Что излучает ультрафиолет. Негативное воздействие УФ-лучей на человека. Искусственные источники УФ-излучения в медицине

Общая характеристика ультрафиолетового излучения

Замечание 1

Ультрафиолетовое излучение открыл И.В. Риттер в $1842$ г. Впоследствии свойства этого излучения и его применение подверглись самому тщательному разбору и изучению. Такие ученые как А. Беккерель, Варшавер, Данциг, Франк, Парфенов, Галанин и многие другие внесли в это изучение большой вклад.

В настоящее время ультрафиолетовое излучение широко применяется в разных областях деятельности. Пик активности по воздействию ультрафиолет достигает в интервале высоких температур. Появляется этот вид спектра, когда температура доходит от $1500$ до $20000$ градусов.

Условно диапазон излучения делят на 2 области:

Ближний спектр , который от Солнца через атмосферу доходит до Земли и имеет длину волны $380$-$200$ нм;
Далекий спектр поглощается озоном, кислородом воздуха и другими компонентами атмосферы. Исследовать этот спектр можно при помощи специальных вакуумных устройств, поэтому его называют ещё вакуумным . Длина его волны $200$-$2$ нм.

Ультрафиолетовое излучение может быть ближним, дальним, экстремальным, средним, вакуумным, причем каждый его вид имеет свои свойства и находит свое применение. Каждый вид ультрафиолетового излучения имеет свою длину волны, но в обозначенных выше пределах.

Спектр ультрафиолетовых солнечных лучей , достигающих поверхности Земли, узок – $400$…$290$ нм. Получается, что Солнце не излучает свет с длиной волны короче $290$ нм. Так это или не так? Ответ на этот вопрос был найден французом А. Корню , установившим, что ультрафиолетовые лучи короче $295$ нм поглощаются озоном. На основании этого А.Корню предположил , что Солнце излучает коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Молекулы кислорода под его действием распадаются на отдельные атомы и образуют молекулы озона. Озон в верхних слоях атмосферы покрывает планету защитным экраном .

Предположение ученого подтвердилось тогда, когда человек сумел подняться в верхние слои атмосферы. Высота Солнца над горизонтом и количество ультрафиолетовых лучей, поступающих на земную поверхность, находятся в прямой зависимости. При изменении освещенности на $20$ % в $20$ раз уменьшится количество ультрафиолетовых лучей, дошедших до поверхности. Проведенные эксперименты показали, что на каждые $100$ м подъема на $3$-$4$ % увеличивается интенсивность ультрафиолетового излучения. В экваториальной области планеты, когда Солнце находится в зените, поверхность земли достигают лучи длиной $290$…$289$ нм. На земную поверхность за Полярным кругом поступают лучи с длиной волны $350$…$380$ нм.

Источники ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение имеет свои источники:

Природные источники;
Источники, созданные человеком;
Лазерные источники.

Природным источником ультрафиолетовых лучей является единственный их концентратор и излучатель – это наше Солнце . Самая близкая к нам звезда излучает мощнейший заряд волн, способных пройти через озоновый слой и достичь земной поверхности. Многочисленные исследования позволили ученым выдвинуть теорию о том, что только с появлением озонового слоя на планете смогла зародиться жизнь. Именно этот слой защищает всё живое от вредного избыточного проникновения ультрафиолетового излучения. Способность к существованию белковых молекул, нуклеиновых кислот и АТФ стала возможна именно в этот период. Озоновый слой выполняет очень важную функцию, взаимодействуя с основной массой УФ-А, УФ-В, УФ-С, он обезвреживает их и не пропускает к поверхности Земли. Поступающее на поверхность земли ультрафиолетовое излучение имеет диапазон, который колеблется в пределах от $200$ до $400$ нм.

Концентрация ультрафиолета на Земле зависит от целого ряда факторов:

Наличия озоновых дыр;
Положения территории (высота) над уровнем моря;
Высота самого Солнца;
Способности атмосферы рассеивать лучи;
Отражающей способности подстилающей поверхности;
Состояния облачных паров.

Искусственные источники ультрафиолета, как правило, создаются человеком. Это могут быть сконструированные людьми приборы, устройства, технические средства. Создаются они для получения нужного спектра света с заданными параметрами длины волны. Цель их создания заключается в том, чтобы полученное ультрафиолетовое излучение можно было с пользой применить в разных областях деятельности.

К источникам искусственного происхождения относятся:

Обладающие способностью активировать синтез витамина D в коже человека эритемные лампы . Они не только предохраняют от заболеваний рахитом, но и лечат это заболевание;
Специальные аппараты для соляриев , предупреждающие зимнюю депрессию и дающие красивый естественный загар;
Применяющиеся в помещениях для борьбы с насекомыми лампы-аттрактанты . Для человека они не представляют опасности;
Ртутно-кварцевые устройства;
Эксилампы;
Люминесцентные устройства;
Ксеноновые лампы;
Газоразрядные устройства;
Высокотемпературная плазма;
Синхротронное излучение в ускорителях.

К искусственным источникам ультрафиолета относятся лазеры , работа которых основана на генерации инертных и не инертных газов. Это может быть азот, аргон, неон, ксенон, органические сцинтилляторы, кристаллы. В настоящее время существует лазер , работающий на свободных электронах . В нем получают длину ультрафиолетового излучения равную той, которая наблюдается в вакуумных условиях. Лазерный ультрафиолет используется в биотехнологических, микробиологических исследованиях, масс-спектрометрии и др.

Применение ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение имеет такие характеристики, которые позволяют его применять в разных сферах.

Характеристики УФ-излучения:

Высокий уровень химической активности;
Бактерицидное воздействие;
Способность вызывать люминесценцию, т.е. свечение различных веществ разными оттенками.

