Николай Ларинский. «Врач и больной.»

Эльдар

4.3.2. Особенности биологического действия импульсных ЭМ полей. Маг- нитные поля давно применяют в практике травматологии для ускорения восстанов- ления костнойт кани после переломов. Эмпирически установлено, что особенной эффективностью здесь обладают импульсные МП. В самом простом варианте исполь- зуют МП типа меандра, т.е. последовательность прямоугольных импульсов. Харак- теристиками такойп оследовательности являются частота повторения импульсов, их длительность и величина. Обычными являются частоты от единиц до сотен Гц и поля от единиц до десятков миллитесла. Однако оказалось, что лечебныйэ ффект, хотя и коррелирует с этими параметрами, но сильно зависит от длительности фронтов импульса. Фронт импульса характеризует отклонение формы импульса от идеальной прямоугольной. Иллюстрация возникновения фронтов такова. Магнитное поле создают при по- мощи многовитковых соленоидов и колец. Магнитное поле B в таких системах пропорционально току I, проходящему через обмотку. Для создания импульсного МП надо быстро менять ток, но ток в соленоиде не может быстро меняться и точно воспроизводить прямоугольную форму питающего напряжения U на обмотке. Любое изменение тока приводит к возникновению электродвижущейс илы ε, направленной против напряжения и поэтому стремящейся ослабить изменение тока: ε = −LI, где I ≡ dI/dt. Это свойство магнитных систем характеризуется в электротехнике величинойи х индуктивности L. Согласно закону электромагнитнойин дукции, э.д.с. в контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, натянутую на контур: ε = −Φ. В этом разделе используем систему единиц СИ. Для контура, состоящего из N витков, надо написать ε = −NΦ. Сравнивая два выражения для ε, находим, что L = NΦ/I. Для кольцевого индуктора Φ = BS, где B = μ0NI/2r — магнитное поле кольца и S = πr2 — площадь кольца радиуса r, μ0 — магнитная постоянная, или абсолютная магнитная проницаемость вакуума. Отсюда следует величина индуктив- ности L = πμ0rN2/2. Для оценок понадобится и активное сопротивление R = ρl/s обмотки, провода длиной l = 2πrN с поперечным сечением s = πd2/4, где d — диаметр провода, ρ — удельное сопротивление материала провода. Следовательно, R = 8ρrN/d2. 474 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Постоянная времени индуктора, определяющая время запаздывания тока относи- тельно напряжения, есть величина τ = L/R. Подставляя сюда выражения для L и R, найдем τ = πμ0Nd2/16ρ. В практике магнитнойте рапии распространены кольцевые индукторы разме- ром приблизительно 10 см, содержащие порядка 100 витков медного провода, ρ = 0.0175 Ом·мм2/м, с диаметром около 1 мм и питаемые импульсами тока порядка 10 А. Из вышеприведенных соотношенийл егко оценить, что такие индукторы со- здают возле себя магнитное поле величинойок оло b ∼ 10 мТл, импульсы которого нарастают и спадают с постояннойвр емени порядка 1 мс (рис. 4.28). Из уравнения Максвелла ∇ × E = −∂B/∂t следует, что циркуляция электри- ческого поля вдоль какого-либо замкнутого контура удовлетворяет соотношению Рис. 4.28. Импульсы: напряжения U(t) на индукторе; создаваемого магнитного поля B(t); электриче- ского поля E(t), индуцированного в ткани Edl = −Φ. Величину этого вихревого по- ля в биологическойткани легко оценить как E ∼ Φ/2πrc = rcB/2, где rc — радиус кон- тура, а для производнойМ П подходит оцен- ка B ∼ b/τ. Для rc порядка радиуса индук- тора r напряженность электрического поля со- ставит rb/2τ ∼ 0.25 В/м. Такие поля вызывают, например, в мышечнойткани с проводимостью σ = 0.24Ом−1 ·м−1 токи с плотностью j = σE до 60 мА/м2, что почти на два порядка превышает величину естественных токов организма. Количество тепловойэ нергии, выделяемой в единице объема ткани в единицу времени, или удельная мощность тепловыделения, есть σE2. В течение времени импульса ЭП она составля- ет величину около 10−5 Вт/кг. Следовательно, тепловые биологические эффекты здесь малове- роятны. В условиях действия таких импульсов МП наиболее вероятны два типа эффектов: электрохимические и магнитохимические. Мишенями обоих типов эф- фектов могут быть одновременно протекающие разные реакции. Поэтому действие импульсных МП, скорее всего, является неспецифическим и проявляется в ак- тивации общих адаптационных реакцийо рганизма. Это и вызывает наблюдаемые благотворные эффекты. В специальных случаях применяют импульсные МП величинойд о 1 Тл с дли- тельностью фронтов порядка 10−5 с. Здесь, как нетрудно заметить, электрические поля в ткани в импульсе достигают нескольких кВ/м, а мощность тепловыделения может на порядки превышать мощность метаболического тепловыделения. Однако, поскольку эти процессы развиваются на очень коротких промежутках времени, они не сопровождаются ростом температуры ткани, но приводят к сильнойи мпульсной модуляции скоростеймн ожества химических реакций. Вероятно, таким путем дости- гается десинхронизация нормально скоординированных биологических или биохими- ческих циклов. Наблюдение эффектов сильных импульсных полейн е требует большого времени; часто эффекты наблюдаются непосредственно. Один из ярких эффектов — это эффект обезболивания, блокировка распространения потенциалов действия (нервных импульсов) по нервным волокнам. Другойэ ффект — это, напротив, инициирование потенциалов действия, осуществляемое в методе транскраниальнойм агнитной сти- муляции, рассмотренном в следующем разделе. Переменное МП индуцирует в ткани распределенные электрические токи, маг- нитное поле которых накладывается на внешнее. В соответствии с принципом 4.3. Методы электромагнитной терапии 475 ЛеШателье, индуцированное МП ослабляет индуцирующее поле и приводит к его частичнойэк ранировке. В НЧ диапазоне экранирование пропорционально частоте, поэтому 1) форма импульса размывается, теряя мелкие, т.е. высокочастотные, детали; 2) внешнее МП ослабевает по мере проникновения в глубь ткани. Эти эффекты существенны для биологических объектов сравнительно большого размера, напри- мер, для организма человека. Они составляют предмет исследованийв области ЭМ дозиметрии. Сильное магнитное поле почти беспрепятственно проникает внутрь ткани и со- здает электрические поля, которые могут быть направлены поперек нервных волокон. Диаметр нервных волокон порядка 0.1–20 мкм, длина может составлять от единиц миллиметров до десятков сантиметров в организме человека. Уточним, что нервы, покрытые изолирующейм иелиновойо болочкой, содержат так называемые перехва- ты Ранвье через промежутки около 1 мм (рис. 4.29). В этих местах изолирующая Рис. 4.29. Схематическое изображение участка нерва с перехватами Ранвье. Пропорции изменены оболочка отсутствует. Именно здесь возможно воздействие на мембрану нерва и на распро- странение потенциалов действия. Как следу- ет из соотношения (3.26), справедливого для ЭП порядка 1 В/м, при напряженности ЭП в несколько кВ/м дополнительныйп отенциал на мембране нерва уже приближается, по по- рядку величины, к потенциалу мембраны. Добавок, индуцированныйимпу льсом МП, еще не способен вызвать электропорацию (про- бой) мембраны. Однако он способен нарушить нормальную работу участка мембраны, воздей- ствуя на условия переключения потенциалзависимых ионных каналов, осуществля- ющих проведение нервного импульса. Магнитные поля с указанными параметрами могут вызывать запуск потенциалов действия. Приведенные расчеты являются лишь иллюстрациейс ущества происходящих процессов. В иллюстративнойо ценке не могут быть учтены многие физические обстоятельства. Но они важны для разработки количественных моделей. В число этих обстоятельств входит несколько очевидных факторов: • неоднородность распределенийэлек трических свойств тканейпо объему тела как на макроуровне, так и на клеточном и субклеточном уровне; • экспоненциальныйха рактер процессов нарастания и спада магнитной индук- ции; • частотная дисперсия электрических и диэлектрических свойств среды, которая начинает играть роль для коротких фронтов импульсов порядка 100 мкс и ме- нее; • нелинейность свойств биологических сред, проявляющаяся с ростом интенсив- ности ЭМ воздействий; • неоднородность МП индукторов. Все эти физические факторы и их влияние на электрические явления в биологической ткани составляют предмет специальных научных исследований. Помимо воздействия на нервные волокна, импульсы интенсивного ЭП влияют и на другие мишени в организме. В настоящее время многие разделяют точку зре- ния, согласно которойп ервичной мишенью импульсных МП в организмах являются клеточные мембраны. Тем не менее, сегодня нельзя сказать, что механизмы действия импульсных МП полностью ясны. 476 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Ввиду того что импульсные МП в целом не вызывают нагрев ткани, механизмы их биологического действия иногда ошибочно связывают с механизмами нетепловых магнитобиологических эффектов141. Но разница между биологическими эффектами синусоидальных и импульсных МП огромна. Для низкочастотных синусоидальных и подобных им МП индуцированное элек- трическое поле мало и действующим фактором является именно магнитное поле. Для импульсных МП, даже низкочастотных, индуцированное ЭП, напротив, велико, а прямое действие относительно сильного магнитного поля есть действие магнитохи- мическое. В отличие от нетепловых эффектов, эти эффекты не составляют парадокса. Поэтому биологические эффекты импульсных МП — это, фактически, биологические эффекты коротких, но сильных импульсов электрического поля, что роднит эти эффекты именно с тепловыми биологическими эффектами. В магнитнойте рапии заболеванийп рименяют множество различных форм им- пульсов и импульсных последовательностей: однополярные и биполярные импульсы, асимметричные импульсы, импульсы с ВЧ модуляцией, прерывистые последователь- ности и др. Специальные источники импульсных напряженийм огут контролируемо менять время нарастания и спада, управляя таким образом величинойимпу льсов ЭП в тканях организма. Обычно это мощные источники, работающие с индукторами с малым числом витков. Такие индукторы обладают малойпо стоянной времени, что позволяет точно воспроизводить заданную форму импульса. Выбор тойили другой формы терапевтического магнитного сигнала диктуется как эмпирическим опытом, так, вероятно, и случайным фактором. Иногда форму импульсов делают предметом коммерческойт айны и необоснованных утверждений о ее особой эффективности в сравнении с другими известными сигналами. Коммерче- ские аппараты магнитнойте рапии сравнительно дешевы, стоят обычно менее десяти тысяч долларов. Доступность производства, простота использования, практическая безопасность и неинвазивныйха рактер воздействия делают магнитную терапию объектом дилетантизма. В свою очередь, это компрометирует методы магнитотера- пии в глазах медицинских управленцев и пациентов и объективно сдерживает их изучение. С медицинскойто чки зрения, неспецифичность благотворного действия импульс- ных МП означает, что много разных патологических проявленийм огут быть ослаб- лены и много восстановительных процессов могут быть ускорены с их помощью. Действительно, научная медицинская литература сообщает о клинических, в том числе рандомизированных, исследованиях, подтверждающих, что импульсные МП 1) ускоряют регенерацию костнойткани или даже инициируют консолидацию фраг- ментов в случаях хронических переломов; 2) уменьшают отечность и воспаления; 3) ослабляют хронические боли, связанные с повреждениями мягких тканейи со- единительных тканей— хрящей, сухожилий, костей; 4) облегчают артритные боли; 5) улучшают кровообращение; 6) стимулируют иммунную и эндокринную системы, ускоряют заживление артериальных, венозных и диабетических язв; 7) ускоряют восстановление кожи после ожогов, травм после хирургических вмешательств. Из- вестны исследовательские работы, в которых импульсные МП вызывали замедление роста злокачественных опухолейи даже их редукцию. Вероятно, неспецифическое действие магнитных полей подобно благотворному эффекту правильно выполненного массажа. Механические деформации клеток и кле- точных мембран также вызывают массу измененийв процессах метаболизма, и ука- зать конкретные первичные молекулярные мишени, по-видимому, невозможно. Мас- саж магнитный, в сравнении с механическим, обладает преимуществом в том, что он способен активизировать репаративные процессы в глубоких тканях, в частности в костнойткани или когда механические возмущения противопоказаны. 4.3. Методы электромагнитной терапии 477 В России методы магнитотерапии импульсными МП являются обычными для кабинетов физиотерапии. В научных целях изучают необычные методы воздействия импульсными МП, например экстракорпоральную обработку крови пациентов для лечения ишемическойб олезни сердца142. 4.3.3. Транскраниальная магнитная стимуляция. Транскраниальная, или фокальная, магнитная стимуляция, сокращенно ТМС, как следует из названия, есть стимуляция тканейм озга магнитным полем, источник которого находится рядом с черепом. Это простойи недорогой метод, позволяющийсе лективно воздействовать на заданную область мозга. В процедуре ТМС индуктор МП располагают вблизи черепа, практически на поверхности головы. Индуктор присоединен к источнику импульсов электрического тока и создает, следовательно, импульсы МП. Поскольку кости черепа диамагнитны, МП проникает в мозг без искажений. Далее, импульсы МП индуцируют электриче- ские вихревые токи, циркулирующие в тканях мозга, прилегающих к индуктору. По- зиция индуктора определяет область мозга, где имеет место максимальная плотность тока. В этойо бласти индуцированное электрическое поле вызывает деполяризацию мембран нейронов, а значит, меняет прохождение нервных импульсов. Другими словами, здесь электрическийто к может «поджечь» или «погасить» нейроны. Таким образом импульсами индуктора можно усилить или, наоборот, подавить активность различных участков мозга и тем самым активировать или блокировать определенные функции. Например, можно заставить человека «видеть» вспышки света, так называемые фосфены, при возбуждении зрительного отдела коры в теменнойд оле. Импульсы тока, индуцируемые в моторнойоб ласти коры, сопровождаются соответствующими непроизвольными мышечными сокращениями. Стимуляция участков префронтальной коры, ответственнойз а функции мышления, вызывает неосознаваемые изменения в уровне внимания, тревоги, настроения, памяти и других когнитивных функциях. Преимущество ТМС в сравнении с другими методами локальнойактив ации мозга состоит в том, что данныйм етод не требует применения имплантируемых электродов. Даже электрическийк онтакт с поверхностью головы не является необходимым. В то же время пространственное разрешение метода не столь высоко в сравнении с МРТ. В некоторых случаях исследователи все же могут добиться разрешения около Рис. 4.30. Транскраниальная магнит- ная стимуляция с использованием 8-образного индуктора 1 мм, снижая интенсивность импульсов до вели- чины немного выше порога моторнойреакц ии. Обычно используют восьмиобразные ин- дукторы размером в несколько сантиметров (рис. 4.30). В сравнении с обычными кольцевы- ми индукторами восьмиобразные создают более неоднородное МП и, следовательно, лучше фо- кусируют МП в заданнойо бласти мозга. Маг- нитное поле индуктора представляет собойо ди- ночные импульсы или повторяющиеся серии им- пульсов длительностью порядка 0.1 мс и величи- нойв несколько тесла. Возникающие импульсы электрического поля имеют величину порядка 100 В/м, что достаточно для запуска потенциа- лов действия кортикальных нейронов. В некоторых случаях, для стимуляции глубо- ких областейм озга с целью снижения остроты депрессии используют и кольцевые индукторы, 478 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии и даже системы типа Гельмгольца. Однако этот вид стимуляции имеет лишь условное отношение к ТМС, поскольку лишен главного отличительного признака ТМС — локальности воздействия. Стимулируя различные участки кортекса и записывая вызываемые реакции, мож- но составить карты функциональнойа ктивности мозга и исследовать функции этих участков в зависимости от условий. В отличие от функциональнойМ РТ и МЭГ, диагностика в ТМС дает лишь двумерные распределения измеряемых величин по поверхности головы, поскольку индуцированные импульсом МП электрические токи достигают максимума только вблизи поверхности черепа. Наилучшая фокусировка достигается в участках мозга около индуктора, т.е. в церебральном кортексе. Именно этот извилистыйс лой поверхности мозга в 2–4 мм, лежащийн епосредственно под черепнойк оробкой, играет главную роль во многих функциях мозга. Среди по- следних внимание, ощущения, мышление, сознание. ТМС модуляцию кортикальных процессов используют для изучения памяти, речи, зрения, мышечных рефлексов и др. Картирование мозга при помощи одноимпульснойТ МС обладает наивысшим временн´ым разрешением и позволяет исследовать скорость проведения нервных им- пульсов в различных участках тела при нейропатологиях. Одновременная или с вре- менн´ым сдвигом стимуляция разных участков мозга дает возможность исследовать локальные нейрохимические нарушения. Известно, что различные участки мозга взаимозависимы: подавление активности одних участков может вызвать возбуждение других. Это позволяет регулировать некоторые функции мозга, меняя активность тех его областей, которые доступны для ТМС. В настоящее время исследуют возможности ТМС как метода лечения нару- шенийпс ихики вследствие органических пораженийм озга — нейропсихиатрических нарушений. Также обсуждают перспективы ТМС в лечении людей, страдающих от таких мозговых дисфункций, как эпилепсия, депрессия, дефицит внимания, мигрени. Различают ТМС одиночными импульсами и ТМС повторяющимися импульсами. При этом частоту повторения выбирают в диапазоне около 0.1–10 Гц, используют серии импульсов по 1–10 с в 10–30-минутных сеансах. В последнем случае возни- кают заметные эффекты последействия, которые зависят от параметров стимуляции: локализации воздействия, интенсивности и частоты повторения импульсов, продол- жительности сеанса. Этот важныйэ ффект используют для разработки протоколов лечения вышеуказанных заболеваний. Кроме того, модулируя возбудимость участков кортекса, ТМС позволяет изучать механизмы заболеваний, которые обычно связаны со сходными изменениями. Известно, что процедура воздействия повторяющимися импульсами ТМС сопро- вождается ощущением дискомфорта или несильнойбо ли и может инициировать появление судорог. Поэтому вопросы безопасности, включая возможные отдаленные неблагоприятные последствия, остаются в сфере внимания как исследователей, так и государственных учреждений. Использование аппаратов ТМС в определенных условиях и с определенными целями регулируется соответствующими органами, на- пример Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA), и остается под контролем институтских комиссийп о этике научных исследований. Возможность неинвазивного возбуждения и торможения участков коры головного мозга представляет новыйм етод исследования в науках о высшейн ервной деятель- ности. Он развивается с 1985 года, и не ясно, почему его не использовали раньше. Потенциал исследовательских, диагностических и медицинских примененийТ МС необычайно широк и продолжает расти за счет комбинированного применения с дру- гими методами функциональнойд иагностики. Работы в области ТМС сосредоточены 4.3. Методы электромагнитной терапии 479 главным образом в США, Германии, Японии, Италии и Великобритании. Совокупная доля этих стран к 2007 году составила около 50% от общего числа в несколько тысяч публикаций. 4.3.4. Стандартная магнитная стимуляция. Термин стандартная магнит- ная стимуляция используется для того, чтобы выделить общийи относительно простойтип магнитной стимуляции, или экспозиции, существенно отличающийся от уже рассмотренных сложных типов магнитнойстиму ляции. При стандартнойм агнитнойс тимуляции биологическийоб ъект помещают в од- нородное МП, источник которого, обычно пара катушек Гельмгольца, существенно больше размера объекта. В этом случае все части биологического объекта находятся в одном и том же МП, поэтому картирование информации невозможно. Стандартная стимуляция используется в основном для исследования природы био- логических эффектов ЭМП. Здесь наиболее интересен фундаментальныйм еханизм магниторецепции. Фундаментальныйм еханизм ассоциируют с пока еще не извест- ными молекулярными или субклеточными мишенями МП в биологическойткани. Их точное положение внутри исследуемого объекта не существенно для определения механизма, и поэтому оправдано использование именно однородного магнитного поля, которое легко контролировать в эксперименте. Экспозиция в однородном МП позволяет исследователю исключить возможныйне зависимый фактор биологического воздействия, неоднородность поля, которая сама по себе может воздействовать на организм особым образом. Стандартную стимуляцию удобно использовать для моделирования естественных ЭМ условий, характеризуемых источниками ЭМ полей и излучений, расположенных относительно далеко от людей. Давая богатую информацию о молекулярных и биохимических процессах под действием МП в целом, стандартная магнитная стимуляция не позволяет судить о пространственном распределении этих процессов. Наблюдаемые эффекты оказыва- ются пространственно усредненными. Лабораторные системы стандартнойма гнитнойэ кспозиции обычно имеют размер от полуметра до метра. Когда предпочтительнойяв ляется экспозиция тела человека целиком, используют системы большего размера. Пример такойс истемы объемом около 4 м3 показан на рис. 4.31. Аналогичная система экспозиции использована в опытах, результаты которых даны на рис. 2.11 и рис. 2.12. Следует отметить, что стандартная экспозиция является единственным типом магнитнойэ кспозиции, которую можно организовать как удаленное магнитное воз- действие. Система экспозиции в этом случае может и не быть системой типа Гельм- гольца, а представлять собойзамкнутую электрическую цепь больших размеров. Стимуляцию этого вида начинают использовать в терапевтических целях. В этом случае можно говорить о магнитобиологическом методе терапии. Однако данных на сегодня очень мало и речь идет скорее о биомедицинских исследованиях. Предпо- лагаемыйм етод терапии основан на утверждении, что нетепловые биологические эффекты МП обладают воспроизводимостью, достаточнойдл я их практического применения. Кроме того, авторы метода предполагают, что первичные мишени МП в тканях организма надежно установлены — это ионы и магнитные моменты микроча- стиц. Тогда можно рассчитать эффективные частоты, амплитуды и другие параметры для воздействия на заданный тип частиц. Поскольку такие частицы, например ионы кальция, вовлечены в определенные биохимические процессы, то следует ожидать возникновения реакции организма. Можно надеяться, что удастся найти такие ре- жимы, которые окажутся благоприятными для здоровья. 480 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Рис. 4.31. Система стандартнойэ кспозиции тела человека в однородном МП уровня геомаг- нитного поля Уточним, что основойн аучного использования методов стандартной магнитной стимуляции является однородность МП, повышающая уровень воспроизводимости результатов. 4.3.5. Терапия постоянными магнитными полями. Постоянные магнитные поля используют как в медицине, так и для профилактики заболеванийи общего оздоровления. Наиболее часто используют экспозиции в МП порядка 1–10 мТл. Такие поля сравнительно просто создать при помощи постоянных магнитов, либо при помощи соленоидальных катушек, подключаемых к лабораторным источникам тока или на- пряжения. В некоторых случаях используют постоянные магниты с напряженностью на поверхности до нескольких тысяч эрстед. Постоянные магниты чаще всего орга- низуют в виде матриц небольших магнитов на основе керамических, металлических или металлополимерных композитов. Элементы укладывают различным способом, обычно — чередуя полярности магнитов. Как и в случае импульсных МП, постоянные магнитные поля оказываются эффективным средством улучшения состояния пациентов при многих заболеваниях. По некоторым данным, действие постоянных МП при венозной недостаточности вызывает расширение кровеносных капилляров, что сопровождается улучшением кровообращения и ростом температуры, регистрируемым с помощью тепловизора. Полагают, что МП имеет ингибирующее действие на транспортную функцию мем- бран, усиленную при воспалительных состояниях. Существуют клиники, специали- зирующиеся на использовании ЭМ полейв терапевтических целях (рис. 4.32). Физико-химическойо сновой биологического действия постоянных МП выше- указанного уровня, намного превышающего уровень геомагнитного поля, являются магнитохимические реакции — реакции с участием спин-коррелированных пар сво- бодных радикалов. Возможнойми шенью относительно сильных постоянных МП, применяемых в магнитотерапии, являются и магнитные наночастицы, как одно- доменные, так и суперпарамагнитные. В неоднородных МП они испытывают дей- ствие вращательных моментов и сил, втягивающих их в область сильного МП. Такие магнитомеханические эффекты могут возникать и в отношении диамагнитных упорядоченных структур наноразмеров в особо сильных МП. Другие механизмы 4.3. Методы электромагнитной терапии 481 Рис. 4.32. Внешний вид устройства магнитной терапии при локальном воздействии на области тела неоднородным МП [www.rase-medizintechnik.de] биологического действия МП, рассмотренные в настоящейк ниге, пока остаются гипотетическими. Основа медицинского применения постоянных МП — уже упоминавшееся от- сутствие специфическойм ишени для МП в организме. Действие постоянных МП является, поэтому, неспецифическим и проявляется как адаптационныйо твет орга- низма на умеренные по величине факторы стресса. В отличие от терапии импульсными полями, использование постоянных МП методически проще и дешевле. С другойс тороны, реакции на постоянные поля могут быть более разнообразны. Скорости магнитохимических реакций, помимо разной для разных реакцийне линейной зависимости от уровня МП в диапазоне от 10 мТл и выше, зависят еще от многих, не менее десятка, различных физико-химических факторов. Такое разнообразие усложняет проведение рандомизированных исследо- ваний, выработку рекомендаций и вообще научное обоснование метода. Тем не менее, существует несколько сотен in vitro, in vivo и эпидемиологических ис- следованийбиолог ическойи медицинскойэ ффективности постоянных МП. Опыт обобщения этих исследованийв рамках одного из проектов Всемирной организации здравоохранения сводится к утверждению об их противоречивости и необходимости дальнейших работ в этойоб ласти. В частности, кратковременные экспозиции в МП порядка 1 Тл приводят к множеству эффектов, которые, однако, рассматриваются как нормальные физиологические реакции. Пока нельзя сказать, имеются ли вредные последствия для организма человека от таких экспозиций. Возможность заключений об их полезности изучена еще меньше. Терапия постоянными МП на сегодня мало распространена в медицинских учре- ждениях, но гораздо более весомо представлена в деятельности разнообразных фирм и учрежденийоб щеоздоровительного профиля. Отсутствие определенных выводов со стороны медицинскойна уки позволяет многочисленным производителям так называ- емых магнитных браслетов, тапочек, одеял и пр. изобретать коммерчески эффектные, но по сути абсурдные объяснения благоприятных для здоровья эффектов МП. Международныйк омитет по защите от неионизирующейр адиации, ICNIRP, рас- ценивает постоянные МП практически безвредными для здоровья, устанавливая для работающих величину МП 200 мТл как предельно допустимыйу ровень в среднем за рабочийд ень. При этом допустимы кратковременные экспозиции тела в полях до 2 Тл и конечностейв полях до 5 Тл. Хроническое облучение общего населения считается безопасным в МП до 40 мТл. Необходимо подчеркнуть, что эти цифры отражают субъективную интерпретацию ограниченного объема научных данных со стороны части членов комитета. Согласно отечественным СанПиН 1742-77 напряженность постоянного МП на рабочем месте не должна превышать 100 Э, что соответствует магнитнойин дукции 16 В. Н. Бинги 482 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии 10 мТл. Двадцатикратная разница между отечественными и западными ПДУ в це- лом характерна для стандартов ЭМ безопасности (см. разд. 4.5). Это несоответствие отражает степень понимания, точнее непонимания, механизмов действия даже таких сравнительно сильных МП. 4.3.6. Использование магнитных наночастиц. Постоянное МП применяют для концентрации лекарственных препаратов в заданнойоб ласти организма. Для этого молекулы препаратов адсорбируют на поверхности магнитных наночастиц. Затем коллоидныйр аствор частиц вводят в кровь или в ткань организма. Источник постоянного МП располагают вблизи заданнойоб ласти так, чтобы обеспечить в этойоб ласти максимальныйгр адиент поля. Магнитные, обычно фер- ромагнитные, частицы втягиваются в область сильного МП; через некоторое время наночастицы с прикрепленными к ним молекулами лекарственного вещества собира- ются в ткани вблизи магнита. Для возможности концентрирования и удержания магнитных наночастиц в за- даннойо бласти их размер должен удовлетворять определенным условиям. Действи- тельно, слишком мелкие частицы будут уноситься потоком крови. Критический размер определяется балансом сил, действующих на частицу — магнитнойс илы Fm, стремящейся удержать частицу, и силы трения Fs о движущуюся кровь, которая стремится увлечь частицу с потоком крови. По порядку величины Fm = μH, где H — градиент МП, μ = 4πr3Js/3 — магнитныйм омент частицы, Js — намагниченность насыщения, r — радиус частицы, и Fs = 6πrηv — стоксова сила трения, где η и v — вязкость и скорость течения крови. Отсюда получаем критическийр азмер: r∗ ≈ 2 ηv/JsH . Движение крови в капиллярах происходит со скоростью порядка 0.1 см/с, вяз- кость плазмы крови равна приблизительно 2 × 10−2 г/(см· с). Следовательно, при на- магниченности насыщения материала частиц 1 кГс в МП с неоднородностью порядка 1 кГс/см критическийр адиус частиц составляет около 0.9 мкм. Движение частиц такого размера в капиллярах диаметром несколько микрометров сопряжено с риском закупорки капилляров. Поэтому для магнитоуправляемойд оставки препаратов ис- пользуют небольшие источники достаточно сильного МП порядка десяти кГс, или 1Тл, и частицы с большойост аточной намагниченностью. В этом случае критический радиус частиц уменьшается до 200–300 нм. В настоящее время существуют десятки физических и химических технологий получения магнитных наночастиц с различными свойствами143. Они находят при- менение во многих областях науки и техники. В биологии и медицине используют магнитные наночастицы, защищенные оболочкойи з молекул поверхностно-активного вещества, например лимоннойили олеиновой кислот. Оболочка препятствует агломе- рации наночастиц. Она защищает частицы от химического разрушения и, наоборот, окружающие структуры от возможного токсического действия вещества наночастиц. Поскольку магнитные материалы являются контрастными в магниторезонансных условиях, то их распределение может быть обнаружено в МРТ исследованиях. С этим связаны перспективы МРТ диагностики с применением магнитных нано- частиц. Магнитные наночастицы с иммобилизированными на них биологически активными соединениями находят применение в качестве биомаркеров различных процессов. Если магнитные наночастицы сконцентрированы в опухолевойткани, то клетки опухоли могут быть разрушены за счет нагрева наночастиц в дополнительном пере- менном магнитном поле. На этойид ее основан экспериментальный на сегодня метод магнитной гипертермии. 4.3. Методы электромагнитной терапии 483 Нагрев частиц происходит вследствие магнитнойв язкости, которая проявляется в существовании петли гистерезиса на зависимости J(H) намагничивания магнетика (рис. 4.33). Намагниченность, т.