Электромагнитное поле сверхвысокой частоты дециметровом диапазоне волн

Электромагнитное поле (ЭМП) сверхвысокой частоты (СВЧ) в дециметровом диапазоне волн (ДМВ) (частота колебаний 461,5 МГц, длина волн 65 см) в лечении кардиологических больных стало применяться совсем недавно. Этому безусловно способствовали успехи как в изучении биологического действия СВЧ-электромагнитных полей, так и углубление наших знаний о патогенезе наиболее распространенных заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Многочисленными исследованиями доказано проникновение энергии СВЧ в ткани организма (для ДМВ это исчисляется 9—13 см), эндогенное образование тепла без перегрева подкожного жирового слоя (для ДМВ), а также их возможность влиять на внутренние органы. Однако тепловые эффекты не идентичны таковым, вызываемым конвекционным теплом. Это связано с особенностями специфического влияния СВЧ-электромагнитных полей.

Специфичность действия электромагнитных колебаний СВЧ обусловлена избирательным поглощением их энергии молекулярными структурами клетки. Под влиянием микроволн малой интенсивности происходят конфармационные изменения в белках и белковых комплексах, сопровождающиеся повышением биологической активности.

Серия биофизических работ выявила прямое действие СВЧ-облучений на структуру клеточных мембран с изменением проницаемости их для отдельных ионов.

Имеются данные о том, что СВЧ-электромагнитные поля увеличивают образование свободных форм биологически активных веществ — серотонина, гистамина, кортикостероидных гормонов.

По мнению многих исследователей отечественной школы, биологическое действие СВЧ-электромагнитных полей определяется не только тепловым действием, но и осцилляторным. Экстратермическое действие проявляется при малых интенсивностях электромагнитного поля, при которых не определяется нагрев тканей. При этом в клетках происходят сложные физико-химические процессы, приводящие к изменениям их функциональной активности. По-видимому, в клинических условиях атермическое действие всегда сочетается с термическим, так как даже при минимальной интенсивности ДМВ (20 Вт) температура тканей в области воздействия повышается на 1,5°С на глубине 3—5 см.

Степень поглощения энергии тканями сравнительно высока (30—40% падающей энергии) и зависит от их диэлектрических свойств. Установлено, что ткани, хорошо снабженные кровью и обладающие высокой диэлектрической проницаемостью (мышцы, печень, мозг, печки, селезенка), более интенсивно поглощают энергию ДМВ. При этом повышение температуры тканей начинается с первых минут воздействия и достигает максимума к десятой минуте, а после прекращения воздействия наблюдается постепенное восстановление исходной температуры; это объясняется ускорением кровотока в тканях, что обеспечивает достаточно быстрое отведение тепла от места воздействия и устранение нежелательного перегрева тканей.

Повышение температуры тканей вызывает разнообразные реакции как за счет действия на сами ткани, так и влияния на местные терморецепторы и центры теплорегуляции.

К воздействию СВЧ-электромагнитных полей особенно чувствительна нервная система.

Умеренно тепловые интенсивности ДМВ, действуя на терморегуляционные центры, усиливают кровоток, повышают нейронную активность, способствуют включению в функционирование «молчащих» нейронов, активизируют генетический аппарат нервных клеток, стимулируют синтез белка.

В реализации реакций организма на воздействие ДМВ принимает участие сердечно-сосудистая система, высокочувствительная к данному физическому фактору. Направленность ее изменений зависит от интенсивности воздействия и исходного состояния системы. Например, исследования, проведенные на здоровых людях, показывают несущественные сдвиги частоты сердечных сокращений и АД, показателей центральной гемодинамики и ЭКГ, не выходящие за пределы физиологических колебаний.

В нашей работе было показано урежение сердечного ритма, умеренное снижение артериального давления, улучшение внутрисердечной гемодинамики и периферического кровообращения по результатам капилляроскопии и реовазографии при воздействии ДМВ на грудной отдел позвоночника у больных остеохондрозом и стабильной стенокардией.

Как уже говорилось, изменения кровотока в микроциркуляторном русле являются наиболее яркой физиологической реакцией на действие ДМВ.