Исходя из этого, ультрафиолетовое излучение может широко использоваться, например, в спектрометрических анализах, астрономии, медицине, в обеззараживании питьевой воды, аналитическом исследовании минералов, для уничтожения насекомых, бактерий и вирусов. Каждая область использует свой тип УФ со своим спектром и длиной волны.

Спектрометрия специализируется на идентификации соединений и их состава по способности поглощать УФ-свет определенной длины волны. По результатам спектрометрии спектры для каждого вещества можно классифицировать, т.к. они являются уникальными. Уничтожение насекомых основано на том, что их глаза улавливают коротковолновые спектры, невидимые для человека. Насекомые летят на этот источник и подвергаются уничтожению. Специальные установки в соляриях подвергают тело человека воздействию УФ-А . В результате в коже происходит активизация выработки меланина, что придает ей более темный и ровный цвет. Здесь, конечно, важно защитить чувствительные зоны и глаза.

Медицина . Применение ультрафиолета в этой области тоже связано с уничтожением живых организмов – бактерий и вирусов.

Медицинские показания лечения ультрафиолетом:

Травма тканей, костей;
Воспалительные процессы;
Ожоги, обморожения, кожные заболевания;
Острые респираторные заболевания, туберкулез, астма;
Инфекционные заболевания, невралгии;
Заболевания уха, горла, носа;
Рахиты и трофические язвы желудка;
Атеросклероз, почечная недостаточность и др.

Это далеко не весь перечень заболеваний, для лечения которых используется ультрафиолет.

Замечание 2

Таким образом , ультрафиолет помогает медикам спасать миллионы человеческих жизней и возвращать им здоровье. Используется ультрафиолет и для обеззараживания помещений, стерилизации медицинских инструментов и рабочих поверхностей.

Аналитическая работа с минералами . Ультрафиолет вызывает у веществ люминесценцию и это дает возможность использовать его для анализа качественного состава минералов и ценных горных пород. Очень интересные результаты дают драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни. При облучении их катодными волнами, они дают удивительные и неповторимые оттенки. Голубой цвет топаза, например, при облучении высвечивается ярко-зеленым, изумруд – красным, жемчуг переливается многоцветьем. Зрелище потрясающее, фантастическое.

Разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Хлорид серебра белого цвета в течение нескольких минут темнеет на свету. Разные участки спектра по-разному влияют на скорость потемнения. Быстрее всего это происходит перед фиолетовой областью спектра. Тогда многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента.

Идеи о единстве трёх различных частей спектра впервые появились лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля , Мачедонио Меллони и др.

Подтипы

В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргоновый лазер , азотный лазер , эксимерный лазер и др.), конденсированные инертные газы , специальные кристаллы, органические сцинтилляторы , либо свободные электроны , распространяющиеся в ондуляторе .

Также существуют ультрафиолетовые лазеры, использующие эффекты нелинейной оптики для генерации второй или третьей гармоники в ультрафиолетовом диапазоне.

Воздействие

Деградация полимеров и красителей

На здоровье человека

В наиболее распространённых лампах низкого давления почти весь спектр излучения приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 253,7 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

Относительная спектральная бактерицидная эффективность ультрафиолетового излучения - относительная зависимость действия бактерицидного ультрафиолетового излучения от длины волны в спектральном диапазоне 205 - 315 нм. При длине волны 265 нм максимальное значение спектральной бактерицидной эффективности равно единице.

Бактерицидное УФ-излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию. Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в основном используются в таких устройствах, как бактерицидные облучатели и бактерицидные рециркуляторы.

Обеззараживание воздуха и поверхностей

Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в обиходе часто называют просто бактерицидными лампами . Кварцевые лампы также имеют бактерицидный эффект, но их название обусловлено не эффектом действия, как у бактерицидных лампах, а связано с материалом колбы лампы -

Ультрафиолетовое излучение Солнца и искусственных источников в зависимости от длины волны делят на три диапазона:

- область А – длина волны 400-320 нм (длинноволновое ультрафиолетовое излучение УФ-А);
- область Б – длина волны 320-275 нм (средневолновое ультрафиолетовое излучение УФ-В);
- область С – длина волны 275-180 нм (коротковолновое ультрафиолетовое излучение УФ-С).

В действии длинно, средне и коротковолнового излучения на клетки, ткани и организм имеются существенные различия.

Область А (УФ-А) длинноволновое излучение оказывает разнообразное биологическое действие, вызывает пигментацию кожи и флуоресценцию органических веществ. УФ-А – лучи обладают наибольшей проникающей способностью, что позволяет некоторым атомам и молекулам тела избирательно поглощать энергию УФ-излучения и переходить в неустойчивое возбужденное состояние. Последующий переход в исходное состояние сопровождается выделением квантов света (фотонов), способных инициировать различные фотохимические процессы, прежде всего затрагивающие ДНК, РНК, белковые молекулы.

Фототехнические процессы вызывают реакции и изменения со стороны различных органов и систем, которые составляют основу физиологического и лечебного действия УФ – лучей. Происходящие в облученном УФ – лучами организме сдвиги и эффекты (фотоэритема, пигментация, десенсибилизация, бактерицидный эффект и др.) имеют четкую спектральную зависимость (рис. 1), что и служит основой дифференцированного применения различных участков УФ – спектра.

Рисунок 1 - Спектральная зависимость важнейших биологических эффектов ультрафиолетового излучения

Облучение средневолновыми УФ-лучами вызывает фотолиз белка с образованием биологически активных веществ, а воздействие коротковолновыми лучами чаще приводит к коагуляции и денатурации белковых молекул. Под воздействием УФ-лучей диапазонов В и С, особенно в больших дозировках, происходят изменения в нуклеиновых кислотах, в результате чего возможно возникновение клеточных мутаций.