е. магнитныйм омент единицы объема, при изменении МП от −∞ до ∞ происходит по кривой J+(H). Обратныйхо д происходит по кривой J−(H). Из формулы для энергии магнитного момента в МП, −μH, следует, что магнитная энергия единицы объема магнетика равна ε = −J(H)H. Работу, затраченную на приращение энергии единицы объема магнетика, можно записать в виде da = [J(H)H + J(H)]dH ≡ adH, где штрих означает производную по H. Соответственно, работа, затраченная в одном цикле перемагничивания, есть a = ∞ −∞ a +dH + −∞ ∞ a −dH = ∞ −∞ (J + − J − )HdH + ∞ −∞ (J+ − J−)dH. Заметим, что первыйинтегр ал в правой части этого выражения равен нулю, для симметричнойп етли. В отношении второго интеграла, как видно из рис. 4.33, для оценок можно положить J+ − J− = 2Js на интервале (−Hc,Hc) и J+ − J− = 0 вне его. Тогда a ≈ 4JsHc, т.е. работа приблизительно равна площади петли гистерезиса, что часто используется в оценках. Эта энергия идет на нагрев магнетика в одном Рис. 4.33. Петля гистерезиса маг- нетика. Js,Hc — намагниченность насыщения и коэрцитивная сила цикле перемагничивания. Если перемагничивание происходит с частотой ν, то мощность тепловыде- ления в единице объема магнетика есть, очевидно, 4νJsHc. Пусть c — концентрация магнитных частиц, каждая из которых имеет объем v. Тогда мощ- ность тепловыделения на единицу объема сре- ды записывается в виде P = 4νJsHccv или P = 4νJsHccm/ρ, где cm — концентрация ча- стиц, выраженная как масса магнитного материа- ла в единице объема ткани, и ρ — плотность ма- териала частиц. Магнитную жесткость материала наночастиц всегда можно подобрать так, чтобы коэрцитивная сила равнялась заданнойв еличине амплитуды переменного МП. Тогда достигается почти полное перемагничивание по предельному циклу, что обеспечивает максимум поглощения энергии МП. Полное перемагничивание, однако, невозможно на высоких частотах ввиду существования предельнойс корости перемагничивания. Легко найти, что для частиц с Js ≈ 1кГс и ρ ≈ 7 г/см3 в МП частотой ν = 10 кГц и амплитудой H = 10 Гс, или 1 мТл, тепловыделение при концентрации частиц 2мг/см3, или, что почти то же, 2мг/г, составит около 105 эрг/(см3 · с), или 10Вт/кг. Как видно, даже небольшие концентрации магнитных частиц обеспечивают тепло- выделение, достаточное для увеличения температуры тканейн а единицы градусов. Для безопасного разогрева тканейп ытаются подобрать материал наночастиц с точкойКю ри в районе 42–43℃. При достижении температуры Кюри частицы теряют магнитные свойства и перестают далее нагреваться. Указанной температуры обычно достаточно для разрушения опухолей, а здоровые клетки начинают гибнуть при чуть более высокойт емпературе. Следовательно, контроль за температурой очень важен. Приведенные оценки показывают, что диапазон допустимых физических пара- метров МП и частиц, обеспечивающих безопасную магнитную гипертермию, не слишком просторен. Поэтому пока данныйм етод не прошел клинических испытаний 16* 484 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии в полном объеме. Совершенствование метода происходит путем эмпирического под- бора наиболее эффективных сочетанийп араметров и материалов. Следует отметить, что присутствие магнитных наночастиц в организме может не быть полностью безопасным. Это связано с тем, что магнитные наночасти- цы обладают собственным постоянным магнитным полем, которое достигает сотен миллитесла в непосредственнойб лизости от частиц. Такие поля заметно меняют скорость некоторых биохимических реакцийс участием спин-коррелированных пар свободных радикалов. 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов Потребности общества формируются с учетом достигнутого уровня экономиче- ского и научно-технического развития. Условно говоря, желания и возможности общества в целом сбалансированы. Однако, поскольку качество жизни отдельного человека приобретает в обществе все большую ценность, потребности в области ме- дицины растут опережающими темпами. По этойп ричине, несмотря на достижения современнойм едицины, есть и постоянный неудовлетворенныйс прос. Это создает почву для существования альтернативнойм едицины, предлагающейб олее высокий уровень психологических удобств. Психологические удобства, обусловленные повы- шеннойс коростью оказания услуг, универсальностью и холистическим подходом, достигаются за счет более низкого уровня ответственности, некоторого отклонения от идеалов научности. Идеология альтернативнойм едицины тяготеет к различным философским кон- цепциям идеалистического направления, в чем расходится с материалистическим мировоззрением. Понятно, что в России благоприятные условия для развития альтер- нативнойм едицины снова сложились в конце 1980-х годов, с ослаблением давления советскойм атериалистической идеологии. Созданный в Москве в 1976 году ЦНИИ рефлексотерапии претерпел в эти и последующие годы ряд реорганизацийи расши- рение сферы деятельности: с 1991 года — это НИИ традиционных методов лечения, с 1999 года — Научно-практическийц ентр традиционной медицины и гомеопатии, а с 2001 года — Федеральныйн аучный клинико-экспериментальный центр традици- онных методов диагностики и лечения МЗ РФ. 4.4.1. Альтернативная медицина и целительство. Альтернативная медицина, или парамедицина, отличается от обычнойте м, что эффективность ее методов не доказана или не доказывалась в клинических испытаниях. Иногда еще говорят об интегративнойм едицине, подразумевая существование крыла, тесно связанного с доказательнойме дициной. Обычно такая связь осуществляется медицинским пер- соналом, сочетающим в своейр аботе оба направления — научные методы лечения и древневосточное врачевание, например акупунктуру для обезболивания в хирур- гическойклиник е. Освоение «пограничных территорий» выгодно для доказательной медицины тем, что здесь существенно ослаблена конкуренция, традиционно высокая в бесспорно перспективных научных направлениях. Для альтернативнойм едицины соседство с доказательнойме дициной, очевидно, выгодно по многим причинам. С другойсто роны, внутри альтернативной медицины существует крыло, имею- щее выраженныйн ациональный или региональный характер, а также и течения, носителями которых являются одаренные персоны, способные к благотворному ин- дивидуальному воздействию. О такого рода медицине принято говорить как о на- роднойме дицине, или целительстве. Правовые аспекты целительства, в отличие от более близких к медицинскойн ауке гомеопатии, рефлексо-, фито- и мануальной терапии, в полном объеме не сформированы. Хотя есть организации, проверяющие 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов 485 и сертифицирующие способности к целительству, в общем деятельность целителей регулируется местными органами управления. Стремление к научному обоснованию лечебнойд еятельности имеется на всех ее уровнях. Там, где научное обоснование не состоялось или невозможно, иногда идет в дело «научныйанту раж», создающийв идимость обоснованности. Разнообразное электронное и компьютерное оборудование, несомненно, способно поднять доверие к его обладателям и придать терапевтическим манипуляциям ореол научнойт аин- ственности, даже если все это происходит вне специализированных медицинских учреждений. По-видимому, электропунктурные и биорезонансные приспособления здесь не имеют конкурентов. Так или иначе, приборы эти сейчас доступны всем желающим. За отдельную плату научат ими пользоваться, снабдят списком отве- чающих случаю научных терминов и выдадут соответствующийс ертификат. Эти приборы применяют как специалисты с медицинским образованием, склонные к хо- листическим идеям врачевания, так и целители, обладающие лишь собственным или народным опытом. Вышеописанные сеансы электропунктурнойд иагностики, проведенные тремя спе- циалистами с большим стажем, показали, что их диагноз вовсе не учитывал резуль- таты собственно электропунктурных измерений, а был основан на индивидуальном опыте диагностики. Понятно, что если электропунктурная диагностика, которая предшествует электропунктурнойте рапии, неточна или вообще иррелевантна, то и таковая терапия окажется в лучшем случае бесполезной. Но индивидуальное общение со специалистом небесполезно. Он ставит диагноз на основании своей интуиции и индивидуального опыта и, помимо возможно неэффективного сеанса электропунктурнойте рапии, дает множество советов общего плана, которые способ- ны быть и бывают эффективными. Есть, следовательно, основания полагать, что в таких сеансах электропунктур- нойд иагностики/терапии врачующийпр оявляет себя не как специалист в области рефлексотерапии, а больше как субъект, обладающийбо гатым личным опытом вра- чевания, т.е. — целитель. Здесь уже не столь важно, какие конкретно манипуляции осуществляются, — электропунктурная терапия по Фоллю, вегетативныйрезо нанс- ныйтест , биорезонансная терапия или что-то еще. Важен только индивидуальный опыт врачующего. Соответственно и процедура такойте рапии становится главным образом сеансом целительства с применением электромагнитного интерфейса. Сказанное выше, конечно, не отрицает возможности правильного диагноза с ис- пользованием технически продвинутых методов электропунктурнойд иагностики. Ес- ли известен диагноз, которыймо жет быть получен любым способом, не обязательно электропунктурным, то электропунктурная терапия, основанная на специфике сег- ментарнойинн ервации кожи и органов, может быть эффективной. За комментарием успешности метода следует, однако, обратиться к специализированнойм едицинской литературе. 4.4.2. Электропунктурная и КВЧ терапия. Принципы электропунктурной и КВЧ терапии в целом аналогичны принципам акупунктуры: воздействие на тот или инойо рган или физиологическую систему осуществляется через связанные с ними биологически активные точки. Электропунктура. С точки зрения физики электричества, тело человека пред- ставляет собойс ложную систему непрерывно распределенных электропроводящих сред, обладающих отличающимися характеристиками. Это, прежде всего, электро- проводность и диэлектрическая проницаемость, затем плотность, теплоемкость, по- ристость и т.д. Если к телу человека приложить два электрода в разных местах и заставить ток протекать через тело, то его течение будет весьма замысловатым. 486 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Основная часть тока пойдет по тканям с большойэлек тропроводностью — это кровь, нервы, спиннойм озг и др. Меньшейэлек тропроводностью обладает мышечная ткань, и совсем малой— жировая и костная. Рисунок линий тока, до половины его пути, будет напоминать течение воды в бассейне крупной реки от истока до устья. Если сменить положение электродов, то совсем другие нервы окажутся токопроводящими, а следовательно и возбуждаемыми. В качестве точек воздействия в электропунктуре обычно используют БАТ. Однако пропускание тока через любую точку вызывает изменение активности тойч асти нервнойс ети, которая анатомически связана с даннойто чкой. То что в качестве точек воздействия используют именно БАТ, не слишком существенно, к тому же они не выделены гистологически. Важно лишь то, что пока ток не распределился по тканям и не стал меньше физиологического порога, он локализован в данной зоне тела и поэтому вызывает изменение сигналов только в определенных ганглиях и сегментах спинного мозга. Вероятно, именно это обстоятельство объясняет относительную эффективность системы электропунктуры Накатани, в которойр азмер электродов порядка 1 см2, а сами электроды увлажнены, так что ток не зависит от электрических свойств кожи в данном месте, а определяется состоянием электролитов ближайших мышц, крови в крупных кровеносных сосудах, а главное — нервов. Выбор точек и последовательность воздействия на них является наиболее су- щественным вопросом в электропунктурнойте рапии. Ранее основанныйн а древ- некитайском учении, в настоящее время выбор осуществляется на основе знания анатомии и физиологии нервнойс истемы. Учитывается не только факт сегментарной иннервации кожи и органов, но и возможность стимулирующего или седативного воздействия электрического тока и ряд других нейрофизиологических соображений. В основном для терапии по Фоллю используют воздействие на БАТ импульсами тока несколько большей, чем в диагностике, величины, до 10–20 мкА, с частотой повторения порядка 1–10 Гц, пилообразнойили другой формы. Имеющийся опыт и приемы электропунктурнойте рапии широко представлены в специализированной медицинскойл итературе. КВЧ терапия. В КВЧ терапии воздействие на БАТ осуществляется при помощи ЭМ излучения миллиметрового (ММ) диапазона длин волн. Первые приборы КВЧ терапии были разработаны в СССР в 1980-х годах, в НПО «Исток», ныне ФГУП «Исток», Фрязино, и в киевском НПО «Сатурн». Тогда же они были утверждены к применению Министерством здравоохранения СССР. В аппара- тах использовались генераторы излучения с длинами волн около 5.6, 7.1 и 4.9 мм соответственно 1). В предшествующих экспериментальных исследованиях наблюдали, что излучения этих частот часто вызывали биологическийотклик различных орга- низмов. Излучение частотой6 1.2 ГГц поглощается атмосферным кислородом. Следо- вательно, как полагают, оно могло бы вызывать заметные биологические реакции, поскольку в процессе эволюции отсутствовало приспособление к такому излучению. В экспериментах наблюдали зависимости биологического отклика от частоты ММ излучения. Появление этих резонансных эффектов обладало затрудненнойво спро- изводимостью. Каких-либо определенных закономерных связейч астот резонансов с другими релевантными характеристиками опытов в то время найдено не было, но отдельные наблюдения показывали, что эти резонансы могут быть очень узкими, с относительной ширинойпоря дка 10−5–10−6 (рис. 2.81). Понятно, что в меди- цинскойпра ктике поиск узких резонансов непосредственно перед сеансом терапии 1) Частоты колебаний53.5, 42.2 и 61.2 ГГц. 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов 487 нереален. Кроме того, в зоне приложения КВЧ аппликатора к коже образуются стоячие волны, которые формируют интерференционные узлы и пучности, или мини- мумы и максимумы поглощеннойэ нергии. Размер максимумов около четверти длины волны, т.е. 1–2 мм, и предсказать их положение на коже затруднительно, так как оно зависит от нескольких параметров, в частности от однородности диэлектрических свой ств кожи и подлежащих тканей. Для снятия вышеуказанных трудностейв аппаратах КВЧ терапии использовали свиппирование (частотную модуляцию излучения) с амплитудойп орядка 100МГц и частотойм одуляции 100 Гц. Это обеспечивало усреднение интерференционной картины по апертуре аппликатора и заведомое «накрытие» частоты предполагаемого резонанса. Мощность ЭМ излучения составляла около 10 мВт/см2, что соответствует области перехода от нетепловых к тепловым эффектам ЭМП. В дальнейшем для усиления биологического эффекта стали использовать, помимо свиппирования, дополнительную модуляцию излучения по амплитуде, с частотой8 или 16 Гц. Полагают, что модуляция с такими частотами, попадающими в область частот основных биоритмов мозга, может быть особенно эффективной. Параметры излучения в аппаратах КВЧ терапии, таким образом, следует рассматривать частью как эмпирически подобранные и, другойча стью, — как эвристически предложенные. Существует несколько взглядов на природу терапевтическойэ ффективности КВЧ пунктуры. Вопрос этот связан, естественно, не столько с «пунктурой», сколько с общим механизмом биологического действия ЭМИ КВЧ. Известна точка зрения, согласно которойв заимодействие ЭМ микроволн с орга- низмом осуществляется на молекулярном уровне. Полагают, что белковые или более простые молекулы, поглотив кванты ЭМ поля, способны далее изменить скорость определенных биохимических реакцийи вызвать соответствующийк онечный биоло- гическийэ ффект. Несколько конкретных молекулярных механизмов ЭМ рецепции микроволн рассмотрены в разд. 3.11. Согласно другойтео рии, ММ излучение осуществляет тепловойм икромассаж БАТ, что и вызывает конечныйт ерапевтический эффект. Действительно, в зоне поглощения ЭМ излучения температура кожи повышена. При среднеймо щности ЭМ излучения порядка 10 мВт/см2 температура кожи под аппликатором может превышать температуру окружающейк ожи на величину около 1℃. В этойзо не тепло вызывает усиление капиллярного кровотока и обменных процессов. В частности, содержание некоторых белков, в том числе белков теплового шока, может измениться на единицы–сотни процентов в зависимости от времени воздействия. В свою оче- редь, появление этих биохимических сигналов приводит к распространению нервных сигналов, потенциалов действия, по нервным волокнам. 4.4.3. Биорезонансная терапия. Под биорезонанснойт ерапиейпон имается метод немедикаментозного лечения с использованием электромагнитных сигналов, вырабатываемых телом человека в процессе его жизнедеятельности. Считается, что идея метода принадлежит врачу Ф.Морелю (F.Morell, Германия). Идея предложена в конце семидесятых годов, однако, что удивительно, ее прототип широко обсуждал- ся еще почти сто лет назад. История А.Абрамса (A.Abrams, США), занимавшегося медицинскойп рактикой подобного рода без медицинского образования, показательна. В начале прошлого века он изобрел несколько устройств, с помощью которых якобы можно было ставить диагноз и лечить почти любые болезни. В то время в практическую жизнь револю- ционно входило электричество, так же как сейчас компьютеры. Абрамс утверждал, что электроны являются основным элементом жизни и поэтому придуманные им электрические устройства обладают удивительными возможностями. 488 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Абрамс заявлял, что при помощи его электрических устройств он мог диагно- стировать любую болезнь по капле высушеннойк рови, присланнойе му по почте, а лечение возможно даже по телефону. Названия устройств говорят сами за себя: диномайзер, рефлексофон, радиокласт. Одно из них, являющееся экспонатом Музея сомнительных медицинских приспособлений(M useum of Questionable Medical Devices), показано на рис. 4.34. Рис. 4.34. Одно из устройств Абрамса — музейный экспонат. Видна металлическая чашечка для размещения в нейтести руемых препаратов. Надпись гласит: «Электронныйр адиокласт... Целитель немедикаментозными средствами — „продавец воздуха“ — использовал данное устройство с целью „диагностики и лечения“. Общество защиты потребителейв Индианапо- лисе в 1942 году разоблачило это мошенничество» Наиболее сложные устройства снабжались таблицей частот для лечения конкрет- ных заболеваний. Продажа приборов приносила прибыль, были организованы учеб- ные курсы, после которых обученные специалисты увозили приборы в свои города на правах лицензионного использования. Правила запрещали вскрывать устройства. Ко- гда число специалистов, практикующих метод Абрамса, составило несколько тысяч, Американская медицинская ассоциация144 стала предпринимать попытки разоблаче- ния этойп рактики. Публичное научное развенчание метода Абрамса в 1924 году, после его ухода из жизни, и несколько судебных процессов о мошенничестве ока- зались полезными. Однако общество еще какое-то время продолжало оставаться поляризованным, а последователи Абрамса, как уже ясно, преуспевают и по сейд ень. Как это похоже на то, что предлагает нам сегодня «электромагнитное целитель- ство», не правда ли? Одновременно это похоже на цикл жизни финансовойпи рамиды, на процесс ее зарождения, развития и упадка. Только финансовые пирамиды живут приблизительно год или около того, а эти, медицинские, раз в десять дольше. Медицинские пирамиды как капли дождя на поверхности воды появляются здесь и там; каждая имеет свойпс евдонаучный лозунг, организацию, литературу, привер- женцев, практику, короче, свою социальную нишу. Появление и существование таких пирамид, конечно, объективно и социально обусловлено — они выполняют опреде- ленную социальную функцию, заполняя собойн ехватку или отсутствие должного медицинского обеспечения. Принцип резонанса, очевидно, использован в устройствах Абрамса: каждой бо- лезни соответствовала своя частота воздействия. Современные версии подобных аппаратов отличаются тем, что не болезням, но различным органам соответствуют 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов 489 собственные специфические частоты. Предполагают, что биорезонанс может возник- нуть при совпадении частоты внешнего, например ЭМ, воздействия и собственной частоты какого-либо биологического осциллятора. Тогда энергия ЭМ поля может быть передана этому осциллятору или отнята у него, так, что амплитуда его ко- лебанийи зменится. Это должно как-то проявиться на уровне реакций организма. Утверждают, что воздействие ЭМ полями собственных частот может нормализовать работу органа или привести к его выздоровлению. Приведем для полноты картины выдержки из методических рекомендацийпо биорезонанснойте рапии 2000 года, подписанных, что примечательно, заместителем министра здравоохранения РФ. БРТ — это терапия электромагнитными колебаниями, с которыми структуры организма входят в резонанс. Воздействие возможно как на клеточном уровне, уровне мембран, так и на уровне органа, системы органов и целостного организма. Основная идея применения резонанса в медицине заключается в том, что при правильном подборе частоты и формы лечебного (электромагнитного) воздействия можно усиливать нормальные (физиологические) и ослаблять патологические ко- лебания в организме человека. Обсуждая обоснованность такого утверждения, следует ответить на вопросы: 1) существуют ли собственные частоты органов, 2) каковы условия возбуждения резонансов, 3) какова должна быть интенсивность ЭМ поля, 4) что такое «патологи- ческие колебания», чем они отличаются от «нормальных»? Использование термина «биологическийр езонанс» или «биорезонанс» основано на том утверждении, что различные биофизические и биологические структуры, от клеток до органов и систем организма представляют собойос цилляторы, т.е. облада- ют характерными или собственными частотами колебаний. Под собственной частотой в механике понимают частоту малых колебанийос циллятора после прекращения действия внешнейс илы. Термин «биорезонанс», однако, не имеет точного смысла и его использование вряд ли можно считать обоснованным. Действительно, реально существующийос цилля- тор, обладающийс обственными колебаниями, можно возбудить различными способа- ми. Настольныйм аятник можно раскачать механическойс илой, электрическим или магнитным полем, ЭМ радиацией, изменением силы тяжести. Атомные осцилляторы можно возбудить ЭМ полем, соударениями с другими атомами, звуковойв олной. Существует множество процессов различнойп рироды, в которых так или иначе проявляются эти осцилляторы. Именно поэтому возникает возможность говорить об их существовании: они существуют сами по себе, независимо от измерительных процедур. В отличие от этойс итуации, существование особых биологических ме- ханических осцилляторов, тем более их «патологических колебаний», не очевидно. Прежде чем говорить о биорезонансах, надо доказать их существование. Сделать это, по-видимому, невозможно. О механических резонансах отдельных органов можно говорить лишь условно. Мягкие ткани организма обладают упругостью, поэтому механические колебания возможны. Их частота, по порядку величины, определяется выражением f = 1 2πL E ρ , где L — размер органа, ρ и E — плотность и модуль Юнга биологическойт кани. Для характерных значений L = 10 см, ρ = 1 г/см3 и E = 105–107 дин/см2 получаем f ∼ 5–50 Гц. Если трясти тело человека, что и делали в лабораторных испыта- ниях для установления гигиенических нормативов по вибрациям, то на некоторых 490 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии частотах из диапазона порядка 1–100 Гц сила действия на отдельные органы со стороны близлежащих органов действительно меняется. Однако изменения неве- лики, в полтора–два раза, и резонансы широкие, из-за вязкости тканей. Кроме того, эти изменения достигаются при достаточно больших амплитудах колебаний, соизмеримых с размерами органа. Иначе сжатиям–растяжениям будет подвергаться лишь поверхностная часть органа и его нельзя будет рассматривать как отдельный динамическийо бъект. Можно ли добиться хотя бы чего-то, отдаленно напоминающего такойре жим колебаний, при воздействии на тело человека ЭМ полем? Конечно, нет. Главным образом потому, что НЧ ЭМ поле чрезвычайно слабо, по меркам макроскопической динамики, взаимодействует с диамагнитной тканью организма. Следовательно, ме- ханические резонансы органов никакого отношения к лечебным эффектам, которые пытаются получить при помощи ЭМ полей, не имеют и не могут иметь. Уместно привести несколько стандартных ошибок и несуразностейв литературе, посвященнойбиор езонансной терапии. • Модель механического осциллятора с однойс тепенью свободы используется для систем, обладающих множеством степенейсво боды. • Необходимость механизма взаимодействия ЭМ поля с осциллятором не обсуж- дается. Образно говоря, авторы раскачивают маятник взглядом. • Добротность предполагаемых осцилляторов не оценивают, а ведь надо бы дока- зать, что ширины резонансов разных органов уже, чем расстояния между этими резонансами по частоте, иначе «прицельно» воздействовать на выбранный орган невозможно. • Спектр эффективных частот, измеренныйд ля одного вида организмов, рассмат- ривают как общийд ля всех живых систем. • Понятие резонанса, т.е. резкое возрастание скорости обмена энергиеймеж ду возбуждением и колебательнойс истемой при определенных условиях, подме- няется констатациейс овпадения частот. При вычислении резонансных частот органов и систем с характерным размером L применяют формулу ν ∝ v/L, где v должно быть скоростью распространения звука в даннойсре де. Однако для оценок используют, например, скорость течения крови или скорость рас- пространения нервного импульса. Сообщают о так рассчитанных собственных частотах для капиллярных мембран, порядка 0.03 Гц. Но даже для крупных сосудов время релаксации механических деформацийм енее секунды, в чем можно убедиться, сделав одномоментное нажатие на какую-либо кистевую вену. Мелкие сосуды релаксируют значительно быстрее. В таких условиях невозможно говорить о собственных колебаниях с периодом 1/0.03 c, т.е. пол- минуты. • Частоты эффективных воздействий указывают с невероятной для случая точ- ностью 0.1%. Из таблицы медико-технических характеристик режимов воз- действия, приведенных в вышеуказанных рекомендациях узнаем, что, напри- мер, «резонанс к магистральным церебральным сосудам» может быть вызван «лечебным сигналом» с частотами огибающей0.0645 Гц и несущей0.387 Гц. Оставим без внимания ущербную терминологию и посмотрим на существо вопроса. Обычно такие записи понимают в том смысле, что резонанс довольно узкий, с ширинойп орядка нескольких единиц последнего разряда. Но никто не делал экспериментов, которые могли бы оправдать эти цифры. При известных параметрах затухания механических колебанийв тканях такие цифры вообще неправдоподобны. 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов 491 Понятие биорезонанса обсуждают также в отношении колебательных систем немеханического типа. В организме существуют такие системы — это ферменты с ха- рактерным интервалом цикла реакции, автоколебательные процессы биохимической кинетики, колебательные режимы возбудимых тканей, сложные биологические рит- мы. Воздействие на эти процессы электрическими токами, заметно превосходящими собственные токи организма, реально. Возможно, оно было бы особенно эффективно при совпадении частоты воздействия с частотой ритма. Однако и в этом случае имеется трудность: ЭМ воздействие здесь влияет на ход колебательного процесса не прямо, а косвенно, например через локальные изменения концентрации каких-либо веществ. Здесь становится условностью применение термина резонанс. Кроме того, сама возможность даже такого косвенного воздействия составляет, как следует из содержания настоящейкниги, нерешенную проблему. Во всяком случае, прежде чем говорить о биорезонансном методе лечения, требу- ется продемонстрировать резонансныйо тклик хотя бы какой-нибудь характеристики организма человека на воздействие слабого ЭМ поля. К настоящему времени такими данными наука фактически не располагает. Отличие современных методов биорезонанснойт ерапии — а они встречают- ся также под названиями биоинформационная терапия, Morell-Rasche-терапия, MORA-терапия и др. — состоит в том, что ЭМ поле для воздействия на организм строится из ЭМ сигналов, порождаемых организмом пациента. Главная идея в том, что измеренные собственные ЭМ колебания организма возвращаются в организм инвертированными. Поэтому, накладываясь друг на друга, эти колебания, якобы, взаимно гасятся, а работа соответствующего органа нормализуется. Производители не раскрывают технических подробностейапп аратов, однако этого и не нужно, чтобы понять физическую несостоятельность идеи. В какойсре де, в ка- ком месте и как производится это наложение и суммирование? Даже минимальное размышление на эту тему показывает: для того чтобы данная идея работала, надо чтобы выполнялся ряд физических условий. Главное — ЭМ поля, распределенные по организму или токи, текущие по нему, создаваемые двумя разными источниками, должны взаимно уничтожаться в каждойто чке тела. Что, разумеется, абсурд. Этим словом логично завершить обсуждение физических аспектов биорезонанс- нойте рапии. Конечно, положительный результат ее применения в отдельных случаях мог бы иметь место, но он не был бы основан на физических принципах, а объяснялся бы, например внушением, случайностью и др. 4.4.4. Альтернативные методы в Интернете. Повседневная медицинская практика, как самыйн адежный критерийи стинности, дает беспристрастную оценку роли и места альтернативных методов электромагнитнойд иагностики и терапии в медицине. На рис. 4.35 приведены приблизительные числа, или индексы, встречаемости дескрипторов (ключевых слов), описывающих те или другие методы, в общедо- ступнойз оне Интернета Google и в зонах двух поисковых научных систем, Scopus и PubMed, из которых последняя — с медицинским уклоном. Использованы дескрипторы в англоязычнойв ерсии. Для некоторых категорий, представленных на рисунке выражениями, содержащими “and”, даны суммы индексов каждого из дескрипторов. Например, для категории “Microwave and RF heating” приведены суммы индексов встречаемости для дескрипторов “Microwave heating” и “RF heating”. Для дескрипторов “Voll” и “Nakatani” при поиске в общедоступнойч асти Интернета использованы их модификации “Dr. Voll” и “Dr. Nakatani” соответственно, поскольку эти имена встречаются и вне связи с одноименными методами. Поиск в базах данных научных систем проведен только по названиям статей. База данных Scopus на 2009 492 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Рис. 4.35. Дескрипторы методов диагностики и терапии с использованием электромагнитных полейи частота их встречаемости по версиям интернет-ресурсов PubMed (1) и Scopus (2), отношение Google/PubMed (3); по состоянию на 18.01.2009 год покрывает около 16000 рецензируемых научных журналов, PubMed — 21000, большая часть которых рецензируема. Количество же просматриваемых при поиске заголовков статейр азных лет составляет миллионы единиц. Видно, что относительное число научных статей, посвященных обсуждаемым методам электропунктурнойд иагностики, вообще мало; они представлены послед- ними несколькими категориями и исчисляются в лучшем случае десятками статей. Напомним, что термин electroacupuncture, для которого индекс встречаемости отно- сительно высок, в зарубежнойл итературе не связан с электропунктурной диагно- стикойи терапией и используется для обозначения прямого подключения мощного электрического стимула к акупунктурным иглам. На противоположном «почетном» краю списка заслуженно стоят методы МРТ и ЭКГ. Научных публикацийп о этим темам в 103–104 раз больше. Индексы встречаемости в открытойча сти Интернета представлены на рисунке в относительном виде, по отношению к соответствующим индексам PubMed. Пове- дение этой кривойзна менательно: для методов доказательнойме дицины указанное отношение находится в среднем приблизительно на уровне 300–500. Но д

