общ_физиотерапия

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С БИОЛОГИЧЕСКИМИ ТКАНЯМИ

Взаимодействие электромагнитных волн оптического диапа­ зона с биологическими объектами проявляется как в волновых, так и квантовых эффектах, вероятность формирования которых изменяется в зависимости от длины волны. При оценке особен­ ностей лечебного действия оптического излучения, наряду с такими закономерностями его волнового распространения, как отражение, рассеяние и поглощение, необходимо также учитывать корпускулярные эффекты - фотохимический, фото­ электрический, фотолитический и другие.

В механизме фотобиологического действия оптического из­ лучения определяющим является поглощение энергии световых квантов атомами и молекулами биологических тканей (закон Гротгуса-Дрейпера). В результате образуются электронновозбужденные состояния молекул с переносом энергии кванта (внутренний фотоэффект) и происходит электролитическая дис­ социация и ионизация биологических молекул. Характер пер­ вичных фотобиологических реакций определяется энергией квантов оптического излучения. В инфракрасной области энер­ гии фотонов Дж) достаточно только для уве­ личения энергии колебательных процессов биологических мо­ лекул. Видимое излучение, энергия фотонов которого состав­ ляет Дж, способно вызвать их электронное воз­ буждение и фотолитическую диссоциацию. Наконец, кванты ультрафиолетового излучения с энергией Дж вы­ зывают ионизацию молекул и разрушение ковалентных связей (рис. 58).

На следующем этапе энергия оптического излучения транс­ формируется в тепло или образуются первичные фотопродукты, выступающие пусковым механизмом фотобиологических про­ цессов. Первый тип энергетических превращений присущ в большей степени инфракрасному, а второй - ультрафиолетово­ му излучению. Анализ природы происходящих процессов по­ зволяет утверждать, что специфичность лечебных эффектов различных участков оптического излучения зависит от длины волны.

Степень проявления фотобиологических эффектов в орга­ низме зависит от интенсивности оптического излучения, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до

Рис.58. Фотохимические реакции квантов оптического излучения.

облучаемой поверхности. Исходя из этого, в клинической прак­ тике определяют не интенсивность, а дозу облучения на опре­ деленном расстоянии от источника путем измерения времени облучения.

Таким образом, электромагнитные поля и излучения имеют определенное пространственно-временное распределение энер­ гии, которая при взаимодействии ЭМП с биологическими тка­ нями трансформируется в другие виды (механическую, хи­ мическую, тепловую и др.). Вызванные возбуждением или на­ греванием тканей организма процессы служат пусковым звеном физико-химических 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 их лечебных эффектов и методов применения (табл. 8).

Т а б л и ц а 8

Методы лечебного применения электромагнитных излучений оптического диапазона

184 Глава 6

ИНФРАКРАСНОЕ ОБЛУЧЕНИЕ

Инфракрасное облучение - лечебное применение инфрак­ расного излучения.

Источником инфракрасного излучения является любое нагре­ тое тело. Интенсивность и спектральный состав такого из­ лучения определяются температурой тела. Организм человека также является мощным источником инфракрасного излучения (максимум в сплошном спектре излучения тела лежит на = 9,3 мкм) 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 излучения.

Происходящее при поглощении энергии инфракрасного из­ лучения образование тепла приводит к локальному повышению температуры облучаемых кожных покровов на 1-2° С и вызы­ вает местные терморегуляционные реакции поверхностной со­ судистой сети. Эти реакции проявляются изменением тонуса капилляров и функциональных свойств термомеханочувствительных афферентных проводников кожи.

Сосудистая реакция развивается фазно. Вначале возникает кратковременный (до 30 с), незначительно выраженный спазм поверхностных сосудов кожи, который в последующем сме­ няется увеличением локального кровотока и возрастанием объ­ ема циркулирующей в тканях крови. В результате возникает гиперемия облученных участков тела, обусловленная уве­ личением притока крови в тканях. Она проявляется красными пятнами на коже, возникает в процессе инфракрасного облучения пациента, 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, кото­ рая локализована преимущественно по ходу поверхностных вен.

Выделяющаяся тепловая энергия существенно ускоряет мета­ болические процессы в облучаемых тканях, активирует мигра­ цию полиморфно-ядерных лейкоцитов и лимфоцитов в очаг воспаления в подострую и хроническую стадию. Активация микроциркуляторного русла и повышение проницаемости сосу­ дов способствуют удалению из него продуктов аутолиза клеток.

Часть перфузируемой жидкости выделяется с потом и испаря­ ется, что приводит к уменьшению конвекционного потока в тка­ нях и дегидратации воспалительного очага. Усиление дифференцировки фибробластов и дегрануляции моноцитов приводит к активации пролиферации в очаге воспаления, ускорению гра­ нуляции ран и трофических язв. Указанные процессы индуци­ руются также и выделяющимися в воспалительном очаге биоло­ гически активными веществами (простогландины, цитокины и калликреин). Последний вызывает также блокаду проводимости афферентных проводников болевой чувствительности. Следова­ тельно, инфракрасное излучение стимулирует процессы репаративной регенерации в очаге воспаления и может быть наи­ более эффективно использовано на заключительных стадиях воспалительного процесса. Напротив, в острую фазу воспаления инфракрасное излучение может вызвать пассивную застойную гиперемию, усилить болевые ощущения вследствие сдавления нервных проводников и выделения алгогенных медиаторов (ацетилхолин и гистамин).