В то же время длинноволновые лучи приводят к образованию специфического фермента фотореактивации, способствующего восстановлению нуклеиновых кислот.

Наиболее широко УФ-излучение используется с лечебными целями.
Используются УФ-лучи также для стерилизации и дезинфекции воды, воздуха, помещений, предметов и т. д.
Весьма распространено их применение с профилактическими и косметическими целями.
Применяют УФ-излучение и с диагностическими целями, для определения реактивности организма, в люминисцентных методах.

УФ-излучение – жизненно необходимый фактор, а его длительный недостаток ведет к развитию своеобразного симптомокомплекса, имеющего «световым голоданием» или «УФ-недостаточностью». Наиболее часто он проявляется развитием авитаминоза D, ослаблением защитных иммунобиологических реакций организма, обострением хронических заболеваний, функциональными расстройствами нервной системы и т. д.К контингентам, испытывающим «УФ-недостаточность», относятся рабочие шахт, рудников, метро, люди работающие в бесфонарныхи безоконных цехах, машинных отделениях и на Крайнем Севере.

Ультрафиолетовое облучение

Ультрафиолетовое облучение производится различными искусственными изделиями с отличными друг от друга длинами волн λ. Поглощение УФ-лучей сопровождается рядом первичных фотохимических и фотофизических процессов, которые зависят от их спектрального состава и определяют физиологическое и лечебное действие фактора на организм.

Длинноволновые ультрафиолетовые (ДУФ) лучи стимулируют пролиферацию клеток мальпигиевого слоя эпидермоса и декарбоксилирование тирозина с последующим образованием в клетках шиповидногослоя. Далее идет стимулирование синтеза АКТГ и других гармонов и т. д. Получаются различные иммунологические сдвиги.

ДУФ-лучи оказывают более слабое, чем другие УФ-лучи биологическое, в том числе и эритемообразующее действие. Для усиления чувствительности кожи к ним используют фотосенсибилизаторы, чаще всего соединения фурокумаринового ряда (пувален, бероксан, псорален, амминофурин и др.)

Это свойство длинноволнового излучения позволяет его применять при лечении кожных заболеваний. Метод ПУВА-терапии (используется и салициловый спирт).

Таким образом можно выделить основные характеристики лечебных эффектов ДУФ-лучей:

Лечебными эффектами являются

- фотосенсибилизирующий,
- пигментообразующий,
- иммуностимулирующий.

ДУФ-лучи, как и другие области УФ-излучения вызывают изменение функционального состояния ЦНС и ее высшего отдела коры головного мозга. За счет рефлекторной реакции улучшается кровообращение, усиливается секторная активность органов пищеварения и функциональное состояние почек.
ДУФ-лучи влияют на обмен веществ, прежде всего минеральный и азотный.
Широко применяют местные аппликации фотосенсибилизаторов при ограниченных формах псориаза. В последнее время с успехом в качестве сенсибилизатора используют УФ-В как обладающее большей биологической активностью. Комбинированное облучение УФ-А и УФ-В называют селективным облучением.
ДУФ-лучи используют как для местных, так и для общих облучений. Основными показаниями для их применения являются:

- кожные заболевания (псориаз, экзема, витилиго, себорея и др.)
- хронические воспалительные заболевания внутренних органов (особенно органов дыхания)
- заболевания органов опоры и движения различной этнологии
- ожоги, отморожения
- вялозаживающие раны и язвы, косметические цели.

Протвопоказания

- острые противовоспалительные процессы,
- заболевания печени и почек с выраженным нарушением их функций,
- гипертиреоз,
- повышенная чувствительность к ДУФ-излучениям.

Средневолновое ультрафиолетовое (СУФ) излучение обладает выраженным и разносторонним биологическим действием.

При поглощении квантов СУФ-излучения в коже образуются низкомолекулярные продукты фотолиза белка и продукты перекисного окисления липидов. Они вызывают изменения ультраструктурной организации биологических мембран, белково-липидных комплексов, мембранных ферментов и их важнейших физико-химических и функциональных свойств.

Продукты фотораспада активируют систему мононуклеарных фагоцитов и вызывают дегрануляцию лаброцитов и базофилов. В результате в облученной области и прилежащих тканях происходит выделение биологически активных веществ (кининн, простогландинн, гепарин, лейкотриены, тромбоксаны и др.) и вазоактивных медиаторов (ацетилхолин, гистамин), которые существенно увеличивают проницаемость и тонус сосудов, а также способствуют расслаблению гладкой мускулатуры. Вследствие гумаральных механизмов увеличивается количество функционирующих капилляров кожи, нарастает скорость местного кровотока, что ведет к формированию эритомы.

Повторные СУФ-облучения могут привести к появлению быстро исчезающей пигментации, способствующей повышению барьерной функции кожи, повышают ее холодовую чувствительность и резистентность к действию токсических веществ и неблагоприятных факторов.

Как эритемная реакция, так и другие сдвиги, вызываемые СУФ-лучами зависят не только от длины волны, но и от дозировки. В фототерапии его применяют в эритемных и субэритемных дозах.

Облучение СУФ-лучами в субэритемных дозировках способствует образованию в коже витамина D, который после его биотрансформации в печени и почках участвует в регуляции фосфорно-кальциевого обмена в организме. СУФ-облучение способствует образованию не только витамина D1, но и его изомера – эргокальцифемина (витамина D2). Последний обладает антирахитическим действием, стимулирует аэробный и анаэробный пути клеточного дыхания. СУФ-лучи в небольших дозировках также модулируют обмен других витаминов (А и С) вызывают активизацию метаболических процессов в облученных тканях. Под их влиянием активируется адаптационно-трофическая функция симпатической нервной системы, нормализуются нарушенные процессы различных видов обмена веществ, сердечнососудистая деятельность.