Дата: 2016-11-02 16:20:39

Эльдар

Мне нравятся эти рассуждения: в США тоже и т.д. А вы были в США, уважаемый, или дальше булочной на такси не ездили? Метод ТКМС пришел как раз из США и FDA его разрешило. А ведь это импульсное магнитное поле, между прочим. Да что там говорить Вот почитайте обзор и успокойтесь.4.3.2. Особенности биологического действия импульсных ЭМ полей. Маг- нитные поля давно применяют в практике травматологии для ускорения восстанов- ления костнойт кани после переломов. Эмпирически установлено, что особенной эффективностью здесь обладают импульсные МП. В самом простом варианте исполь- зуют МП типа меандра, т.е. последовательность прямоугольных импульсов. Харак- теристиками такойп оследовательности являются частота повторения импульсов, их длительность и величина. Обычными являются частоты от единиц до сотен Гц и поля от единиц до десятков миллитесла. Однако оказалось, что лечебныйэ ффект, хотя и коррелирует с этими параметрами, но сильно зависит от длительности фронтов импульса. Фронт импульса характеризует отклонение формы импульса от идеальной прямоугольной. Иллюстрация возникновения фронтов такова. Магнитное поле создают при по- мощи многовитковых соленоидов и колец. Магнитное поле B в таких системах пропорционально току I, проходящему через обмотку. Для создания импульсного МП надо быстро менять ток, но ток в соленоиде не может быстро меняться и точно воспроизводить прямоугольную форму питающего напряжения U на обмотке. Любое изменение тока приводит к возникновению электродвижущейс илы ε, направленной против напряжения и поэтому стремящейся ослабить изменение тока: ε = −LI, где I ≡ dI/dt. Это свойство магнитных систем характеризуется в электротехнике величинойи х индуктивности L. Согласно закону электромагнитнойин дукции, э.д.с. в контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, натянутую на контур: ε = −Φ. В этом разделе используем систему единиц СИ. Для контура, состоящего из N витков, надо написать ε = −NΦ. Сравнивая два выражения для ε, находим, что L = NΦ/I. Для кольцевого индуктора Φ = BS, где B = μ0NI/2r — магнитное поле кольца и S = πr2 — площадь кольца радиуса r, μ0 — магнитная постоянная, или абсолютная магнитная проницаемость вакуума. Отсюда следует величина индуктив- ности L = πμ0rN2/2. Для оценок понадобится и активное сопротивление R = ρl/s обмотки, провода длиной l = 2πrN с поперечным сечением s = πd2/4, где d — диаметр провода, ρ — удельное сопротивление материала провода. Следовательно, R = 8ρrN/d2. 474 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Постоянная времени индуктора, определяющая время запаздывания тока относи- тельно напряжения, есть величина τ = L/R. Подставляя сюда выражения для L и R, найдем τ = πμ0Nd2/16ρ. В практике магнитнойте рапии распространены кольцевые индукторы разме- ром приблизительно 10 см, содержащие порядка 100 витков медного провода, ρ = 0.0175 Ом·мм2/м, с диаметром около 1 мм и питаемые импульсами тока порядка 10 А. Из вышеприведенных соотношенийл егко оценить, что такие индукторы со- здают возле себя магнитное поле величинойок оло b ∼ 10 мТл, импульсы которого нарастают и спадают с постояннойвр емени порядка 1 мс (рис. 4.28). Из уравнения Максвелла ∇ × E = −∂B/∂t следует, что циркуляция электри- ческого поля вдоль какого-либо замкнутого контура удовлетворяет соотношению Рис. 4.28. Импульсы: напряжения U(t) на индукторе; создаваемого магнитного поля B(t); электриче- ского поля E(t), индуцированного в ткани Edl = −Φ. Величину этого вихревого по- ля в биологическойткани легко оценить как E ∼ Φ/2πrc = rcB/2, где rc — радиус кон- тура, а для производнойМ П подходит оцен- ка B ∼ b/τ. Для rc порядка радиуса индук- тора r напряженность электрического поля со- ставит rb/2τ ∼ 0.25 В/м. Такие поля вызывают, например, в мышечнойткани с проводимостью σ = 0.24Ом−1 ·м−1 токи с плотностью j = σE до 60 мА/м2, что почти на два порядка превышает величину естественных токов организма. Количество тепловойэ нергии, выделяемой в единице объема ткани в единицу времени, или удельная мощность тепловыделения, есть σE2. В течение времени импульса ЭП она составля- ет величину около 10−5 Вт/кг. Следовательно, тепловые биологические эффекты здесь малове- роятны. В условиях действия таких импульсов МП наиболее вероятны два типа эффектов: электрохимические и магнитохимические. Мишенями обоих типов эф- фектов могут быть одновременно протекающие разные реакции. Поэтому действие импульсных МП, скорее всего, является неспецифическим и проявляется в ак- тивации общих адаптационных реакцийо рганизма. Это и вызывает наблюдаемые благотворные эффекты. В специальных случаях применяют импульсные МП величинойд о 1 Тл с дли- тельностью фронтов порядка 10−5 с. Здесь, как нетрудно заметить, электрические поля в ткани в импульсе достигают нескольких кВ/м, а мощность тепловыделения может на порядки превышать мощность метаболического тепловыделения. Однако, поскольку эти процессы развиваются на очень коротких промежутках времени, они не сопровождаются ростом температуры ткани, но приводят к сильнойи мпульсной модуляции скоростеймн ожества химических реакций. Вероятно, таким путем дости- гается десинхронизация нормально скоординированных биологических или биохими- ческих циклов. Наблюдение эффектов сильных импульсных полейн е требует большого времени; часто эффекты наблюдаются непосредственно. Один из ярких эффектов — это эффект обезболивания, блокировка распространения потенциалов действия (нервных импульсов) по нервным волокнам. Другойэ ффект — это, напротив, инициирование потенциалов действия, осуществляемое в методе транскраниальнойм агнитной сти- муляции, рассмотренном в следующем разделе. Переменное МП индуцирует в ткани распределенные электрические токи, маг- нитное поле которых накладывается на внешнее. В соответствии с принципом 4.3. Методы электромагнитной терапии 475 ЛеШателье, индуцированное МП ослабляет индуцирующее поле и приводит к его частичнойэк ранировке. В НЧ диапазоне экранирование пропорционально частоте, поэтому 1) форма импульса размывается, теряя мелкие, т.е. высокочастотные, детали; 2) внешнее МП ослабевает по мере проникновения в глубь ткани. Эти эффекты существенны для биологических объектов сравнительно большого размера, напри- мер, для организма человека. Они составляют предмет исследованийв области ЭМ дозиметрии. Сильное магнитное поле почти беспрепятственно проникает внутрь ткани и со- здает электрические поля, которые могут быть направлены поперек нервных волокон. Диаметр нервных волокон порядка 0.1–20 мкм, длина может составлять от единиц миллиметров до десятков сантиметров в организме человека. Уточним, что нервы, покрытые изолирующейм иелиновойо болочкой, содержат так называемые перехва- ты Ранвье через промежутки около 1 мм (рис. 4.29). В этих местах изолирующая Рис. 4.29. Схематическое изображение участка нерва с перехватами Ранвье. Пропорции изменены оболочка отсутствует. Именно здесь возможно воздействие на мембрану нерва и на распро- странение потенциалов действия. Как следу- ет из соотношения (3.26), справедливого для ЭП порядка 1 В/м, при напряженности ЭП в несколько кВ/м дополнительныйп отенциал на мембране нерва уже приближается, по по- рядку величины, к потенциалу мембраны. Добавок, индуцированныйимпу льсом МП, еще не способен вызвать электропорацию (про- бой) мембраны. Однако он способен нарушить нормальную работу участка мембраны, воздей- ствуя на условия переключения потенциалзависимых ионных каналов, осуществля- ющих проведение нервного импульса. Магнитные поля с указанными параметрами могут вызывать запуск потенциалов действия. Приведенные расчеты являются лишь иллюстрациейс ущества происходящих процессов. В иллюстративнойо ценке не могут быть учтены многие физические обстоятельства. Но они важны для разработки количественных моделей. В число этих обстоятельств входит несколько очевидных факторов: • неоднородность распределенийэлек трических свойств тканейпо объему тела как на макроуровне, так и на клеточном и субклеточном уровне; • экспоненциальныйха рактер процессов нарастания и спада магнитной индук- ции; • частотная дисперсия электрических и диэлектрических свойств среды, которая начинает играть роль для коротких фронтов импульсов порядка 100 мкс и ме- нее; • нелинейность свойств биологических сред, проявляющаяся с ростом интенсив- ности ЭМ воздействий; • неоднородность МП индукторов. Все эти физические факторы и их влияние на электрические явления в биологической ткани составляют предмет специальных научных исследований. Помимо воздействия на нервные волокна, импульсы интенсивного ЭП влияют и на другие мишени в организме. В настоящее время многие разделяют точку зре- ния, согласно которойп ервичной мишенью импульсных МП в организмах являются клеточные мембраны. Тем не менее, сегодня нельзя сказать, что механизмы действия импульсных МП полностью ясны. 476 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Ввиду того что импульсные МП в целом не вызывают нагрев ткани, механизмы их биологического действия иногда ошибочно связывают с механизмами нетепловых магнитобиологических эффектов141. Но разница между биологическими эффектами синусоидальных и импульсных МП огромна. Для низкочастотных синусоидальных и подобных им МП индуцированное элек- трическое поле мало и действующим фактором является именно магнитное поле. Для импульсных МП, даже низкочастотных, индуцированное ЭП, напротив, велико, а прямое действие относительно сильного магнитного поля есть действие магнитохи- мическое. В отличие от нетепловых эффектов, эти эффекты не составляют парадокса. Поэтому биологические эффекты импульсных МП — это, фактически, биологические эффекты коротких, но сильных импульсов электрического поля, что роднит эти эффекты именно с тепловыми биологическими эффектами. В магнитнойте рапии заболеванийп рименяют множество различных форм им- пульсов и импульсных последовательностей: однополярные и биполярные импульсы, асимметричные импульсы, импульсы с ВЧ модуляцией, прерывистые последователь- ности и др. Специальные источники импульсных напряженийм огут контролируемо менять время нарастания и спада, управляя таким образом величинойимпу льсов ЭП в тканях организма. Обычно это мощные источники, работающие с индукторами с малым числом витков. Такие индукторы обладают малойпо стоянной времени, что позволяет точно воспроизводить заданную форму импульса. Выбор тойили другой формы терапевтического магнитного сигнала диктуется как эмпирическим опытом, так, вероятно, и случайным фактором. Иногда форму импульсов делают предметом коммерческойт айны и необоснованных утверждений о ее особой эффективности в сравнении с другими известными сигналами. Коммерче- ские аппараты магнитнойте рапии сравнительно дешевы, стоят обычно менее десяти тысяч долларов. Доступность производства, простота использования, практическая безопасность и неинвазивныйха рактер воздействия делают магнитную терапию объектом дилетантизма. В свою очередь, это компрометирует методы магнитотера- пии в глазах медицинских управленцев и пациентов и объективно сдерживает их изучение. С медицинскойто чки зрения, неспецифичность благотворного действия импульс- ных МП означает, что много разных патологических проявленийм огут быть ослаб- лены и много восстановительных процессов могут быть ускорены с их помощью. Действительно, научная медицинская литература сообщает о клинических, в том числе рандомизированных, исследованиях, подтверждающих, что импульсные МП 1) ускоряют регенерацию костнойткани или даже инициируют консолидацию фраг- ментов в случаях хронических переломов; 2) уменьшают отечность и воспаления; 3) ослабляют хронические боли, связанные с повреждениями мягких тканейи со- единительных тканей— хрящей, сухожилий, костей; 4) облегчают артритные боли; 5) улучшают кровообращение; 6) стимулируют иммунную и эндокринную системы, ускоряют заживление артериальных, венозных и диабетических язв; 7) ускоряют восстановление кожи после ожогов, травм после хирургических вмешательств. Из- вестны исследовательские работы, в которых импульсные МП вызывали замедление роста злокачественных опухолейи даже их редукцию. Вероятно, неспецифическое действие магнитных полей подобно благотворному эффекту правильно выполненного массажа. Механические деформации клеток и кле- точных мембран также вызывают массу измененийв процессах метаболизма, и ука- зать конкретные первичные молекулярные мишени, по-видимому, невозможно. Мас- саж магнитный, в сравнении с механическим, обладает преимуществом в том, что он способен активизировать репаративные процессы в глубоких тканях, в частности в костнойткани или когда механические возмущения противопоказаны. 4.3. Методы электромагнитной терапии 477 В России методы магнитотерапии импульсными МП являются обычными для кабинетов физиотерапии. В научных целях изучают необычные методы воздействия импульсными МП, например экстракорпоральную обработку крови пациентов для лечения ишемическойб олезни сердца142. 4.3.3. Транскраниальная магнитная стимуляция. Транскраниальная, или фокальная, магнитная стимуляция, сокращенно ТМС, как следует из названия, есть стимуляция тканейм озга магнитным полем, источник которого находится рядом с черепом. Это простойи недорогой метод, позволяющийсе лективно воздействовать на заданную область мозга. В процедуре ТМС индуктор МП располагают вблизи черепа, практически на поверхности головы. Индуктор присоединен к источнику импульсов электрического тока и создает, следовательно, импульсы МП. Поскольку кости черепа диамагнитны, МП проникает в мозг без искажений. Далее, импульсы МП индуцируют электриче- ские вихревые токи, циркулирующие в тканях мозга, прилегающих к индуктору. По- зиция индуктора определяет область мозга, где имеет место максимальная плотность тока. В этойо бласти индуцированное электрическое поле вызывает деполяризацию мембран нейронов, а значит, меняет прохождение нервных импульсов. Другими словами, здесь электрическийто к может «поджечь» или «погасить» нейроны. Таким образом импульсами индуктора можно усилить или, наоборот, подавить активность различных участков мозга и тем самым активировать или блокировать определенные функции. Например, можно заставить человека «видеть» вспышки света, так называемые фосфены, при возбуждении зрительного отдела коры в теменнойд оле. Импульсы тока, индуцируемые в моторнойоб ласти коры, сопровождаются соответствующими непроизвольными мышечными сокращениями. Стимуляция участков префронтальной коры, ответственнойз а функции мышления, вызывает неосознаваемые изменения в уровне внимания, тревоги, настроения, памяти и других когнитивных функциях. Преимущество ТМС в сравнении с другими методами локальнойактив ации мозга состоит в том, что данныйм етод не требует применения имплантируемых электродов. Даже электрическийк онтакт с поверхностью головы не является необходимым. В то же время пространственное разрешение метода не столь высоко в сравнении с МРТ. В некоторых случаях исследователи все же могут добиться разрешения около Рис. 4.30. Транскраниальная магнит- ная стимуляция с использованием 8-образного индуктора 1 мм, снижая интенсивность импульсов до вели- чины немного выше порога моторнойреакц ии. Обычно используют восьмиобразные ин- дукторы размером в несколько сантиметров (рис. 4.30). В сравнении с обычными кольцевы- ми индукторами восьмиобразные создают более неоднородное МП и, следовательно, лучше фо- кусируют МП в заданнойо бласти мозга. Маг- нитное поле индуктора представляет собойо ди- ночные импульсы или повторяющиеся серии им- пульсов длительностью порядка 0.1 мс и величи- нойв несколько тесла. Возникающие импульсы электрического поля имеют величину порядка 100 В/м, что достаточно для запуска потенциа- лов действия кортикальных нейронов. В некоторых случаях, для стимуляции глубо- ких областейм озга с целью снижения остроты депрессии используют и кольцевые индукторы, 478 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии и даже системы типа Гельмгольца. Однако этот вид стимуляции имеет лишь условное отношение к ТМС, поскольку лишен главного отличительного признака ТМС — локальности воздействия. Стимулируя различные участки кортекса и записывая вызываемые реакции, мож- но составить карты функциональнойа ктивности мозга и исследовать функции этих участков в зависимости от условий. В отличие от функциональнойМ РТ и МЭГ, диагностика в ТМС дает лишь двумерные распределения измеряемых величин по поверхности головы, поскольку индуцированные импульсом МП электрические токи достигают максимума только вблизи поверхности черепа. Наилучшая фокусировка достигается в участках мозга около индуктора, т.е. в церебральном кортексе. Именно этот извилистыйс лой поверхности мозга в 2–4 мм, лежащийн епосредственно под черепнойк оробкой, играет главную роль во многих функциях мозга. Среди по- следних внимание, ощущения, мышление, сознание. ТМС модуляцию кортикальных процессов используют для изучения памяти, речи, зрения, мышечных рефлексов и др. Картирование мозга при помощи одноимпульснойТ МС обладает наивысшим временн´ым разрешением и позволяет исследовать скорость проведения нервных им- пульсов в различных участках тела при нейропатологиях. Одновременная или с вре- менн´ым сдвигом стимуляция разных участков мозга дает возможность исследовать локальные нейрохимические нарушения. Известно, что различные участки мозга взаимозависимы: подавление активности одних участков может вызвать возбуждение других. Это позволяет регулировать некоторые функции мозга, меняя активность тех его областей, которые доступны для ТМС. В настоящее время исследуют возможности ТМС как метода лечения нару- шенийпс ихики вследствие органических пораженийм озга — нейропсихиатрических нарушений. Также обсуждают перспективы ТМС в лечении людей, страдающих от таких мозговых дисфункций, как эпилепсия, депрессия, дефицит внимания, мигрени. Различают ТМС одиночными импульсами и ТМС повторяющимися импульсами. При этом частоту повторения выбирают в диапазоне около 0.1–10 Гц, используют серии импульсов по 1–10 с в 10–30-минутных сеансах. В последнем случае возни- кают заметные эффекты последействия, которые зависят от параметров стимуляции: локализации воздействия, интенсивности и частоты повторения импульсов, продол- жительности сеанса. Этот важныйэ ффект используют для разработки протоколов лечения вышеуказанных заболеваний. Кроме того, модулируя возбудимость участков кортекса, ТМС позволяет изучать механизмы заболеваний, которые обычно связаны со сходными изменениями. Известно, что процедура воздействия повторяющимися импульсами ТМС сопро- вождается ощущением дискомфорта или несильнойбо ли и может инициировать появление судорог. Поэтому вопросы безопасности, включая возможные отдаленные неблагоприятные последствия, остаются в сфере внимания как исследователей, так и государственных учреждений. Использование аппаратов ТМС в определенных условиях и с определенными целями регулируется соответствующими органами, на- пример Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA), и остается под контролем институтских комиссийп о этике научных исследований. Возможность неинвазивного возбуждения и торможения участков коры головного мозга представляет новыйм етод исследования в науках о высшейн ервной деятель- ности. Он развивается с 1985 года, и не ясно, почему его не использовали раньше. Потенциал исследовательских, диагностических и медицинских примененийТ МС необычайно широк и продолжает расти за счет комбинированного применения с дру- гими методами функциональнойд иагностики. Работы в области ТМС сосредоточены 4.3. Методы электромагнитной терапии 479 главным образом в США, Германии, Японии, Италии и Великобритании. Совокупная доля этих стран к 2007 году составила около 50% от общего числа в несколько тысяч публикаций. 4.3.4. Стандартная магнитная стимуляция. Термин стандартная магнит- ная стимуляция используется для того, чтобы выделить общийи относительно простойтип магнитной стимуляции, или экспозиции, существенно отличающийся от уже рассмотренных сложных типов магнитнойстиму ляции. При стандартнойм агнитнойс тимуляции биологическийоб ъект помещают в од- нородное МП, источник которого, обычно пара катушек Гельмгольца, существенно больше размера объекта. В этом случае все части биологического объекта находятся в одном и том же МП, поэтому картирование информации невозможно. Стандартная стимуляция используется в основном для исследования природы био- логических эффектов ЭМП. Здесь наиболее интересен фундаментальныйм еханизм магниторецепции. Фундаментальныйм еханизм ассоциируют с пока еще не извест- ными молекулярными или субклеточными мишенями МП в биологическойткани. Их точное положение внутри исследуемого объекта не существенно для определения механизма, и поэтому оправдано использование именно однородного магнитного поля, которое легко контролировать в эксперименте. Экспозиция в однородном МП позволяет исследователю исключить возможныйне зависимый фактор биологического воздействия, неоднородность поля, которая сама по себе может воздействовать на организм особым образом. Стандартную стимуляцию удобно использовать для моделирования естественных ЭМ условий, характеризуемых источниками ЭМ полей и излучений, расположенных относительно далеко от людей. Давая богатую информацию о молекулярных и биохимических процессах под действием МП в целом, стандартная магнитная стимуляция не позволяет судить о пространственном распределении этих процессов. Наблюдаемые эффекты оказыва- ются пространственно усредненными. Лабораторные системы стандартнойма гнитнойэ кспозиции обычно имеют размер от полуметра до метра. Когда предпочтительнойяв ляется экспозиция тела человека целиком, используют системы большего размера. Пример такойс истемы объемом около 4 м3 показан на рис. 4.31. Аналогичная система экспозиции использована в опытах, результаты которых даны на рис. 2.11 и рис. 2.12. Следует отметить, что стандартная экспозиция является единственным типом магнитнойэ кспозиции, которую можно организовать как удаленное магнитное воз- действие. Система экспозиции в этом случае может и не быть системой типа Гельм- гольца, а представлять собойзамкнутую электрическую цепь больших размеров. Стимуляцию этого вида начинают использовать в терапевтических целях. В этом случае можно говорить о магнитобиологическом методе терапии. Однако данных на сегодня очень мало и речь идет скорее о биомедицинских исследованиях. Предпо- лагаемыйм етод терапии основан на утверждении, что нетепловые биологические эффекты МП обладают воспроизводимостью, достаточнойдл я их практического применения. Кроме того, авторы метода предполагают, что первичные мишени МП в тканях организма надежно установлены — это ионы и магнитные моменты микроча- стиц. Тогда можно рассчитать эффективные частоты, амплитуды и другие параметры для воздействия на заданный тип частиц. Поскольку такие частицы, например ионы кальция, вовлечены в определенные биохимические процессы, то следует ожидать возникновения реакции организма. Можно надеяться, что удастся найти такие ре- жимы, которые окажутся благоприятными для здоровья. 480 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Рис. 4.31. Система стандартнойэ кспозиции тела человека в однородном МП уровня геомаг- нитного поля Уточним, что основойн аучного использования методов стандартной магнитной стимуляции является однородность МП, повышающая уровень воспроизводимости результатов. 4.3.5. Терапия постоянными магнитными полями. Постоянные магнитные поля используют как в медицине, так и для профилактики заболеванийи общего оздоровления. Наиболее часто используют экспозиции в МП порядка 1–10 мТл. Такие поля сравнительно просто создать при помощи постоянных магнитов, либо при помощи соленоидальных катушек, подключаемых к лабораторным источникам тока или на- пряжения. В некоторых случаях используют постоянные магниты с напряженностью на поверхности до нескольких тысяч эрстед. Постоянные магниты чаще всего орга- низуют в виде матриц небольших магнитов на основе керамических, металлических или металлополимерных композитов. Элементы укладывают различным способом, обычно — чередуя полярности магнитов. Как и в случае импульсных МП, постоянные магнитные поля оказываются эффективным средством улучшения состояния пациентов при многих заболеваниях. По некоторым данным, действие постоянных МП при венозной недостаточности вызывает расширение кровеносных капилляров, что сопровождается улучшением кровообращения и ростом температуры, регистрируемым с помощью тепловизора. Полагают, что МП имеет ингибирующее действие на транспортную функцию мем- бран, усиленную при воспалительных состояниях. Существуют клиники, специали- зирующиеся на использовании ЭМ полейв терапевтических целях (рис. 4.32). Физико-химическойо сновой биологического действия постоянных МП выше- указанного уровня, намного превышающего уровень геомагнитного поля, являются магнитохимические реакции — реакции с участием спин-коррелированных пар сво- бодных радикалов. Возможнойми шенью относительно сильных постоянных МП, применяемых в магнитотерапии, являются и магнитные наночастицы, как одно- доменные, так и суперпарамагнитные. В неоднородных МП они испытывают дей- ствие вращательных моментов и сил, втягивающих их в область сильного МП. Такие магнитомеханические эффекты могут возникать и в отношении диамагнитных упорядоченных структур наноразмеров в особо сильных МП. Другие механизмы 4.3. Методы электромагнитной терапии 481 Рис. 4.32. Внешний вид устройства магнитной терапии при локальном воздействии на области тела неоднородным МП [www.rase-medizintechnik.de] биологического действия МП, рассмотренные в настоящейк ниге, пока остаются гипотетическими. Основа медицинского применения постоянных МП — уже упоминавшееся от- сутствие специфическойм ишени для МП в организме. Действие постоянных МП является, поэтому, неспецифическим и проявляется как адаптационныйо твет орга- низма на умеренные по величине факторы стресса. В отличие от терапии импульсными полями, использование постоянных МП методически проще и дешевле. С другойс тороны, реакции на постоянные поля могут быть более разнообразны. Скорости магнитохимических реакций, помимо разной для разных реакцийне линейной зависимости от уровня МП в диапазоне от 10 мТл и выше, зависят еще от многих, не менее десятка, различных физико-химических факторов. Такое разнообразие усложняет проведение рандомизированных исследо- ваний, выработку рекомендаций и вообще научное обоснование метода. Тем не менее, существует несколько сотен in vitro, in vivo и эпидемиологических ис- следованийбиолог ическойи медицинскойэ ффективности постоянных МП. Опыт обобщения этих исследованийв рамках одного из проектов Всемирной организации здравоохранения сводится к утверждению об их противоречивости и необходимости дальнейших работ в этойоб ласти. В частности, кратковременные экспозиции в МП порядка 1 Тл приводят к множеству эффектов, которые, однако, рассматриваются как нормальные физиологические реакции. Пока нельзя сказать, имеются ли вредные последствия для организма человека от таких экспозиций. Возможность заключений об их полезности изучена еще меньше. Терапия постоянными МП на сегодня мало распространена в медицинских учре- ждениях, но гораздо более весомо представлена в деятельности разнообразных фирм и учрежденийоб щеоздоровительного профиля. Отсутствие определенных выводов со стороны медицинскойна уки позволяет многочисленным производителям так называ- емых магнитных браслетов, тапочек, одеял и пр. изобретать коммерчески эффектные, но по сути абсурдные объяснения благоприятных для здоровья эффектов МП. Международныйк омитет по защите от неионизирующейр адиации, ICNIRP, рас- ценивает постоянные МП практически безвредными для здоровья, устанавливая для работающих величину МП 200 мТл как предельно допустимыйу ровень в среднем за рабочийд ень. При этом допустимы кратковременные экспозиции тела в полях до 2 Тл и конечностейв полях до 5 Тл. Хроническое облучение общего населения считается безопасным в МП до 40 мТл. Необходимо подчеркнуть, что эти цифры отражают субъективную интерпретацию ограниченного объема научных данных со стороны части членов комитета. Согласно отечественным СанПиН 1742-77 напряженность постоянного МП на рабочем месте не должна превышать 100 Э, что соответствует магнитнойин дукции 16 В. Н. Бинги 482 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии 10 мТл. Двадцатикратная разница между отечественными и западными ПДУ в це- лом характерна для стандартов ЭМ безопасности (см. разд. 4.5). Это несоответствие отражает степень понимания, точнее непонимания, механизмов действия даже таких сравнительно сильных МП. 4.3.6. Использование магнитных наночастиц. Постоянное МП применяют для концентрации лекарственных препаратов в заданнойоб ласти организма. Для этого молекулы препаратов адсорбируют на поверхности магнитных наночастиц. Затем коллоидныйр аствор частиц вводят в кровь или в ткань организма. Источник постоянного МП располагают вблизи заданнойоб ласти так, чтобы обеспечить в этойоб ласти максимальныйгр адиент поля. Магнитные, обычно фер- ромагнитные, частицы втягиваются в область сильного МП; через некоторое время наночастицы с прикрепленными к ним молекулами лекарственного вещества собира- ются в ткани вблизи магнита. Для возможности концентрирования и удержания магнитных наночастиц в за- даннойо бласти их размер должен удовлетворять определенным условиям. Действи- тельно, слишком мелкие частицы будут уноситься потоком крови. Критический размер определяется балансом сил, действующих на частицу — магнитнойс илы Fm, стремящейся удержать частицу, и силы трения Fs о движущуюся кровь, которая стремится увлечь частицу с потоком крови. По порядку величины Fm = μH, где H — градиент МП, μ = 4πr3Js/3 — магнитныйм омент частицы, Js — намагниченность насыщения, r — радиус частицы, и Fs = 6πrηv — стоксова сила трения, где η и v — вязкость и скорость течения крови. Отсюда получаем критическийр азмер: r∗ ≈ 2 ηv/JsH . Движение крови в капиллярах происходит со скоростью порядка 0.1 см/с, вяз- кость плазмы крови равна приблизительно 2 × 10−2 г/(см· с). Следовательно, при на- магниченности насыщения материала частиц 1 кГс в МП с неоднородностью порядка 1 кГс/см критическийр адиус частиц составляет около 0.9 мкм. Движение частиц такого размера в капиллярах диаметром несколько микрометров сопряжено с риском закупорки капилляров. Поэтому для магнитоуправляемойд оставки препаратов ис- пользуют небольшие источники достаточно сильного МП порядка десяти кГс, или 1Тл, и частицы с большойост аточной намагниченностью. В этом случае критический радиус частиц уменьшается до 200–300 нм. В настоящее время существуют десятки физических и химических технологий получения магнитных наночастиц с различными свойствами143. Они находят при- менение во многих областях науки и техники. В биологии и медицине используют магнитные наночастицы, защищенные оболочкойи з молекул поверхностно-активного вещества, например лимоннойили олеиновой кислот. Оболочка препятствует агломе- рации наночастиц. Она защищает частицы от химического разрушения и, наоборот, окружающие структуры от возможного токсического действия вещества наночастиц. Поскольку магнитные материалы являются контрастными в магниторезонансных условиях, то их распределение может быть обнаружено в МРТ исследованиях. С этим связаны перспективы МРТ диагностики с применением магнитных нано- частиц. Магнитные наночастицы с иммобилизированными на них биологически активными соединениями находят применение в качестве биомаркеров различных процессов. Если магнитные наночастицы сконцентрированы в опухолевойткани, то клетки опухоли могут быть разрушены за счет нагрева наночастиц в дополнительном пере- менном магнитном поле. На этойид ее основан экспериментальный на сегодня метод магнитной гипертермии. 