходя из этого, в клинической практике определяют не интенсивность, а дозу облучения на определенном расстоянии от источника путем измерения времени облучения.
Таким образом, электромагнитные поля и излучения имеют определенное пространственно-временное распределение энергии, которая при взаимодействии ЭМП с биологическими тканями трансформируется в другие виды (механическую, химическую, тепловую и др.). Вызванные возбуждением или нагреванием тканей организма процессы служат пусковым звеном физикохимических и биологических реакций, формирующих конечный терапевтический эффект. При этом каждый из типов рассмотренных электромагнитных полей и излучений вызывает присущие только ему физико-химические процессы, которые определяют специфичность лечебных эффектов.
Все методы лечебного применения электромагнитных излучений оптического диапазона можно сгруппировать следующим образом (табл. 10.2).
Таблица 10.2
Методы лечебного применения электромагнитных излучений оптического диапазона
Характер излучений | Методы лечебного применения |
Инфракрасное излучение | ИК-облучение |
Видимое излучение | Хромотерапия |
Ультрафиолетовое излучение | УФ-облучение |
длинноволновое (ДУФ) средневолновое (СУФ) коротковолновое (КУФ) | длинноволновое средневолновое коротковолновое |
Монохроматическое когерентное излучение | Лазеротерапия Фотодинамическая терапия |
Инфрафракрасное облучение - применение с лечебной целью инфракрасного излучения.
Источником инфракрасного излучения является любое нагретое тело. Интенсивность и спектральный состав такого излучения определяются температурой тела. Организм человека также является мощным источником инфракрасного излучения и хорошо поглощает его (феномен радиационного теплообмена). Инфракрасное излучение составляет до 45-50% солнечного излучения, падающего на Землю. В искусственных источниках света (лампах накаливания с вольфрамовой нитью) на его долю приходится 70-80% энергии всего излуче-
ния.-
Происходящее при поглощении энергии инфракрасного излучения образование тепла приводит к локальному повышению температуры облучаемых кожных покровов на 1-2°С и вызывает местные терморегуляционные реакции поверхностной сосудистой сети. Сосудистая реакция развивается фазно. Вначале возникает кратковременный (до 30 с), незначительно выраженный спазм поверхностных сосудов кожи, который в последующем сменяется увеличением локального кровотока и возрастанием объема циркулирующей в тканях крови. В результате возникает гиперемия облученных участков тела, обусловленная увеличением притока крови в тканях. Она проявляется красными пятнами на коже, возникает в процессе инфракрасного облучения больного, не имеет четко очерченных границ и исчезает бесследно через 20-30 мин после окончания облучения. После многократных инфракрасных облучений на коже может появиться нестойкая пятнистая пигментация, которая локализована преимущественно по ходу поверхностных вен.
Выделяющаяся тепловая энергия существенно ускоряет обменные процессы в облучаемых тканях, активирует лейкоциты и лимфоциты в очаге воспаления в подострой и хронической фазах. Это приводит к ускорению грануляции ран и трофических язв. Следовательно, инфракрасное излучение стимулирует репаративную регенерацию и может быть наиболее эффективно на заключительных стадиях развития воспалительного процесса. Напротив, в острую фазу воспаления оно может вызвать пассивную застойную гиперемию и усилить болевые ощущения.
В результате изменения импульсной активности кожных рецепторов развиваются нейрорефлекторные реакции внутренних органов, связанных с облученным участком кожи. Они проявляются в расширении сосудов внутренних органов, усилении их трофики, а также в ускорении грануляции ран и трофических язв.
Лечебные эффекты: противовоспалительный, лимфодренирующий, сосудорасширяющий.
Показания: подострые и хронические негнойные воспалительные заболевания внутренних органов, ожоги и отморожения, вяло заживающие раны и язвы, заболевания периферической нервной системы с болевым синдромом (миозит, невралгия), последствия травм костно-мышечной системы.
Хромотерапня - лечебное применение различных спектров видимого излучения.
На долю видимого излучения приходится до 15 % излучения искусственных источников. В естественных условиях организм практически никогда не подвергается воздействию только видимого излучения, поскольку в спектре испускающих его ламп накаливания всегда преобладают инфракрасные лучи. Поэтому при видимом облучении в организме возникают реакции, присущие и инфракрасному облучению. Однако, роль видимого излучения в процессе жизнедеятельности человека исключительна: с его помощью организм получает свыше 90% информации о внешнем мире.
Видимое излучение представляет гамму различных цветовых оттенков, которые оказывают избирательное действие на возбудимость корковых и подкорковых нервных центров, а следовательно, модулируют психоэмоциональные процессы в организме. . В 1910 г. академик В.М.Бехтерев установил, что красное и оранжевое излучения возбуждают корковые центры и подкорковые структуры, синее к фиолетовое - угнетают их, а зеленое и желтое уравновешивают процессы торможения и возбуждения в коре большого мозга.