Публикации

Синергетические аспекты в медицинских применениях электромагнитных волн КВЧ диапазона

Куликович Ю.Н., Соколовский И.И., Плаксин С. В., Погорелая Л.М.

Клиника доктора Куликовича
Институт транспортных систем и технологий НАН Украины «Трансмаг»

Аннотация. Разработаны устройство и методика физиокорреции организма человека с сочетанным использованием низкоинтенсивных электромагнитных полей и магнитных полей со специальными энергочастотными и поляризационными (векторно-частотными) характеристиками.

I. Введение
При разработке новых методов физиотерапии как фрагмента доказательной медицины необходимо стремиться к тому, чтобы воздействующий физиотерапевтический фактор обладал максимальным числом биотропных параметров. Практика показывает, что для достижения истинного терапевтического эффекта, то есть, чтобы лечение было симптоматическим, патогенетическим и этиотропным, использования в качестве физиотерапевтического фактора электромагнитного излучения (ЭМИ) диапазона крайне высоких частот (КВЧ), характеризующегося только интенсивностью и частотой излучения, явно недостаточно, и этому имеется много объяснений (например, [1]).

Весомым биотропным параметром низкоинтенсивного ЭМИ является его когерентность. Так, в [2] показано что при воздействии высококогерентного (ширина спектральной линии менее 10 кГц) миллиметрового излучения с длиной волны 9,5 мм от генератора дифракционного излучения (ГДИ) на биообъект - сетчатку изолированного глазного бокала Rana temporia обеспечивалось глубокое проникновение излучения в биологическую ткань, существенно превышающее общепринятые величины, определяемые из представлений о скин-эффекте. При этом под воздействием высококогерентного КВЧ сигнала осуществлялось взаимосвязанное возбуждение ансамбля клеток, причем сфазированность колебании клеток-осцилляторов была достаточно высока для того, чтобы обеспечивать взаимную синхронизацию колебаний значительного числа клеток под воздействием слабого КВЧ сигнала.

Не менее важным биотропным параметром ЭМИ является характер поляризации электромагнитной волны. В [1,3,4] показано принципиальная необходимость использования «несимметричных» электромагнитных полей то есть полей с правой-левой круговой или эллиптической поляризацией (а не линейно поляризованных) и эта необходимость обусловлена фундаментальными причинами - в биологический период живая материя и живое вещество Земли подвергались воздействию несимметричных космофизичеких факторов [5], что породило дисимметрию молекулярных, субклеточных и клеточных структур, анатомическую дисимметрию человека и зависимость физиологических процессов от пространственной структуры воздействующих физических факторов.

II. Основная часть
Существенного повышения биотропности физиотерапевтических факторов можно достичь при сочетанном воздействии на организм по меньшей мере двух физических агентов, синергетически взаимосвязанных, понимая под синергией классическое определение, введенное Германом Хакеном [6] - совместное согласованное действие нескольких факторов или средств для пространственно-временного упорядочения в самых разнообразных системах. Такой замечательной парой совместно и согласованно действующих на организм человека физических факторов являются магнитные и электромагнитные поля малой интенсивности, обладающие специфическими временными характеристиками и соответствующим образом ориентированные по отношению к структурам биообъекта и обеспечивающие отчетливо выраженные эффекты коллективных взаимодействий в процессах самоорганизации.

На рисунке представлено устройство магнито-милливолновой электромагнитной терапии, в котором реализованы вышеуказанные мотивы. источник инициирующего высококогерентного КВЧ излучения построен на базе высокодобротной колебательной системы, имеющей в своем составе; большую по модулю положительную реактивность введенный девиатор поляризации обеспечивает преобразование плоскополяризованной волны в волну с круговой поляризацией, при этом возможно получение как лево-, так и правополяризованной волны с целью согласования структуры воздействующего поля с пространственной архитектурой клеточной и субклеточной структур организма; быстродействующий амплитудный модулятор позволяет преобразовать изначально моночастотный сигнал в сигнал с линейчатым спектром, что позволяет легко подобрать индивидуальный спектр для конкретного пациента и конкретной нозологии. Кроме того, использование амплитудной модуляции с регулируемой в широких пределах глубиной модуляции позволяет привлечь дополнительные механизмы регуляции гомеостаза в рамках известной концепции о существовании в организме человека аутодиагностической и аутотерапевтической систем, требующих для своей активации агентов с различной интенсивностью [7].