4.3. Методы электромагнитной терапии 483 Нагрев частиц происходит вследствие магнитнойв язкости, которая проявляется в существовании петли гистерезиса на зависимости J(H) намагничивания магнетика (рис. 4.33). Намагниченность, т.е. магнитныйм омент единицы объема, при изменении МП от −∞ до ∞ происходит по кривой J+(H). Обратныйхо д происходит по кривой J−(H). Из формулы для энергии магнитного момента в МП, −μH, следует, что магнитная энергия единицы объема магнетика равна ε = −J(H)H. Работу, затраченную на приращение энергии единицы объема магнетика, можно записать в виде da = [J(H)H + J(H)]dH ≡ adH, где штрих означает производную по H. Соответственно, работа, затраченная в одном цикле перемагничивания, есть a = ∞ −∞ a +dH + −∞ ∞ a −dH = ∞ −∞ (J + − J − )HdH + ∞ −∞ (J+ − J−)dH. Заметим, что первыйинтегр ал в правой части этого выражения равен нулю, для симметричнойп етли. В отношении второго интеграла, как видно из рис. 4.33, для оценок можно положить J+ − J− = 2Js на интервале (−Hc,Hc) и J+ − J− = 0 вне его. Тогда a ≈ 4JsHc, т.е. работа приблизительно равна площади петли гистерезиса, что часто используется в оценках. Эта энергия идет на нагрев магнетика в одном Рис. 4.33. Петля гистерезиса маг- нетика. Js,Hc — намагниченность насыщения и коэрцитивная сила цикле перемагничивания. Если перемагничивание происходит с частотой ν, то мощность тепловыде- ления в единице объема магнетика есть, очевидно, 4νJsHc. Пусть c — концентрация магнитных частиц, каждая из которых имеет объем v. Тогда мощ- ность тепловыделения на единицу объема сре- ды записывается в виде P = 4νJsHccv или P = 4νJsHccm/ρ, где cm — концентрация ча- стиц, выраженная как масса магнитного материа- ла в единице объема ткани, и ρ — плотность ма- териала частиц. Магнитную жесткость материала наночастиц всегда можно подобрать так, чтобы коэрцитивная сила равнялась заданнойв еличине амплитуды переменного МП. Тогда достигается почти полное перемагничивание по предельному циклу, что обеспечивает максимум поглощения энергии МП. Полное перемагничивание, однако, невозможно на высоких частотах ввиду существования предельнойс корости перемагничивания. Легко найти, что для частиц с Js ≈ 1кГс и ρ ≈ 7 г/см3 в МП частотой ν = 10 кГц и амплитудой H = 10 Гс, или 1 мТл, тепловыделение при концентрации частиц 2мг/см3, или, что почти то же, 2мг/г, составит около 105 эрг/(см3 · с), или 10Вт/кг. Как видно, даже небольшие концентрации магнитных частиц обеспечивают тепло- выделение, достаточное для увеличения температуры тканейн а единицы градусов. Для безопасного разогрева тканейп ытаются подобрать материал наночастиц с точкойКю ри в районе 42–43℃. При достижении температуры Кюри частицы теряют магнитные свойства и перестают далее нагреваться. Указанной температуры обычно достаточно для разрушения опухолей, а здоровые клетки начинают гибнуть при чуть более высокойт емпературе. Следовательно, контроль за температурой очень важен. Приведенные оценки показывают, что диапазон допустимых физических пара- метров МП и частиц, обеспечивающих безопасную магнитную гипертермию, не слишком просторен. Поэтому пока данныйм етод не прошел клинических испытаний 16* 484 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии в полном объеме. Совершенствование метода происходит путем эмпирического под- бора наиболее эффективных сочетанийп араметров и материалов. Следует отметить, что присутствие магнитных наночастиц в организме может не быть полностью безопасным. Это связано с тем, что магнитные наночасти- цы обладают собственным постоянным магнитным полем, которое достигает сотен миллитесла в непосредственнойб лизости от частиц. Такие поля заметно меняют скорость некоторых биохимических реакцийс участием спин-коррелированных пар свободных радикалов. 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов Потребности общества формируются с учетом достигнутого уровня экономиче- ского и научно-технического развития. Условно говоря, желания и возможности общества в целом сбалансированы. Однако, поскольку качество жизни отдельного человека приобретает в обществе все большую ценность, потребности в области ме- дицины растут опережающими темпами. По этойп ричине, несмотря на достижения современнойм едицины, есть и постоянный неудовлетворенныйс прос. Это создает почву для существования альтернативнойм едицины, предлагающейб олее высокий уровень психологических удобств. Психологические удобства, обусловленные повы- шеннойс коростью оказания услуг, универсальностью и холистическим подходом, достигаются за счет более низкого уровня ответственности, некоторого отклонения от идеалов научности. Идеология альтернативнойм едицины тяготеет к различным философским кон- цепциям идеалистического направления, в чем расходится с материалистическим мировоззрением. Понятно, что в России благоприятные условия для развития альтер- нативнойм едицины снова сложились в конце 1980-х годов, с ослаблением давления советскойм атериалистической идеологии. Созданный в Москве в 1976 году ЦНИИ рефлексотерапии претерпел в эти и последующие годы ряд реорганизацийи расши- рение сферы деятельности: с 1991 года — это НИИ традиционных методов лечения, с 1999 года — Научно-практическийц ентр традиционной медицины и гомеопатии, а с 2001 года — Федеральныйн аучный клинико-экспериментальный центр традици- онных методов диагностики и лечения МЗ РФ. 4.4.1. Альтернативная медицина и целительство. Альтернативная медицина, или парамедицина, отличается от обычнойте м, что эффективность ее методов не доказана или не доказывалась в клинических испытаниях. Иногда еще говорят об интегративнойм едицине, подразумевая существование крыла, тесно связанного с доказательнойме дициной. Обычно такая связь осуществляется медицинским пер- соналом, сочетающим в своейр аботе оба направления — научные методы лечения и древневосточное врачевание, например акупунктуру для обезболивания в хирур- гическойклиник е. Освоение «пограничных территорий» выгодно для доказательной медицины тем, что здесь существенно ослаблена конкуренция, традиционно высокая в бесспорно перспективных научных направлениях. Для альтернативнойм едицины соседство с доказательнойме дициной, очевидно, выгодно по многим причинам. С другойсто роны, внутри альтернативной медицины существует крыло, имею- щее выраженныйн ациональный или региональный характер, а также и течения, носителями которых являются одаренные персоны, способные к благотворному ин- дивидуальному воздействию. О такого рода медицине принято говорить как о на- роднойме дицине, или целительстве. Правовые аспекты целительства, в отличие от более близких к медицинскойн ауке гомеопатии, рефлексо-, фито- и мануальной терапии, в полном объеме не сформированы. Хотя есть организации, проверяющие 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов 485 и сертифицирующие способности к целительству, в общем деятельность целителей регулируется местными органами управления. Стремление к научному обоснованию лечебнойд еятельности имеется на всех ее уровнях. Там, где научное обоснование не состоялось или невозможно, иногда идет в дело «научныйанту раж», создающийв идимость обоснованности. Разнообразное электронное и компьютерное оборудование, несомненно, способно поднять доверие к его обладателям и придать терапевтическим манипуляциям ореол научнойт аин- ственности, даже если все это происходит вне специализированных медицинских учреждений. По-видимому, электропунктурные и биорезонансные приспособления здесь не имеют конкурентов. Так или иначе, приборы эти сейчас доступны всем желающим. За отдельную плату научат ими пользоваться, снабдят списком отве- чающих случаю научных терминов и выдадут соответствующийс ертификат. Эти приборы применяют как специалисты с медицинским образованием, склонные к хо- листическим идеям врачевания, так и целители, обладающие лишь собственным или народным опытом. Вышеописанные сеансы электропунктурнойд иагностики, проведенные тремя спе- циалистами с большим стажем, показали, что их диагноз вовсе не учитывал резуль- таты собственно электропунктурных измерений, а был основан на индивидуальном опыте диагностики. Понятно, что если электропунктурная диагностика, которая предшествует электропунктурнойте рапии, неточна или вообще иррелевантна, то и таковая терапия окажется в лучшем случае бесполезной. Но индивидуальное общение со специалистом небесполезно. Он ставит диагноз на основании своей интуиции и индивидуального опыта и, помимо возможно неэффективного сеанса электропунктурнойте рапии, дает множество советов общего плана, которые способ- ны быть и бывают эффективными. Есть, следовательно, основания полагать, что в таких сеансах электропунктур- нойд иагностики/терапии врачующийпр оявляет себя не как специалист в области рефлексотерапии, а больше как субъект, обладающийбо гатым личным опытом вра- чевания, т.е. — целитель. Здесь уже не столь важно, какие конкретно манипуляции осуществляются, — электропунктурная терапия по Фоллю, вегетативныйрезо нанс- ныйтест , биорезонансная терапия или что-то еще. Важен только индивидуальный опыт врачующего. Соответственно и процедура такойте рапии становится главным образом сеансом целительства с применением электромагнитного интерфейса. Сказанное выше, конечно, не отрицает возможности правильного диагноза с ис- пользованием технически продвинутых методов электропунктурнойд иагностики. Ес- ли известен диагноз, которыймо жет быть получен любым способом, не обязательно электропунктурным, то электропунктурная терапия, основанная на специфике сег- ментарнойинн ервации кожи и органов, может быть эффективной. За комментарием успешности метода следует, однако, обратиться к специализированнойм едицинской литературе. 4.4.2. Электропунктурная и КВЧ терапия. Принципы электропунктурной и КВЧ терапии в целом аналогичны принципам акупунктуры: воздействие на тот или инойо рган или физиологическую систему осуществляется через связанные с ними биологически активные точки. Электропунктура. С точки зрения физики электричества, тело человека пред- ставляет собойс ложную систему непрерывно распределенных электропроводящих сред, обладающих отличающимися характеристиками. Это, прежде всего, электро- проводность и диэлектрическая проницаемость, затем плотность, теплоемкость, по- ристость и т.д. Если к телу человека приложить два электрода в разных местах и заставить ток протекать через тело, то его течение будет весьма замысловатым. 486 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Основная часть тока пойдет по тканям с большойэлек тропроводностью — это кровь, нервы, спиннойм озг и др. Меньшейэлек тропроводностью обладает мышечная ткань, и совсем малой— жировая и костная. Рисунок линий тока, до половины его пути, будет напоминать течение воды в бассейне крупной реки от истока до устья. Если сменить положение электродов, то совсем другие нервы окажутся токопроводящими, а следовательно и возбуждаемыми. В качестве точек воздействия в электропунктуре обычно используют БАТ. Однако пропускание тока через любую точку вызывает изменение активности тойч асти нервнойс ети, которая анатомически связана с даннойто чкой. То что в качестве точек воздействия используют именно БАТ, не слишком существенно, к тому же они не выделены гистологически. Важно лишь то, что пока ток не распределился по тканям и не стал меньше физиологического порога, он локализован в данной зоне тела и поэтому вызывает изменение сигналов только в определенных ганглиях и сегментах спинного мозга. Вероятно, именно это обстоятельство объясняет относительную эффективность системы электропунктуры Накатани, в которойр азмер электродов порядка 1 см2, а сами электроды увлажнены, так что ток не зависит от электрических свойств кожи в данном месте, а определяется состоянием электролитов ближайших мышц, крови в крупных кровеносных сосудах, а главное — нервов. Выбор точек и последовательность воздействия на них является наиболее су- щественным вопросом в электропунктурнойте рапии. Ранее основанныйн а древ- некитайском учении, в настоящее время выбор осуществляется на основе знания анатомии и физиологии нервнойс истемы. Учитывается не только факт сегментарной иннервации кожи и органов, но и возможность стимулирующего или седативного воздействия электрического тока и ряд других нейрофизиологических соображений. В основном для терапии по Фоллю используют воздействие на БАТ импульсами тока несколько большей, чем в диагностике, величины, до 10–20 мкА, с частотой повторения порядка 1–10 Гц, пилообразнойили другой формы. Имеющийся опыт и приемы электропунктурнойте рапии широко представлены в специализированной медицинскойл итературе. КВЧ терапия. В КВЧ терапии воздействие на БАТ осуществляется при помощи ЭМ излучения миллиметрового (ММ) диапазона длин волн. Первые приборы КВЧ терапии были разработаны в СССР в 1980-х годах, в НПО «Исток», ныне ФГУП «Исток», Фрязино, и в киевском НПО «Сатурн». Тогда же они были утверждены к применению Министерством здравоохранения СССР. В аппара- тах использовались генераторы излучения с длинами волн около 5.6, 7.1 и 4.9 мм соответственно 1). В предшествующих экспериментальных исследованиях наблюдали, что излучения этих частот часто вызывали биологическийотклик различных орга- низмов. Излучение частотой6 1.2 ГГц поглощается атмосферным кислородом. Следо- вательно, как полагают, оно могло бы вызывать заметные биологические реакции, поскольку в процессе эволюции отсутствовало приспособление к такому излучению. В экспериментах наблюдали зависимости биологического отклика от частоты ММ излучения. Появление этих резонансных эффектов обладало затрудненнойво спро- изводимостью. Каких-либо определенных закономерных связейч астот резонансов с другими релевантными характеристиками опытов в то время найдено не было, но отдельные наблюдения показывали, что эти резонансы могут быть очень узкими, с относительной ширинойпоря дка 10−5–10−6 (рис. 2.81). Понятно, что в меди- цинскойпра ктике поиск узких резонансов непосредственно перед сеансом терапии 1) Частоты колебаний53.5, 42.2 и 61.2 ГГц. 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов 487 нереален. Кроме того, в зоне приложения КВЧ аппликатора к коже образуются стоячие волны, которые формируют интерференционные узлы и пучности, или мини- мумы и максимумы поглощеннойэ нергии. Размер максимумов около четверти длины волны, т.е. 1–2 мм, и предсказать их положение на коже затруднительно, так как оно зависит от нескольких параметров, в частности от однородности диэлектрических свой ств кожи и подлежащих тканей. Для снятия вышеуказанных трудностейв аппаратах КВЧ терапии использовали свиппирование (частотную модуляцию излучения) с амплитудойп орядка 100МГц и частотойм одуляции 100 Гц. Это обеспечивало усреднение интерференционной картины по апертуре аппликатора и заведомое «накрытие» частоты предполагаемого резонанса. Мощность ЭМ излучения составляла около 10 мВт/см2, что соответствует области перехода от нетепловых к тепловым эффектам ЭМП. В дальнейшем для усиления биологического эффекта стали использовать, помимо свиппирования, дополнительную модуляцию излучения по амплитуде, с частотой8 или 16 Гц. Полагают, что модуляция с такими частотами, попадающими в область частот основных биоритмов мозга, может быть особенно эффективной. Параметры излучения в аппаратах КВЧ терапии, таким образом, следует рассматривать частью как эмпирически подобранные и, другойча стью, — как эвристически предложенные. Существует несколько взглядов на природу терапевтическойэ ффективности КВЧ пунктуры. Вопрос этот связан, естественно, не столько с «пунктурой», сколько с общим механизмом биологического действия ЭМИ КВЧ. Известна точка зрения, согласно которойв заимодействие ЭМ микроволн с орга- низмом осуществляется на молекулярном уровне. Полагают, что белковые или более простые молекулы, поглотив кванты ЭМ поля, способны далее изменить скорость определенных биохимических реакцийи вызвать соответствующийк онечный биоло- гическийэ ффект. Несколько конкретных молекулярных механизмов ЭМ рецепции микроволн рассмотрены в разд. 3.11. Согласно другойтео рии, ММ излучение осуществляет тепловойм икромассаж БАТ, что и вызывает конечныйт ерапевтический эффект. Действительно, в зоне поглощения ЭМ излучения температура кожи повышена. При среднеймо щности ЭМ излучения порядка 10 мВт/см2 температура кожи под аппликатором может превышать температуру окружающейк ожи на величину около 1℃. В этойзо не тепло вызывает усиление капиллярного кровотока и обменных процессов. В частности, содержание некоторых белков, в том числе белков теплового шока, может измениться на единицы–сотни процентов в зависимости от времени воздействия. В свою оче- редь, появление этих биохимических сигналов приводит к распространению нервных сигналов, потенциалов действия, по нервным волокнам. 4.4.3. Биорезонансная терапия. Под биорезонанснойт ерапиейпон имается метод немедикаментозного лечения с использованием электромагнитных сигналов, вырабатываемых телом человека в процессе его жизнедеятельности. Считается, что идея метода принадлежит врачу Ф.Морелю (F.Morell, Германия). Идея предложена в конце семидесятых годов, однако, что удивительно, ее прототип широко обсуждал- ся еще почти сто лет назад. История А.Абрамса (A.Abrams, США), занимавшегося медицинскойп рактикой подобного рода без медицинского образования, показательна. В начале прошлого века он изобрел несколько устройств, с помощью которых якобы можно было ставить диагноз и лечить почти любые болезни. В то время в практическую жизнь револю- ционно входило электричество, так же как сейчас компьютеры. Абрамс утверждал, что электроны являются основным элементом жизни и поэтому придуманные им электрические устройства обладают удивительными возможностями. 488 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Абрамс заявлял, что при помощи его электрических устройств он мог диагно- стировать любую болезнь по капле высушеннойк рови, присланнойе му по почте, а лечение возможно даже по телефону. Названия устройств говорят сами за себя: диномайзер, рефлексофон, радиокласт. Одно из них, являющееся экспонатом Музея сомнительных медицинских приспособлений(M useum of Questionable Medical Devices), показано на рис. 4.34. Рис. 4.34. Одно из устройств Абрамса — музейный экспонат. Видна металлическая чашечка для размещения в нейтести руемых препаратов. Надпись гласит: «Электронныйр адиокласт... Целитель немедикаментозными средствами — „продавец воздуха“ — использовал данное устройство с целью „диагностики и лечения“. Общество защиты потребителейв Индианапо- лисе в 1942 году разоблачило это мошенничество» Наиболее сложные устройства снабжались таблицей частот для лечения конкрет- ных заболеваний. Продажа приборов приносила прибыль, были организованы учеб- ные курсы, после которых обученные специалисты увозили приборы в свои города на правах лицензионного использования. Правила запрещали вскрывать устройства. Ко- гда число специалистов, практикующих метод Абрамса, составило несколько тысяч, Американская медицинская ассоциация144 стала предпринимать попытки разоблаче- ния этойп рактики. Публичное научное развенчание метода Абрамса в 1924 году, после его ухода из жизни, и несколько судебных процессов о мошенничестве ока- зались полезными. Однако общество еще какое-то время продолжало оставаться поляризованным, а последователи Абрамса, как уже ясно, преуспевают и по сейд ень. Как это похоже на то, что предлагает нам сегодня «электромагнитное целитель- ство», не правда ли? Одновременно это похоже на цикл жизни финансовойпи рамиды, на процесс ее зарождения, развития и упадка. Только финансовые пирамиды живут приблизительно год или около того, а эти, медицинские, раз в десять дольше. Медицинские пирамиды как капли дождя на поверхности воды появляются здесь и там; каждая имеет свойпс евдонаучный лозунг, организацию, литературу, привер- женцев, практику, короче, свою социальную нишу. Появление и существование таких пирамид, конечно, объективно и социально обусловлено — они выполняют опреде- ленную социальную функцию, заполняя собойн ехватку или отсутствие должного медицинского обеспечения. Принцип резонанса, очевидно, использован в устройствах Абрамса: каждой бо- лезни соответствовала своя частота воздействия. Современные версии подобных аппаратов отличаются тем, что не болезням, но различным органам соответствуют 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов 489 собственные специфические частоты. Предполагают, что биорезонанс может возник- нуть при совпадении частоты внешнего, например ЭМ, воздействия и собственной частоты какого-либо биологического осциллятора. Тогда энергия ЭМ поля может быть передана этому осциллятору или отнята у него, так, что амплитуда его ко- лебанийи зменится. Это должно как-то проявиться на уровне реакций организма. Утверждают, что воздействие ЭМ полями собственных частот может нормализовать работу органа или привести к его выздоровлению. Приведем для полноты картины выдержки из методических рекомендацийпо биорезонанснойте рапии 2000 года, подписанных, что примечательно, заместителем министра здравоохранения РФ. БРТ — это терапия электромагнитными колебаниями, с которыми структуры организма входят в резонанс. Воздействие возможно как на клеточном уровне, уровне мембран, так и на уровне органа, системы органов и целостного организма. Основная идея применения резонанса в медицине заключается в том, что при правильном подборе частоты и формы лечебного (электромагнитного) воздействия можно усиливать нормальные (физиологические) и ослаблять патологические ко- лебания в организме человека. Обсуждая обоснованность такого утверждения, следует ответить на вопросы: 1) существуют ли собственные частоты органов, 2) каковы условия возбуждения резонансов, 3) какова должна быть интенсивность ЭМ поля, 4) что такое «патологи- ческие колебания», чем они отличаются от «нормальных»? Использование термина «биологическийр езонанс» или «биорезонанс» основано на том утверждении, что различные биофизические и биологические структуры, от клеток до органов и систем организма представляют собойос цилляторы, т.е. облада- ют характерными или собственными частотами колебаний. Под собственной частотой в механике понимают частоту малых колебанийос циллятора после прекращения действия внешнейс илы. Термин «биорезонанс», однако, не имеет точного смысла и его использование вряд ли можно считать обоснованным. Действительно, реально существующийос цилля- тор, обладающийс обственными колебаниями, можно возбудить различными способа- ми. Настольныйм аятник можно раскачать механическойс илой, электрическим или магнитным полем, ЭМ радиацией, изменением силы тяжести. Атомные осцилляторы можно возбудить ЭМ полем, соударениями с другими атомами, звуковойв олной. Существует множество процессов различнойп рироды, в которых так или иначе проявляются эти осцилляторы. Именно поэтому возникает возможность говорить об их существовании: они существуют сами по себе, независимо от измерительных процедур. В отличие от этойс итуации, существование особых биологических ме- ханических осцилляторов, тем более их «патологических колебаний», не очевидно. Прежде чем говорить о биорезонансах, надо доказать их существование. Сделать это, по-видимому, невозможно. О механических резонансах отдельных органов можно говорить лишь условно. Мягкие ткани организма обладают упругостью, поэтому механические колебания возможны. Их частота, по порядку величины, определяется выражением f = 1 2πL E ρ , где L — размер органа, ρ и E — плотность и модуль Юнга биологическойт кани. Для характерных значений L = 10 см, ρ = 1 г/см3 и E = 105–107 дин/см2 получаем f ∼ 5–50 Гц. Если трясти тело человека, что и делали в лабораторных испыта- ниях для установления гигиенических нормативов по вибрациям, то на некоторых 490 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии частотах из диапазона порядка 1–100 Гц сила действия на отдельные органы со стороны близлежащих органов действительно меняется. Однако изменения неве- лики, в полтора–два раза, и резонансы широкие, из-за вязкости тканей. Кроме того, эти изменения достигаются при достаточно больших амплитудах колебаний, соизмеримых с размерами органа. Иначе сжатиям–растяжениям будет подвергаться лишь поверхностная часть органа и его нельзя будет рассматривать как отдельный динамическийо бъект. Можно ли добиться хотя бы чего-то, отдаленно напоминающего такойре жим колебаний, при воздействии на тело человека ЭМ полем? Конечно, нет. Главным образом потому, что НЧ ЭМ поле чрезвычайно слабо, по меркам макроскопической динамики, взаимодействует с диамагнитной тканью организма. Следовательно, ме- ханические резонансы органов никакого отношения к лечебным эффектам, которые пытаются получить при помощи ЭМ полей, не имеют и не могут иметь. Уместно привести несколько стандартных ошибок и несуразностейв литературе, посвященнойбиор езонансной терапии. • Модель механического осциллятора с однойс тепенью свободы используется для систем, обладающих множеством степенейсво боды. • Необходимость механизма взаимодействия ЭМ поля с осциллятором не обсуж- дается. Образно говоря, авторы раскачивают маятник взглядом. • Добротность предполагаемых осцилляторов не оценивают, а ведь надо бы дока- зать, что ширины резонансов разных органов уже, чем расстояния между этими резонансами по частоте, иначе «прицельно» воздействовать на выбранный орган невозможно. • Спектр эффективных частот, измеренныйд ля одного вида организмов, рассмат- ривают как общийд ля всех живых систем. • Понятие резонанса, т.е. резкое возрастание скорости обмена энергиеймеж ду возбуждением и колебательнойс истемой при определенных условиях, подме- няется констатациейс овпадения частот. При вычислении резонансных частот органов и систем с характерным размером L применяют формулу ν ∝ v/L, где v должно быть скоростью распространения звука в даннойсре де. Однако для оценок используют, например, скорость течения крови или скорость рас- пространения нервного импульса. Сообщают о так рассчитанных собственных частотах для капиллярных мембран, порядка 0.03 Гц. Но даже для крупных сосудов время релаксации механических деформацийм енее секунды, в чем можно убедиться, сделав одномоментное нажатие на какую-либо кистевую вену. Мелкие сосуды релаксируют значительно быстрее. В таких условиях невозможно говорить о собственных колебаниях с периодом 1/0.03 c, т.е. пол- минуты. • Частоты эффективных воздействий указывают с невероятной для случая точ- ностью 0.1%. Из таблицы медико-технических характеристик режимов воз- действия, приведенных в вышеуказанных рекомендациях узнаем, что, напри- мер, «резонанс к магистральным церебральным сосудам» может быть вызван «лечебным сигналом» с частотами огибающей0.0645 Гц и несущей0.387 Гц. Оставим без внимания ущербную терминологию и посмотрим на существо вопроса. Обычно такие записи понимают в том смысле, что резонанс довольно узкий, с ширинойп орядка нескольких единиц последнего разряда. Но никто не делал экспериментов, которые могли бы оправдать эти цифры. При известных параметрах затухания механических колебанийв тканях такие цифры вообще неправдоподобны. 4.4. Целительство с использованием ЭМ интерфейсов 491 Понятие биорезонанса обсуждают также в отношении колебательных систем немеханического типа. В организме существуют такие системы — это ферменты с ха- рактерным интервалом цикла реакции, автоколебательные процессы биохимической кинетики, колебательные режимы возбудимых тканей, сложные биологические рит- мы. Воздействие на эти процессы электрическими токами, заметно превосходящими собственные токи организма, реально. Возможно, оно было бы особенно эффективно при совпадении частоты воздействия с частотой ритма. Однако и в этом случае имеется трудность: ЭМ воздействие здесь влияет на ход колебательного процесса не прямо, а косвенно, например через локальные изменения концентрации каких-либо веществ. Здесь становится условностью применение термина резонанс. Кроме того, сама возможность даже такого косвенного воздействия составляет, как следует из содержания настоящейкниги, нерешенную проблему. Во всяком случае, прежде чем говорить о биорезонансном методе лечения, требу- ется продемонстрировать резонансныйо тклик хотя бы какой-нибудь характеристики организма человека на воздействие слабого ЭМ поля. К настоящему времени такими данными наука фактически не располагает. Отличие современных методов биорезонанснойт ерапии — а они встречают- ся также под названиями биоинформационная терапия, Morell-Rasche-терапия, MORA-терапия и др. — состоит в том, что ЭМ поле для воздействия на организм строится из ЭМ сигналов, порождаемых организмом пациента. Главная идея в том, что измеренные собственные ЭМ колебания организма возвращаются в организм инвертированными. Поэтому, накладываясь друг на друга, эти колебания, якобы, взаимно гасятся, а работа соответствующего органа нормализуется. Производители не раскрывают технических подробностейапп аратов, однако этого и не нужно, чтобы понять физическую несостоятельность идеи. В какойсре де, в ка- ком месте и как производится это наложение и суммирование? Даже минимальное размышление на эту тему показывает: для того чтобы данная идея работала, надо чтобы выполнялся ряд физических условий. Главное — ЭМ поля, распределенные по организму или токи, текущие по нему, создаваемые двумя разными источниками, должны взаимно уничтожаться в каждойто чке тела. Что, разумеется, абсурд. Этим словом логично завершить обсуждение физических аспектов биорезонанс- нойте рапии. Конечно, положительный результат ее применения в отдельных случаях мог бы иметь место, но он не был бы основан на физических принципах, а объяснялся бы, например внушением, случайностью и др. 4.4.4. Альтернативные методы в Интернете. Повседневная медицинская практика, как самыйн адежный критерийи стинности, дает беспристрастную оценку роли и места альтернативных методов электромагнитнойд иагностики и терапии в медицине. На рис. 4.35 приведены приблизительные числа, или индексы, встречаемости дескрипторов (ключевых слов), описывающих те или другие методы, в общедо- ступнойз оне Интернета Google и в зонах двух поисковых научных систем, Scopus и PubMed, из которых последняя — с медицинским уклоном. Использованы дескрипторы в англоязычнойв ерсии. Для некоторых категорий, представленных на рисунке выражениями, содержащими “and”, даны суммы индексов каждого из дескрипторов. Например, для категории “Microwave and RF heating” приведены суммы индексов встречаемости для дескрипторов “Microwave heating” и “RF heating”. Для дескрипторов “Voll” и “Nakatani” при поиске в общедоступнойч асти Интернета использованы их модификации “Dr. Voll” и “Dr. Nakatani” соответственно, поскольку эти имена встречаются и вне связи с одноименными методами. Поиск в базах данных научных систем проведен только по названиям статей. База данных Scopus на 2009 492 Гл. 4. Принципы электромагнитной диагностики и терапии Рис. 4.35. Дескрипторы методов диагностики и терапии с использованием электромагнитных полейи частота их встречаемости по версиям интернет-ресурсов PubMed (1) и Scopus (2), отношение Google/PubMed (3); по состоянию на 18.01.2009 год покрывает около 16000 рецензируемых научных журналов, PubMed — 21000, большая часть которых рецензируема. Количество же просматриваемых при поиске заголовков статейр азных лет составляет миллионы единиц. Видно, что относительное число научных статей, посвященных обсуждаемым методам электропунктурнойд иагностики, вообще мало; они представлены послед- ними несколькими категориями и исчисляются в лучшем случае десятками статей. Напомним, что термин electroacupuncture, для которого индекс встречаемости отно- сительно высок, в зарубежнойл итературе не связан с электропунктурной диагно- стикойи терапией и используется для обозначения прямого подключения мощного электрического стимула к акупунктурным иглам. На противоположном «почетном» краю списка заслуженно стоят методы МРТ и ЭКГ. Научных публикацийп о этим темам в 103–104 раз больше. Индексы встречаемости

