Физические параметры КВЧ излучения

На шкале ЭМИ КВЧ –диапазон располагается между инфракрасным излучением и сантиметровыми радиоволнами и включает частоты от 30 до 300 ГГц или длины волн от 10 до 1 мм.

В литературе, посвященной проблеме КВЧ воздействия, в основном, представлены результаты, полученные при использовании частот в диапазоне 30…120 ГГц.

В лечебной практике применяется когерентное излучение , при котором ЭМИ имеет определенную частоту, и «шумовое», которое является широкополосным излучением со случайно изменяющимися амплитудами и фазами волн. Используемые в медицине мощности излучения не превышают 1,0 …10,0 мВт. Глубина проникновения ММ ЭМИ в кожу и другие ткани не превышает 0,2 …0,5 мм.

Биологические эффекты КВЧ воздействия.

Анализ теоретических, экспериментальных и клинических работ , посвященных проблеме КВЧ-воздейтсвия, позволяет выделить три типа наблюдаемых эффектов:

• Специфические эффекты, связанные с частотой ММ ЭМИ,
• Неспецифические эффекты, связанные с зоной воздействия,
• Неспецифические эффекты, обусловленные развитием общего адаптационного синдрома (ОАС) , описанного Г.Селье.

Эфекты, связанные с частотой ЭМИ

Одной из наиболее интересных особенностей взаимодействия ММ ЭМИ с биологическими объектами является выраженная резонансная зависимость получаемых эффектов. Исследования, проведенные в клинических условиях, продемонстрировали наличие у человека «резонансных» частот, позволяющих получать стойкий лечебный эффект.

Эффекты , связанные с облучаемой зоной.

В некоторых работах имеются утверждения о развитии положительных клинических эффектов КВЧ-терапии , при применении « резонансной частоты», независимо от зоны воздействия.

Исследование реакций биосистем на КВЧ-воздействие установило, что афферентные сигналы, идущие с места поглощения ММ ЭМИ, несут определенную информацию лишь о месте нанесения раздражителя. Сегодня выявлена необходимость индивидуализации зоны воздействия для повышения эффективности клинического применения ММ волн.

Эффекты, обусловленные развитием общего адаптационного синдрома .

Согласно теории общего адаптационного синдрома (ОАС) Г.Селье при предъявлении биологическому объекту нового (количественно или качественно) фактора для обеспечения кратковременного приспособления и выживания включается общая или неспецифическая адаптационная реакция или ОАС.

По мере формирования специфического адаптационного синдрома или специфической резистентности организма наблюдается стихание выраженности ОАС. Характер адаптационных реакций определяется степенью « новизны» действующего фактора, его мощностью и состоянием биологического объекта. «Новизна» КВЧ фактора обусловлена тем, что естественное ММ ЭМИ космического происхождения не достигает поверхности Земли в связи с его интенсивным поглощением парами воды и молекулярным кислородом.

В настоящее время выдвинуто несколько гипотез по объяснению физических механизмов действия низкоинтенсивных ММВ на организм человека. Наиболее полной является гипотеза Н.Д.Девяткова и М.Б.Голанта, которая , хотя и носит дискуссионный характер, содержит ряд оригинальных положений:

1. организм человека состоит примерно из 10 в 15 степени клеток, каждая клетка – достаточно автономное образование. Для обеспечения согласованной работы такого сложного организма должны быть некоторые механизмы синхронизации функций.

2. гомеостаз организма связан с генерацией клетками электомагнитных полей в КВЧ-диапазоне. Амплитудночастотная характеристика излучения больного и здорового организма разные, поэтому любая патология – это патология клеток.

