Лечебное применение оптического излучения (фототерапия)

 

ОПТИЧЕСКИ Е СВОЙСТВА

 

ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА

 

 

При взаимодействии с поверхностью тела человека часть оп­ тического излучения отражается, другая рассеивается во все стороны, третья поглощается, а четвертая проходит сквозь раз­ личные слои биологических тканей. Отношения этих частей к падающему потоку излучения характеризуют коэффициентами отражения, рассеяния, поглощения и пропускания тканей и сред. Чаще всего объектом взаимодействия оптического из­ лучения с организмом является кожа. Коэффициент его отра­ жения слабопигментированной кожей достигает 43-55% и зави­ сит от многих причин. Так, например, у мужчин он на 5-7% ниже, чем у женщин. Пигментированная кожа отражает свет на

6-8% слабее (рис. 56). Нарастание угла падения света на по­

верхность кож и увеливает коэффициент отражения до 90%.

Фототерапия 181

 

 

Фотобиологические реакции возникают вследствие поглоще­ ния электромагнитной энергии, которая определяется энергией световых квантов и возрастает с уменьшением длины волны. Характер взаимодействия оптического излучения с биоло­ гическими тканями определяется его проникающей способ­ ностью. Различные слои кожи неодинаково поглощают оп­ тическое излучение разной длины волны (рис. 57). Глубина проникновения света нарастает при переходе от ультрафиоле­ тового излучения до оранжевого с 0,7-0,8 до 2,5 мм, а для красного излучения составляет 20-30 мм. В ближнем диапазоне инфракрасного излучения (на длине волны 950 нм) прони­ кающая способность достигает максимума и составляет 60-70 мм, а в среднем и дальнем диапазонах резко снижается до 0,3-

0,5 мм.

182 Глава 6

 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С БИОЛОГИЧЕСКИМИ ТКАНЯМИ

 

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

В механизме фотобиологического действия оптического из­ лучения определяющим является поглощение энергии световых квантов атомами и молекулами биологических тканей (закон Гротгуса-Дрейпера). В результате образуются электронно- возбужденные состояния молекул с переносом энергии кванта

(внутренний фотоэффект) и происходит электролитическая дис­ социация и ионизация биологических молекул. Характер пер­ вичных фотобиологических реакций определяется энергией квантов оптического излучения. В инфракрасной области энер­ гии фотонов Дж) достаточно только для уве­ личения энергии колебательных процессов биологических мо­ лекул. Видимое излучение, энергия фотонов которого состав­ ляет Дж, способно вызвать их электронное воз­ буждение и фотолитическую диссоциацию. Наконец, кванты ультрафиолетового излучения с энергией Дж вы­ зывают ионизацию молекул и разрушение ковалентных связей

(рис. 58).

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

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

Фототерапия 183

 

Рис.58. Фотохимические реакции квантов оптического излучения. облучаемой поверхности. Исходя из этого, в клинической прак­ тике определяют не интенсивность, а дозу облучения на опре­ деленном расстоянии от источника путем измерения времени облучения.

Таким образом, электромагнитные поля и излучения имеют определенное пространственно-временное распределение энер­ гии, которая при взаимодействии ЭМП с биологическими тка­ нями трансформируется в другие виды (механическую, хи­ мическую, тепловую и др.). Вызванные возбуждением или на­ греванием тканей организма процессы служат пусковым звеном физико-химических и биологических реакций, формирующих конечный терапевтический эффект. При этом каждый из типов рассмотренных электромагнитных полей и излучений вызывает присущие только ему физико-химические процессы, которые определяют специфичность их лечебных эффектов и методов применения (табл. 8).

Т а б л и ц а 8