Дата: 2016-11-02 16:17:19

прометей

голимая реклама.

Дата: 2016-02-24 02:38:19

М.И.Шифман

Приведу обширную цитату из работы известного современного специалиста по магнитобиологии: «Наблюдение эффектов сильных импульсных полей не требует большого времени;часто эффекты наблюдаются непосредственно. Один из ярких эффектов — этоэффект обезболивания, блокировка распространения потенциалов действия (нервныхимпульсов) по нервным волокнам. Переменное МП индуцирует в ткани распределенные электрические токи, магнитное поле которых накладывается на внешнее. В соответствии с принципомЛеШателье, индуцированное МП ослабляет индуцирующее поле и приводит к егочастичной экранировке. В НЧ диапазоне экранирование пропорционально частоте,поэтому : 1) форма импульса размывается, теряя мелкие, т.е. высокочастотные, детали; 2) внешнее МП ослабевает по мере проникновения в глубь ткани. Эти эффекты существенны для биологических объектов сравнительно большого размера, напри- мер, для организма человека. Они составляют предмет исследовании в области ЭМ дозиметрии.Сильное магнитное поле почти беспрепятственно проникает внутрь ткани и создает электрические поля, которые могут быть направлены поперек нервных волокон.Диаметр нервных волокон порядка 0.1–20 мкм, длина может составлять от единиц миллиметров до десятков сантиметров в организме человека. Уточним, что нервы,покрытые изолирующей миелиновой оболочкой, содержат так называемые перехваты Ранвье через промежутки около 1 мм. В этих местах изолирующая оболочка отсутствует. Именно здесь возможно воздействие на мембрану нерва и на распространение потенциалов действия. Как следует из соотношения, справедливого для ЭП порядка 1 В/м, при напряженности ЭП в несколько кВ/м дополнительный потенциал на мембране нерва уже приближается, по порядку величины, к потенциалу мембраны. Добавок, индуцированный импульсом МП, еще не способен вызвать электропорацию (пробой) мембраны. Однако он способен нарушить нормальную работу участка мембраны, воздействуя на условия переключения потенциал-зависимых ионных каналов, осуществляющих проведение нервного импульса. Магнитные поля с указанными параметрами могут вызывать запуск потенциалов действия. Приведенные расчеты являются лишь иллюстрацией существа происходящих процессов. В иллюстративной оценке не могут быть учтены многие физические обстоятельства. Но они важны для разработки количественных моделей. В число этих обстоятельств входит несколько очевидных факторов: • неоднородность распределений электрических свойств тканей по объему тела как на макроуровне, так и на клеточном и субклеточном уровне; • экспоненциальный характер процессов нарастания и спада магнитной индукции; • частотная дисперсия электрических и диэлектрических свойств среды, которая начинает играть роль для коротких фронтов импульсов порядка 100 мкс и менее; • нелинейность свойств биологических сред, проявляющаяся с ростом интенсивности ЭМ воздействий; • неоднородность МП индукторов. Все эти физические факторы и их влияние на электрические явления в биологической ткани составляют предмет специальных научных исследований. Помимо воздействия на нервные волокна, импульсы интенсивного ЭП влияют и на другие мишени в организме. В настоящее время многие разделяют точку зре- ния, согласно которой первичной мишенью импульсных МП в организмах являются клеточные мембраны. Тем не менее, сегодня нельзя сказать, что механизмы действия импульсных МП полностью ясны. Ввиду того что импульсные МП в целом не вызывают нагрев ткани, механизмы их биологического действия иногда ошибочно связывают с механизмами нетепловых магнитобиологических эффектов1. Но разница между биологическими эффектами синусоидальных и импульсных МП огромна. Для низкочастотных синусоидальных и подобных им МП индуцированное электрическое поле мало и действующим фактором является именно магнитное поле. Для импульсных МП, даже низкочастотных, индуцированное ЭП, напротив, велико, а прямое действие относительно сильного магнитного поля есть действие магнитохимическое. В отличие от нетепловых эффектов, эти эффекты не составляют парадокса.Поэтому биологические эффекты импульсных МП — это, фактически, биологическиеэффекты коротких, но сильных импульсов электрического поля, что роднит эти эффекты именно с тепловыми биологическими эффектами. В магнитной терапии заболеваний применяют множество различных форм им- пульсов и импульсных последовательностей: однополярные и биполярные импульсы, асимметричные импульсы, импульсы с ВЧ модуляцией, прерывистые последователь- ности и др. Специальные источники импульсных напряжений могут контролируемо менять время нарастания и спада, управляя, таким образом, величиной импульсов ЭП в тканях организма. Обычно это мощные источники, работающие с индукторами с малым числом витков. Такие индукторы обладают малой постоянной времени, что позволяет точно воспроизводить заданную форму импульса. Выбор той или другой формы терапевтического магнитного сигнала диктуется как эмпирическим опытом, так, вероятно, и случайным фактором. Иногда форму импульсов делают предметом коммерческой тайны и необоснованных утверждений о ее особой эффективности в сравнении с другими известными сигналами. Коммерче- ские аппараты магнитной терапии сравнительно дешевы, стоят обычно менее десяти тысяч долларов. Доступность производства, простота использования, практическая безопасность и неинвазивный характер воздействия делают магнитную терапию объектом дилетантизма. В свою очередь, это компрометирует методы магнитотерапии в глазах медицинских управленцев и пациентов и объективно сдерживает ихизучение. С медицинской точки зрения, неспецифичность благотворного действия импульс- ных МП означает, что много разных патологических проявлений могут быть ослаб- лены и много восстановительных процессов могут быть ускорены с их помощью. Действительно, научная медицинская литература сообщает о клинических, в том числе рандомизированных, исследованиях, подтверждающих, что импульсные МП 1) ускоряют регенерацию костной ткани или даже инициируют консолидацию фрагментов в случаях хронических переломов; 2) уменьшают отечность и воспаления; 3) ослабляют хронические боли, связанные с повреждениями мягких тканей и соединительных тканей— хрящей, сухожилий, костей; 4) облегчают артритные боли; 5) улучшают кровообращение; 6) стимулируют иммунную и эндокринную системы, ускоряют заживление артериальных, венозных и диабетических язв; 7) ускоряют восстановление кожи после ожогов, травм после хирургических вмешательств. Известны исследовательские работы, в которых импульсные МП вызывали замедление роста злокачественных опухолей и даже их редукцию. Вероятно, неспецифическое действие магнитных полей подобно благотворному эффекту правильно выполненного массажа. Механические деформации клеток и клеточных мембран также вызывают массу изменений в процессах метаболизма, и указать конкретные первичные молекулярные мишени, по-видимому, невозможно. Массаж магнитный, в сравнении с механическим, обладает преимуществом в том, что он способен активизировать репаративные процессы в глубоких тканях, в частности в костной ткани или когда механические возмущения противопоказаны» (В.Н.Бинги,2011).