Среди больных ишемической болезнью сердца (стабильная стенокардия, инфаркт миокарда во II фазе реабилитации) при отдельных воздействиях и в процессе курса ДМВ-терапии прослеживалась благоприятная динамика важного показателя процесса микроциркуляции — агрегации тромбоцитов.

Согласно полученным данным, после воздействия как отдельных процедур ДМВ, так и курса лечения независимо от зоны воздействия наблюдалось снижение повышенной в исходных данных агрегации тромбоцитов, индуцированной адреналином и АДФ. При мощности ДМВ 20 и 40 Вт отмечалась оптимальная динамика агрегации тромбоцитов, а при мощности 60 ВТ — отмечалось даже ее повышение.

Отчетливо проявилась однонаправленность вазодилатирующих реакций при всех применявшихся нами локализациях воздействия ДМВ, что свидетельствует о генерализованном характере реакций. Это подтвердилось данными термографии, проведенной на тепловизоре. Повышение температуры на 0,8—1,2°С выявилось в зонах, отдаленных от места воздействия ДМВ — лицо, кисти, стопы и голени. Повышение температуры выявлялось сразу после процедуры и сохранялось в течение часа.

Генерализованная вазодилатирующая реакция на локальное воздействие ДМВ позволяет сравнивать действие ДМВ с действием медикаментозных периферических вазодилататоров, уже нашедших свое место в лечении коронарной и сердечной недостаточности. Генерализованная вазодилатация, вызванная ДМВ, по-видимому, является одним из механизмов снижения периферического сосудистого сопротивления, обычно компенсаторно повышенного при сердечной недостаточности даже в начальных стадиях. Снижение периферического сосудистого сопротивления приводит к увеличению сердечного выброса, что в наших исследованиях подтверждалось изменениями параметров центральной гемодинамики.

Определенная роль в перестройке центральной, периферической и регионарной гемодинамики, а также микрогемоциркуляции под влиянием воздействий ДМВ принадлежит изменениям вегетативной регуляции — ослаблению симпатических влияний и усилению парасимпатических. Это приводит к снижению тонуса артериальных и венозных сосудов, следовательно, к снижению послеи преднагрузки сердца.

При воздействии ДМВ на область сердца наряду с урежением частоты сердечных сокращений чаще и в большей мере, чем при воздействиях на удаленные от сердца зоны, выявлялись реакции со стороны кардиогемодинамики (укорочение времени изометрического сокращения и увеличение фазы изгнания) и ЭКГ.

Реакции легочной гемодинамики в виде снижения легочной гипертензии за счет уменьшения легочно-артериального сопротивления и улучшения венозного оттока из сосудов малого круга наблюдались на воздействия ДМВ в зоне шейно-грудного отдела позвоночника. В результате термографических исследований лица и ультразвуковой доплерографии сонных и глазничных артерий выявлено улучшение мозговой гемодинамики при локальном воздействии ДМВ на шейно-грудной отдел позвоночника. В других исследованиях нашего отделения показано улучшение почечной гемодинамики, снижение периферического сопротивления и уровня артериального давления при воздействиях ДМВ на поясничную область (зона проекции почек) у больных после операций в связи с вазоренальной гипертонией. Наиболее благоприятные изменения гемодинамики наблюдались при мощности ДМВ 40 Вт, по сравнению с мощностью 20 Вт.

Суммируя все наблюдавшиеся данные и привлекая данные литературы, можно сделать заключение, что в аспекте рассматриваемой проблемы лечения сердечно-сосудистых болезней наиболее важным проявлением действия ДМВ являются реакции конечного звена транспорта кислорода. В ответных реакциях сердечно-сосудистой системы принимают участие центральное звено кислородотранспортной функции сердечно-сосудистой системы (центральная гемодинамика), а также звено транспорта кислорода кровью.

Экспериментальными исследованиями на крысах с моделированным инфарктом миокарда показано, что воздействия ДМВ на область сердца повышают кровенаполнение сосудов микроциркуляторного русла миокарда и скорость кровотока в них, увеличивают количество функционирующих сосудов. Эти изменения наблюдались вокруг некротической зоны и в «интактных» отделах миокарда. Кроме того, установлено ускорение рубцевания зоны некроза по сравнению с контролем.