Таким образом СУФ-излучение обладает выраженным биологическим действием. В зависимости от фазы облучения можно получить эритему на коже и слизистых оболочках или проводить лечение в дозе, не вызывающей ее. Механизм лечебного действия эритемных и безэритемных доз СУФ различный, следовательно будут различными и показания к применению ультрафиолетового излучения.

Ультрафиолетовая эритема появляется на месте облучения УФ-В через 2-8 ч и связана с гибелью клеток эпидермиса. Продуты фотолиза белков поступают в ток крови и вызывают расширение сосудов, отек кожи, миграцию лейкоцитов, раздражение многочисленных рецепторов, ведущие к возникновению ряда рефлекторных реакций организма.

Кроме того, продукты фотолиза, попадающие в ток крови, оказывают гуморальное действие на отдельные органы, нервную и эндокринную системы организма. Явления асептического воспаления постепенно стихают к седьмому дню, оставляя после себя пигментацию кожи на месте облучения.

Основные лечебные эффекты СУФ-илучения:

СУФ –излучения являются витаминно образующий, трофостимулирующий, иммуномодулирующий – это субэритемные дозы.
Протиивовоспалиительный, анальгетический, десенсибилизирующий – это эритемная доза.
Бронхиальные болезни, астма, закаливание – это безэритемная доза.

Показания к местному применению УФ-В (субэритемные и эритемные дозы):

- острый неврит
- острый меозит
- гнойничковые заболевания кожи (фурукул, карбункул, сикоз и др)
- рожа
- трофические язвы
- вялозаживающие раны
- пролежни
- воспалительные и посттравматические заболевания суставов
- ревматоидный артрит
- бронхиальная астма
- острый и хронический бронхит
- острые респературные заболевания
- воспаления придатков матки
- хронический тонзиллит.

Безэритемные зоны ультрафиолетового излучения спектра В при общих облучениях организма ликвидируют явления Д-гиповитаминоза, связанного с недостатком солнечного света. Нормализует фосфорно-кальциевый обмен, стимулируют функцию симпатико-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем, повышают механическую прочность костной ткани и стимулируют образование костной мозоли, повышают сопротивляемость кожи организма и организма в целом к вредным факторам внешней среды. Уменьшаются аллергические и экссудативные реакции, повышается умственная и физическая работоспособность. Ослабляются другие нарушения в организме, вызванные солнечным голоданием.

Показания к общему применению УФ-В (безэритемные дозы):

- D-гиповитаминоз
- нарушение обмена веществ
- предрасположенность к гнойничковым заболеваниям
- нейродермит
- псориаз
- переломы костей и нарушение образования костной мозоли
- бронхиальная астма
- хронические заболевания бронхиального аппарата
- закаливание организма.

Противопоказания:

- злокачественные новообразования
- наклонность к кровотечениям
- системные заболевания крови
- тиреотоксикоз
- активный туберкулез
- язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки в стадии обострения
- гипертоническая болезнь II и III стадии
- далекозашедший атеросклероз артерий головного мозга и коронных артерий.

Коротковолновый ультрафиолетовый спектр излучения (КУФ) излучения.

УФ-излучение коротковолнового диапазона является активным физическим фактором, т. к. его кванты обладают наибольшим запасом энергии. Оно способно вызывать денатурацию и фотолиз нуклеиновых кислот и белков за счет избыточного поглащения энергии его квантов различными молекулами, в первую очередь ДНК и РНК.

При действии на микроорганизмы, на клетки это приводит к инактивации их генома и денатурации белка, что ведет к их гибели.

При излучении КУФ-лучей возникает бактерицидный эффект, т. к. прямое попадание их на белок гибельно для клеток вирусов, микроорганизмов и грибов.

КУФ-лучи вызывают после кратковременного спазма расширение кровеносных сосудов, прежде всего субкапелярных вен.

Показания к применению КУФ-излучений:

- облучение раневых поверхностей
- пролежни и миндалевидных ниш после тонзиллэктомин с бактерицидной цепью
- санация носоглотки при острых распиратурных заболеваниях
- лечение наружного отита
- обеззараживание воздуха в операционных, процедурных, ингаляториях, реанимационных отделениях, палатах больных, детских учреждениях и в школах.

Кожа и ее функция

Кожа человека составляет 18% от массы тела человека и имеет общую площадь 2м2. Состоит кожа из трех анатомически и физиологически тесно взаимосвязанных слоев:

- эпидермиса или надкожницы
- дермы (собственно кожа)
- гиподерма (подкожно жировая подкладка).

Эпидермис построен из различных по форме и строению, послойно расположенных эпителиальных клеток (эпитермоцитов). При этом каждая вышележащая клетка происходит из нижележащей, отражая определенную фазу ее жизни.

Слои эпидермиса распологаются в следующей последовательности (с низу в верх):

- базальный (Д) или зародышевый;
- слой шиповатых клеток;
- слой кератогиалиновых или зернистых клеток;
- эпейдиновый или блестящий;
- роговой.

Кроме эпидермоцитов в эпидермисе (в базальном слое) располагаются клетки, способные вырабатывать меланин (меланоциты), клетки Лагерганса, Гринстейна и др.

Дерма располагается непосредственно под эпидермисом и отделяется от него основной мембраной. В дерме различают сосочковый и сетчатый слои. Она состоит из коллагеновых, эластических и ретикулиновых (аргирофильных) волокон, между которыми располагается основное вещество.

