КАС. Вопрос 1 1 Понятие термодинамической системы
 Скачать 189.82 Kb.
|
|
1)Электротравма,основным компонентом которой является раздражающее действие тока, вызванное возбуждением нервной и мышечной ткани. При очень сильном воздействии возбуждение может перейти в торможение, сопровождающееся параличём нервных центров. 2)Тепловое действие-нагревание тканей током проводимости или током смещения. 3) Так называемое "специфическое действие" - различные патологические реакции на облучение электромагнитными волнами высоких частот. 38 Раздражающее действие. Механизм электротравмы Проходя по тканям, электрический ток вызывает перераспределение ионов по обе стороны клеточных мембран. В результате на мембранах происходит сдвиг потенциала. Если он превысит пороговое значение, в нервных и мышечных волокнах будут возникать потенциалы действия. Это проявится, во-первых, в субъективных ощущениях (боль, чувство жжения), во-вторых, в судорожных сокращениях мышц. Пороговое значение тока составляет около 10 миллиампер; при меньшей силе тока в большинстве случаев человек не испытывает неприятных ощущений. При силе тока во много раз выше пороговой возбуждение может перейти в торможение.(это явление, характерное не только для тока, но и для самых разных раздражителей, называют запредельным торможением).Наиболее чувствительными к действию электрического тока являются клетки дыхательного центра; в результате их торможения может наступить остановка дыхания. Поэтому при поражении током часто необходимо делать искусственное дыхание. Большую опасность представляет также перевозбуждение пейсмейкера, приводящее к выраженной аритмии и, в конечном итоге - к остановке сердца. При этом существенное значение имеет путь, по которому идёт основная часть тока внутри тела. Так, очень опасно, когда контакты находятся на обеих руках - в этом случае значительная часть тока проходит через предсердие и действует на синоаурикулярный узел и вообще на проводящую систему сердца. Поэтому опытные электрики работают только одной (правой) рукой, если есть опасность попасть под напряжение. Практически важно, что определяющую роль при оценке опасности электротравмы играет именно сила тока, а не напряжение. Дело в том, что сопротивление тела человека может меняться в очень широких пределах в зависимости от характера и расположения контактов и от функционального состояния организма. Особенно большое значение имеет состояние кожи. Чистая сухая кожа обладает значительным сопротивлением, но оно может снизиться в сотни и тысячи раз, если кожа влажная (потная).Соответственно, в первом случае даже при относительно высоком напряжении ток не достигнет опасной величины, а во втором - опасным может оказаться небольшое напряжение. Известны случаи смертельного поражения при напряжении 36 и даже 12 вольт и, наоборот, иногда благополучно кончается контакт с источником напряжения в несколько тысяч вольт. Кроме действия на нервную и мышечную систему, прохождение тока через тело человека может вызвать ожоги, особенно - в местах контактов. Раздражающее действие тока сильно зависит от его частоты. . Постоянный ток относительно менее опасен, так как вследствие сильной поляризации сила тока очень быстро падает во много раз (хотя бывают случаи тяжёлых и даже смертельных поражений и постоянным током). Наиболее опасен ток низкой частоты (до нескольких сотен герц), в том числе – от городской сети (50 Гц). При дальнейшем повышении частоты воротный механизм потенциалзависимых каналов не успевает за полпериода среагировать на возникшую разность потенциалов, а в следующие полпериода потенциал меняет знак и уже не может вызвать возбуждение. Поэтому с ростом частоты пороговое значение тока, способного вызвать возбуждение, возрастает, и на частотах выше нескольких десятков килогерц человек полностью перестаёт ощущать прохождение тока, даже если сила тока достигает нескольких ампер. Поэтому, например, плетизмографы и другие диагностические приборы, связанные с пропусканием тока через организм,работают на частотах не менее 100 кГц - в этом случае гарантировано полное отсутствие неприятных ощущений у пациента. №39 Тепловое действие электромагнитного поля. Электрическое прогревание тканей. УВЧ-терапия и индуктотермия.