Очевидно непосредственное действие энергии дециметровых волн на сердце, достигаемое только при локальном воздействии на область сердца, усиливает их влияние на кровообращение и метаболизм миокарда.

Многочисленные экспериментальные и клинические исследования, проведенные у нас в стране и за рубежом, выявили изменения функции эндокринных желез и иммунологической реактивности при общем и локальном воздействии СВЧ-электромагнитных полей.

В экспериментальных работах Ю. Н. Королева (1982) было показано увеличение толщины пучковой зоны коры надпочечников и функциональной активности клеток этой зоны под влиянием воздействий ДМВ на область надпочечников.

Результаты изучения влияния ДМВ на течение моделированных в эксперименте иммуновоспалительных процессов подтвердили наличие эндокринного и иммунного ответов на воздействие ДМВ на надпочечники.

Получены экспериментальные доказательства повышения функции щитовидной железы при действии ДМВ на область ее проекции и стимулирование репаративных процессов при экспериментально вызванной язве желудка.

В наших совместных исследованиях с И. М. Касьяновой (1984) показано повышение уровня гормонов щитовидной железы при воздействии ДМВ на зону ее проекции наряду со снижением показателей аутоиммунных нарушений (содержание иммуноглобулинов) у больных первичным гипотиреозом с миокардиодистрофией.

Клиническое использование эндокринных эффектов ЭМП получило широкое применение в виде воздействия на надпочечники или трансцеребрального применения (воздействие на гипоталамус и гипофиз). При целом ряде воспалительных заболеваний, сопровождающихся нарушениями иммунной системы, показано противовоспалительное и десенсибилизирующее действие этого метода лечения.

В серии работ было показано противовоспалительное влияние при действии ДМВ на надпочечники наряду с благоприятной динамикой аутоиммунных процессов и глюкокортикоидной функции надпочечников. Как выражение благоприятного влияния лечения на проявления миокардита, наблюдалось улучшение сократительной функции миокарда.

Таким образом, важным выводом из проведенных работ по изучению действия ДМВ является возможность оказывать влияние на течение ключевых патологических процессов при заболеваниях сердечно-сосудистой системы.

Важно, что, используя локальные воздействия, можно моделировать ответы сердечно-сосудистой, нервной, гормональных систем. Воздействие ДМВ на область сердца позволяет усилить влияние на его кровообращение, метаболизм и сократительную функцию, а также на процессы репарации при его повреждении; воздействие на эндокринные железы — на гормональные и иммунные процессы.

Противопоказания: гипертиреоз, заболевания, сопровождающиеся кровотечением.

Одним из физических лечебных факторов, привлекающих в последнее время внимание клиницистов, является магнитное поле, к использованию которого имеется ряд предпосылок экспериментального и клинического характера.

В настоящее время с лечебными целями преимущественно применяется низкочастотное (50 Гц) переменное магнитное поле (ПеМП), обладающее более выраженным биологическим действием по сравнению с постоянными магнитными полями.

Переменное низкочастотное магнитное поле беспрепятственно проникает в живые ткани, однако интенсивность магнитного поля заметно убывает по мере его удаления от источника. Глубина проникновения низкочастотного магнитного поля от терапевтического аппарата «Полюс-1» равна 3—5 см.

Биологические эффекты магнитных полей изучаются на всех уровнях организма, начиная от субмолекулярного и до системных проявлений. Мы не касаемся и сложных физических, физико-химических и биохимических процессов, к которым приводит взаимодействие магнитного поля с тканями, процессов трансформации энергии, так как они изложены в монографиях и научных обзорах. В качестве интересующей нас проблемы лечебного действия магнитного поля укажем только на значение наведенной электродвижущей силы в регуляции некоторых биологических эффектов, прежде всего со стороны системы сосуды — кровь.