В дерме, собственно, в коже находится сосочковый слой, богато снабженный кровеносными и лимфатическими сосудами. Здесь же имеются сплетения нервных волокон, дающие начало многочисленным нервным окончаниям в эпидермисе и дерме. В дерме заложены на различных уровнях потовый и сальные железы, волосяные фолликулы.

Подкожная жировая клетчатка является самым глубоким слоем кожи.

Функции кожи сложны и многообразны. Кожа выполняет барьерно - защитную, терморегуляторную, выделительную, обменную, рецепторную и т. д.

Барьерно – защитная функция, считающаяся главнейшей функцией кожи человека и животных, осуществляется за счет различных механизмов. Так, прочный и эластичный роговой слой кожи противостоит механическим влияниям и уменьшает вредное действие химических веществ. Роговой слой, являясь плохим проводником, предохраняет глубжележащие слои от высыхания, охлаждения и действия электрического тока.

Рисунок 2 – Строение кожи

Кожное сало, продукт секреции потовых желез и чешуйки отшелушивающегося эпителия образуют на поверхности кожи эмульсионную пленку (защитную мантию), играющую важную роль в предохранении кожи от воздействия химических, биологических и физических агентов.

Кислая реакция водно-липидной мантии и поверхностных слоев кожи, а также бактерицидные свойства кожного секрета являются важным барьерным механизмом для микроорганизмов.

В защите от световых лучей определенную роль играет пигмент меланин.

Электрофизиологический барьер является основным препятствием проникновения веществ в глубь кожи, в том числе и при электрофорезе. Он располагается на уровне базального слоя эпидермиса и представляет собой электрический слой с разнородными слоями. Наружный слой вследствие кислой реакции имеет «+» заряд, а обращенный внутрь «-». следует иметь в виду, что, с одной стороны, барьерно-защитная функция кожи ослабляет действие физических факторов на организм, а с другой стороны – физические факторы могут стимулировать защитные свойства кожи и тем самым реализовывать лечебные действие.

Физическая терморегуляция организма также является одной из важнейших физиологических функций кожи и имеет непосредственное отношение к механизму действия водолечебных факторов. Она осуществляется кожей путем теплоизлучения в виде инфракрасных лучей (44%) теплопроведения (31%) и испарения воды с поверхности кожи (21%). Важно отметить, что кожа с ее терморегуляторными механизмами играет большую роль в акклиматизации организма.

Секретно-экскреторная функция кожи связана с деятельностью потовых и сальных желез. Она играет важную роль в поддержании гомеостаза организма, в выполнении кожей барьерных свойств.

Дыхательная и резорбционная функция тесно взаимосвязаны. Дыхательная функция кожи, состоящая в поглощении кислорода и выделении углекислоты, в общем балансе дыхания для организма большого значения не имеет. Однако дыхание через кожу может значительно возрастать в условиях высокой температуры воздуха.

Резорбционная функция кожи, ее проницаемость имеют большое значение не только в дерматологии и токсикологии. Значение ее для физиотерапии определяется тем, что химический компонент действия многих лечебных факторов(лекарственных, газовых и минеральных ванн, грязелечения и др.) зависит от проникновения их составных ингредиентов через кожу.

Обменная функция кожи имеет специфические особенности. С одной стороны, в коже происходят только ей присущие обменные процессы (образование кератина, меланина, витамина D и др.), с другой – она принимает активное участие в общем обмене веществ в организме. Особенно велика ее роль в жировом, минеральном, углеводном и витаминном обменах.

Кожа является также местом синтеза биологически активных веществ (гепарина, гистамина, серотонина и др.).

Рецепторная функция кожи обеспечивает ее связь с внешней средой. Эту функцию кожа осуществляет в виде многочисленных условных и безусловных рефлексов благодаря наличию в ней упомянутых выше различных рецепторов.

Считают, что на 1 см2 кожи 100-200 болевых точек 12-15 холодовых, 1-2 тепловые, 25 точек давления.

Взаимосвязь с внутренними органами связана теснейшим образом – изменения кожи отражаются на деятельности внутренних органов, а нарушения со стороны внутренних органов сопровождаются сдвигами в коже. Эта взаимосвязь особенно четко проявляется при внутренних болезнях в виде так называемых рефлексогенных, или болевых, зон Захарина-Геда.

Захарьина-Геда зоны определенные области кожи, в которых при заболеваниях внутренних органов часто появляются отраженные боли, а также болевая и температурная гиперестезия.

Рисунок 3 – Расположение Захарьина-Геда зоны

Такие зоны при заболеваниях внутренних органов выявлены также в области головы. Например, боли в лобно-носовой области соответствует поражению верхушек легких, желудка, печени, устья аорты.

Боли в среднеглазичной области поражению легких, сердца, восходящей аорты.

Боли в лобно-височной области поражению легких, сердца.

Боли в теменной области поражению привратника и верхней части кишечника и т. д.

Зона комфорта область температурных условий внешней среды, вызывающих у человека субъективно хорошее теплоощущение без признаков охлаждения или перегрева.

Для обнаженного человека 17,3 0С – 21,7 0С

Для одетого человека 16,7 0С – 20,6 0С

Импульсная ультрафиолетовая терапия

НИИ энергетики машиностроения МГТУ им. Н. Э. Баумана (Шашковский С. Г. 2000 г) разработал портативный аппарат «Мелитта 01» для локального облучения пораженных поверхностей кожных покрытий, слизистых оболочек высокоэффективным импульсным ультрафиолетовым излучением сплошного спектра в диапазоне 230-380 нм.