В результате изменения импульсной активности термомеханочувствительных афферентов кожи развиваются нейрорефлекторные реакции внутренних органов, метамерно связан­ ных с облученным участком кожи. Они проявляются в расши­ рении сосудов внутренних органов, усилении их метаболизма, а также в ускорении грануляции ран и трофических язв. Кроме того, при инфракрасном облучении обширных участков тела происходит учащение дыхания (тахипноэ) и активация терморегулирующих центров гипоталямуса.

Лечебные эффекты: противовоспалительный (противоотечный, регенеративно-пролиферативный), метабо­ лический, местный анальгетический, вазодктивный.

Показаний . Хронические и подострые негнойные воспа­ лительные заболевания внутренних органов, ожоги и отмо­ рожения, вялозаживающие раны и язвы, заболевания пе­ риферической нервной системы с болевым синдромом (миозиты, невралгии), последствия травм опорнодвигательного аппарата.

Противопоказания. Острые воспалительно-гнойные заболе­ вания, недостаточность мозгового кровообращения (особенно в вертебро-базиллярном бассейне), вегетативные дисфункции, симпаталгия.

Параметры. Спектральный состав инфракрасного излучения и его интенсивность определяются температурой нити накали-

Рис. 59. Светотепловое облучение лица лампой Минина.

вания ламп и их мощностью. Чем они выше, тем в более корот­ коволновой области находится максимум спектральной плот­ ности инфракрасного излучения ламп (согласно закону Вина). Искусственными источниками инфракрасных лучей являются облучатели с нихромовыми нагревательными элементами ЛИК5М. У облучателя ЛИК-5М температура нихромовой спирали составляет 700-800° С, и он излучает преимущественно средне­ волновые инфракрасные лучи.

В лечебной практике широко используют также источники сочетанного видимого и инфракрасного излучений: рефлектор медицинский (Минина), имеющий лампу накаливания с колбой синего цвета из кобальтового стекла (мощностью 25-60 Вт), лампы Соллюкс - передвижную ПЛС-6М (500-1000 Вт) и на­ стольные ОСН-70 и ЛСН-1М (150-200 Вт). Максимум излучения лампы Минина находится преимущественно на границе коротко- и средневолнового диапазонов инфракрасного излучения, что обусловливает возможность ее использования для прогревания поверхностных слоев кожи. Напротив, у высокомощных ламп Соллюкс (с температурой вольфрамовой нити накаливания 2800° С), максимум спектральной плотности излучения состав­ ляет 2 мкм. Испускаемое такой лампой коротковолновое ин­ фракрасное излучение обладает высокой проникающей спо­ собностью (см. рис. 57) и вызывает прогревание глубокораспо­ ложенных тканей. За рубежом выпускают стоечные инфракрас­ ные излучатели Infratherap, Т-300/500, S-300/S-500, SR300/ SR500 Theralux Heat Therapy Unit, Sollux 500, I.R.Lamp, IRradiator.

Рис. 60. Саетотепловое облучение плечевого сустава лампой Соллюкс.

Методика. Облучению подвергают пораженные участки тела. В зависимости от мощности источника инфракрасного излучения его рефлектор при проведении процедур устана­ вливают на расстоянии 30-100 см от облучаемой поверх­ ности (рис. 59). Передвижные лампы устанавливают сбоку от расположенного на кушетке больного (рис. 60).

Инфракрасное излучение в сочетании с вибрацией при­ меняют в косметической физиотерапии для ускорения вве­ дения в кожу различных лекарственных веществ (инфравиброфорез). При этом инфракрасное излучение вызывает расширение кровеносных и лимфатических сосу­ дов кожи, протоков сальных и потовых желез, что приводит к усилению всасывания форетируемых веществ. Вибрация усиливает их проникающую способность и, стимулируя лимфоотток, повышает тургор кожи и сократимость гладких мышц. Содержание воды в эпидермисе увеличивается на треть, а жиров - на две трети от исходных величин.

Рис. 62. Сен­ сорная комна­ та (фирма Rompa Snoezelen).

ности голубого излучения фотодеструктивные процессы наибо­ лее выражены при незначительной толщине кожных покровов, которая характерна для новорожденных.

Лечебные эффекты: психоэмоциональный, метабо­ лический, фотодеструктивный.

Показания. Переутомление, неврозы, расстройства сна, трофические язвы, вялозаживающие раны, желтуха новорож­ денных.