3. внешнее ЭМИ КВЧ имитирует собственное излучение организма в КВЧ диапазоне и в процессе терапии, выполняя функции синхронизирующего устройства, навязывает организму утрачиваемую в процессе заболевания «здоровую» ритмику. Внешнее излучение воздействует на собственную управляющую систему организма ( информационно-управляющую систему)

4. первичные события разыгрываются в клеточных мембранах (акустоэлектические волны) . добротность клеточной мембраны как резонатора определяет частотно-зависимые биологические эффекты миллиметрового излучения. Под воздействием этих волн возникают структурные элементы, выполняющие , например, роль антенн для связи между клетками. Временные структурные элементы существуют до тех пор, пока клетка (клетки) не восстановит свои нормальные функции.

5. передача информации на управляющие органы может осуществляться по нервным волокнам.

Таким образом, в соответствии с этой гипотезой , назначение КВЧ показано для восстановления регуляторных систем организма.

Другой подход к объяснению механизмов действия развивается в работах Ю.И.Хургина с соавторами. Здесь принципиальными являются следующие положения:

1.       первичной мишенью ММВ являются молекулы воды. Биологические макромолекулы и их ассоциации не могут быть первичной мишенью из-за низкой добротности этих систем и необходимости иметь мощную систему КВЧ-накачки.

2.       основные события также разыгрываются на мембранном уровне клетки. Но главными элементами являются мембранные рецепторы белковой природы(как вход регуляторных систем)

3.       взаимодействие молекул воды с белковыми молекулами в присутствии КВЧ-излучения определяет основные информационные функции клетки.

4.       непосредственно КВЧ-излучение в коже воспринимают молекулы квазигазовой фракции воды, при этом они увеличивают свою кинетическую (вращательную) энергию. Обмен энергиями между этими молекулами и молекулами, входящими в гидратную оболочку белков, приводит к термализации КВЧ-энергии.

5.       для белковых молекул существует критическая (триггерная) точка гидратации: когда удерживаемое количество молекул воды на поверхности белка не превышает 1/3 полной гидратной оболочки. При этом под действием КВЧ-излучения формируется функционално активная конформация белковых молекул.

6.       белковые молекулы в функциональном активном состоянии на поверхности клеток являются регуляторами физических и химических процессов, включенных в общую схему метаболизма, и нормализуют через белковые рецепторы жизненно важные функции клеток.

Можно предположить, что события могут развиваться следующим образом:

1.       в клетках увеличивается скорость синтеза АТФ (универсального источника энергообеспечения), имеется косвенное подтверждение этого обстоятельства в работе Ю.И.Петрова, выполненной с клетками растений;

2.       в клетках могут дополнительно вырабатываться биологически активные вещества, имеющие лечебные свойства. Такой вывод можно сделать на основании экспериментов, выполненных в МГУ с сине-зелеными водорослями (спирулиной).

3.       в клетках могу дополнительно синтезироваться вещества, влияющие на иммунный статус организма (оригинальные эксперименты, поставленные В.И. Говалло)

4.       в нормализации жизненно важных функций на уровне организма ведущая роль принадлежит центральной нервной системе.

Подтверждением этому являются исследования биоэнергетической активности неокортекса, проведенные Н.Н.Лебедевой: после длительной экспозиции (30-60 минут) возникает повышение тонуса коры больших полушарий мозга человека, т.е. неспецифическая реакция активизации. Оригинальной является физиологическая концепция КВЧ-воздействия, развиваемая в работах И.В.Родштата, сущность которой заключается в следующем:

Первичной мишенью являются молекулы воды, связанные с белковыми структурами кожного коллагена. Изменение вследствие этого электронного состояния коллагена и его пьезоэлектрических свойств обуславливает возбуждение чувствительных нежных волокон в кожных рецепторах – тельцах Руффини. Далее возможны возбуждение преанглионарных симпатических нейронов боковых рогов спинного мозга, возбуждение расположенных в вегететивных ганглиях МИФ-нейронов, которые выделяют в синоптические и сосудистые русла адреналин, нерадреналин и т.д. ,т.е., наряду с сенсорной информацией, КВЧ вызывает и биохимические реакции.