Режим работы данного аппарата импульсный-периодический с частотой 1 Гц. В аппарате предусмотрена автоматическая генерация 1, 4, 8, 16, 32 импульсов. Выходная импульсная плотность мощности на расстоянии 5 см от горелки 25 Вт/см2

Показания:

- гнойно-воспалительные заболевания кожи и подкожной клетчатки (фурункул, карбункул, гидраденит) в начальный период гидратации и после хирургического вскрытия гнойной полости;
- обширные гнойные раны, раны после некрэктомии, раны перед и после проведения аутодермопластики;
- гранулирующие раны после ожогов термических, химических, радиационных;
- трофические язвы и вялозаживающие раны;
- рожистое воспаление;
- герпетическое воспаление кожи и слизистых оболочек;
- облучение ран перед первичной хирургической обработке и после нее с целью профилактики развития гнойных осложнений;
- обеззараживание воздуха помещений, салона автомобиля, автобуса и автомобиля скорой помощи.

Импульсная магнитная терапия с вращающимся полем и изменяющейся частотой повторения импульсов автоматически.

В основе лечебного действия лежат известные физические законы. На электрический заряд, движущиеся по кровеносному сосуду в магнитном поле, действует сила Лоренца, перпендикулярная вектору скорости заряда, постоянная в постоянном и знакопеременная, в переменном, вращающемся магнитном поле. Это явление реализуется на всех уровнях организма (атомарный, молекулярный, субклеточный, клеточный, тканевой).

Действие импульсной магнитной терапии низкой интенсивности оказывает активное влияние на глубоко расположенную мышечную, нервную, костную ткань, внутренние органы, улучшая микроциркуляцию, стимулируя обменные процессы и регенерацию. Электрические токи большой плотности, индуцированные импульсным магнитным полем, активизирую миелинизированные толстые волокна нервов, вследствие чего блокируется афферентная импульсация из болевого очага по спинальному механизму «воротного блока». Болевой синдром ослабляется или устраняется полностью уже во время процедуры или после первых процедур. По степени выраженности обезболивающего эффекта импульсная магнитная терапия сильно превосходит другие виды магнитной терапии.

Благодаря импульсным вращающимся магнитным полям появляется возможность индицирования в глубине тканей без их повреждений электрических полей и токов, значительной интенсивности. Это позволяет получить выраженный терапевтический противоотечный, обезболивающий, противовоспалительный, стимулирующий процессы регенерации, биостимулирующий эффекты действия, которые по степени выраженности превосходят в несколько раз лечебные эффекты, получаемые от всех известных аппаратов низкочастотной магнитотерапии.

Аппараты импульсной магнитной терапии являются современным эффективным средством лечения травматических повреждений, воспалительных, дегеративно-дистрофических заболеваний нервной и опорно-двигательной системы.

Лечебные эффекты импульсной магнитной терапии: анальгетический, противоотечный, противовоспалительный, вазоактивный, стимулирующий процессы регенерации в поврежденных тканях, нейростимулирующий, миостимулирующий.

Показания:

– заболевания и травматические повреждения ЦНС (ишемический инсульт головного мозга, преходящее нарушение мозгового кровообращения, последствия черепно-мозговой травмы с двигательными расстройствами, закрытые травмы спинного мозга с двигательными на рушениями, детский церебральный паралич, функционально истерические параличи),
- травматические повреждения опорно-двигательной системы (ушибы мягких тканей, суставов, костей, растяжение связок, закрытые переломы костей и суставов при иммобилизации, в стадии репаративной регенерации, открытые переломы костей, суставов, ранения мягких тканей при иммобилизации,в стадии репаративной регенерации, гипотрофия, атрофия мышц в результате гиподинамии, вызванной травматическими повреждениями опорно-двигательной системы),
- воспалительные дегенеративно-дистрофические повреждения опорно-двигательной системы (деформирующий остеоартроз суставов с явлениями синовита и без явлений синовита, распространенный остеохондроз, деформирующий спондилез позвоночника с явлениями вторичного корешкового синдрома, шейный радикулит с явлениями плечелопаточного переатрита, грудной радикулит, пояснично-крестцовый радикулит, анкилозирующий спондилоатрит, сколиотическая болезнь у детей),
- хирургические воспалительные заболевания (послеоперационный период после оперативных вмешательств на опорно-двигательном аппарате, коже и подкожной клетчатке, вялозаживающие раны, трофические язвы, фурункулы, карбункулы, флегмоны после хирургического вмешательства, маститы),
- заболевания бронхолегочной системы (бронхиальная астма легкой и средней степени тяжести, хронический бронхит),
- заболевания органов пищеварения (гипомоторно-эвакуаторные нарушения функции желудка после желудка и ваготомии, гипомоторная дисфункция толстой кишки, желудка и желчного пузыря, хронический гепатит с умеренным нарушением функции печени, хронический панкреатит с секреторной недостаточностью),
- заболевания сердечно-сосудистой системы (оккклюзионные поражения переферических артерий атеросклеротического генеза),
- урологические заболевания (камень в мочеточнике, состояние после литотрипсии, атония мочевого пузыря, слабость сфинкера и детрузора, простатит),
- гинекологические заболевания (воспалительные заболевания матки и придатков, заболевания, обусловленные гипофункцией яичников),
- хронический простатит и сексуальные расстройства у мужчин,
- стоматологические заболевания (пародонтоз, пломбировочные боли).

Противопоказания:

- выраженная гипотония,
- системные заболевания крови,
- наклонности к кровотечениям,
- тромбофлебит,
- тромбоэмболическая болезнь, переломы костей до иммобилизации,
- беременность,
- тиреотоксикоз и узловой зоб,
- абсцесс, флегмоны (до вскрытия и дренирования полостей),
- злокачественные новообразования,
- лихорадочное состояние,
- желчекаменная болезнь,
- эпилепсия.