Противопоказания. Фотоофтальмия, фотоэритема. Параметры. Для хромотерапии используют источники

видимого излучения различного спектрального состава, излу­ чающие в диапазоне длин волн 400-760 нм. Для лечебных целей используют рефлектор медицинский (Минина) и лампы Соллюкс с различными светофильтрами, пребывание больных в специальных сенсорных комнатах (рис, 62) с источниками, которые позволяют воспроизводить разнообразные сочетания цветов. Для лечения желтухи новорожденных применяют отечественный облучатель ВОД-11, а также КЛА-21, в которых имеются голубые лампы и лампы дневного света.

Методика. Методы лечебного применения видимого излучени во многом аналогичны инфракрасному облучению. Облучение новорожденных осуществляют на расстоянии 50-70 см от поверхности тела.

Дозирование лечебных процедур осуществляют по плотности потока энергии и ощущению больным легкого и приятного тепла. Используют также методы психофизиологической оценки порогов цветовосприятия при помощи аномалоскопа АН. Оцен-

Рис. 64. Зависимость интенсивности образова­ ния меланина в коже человека от длины волны ультрафиолетового излу­ чения.

По оси абсцисс: длина волны оптического из­ лучения мкм; по оси ординат интенсивность образования меланина %.

Ультрафиолетовые лучи длинноволнового диапазона стиму­ лируют процессы декарбоксилирования тирозина с последую­ щим образованием меланина (рис. 63) в клетках шиловидного слоя эпидермиса (меланоцитах). Они расположены среди кле­ ток базального слоя эпидермиса и имеют множество отростков, расходящихся в разных направлениях. УФ-излучение вызывает пролиферацию клеток мальпигиевого слоя эпидермиса и стиму­ лирует продукцию меланина. Меланин (греч. черный) - пигмент, структуру которого составляет полимер индольных групп с неупорядоченной структурой (рис. 63). Меланоциты секретируют и выделяют гранулы меланина в ближайшие эпидермоциты, что обусловливает пигментацию (загар) кожи.

Наибольшее количество меланина образуется в коже на 3-й сутки от момента облучения. Максимальным пигментирующим действием обладают длинноволновые ультрафиолетовые лучи с длиной волны 340-360 нм (рис. 64). Усиление меланогенеза приводит к компенсаторной активации синтеза АКТГ и МСГ, которые регулируют секреторную деятельность надпочечников.

Продукты фотодеструкции ковалентно связываются с белка­ ми кожи и образуют неоантигены, которые вступают в контакт с эпидермальными макрофагами (клетками Лангерганса) надбазального слоя эпидермиса. Эти клетки, обладающие антигенпрезентирующими свойствами, перемещаются в дерму и через фенестрированный эндотелий лимфатических сосудов движутся

крегиональным лимфатическим узлам, дренирующим участок образования антигенов. В узлах и дерме происходит взаимо­ действие этих клеток с Т-лимфоцитами. Их активация приводит

кпролиферации В-лимфоцитов, дегрануляции моноцитов и тка­ невых макрофагов, образованию.иммуноглобулинов А, М, G

Врезультате выделяется большое количество неспецифических гуморальных факторов межклеточных взаимодействий и лимфокинов. Кратковременная активация лаброцитов и базофилов с выделением гистамина и гепарина сменяется продолжитель­ ной дегрануляцией макрофагов и эозинофилов, которые секретируют в дерму большое количество гранулярных гидролазных ферментов и анитимедиаторов воспаления (гистаминаза, простогландиндегидрогеназа и др.). Таким образом, экспонирова­ ние продуктов фотодеструкции белков приводит к формирова­ нию иммунного ответа, имеющего значительное сходство с реакцией гиперчувствительности замедленного типа (рис. 65). Запуск описан­ ных выше процессов происходит через 15-16 часов и достигает мак­ симума через 24-48 часов после инициации антигена.

Взависимости от состояния организма и продолжительности длинноволнового облучения состав клеточной популяции им­ мунного ответа может существенно изменяться. В крови проис­ ходит нарастание неидентифицированных форм лимфоцитов, что свидетельствует об индукции процессов дифференцировки лимфоцитов из клеток-предшественников. Попавшие в кожу антигены и иммуноглобулины G активируют систему компле­ мента с последующим запуском комплекса мембранных энзи­ мов и Т-лимфоцитов-хелперов. У ослабленных больных Т- хелперный ответ кожи выражен слабо и в наибольшей степени проявляется фаза антигенного контакта. Такая тренировка им­ мунной системы длинноволновым ультрафиолетовым из­ лучением повышает неспецифическую резистентность организма

кнеблагоприятным факторам внешней среды.

Надо, однако, помнить что длительное ультрафиолетовое облучение приводит к практически полному исчезновению клеток Лангерганса из эпидермиса и нарушению процессов презентирования продуктов фотодеструкции, который начинают осуществлять клетки Грэнстейна. Попав в дерму, ДУФ-индуцированные антигены могут вызвать бласттрансформацию клеточных элементов кожи. Кроме того, они активируют антигенспецифические Т-супрессоры, которые блокируют инициацию Т-хелперов (см. рис. 65).

Механизм образования и активации Т-супрессоров неиз­ вестен, но показано, что они ингибируют противоопухолевые