Д.С.Чярнавский и И.В.Родштат пытаются объяснить действие ММВ низкой интенсивности на организм теорией распознавания образов (применительно к проблеме нейрокомпьютинга) в сочетании с физиологической концепцией. Ключевыми являются понятия аутодиагностики (с этого, по мнению авторов, начинается процесс воздействия КВЧ-излучения на организм) и аутотерапии (когда организм начинает вырабатывать аутолекарства по данным аутодиагностики).

А.С.Ефимов , С.П.Ситько (1993) выделяют несколько стадий при воздействии электронных волн миллиметрового диапазона на организм человека:

• 1 стадия – характеризуется воздействием на «электромагнитный каркас» человека через канал, связанный с тем или другим органом;
• 2 стадия – эмоционально-сенсорный ответ на электромагнитное излучение;
• 3 стадия – мобилизация адаптивных гормонов , снятие болей и других симптомов болезни;
• 4 стадия – метаболические и иммунные изменения;
• 5 стадия – клеточно-молекулярное восстановление информационного состояния генома;
• 6 стадия – нормализация метаболических и физиологических процессов на уровне органов и систем.

Резюмируя существующие теории действия КВЧ-излучения на организм, можно отметить следующее. Под влиянием адекватных организму (по частоте, интенсивности и др.) ММВ передается информация здорового ритма ЭМП: восстановление которого является предпосылкой последующего восстановления функций и структуры как отдельных клеток, так и организма в целом. Информационным передатчиком ЭМП молекулам, клеткам , органам и др. с наибольшей вероятностью являются вода и молекулы полипептидов (цитомедины) как основные факторы межклеточного общения (информации).

При информационном воздействии используется слабый сигнал : незначительный средний нагрев тканей не является физиологически значимым. Информационный характер воздействия сопровождается , как правило, трансформацией волн внутри организма и использованием существующих в организме каналов передачи информации – нервных волокон и клеточной среды. Миллиметровые волны низкой интенсивности (или нетепловой интенсивности, т.к. нагрев поверхности биологического объекта не превышает 0,1 градус по Цельсию) относится к классу информационных сигналов, что определяет специфичность и разнообразие эффектов взаимодействия этих волн с различными биологическими объектами.

Воздействие миллиметровых волн является управляющим воздействием, а все изменения в организме происходят за счет его внутренних энергетических источников. При энергетическом истощении биологического объекта эффекта воздействия миллиметровыми волнами не наблюдается. На информационный характер воздействия указывает и другой факт. Многие исследователи отмечают, что эффект воздействия не зависит от места воздействия, т.е. воздействие наблюдается не весь организм в целом.

Важной особенностью взаимодействия низкоинтенсивных миллиметровых излучений с биологическими объектами является сильная частотная зависимость, т.е. на некоторых «резонансных» частотах наблюдается сильное воздействие, на других – воздействия нет. Причем миллиметровый диапазон чрезвычайно насыщен этими «резонансными» частотами (например, только в диапазоне длин волн от 5,5 до 7,5 мм их было обнаружено более 400). Различные «резонансные» частоты различным образом воздействуют на биологические объекты.

Воздействуя различными частотами , можно заставить клетки избирательно продуцировать определенные вещества (этот эффект был использован в фармакологии для повышения эффективности продуцирования ряда лекарственных веществ микроорганизмами), или интенсивно наращивать биомассу (например, в экспериментах с кормовой микроводорослью спирулиной прирост биомассы по сравнению с контролем составил 2505), или избирательно подавлять рост клеток одного типа по сравнению с другими (например, в экспериментах на животных с онкологическими заболеваниями избирательно подавлялись различные ростки кроветворения ответственные за онкологический процесс ) и т.д.

Отсутствие достаточного количества неопровержимых экспериментальных доказательств информационно-резонансного воздействия волн КВЧ –диапазона на организм , делает многие положения этой гипотезы уязвимыми для критики, однако, успешное использование ее основных принципов в клинической практике позволяет полагать, что она базируется на здоровой основе.