Фізичні основи магнітобіології та магнітотерапії

Живі тканини людського організму за своїми магнітними властивостями в основному належать до діамагнетиків. Пояснюється це тим, що м'які ткани­ни на 60—70 % складаються з води, яка є діамагнетиком. Але поряд із цим усередині тканин є незначна кількість йонів та молекул, яким притаманні парамагнітні
властивості. Феромагнітних частинок речовини в організмі немає.

У клітинах і міжклітинному просторі постійно міститься велика кількість одно-й двовалентних йонів (К, Nа, Са, Мg та ін.), які спричинюють виникнення біо­струмів у процесі життєдіяльності клітин організму. Ці біоструми створюють слабкі магнітні поля, які накладаються на магнітне поле тканин і утворюють магнітні поля окремих органів і тіла людини як єдиного цілого. Так, коли ми згинаємо й розгинаємо руку, навколо її поверхні виникає магнітне поле, що становить 10^-5Тл. Серце людини теж має власне магнітне поле, але воно дуже слабке й не пере­вищує 3,0 • 10 ^-5 Тл. За допомогою надчутливих магнітометрів вдалося виявити й магнітне поле мозку, яке майже в 1000 разів слабкіше від магнітного поля серця.

Оскільки біоструми в тканинах організму змінні, то й магнітні поля окремих органів теж змінюються з часом. Графічний запис змінного магнітного поля того чи іншого органу називають магнітограмою. Магнітокардіограма дає більш док­ладну інформацію про роботу серця, ніж електрокардіограма. Магнітне поле сер­ця передає найтонші нюанси скорочення серцевих м'язів, що дає змогу точніше відшукати уражене хворобою місце. Реєстрація магнітного поля людини дозволяє простежити за рухом крові в судинах, за перебігом обмінних процесів у клітинах, одержати потрібну інформацію для ранньої діагностики хвороб серцево-судинної системи, виміряти кількість заліза в легенях робітників, які працюють у сталели­варних цехах, тощо.

Таким чином, магнітне поле не лише успішно "працює" в технічних пристроях, а й надійно слугує медицині. Але чи завжди магнітне поле, в якому живе й працює людина, безпечне для неї?

Магнітне поле чинить значний вплив на живі організми, які тривалий час перебувають у ньому. Первісна дія магнітного поля на тканини людського орга­нізму досить багатогранна. Під дією магнітного поля змінюється концентрація йонів у клітинах і міжклітинному просторі, виникає діамагнітний ефект в усіх без винятку йонів і молекул, магнітні моменти парамагнітних частинок речовини орієнтуються в напрямі зовнішнього магнітного поля. На йони, що рухаються разом із біологічними рідинами, з боку магнітного поля діє сила Лоренца, внас­лідок чого виникає ефект Холла.

Ефект Холла полягає ось у чому. Позитивні й негативні йони, що рухаються разом із кров'ю, під дією сили Лоренца відхиляються у двох протилежних на­прямах (рис.2.22), унаслідок чого на протилежних стінках кровоносних судин накопичуються заряди протилежних знаків. Між ними виникає електростатичне поле, спрямоване перпендикулярно до напряму руху позитивних йонів (напряму струму). Між протилежними стінками судин виникає певна різниця потенціалів

₂ - _1.Вимірявши різницю потен­ціалів ефекту Холла, можна визна­чити швидкість течії крові у великих кровоносних судинах безкровним методом.

Первинна дія магнітного поля на тканини організму спричинює вто­ринні, фізіологічні, процеси. Спос­терігаються відхилення з боку нерво­вої й

 

 

 

 

Рисунок 2.22

серцево-судинної систем, які супроводжуються головним болем,

підвищеною стомлюваністю, запамороченням, зниженням артеріального тиску на 10—20 мм рт. ст.; виникає брадикардія (зменшення частоти серцевих ударів); спостерігається підвищений вміст гаммаглобуліну в крові та зниження кількості лейкоцитів. Усі ці зміни мають функціональний, тобто зворотний, характер, за винятком патологічних уражень кистей рук. На кистях виникають стійкі судин­но-вегетативні порушення, стоншення шкіри на долонях, деяке зменшення рух­ливості у міжфалангових суглобах.

Магнітне поле стає небезпечним для людини, коли його індукція перевищує 35 мТл (стає більшою від індукції магнітного поля Землі в 1000 разів) за умови, що людина перебуває в такому полі впродовж 5—6 годин.

У лікувальній практиці застосовуються як постійне, так і змінне магнітні поля, індукція яких не перевищує 30—35 мТл. З лікувальною метою магніт поча­ли використовувати значно раніше, ніж для визначення сторін світу. У стародавні часи (за V—VI ст. до н. є.) магніту приписували сотні різних лікувальних власти­востей, окутуючи його містичним ореолом. У ті далекі часи люди вважали, що магніт може забезпечувати навіть їхнє безсмертя.