Предупреждение:

Импульсную магнитную терапию нельзя применять при наличии имплантированного кардиостимулятора, так как индуцированные электропотенциалы могут нарушать его работу; при различных металлических свободно лежащих в тканях организма предметах (например, осколки при ранениях), если они находятся на расстоянии менее 5 см от индукторов, поскольку при прохождении импульсов магнитного поля предметы из электропроводных материалов (сталь, медь и др.) могут совершать движения и вызывать повреждения окружающих тканей. Воздействовать на область головного мозга, сердца и глаза не допускается.

Большой интерес представляет создание импульсных магнитных аппаратов низкой интенсивности (20-150 мТл) с частотой следования импульсов, приблизительно совпадающей с частотой собственных биопотенциалов органов (2-4-6-8-10-12 Гц). Это позволило бы оказывать биорезонансное воздействие на внутренние органы (печень, поджелудочная железа, желудок, легкие) импульсным магнитным полем и положительно влиять на их функцию. Уже известно, что положительно ИМП влияет на частоте 8-10 Гц на функцию печени у больных с токсическим (алкогольным) гепатитом.

Ультрафиолетовое излучение – форма оптического излучения, не видимая человеческому глазу, характеризующаяся более короткой длиной и большей энергией фотонов по сравнению со светом. Ультрафиолетовые лучи охватывают на спектре интервал между видимым и рентгеновским излучениями, в интервале длин волн 400-10нм. При этом область излучения в диапазоне 200-10нм называют далекой или вакуумной, а область в интервале 400-200 нм — ближней.

Источники УФ-излучения

1 Естественные источники (звезды, Солнце и пр.)

Только длинноволновая часть ультрафиолетового излучения космических объектов (290-400нм) способна достигнуть поверхности Земли. В тоже время коротковолновое излучение полностью поглощается кислородом и другими веществами, находящимися в атмосфере, на высоте 30-200км от земной поверхности. УФ-излучение звёзд в диапазоне длин волн 90-20нм почти полностью поглощается.

2. Искусственные источники

Излучение твёрдых тел, нагретых до температуры 3 тыс. кельвинов включает определенную долю УФ-излучения, интенсивность которого заметно увеличивается с возрастанием температуры.

Мощным источником УФ-излучения является газоразрядная плазма.

В различных отраслях производства (пищевой, химической и др. отраслях) и медицине используют газоразрядные, ксеноновые, ртутнокварцевые и др. лампы, баллоны которых изготовляют из прозрачных материалов — обычно кварца. Значительное УФ-излучение испускают электроны в ускорителе и специальные лазеры в никелеподобном ионе.

Основные свойства ультрафиолетового излучения

Практическое применение ультрафиолет обусловлено его основными свойствами:

— значительной химической активностью (способствует ускорению протекания химических, биологических процессов);

— бактерицидным эффектом;

— возможностью вызывать люминесценцию веществ — свечение с разной окраской испускаемого света.

Исследование на современном оборудовании спектров испускания/ поглощения/ отражения в УФ-диапазоне предоставляет возможность устанавливать электронную структуру атомов, молекул, ионов.

УФ-спектры Солнца, звёзд и различных туманностей позволяют получать достоверную информацию о процессах, возникающих в этих объектах.

Также ультрафиолет способен нарушать и изменять химические связи в молекулах, в результате могут происходить различные реакции (восстановление, окисление, полимеризация и пр.), что служит базой для такой науки, как фотохимия.

УФ-излучение способно уничтожать бактерии и микроорганизмы. Так, ультрафиолетовые лампы широко используются для дезинфекции в местах массового нахождения людей (медицинские учреждения, детские сады, метро, вокзалы и пр.).

Определенные дозы УФ-излучения способствуют формированию на поверхности кожи человека витамина D, серотонина и др. веществ, оказывающих влияние на тонус и активность организма. Чрезмерное воздействие ультрафиолета приводит к ожогам, ускоряет процесс старения кожи.

Ультрафиолетовое излучение активно используется и в культурно-развлекательной сфере – для создания серии уникальных световых эффектов на дискотеках, сценах баров, театров и пр.

ультрафиолетовое излучение

Открытие инфракрасного излучения побудило немецкого физика Иоганна Вильгельма Риттера начать изучение противоположного конца спектра, прилегающего к его фиолетовой области. Очень скоро обнаружилось, что там располагается излучение с весьма сильной химической активностью. Новое излучение получило название ультрафиолетовых лучей.

Что же такое ультрафиолетовое излучение? И каково его влияние на земные процессы и действие на живые организмы?

Отличие ультрафиолетового излучения от инфракрасного

Ультрафиолетовое излучение, как и инфракрасное, представляет собой электромагнитные волны. Именно эти излучения ограничивают спектр видимого света с двух сторон. Оба вида лучей не воспринимаются органами зрения. Имеющиеся отличия в их свойствах вызвано разницей в длине волны.

Диапазон ультрафиолетового излучения, располагающегося между видимым и рентгеновским излучением, - достаточно широк: от 10 до 380 микрометра (мкм).

Основное свойство инфракрасного излучения - это его тепловое действие, тогда как важнейшей особенностью ультрафиолета является его химическая активность. Именно благодаря этой особенности ультрафиолетовое излучение оказывает огромное влияние на организм человека.

Влияние ультрафиолетового излучения на человека

Биологический эффект, оказываемый различными длинами ультрафиолетовых волн, имеет существенные различия. Поэтому биологи разделили весь УФ диапазон на 3 участка:

УФ-A лучи, это ближний ультрафиолет;
УФ-B - средний;
УФ-C - дальний.