Если представить, что кровеносные сосуды являются неподвижными электродами, то движение по ним крови, обладающей хорошей электропроводностью в магнитном поле, наводит электрическую разность потенциалов. При этом действию электрических токов смещения и проводимости подвергаются клеточные и неклеточные компоненты крови, эндотелий сосудов, что обусловливает избирательное влияние магнитного поля на проницаемость мембран для отдельных ионов, реологические свойства крови, агрегацию и адгезию форменных элементов, свертываемость крови, микрогемоциркуляцию и метаболизм сосудистой стенки. Поэтому одним из ведущих механизмов действия магнитного поля является их влияние на процессы микроциркуляции.

Направленность этих изменений зависит от интенсивности воздействующего магнитного поля, локализации воздействия.

Таким образом, воздействие ПеМП на область сердца в большей мере проявлялось снижением агрегации тромбоцитов и активизацией фибринолиза наряду со снижением свертывающих свойств крови, что, возможно, связано с влиянием ПеМП на большую массу крови в камерах сердца и миокарде, развитием физико-химических процессов, приводящих к изменению агрегации тромбоцитов и свертывающих свойств крови.

Следовательно, под влиянием курса лечения ПеМП происходит улучшение кровотока в микроциркуляторном русле, обусловленное комплексом механизмов: реологическими свойствами крови, коагуляцией и фибринолизом, центральной и периферической гемодинамикой и нейрогуморальными механизмами. По-видимому, несмотря на отсутствие изменений агрегации тромбоцитов, свертывающих свойств крови и фибринолитической активности, под влиянием воздействий ПеМП на сегментарную зону, изменение других механизмов, регулирующих микрогемоциркуляцию, в частности, нервных и нейрогуморальных, определяет корригирующее действие магнитотерапии на конечное звено кислородтранспортной функции сердечно-сосудистой системы.

К воздействию магнитных полей особо чувствительна нервная, эндокринная и сердечно-сосудистая системы. В основе реакций и систем организма на воздействие магнитного поля лежат рефлекторный и нейрогуморальный механизмы. Развитие общих реакций организма на магнитные поля осуществляется преимущественно через нервную и эндокринную системы. В фундаментальных исследованиях Ю. А. Холодова (1975, 1979) освещены вопросы реагирования нервной системы на всех ее уровнях, начиная от рецепторов и кончая высшими отделами центральной нервной системы. Эти изменения в общих чертах характеризуются снижением возбудимости нервных структур, замедлением проведения возбуждения по нерву, повышением функциональной активности нейронов и глиоцитов коры большого мозга.

Во многих клинических исследованиях отмечено седативное и обезболивающее действие ПеМП.

В экспериментальных исследованиях показано повышение гормональной активности эндокринных желез при воздействии магнитного поля на голову животных: глюкокортикоидной функции надпочечников, щитовидной железы, половых желез. При действии магнитным полем на отдаленные области гормональные эффекты были выражены значительно меньше.

В клиническом исследовании на больных стабильной стенокардией было показано повышение концентрации в крови кортизола, сниженного в исходных данных, и у половины больных — альдостерона после курса лечения ПеМП. Причем эти изменения отмечались только при воздействии на сегментарную зону (вегетативные ганглии шейно-грудного отдела), тогда как при воздействии на область сердца и процедурах плацебо (в контрольной группе) существенных изменений в концентрации этих гормонов в крови не обнаружено, что лишний раз подчеркивает опосредованное через нервную систему действие ПеМП на эндокринную систему.

Специальный интерес представляют реакции сердечно-сосудистой системы на воздействие ПеМП, изучавшиеся как в экспериментальных работах на изолированных органах и животных, так и в клинических работах на больных различными заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Воздействия на животных проводились локально на область сердца, у человека — на область сердца и отдаленные зоны. Происходили следующие гемодинамические изменения: урежение частоты сердечных сокращений, снижение артериального давления, замедление внутрижелудочковой проводимости, иногда нарушения сердечного ритма. При более высокой индуктивности магнитного поля и более длительных воздействиях были выявлены сложные нарушения сердечного ритма вплоть до остановки сердечной деятельности, и морфологические нарушения в миокарде и его сосудах.