Особенности выделения тепла волнами СВЧ диапазона При воздействии волнами СВЧ диапазона выделение тепла (при той же интенсивности излучения) больше, так как тепловая мощность пропорциональна квадрату частоты. Поэтому с помощью сверхвысокочастотного излучения (с длиной волны в единицы или десятки сантиметров) можно добиться более интенсивного прогревания, чем в диапазоне УВЧ. Вместе с тем, это связано и с определёнными опасностями. Если при использовании аппаратов УВЧ практически не известны случаи ожогов или перегрева тканей, то при использовании волн СВЧ такие случаи бывают, что требует соблюдения ряда мер предосторожности. Особенно опасно СВЧ-облучение глаз. Дело в том, что в большинстве тканей выделяющееся в облучаемом участке тепло в значительной мере уносится кровью. Внутри глаза кровеносных сосудов нет (они имеются только на периферии глазного яблока), а теплопроводность сред глаза очень мала. Отвод тепла идёт крайне медленно, и глазное яблоко перегревается. В первые годы развития радиолокации было, к сожалению, немало случаев слепоты в результате попадания лучей в зону СВЧ излучения. Сейчас все работы, где есть подобная опасность, выполняются обязательно в защитных очках.* В последнее время вместо аппаратов диатермии для подобных операций часто используют специальные хирургические лазеры. Луч лазера разрезает ткань и одновременно вызывает коагуляцию белков. В настоящее время считается, что с тепловым воздействием СВЧ излучения можно не считаться, если его интенсивность не превышает 210 милливатт на квадратный сантиметр (100 ватт на кв.метр). Это, кстати сказать, в 10 раз меньше интенсивности прямого солнечного света. Другая особенность излучения СВЧ - его значительно более сильное поглощение в тканях организма. Например, поглощение на длине волны 12,3 см (терапевтический аппарат "Луч-2") примерно в 3000 раз больше, чем на длине волны 7,4 м (аппарат УВЧ). Поэтому волны УВЧ проходят через всё тело человека лишь немного ослабляясь, а СВЧ излучение не проникает глубоко в ткани; прогревание получается поверхностное (на глубину до 5-7 см). Это необходимо учитывать при использовании сверхвысокочастотных ЭВМ. В ряде случаев на результат облучения может существенное влияние оказать интерференция волн. Волны СВЧ хорошо отражаются от границ раздела разных тканей, например, от слоя жира. При этом отражённая волна накладыывается на падающую, и происходит их интерференция. В результате в одних местах волны усилят друг друга, в других ослабят, и выделение энергии может оказаться очень неравномерным: одни участки ткани перегреются, а другие останутся холодными. №40 Нетепловое ("специфическое") воздействие электромагнитных волн Практика широкого использования радиоизлучения (в первую очередь -в Вооружённых силах) показала, что даже при интенсивностях, не вызывающих никакого теплового эффекта, облучение радиоволнами может неблагоприятно влиять на здоровье людей. Реакция организма на воздействие ЭМВ может быть весьма разнообразной: нарушения сна, потеря аппетита, повышенная утомляемость, раздражительность и т.п. Могут, особенно при длительном воздействии, наблюдаться и более серьёзные нарушения со стороны системы кровообращенеия (например, подъём АКД) и желудочно-кишечного тракта, а также нервной системы. В медицине подобные состояния называют астеническим синдромом. В принципе, неблагоприятные последствия могут вызвать ЭВМ всех диапазонов, но практически наиболее актуально в этом смысле излучение сверхвысоких и крайне высоких частот. Это объясняется, с одной стороны, тем, что аппаратура СВЧ и КВЧ часто имеет очень высокую мощность; с другой стороны, излучение СВЧ и КВЧ гораздо сильнее поглощается в организме и, значит, передаёт организму значительно большую часть своей энергии - во многих случаях до 100 % (вспомните соответствующие рассуждения, которые мы проводили при рассмотрении понятия дозы ионизирующей радиации).За последние полстолетия общая мощность источников радиоизлучения колоссально увеличилась. (Если где-то в Галактике есть радиоастрономы, они могли бы зарегистрировать вспышку необычайно мощной радиозвезды).Вся биосфера Земли - и человек в том числе- неожиданно столкнулись с воздействием нового мощного экологического фактора, к которому у нас нет адаптации в процессе эволюции. Пока ещё трудно предсказать, каков будет в глобальных масштабах результат этого воздействия, но уже сейчас ясно, что необходимо предохранить людей и биосферу в целом от нежелательных последствий облучения ЭМВ. С этой целью были разработаны нормы допустимого облучения (кстати сказать, большой вклад в эту работу внесли учёные нашей академии). В зоне сформировавшейся волны нормируется интенсивность ЭМВ. Допустимой считается интенсивность менее 0,1 Вт/м2 (или 10 микроватт на см).