Дата: 2016-11-02 15:25:41

Зевака

Система контроля и направленного воздействия магнитных полей на состояние биологических объектов Год: 2004 Автор научной работы: Плетнев, Сергей Владимирович Ученая cтепень: доктор технических наук Место защиты диссертации: Санкт-Петербург Код cпециальности ВАК: 05.11.13 Специальность: Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Количество cтраниц: 271 Оглавление диссертации доктор технических наук Плетнев, Сергей Владимирович ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В СОВРЕМЕННОЙ МЕДИЦИНЕ 1.1. Введение и краткая историческая справка 1.2. Биофизические и биохимические основы магнитотерапии 1.3. Механизмы физиологического и терапевтического действия 1.4. Показания к лечебному применению магнитных полей 1.5. Противопоказания 1.6. Магнитные поля биологического происхождения и их использование в медицине 1.7. Магнитно-резонансная томография 1.8. Магнитная стимуляция - помощь при лечении психических расстройств 1.9. Обзор применения магнитов в медицине 1.10. Виды и классификация магнитных полей 1.11. Современное состояние магнитотерапии 1.11.1. Основные достижения магнитотерапии 1.11.2. Перспективные направления развития магнитотерапии 1.11.3. Разработка новых технологий в магнитотерапии ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ПРОВОДЯЩИХ СРЕДАХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ 2.1. Общий случай расчёта магнитного поля и вихревых токов в проводящих средах при изменении тока в соленоиде 2.2. Программные средства расчета величин магнитных и электрических полей и вихревых токов и картины пространственного распределения их векторных полей 2.3. Распределение магнитных полей и вихревых токов в проводящих средах ГЛАВА 3. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ БИОИМПЕДАНСНОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ ФИЗИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ 3.1. Общие положения 3.2. Применение биоимпедансных методов в медицине 3.2.1. Биофизические основы измерения импеданса живых тканей 3.2.2. Технические особенности измерения биоимпеданса 3.3. Контроль воздействия низкочастотной импульсной магнитотерапии на живую ткань методом динамических многочастотных биоимпедансных измерений 3.3.1. Система мониторинга магнитотерапевтического воздействия прибора ГинеСпок биоимпедансным методом в субкилогерцовом диапазоне частот 3.3.2 Система мониторинга магнитотерапевтического воздействия прибора ГинеСпок биоимпедансным методом в субмегагерцовом диапазоне частот 3.3.3 Применение биоимпедансного метода для измерения медленных релаксационных процессов в живых тканя ГЛАВА 4. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГОВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ 4.1. Выбор типа магнитной стимуляции 4.2. Разработка генератора тока для питания индуктора 4.3. Исследование влияния материала сердечника на эффективность работы индуктора 4.4. Поиск оптимальной конструкции индуктора для магнитотерапии простатита 4.5. Обмеры магнитного поля вокруг индуктора ПроСПОК 4.6. Разработка индуктора для импульсной магнитотерапии в гинекологии 4.7. Разработка индуктора для проведения общей импульсной магнитотерапии 4.8. Разработка индуктора для неинвазивной гемомагнитотерапии ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ МЕТОДАМИ НИЗКОЧАСТОТНОЙ МАГНИТОТЕРАПИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АППАРАТОВ СЕРИИ «СПОК» В КЛИНИЧЕСКОЙ И ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ МЕДИЦИНЕ 5.1. Механизмы биологического действия магнитных полей 5.2. Клиническое применение аппаратов «СПОК» 5.3. Аутогемомагнитотерапия в клинической практике 5.4. Повышение и восстановление физической активности и выносливости с помощью низкочастотных МП 5.5. Основные разработки, выполненные по результатам диссертационных исследований ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Система контроля и направленного воздействия магнитных полей на состояние биологических объектов" С незапамятных времен (Гиппократ, Авиценна) в медицине использовались постоянные магниты, которые оказывали положительное лечебное действие при тех или иных недугах. Еще древние инки отметили, что эффект от магнитных камней намного выше, когда больной проходит около них, т.е. когда происходит изменение Магнитного поля, поэтому особый интерес представляют переменные, т.е. изменяющиеся во времени электромагнитные поля. Чрезвычайно широкое распространение в различных областях науки, техники и особенно в биологии и медицине получили магнитные поля и магнитные методы контроля. Биологическая наука первой половины XX века уверенно описывала жизненные функции, вовсе не учитывая существования каких-либо магнитных полей. Более того, некоторые биологи считали нужным подчеркнуть, что даже сильное искусственное магнитное поле не оказывает никакого влияния на биологические объекты. В последние годы России и за рубежом интенсивно развивается магнитотера-пия, базирующаяся на лечебно-профилактическом применении магнитных полей различных параметров. Многочисленные экспериментальные исследования и клинические наблюдения указывают на высокую терапевтическую эффективность магнитных полей, хорошую их совместимость с другими лечебными средствами. Как физиологическое, так и лечебное действие магнитных полей многообразно и весьма существенно зависит от параметров и методик использования. Поэтому, несмотря на обилие публикаций, многие вопросы магнитотерапии остаются неясными, требующими обсуждения и исследования. Актуальной проблему магнитотерапии делает и постоянное появление новых магнитотерапевтических аппаратов, методик и способов применения магнитных полей. На протяжении длительного времени выпускалось достаточно много оборудования, основанного на действии переменных электромагнитных полей. Это были аппараты и приспособления сравнительно несложные по конструкции, при этом характеристики магнитного поля находились в диапазоне от 0 до 100 Гц с частотами: 6; 12,5; 25; 50; 100 Гц. К таким аппаратам относятся «Полюс-1», «Полюс-2», «Полюс 01», «Алимп» и др. Необходимо также отметить, что величина магнитной индукции колебалась в диапазоне 1-50 мТл, при этом в основном использовались соленоиды с очень небольшой величиной магнитной индукции (1-5 мТл). В последнее десятилетие широкое распространение получили импульсные магнитотерапевтические приборы. Во многих научных центрах проводятся исследования по изучению влияния магнитных полей на биологические системы. Одним из основных эффектов воздействия импульсного магнитного поля является генерация индукционных токов — магнитная стимуляция. Она имеет ряд важнейших преимуществ по сравнению с прямой электростимуляцией: 1) Отсутствуют электроды, которые вызывали неприятные ощущения и раздражение кожи; 2) Бесконтактность воздействия, что позволяет проводить процедуры через повязки, одежду и т.д.; 3) Замкнутость линий тока и их концентрация вблизи индуктора делают воздействие пространственно сосредоточенным и остронаправленным (локальное, адресное). К электрическим токам, индуцируемым такими полями, чувствительна, в первую очередь, нервная система. Следует отметить, что самая высокая чувствительность к электрическому полю наблюдается в ампулах Лоренци-ни, расположенных на концах нервных волокон, ведущих в центральную нервную систему, но даже и без этих естественных «усилителей» концы нервных волокон наиболее чувствительны к электрическому полю, особенно в органах чувств. Так, эффект влияния импульсного магнитного поля на зрение (глаз) был обнаружен еще в XIX веке. Воздействие на организм может быть как высоко-, так и низкоамплитудным. Высокоамплитудная стимуляция — это индукция поля более 1 Тл и длительность импульса менее 1 мс (прибор «Сета»). Резкий импульс вызывает столь значительный сдвиг трансмембранного потенциала клетки, что одновременно множество нервных импульсов (спайков) начинают движение по нервным волокнам, подвергшимся стимуляции. При одновременном срабатывании многих нейронов эффект стимуляции очевиден: человек чувствует удар. Низкочастотная стимуляция — это индукция поля менее 100 мТл (0,1 Тл) и длительность импульса более 1 мс. Влияние низкочастотной стимуляции (подпо-роговой) проявляется как долговременное изменение режима работы стимулируемого органа. При процедуре нервные волокна, ганглии, сплетения находятся под действием импульсных магнитных полей и индуцированных ими токов; сами по себе токи небольшие, чтобы генерировать нервные импульсы, но они вызывают усиление возбудимости нейронов, включенных в контролирующую нервную систему (принцип «потряхивания клетки»). Замыкание петель управления может происходить на уровне ганглиев спинного мозга или ещё выше. Существуют приборы, имеющие магнитные поля с индукцией более 1 Тл, т.е. служащие для высокоамплитудной стимуляции (Сета, Неотонус). Это грубое, жесткое, ударное воздействие на ткань, орган; при этом идет стимуляция периферической нервной системы с дальнейшим резким сокращением мышц тех или иных органов (аборт, стимуляция продольных мышц мочевого пузыря при нарушении его уренофункции). Принцип работы приборов такого класса основан на очень коротком импульсе — 0,01 мс. При этом трудно ожидать терапевтический эффект. Имеется целая группа приборов, основанных на так называемом «резонансном» принципе, являющемся одной из широко изучаемых теорий действия магнитных полей на живой организм. Большая работа проделана в этом направлении польской фирмой «Vita life», пропагандирующей аппарат MRS-2000. При этом очень небольшое магнитное поле правильной специальной формы, как утверждают авторы, вызывает положительные стимулирующие эффекты во всем организме, а именно об этом идет речь, так как человек лежит на специальном магнитном матрасе. Наши исследования, проводимые при помощи специального оборудования, показали разнообразие реакций на магнитные поля, а также характера магнитной чувствительности органов и тканей. Это явление мы сравниваем с группами крови, а видов магнитной чувствительности гораздо больше. При этом следует ответить, что магнитная чувствительность претерпевает циклические изменения, которые находятся под влиянием как естественных внешних полей, так и процессов, происходящих внутри организма. Но мы не обнаружили какой-либо реакции организма на воздействие магнитными полями с величиной индукции 40 цТл и менее, характерных для аппарата MRS-2000. Используя собственный опыт и последние достижения в этой области, мы разработали оборудование для магнитотерапии. В его основу положено: бесконтактное, мягкое, локальное, адресное, максимально приближенное к естественному биологическому состоянию клетки, ткани, органа воздействие импульсным магнитным полем специальной формы. При этом для каждого органа имеется специальный индуктор, который позволяет достичь максимального эффекта, основанного на создании поля, характеристики которого наиболее достоверно соответствуют именно данному органу или ткани. Наши аппараты могут применяться как при комплексном лечении традиционное и нетрадиционное), так и в некоторых случаях как монотерапия. Аппараты «СПОК» просты и надежны в эксплуатации, они состоит из генератора импульсов, который питает индуктор импульсами тока с несущей частотой 10 Гц и внутриимпульсной частотой 40-160 Гц, что совпадает с характерным ритмом организма. Величина магнитного поля, воздействующая на орган, составляет 10-50 мТл (от пика до пика), что индуцирует электрическое поле поа рядка 1 мВ/см, причем плотность тока в ткани достигает 10 мкА/см . Аппараты «СПОК» оказывают подпороговое воздействие на орган, при этом происходят долговременные положительные изменения в его работе. Наблюдается исчезновение болей, повышение рассасывающего эффекта, снятие отечности, улучшение локальной микроциркуляции, приводящей к оптимальному поступлению лекарственных препаратов к больному органу, при этом изменяется состав микрофлоры, лейкоцитарный индекс и т.п. К несомненным достоинствам наших приборов следует отнести их высокую клиническую эффективность при отсутствии побочных явлений. Из противопоказаний, можно отметить: беременность (хотя последние исследования говорят об обратном), наличие имплантатов из ферромагнитных материалов, высокую температуру тела и сильный инфекционный очаг в месте воздействия (например, гонорея при лечении простатита, гинекологических заболеваний). В настоящее время по результатам диссертационной работы разработаны и выпускаются аппараты: 1. «ПРОСПОК» — широко используется при лечении хронического простатита и простатопатии, а также психогенной эректильной дисфункции в сочетании с хроническим простатитом. На Всемирном конгрессе (3-5 ноября 1997 г.) в Чикаго, США, признан лучшим среди аппаратов этого направления. 2. «ГИНЕСПОК»— используется при лечении различных женских заболеваний: хронического воспаления придатков матки, эндоцервицита, кольпита, спаечной болезни малого таза, первичного и вторичного бесплодия, алгоменореи, а также в послеоперационном реабилитационном периоде. 3. «ДЕРМСПОК» — используется при лечении различной хронической кожной патологии — экзема, нейродермит, псориаз, болезнь Пейрони, кожный зуд и коллоидные рубцы. 4. «УНИСПОК» — универсальный аппарат, включающий в себя аппараты «ПРОСПОК» — «ГИНЕСПОК», «ДЕРМСПОК». 5. «ОРТОСПОК»— применяется при лечении периатрита, артроза, ревматоидного артрита, остеопороза, коксартроза, болезни Рейно, а также в послетравматическом реабилитационном периоде. 6. «ГЕМОСПОК» — используется при лечении ишемической болезни сердца и прогредиентной ишемической болезни мозга, различных видов сепсиса методом экстракорпоральной аутогемомагнитотерапии. 7. «ДИАБСПОК» — применяется при лечении «диабетической стопы» у больных сахарным диабетом; в качестве генератора используется «ОРТОСПОК». 8. «НЕВРСПОК» — используется при различных неврологических заболеваниях (остеохондроз и т.п.). В качестве генератора применяется «ОРТОСПОК». 9. «УНИСПОК-М» — высокоэффективный аудиомагнитотерапевтиче-ский аппарат для комбинированного воздействия музыки и магнитного поля. Он предназначен для лечения тех же заболеваний, что и «УНИСПОК». «УНИСПОК-М» уникален тем, что технически возможно создание «музыкального» магнитного поля, т.е. звуковой сигнал преобразуется в магнитное поле такого же частотного диапазона. При этом возможны три режима работы прибора: - Чисто музыкальный — 100% музыкальное поле. - Базовый — поле в режиме стандартного генератора «УНИСПОК». - Комбинированный — формируется поле с наложением музыкального и стандартного режимов. Использование двух факторов (музыки и магнитного поля) позволяет не только усилить влияние каждого из них, но и получить необычное, высокоэффективное терапевтическое действие. Применение этого аппарата при подготовке и выступлении наших спортсменов на Олимпиаде в Сиднее было весьма результативным, а именно: значительно сократились сроки адаптации к часовым и климатическим условиям, повысился общий эмоциональный тонус и физическая работоспособность. Наши аппараты получили высокую оценку спортсменов, тренеров и врачей сборных команд. При этом возможности аппарата гораздо шире, и новые схемы использования мы получим после завершения научных исследований. 10. Диагностический аппарат — применяется для измерения магнитного сопротивления ткани; по этой величине (ее отклонению от нормы) оценивают состояние организма, эффективность того или иного воздействия (физического, фармацевтического и т.п.). 11. «УРОСПОК» — применяется для лечения и стимуляции, также как и аппараты «ПРОСПОК», «ГИНЕСПОК», но без внутриполостного воздействия с помощью специального индуктора — «седла» велотренажера; в качестве генератора используется «ОРТОСПОК». 12. «ОРТОСПОК-У» — включает в себя аппараты «ОРТОСПОК», «ДИ-АБСПОК», «УРОСПОК». 13. С учетом положительного опыта воздействия магнитных полей на весь организм нами изготовлен магнитотерапевтический стимулирующий мат, который работает от генератора «УНИСПОК-М». Очень перспективным, на наш взгляд, является комбинированное использование локальной и системной магнитотерапии при хроническом простатите, гинекологической патологии, нарушениях опорно-двигательного аппарата, неврологических, кожных болезнях и др. Нами создана хорошая техническая возможность, так как в качестве источника питания используется один генератор «УНИСПОК». Перспективы совершенствования магнитотерапевтического оборудования «СПОК»: 1) Изучение, классификация и обобщение результатов исследования позволили изготовить аппарат (работа в этом направлении близка к завершению), автоматически определяющий величину и время воздействия на пациента. При этом модуляция магнитного поля будет производиться по измеряемому импедансу ткани пациента. 2) Дальнейшая разработка и создание аппаратов комплексного, комбинированного воздействия с использованием различных физических факторов — света, звука, тепла, холода и т.п. Среди нерешенных и перспективных вопросов отметим: необходимость более полного и точного описания механизмов действия магнитных полей на здоровый и больной организм; разработку проблем общей и специальной магнитотерапии, оптимизацию лечебных методик при самых различных заболеваниях; совершенI ствование магнитотерапевтической аппаратуры. Особенно острой является проблема создания высокочувствительных современных методов и средств контроля и оценки степени воздействия магнитного поля различной формы и параметров на биологические объекты в норме и патологии. В данной работе предлагается система контроля и направленного воздействия магнитных полей на состояние биологических объектов основанная на использовании методов динамических многочастотных биоимпедансных измерений и низкочастотных импульсных магнитных полей определенной формы и параметров с использованием аппаратов серии «СПОК» в клинической и восстановительной медицине Таким образом, в диссертации представлено обобщение выполненных автором в 1984-2004 годах исследований в области создания системы контроля и направленного воздействия магнитных полей на состояние биологических объектов с использованием биоимпедансных методов и импульсных магнитных полей определенной формы и параметров. Цель работы - совершенствование методов контроля и создание научно обоснованных технических решений направленного воздействия магнитных полей на биологические объекты, обеспечивших внедрение в биологическую и медицинскую практику новых методов и средств контроля и магнитотерапевтиче-ских технических устройств, основанных на использовании низкочастотных импульсных магнитных полей определенной формы и параметров, позволивших значительно расширить области использования методов магнитотерапии. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: 1. Анализ современного состояния методов и средств контроля, воздействия магнитных полей на биологические объекты. 2. Анализ воздействия магнитных полей различных форм и параметров на состояние биологических объектов. 3. Разработка алгоритмов и программного обеспечения для анализа распределения магнитных полей в проводящих элементах технических устройств, используемых для воздействия магнитных полей на биологические объекты. 4. Разработка научных основ методов динамических многочастотных биоимпедансных измерений для оценки воздействия магнитных полей на биологические объекты. 5. Определение требований, предъявляемых к средствам биоимпедансного контроля магнитного воздействия на биологические объекты. 6. Проведение экспериментальных исследований при воздействии низкочастотных импульсных магнитных полей определенной формы и параметров с использованием аппаратов серии «СПОК» в клинической и восстановительной медицине. 7. Проведение опытно-промышленных испытаний и освоение биоимпе-дансных методов контроля и аппаратов серии «СПОК» в клинической и восстановительной медицине. Научная новизна работы заключается в следующем: • Показана возможность и эффективность использования биоимпедансного метода контроля воздействия магнитного поля на биологические объекты, основанного на измерении диэлектрических параметров живой ткани. • Экспериментальные данные, получаемые прибором для многочастотного измерения биоимпеданса, дают значительный массив информации, позволяющий детально описывать динамику процессов в живой ткани, что может представлять диагностическую ценность при анализе различных патологических состояний. • В результате теоретических и экспериментальных исследований получены аналитические выражения для описания распределения магнитного поля в биологических объектах и проводящих материалах, используемых в устройствах воздействия магнитных полей на биологические ткани. • В результате теоретических и экспериментальных исследований показана перспективность измерения проводимости тканей в субмегагерцовом диапазоне для контроля магнитотерапевтического воздействия аппаратов серии СПОК. • При изменении проводимости в ходе магнитотерапевтической процедуры выявлено сложное поведение частотных свойств тканей. Наибольшая стабильность отклика наблюдалась на частоте 125 кГц, а наибольшее разнообразие сценариев поведения — на частоте 1 МГц. • Установлено, что влияние магнитотерапии на межсистемный уровень заключается в информационно-энергетическом эффекте магнитного воздействия на биологические системы, что достигается за счет увеличения скоростей биохимических реакций и обменных процессов в зоне воздействия, стимуляции регенерации и повышения возбудимости нервно-мышечных процессов, улучшения микроциркуляции. • Разработаны основные требования и предложены технические решения, защищенные рядом авторских свидетельств и патентов, обеспечивающие разработку аппаратов серии СПОК, основанных на использовании методов низкочастотного магнитного воздействия на биологические объекты. • На основе результатов диссертационного исследования предложены методологические принципы магнитотерапевтической системы с использованием аппаратов серии СПОК в клинической и восстановительной медицине. Практическая значимость работы заключается в следующем: - разработаны аналитические алгоритмы и программы, позволяющие получать все необходимые данные для расчета и изготовления индукторов, с помощью которых формируются магнитные поля конкретных видов и величин; - разработаны и освоены в промышленности приборы нового поколения серии «СПОК» (Униспок, Проспок, Гинеспок, Дермспок, Ортоспок, Уроспок, Ди-абспок, Гемоспок, Стимулспок, Музиспок, Неврспок). Сертификат соответствия РОСС ВY.PBO 1 .В 10552, РОСС BY.PB01.B03759, РОСС BY.PB В10553; регистрационные удостоверения ИМТ №ИМ-0.352, ИМТ №ИМ-0374, ИМТ №ИМ-7.632, МЗ РФ №2001/324, МЗМПР №97/719, МЗ РФ №2000/184, МЗМПР №98/511; - разработаны и внедрены в медицинскую практику методические рекомендации по использованию аппаратов СПОК в медицинской практике; - выполнены работы по разработке технологического обеспечения, сертификации выпускаемого оборудования, разработаны ТУ РБ 14506074.005-96, ТУ РБ 14506074.006-98; - приборы серии «СПОК» внедрены более чем в 500 научных и лечебных учреждениях, в том числе: Всероссийском научном центре восстановительной медицины и курортологии, РНЦ «Курчатовский институт», Всероссийском научно-исследовательском институте физической культуры и спорта, Московском научном центре спортивной медицине, Санкт-Петербургской военно-медицинской академии, Оренбургской областной клинической больнице, Главном клиническом госпитале МВД РФ и др., а также поставлены на экспорт в Германию, Швейцарию, США, Австрию, Италию, Болгарию, Чехию, Венгрию, Польшу, Китай, Южную Корею, Чехию, Турцию; - использование аппаратов СПОК в медицинской практике позволяет качественно улучшить оказание лечебно-оздоровительных услуг, сократить время лечения и реабилитации, число койко дней на каждого пациента. Лечение на аппаратах «СПОК» прошло более 300000 пациентов; - использование аппаратов СПОК в спортивной практике позволяет повысить работоспособность спортсменов, улучшить восстановление после нагрузок, что позволяет показывать высокие результаты на различных соревнованиях. Аппараты «УниСПОК», «Ортоспок» использовались при подготовке и участии спортсменов на Летних Олимпийских играх в Сиднее и Афинах, Зимних Олимпийских играх в Солт-Лейксити. На защиту выносится комплексное решение научно обоснованной системы контроля и направленного воздействия магнитных полей на состояние биологических объектов с использованием биоимпедансных методов и импульсных магнитных полей определенной формы и параметров, позволившей значительно расширить области использования методов магнитотерапии, включающей в себя: 1. Единый системный подход к решению задач разработки методов и средств контроля и направленного воздействия магнитных полей на состояние биологических объектов. 2. Полученные в результате теоретических и экспериментальных исследований аналитические зависимости для описания распределения магнитных полей в биологических и проводящих средах. 3. Теоретические основы разработки алгоритмов и программ, необходимых для разработки методик контроля биологических объектов биоимпедансным методом. 4. Научное обоснование возможности использования биоимпедансного метода контроля, основанного на измерении электрической проводимости живой ткани, для проведения экспрессного контроля направленного воздействия низкочастотных магнитных полей на биологические объекты. 5. Основные требования, предъявляемые к средствам направленного воздействия магнитных полей и к биоимпедансным методам контроля, предназначенным для измерения и оценки степени воздействия магнитных полей на биологические объекты и соответствующие технические решения, положенные в основу магнитотерапевтических устройств типа «СПОК». Заключение диссертации по теме "Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий", Плетнев, Сергей Владимирович ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 1. Разработаны научные основы биоимпедансного метода для оценки воздействия магнитных полей на биологические объекты, основанного динамических многочастотных измерениях проводимости живой ткани. 2. Экспериментальные данные, получаемые прибором для многочастотного измерения биоимпеданса, дают значительный массив информации, позволяющий детально описывать динамику процессов в живой ткани, что может представлять диагностическую ценность при анализе различных патологических состояний. 3. В результате теоретических и экспериментальных исследований показана перспективность измерения проводимости тканей в субмегагерцовом диапазоне для контроля магнитотерапевтического воздействия аппаратов серии СПОК. 4. При изменении проводимости в ходе магнитотерапевтической процедуры выявлено сложное поведение частотных свойств тканей. Наибольшая стабильность отклика наблюдалась на частоте 125 кГц, а наибольшее разнообразие сценариев поведения — на частоте 1 МГц. 5. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение для анализа распределения магнитных полей в биологических объектах и проводящих элементах технических устройств, используемых для воздействия магнитных полей на биологические объекты. 6. Разработаны основные требования и предложены технические решения, защищенные рядом авторских свидетельств и патентов, обеспечивающие разработку аппаратов серии СПОК, основанных на использовании методов низкочастотного магнитного воздействия на биологические объекты; 7. Разработаны аналитические алгоритмы и программы, позволяющие получать все необходимые данные для расчета и изготовления индукторов, с помощью которых формируются магнитные поля конкретных видов и величин. 8. Разработаны и освоены в промышленности приборы нового поколения серии «СПОК» (Униспок, Проспок, Гинеспок, Дермспок, Ортоспок, Уроспок, Диабспок, Гемоспок, Стимулспок, Музиспок, Неврспок). 9. Проведены экспериментальные исследования при воздействии низкочастотных импульсных магнитных полей определенной формы и параметров с использованием аппаратов серии «СПОК» в клинической и восстановительной медицине. Установлено, что влияние магнитотерапии на межсистемный уровень заключается в информационно-энергетическом эффекте магнитного воздействия на биологические системы, что достигается за счет увеличения скоростей биохимических реакций и обменных процессов в зоне воздействия, стимуляции регенерации и повышения возбудимости нервно-мышечных процессов, улучшения микроциркуляции. 10. Осуществлено широкомасштабное внедрение в медицинскую практику: - методических рекомендаций по использованию аппаратов СПОК в медицинской практике; - выполнены работы по разработке технологического обеспечения, сертификации выпускаемого оборудования, разработаны ТУ РБ 14506074.005-96, ТУ РБ 14506074.006-98; - приборов серии «СПОК» внедрены более чем в 500 научных и лечебных учреждениях. Заключение. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что измерения электрического импеданса живых тканей в субмегегерцовом диапазоне частот дают новую информацию о протекании процессов в живых тканях в ответ на внешнее воздействие. В настоящей работе исследовано влияние механического воздействия в виде наложения электрода. Набор данных, получаемых прибором для многочастотного измерения биоимпеданса, дает значительный массив информации, позволяющий детально описывать динамику процессов в живой ткани, что может представлять диагностическую ценность при анализе различных патологических состояний. ГЛАВА 4. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ 4.1. Выбор типа магнитной стимуляции В результате анализа различных методов электрического и магнитного воздействия на живые организмы в терапевтических целях, был предложен тип магнитной стимуляции со следующими характерными чертами. 1) Магнитное поле должно быть импульсным, что эффективно генерирует индукционные токи, взаимодействующие с живой тканью. В отличие от методов электрической стимуляции с использованием кожных или внутриполостных электродов, магнитная стимуляция не требует контактов, которые вызывают неудобства при клиническом применении. При магнитном воздействии линии наводимых токов замыкаются вокруг силовых линий поля, не выходя на поверхность. Это обеспечивает хорошую локализацию воздействия. 2. Ритм чередования импульсов поля должен соответствовать характерным собственным ритмам организма. Нами было выбрано воздействие поля с основной частотой 10 герц, что соответствует доминирующему ритму в нервной и мышечной системах организма человека. 3. Ввиду сложности объекта воздействия, то есть органа подвергаемого магнитотерапевтической процедуре, трудно ожидать, что имеется лишь одна частота на которой воздействие будет эффективным. Поэтому форма импульса магнитного поля выбиралась так, чтобы его частотный спектр был достаточно широким. Спектр был выбран колоколообразным, с максимумом от 90 до 120 герц и плавным спадением к 10 Гц и 200 Гц. Выбор этого диапазона основывается на результатаах исследований электрических свойств живых тканей [1], указывающих на очень резкое изменение динамической диэлектрической проницаемости живой ткани в этом диапазоне частот. Это объясняется свойствами мембран клеток, несущих поверхностный электрический заряд (нервные, мышечные и др.). 4. Диапазон амплитуды импульсов поля выбирался исходя из возможности генерации максимального магнитного поля в условиях ограничесний, накладываемых размером индуктора и тепловыми нагрузками при длительных процедурах. В дальнейшем амплитуда корректировалась с учетом результатов клинических испытаний. 4.2. Разработка генератора тока для питания индуктора Технические требования к источнику импульсных токов определяются формой импульсов. Типичная форма сигнала показана на Рис. 1. Сигнал представляет собой последовательность импульсов нерегулярной формы следующих с частотой 10 Гц. Данный сигнал имеет широкополосный спектр (Рис.2). Форма сигнала записана в памяти прибора в цифровом виде. Сигнал синтезируется с помощью аналого-цифрового преобразователя и усиливается генератором тока. Блок-схема аппарата серии СПОК представлена на рисунке 3. Амплитуда выходного тока аппаратов ПроСПОК, ГинеСПОК, ДермСПОК и ГемоСПОК составляет 8А, аппарата ОртоСПОК - 10А. При этом мощность потребляемая из сети переменного тока 220 В, 50 Гц не превышает 50 Вт. Рис. 4.2.1. Форма импульсов применяемая для магнитотерапии Рис. 4.2.2. Частотный спектр магнитотерапевтического сигнала. Гребенчатый характер спектра объясняется наличием частоты повторения импульсов равной 10 Гц. Рис. 4.2.3. Функциональная схема аппарата серии СПОК. - Блоком реле оснащается аппарат ОртоСПОК для коммутации различных типов индукторов. - Микшером оснащается аппарат МузиСПОК для микширования музыки в импульсный сигнал. 4.3. Исследование влияния материала сердечника на эффективность работы индуктора Исследовались три вида сердечников: трансформаторное железо, феррит и сталь СТЗ (в качестве контрольного образца). Форма и размер сердечников выбирались с учетом технологичности и доступности при серийном производстве. В качестве источника тока использовался аппарат ПроСПОК. Магнитное поле измеряелось с помощью индукционной катушки с 700 витками медного провода диаметром 0,11 мм, намотанной на цилиндр диаметром 9 мм. Длина намотки 5 мм, толщина намотки 2 мм. Для оценки эффективности генерации магнитного поля различными моделями индукторов измерительная катушка размещалась у торца индуктора (индуктор и измерительная катушка сосны, расстояние между индуктором и катушкой 10 мм) и сбоку от индуктора (ось индуктора параллельна оси измерительной катушки, расстояние между осями 25 мм). При измерениях контролировалась интенсивность нагрева индуктора. Контроль нагрева осуществлялся органолептически. Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Плетнев, Сергей Владимирович, 2004 год 1. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия: Учебник. — М., СПб.: СЛП, 1998. —480 с. 2. Э.Г.Калашников. "Общий курс физики". Электричество. "Наука". Москва. 1977. Гл.8, стр.150. 3. В.В. Батыгин, И.Н.Топтыгин. "Сборник задач по электродинамике". "Наука". Москва. 1970. Гл.У, стр.62. 4. S.J.Williamson, L.Kaufman, JMMM, 1981, 22, 129. 5. Демецкий A.M., Чернов В.Н., Попова Л.И. Введение в медицинскуюмагнитологию. — Ростов-на Дону: Изд-во РГУ, 1991. — 96 с. 6. Григорян Г.Е. Магниторецепция и механизмы действия магнитныхполей на биосистемы. — Ереван: НАН РА, 1999. — 80 с. 7. Плеханов Г.Ф. Основные закономерности низкочастотной электромагнитобиологии. — Томск: Изд-во ТГУ, 1990. — 1987 с. 8. Системы комплексной электромагнитотерапии / Под ред. A.M. Беркутоваи др. — М.: Лаборатория базовых знаний, 2000. — 376 с. 9. Соловьева Г.Р. Магнитотерапевтическая аппаратура. — М.: Медицина,1991. — 176 с. 10. Улащик B.C. Новые методы и методики физической терапии. — 11. Минск: Беларусь, 1986. — 176 с. И. Улащик B.C., Лукомский И.В. Основы общей физиотерапии. — Минск; Витебск, 1997. —256 с. 12. Холодов Ю.А. Мозг в электромагнитных полях. М.: Наука, 1982. — 123 с. 13. Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. Учебное пособие для студентов вузов. М., Энергия, 1972. 14. Ю.С.Русин. Расчет электромагнитных систем. Энергия. Ленинградское отделение. 1968. 15. Сергеев В.Г., Шихин А.Я. Магнитоизмерительные приборы и установки. М., Энергоиздат, 1982. 16. Панин В.В. и др. Измерение импульсных магнитных полей. Энероатом-издат. 1987. 17. Сергеев В.Г. и др. Магнитоизмерительные приборы и установки. Энергоиздат, 1982 18. Любчик М.А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов. М., Энергия, 1974 19. Бэрк г. Справочное пособие по магнитным явлениям. Энероатомиздат. 1991 20. Козлов Г.Д. Коммутация магнитного потока. М., Энергия, 1974 21. Миловзоров В.П. Электромагнитная техника. Энергия. Ленинградское отделение. 1964. 22. Сидоров И.Н. и др. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники: Справочник. М., Радио и связь. 1989. 23. Рабкин Л.И., Новиков З.И. Катушки индуктивности на ферритовых сердечниках. Л., Энергия, 1972. 24. ГОСТ 18311—80. Изделия электротехнические. Термины и определения. 25. ГОСТ 23618—79. Изделия из ферритов и магнитодиэлектриков. Термины и определения. 26. Белопольский Н. И., Каретникова Е. И., Пикалова Л. Г. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности.—М.: Энергия, 1973.—272 с. 27. Злобин В. А., Муромкина Т. С., Поспелов П. В. Изделия из ферритов и магнитодиэлектриков.—М.: Сов. радио, 1972.—240 с. 28. Аморфные прецизионные сплавы (образная информация) / Б. В. Моло-тилов, А. Ф. Прокошин, Н. М. Давыдова, Г. И. Николаева.— М.: Черме-тинформа-ция. Сер. Металловедение и термическая обработка.—1981.— Вып. 2—15-18 с. 29. Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы.—М.: Высшая школа, 1986.—352 с. 30. Касаткин А.С. Основы электротехники: Учебное пособие для сред. ПТУ. М.: Высшая школа, 1986 г. 31. Альтман А.Б. и др, Постоянные магниты. Справочник. Под. ред. Ю.М. Пятина. М., Энергия, 1971. 32. Хек К. Магнитные материалы и их техническое применение. Пер. с нем. М., Энергия, 1973. 33. Э.Г.Калашников. "Общий курс физики". Электричество. "Наука". Москва. 1977. Гл.8, стр. 150. 34. В.В. Батыгин, И.Н.Топтыгин. "Сборник задач по электродинамике". "Наука". Москва. 1970. Гл.У, стр. 62. 35. Соловьева Г. Р. Магнитотерапевтическая аппаратура. — М.: Медицина, 1991. 176 с. 36. Общее магнитное воздействие и его применение в лечебных и восстановительных целях / Под. ред. А. М. Беркутова. — Рязань: Радиотехническая акад., 1996. —112 с. 37. Программирование лечебного действия динамических магнитных полей,генерируемых полимагнитной системой «Аврора МК»: Методические рекомендации / Под ред. Ю. И. Карташова. — Рязань: Радиотехническая акад., 1996. —52 с. 38. А. с. 764191 (СССР), МКИ A 61N 2/00. Устройство для воздействия магнитным полем / Ю. Б. Кириллов, А. Г. Епифанов, Е. М. Прошин и др. 39. Патент 2003361 С1 (РФ), МКИ A 61N 2/02. Устройство для воздействиямагнитным полем / А. М. Беркутов, СВ. Груздев, В. Г. Кряков и др. — Опубл. 1993, Бюл. № 43-44. 40. Патент 2033206 С1 (РФ), МКИ A 61N 2/04. Способ лечения артериальныхсосудистых заболеваний, осложненных патологией венозной системы, и устройство магнитотерапии / А. М. Беркутов, Ю. Б. Кириллов, В. Г. Кряков и др. — Опубл. 1995, Бюл. № 11. 41. Патент 2007198 С1 (РФ), МКИ A 61N 2/02. Полимагнитный терапевтический аппарат / А. М. Беркутов, В. Г. Кряков, С. Г. Гуржин и др.— Опубл. 1994, Бюл. № 3. 42. Патент 2069572 С1 (РФ), МКИ A 61N 2/04. Способ лечения сосудистыхзаболеваний конечностей и устройство для магнитотерапии / Н. С. Барсук, А. М. Беркутов, Е. М. Прошин и др. — Опубл. 1997, Бюл. № 26. 43. Патент 2090217 С1 (РФ), МКИ A 61N 2/00. Способ формирования сигналов магнитотерапевтического воздействия и устройство для его осуществления / А. М. Беркутов, Е. М. Прошин, О. Г. Светников. — Опубл. 1994, Бюл. № 3. 44. Беркутов А. М., Кириллов Ю. Б., Прошин Е. М. Современные тенденции и проблемы управления здоровьем // Вестник новых медицинских технологий. 1995. - Т.И, № 3-4. - С. 98-104. 45. Беркутов А. М., Карташев Ю. И., Прошин Е. М. Компьютерные информационные технологии в медико-биологической практике // 100 лет радио: Сб. научных трудов Рязанской государственной радиотехнической академии. — Рязань: РГРТА, 1995. С. 59-63. 46. Беркутов А. М., Жулев В. И., Кирьяков О. В. и др. Магнитотерапия и высокая лечебно-восстановительная технология // Образование инвалидов: Межвуз. сб. научных трудов / Под ред. JI. А. Саркисяна. — М.: МИИ, 1997. -С. 140-147. 47. Беркутов А. М., Кириллов Ю. Б., Прошин Е. М. Обратная связь в комплексах магнитотерапии // Автоматизация испытаний и измерений: Сб. научных трудов. — Рязань: РГРТА, 1995. — С. 4-Ю. 48. Данилевский В. Я. Исследования над физиологическим действием электричества на расстоянии. — Харьков, 1901. В двух томах. Т.2. — 158 с. 49. Magnetic belts: report of the Council on physical therapy on the «Vitrona» and «Theronoid» // JAMA. 1931. - Vol. 96, N 20. - P. 1693-1694. 50. Биологическое и лечебное действие магнитного поля и строго перио дической вибрации // Сб. статей / Под ред. В. И. Кармилова, М. Р. Мо-гендовича, А. В. Селезнева. — Молотов: Типогр. «Звезда», 1948. — 168 с. 51. Шерстнева О. С. Об изменениях фагоцитоза под влиянием магнитного поля, электронаркоза и химического наркоза: Автореф. дис. канд. мед. наук. — Молотов, 1951. — 7 с. 52. Скачедуб Р. Г. Материалы к физиологии внутренних анализаторов: Ав-тореф. дис. канд. биол. наук. — Молотов, 1954. — 12 с. 53. Холодов Ю, А. К физиологическому анализу действия магнитного поля на животных: Автореф. дис. . канд. биол. наук. — М., 1958. — 15 с. 54. Проблемы нейрокибернетики // Материалы конференции. — Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1989. — 493 с. 55. Сборник научных трудов. Выпуск XIX // Материалы XXIV итоговой НТК Куйбышевского мед. ин-та. Куйбышев, 1991. - С. 298-335. 56. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля. М.: Наука, 1967. - 460 с. 57. Тамм И. Е. Основы теории электричества. М.: Наука, 1976. - 616 с. 58. Гроднев И. И. Электромагнитное экранирование в широком диапазоне частот. — М.: Связь, 1972. — 112 с. 59. Пресман А. С. Электромагнитные поля и живая природа. — М.: Наука, 1968.- 288 с. 60. Малков Ю. В., Коробков А. И., Петрова Н. А. Аппарат для магнитотерапии и магнитофореза «Полюс-3» // Мед. техника. — 1993. — №2. — С. 46-48. 61. Холодов Ю. А. Организм и магнитные поля // Успехи физиол. наук. — 1982.-Т. 13, №2. -С. 48-64. 62. Сухотник И. Г. Сравнительная оценка эффективности использования постоянных и переменных магнитных полей при лечении трофических язв // Вестник хирургии. 1990. — Т. 144, № 6. — С. 123-124. 63. Улащик В. С. Новые методы и методики физической терапии. — Минск: Беларусь, 1986. — 176 с. 64. Гавинский Ю. В. Методическое пособие по применению в медицинефизио-терапевтического комплекса «Магнитор — АМП». — Бийск: Изд-во АО «НПАП Алтаймедприбор», 1992. — 56 с. 65. Шишло М. А. О биотропных параметрах магнитных полей // Вопросыкурортологии и физиотерапии. — 1981. — №3. — С. 61-63. 66. Музалевская Н. И. Физиологические проявления действия магнитногополя малой напряженности в диапазоне сверхнизких частот: Автореф. Дис. канд. биол. наук. — Л., 1978. — 23 с. 67. Карташев А. Г. Об эффективности МП с вертикальным вектором / Цитир. по кн.: Демецкий А. М., Жуков Б. Н., Цецохо А. В. Магнитные поля в практике здравоохранения. — Самара: Изд-во самарского мед. ин-та, 1991.—157 с. 68. Холодов Ю. А., Шишло М. А. Электромагнитные поля в нейрофизио логии. М.: Наука, 1979. - 168 с. 69. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Магнитные поля. Женева: Изд-во ВОЗ — Медицина, 1992. - 192 с. 70. Пресман А. С. Электромагнитные поля в биосфере. — М.: Знание, 1971.-64 с. 71. Пресман А. С. Электромагнитная сигнализация в живой природе. Факты, гипотезы, пути исследования. — М.: Сов. радио, 1974. — 64 с. 72. Темурьянц Н. А., Владимирский Б. М., Тишкин О. Г. Сверхнизкочас тотные электромагнитные сигналы в биологическом мире. — Киев: Науко-ва Думка, 1992.- 187 с. 73. Данон Ж. Магнетизм и микроорганизмы // Наука и человечество. — 1986.-С. 187-191. 74. Шеповальников В. Н., Сороко С. И. Метеочувствительность человека. — Бишкек: Илим, 1992. — 248 с. 75. Дубров А. П. Геомагнитное поле и жизнь. — Д.: Гидрометеоиздат, 1974. 175 с. 76. Волынский А. М. Изменение сердечной и нервной деятельности у животных различного возраста при действии электромагнитными полями низкой частоты и малой напряженности // Проблемы космической биологии. — М., 1982. Т.43. - С. 98-100. 77. Волынский А. М., Владимирский Б. М. Моделирование воздействия магнитной бури на млекопитающих // Солнечно-земная физика. — 1969.1. Вып.1.-С. 294-298. 78. Волынский А. М., Владимирский Б. М. Изменения сердечной деятель ности у животных при воздействии низкочастотными магнитными полями // Экспериментальная и возрастная кардиология. — Владимир: Владимирский мед. ин-т, 1970. С. 25-26. 79. Плеханов Г. Ф., Ведюшкина Н. И. Выработка сосудистого условного рефлекса у человека на изменение напряженности электромагнитного поля высокой частоты // Журн. высш. нервн. деят. — 1966. — Т. 16, №1.1. С. 34-37. 80. Михайловский В. Н., Красногорская Н. Н., Войчишин Ю. С. и др. О восприятии людьми слабых колебаний напряженности магнитных полей // Проблемы бионики. — М.: Наука, 1973. — С. 202-208. 81. Сидякин В. F. Влияние глобальных экологических факторов на нервную систему. — Киев: Наукова Думка, 1986. — 160 с. 82. Сидякин В. Г., Темурьянц Н. А., Макеев В. Б., Владимирский Б. М. Космическая экология. — Киев: Наукова Думка, 1985. — 176 с. 83. Амосов И. С, Никитина Р. Г., Калашникова Н. Н. К проблеме биологического действия постоянных магнитных полей на организм // Радиация и организм. — Обнинск, 1984, С. 11-13. 84. Гавриков Н. А., Диженина И. И. Рефлекторная магнитопунктура при ишемической болезни сердца и гипертонической болезни // Актуальные вопросы магнитобиологии и магнитотерапии. — Ижевск, 1981. — С. 151-152. 85. Франкевич Е. JI. Магнитные поля и скорость реакции // Вестник АН СССР. 1978. - Т.2. - С .80-86. 86. Плеханов Г. Ф. Основные закономерности низкочастотной электромагни-тобиологии. — Томск: Изд-во Томского ун-та, 1990. — 187 с. 87. Темурьянц Н. А. Нервные и гуморальные механизмы адаптации к дей ствию неионизирующих излучений: — Автореф. дис. . докт. биол. наук. — М.,- 44 с. 88. Холодов Ю. А., Шишло М. П. Электромагнитные поля в нейрофизиологии. — М.: Наука, 1979. — 168 с. 89. Берлин Ю. В. Сенсорные реакции на различные магнитные поля // Применение магнитных полей в медицине, биологии, сельском хозяйстве. —Саратов, 1978. С. 17-18. 90. Усенко Г. А. Психосоматический статус и качество пилотирования у летчиков в период геомагнитных возмущений // Авиационная и экологическая медицина. — 1992. №4. - С. 23-27. 91. Мизун Ю. Г, Мизун П. Г. Магнитные бури и здоровье человека. — М., -46 с. 92. Павлович С. А. Магнитная восприимчивость организмов. — Минск: Наука и техника, 1985. — 110 с. 93. Ю1.0синцева Г. К. Сенсомоторные реакции у работников, подвергшихся воздействию электромагнитных полей промышленной частоты // Механизмы биологического действия электромагнитных излучений. — Пущи-но, 1982. —С. 149. 94. Нахильницкая 3. Н., Стржижовский М., Климовская Л. Д. Магнитное поле и жизнедеятельность организмов // Проблемы космической биологии.— М.: 1978. - Т.37. - 267 с. 95. Соловьев А. Н. К вопросу о механизмах биологического действия импульсного магнитного поля // Доклады АН СССР. — 1963. — Т. 149, № 2. — С. 438-442. 96. Холодов Ю. А. Влияние электромагнитных и магнитных полей на центральную нервную систему. — М.: Наука, 1966. — 284 с. 97. Ю5.Бучаченко A. JL, Сагдеев Р. 3., Салихов К. М. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях. — Новосибирск: Наука, 1978. — 296 с.I 98. Юб.Волобуев А. Н., Жуков Б. Н., Овчинников Е. Л., Труфанов Л. А. Спиновые механизмы влияния постоянного магнитного поля на перенос нервного импульса // Магнитология. — 1993. — № 1. — С. 7-11. 99. Ю7.Волькенштейн М. В. Биофизика. — М., 1981. 100. Викторов В. А., Малков Ю. В. К механизму лечебного действия низко частотного ЭМП // Магнитология. — 1993. — №1. — С. 3-7. 101. Ванаг В. К., Кузнецов А. Н. Первичные механизмы действия магнитных полей и спиновые эффекты // Биологические эффекты электромагнитных полей. Вопросы их использования и нормирования. — Пущино, 1989. — С. 15-49. 102. ПО.Молекулярная биология. — М.: Наука, 1965. — 155 с. 103. Ш.Ивков В. Г., Берестовский Г. Н. Липидный бислой биологических мембран. М.: Наука, 1982. - 224 с. 104. Реакции биологических систем на магнитные поля. — М.: Наука, 1978. 105. ИЗ. Плетнев С.В. Магнитное поле, свойства, применение: Научное и учебно-методическое справочное пособие.- СПб.: Гуманистика, 2004.- 624 с. 106. И4.Улащик B.C., Войнов В.И., Плетнев С.В. и др. Низкочастотная магнитоте-рапия. Минск: Белорусский центр науч. мед. информации, 2001.- 172 с. 107. Плетнев С.В., Португалов С.Н., Санинский В.Н. Врачебная тактика в восстановлении спортсменов.- Москва.: ЦСП Госкомспорт, 2004.- 12 с. 108. Плетнев С.В., Введенский В.А. Мохорт В.А. и др. Аппараты для магнитотерапии типа «Спок» и опыт их клинического использования // Здравоохранение.- 1998.- № 6.- С. 69-71. 109. Остапенко В.А., Тепляков А.И., Плетнев С.В. Экстракорпоральная аутоге-момагнитотерапия: метод эфферентной терапии // Вестник интенсивной терапии.- 1998.- № 4.- с. 61-62. 110. И8.Чичкан Д.Н., Улащик B.C., Тихонов А.В., Плетнев С.В. Особенности действия низкочастотных магнитных полей различных параметров при экспериментальной эндотоксемии // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физкультуры.- 1999.- № 5.- С. 26-29. 111. Плетнев С.В., Введенский B.JL, Мишин А.А. Многочастотные биоимпе-дансные измерения медленных релаксаций // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника.- 2004.- №11. С. 25-27. 112. Остапенко В.А., Плетнев С.В. Неинвазивная аутогемомагнитотерапия в лечении атеросклероза // Эфферентная терапия, Т. 10, №4.- С. 32-37. 113. Устройство размагничивания изделий / Плетнев С.В. и др.- А.с. СССР №1674273 от 01.05.1991 г. 114. Способ контроля оптически проницаемых биологических объектов и устройство его осуществления / Плетнев С.В., Потапов А.И., Клопов В.Д.-Евразийский патент №003525 от 26.06.2003. 115. Способ лечения сахарного диабета / Плетнев С.В., Мохорт Т.В., Улащик B.C.- Евразийский патент №002179 от 28.02.2002 г. 116. Способ лечения хронического простатита / Плетнев С.В. и др.- Патент Республики Беларусь №2493 от 15.06.1998 г. 117. Способ лечения хронического пилонефрита / Плетнев С.В. и др.- Патент Республики Беларусь №2435 от 12.06.1998 г. 118. Способ локальной магнитотерапии» / Плетнев С.В.- Евразийский патент №000494 от 29.06.1999 г. 119. Устройство для профилактики и лечения заболеваний органов поясничной и тазобедренной части организма / Плетнев С.В.- Евразийский патент №001893 от 22.10.2001 г. 120. Способ магнитотерапии» / Плетнев С.В.- Евразийский патент №000495 от 29.06.1999 г. 121. Способ восстановления работоспособности методом гемомагнитотерапии / Плетнев С.В.- Евразийский патент №003851 от 30.10.2003 г. 122. Способ лечения распространенного атеросклероза / Плетнев С.В. и др.-Патент Республики Беларусь №4856 от 06.04.1999 г. 123. MAGNETOTERAPY DEVICE / Pletnev S.V.- EUROPEAN PATENT SPECIFICATION EP0949938 Bl, 17.12.2003: Bulletin 2003/SI 124. DEVICE FOR local magnetotherapy / PLETNEV S.V.- AUSTRALIAN PATENT №743327 application №AU199745457B2, 12.07.1997. 125. DEVICE FOR PROPHYLAXIS AND TREATMENT OF DISEASES OF LUMBAR, COXOFEMORAL AND PELVIC ORGANS OF A HUMAN BODY / PLETNEV S.V.- United States Patent №US6,592,510B1 15.07.2003. 126. TREATMENT DEVICE FOR LUMBAR AND COXOFEMORAL ORGANS / Pletnev S.V.- EUROPEAN PATENT SPECIFICATION EP1044036 Bl, 23.06.2004. 127. Способ профилактики и лечения остеопороза / Плетнев С.В., Руденко Э.М., Улащик B.C.- Патент Республики Беларусь №6678 от 12.08.2004 г. 128. Синдром легочного повреждения / Плетнев С.В.- Евразийский патент №005255 от 14.09.04г. 129. Плетнев С.В. Аппараты «СПОК» сегодня и завтра // Материалы Международной научно-практической конференции «Применение магнитных полей в медицине» 25-26 октября 2000 г., Оренбург.- С. 25-31. 130. Mishin А.А., Mohort V.A., Pletnev S.V. Bioimpedance monitoring of pulsed magnetic therapy // Proceeding of the 1998 End International Conference Biomedical Engineering Days, May 20-22 1998 r. Istanbul Turkey.- P. 20-21. 131. Чичкан Д.Н., Плетнев С.В. Влияние низкочастотных магнитных полей на жизненно важные функции организма // Материалы Международного семинара «Конверсия научных исследований в Беларуси в рамках деятельности МНТЦ» 17-22 мая 1999 г., Минск.- С. 62-65. 132. Tchitchan D., Koulchitsky S., Pletnev S.V. EFFECT OF LOW-FREQUENCY MAGNETIC FIELDS ON ТЕ BLOOD LEVEL OF SH-COMPOUNDS DURING ACUTE PHASE REACTIDN XIII INTERNATIONAL BIOPHYSICS CONGRESS, 19-24 September 1999 r. New Delhi, India. 133. Руденко Э.В., Плетнев С.В. Применение импульсного магнитного поля для лечения и профилактики системного и околосуставного остеопороза у больных с ревматоидным артритом // Третий Российский симпозиум по остеопорозу.- Санкт-Петербург, 2000 г.- С. 115. 134. Rudenko Е., Pletnev S. USE OF PULSED MAGNETIC FIELD FOR THE TREATMENS OF RHEVMATOID ARTRITIS and ARTHRITIS // Annual 135. European Congress of RHEUMATOLOGY EVLAR 2000, 21-24 June 2000 r. Nice. 136. Зубовский Д.К., Остапенко B.A., Плетнев С.В. Магнитная гемокоррекция в восстановлении и улучшении работоспособности // Актуальные проблемы восстановительной медицины, курортологии и физиотерапии. Материалы Международног форума.- Москва, 2002.- С. 85. 137. Vvedensky V.L., Pletnev Sergey. Micro analyzer for express assessment of the gas exchange function of human blood. THE Znd WTA DAEJEON TECH-NOMART Daejeon, Korea.- 2001.- P. 217. 138. Холодова Е.А., Плетнев С.В., Улащик B.C. и др. Синдром диабетической стопы: Диагностика. Профилактика. Лечение: Практические рекомендации.- Минск: Бел. Центр научной мед. инф., 2000.- 36 с. 139. Остапенко В.А., Улащик B.C., Кручинский Н.Г., Кирковский В.В., Плетнев С.В., Тепляков А.И., Митьковская М.П. и др. Электракрпоральная аутоге-момагнитотерапия: Методическое пособие для врачей.- Минск, 2001.- 27 с. 140. Плетнев С.В., Остапенко В.А., Португалов С.Н. Низкочастотная магнито-терапия. Новые средства и методы восстановления и адаптации высококвалифицированных спортсменов: Методические рекомендации.- Москва: ВНИИФК, 2004.-С. 12-15. 141. Технические условия ТУ РБ 14506074.005-96: Аппараты магнитного воздействия АМВ «СПОК», Минск.- 1996.- 22 с. 142. Технические условия ТУ РБ 14506074.006-98: Аппараты магнитного воздействия «СПОК-1», Минск.- 1998.-25 с. 143. С.В. Плетнев. Методика расчёта магнитного поля и вихревых токов в проводящих средах. В сб. «В мире неразр. контр, и диагн. мат-лов, пром. изделий и окруж. среды. Мат-лы IV Всерос. с межд .участием научно-прак. сем-pa. СПб.: СЗТУ, 2003. с. 2-17 144. Schwan, Н. P. ELECTRICAL PROPERTIES OF TISSUES AND CELL SUSPENSIONS: MECHANISMS AND MODELS, 1994 IEEE Engineering in Medicine & Biology, Paper number: 672 145. S.J.Williamson, L.Kaufinan, JMMM, 1981, 22, 129. 146. В.Н.Бинги, А.В.Савин. УФН, 2003, Г73, №3, 265. 147. Albert S.N. 1971. Blood volume and extracellular fluid volume. Springfield, Illinois: Charles and Thomas Publisher, 290 p. 148. Buono M J, Burke S, Endemann S, Graham H, Gressard C, Griswold L and Michalewicz B. 2004. The effect of ambient air temperature on whole-body bio-electrical impedance. Physiol. Meas. 25 119-123. 149. Cole K.S. 1968. Membranes, Ions and Impulses, University of California Press, Berkeley/LA. 150. Cole K. S. and Cole R. H. 1941. J. Chem. Phys., 9, 341. 151. Chang I A. 1998. Dielectric properties of healthy and chronically infracted myocardium PhD Thesis Department of Bioengineering, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA. 152. Foster К R and Schwan H P 1989 Dielectric properties of tissues and biological materials: a critical review Crit. Rev.Biomed. Eng. 17 25-104. 153. Fricke H. 1925. J. Gen. Physiol., 9, 137. 154. Gagnon RT., Gagner M., Duplessis S. 1994. Variations of body comparision by bioelectric impedancemetiy after major surgery // Ann. Chir. V. 48 p.708-716. 155. Kong C.H., Thompson C.M., Lewis C.A., et al. 1993. Determination of total body water in uraemic patients by bioelectrical impedance // Nephrol. Dial. Transplant. V. 8 p.716-719. 156. Kreymann G., Paplow N., Muller C. et al. 1995. Relation of total body reactance to resistance as a predictor of mortality in septic patients // Crit. Care Med. V. 23 (Suppl.) p. A49. 157. Mishin A.A., Mohort V.A., Gerasimovich G.I., Pletnev S.V., Naurzakov S.P., Vvedensky V.L. 1998. Bioimpedance monitoring of pulsed magnetic therapy. 158. Proceedings of the 2nd International Conference Biomedical Engineering Days. Istanbul, Turkey, pp.20-22. 159. Patel R., Peterson E., Silverman N., et al. 1996. Estimation of total body and extracellular water in post-coronary artery bypass graft surgical patients using single and multiple frequency bioimpedance.// Crit. Care Med. V. 24 p. 18201828. 160. Osterman К S, Hoopes P J, DeLorenzo C, Gladstone D J and Paulsen К D. 2004. Non-invasive assessment of radiation injury with electrical impedance spectroscopy. Phys. Med. Biol. 49 665-683. 161. Schwan H.P. 1957. Advances in Bio. And Med. Physics, V, 147. 162. Sanker Narajan P. V., Subrahmajan S., Srinivazan Т. M. A controlled magnetic field enclosure for experiments in magnetic physiology // J. Biomed. — 1982.1. V.2, N2. P. 25-29. 163. Subrahmajan S., Sanker Narajan P. V., Srinivazan Т. M. Effects of magnetic micropulsation on the biological system, a bioenvironmental study // Int. J. Biometeor. 1985. - V. 29, N3. - P. 193-203. 164. Becker R. O., Marino A. A. Electromagnetism and life. — Albany: State Univ. N.-Y. press, 1982.-214 p. 165. Audus L. I., Whish I. C, Magnetotropism // Biological effects of magnetic fields: Plenum Press, 1964. - N4. - P. 170. 166. Kirschvink J. L. The horisontal magnetic dance of the honeybee is compatible with a single-domain ferromagnetic magnetoreceptor // Biosystems. — 1981.1. V.14, N2. P. 193-203. 167. Douri P., Boisselier В., Bernard T. Effect pathologiques sur 1 ehomme des-rayonnements electromagnetiques U.H.F Des aeriens radars A-propes dune observation// Sem. hop., Paris, 1970. - V.42, N42. - P. 2681-2683. Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/sistema-kontrolya-i-napravlennogo-vozdeistviya-magnitnykh-polei-na-sostoyanie-biologicheskik#ixzz3igaeR7N3