У різні історичні епохи, починаючи з V й до початку XIV ст., відомі лікарі Стародавнього світу і раннього Середньовіччя — Діоскрід, Гален, Марцел із Бор­до, Аезій д'Аміда, Авіценна — вважали, що за допомогою магніту зменшується головний біль та біль у суглобах, лікується божевілля та водянка, виганяється отрута з організму, поліпшується самопочуття. Магніт прописували і як проносне і як засіб від поганих сновидінь.

"Я стверджую ясно й відкрито, — писав німецький лікар Парацельс (XIV ст.), — що в ньому (магніті — А.Ш.) прихована таємниця висока, без якої супроти бага­тьох хвороб нічого неможливо вдіяти. Він виліковує витікання з очей, вух та із зовнішніх покривів. Таким же способом виліковуються відкриті рани на стегнах, фістули, рак, витікання крові у жінок. Крім того, магніт витягує грижу, зцілює переломи, він витягує жовтяницю й водянку, як я неодноразово впевнювався з власного досвіду".

Науковий підхід щодо фізіологічної дії магнітів на організм людини започат­кував англійський лікар і фізик У. Гільберт (1540—1603). Установивши основні властивості магнітів, він доходить висновку, що "природа магніту двоїста й згубна. Інколи він може приво­дити в порядок нутрощі й покращувати їхній склад, але в більшості випадків магніт виявляється безсилим і не може бути універсальним за­собом від усіх хвороб".

У сучасній медицині постійні магніти застосову­ються для витягування феро­магнітних осколків з ока або неглибокої рани. Постійний очний магніт виготовляють у вигляді циліндра з конусним наконечником (рис. 2.23, а). За допомогою конусного наконечника зменшується площа поперечного перерізу магнітного полюса, внаслідок чого відбувається значне збільшення індукції магнітного поля (В= ). Феромагнітний осколок, що потрапив у око, сильно намагнічується й, притягуючись до магніту, витягується з ока. Постійний очний магніт застосовують для видалення сторонніх тіл, що по­трапляють на поверхню ока, з кон'юнктиви або рогової оболонки. Для видалення глибоко розташованих феромагнітних осколків використовують очний електро­магніт, магнітна індукція якого значно більша, ніж у постійного магніту.

а б

Рисунок 2.23

Очний електромагніт складається з котушки (мал. 2.23, б) овальної або цилін­дричної форми з осердям у вигляді тонкого феромагнітного стрижня. Завдяки малій площі поперечного перерізу осердя й великій силі струму в обмотці елект­ромагніту поблизу ока пацієнта створюється потужне магнітне поле. Стороннє тіло, намагнічуючись у зовнішньому магнітному полі, притягується до осердя й таким чином витягується з ока. За допомогою очного електромагніту без хірур­гічної операції вдається витягувати осколки з глибини до 2,5 мм. Якщо стороннє тіло проникає на більшу глибину, розрізають зовнішню оболонку очного яблука й таким чином витягують осколок.

Електромагніти застосовують у медицині також і для магнітного масажу шлун­ку. Хворий ковтає феромагнітний порошок (Fе₂О₃), який намагнічується в зов­нішньому полі електромагніту, розташованого в ділянці шлунку. Намагнічений феромагнетик, притягуючись до осердя електромагніту, тисне на стінку шлунку. Змінюючи напрям струму в обмотці електромагніту, здійснюють масаж шлунку зсередини.

Постійне й змінне магнітні поля застосовуються не лише в офтальмо­логії, а й у терапії для лікування легень, шлунку, органів малого таза в жінок, судин ніг тощо. Для цього застосовують еластичні магнітофорні аплікатори або кільцеві магніти (рис.2.24). У такого магніту полюси містяться на зовнішній і внутрішній поверхнях кільця або на верхній і нижній площинах. Магнітофорні аплікатори виготовляють із порошкоподібних або полімерних феромагнетиків у вигляді плівок, пластинок, кілець, браслетів, бус і т. п. Індукція магнітного поля аплікаторів зна­ходиться в межах 10—50 мТл.

Рисунок 2.24

Змінне магнітне поле (воно змінюється з час­
тотою 50 Гц) одержують за допомогою апарата
типу "Полюс-1" (рис.2.25). Він складається з генератора змінного струму 1 та індукторів 2, укріп­лених на кронштейнах 3. Індуктори розміщують на відстані 5—10 мм від ураженої ділянки тіла або безпосередньо торкаються її. Навколо індукторів створюється змінне магнітне поле, яке проникає в м'які тканини хворого на глибину 3—4 або 7—8 см залежно від того, застосовується один чи обидва індуктори.

 

 

Рисунок 2.25