Многочисленные исследования подтвердили, что при такой интенсивности излучения даже при длительном воздействии не наблюдается никаких патологических изменений. Значительно сложнее нормирование в зоне несформировавшейся волны, то есть в непосредственной близости к излучателю (ситуация, нередкая, например, на корабле).Здесь приходится измерять напряжённости электрической и магнитной составляющей и учитывать другие условия облучения. В любом случае контроль за соблюдением норм облучения является важной задачей медицинской службы во всех родах войск. Хотя сам факт вредного воздействия электромагнитных волн на человека не вызывает сомнений, механизм их действия до сих пор остаётся неясным. Существующие гипотезы противоречивы и не слишком убедительны. Заметно отличается по своему воздействию излучение КВЧ (миллиметрового диапазона). Прежде всего, это излучение очень сильно поглощается в теле; практически, все падающие на организм миллиметровые волны поглощаются кожей. Поэтому на внутренние органы это излучение может действовать только рефлекторно. Тем не менее, действие КВЧ излучения выражено достаточно отчётливо: оно может вызывать серьёзные патологические изменения, в частности - со стороны сердечнососудистой системы. В то же время, в ряде случаев облучение КВЧ используют и в лечебных целях. Например, хороший эффект даёт применение КВЧ облучения для воздействия на "активные" точки взамен иглоукалывания. При этом, с одной стороны, полностью исключается возможность заражения, в том числе, СПИД-ом, с другой стороны, нередко достигается более выраженный терапевтический эффект. Есть много и других примеров. 41. Индуцированное излучение. Принцип устройства и действия лазера. Особенности лазерного излучения. Применение лазеров в медицине. Квантовая электроника изучает методы усиления и генерации электромагнитных колебаний с использованием вынужденного излучения квантовых систем. Это вынужденное излучение называют индуцируемым. При нем число переходов, совершаемых в секунду, зависит от числа фотонов, попадающих в вещество за это же время. Кроме того, эти переходы будут определятся заселенностью соответствующих возбужденных энергетических состояний. Для отдельной частицы равновероятно вынужденное поглощение. Если частица находится в основном состоянии, и излуче ние, если частица возбуждена. Поэтому даже если число возбужденных частиц в веществе равно числу невозбуж денных, усиления падающей электромагнит ной волны не будет. Распределение частиц по энергетическим уровням описывается законом Больцмана. Явление вынужденного излучения используют в квантовых генераторах (усилителях). Первый такой генератор в диапазоне СВЧ (мазер) был сконструирован в 1955 г. независимо советскими учеными Н.Г.Басовым и А.М.Прохоровым и американскими Ч. Таунсом и др. В I960 г. был создан первый кван товый генератор видимого диапазона излучения — лазер с рубином в ка честве рабочего вещества. В том же году был создан разовый гелий-неоновый лазер, воз буждение в котором возникало при электрическом разряде. Излу чающими являются атомы неона, атомы гелия играют вспомога тельную роль. При электрическом разряде часть атомов неона переходит с основного уровня 1 на возбужденный 3. Для чистого неона время жизни на этом уровне мало и атомы переходят на уровни 1 или 2, реализуется больцмановское распределение. Для создания инверсной населенности нужно каким-то образом увели чить населенность уровня 3 и уменьшить на уровне 2. Атомы гелия способствуют увеличению населенности уровня 3. Первый возбужденный уровень гелия совпадает с уровнем 3 неона, поэтому при соударении возбужденного атома гелия с невозбужден ным атомом неона происходит передача энергии.