Дата: 2016-11-02 15:22:29

Палыч

У нас в ЛЭТИ была создана первая в стране кафедра электронной медицинской аппаратуры. На ней одновременно изучали электронику и медицину. С точки зрения уравнений Максвелла, стационарное магнитное поле на организм человека действовать не может. То же самое говорят в США. http://osteohondroz-med.ru/magnitoterapiya-effektivnyj-metod-lecheniya-ili-opasnaya-lzhenauka.html

Дата: 2016-01-31 00:49:27

Зловреднов

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Физические механизмы магнитобиологических явлений ВАК РФ 03.00.02, Биофизика Содержаниедиссертации, доктора физико-математических наук, Бинги, Владимир Николаевич Введение Постановка задачи. Обозначения и термины. Содержание работы и основные результаты. Апробация. 1 Аналитический обзор теоретических моделей 1.1 Состояние теоретических исследований в магнитобиологии 1.1.1 Классификация моделей и механизмов МБЭ 1.1.2 Краткое описание механизмов МБЭ. 1.2 Пределы чувствительности биофизической системы к ЭМП 1.2.1 Фундаментальный предел. 1.2.2 Шумовые пределы. 1.3 Модели основанные на уравнениях химической кинетики 1.4 Биологическое действие слабых электрических полей 1.4.1 Оценка электрических полей в биологической клетке 1.4.2 Модели действия слабых электрических полей 1.5 Стохастический резонанс в магнитобиологии. 1.5.1 Стохастический резонанс. 1.5.2 Повышение отношения сигнал/шум. 1.5.3 Ограничения на величину обнаружимого сигнала 1.5.4 Стохастический резонанс в химических реакциях 1.6 Модели макроскопических эффектов. 1.6.1 Ориентационные эффекты. 1.6.2 Оценка теплового действия вихревых токов 1.6.3 Сверхпроводимость на клеточном уровне. 1.6.4 Магнитогидродинамика. 1.6.5 Макроскопические заряженные объекты. 1.7 Циклотронный резонанс в магнитобиологии 1.7.1 Циклотронный резонанс в ионном канале. 1.7.2 О ширине резонансоподобного отклика. 1.8 Параметрический резонанс в магнитобиологии. 1.8.1 Параметрический резонанс частицы в МП. 1.8.2 Параметрический резонанс в атомной спектроскопии 1.8.3 «Ионный параметрический резонанс». 1.9 Осцилляторные модели. 1.9.1 Квантовый осциллятор. 1.9.2 Параметрический резонанс осциллятора. 1.10 Реакции с участием свободных радикалов. 1.11 «Проблема кТ» в магнитобиологии ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ 2 Стохастическая динамика магнитосом в цитоскелете 2.1 Стохастический резонанс магнитосом. 2.1.1 Оценка амплитуды вращений магнитосомы. 2.1.2 Движение магнитосомы в двуямном потенциале 2.2 Динамика магнитосом при вариациях геомагнитного поля 2.3 Чувствительность к вариациям направления МП. 2.4 Фактор температуры и эффект магнитного шума. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ 2. 3 Теория интерференции угловых ионно-молекулярных состояний 3.1 Диссоциация комплексов ион-белок в магнитном поле 3.1.1 Основная модель. 3.1.2 Особенности состояния иона в белковой полости 3.1.3 Ширина спектральных пиков. 3.1.4 Формула вероятности диссоциации. 3.2 Нелинейная реакция белка на плотность вероятности иона 3.2.1 Оценка вклада кубической нелинейности. 3.2.2 Вклад нелинейности четвертого порядка. 3.2.3 Диссоциация как пуассоновский процесс. 3.3 Интерференция в импульсных магнитных полях. 3.3.1 Параллельные импульсное и постоянное МП 3.3.2 Спектры при импульсной модуляции МП. 3.4 Наклонная конфигурация магнитных полей. 3.4.1 Интерференция в перпендикулярных полях. 3.4.2 Интерференция при наклонной ориентации полей 3.5 Вращения ион-белкового комплекса в магнитном поле 3.5.1 Молекулярные вращения. 3.5.2 Макроскопические вращения 3.5.3 Эффект магнитного вакуума. 3.6 Интерференция ионов в электрическом поле. 3.6.1 Интерференция ионов в переменном ЭП. 3.6.2 Электрические градиенты в биологической ткани 3.6.3 Электронная поляризация лигандов. 3.7 Интерференция при наличии магнитного шума. 3.8 Магнитный отклик частиц со спином. 3.8.1 Энергия иона в МП и ионно-изотопная константа 3.8.2 Приближение слабого магнитного поля для иона 3.9 Ядерные спины в механизме ионной интерференции 3.9.1 Множитель Ланде для ионов со спином ядра 3.9.2 Интерференция в приближении слабого поля 3.9.3 Выстраивание спинов в одноосном магнитном поле 3.10 Сравнение теоретических расчетов с экспериментом 3.10.1 Частотные спектры. 3.10.2 Амплитудные спектры. 3.10.3 Спектры вращающихся комплексов. 3.10.4 Импульсное магнитное поле. 3.10.5 Постоянное магнитное поле и магнитный вакуум 3.10.6 Спектры в электрическом поле. 3.10.7 Магнитный шум. 3.11 Биологические эффекты микроволн и интерференция ионов 3.11.1 Спектральные измерения. 3.11.2 Теоретические концепции. 3.11.3 Сходство эффектов микроволн и НЧ МП. 3.11.4 Интерференция в поле с амплитудной модуляцией 3.11.5 Диссоциация в поле с круговой поляризацией 3.12 Границы применимости механизма ионной интерференции 3.13 Молекулярный гироскоп 3.13.1 Релаксация по методу молекулярной динамики 3.13.2 Интерференция гироскопа. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ 3. ВведениеДиссертация по биологии, на тему "Физические механизмы магнитобиологических явлений" Всемирная организация здравоохранения рассматривает электромагнитное загрязнение на рабочих местах и в жилых помещениях как фактор стресса для человеческого организма. Линии электропередач, бытовые электроприборы, мобильные телефоны: люди погружены в естественные и техногенные электромагнитные поля. Они не безразличны к этим полям так же, как и другие живые системы. Данный факт подтверждается огромным числом научных работ. Однако большинство авторов отмечает наличие проблемы: физическая причина явления до сих пор неизвестна, биологическое действие слабых магнитных полей парадоксально. Диссертация направлена на устранение этой проблемы. В ней рассмотрены вопросы теории так называемых нетепловых биологических эффектов электромагнитных полей. К настоящему времени в мире накоплен обширный экспериментальный материал, свидетельствующий о существовании нетепловых, то есть, не связанных с нагревом, биологических эффектов слабых электромагнитных полей [1], [2].' Нетепловая природа таких эффектов следует из того, что 1) интенсивность действующих электромагнитных полей (ЭМП) далеко недостаточна для сколько-нибудь заметного нагрева биологического материала; реакции биологической системы на ЭМП и нагрев иногда разнонаправлены и 2) данные эффекты обладают выраженной частотной избирательностью, то есть, имеют место лишь в некоторых частотных интервалах ЭМП, — так называемых «частотных окнах эффективности». В литературе такие эффекты иногда называют «магнитобиологи-ческими эффектами» или МБЭ. Наблюдают также «амплитудные окна», когда биологический эффект возникает только в определенных интервалах амплитуд поля. Такие наблюдения противоречат представлению об исключительно тепловом происхождении биологических эффектов ЭМП — идее, положенной в основу большинства действующих в мире стандартов электромагнитной безопасности. В то же время «оконные» режимы эффектов ЭМП наблюдают не всегда, что порождает сомнения в корректности соответствующих экспери ментов. Подобные сомнения проявляют главным образом представители науки, связанной с производством средств мобильной связи и электрически емкого оборудования. При этом настаивают на том, что для пересмотра стандартов электромагнитной безопасности необходима стопроцентная воспроизводимость МБЭ. Однако этим свойством обладают лишь тепловые эффекты (к ним в магнитобиологии относят и электрохимические эффекты, порождаемые низкочастотными вихревыми токами). Воспроизводимость же МБЭ, значительно превосходя грань научной объективности, все же далека от стопроцентной. До четверти работ по магнитобиологии сообщают о неудачных попытках наблюдения МБЭ. В силу большой длины и неконтролируемости цепи процессов трансформации сигнала ЭМП в измеряемый биологический параметр, отсутствие эффекта в конкретном эксперименте само по себе нормально. Наблюдение МБЭ, как отмечено многими исследователями, обусловлено одновременным попаданием как в электромагнитные, так и «физиологические» окна. Наблюдают и «временные» окна, интервалы времени, когда биологическая система в состоянии проявить чувствительность к МП. В одной и той же лаборатории конкретный МБЭ, как правило, надежно воспроизводим. Однако многие МБЭ пока не подтверждены исследованиями независимых лабораторий. Причина затруднений с повторением экспериментов может быть связана с разными электромагнитными условиями проведения экспериментов: в число существенных параметров входят не только частота и амплитуда ЭМП, но и постоянные магнитное и электрическое поля и.их ориентация. Поэтому экспериментальное наблюдение МБЭ носит в определенном смысле вероятностный характер. Естественно, это не означает, что МБЭ не существует, и это не снижает экологической значимости фоновых ЭМП. Опыт многолетних наблюдений говорит о том, что фоновые электромагнитные поля являются для здоровья людей не менее существенным фактором чем температура, давление и влажность. Сомнения в существовании МБЭ связаны также с отсутствием общепризнанного физического объяснения природы этих эффектов. Данное обстоятельство породило так называемый принцип предупредительности, предписывающий снижать электромагнитную экспозицию людей даже в отсутствие понимания природы возможных биологических эффектов слабых ЭМП. Известно множество гипотез о природе МБЭ, модели магниторецепции создаются регулярно, изобретательность исследователей удивительна, но, к сожалению, в этой работе практически не участвуют профессиональные физики. Как следствие, модели страдают повторяющимися концептуальными недостатками и не способствуют признанию МБЭ как важного экологического фактора. Постановка задачи Анализ результатов магнитобиологических экспериментов, несущих информацию о физических процессах магниторецепции, сделан в монографии автора [3]. Эксперименты демонстрируют определенную общность в проявлениях МБЭ в разных лабораториях, во множестве экспериментальных конфигураций и на разных биологических объектах. Эти общие элементы или факты являются основой теоретического обобщения. Каждый такой факт указывает на недопустимые с точки зрения физики механизмы МБЭ и, тем самым, сужает зону поиска механизмов допустимых. Каковы же эти факты и какие ограничения они накладывают на физические механизмы МБЭ? Первый из важнейших фактов состоит в несопоставимости масштабов энергии магнитного поля как причины и энергии биохимической реакции как следствия. Обычно это обстоятельство формулируют в виде так называемой «проблемы кТ» или «парадокса кТ»: квант энергии слабого низкочастотного МП на много порядков меньше характерной энергии единичного акта химических превращений бсьеш ~ /¿Г. как тогда возможна реакция? Отметим некорректность данной формулировки, ведь в низкочастотной области даже очень слабое МП с большим запасом является классическим полем и применимость понятия кванта такого поля ограничена. Но даже рассмотрение ЭМП как классического поля не снимает парадокса. Он также связан с тем, что, согласно широко распространенному мнению, заряд или ион, вступающий в химическую реакцию должен иметь достаточную энергию, чтобы преодолеть энергетический барьер реакции. Обыкновенно эта энергия сообщается ему окружающими частицами, участвующими в тепловом движении, и вклад слабого МП здесь исчезающе мал. Можно оценить время, необходимое для того, чтобы низкочастотное МП сообщило иону энергию, необходимую для инициирования химического процесса. В идеальных условиях, когда ион является частью осциллятора (а только так и можно накопить энергию) и полностью отсутствует затухание или трение, потребуется около года даже в условиях резонанса, при резком увеличении скорости обмена энергией между МП и осциллятором. Следовательно, первичный физический механизм, отвечающий за магниторецепцию, не может быть резонансным. Следует также отметить, что наиболее эффективной конфигурацией МП является комбинация параллельных постоянного и переменного МП, что дает еще одно указание на нерезонансную природу МБЭ, так как магнитный резонанс возбуждается только в переменном МП, перпендикулярном к постоянному полю. Второй важный факт состоит в том, что наблюдают совпадение эффективных частот МБЭ с циклотронными частотами биологически важных ионов Са, Mg и других в геомагнитном поле [4]. Наблюдали не только численное совпадение частот, но и пропорциональность эффективных частот магнитному полю. Т.е., в ряде случаев удается наблюдать частотный спектр действия МП, причем положения спектральных максимумов удовлетворяют соотношению дЯ/Мс, где д, М — заряд и масса иона, Н — постоянное МП, с — скорость света. Неизвестны макроскопические заряженные объекты с отношением заряд/масса как у ионов кальция, магния и др. Отсюда следует, что в частотно-селективных МБЭ слабое (менее ЮОмкТл) низкочастотное (менее 1 кГц) магнитное поле действует в биологических тканях на мишени атомно-молекулярного масштаба. В то же время нельзя заключить, что циклотронный резонанс является первичным механизмом МБЭ: любой механизм с участием ионов, движущихся в МП, будет оперировать частотами циклотронного ряда, так как других комбинаций из параметров иона и МП не существует. Второй вывод — это вовлеченность эффекта Зеемана, то есть, линейная зависимость энергии стационарного движения заряда в МП от его величины. При этом движущаяся частица должна обладать магнитным моментом, орбитальным или спиновым. Третий существенный факт — это яркая нелинейность МБЭ. С ростом амплитуды поля эффект сначала растет, а затем падает; наблюдали и два пика на амплитудной зависимости и вообще сложные амплитудные спектры. Нелинейный характер МБЭ проявляется также и в том, что биологическая реакция на сумму электромагнитных стимулов не равна сумме реакций на каждый из стимулов по отдельности. В частности, МБЭ может быть разрушен добавлением магнитного шума в поле экспозиции. Такие явления невозможны для линейных систем. Казалось бы, наличие эффективных частот или частотного спектра говорит о резонансном действии МП на первичную мишень. Однако факт нелинейности МБЭ опровергает такой вывод. Резонанс (рост скорости обмена энергии в системе при совпадении частоты возбуждения и собственной частоты осциллятора) при слабом уровне возбуждения — это линейный эффект; единственная возможная нелинейность здесь связана с насыщением резонанса в относительно сильных полях, но не с его разрушением. Известное же явление нелинейного резонанса далеко не соответствует тем условиям возбуждения, которые имеются в экспериментах по наблюдению МБЭ. Итак, первичный физический механизм МБЭ едва ли связан с резонансными процессами также и по причине нелинейности МБЭ. Четвертый факт состоит в замечательном сходстве биологических эффектов слабых низкочастотных магнитных и СВЧ-КВЧ полей (микроволн). Оба типа эффектов неоднократно наблюдали в одних и тех же биологических системах. В частности, в эффектах модулированных микроволн имеются резонансоподобные зависимости от частоты модуляции, причем эффективные частоты совпадают с таковыми в эффектах низкочастотных МП. Это указывает на единую молекулярную физическую природу биологического действия как низкочастотных МП, так и микроволн. Добавим еще факт существенности состояния поляризации микроволн для наблюдения биологического эффекта. Подобная зависимость хорошо известна для ЭМП, взаимодействующих с молекулярными системами, обладающими собственным магнитным моментом. Еще один факт: иногда наблюдают биологические эффекты ЭМП, имеющие противоположное направление по сравнению с эффектами, вызываемыми нагревом биологической системы. Это также указывает на нетепловую природу таких эффектов. Наконец, наблюдают биологические эффекты, коррелирующие с медленными вариациями геомагнитного поля. Такие поля следует рассматривать как квазистатические, поскольку в биофизических структурах нет объектов с подходящими собственными частотами. Имеются основания полагать, что вариации постоянного МП уровня геомагнитных вариаций могут оказывать прямое действие на биологические системы. Таковы основные факты. Совокупность их достаточно уникальна для следующих выводов: 1) первичные процессы, не связанные с частотной селективностью, должны вовлекать во взаимодействие промежуточные субмикронные структуры, обладающие собственным магнитным моментом, таким, что его энергия в слабом МП заметно превышает /¿Г; 2) первичные резонансоподобные процессы, ответственные за восприятие сигналов слабых ЭМП биологическими системами, развиваются на атомно-молекулярном уровне, они связаны с эффектом Зеемана, но не являются резонансами. Каковы эти процессы? Диссертация отвечает на этот вопрос. При наличии множества экспериментов, демонстрирующих нелинейность и полиэкстремалыюсть биологического отклика на действие слабых МП, физическая теория, объясняющая эти особенности МБЭ, до сих пор отсутствовала. Мало того, распространено мнение, что само наблюдение МБЭ связано с артефактами: в ведущем американском физическом журнале (Phys. Rev. А, 43:1039, 1991) читаем: «. .любые биологические эффекты слабых низкочастотных полей на клеточном уровне должны находиться вне рамок традиционной физики .» К настоящему времени положение дел почти не изменилось. К сожалению, подобные утверждения обладают высокой социальной значимостью: они являются основанием для организаций, устанавливающих стандарты электромагнитной безопасности, не принимать во внимание МБЭ — нетепловые эффекты слабых МП. Как опубликованные экспериментальные результаты, так и недавние теоретические оценки показывают, что ЭМП могут приводить к разнообразным биологическим эффектам, даже если эти поля слишком слабы, чтобы вызвать сколько-нибудь ощутимый нагрев. Существующие стандарты электромагнитной безопасности не учитывают эту возможность. Поэтому люди, подвергающиеся воздействию ЭМП от бытовых приборов и вследствие профессиональной деятельности, — воздействию безопасному согласно существующим стандартам, — все же уязвимы с точки зрения нетепловых биологических эффектов, которые, возможно, вредны для здоровья. Примечательно, что существующие стандарты разных стран значительно отличаются друг от друга, что указывает на их недостаточную обоснованность, рис. 1. В зависимости от частотного диапазона стандарты могут отличаться в сто и более раз. Оказывается, что уровни потенциально эффективных ЭМП заметно ниже тех, которые считаются безопасными согласно существующим стандартам, что подтверждается и лабораторными экспериментами [5]. Основная задача магнитобиологии и электромагнитобиологии определяется зависимостью состояния здоровья людей от параметров фоновых электромагнитных полей, направлена на обеспечение обоснованной гигиенической стандартизации ЭМП и, следовательно, состоит в изучении физической природы наблюдаемых нетепловых эффектов ЭМП. Целью настоящей работы является анализ и обобщение магнитобиологических экспериментов, анализ существующих представлений о природе нетепловых эффектов ЭМП, построение физической теории механизмов МБЭ. Основные задачи работы: изучение современного состояния исследований в области магнито-биологиии и электромагнитобиологии; исследование состоятельности физических механизмов, лежащих, согласно существующим представлениям, в основе биологических эффектов электромагнитных полей; разработка физически непротиворечивых первичных механизмов действия электромагнитных полей на биологические системы; построение конкретных математических моделей МБЭ для различных типов электромагнитных условий и сравнение расчетов с экспериментальными данными. Обозначения и термины Соотношения между физическими величинами даны в системе единиц Гаусса. Одной из часто используемых в эксперименте конфигураций МП является суперпозиция коллинеарных постоянного и переменного магнитных полей. Поскольку направление вектора МП при этом не меняется во времени, такая конфигурация условно обозначена как «одноосное МП». В более общем случае суперпозиции произвольно ориентированных постоянного и переменного магнитных полей будем говорить о «комбинированном МП». В литературе используют термины для обозначения диапазонов частот полей: низкие (НЧ) 30—300 кГц, очень низкие (ОНЧ) 3—30 кГц, инфрапизкие (ИНЧ) 0.3-3 кГц, сверхнизкие (СНЧ) 30-300 Гц и крайне низкие частоты (КНЧ) 3—30 Гц. Так как с точки зрения первичных физических механизмов биологической эффективности МП существенных различий между этими диапазонами нет, то далее для удобства использован единый термин «низкочастотные МП». Величины магнитных полей определены ниже по отношению к естественному для биологии уровню геомагнитного поля ~ 50мкТл. Для таких полей, впрочем, в отсутствие четких границ, в литературе принят термин «слабые МП». Поля, превышающие 1 мТл, будем определять как «сильные МП». Соответственно, поля менее 1 мкТл определены как «сверхслабые МП». Некоторые организмы небезразличны к компенсации естественного локального постоянного МП до уровня 1 Гс. Для обозначения такой ситуации, когда постоянное МП принимает достаточно малые для появления биологического отклика значения, впрочем, также не имеющие четкой границы, будем пользоваться употребляемыми в литературе терминами «магнитный вакуум» и «нулевое поле», оставляя их без кавычек. Формальным определением условий магнитного вакуума, в биологическом смысле, будем считать неравенства Нас Яве Яёео , где Яд с и Яве — амплитуда переменного и величина постоянного МП, Яёео — естественный магнитный биологический репер, локальное геомагнитное поле. В ряде случаев термин «мощность» употреблен для краткости в широком смысле, по отношению к плотности потока энергии электромагнитного излучения, что будет ясно из контекста. Содержание работы и основные результаты Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения. ЗаключениеДиссертация по теме "Биофизика", Бинги, Владимир Николаевич Основные результаты главы 3 1. Рассмотрена квантово-механическая модель диссоциации невраща-ющегося ион-белкового комплекса в одноосном магнитном поле. Рассчитана вероятность диссоциации комплекса в зависимости от трех параметров магнитного поля — величины постоянного МП Яве, амплитуды Яде и частоты О переменного МП. Показано, что из них можно образовать две переменные, Ядс/^с и О/Явс, которые полностью определяют положение максимумов вероятности диссоциации. Из этого, в частности, следует, что эффективные частоты диссоциации прямо пропорциональны величине постоянного МП (следствие эффекта Зеемана). Показано, что эффективные частоты диссоциации образуют ряд гармоник и субгармоник циклотронной частоты иона Пс = дН^с/Мс, а диссоциация как функция безразмерной амплитуды МП Ъ1 = Ядс/Явс имеет характер квадрата бесселевой функции Л2^') и одинакова для любого типа ионов. Рост вероятности диссоциации при особенных параметрах- МП не является резонансом, т.е., не связан с квантовыми переходами. Относительная ширина спектральных пиков диссоциации обратно пропорциональна величине постоянного МП. 2. Оценены вклады в вероятность диссоциации от различных членов разложения ее нелинейной зависимости от плотности вероятности иона. Показано, что аппроксимация данной зависимости квадратичным членом обоснована (оценка точности 15—20%) с точки зрения сравнения расчетов с экспериментом с целью верификации интерференционного механизма МБЭ. 3. Рассмотрена интерференция квантовых состояний иона в белковой полости в импульсных МП. Показано, что эффективные частоты импульсного поля не связаны с частотами циклотронного ряда, в отличие от предсказаний класса резонансных механизмов МБЭ. Вероятность диссоциации неизменна, в определенных пределах, когда амплитуда импульсов и их длительность меняются так, что их произведение остается постоянным. Вероятность неизменна при изменении частоты импульсов пропорционально приложенному постоянному МП. 4. Исследована интерференция ионных состояний при непараллельной ориентации векторов постоянного и переменного МП, в частности в перпендикулярных полях. Показано, что возникающие в резонансе квантовые переходы сопровождаются интерференционными явлениями. Обусловленная ими диссоциация также обладает полиэкстремальным амплитудным спектром. Как и в явлении магнитного резонанса, диссоциацию вызывает лишь одна из циркулярно-поляризованных компонент переменного МП, определяемая направлением постоянного МП. Относительная ширина интерференционного пика в этом случае является константой. 5. Изучено влияние молекулярных и макроскопических (управляемых) вращений на диссоциацию ион-белковых комплексов. Показано, что учет молекулярных вращений приводит к амплитудным спектрам диссоциации в которых первый максимум может появляться при относительной амплитуде Ь! «С 1, т.е. в полях гораздо меньше геомагнитного. Макроскопические вращения со скоростью 1—2 оборота в секунду и более заметно сдвигают максимумы частотного спектра диссоциации. Вообще, вращения ионно-молекулярпых белковых комплексов, наряду с частотой и амплитудой переменного МП и величиной постоянного МП, представляют еще один существенный параметр, определяющий частотно-амплитудные спектры диссоциации и многообразие форм ее проявления на биологическом уровне. 6. Рассмотрен эффект магнитного вакуума на диссоциацию ион-белковых комплексов. Показано, что этот эффект не зависит от типа вовлеченных ионов и, поэтому, относительно прост для экспериментального наблюдения. Показана эквивалентность действия постоянного МП и макроскопического вращения на фиксированные ион-белковые комплексы относительно того уровня диссоциации, который возникает при одновременном отсутствии МП и вращения. 7. Исследована интерференция ионов в переменном электрическом поле. Показано, что постоянное ЭП порядка 1 кВ/м является существенным фактором наблюдения диссоциации в комбинированном МП, а неоднородное переменное ЭП само по себе вызывает диссоциацию. Найдено пороговое значение величины переменных градиентов ЭП. Показано, что такие градиенты возникают в белковой полости за счет поляризации связывающих ион лигандов при величине внешнего переменного ЭП порядка 0.1 В/м. Эти эффекты представляют еще один фактор затрудненной воспроизводимости МБЭ, так как, например, уровень локального постоянного ЭП зависит от множества факторов, включая погодные условия. 8. Исследовано влияние магнитного шума на эффект диссоциации ион-белкового комплекса в параллельных постоянном и детерминированном переменном МП. Показано, что действие магнитного шума сводится к подавлению МБЭ. Определена зависимость величины эффекта от интенсивности и спектрального состава магнитного шума. 9. Исследован вклад спиновых процессов в магниторецепцию. Показано, что в МП порядка геомагнитного поля спин-орбитальное взаимодействие превышает зеемановскую энергию магнитных моментов орбитального движения связанного иона и его ядерного спина. Поэтому в моделях, основанных на квантовой динамике ионов, необходимо учитывать спин ядра иона. Рассмотрены изменения вносимые в теорию учетом спина иона с магнитным ядром. Показано, что в приближении слабого магнитного поля, которое справедливо для иоп-белковых комплексов в геомагнитном поле, частотный спектр диссоциации определяется не циклотронными или ЯМР частотами, а множителем Ланде (в единицах Ос). 10. Проведено сравнение теоретически рассчитанных зависимостей вероятности диссоциации от параметров МП и известных экспериментальных данных. Рассмотрены частотные и амплитудные спектры в различных комбинированных МП, зависимости от параметров постоянного и импульсного МП, магнитного шума, электрического поля, условия магнитного вакуума, условия с учетом молекулярных вращений, зависимости от параметров модуляции МП. Показано, что функциональные зависимости, полученные в рамках физической теории, не противоречат, а в ряде случаев хорошо согласуются с результатами биологических экспериментов. 11. Рассмотрены известные механизмы биологического действия микроволн. Показано, что идея квантовых переходов, индуцируемых микроволновым излучением, наиболее соответствует экспериментально найденным закономерностям. Исследована интерференция в поле микроволнового излучения с низкочастотной амплитудной модуляцией и с циркулярной поляризацией. Показано, что вероятность диссоциации ион-белкового комплекса полиэкстремально зависит от частоты модуляции, зависит от состояния поляризации микроволн. 12. Предложен механизм интерференции молекулярного гироскопа, претендующий на решение «проблемы кТ». Изучена модель молекулярного гироскопа в одноосном МП. Рассчитаны частотно-амплитудные спектры реакции вращающейся молекулярной группы с активным сайтом белковой полости. Проведено численное моделирование динамики гироскопа и найдена зависимость времени тер-мализации гироскопа от размеров связывающей полости. Показано, что для полости радиуса 14 Л и более время термализации превышает 0.01 с, что достаточно для когерентного взаимодействия низкочастотного МП с вращением заряженной молекулярной группы и проявления интерференционных эффектов. Заключение Как известно, теория — это комплекс взглядов, представлений и идей, направленных на истолкование и объяснение какого-либо явления. В узком смысле — это развитая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях определенной области действительности — объекта данной теории. Теория интерференции угловых ионно-молекулярных состояний, как и любая теория вообще, содержит следующие основные компоненты. 1. Исходная эмпирическая основа, которая включает множество зафиксированных в электромагнитобиологии фактов, достигнутых в ходе экспериментов и требующих объяснения.11 На сегодня главные характерные черты МБЭ надежно установлены в многочисленных опытах на разных экспериментальных моделях и в разных магнитных условиях: относительная малость магнитных полей вызывающих биохимические и биологические отклики в низкочастотном диапазоне, нелинейность МБЭ: сумма магнитных сигналов а + 6, вызывающих по отдельности реакции величиной А и Б, не вызывает реакцию величиной А + В, полиэкстремальиый характер как частотных, так и амплитудных спектров МБЭ, биологическая эффективность условий магнитного вакуума, соразмерность эффективных частот гармоникам и субгармоникам циклотронных частот биологически важных ионов. Необходимо подчеркнуть, что само понятие «объяснения» в электромагнитобиологии имеет ограниченный смысл. Ввиду огромного числа посредников разной природы, участвующих в трансформации сигнала МП в наблюдаемую биологическую реакцию и действующих на разных уровнях, от биохимического до системного биологического, невозможно детально проследить все стадии трансформации сигнала и, следовательно, дать абсолютно точное и полное объяснение наблюдаемым эффектам. Речь в теоретической магнитобиологии идет лишь об объяснении первичных процессов преобразования сигналов МП в состояния физических/биофизических мишеней, — процессов, которые часто выглядят парадоксально с точки зрения физики. Поэтому термин «объяснение» в теоретической магнитобиологии означает лишь построение такой физической модели явления, которая сконцентрирована на первичном процессе действия МП на мишень и отвлечена от биохимических и др. последствий. При этом модель 1) согласуется с общими физическими законами н 2) согласуется с экспериментом. Оказывается, на сегодня таких моделей крайне мало. В диссертации приведены два оригинальных примера их построения. 2. Исходная теоретическая основа — множество первичных идеализа-ций и общих законов теории, в совокупности описывающих идеализированный объект — модель связанных в белковой полости ионов или малых молекул. Основным элементом теории служат угловые квантовые состояния атом—ионов и вращательные состояния молекул в МП. Такие состояния представляют собой волны деБройля в пространстве угловой координаты в микроскопическом масштабе. Данные состояния подчиняются уравнению Шредингера, они способны интерферировать друг с другом, образуя медленно вращающиеся сгущения плотности вероятности, что и ведет к росту вероятности биохимической реакции. 3. Логика теории — множество допустимых правил логического вывода, которые в данном случае определяются аппаратом теоретической физики, в соответствии с основной задачей теоретической магни-тобиологии — выяснением физических механизмов преобразования сигнала магнитного поля в биохимический сигнал методами теоретической физики. 4. Совокупность выведенных в теории интерференции угловых ионно-молекулярных состояний утверждений с их доказательствами, составляющая основной массив нового знания. Данная теория объясняет общие закономерности магнитобиологической рецепции. Устойчивость интерференционной картины по отношению к тепловым колебаниям среды объясняется особенностями их взаимодействия с угловыми состояниями. Теория интерференции угловых ионно-молекулярных состояний приводит к формулам типа «поле-эффект». Расчеты по этим формулам, проведенные для магнитных условий ряда известных экспериментов, показывают хорошее с ними соответствие. 