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.