Поглощение энергии ЭМП в тканях и преобразование ее в тепловую

Тепловой эффект ЭМП в тканях живых организмов.

Нагревание тканей тела животных и общее повышение тем­пературы тела под действием ЭМП зависят не только от вели­чины электромагнитной энергии, преобразующейся в тепловую, но в значительной степени от терморегуляторных свойств орга­низма.

У гомойотермных животных (птиц и млекопитающих) при данной температуре тела результирующая теплоотдача равна алгебраической сумме теплообразования за счет обменных процес­сов и теплопотерь за счет излучения, а так­же испарения при ды­хании (а у человека и при потоотделении), как это показано на рисунке.

В интервале температур, при кото­рых организм еще спо­собен к терморегуля­ции, - между точками пересечения результи­рующей кривой с осью абсцисс — преоблада­ют теплопотери, что ве­дет к восстановлению нормальной температуры тела.

При дальнейшем повышении температуры теплообмен может стать положительным, и

температура тела будет возрастать вплоть до гибельной.

Эксперименты, проведенные с фантомами, имитирующими тело животных, показали, что с увеличением объема объекта требуется все большее время для нагревания его до заданной температуры при помощи ЭМП данной мощ­ности. Это объясняется, во-первых, тем, что для нагревания большего объема нужно больше калорий, и, во-вторых, тем, что при одинаковой глубине проникновения энергии ЭМП в ткани доля объема, в которой происходит поглощение, будет тем боль­ше, чем меньше объем. Например, если ЭМП с частотой 300 Мгц проникает на глубину 2,5 см (для мышечных тканей), то это означает, что у крысы (диаметр тела 5-6 см) энергия ЭМП поглощается практически во всем теле, а у собаки (диаметр тела 20-25 см) - только в незначительной поверхности части тела.

Было проведено более детальное теоретическое ис­следование условий нагревания тканей тела человека и различ­ных животных под действием микроволн. Время, необходимое для повышения температуры тела на 5° (ΔΤ = 5°), вычислялось из уравнения

где G - масса тела, Сb - удельная теплоемкость, М - тепло за счет метаболизма, Е-тепло за счет облучения микроволнами, Sb - поверхность тела, αab - коэффициент теплопередачи воз­дух - тело, θab- начальная разница температур воздух - тело.

В результате исследователи пришли к выводу, что при очень больших значениях t, соответствующих малой интенсивности облучения, практически нет разницы в скорости нагревания животных разных размеров, но при больших интенсивностях (t мало) тело малых животных нагревается быстрее.

Результаты большинства исследований зависимости теплообразования в тканях животных от интенсивности и времени воздействия ЭМП, а так­же характера распределения температуры в тканях были противоречивыми: в одних случаях отмеча­лось более значительное нагревание в глубоких тканях по срав­нению с поверхностными, в других - противоположное распреде­ление температуры, в третьих - наличие как положительного, так и отрицательного градиента температуры в зависимости от условий воздействия ЭМП. Основными причинами этих расхож­дений можно считать несовершенство дозирования поглощаемой мощности и несопоставимость ряда условий экспериментов.

Делались попытки теоретически оценить количество тепла, выделяющегося на заданном расстоянии от облучаемой поверх­ности, и рассчитать соответствующее повышение температуры. Однако сравнение расчет­ных данных с эксперимен­тальными показало при­ближенное соответствие только при малых продолжительностях облучения.

Узнайте больше ...

Эндоскопия
Эндоскопическая диагностика начала применяться с конца XVIII столетия и прошла в своем развитии несколько последовательных этапов, каждый из которых характеризовался совершенствованием аппаратуры и появлением новых методов. Выделяют четыре основных периода развития эндоскопии: 1. Ригидный 1795 - 1932 ...