Делая заключение о физиологическом и лечебном действии ПеМП, следует сказать, что этот вид физической терапии влияет на процессы микроциркуляции, на центральную и вегетативную нервную систему, обмен катехоламинов, рецепторный аппарат сердца и сосудов, на эндокринную систему, оказывает болеутоляющее и седативное действие. При этом мало изменяет центральную гемодинамику и, следовательно, не приводит к гемодинамической нагрузке сердца, что отличает его действие от многих других физических методов лечения. Таким образом, основные стороны действия ПеМП делают его применение патогенетически обоснованным при многих заболеваниях сердечно-сосудистой системы.

Противопоказания к применению переменного магнитного поля: выраженная артериальная гипотония.

В последние годы лазеры начали находить применение в лечении ряда сердечно-сосудистых заболеваний, а также в кардиохирургии и ангиохирургии.

Излучения оптических квантовых генераторов или лазеров представляют собой электромагнитные волны. Лазеры создают возможность при фокусировании получить очень высокую плотность мощности на небольшой площади облучения.

Применяют низкоэнергетическое лазерное излучение в виде наружных воздействий или внутривенных облучений.

При прохождении через ткани энергия излучения значительно ослабевает, вследствие этого глубина ее проникновения невелика (2—3 мм).

Механизм действия лазерного излучения, несмотря на широко проводимые исследования, пока не совсем ясен.

При контакте лазерного излучения с кожей снижается чувствительность рецепторного аппарата кожи, наблюдаются обезболивающий эффект и рефлекторные реакции многих систем организма. Развиваются изменения в микроциркуляции и ряд изменений в энергетическом потенциале клеток и активности ферментных систем, при этом не зарегистрировано нагревания тканей (повышения кожной температуры).

Важным механизмом действия низкоэнергетического лазера является избирательное действие на состояние гемостаза и реологических свойств крови. При применении лазерного излучения обнаружено снижение гиперкоагуляции крови, выражающееся в удлинении времени кровотечения и времени свертывания крови, снижении содержания фибринолиза, повышении фибринолитической активности крови, снижении агрегации тромбоцитов и вязкости крови.

Заслуживает внимания способность лазерного облучения повышать антиоксидантные свойства крови.

Согласно данным Е. Н. Мешалкина, В. С. Сергиевского (1981), прямое лазерное облучение сердца собак в течение 3 мин активизирует аэробный гликолиз, снижает количество молочной кислоты, увеличивает содержание креатинфосфата и повышает потребление кислорода миокардом.

Наиболее важным механизмом действия лазерного излучения в аспекте рассматриваемых предпосылок к лечебному применению этого физического фактора у кардиологических больных, вероятно, является его способность изменять процессы микроциркуляции: ускорить кровоток, снижать повышенную агрегационную способность тромбоцитов, процессы свертывания крови, активизировать фибринолитическую активность крови.

Незначительная глубина проникновения энергии лазерного излучения обусловливает его действие главным образом на кожу (ее нервно-сосудистый аппарат), являющуюся органом иммуногенеза. Вот почему основной областью терапевтического применения лазера являются заболевания кожи и воспалительные заболевания мышц, суставов, периферических нервов. Что касается лечебного применения лазерного излучения кардиологическим больным, то в настоящее время только разрабатываются подходы к наружному и внутривенному его применению в лечении ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, атеросклероза периферических сосудов. К числу наиболее важных предпосылок к тому является улучшение процессов гемостаза и микроциркуляции.

Общие противопоказания: злокачественные новообразования, активный туберкулез, системные заболевания крови, острые инфекционные заболевания.

Общими чертами действия преформированных физических факторов, как это вытекает из приведенных выше фактов, при определенных параметрах воздействия является благоприятное влияние на функциональное состояние центральной и вегетативной нервной системы и сопряженные с ним изменения функционирования гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, сердца, тонуса сосудов и процессов микроциркуляции. Следует отметить, что наиболее выраженное влияние на микроциркуляцию принадлежит физическим факторам, энергия которых во внутренних средах организма трансформируется в тепловую — электромагнитным волнам дециметрового диапазона (ДМВ).