Окутывающая нашу планету атмосфера, является своеобразным щитом, защищающим Землю от мощного потока ультрафиолетового излучения, идущего от Солнца.

Причём УФ-C лучи поглощаются озоном, кислородом, водяным паром и углекислым газом почти на 90%. Поэтому поверхности Земли в основном достигает радиация, содержащая УФ-A и небольшую долю УФ-В.

Наиболее агрессивным является коротковолновое излучение. Биологическое действие коротковолнового УФ-излучения при попадании на живые ткани могло бы оказывать достаточно разрушительное влияние. Но к счастью, озоновый щит планеты уберегает нас от его воздействия. Однако, не следует забывать, что источниками лучей именно этого диапазона являются ультрафиолетовые лампы и сварочные аппараты.

Биологическое действие длинноволнового УФ-излучения заключается преимущественно в эритемном (вызывающим покраснение кожи) и загарном действии. Эти лучи достаточно мягко воздействуют на кожу и ткани. Хотя существует индивидуальная зависимость кожи от воздействия УФ.

Также при воздействии интенсивного ультрафиолета могут пострадать глаза.

О влиянии ультрафиолетового излучения на человека знают все. Но в основном - это поверхностные сведения. Попробуем детальнее осветить эту тему.

Как влияет ультрафиолет на кожу (ультрафиолетовый мутагенез)

Хроническое солнечное голодание ведёт ко многим негативным последствиям. Точно так же, как и другая крайность - желание приобрести «красивый, шоколадный цвет тела» за счёт длительного пребывания под палящими солнечными лучами. Как и почему влияет ультрафиолет на кожу? Чем грозит неконтролируемое пребывание на солнце?

Естественно, что покраснение кожи, далеко не всегда приводит к шоколадному загару. Потемнение кожи происходит как результат выработки организмом красящего пигмента - меланина, как свидетельство борьбы нашего организма с травмирующим действием УФ части солнечного излучения. При этом, если покраснение - это временное состояние кожи, то потеря её эластичности, разрастание клеток эпителия в виде веснушек и пигментных пятен - это стойкий косметический дефект. Ультрафиолет, глубоко проникая в кожные покровы, может стать причиной ультрафиолетового мутагенеза, то есть повреждения клеток кожи на генном уровне. Самым грозным его осложнением является меланома - опухоль кожи. Метастазирование меланомы может привести к летальному исходу.

Защита кожи от УФ-излучения

Существует ли защита кожи от УФ-излучения? Чтобы защитить кожу от солнца, особенно на пляже, достаточно придерживаться нескольких правил.

Для защиты кожи от ультрафиолетового излучения необходимо использовать и специально подобранную одежду.

Как влияет ультрафиолет на глаза (электроофтальмия)

Ещё одним проявлением негативного воздействия ультрафиолетового излучения на организм человека является электроофтальмия, то есть повреждение структур глаза под воздействием интенсивного ультрафиолета.

Поражающим фактором при этом процессе является средневолновой диапазон ультрафиолетовых волн.

Часто это происходит при следующих условиях:

во время наблюдения за солнечными процессами без специальных приспособлений;
при яркой, солнечной погоде на море;
во время пребывания в горном, заснеженном районе;
при кварцевании помещений.

При электроофтальмии имеет место ожёг роговицы. Симптомами такого поражения являются:

усиленное слезотечение;
резь;
светобоязнь;
покраснение;
отёк эпителия роговицы и век.

К счастью, обычно глубокие слои роговицы не поражаются, и после заживления эпителия зрение восстанавливается.

Первая помощь при электроофтальмии

Описанные выше симптомы могут доставить человеку не только дискомфорт, но и настоящие страдания. Как оказать первую помощь при электроофтальмии?

Помогут следующие действия:

промывание глаз чистой водой;
закапывание увлажняющих капель;
солнцезащитные очки.

Компрессы из влажных пакетиков чёрного чая и сырого, тёртого картофеля отлично снимают резь в глазах.

Если помощь не возымела действия, обратитесь к врачу. Он назначит терапию, направленную на восстановление роговицы.

Всех этих неприятностей можно было бы избежать, используя солнцезащитные очки со специальной маркировкой - UV 400, которые полностью защитят глаза от всех видов ультрафиолетовых волн.

Применение ультрафиолетового излучения в медицине

В медицине существует термин «ультрафиолетовое голодание». Это состояние организма возникает при отсутствии или недостаточном воздействии солнечного света на организм человека.

Чтобы избежать возникающих при этом патологий, используют искусственные источники УФ-излучения. Их дозированное использование помогает справиться с зимним дефицитом витамина D в организме и повысить иммунитет.

Наряду с этим ультрафиолетовая терапия широко применяется для лечения суставов, дерматологических и аллергических заболеваний.

Ультрафиолетовое облучение также помогает:

поднять гемоглобин и понизить уровень сахара;
улучшить работу щитовидной железы;
восстановить работу дыхательной и эндокринной систем;
обеззараживающее действие УФ-лучей широко применяется для дезинфекции помещений и хирургических инструментов;
весьма полезны его бактерицидные свойства для лечения больных с тяжёлыми, гнойными ранами.

Как и при любом серьёзном воздействии на человеческий организм необходимо учитывать не только пользу, но и возможный вред от ультрафиолетового излучения.

Противопоказаниями для ультрафиолетовой терапии являются острые воспалительные и онкологические заболевания, кровотечения, II и III стадия гипертонической болезни, активная форма туберкулёза.

Каждое научное открытие несёт для человечества как потенциальные опасности, так и огромные перспективы его использования. Познание последствий воздействия ультрафиолета на человеческий организм, позволило не только минимизировать его негативное влияние, но и в полной мере применить ультрафиолетовое излучение в медицине и других сферах жизни.