Для разгрузки уровня Sподбирают такой размер газоразрядной трубки, чтобы при соударении с ее стенками атом неона отдавал энергию, переходя с уровня 2 на 1. Так обеспечивается стационар ная инверсная населенность уровней 2 и 3 неона. Основным конструктивным элементом гелий-неонового лазера является газоразрядная трубка 1, обычно кварцевая, диаметром около 7 мм. В трубке при давлении около 150 Па находится смесь гелия и неона. В трубку вмонтированы электроды для соз дания газового разряда. На концах трубки расположены плоско параллельные зеркала, одно из них полупрозрачное. Фо тоны, возникающие при вынужденном излучении, в зависимости от направления их движения либо вылетают из боковой поверхности трубки, либо, многократно отражаясь от зеркал, сами вызывают вынужденные переходы. Таким образом, пучок, перпендикулярный зеркалам, будет иметь наибольшее развитие и выходит наружу через полупрозрачное зеркало. Применение лазеров основано на свойствах их излучения: стро гая монохроматичность, достаточно большая мощ ность, узость пучка и когерентность.Лазеры используют для измерения расстояния между Землей и Луной (получаемая точность — около десятков сантиметров), для голографии, для прожигания малых отверстий, как средство связи и т.д. Лазер находит приложение и в медицине. Первое - свойство лазеров разрушать биологические ткани, что совместно с коагуляцией белка позволяет производить некоторые бескровные рассечения. Второе направление связано с голографией. Так, например, на основе гелий-неонового лазера с использованием волоконной оптики разработаны гастроскопы, которые позволяют голографически формировать объемное изображение внутренней полости желудка. 42сравнение тепловых эффектов электромагнитного поля УВЧ- и СВЧ- диапозонов в проводнике и диэлектрике К радиодиапазону относятся самые длинные ЭМ волны: = 3*10-7 до 1 метра- длинные, средние, короткие и УКВ диапазоны, иРадиоволны.1до 10-5 метра – микроволновый диапазон. Радиоволны, взаимодействуя в биологическими структурами могут терять часть энергии переменного электрического поля, превращающейся в теплоту, за счет генерации токов проводимости в электролитах (крови, лимфе и цитоплазме клеток) и за счет поляризации диэлектриков тканей организма.= 3*10-7 до 1 метра- длинные, средние, короткие и УКВ диапазоны, и Радиоволны. К радиодиапазону относятся самые длинные ЭМ волны: УВЧ-терапия. - метод электролечения, основанный на воздействии на организм больного преимущественно ультравысокочастотного электромагнитного поля. При проведении лечебной процедуры участок тела, подвергаемый воздействию э. п. УВЧ, помещают между двумя конденсаторными пластинами-электродами таким образом, чтобы между телом больного и электродами имелся воздушный зазор, величина которого не должна меняться в течение всей процедуры. Физическое действие э. п. УВЧ заключается в активном поглощении энергии поля тканями и преобразовании ее в тепловую энергию, а также в развитии осцилляторного эффекта, характерного для высокочастотных электромагнитных колебаний. Тепловое действие УВЧ-терапии меньше выражено, чем при индуктотермии. Основное теплообразование происходит в тканях, плохо проводящих электрический ток (нервная, костная и т.д.). Интенсивность теплообразования зависит от мощности воздействия и особенностей поглощения энергии тканями. Сверхвысокочастотная терапия (СВЧ-терапия) — метод электролечения, основанный на применении электромагнитных излучений с частотой от 300 МГц до 30 кГц. На практике для С. т. используются два вида СВЧ-волн — сантиметровые и дециметровые.При воздействии на поверхность тела (контактным путем или дистанционно) энергия СМВ-излучения в наибольшей степени поглощается тканями с максимальным содержанием воды (кровь, лимфа, мышцы), в связи с чем глубина ее проникновения в тело составляет 3—5 см. Поглощенная энергия вызывает образование в тканях тепла (главным образом в мышцах, а также в коже и подкожной клетчатке), которое является основным действующим фактором этого лечебного метода. Локальное повышение температуры создает поток афферентной импульсации в соответствующие сегменты спинного мозга, вегетативные ганглии и таламогипофизарные центры. В результате воздействия микроволн происходит расширение кровеносных сосудов с увеличением по ним кровотока; при гипертонической болезни I—II А стадии снижается АД, улучшается коронарное и центральное кровообращение, функция внешнего дыхания при хроническом бронхите; повышается содержание в крови АКТГ, соматотропного гормона, кортизола, тироксина, инсулина, уменьшается содержание трийодтиронина (чрезмерная интенсивность СМВ-воздействия оказывает обратный эффект). Большие значение в механизме лечебного действия микроволн имеет выделение из связанного состояния кортикостероидных гормонов, серотонина, гистамина и других активно действующих веществ. |