5. Обычно теория содержит способ построения знания, внутреннего развертывания теоретического содержания, воплощает некоторую программу исследований. В данном случае новое знание достигается применением определенного физико-математического алгоритма при рассмотрении ионно-молекулярных комплексов, предположительно участвующих в биохимической реакции: 1) выясняются условия, при которых динамика реагентов является квантовой; не противоречат ли эти условия общим физическим законам; 2) уточняется время жизни релевантных квантовых состояний, которое определяет нижнюю границу спектра частот физических воздействий, способных повлиять на скорость реакции; 3) вводятся идеализации, позволяющие провести аналитический или численный анализ квантово-механической системы; 4) решением уравнения Шредингера отыскивается зависимость плотности вероятности волновых функций состояний от параметров действующего физического сигнала; 5) учитывается нелинейная связь вероятности реакции с квантово-механической плотностью вероятности; 6) рассчитывается зависимость вероятности реакции от параметров физического сигнала; 7) проводится финальное усреднение, которое дает формулы зависимости наблюдаемой величины, например, концентрации продуктов реакции, от параметров сигнала. 6. Программа исследований в теории интерференции угловых ионно-молекулярных состояний разворачивается по мере развития теории. Начавшись с исследования ионно-белковой диссоциации вследствие нерезонансной интерференции в низкочастотном одноосном МП, к настоящему моменту теория включает интерференцию вращающихся молекул, резонансную интерференцию, а также интерференцию в ряде различных электромагнитных условий. Необходимость исследования разных условий диктуется тем, что вероятность диссоциации комплекса ион—белок является, математически, нелинейным функционалом от сигнала МП. Это означает, что если преобразовать такой функционал к явной функции от параметров сигнала, то вид этой функции зависит, вообще говоря, от вида сигнала. Поэтому и интерференционные эффекты диссоциации, вызываемые разными сигналами (разной природы — магнитной, электрической, электромагнитной, вращениями и разного вида — синусоидальными, импульсными, модулированными), все существенно разные. Развитие теории интерференции угловых ионно-молекулярных состояний сопровождается возникновением новых вопросов, определяющих программу исследований. К числу наиболее важных проблем и направлений относятся: идентификация мишеней МП в хорошо воспроизводимых МБЭ, квантовоэлектродинамическое рассмотрение процесса преобразования числа квантов низкочастотного МП в фазовые сдвиги интерференционного паттерна связанной микрочастицы, механизмы устойчивости ионной интерференции по отношению к тепловым возмущениям среды, молекулярный гироскоп в микроволновом поле, в поле звуковых колебаний, гироскоп в модулированном поле двух лазеров с разностью частот в микроволновом диапазоне, поиск механизмов биологического действия очень слабых, менее 1 мкТл, МП. Отдельно укажем на важность задач экологического и медицинского нормирования электромагнитных полей с учетом частотно- и амплитудно-избирательных механизмов магниторецепции. РЕЗУЛЬТАТЫ Сформулируем общие результаты и выводы, полученные в диссертации и составляющие содержание основных положений, которые выносятся на защиту. 1. Предложен и обоснован механизм стохастического резонанса магнитных наночастиц, обнаруженных в мозге животных и человека. Показано, что особенности нелинейной стохастической динамики магнитосом, при учете вязко-упругого их закрепления в цитоскеле-те, позволяют объяснить нерезонансные эффекты слабых магнитных полей диапазона единиц—десятков Гц на биологические системы, чувствительность биологических систем к геомагнитным вариациям, условиям «магнитного вакуума», а также способность мигрирующих животных к ориентации в геомагнитном поле. 2. Предложен и обоснован механизм интерференции молекулярного гироскопа. Показано, что низкочастотное МП, сравнимое по величине с геомагнитным полем, со специально подобранными частотой и амплитудой, воздействуя на интерференцию состояний реалистичного молекулярного гироскопа, приводит к значительному относительному росту концентрации продукта реакции при физиологической температуре. 3. Развита теория интерференции угловых ионно-молекулярных состояний, изучающая условия возникновения интерференции угловых мод квантовых состояний связанных ионов и малых молекул внутри идеализированных белковых полостей, влияние электромагнитных полей постоянного, низкочастотного и радио- диапазонов на интерференцию и ее последствия — влияние неоднородного интерференционного паттерна на вероятность биохимической реакции. 4. Проанализированы существующие механизмы и представления о природе магнитобиологических явлений. Рассмотрены группы макроскопических и микроскопических процессов и различные классы микроскопических процессов преобразования сигналов МП в состояния физических переменных. Показано, что особенности стохастических вращений магнитосом, а также интерференция квантовых состояний ионов и малых молекул внутри белковых полостей являются основой объяснения магнитобиологических эффектов. Рецепция слабых электромагнитных полей в организмах осуществляется с участием а) структур атомно-молекулярного масштаба с аксиально симметричным потенциалом и долгоживущими угловыми состояниями и б) магнитосом, вязко-упруго закрепленных в цитоскелете. 5. Подходы, развитые в диссертации, являются теоретическим инструментом, позволяющим исследовать первичные процессы преобразования сигналов магнитного поля в скорость биохимических реакций. Механизм интерференции молекулярного гироскопа и механизм стохастического резонанса магнитных наночастиц являются примерами решения «проблемы кТ». Тем самым доказано, что действие слабых магнитных полей на биологические системы не противоречит физическим законам. В целом, впервые развитый в диссертационной работе аналитический подход к изучению первичных физических процессов преобразования сигналов магнитного поля в динамические состояния ионно-молекулярных биофизических структур и магнитных наночастиц позволил получить ряд существенных результатов в новом научном направлении биофизики — теоретической магнитобиологии. Автор выражает благодарность доктору физико-математических наук В.А.Миляеву за всестороннюю поддержку исследований, представленных в диссертации, доктору физико-математических наук, профессору Д.С. Чернавскому за стимулирующие дискуссии. Автор благодарит доктора физико-математических паук, профессора В.К- Конюхова и доктора физико-математических наук, профессора В.И.Лобышева за долговременное сотрудничество, профессора Г. Берга за интересные обсуждения результатов, доктора физико-математических наук A.B. Савина и всех соавторов публикаций за совместную работу и ценные советы. Автор также признателен всем, с кем обсуждались различные аспекты данной работы. БиблиографияДиссертация по биологии, доктора физико-математических наук, Бинги, Владимир Николаевич, Москва 1. Binhi V. N. Magnetobiology: Underlying Physical Problems. — San Diego: Academic Press, 2002. — 473 pp. 2. Бинги В. H. Магиитобиология: эксперименты и модели. — М.: «МИЛТА», 2002. — 592 с. 3. Time varying magnetic fields: Effect on DNA synthesis / A. R. Liboff, T. Williams (Jr), D. M. Strong, R. Wistar(Jr) // Science. — 1984. — Vol. 223, no. 4638. — Pp. 818-820. 4. Nerve cell damage in mammalian brain after exposure to microwaves from GSM mobile phones / L. G. Salford, A. E. Brun, J. L. Eberhardt et al. // Environmental Health Perspectives.— 28 Jan 2003.— Pp. 1-17. 5. Холодов 10. А., Лебедева H. H. Реакции нервной системы человека на электромагнитные поля. — Москва: Наука, 1992. — 136 с. 6. Григорьев Ю. Г. ЭМП сотовой связи — влияние на здоровье населения и оценка опасности // Электромагнитные поля и здоровье человека / Под ред. Ю. Григорьев.— М.: Изд-во РУДН, 2002. — С. 14-48. 7. Бинги Б. Н. О модели: ионный канал — электрический соленоид// Биофизика.— 1995. — Т. 40, №3. — С. 561-562. 8. Бинги В. Н. Ядерные спины в первичных механизмах биологического действия магнитных //Биофизика. — 1995. —Т. 40, №3, — С. 677-691. 9. Binhi V. N. Theoretical concepts in magnetobiology// Electro Magnetobiol.— 2001.— Vol. 20, no. 1. — Pp. 43-58. 10. Бинги В. H. Нетепловые биологические эффекты электромагнитных полей // Наука и технологии в промышленности. — 2002. — № 3-4. — С. 74—77. 11. Бинги В. Н., Савин А. В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы // УФН. — 2003. — Т. 173, № 3. — С. 265-300. 12. Банги. В. И. Анализ ошибок определения магнитных полей в системе экспозиции К. Блэк-мана // Ежегодник Российского национального комитета по защите от неионизирующих излучений. — М.: Изд-во «АЛЛАНА», 2004. — С. 188-195. 13. Polk С. Biological effects of low-level low-frequency electric and magnetic fields // IEEE Trans. Educat. — 1991. — Vol. 34, no. 3. — Pp. 243-249. 14. Adey W. R. Biological effects of electromagnetic fields // J. Cell Biochem.— 1993.— Vol.51. — Pp. 410-416. 15. Berg H., Zhang L. Electrostimulation in cell biology by low-frequency electromagnetic fields // Electro Magnetobiol.— 1993. — Vol. 12, no. 2. — Pp. 147-163. 16. Mechanisms of electromagnetic interaction with cellular systems / W. Grundler, F. Kaiser, F. Keilmann, J. Walleczek // Naturwissenschaften. — 1992. — Vol. 79. — Pp. 551-559. 17. Riznichenko G. Yu., Plyusnina T. Yu., Aksyonov S. I. Modelling of the effect of a weak electric field on a nonlinear transmembrane ion transfer system // Bioelectrochem. Bioenerg. — 1994. — Vol. 35. — Pp. 39-47. 18. Kaiser F. External signals and internal oscillation dynamics: biophysical aspects and modeling approaches for interactions of weak electromagnetic fields at the cellular level // Bioelectroch. Bioener. — 1996. — Vol. 41. — Pp. 3-18. 19. Galvanovskis J., Sandblom J. Periodic forcing of intracellular calcium oscillators. Theoretical studies of the effects of low frequency fields on the magnitude of oscillations // Bioelectroch. Bioener. — 1998. — Vol. 46. — Pp. 161-174. 20. Гапеев А. Б., Соколов П. А., Чемерис H. К. Модельный анализ особенностей действия модулированных электромагнитных полей на клеточном уровне при различных параметрах модулирующих сигналов//Биофизика.— 2001. — Т. 46, №4.— С. 661—675. 21. Макеев В. М. Стохастический резонанс и его возможная роль в живой природе // Биофизика.— 1993. —Т. 38, № 1,—С. 194-201. 22. Kruglikov 1. L., Dertinger Н. Stochastic resonance as a possible mechanism of amplification of weak electric signals in living cells I I Bioelectromagnetics. — 1994. — Vol. 15. — Pp. 539-547. 23. Bezrukov S. M., Vodyanoy I. Stochastic resonance at the single-cell level I I Nature. — 1997. — Vol. 388. — Pp. 632-633. 24. Binhi V. N., Chernavskii D. S. Stochastic dynamics of magnetosomes in cytoskeleton I I Europhys. Lett. — 2005. — Vol. 70, no. 6. — Pp. 850-856. 25. Бинги В. H. Стохастическая динамика магнитных наночастиц и механизм биологической ориентации в геомагнитном поле // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. — 2005. — № 6. — С. 23-27. 26. Симонов А. //., Лившиц В. А., Кузнецов А. Н. Влияние постоянного магнитного поля на формирование бислойных липидных мембран // Биофизика.— 1986.— Т. 31, № 5.— С. 777-780. 27. A cooperative model for Са++ efflux windowing from cell membranes exposed to electromagnetic radiation / C. J. Thompson, Y. S. Yang, V. Anderson, A. W. Wood // Bioelectromagnetics. — 2000. — Vol. 21. — Pp. 455-464. 28. Jungerman R. L., Rosenblum B. Magnetic induction for the sensing of magnetic fields // /. Theor. Biol. — 1980. — Vol. 87. — P. 25. 29. Pilla A. A., Nasser P. R„ Kaufman J. J. Gap junction impedance, tissue dielectrics and thermal noise limits for electromagnetic field bioeffects I I Bioelectroch. Bioener.— 1994.— Vol. 35. — Pp. 63-69. 30. Astumian R. D., Weaver J. C., Adair R. K. Rectification and signal averaging of weak electric fields by biological cells // P. Natl. Acad. Sci. USA. — 1995. — Vol. 92. — Pp. 3740-3743. 31. Barnes F. S. A model for detection of weak ELF electric and magnetic fields // Bioelectroch. Bioener. — 1998. — Vol. 47. — Pp. 207-212. 32. Kobayashi А. К, Kirschvink J. L., Nesson M. H. Ferromagnetism and EMFs // Nature. —1995. — Vol.374. — P. 123. 33. Chiabrera A., Grattarola M., Viviany R. Interaction between electromagnetic fields and cells: Microelectrophoretic effect of ligands and surface receptors I I Bioelectromagnetics. — 1984.— Vol.5. — P. 173. 34. Polk C. Physical mechanisms by which low-frequency magnetic fields can affect the distribution of counterions on cylindrical biological cell surfaces // J. Biol. Phys. — 1986. — Vol. 14, no. 1.—Pp. 3-8. 35. Cope F. W. On the relativity and uncertainty of electromagnetic energy measurement at a su-percondactive boundary: application to perception of weak magnetic fields by living systems // Physiol. Chem. Phys. — 1981. — Vol. 13. — Pp. 231-239. 36. AchimowiczJ. Quantum solid state mechanisms of biological effects of electromagnetic radiation with emphasis on local superconductivity // Radio Sci. — 1982. — Vol. 17, no. 5S. — Pp. 23S-27S. 37. Costato M., Milani M., Spinoglio L. Quantum mechanics: a breakthrough into biological system dynamics // Bioelectroch. Bioener. — 1996. — Vol. 41. — Pp. 27—30. 38. Davydov A. S. Energy and electron transport in biological systems // Bioelectrodynamics and Biocommunication / Ed. by M.-W. Ho, F.-A. Popp, U. Warnke.— Singapore: World Scientific, 1994. — Pp. 411-430. 39. Кузнецов A. H„ Ванаг В. К. Механизмы действия магнитных полей на биологические системы // Известия АН СССР, серия биологическая. — 1987. — № 6. — С. 814—827. 40. Карнаухов А. В., Новиков В. В. Теоретический подход к анализу кооперативных эффектов движения ионов в растворе при действии слабых магнитных полей // Биофизика. —1996. — Т. 41, №4. — С. 916-918. 41. Са2+-45 cyclotron resonance in human lymphocytes / A. R. Liboff, R. J. Rozek, M. L. Sherman et al. Ц1. Bioelect. — 1987. — Vol. 6. — Pp. 13-22. 42. Lednev V. V. Possible mechanism for the influence of weak magnetic fields on biological systems // Bioelectromagnetics. — 1991. — Vol. 12. — Pp. 71-75. 43. Леднев В. В. Биоэффекты слабых комбинированных, постоянных и переменных магпит-ныхполей//Биофизика. — 1996.—Т.41, № 1. — С. 224-232. 44. Жадин М. Н. Действие магнитных полей на движение иона в макромолекуле: теоретический анализ//Биофизика. — 1996. — Т. 41, № 4. — С. 832-849. 45. Бинги В. Н. Механизм магниточувствителыюго связывания ионов некоторыми белками // Биофизика. — 1997. — Т. 42, № 2. — С. 338-342. 46. Binhi V. N. Interference mechanism for some biological effects of pulsed magnetic fields // Bioelectroch. Bioener. — 1998. — Vol. 45, no. 1. — Pp. 73-81. 47. Binhi V. N. A formula for frequency and amplitude windows of some ELF and null MF bioeffects follows from the Schrodinger equation // Electricity and Magnetism in Biology and Medicine / Ed. by F. Bersani. — London: Kjuwer/Plenum, 1999. — Pp. 417—421. 48. Binhi V. N., Goldman R. Ion-protein dissociation predicts «windows» in electric field-induced wound-cell proliferation I I Biochim. Biophys. Acta. — 2000. — Vol. 1474, no. 2. — Pp. 147-156. 49. Binhi V. N. Amplitude and frequency dissociation spectra of ion-protein complexes rotating in magnetic fields // Bioelectromagnetics. — 2000. — Vol. 21, no. 1. — Pp. 34-45. 50. Бучаченко A. JJ., Сагдеев P. 3., Салихов К. M. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях. — Новосибирск: Наука, 1978. — 294 с. 51. Steiner U. Е., Ulrich Т. Magnetic field effects in chemical kinetics and related phenomena // Chem.Reu.— 1989,—Vol. 89, по. 1. — Pp. 51-147. 52. Brocklehurst В., McLauchlan K. A. Free radical mechanism for the effects of environmental electromagnetic fields on biological systems I I Int. J. Radiat. Biol. — 1996. — Vol. 69, no. 1. — Pp. 3-24. 53. Frohlich H. Long-range coherence and energy storage in biological systems I I Int. J. Quantum Chem. — 1968. — Vol. 2, no. 5. — Pp. 641-649. 54. Давыдов А. С. Солитоны в молекулярных системах.— Киев: Наукова Думка, 1984.— 288 с. 55. Wu Т. М. Quantum mechanical concepts of coherent states in biological systems I I Bioelectroch. Bioener. — 1996. — Vol. 41. — Pp. 19-26. 56. Кисловский JJ. Д. О возможном молекулярном механизме влияния солнечной активности на процессы в биосфере // Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу Земли.— Москва: Наука, 1971.— С. 147—164. 57. Бинги В. Н. Биомагнитные корреляции и гипотеза токовых состояний протона в воде // Биофизика. — 1992. — Т. 37, № 3. — С. 596-600. 58. Preliminary microwave irradiation of water solutions changes their channel-modifying activity / E. E. Fesenko, V. I. Geletyuk, V. N. Kazachenko, N. K. Chemeris // FEBS Lett. — 1995. — Vol. 366. — Pp. 49-52. 59. Лобышев В. И., Рыжиков Б. Д., Шихлинская Р. Э. Спонтанные и индуцированные внешними электромагнитными полями долговременные переходные процессы в разбавленных водных растворах глицилтриптофана и воде // Биофизика.— 1998.— Т. 43, № 4.— С. 710-715. 60. Бинги В. //. Дефекты структуры жидкой воды в магнитном и электрическом полях// Биомедицинская радиоэлектроника. — 1998. — № 2. — С. 7—16. 61. Термодинамические свойства объемных вязаных структур / О. А. Пономарев, И. П. Сусак, 62. E. Е. Фесенко, А. С. Шигаев // Биофизика. — 2002. — Т. 47, № 3. — С. 395-410. 63. Magnetite in human tissues: A mechanism for the biological effects of weak ELF magnetic fields/ J. L. Kirschvink, A. Kobayashi-Kirschvink, J. C. Diaz-Ricci, S. J. Kirschvink //Bio-electromagnetics.— 1992. — Vol. Suppl.l.— Pp. 101-113. 64. Kirschvink J. L. Comments on "Constraints on biological effects of weak extremely-low-frequency electromagnetic fields" // Phys.Rev.A.— 1992. — Vol. 46.— Pp. 2178-2184. 65. Lerchl A., Nonaka К. O., Reiter R. J. Pineal gland «magnetosensitivity» is a consequence of induced electric eddy currents //J. Pineal Res. — 1990. — Vol. 10. — Pp. 109-116. 66. SchimmelpfengJ., Dertinger H. Action of a 50 Hz magnetic field on proliferation of cells in culture// Bioelectromagnetics. — 1997, —Vol. 18,— Pp. 177-183. 67. Ross S. M. Combined DC and ELF magnetic fields can alter cell proliferation I I Bioelectromagnetics. — 1990. — Vol. 11. — Pp. 27-36. 68. Blackman C. F., Benane S. G., House D. E. Evidence for direct effect of magnetic fields on neurite outgrowth // FASEB J. — 1993. — Vol. 7. — Pp. 801-806. 69. Jenrow K. A., Smith С. H., Liboff A. R. Weak extremely-low-frequency magnetic fields and regeneration in the planarian Dugesia tigrina I I Bioelectromagnetics. — 1995. — Vol. 16. — Pp. 106-112. 70. Possible mechanism by which extremely low frequency magnetic fields affect opioid function / 71. F. S. Prato, J. J. L. Carson, K. P. Ossenkopp, M. Kavaliers// FASEB J. — 1995. — Vol. 9. — Pp. 807-814. 72. Гайдук В. И., Воронина Н. В., 10. М. Т. КВЧ-терапия основана на передаче информации биообъекту через воду? // Миллиметровые волны в биологии и медицине. — 1999. — № 3. — С. 30-34. 73. Лященко А. К. Структура воды и водных растворов, релаксационные процессы и механизм воздействия миллиметрового излучения на биологические объекты // Биомедицинская радиоэлектроника. — 1998. — Т., № 2. — С. 17—22. 74. Fröhlich H. Bose condensation of strongly excited longitudinal electric modes // Phys. Lett. A.— 1968. — Vol. 26. — Pp. 402-403. 75. Electromagnetic Bioinformation / Ed. by F. A. Popp. — Vienna: Urban and Schwarzenberg, 1979. 76. Zhadin M. N., Fesenko E. E. Ion cyclotron resonance in biomolecules // Biomedical Sei. — 1990. — Vol. 1, no. 3. — Pp. 245-250. 77. Edmonds D. T. Larmor precession as a mechanism for the detection of static and alternating magnetic fields //Bioelectroch. Bioener. — 1993. — Vol. 30. — Pp. 3-12. 78. McNamara В., Wiesenfeld К. Theory of stochastic resonance // Phys. Rev. A. — 1989. — Vol. 39, no. 9. — Pp. 4854-4869. 79. Liboff A. R. Geomagnetic cyclotron resonance in living cells // J. Biol. Phys.— 1985.— Vol. 13. — Pp. 99-102. 80. Бецкий О. В., Девятков Н. Д., Кислое В. В. Миллиметровые волны низкой интенсивности в медицине и биологии // Биомедицинская радиоэлектроника. — 1998. — № 4. — С. 13-29. 81. Карнаухов А. В. Диссипативные структуры в слабых магнитных полях // Биофизика. — 1994. — Т. 39, № 6. — С. 1009-1014. 82. Arber S. L. Microwave enhancement of membrane conductance: Calmodulin hypothesis // Physiol. Chem. Phys. Med. NMR. — 1985. — Vol. 17. — Pp. 227-233. 83. Александров E. Б., Хвостенко Г. И., Чайка М. П. Интерференция атомных состояний. — Москва: Наука, 1991. — 256 с. 84. Lobyshev V. /., Shikhlinskaya R. Е., Ryzhikov В. D. Experimental evidence for intrinsic luminescence of water///. Mol. Liquids. — 1999. — Vol. 82. — Pp. 73-81. 85. Особая роль системы «миллиметровые волны — водная среда» в природе / Н. И. Си-ницын, В. И. Петросян, В. А. Елкин и др. // Биомедицинская радиоэлектроника.— 1998. — № 1. — С. 5-23. 86. Новиков В. В., Жадин М. Н. Комбинированное действие слабых постоянного и переменного низкочастотных полей на ионные токи в водных растворах аминокислот // Биофизика. — 1994. — Т. 39, № 1. — С. 45-49. 87. Фесенко Е. Е„ Новиков В. В., Швецов Ю. П. Молекулярные механизмы биологического действия слабых магнитных полей // Биофизика. — 1997. — Т. 42, № 3. — С. 742-745. 88. Youbicier-Simo В. J., Lebecq J. С., Bastide М. Damage of chicken embryos by EMFs from mobile phones: Protection by a compensation antenna // Abst. 20 BEMS Annual Meeting, Florida / BEMS. — June 7-11 1998. — Pp. 102-104. 89. Jacobson J. I. A look at the possible mechanism and potential of magnetotherapy // J. Theor. Biol. — 1991. — Vol. 149. — Pp. 97-120. 90. Nakagawa M. A study on extremely low-frequency electric and magnetic fields and cancer: Discussion of EMF safety limits // /. Occupat. Health. — 1997. — Vol. 39. — Pp. 18-28. 91. Иваницкий Г. P., Кринский В. И., Сельков Е. Е. Математическая биофизика клетки. — Москва: Наука, 1978. 92. Prigoginel. From Being to Becoming: Time and Complexity in the Physical Sciences. — San Francisco: Freeman, 1980. — 280 pp. Имеется перевод на русский язык: И. Пригожин. «От существующего к возникающему». М. Наука, 1985. 93. ЧернавскийД. С. Синергетика и информация. — Москва: Наука, 2001. 94. Аристархов В. М., Пирузян Л. А. Роль биохимических процессов в ответных реакциях биосистем на воздействие магнитных полей // Изв. АН СССР, сер. биол. — 1977. — №6. — С. 915-919. 95. Бреус Т. К., Рапопорт С. И. Магнитные бури. Медико-биологические и геофизические аспекты. — М.: Советский спорт, 2003. 96. Effects of ELF-EMF treatment on wheat seeds at different stages of germination and possible mechanisms of their origin / S. I. Aksyonov, A. A. Bulychev, T. Yu. Grunina et al. // Electro Magnetobiol. — 2001. — Vol. 20, no. 2. — Pp. 231 -253. 97. Аксенов С. И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. — Москва—Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. 98. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. — 2 изд. — М.: Наука, 1982. — Т. VIII из Теоретическая физика. — 624 с. 99. Weaver J. С., Astumian R. D. The response of living cells to very weak electric fields: The thermal noise limit I I Science.— 26 Jan 1990. — Vol. 247. — Pp. 459-462. 100. Tsong T. Y. Molecular recognition and processing of periodic signals in cells: study of activation of membrane ATPases by alternating electric fields // Biochim. Biophys. Acta. — 1992. — Vol. 1113. — Pp. 53-70. 101. Ion channel enzyme in an oscillating electric field / V. S. Markin, D. Liu, J. Gisma et al. // J. Membr. Biol. — 1992. — Vol. 126. — Pp. 137-145. 102. Лифшиц E. M„ Питаевский Л. П. Статистическая физика. — М.: Наука, 1978. — Т. IX из Теоретическая физика. — 448 с. 103. Benzi R., Sutera A., Vulpiani A. The mechanism of stochastic resonance // J. Phys. A. — 1981. — Vol. 14. — Pp. L453-L457. 104. Wiesenfeld K., Moss F. Stochastic resonance and the benefits of noise: from ice ages to crayfish and SQUIDs // Nature. — 1995. — Vol. 373. — Pp. 33-36. 105. Cramer H. Mathematical Methods of Statistics.— Princeton, NJ: Princeton University Press, 1946. 106. Bezrukov S. M., Vodyanoy I. Stochastic resonance in non-dynamical systems without response thresholds // Nature. — 23 January 1997. — Vol. 385. — Pp. 319-321. 107. Глесстон С., Лейдлер К., Эйринг Г. Теория абсолютных скоростей реакций, пер. с англ. — М.: Мир, 1948. 108. Ashcroft N. W., Mermin N. D. Solid State Physics.— New York, Chicago: Holt, Rinehart and Winston, 1976. — Имеется перевод: H. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела. Москва, Мир, 1979, т.1, 400 е., т.2, 422 с. 109. Дорфман Я. Г. Физические явления происходящие в живых объектах под действием статических магнитных полей // Влияние магнитных полей на биологические объекты. — Москва: Наука, 1971. — С. 15-23. 110. Kirschvink J. L„ Kobayashi-Kirschvink A„ Woodford B. J. Magnetite biomineralization in the human brain // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1992. — Vol. 89, no. 16. — Pp. 76837687. 111. Edmonds D. A sensitive optically detected magnetic compass for animals I I P. Roy. Soc. Lond. В. — 1996. — Vol. 263. — Pp. 295-298. 112. Currents induced in anatomic models of the human for uniform and nonuniform power frequency magnetic fields / O. P. Gandhi, G. Kang, D. Wu, G. Lazzi // Bioelectromagnetics. — 2001. — Vol.22, no. 2. — Pp. 112-121. 113. Delineation of electric and magnetic field effects of extremely low frequency electromagnetic radiation on transcription / J. J. Greene, W. J. Skowronski, J. M. Mullins et al. // Biochem. Bioph. Res. Co. — 1991. — Vol. 174, no. 2. — Pp. 742-749. 114. Josephson B. D. Possible new effects in superconductive tunnelling// Phys. Lett. — I July 1962. — Vol. 1, no. 7. — Pp. 251 -253. 115. Quantum cooperative mechanism of enzymatic activity/ J. Achimowicz, A. Cader, L. Pannert, E. Wojcik // Phys. Lett. A. — 1979. — Vol. 60. — Pp. 383-394. 116. Miller D. A. Useful perspective on the relation between biological and physical descriptions of phenomena //J. Theor. Biol. — 1991. — Vol. 152. — Pp. 341-355. 117. От демона Максвелла к самоорганизации процессов массопереиоса в живых системах / Г. Р. Иваницкий, А. Б. Медвииский, А. А. Деев, М. А. Цыганов // УФН. — 1998. — Т. 168, № П. — С. 1221-1233. 118. Sandweiss J. On the cyclotron resonance model of ion transport // Bioelectromagnetics. — 1990. — Vol. 11. — Pp. 203-205. 119. McLeod B. R., Liboff A. R., Smith S. D. Electromagnetic gating in ion channels I I J. Theor. Biol. — 1992. — Vol. 158, no. 1. — Pp. 15-32. 120. Blanchard J. P., Blackman C. F. Clarification and application of an ion parametric resonance model for magnetic field interactions with biological systems // Bioelectromagnetics. — 1994. — Vol. 15. — Pp. 217-238. 121. Bawin S. M., Kazmarek L. K., Adey W. R. Effects of modulated VHF fields on the central nervous system I I Ann. NY Acad. Sci. — 1975. —Vol.247. — Pp. 74-81. 122. Bawin S. M., Adey W. R. Sensitivity of calcium binding in cerebral tissue to weak environmental electric fields oscillating at low frequency // P. Natl. Acad. Sci. USA.— 1976.— Vol. 73, no. 6. — Pp. 1999-2003. 123. Engstrom S. Dynamic properties of Lednev's parametric resonance mechanism I I Bioelec-tromagnetics.— 1996. — Vol. 17. — Pp. 58-70. 124. Adair R. K. Criticism of Lednev's mechanism for the influence of weak magnetic fields on biological systems// Bioelectromagnetics.— 1992.— Vol. 13.— Pp. 231—235. 125. H+-tuned combined magnetic field decreases the rate of regeneration of planarians // Abst. 2 World Cong. Elec. Magn. Biol. Med. — Bologna: June 8-13 1997. — Pp. 257-258. 126. PC-12 cell response to parallel AC and DC magnetic fields tuned for calcium ions // Abst. 2 World Congr. Elec. Magn. Biol. Med. — Bologna, Italy: June 8-13 1997. — P. 151. 127. Бинги В. H. Параметрический резонанс в магнитобиологии: критический анализ идей Ар-бера, Киабрера, Леднева, Жадина, Блэкмана и Бинги // Ученые записки Таврического национального университета. Серия "Биология, химия".— 2005.— Т. 18(57), №1.—С. 40-50. 128. Empirical test of an ion parametric resonance model for magnetic field interactions with PC-12 cells / C. F. Blackman, J. P. Blanchard, S. G. Benane, D. E. House // Bioelectromagnetics. — 1994. — Vol. 15. — Pp. 239-260. 129. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика. — 3 изд. — М.: Наука, 1974. — Т. III из Теоретическая физика. — 650 с. 130. Muehsam D. J., Pilla A. A. Weak magnetic field modulation of ion dynamics in a potential well: mechanistic and thermal noise considerations // Bioelectroch. Bioener.— 1994.— Vol.35. — Pp. 71-79. 131. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля. — 6 изд. — М.: Наука, 1973. — Т. II из Теоретическая физика. — 504 с. 132. Zhadin М. N., Barnes F. Frequency and amplitude windows in the combined action of DC and low frequency AC magnetic fields on ion thermal motion in a macromolecule: Theoretical analysis // Bioelectromagnetics. — 2005. — Vol. 26. — Pp. 323-330. 133. Spin polarization and magnetic effects in radical reactions / К. M. Salikhov, Yu. N. Molin, R. Z. Sagdeev, A. L. Buchachenko. — Amsterdam: Elsevier, 1984. 134. Slichter C. P. Principles of magnetic resonance. — Second edition. — Berlin: Springer, 1980. 135. Grissom С. B. Magnetic field effects in biology: A survey of possible mechanisms with emphasis on radical-pair recombination I I Chem. Rev. — 1995. — Vol. 95, no. 1. — Pp. 3-24. 136. Романовский Ю. М., Степанова Н. В., Чернавский Д. С. Математическая биофизика. — Москва: Наука, 1984. — 304 с. 137. Zolotaryuk А. V., Pnevmatikos St., Savin А. V. Charge transport in hydrogen—bonded materials // Phys. Rev. Lett. — 1991. — Vol. 67, no. 6. — Pp. 707-710. 138. Binhi V. N. Interference of ion quantum states within a protein explains weak magnetic field's effect on biosystems // Electro Magnetobiol. — 1997. — Vol. 16, no. 3. — Pp. 203-214. 139. Бинги В. H„ Чернавский Д. С. Стохастический резонанс магнитосом закрепленных в ци-тоскелете // Биофизика. — 2005. — Т. 50, № 4. — С. 684-688. 140. Binhi V. N. Stochastic dynamics of magnetosomes and a mechanism of biological orientation in the geomagnetic field I I Bioelectromagnetics. — 2005. — Vol. 26. — In press. 141. Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме / Под ред. Дж. Кир-швинк, Д. Джонс, Б. Мак-Фадден. — М.: Мир, 1989. — Т. 1,2. 142. Blakemore R. P. Magneto tactic bacteria // Science.— 1975.— Vol. 190, no. 4212.— Pp. 377-379. 143. Чернавский Д. С., Хургин Ю. И. Физические механизмы взаимодействия белковых макромолекул с КВЧ излучением // Миллиметровые волны в медицине и биологии / Под ред. Н. Девятков. — Москва: ИРЭ АН СССР, 1989. — С. 227-235. 144. Yorke Е. D. A possible magnetic transducer in birds // J. Theor. Biol. — 1979. — Vol. 77, no. 1.— Pp. 101-105. 145. Adair R. K. Constraints of thermal noise on effects of weak 60-Hz magnetic fields acting on biological magnetite // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1994. — Vol. 91, no. 8. — Pp. 29252929. 146. Temporally incoherent magnetic fields mitigate the response of biological systems to temporally coherent magnetic fields / T. A. Litovitz, D. Krause, C. J. Montrose, J. M. Mullins // Bioelectromagnetics. — 1994. — Vol. 15. — Pp. 399-409. 147. Lin H., Goodman R. Electric and magnetic noise blocks the 60 Hz magnetic field enhancement of steady state c-myc transcript levels in human leukemia cells I I Bioelectroch. Bioen-er. — 1995. — Vol. 36. — Pp. 33-37. 148. Loss of spatial coherence by a single spontaneous emission/ T. Pfau, S. Spalter, C. Kurtsiefer et al.//Phys. Rev. Lett. — 1994. —Vol. 73, no. 9.—Pp. 1223-1226. 149. Binhi V. N., Alipov Ye. D., Belyaev I. Ya. Effect of static magnetic field on e. coli cells and individual rotations of ion-protein complexes I I Bioelectromagnetics.— 2001.— Vol. 22, no. 2. — Pp. 79-86. 150. Refined structure of chicken skeletal muscle troponin С in the two-calcium state at 2-Л resolution / K. A. Satyshur, S. T. Rao, D. Pyzalska et al. // J. Biol. Chem. — 1988. — Vol. 263, no. 4. — Pp. 1628-1647. 151. Бинги В. H. Интерференция квантовых состояний ионов связанных с белками в слабых магнитных полях//Биофизика.— 1997. — Т. 42, № 6.— С. 1186—1191. 152. Бинги В. //. Вращение биологических систем в магнитном поле: расщепление спектров некоторых магнитобиологических эффектов // Биофизика. — 2000. — Т. 45, № 4. — С. 757-759. 153. Binhi V. N., Savin A. V. Molecular gyroscopes and biological effects of weak extremely low-frequency magnetic fields // Phys. Rev. E. — 2002. — Vol. 65, no. 051912. — Pp. 1-10. 154. Binhi V. N. Reply to "Comment on 'Molecular gyroscopes and biological effects of weak extremely low-frequency magnetic fields'" I I Phys. Rev. E. — 2003. — Vol. 68, no. 023902. — Pp. 1-3. 155. Babu Y. S., Bugg C. E„ Cook W. J. Structure of calmodulin refined at 2.2 Л resolution // J. Mol. Biol. — 1988. — Vol. 204, no. 1, — Pp. 191-204. 156. Forsen S., Lindman B. Calcium and magnesium NMR in chemistry and biology// Ann. R. NMR S. — 1981. —Vol. 11 A. — Pp. 183-226. 157. Mamar-Bachi A., Cox J. A. Quantitative analysis of the free energy coupling in the system calmodulin, calcium, smo

Дата: 2016-11-02 15:21:34