В деталях на рис представлены: отрезок волновода 1, генераторный диод 2 (диод Ганна), подключенный через фильтр нижних частот 3 к источнику питания (на рисунке не показан), отрезок коаксиальной линии 4, короткоза мыкающий поршень 5, выходной волновод 6, узел крепления полупроводникового диода 7 ферритовый вкладыш 8, установленный в щелевом зазоре коаксиальной линии. К выходному волноводу 6 подключен электроуправляемый аттенюатор 9 на n-i-p-i-n диоде 10, подключенный через фильтр нижних частот 11 (проходной конденсатор) к источнику модулирующего напряжения (на рисунке не показан).

Аттенюатор 9 подключен к входу преобразователя типов волн 12, который преобразует электромагнитную волну типа Н-г, в волну типа Ни и конструктивно представляет собой плавный волноводный переход с прямоугольного поперечного сечения на круглое поперечное сечение. Выход преобразователя подключен к входу девиатора поляризации волн 13, который своим выходным концом входит в отверстие кольцевого магнита 14, обращенного к облучаемому участку тела пациента и непосредственно к нему примыкающего, причем обращенность северным или южным полюсом к биообъекту определяется конкретными терапевтическими задачами.

Введение магнитного вкладыша обеспечивает возможность гибкого оперативного управления частотой излучения с целью достижения определенных терапевтических задач. Введение источника многовекторного магнитного поля в виде кольцевого магнита (тороида), имеющего компоненты индукции магнитного поля как нормально и касательно ориентированные к биообъекту, так и компоненты, направление которых заключено в интервале углов 0-90° относительно нормально ориентированной к биобъекту компоненты, позволяет осуществить взаимодействие такого многовекторного поля с биоструктурами, имеющими различную пространственную ориентацию, в том числе и с кровеносными сосудами всех ориентации.

При этом, так как кольцевой магнит одной своей стороной непосредственно примыкает к телу пациента и так как воздействие осуществляется амплитудно- модулированным электромагнитным излучением, то за счет радиоакустического эффекта [8] в месте ввода ЭМИ возникают продольные (в направлении распространения электромагнитной волны) механические колебания на частоте амплитудной модуляции, которые осуществляют биомеханическую стимуляцию кровеносных сосудов Из-за периодического перемещения (колебаний) стенок сосудов под воздействием указанных колебании, суммированных с собственными колебаниями стенок сосудов за счет кровотока (изначально частоту модуляции ЭМИ выбирают равной или кратной частоте пульсаций крови), магнитное поле приобретает переменную компоненту, которая, таким образом, оказывается синхронизированной и сфазированной с указанной вегетососудистой компонентой. Такой аддитивный, синергетически взаимосвязанный, взаимообусловленный и взаимодополняющий процесс воздействия магнитных и электромагнитных полей и порожденных ими акустических полей носит многофакторный, комплексный характер, что, согласно концепции об афферентном синтезе как об одном из узловых механизмов, составляющих физиологическую архитектуру функциональной системы [9], делает более устойчивым формирование последней Кроме того, под влиянием ортогональных направлению кровотока компонент индукции магнитного поля согласно закону электромагнитной индукции на противоположных стенках кровеносных сосудов (обильно снабженных электрорецепторами) лежащих в плоскости, перпендикулярной магнитному полю и направлению кровотока, будет индуцироваться переменная ЭДС с частотой модуляции, амплитудное значение которой может быть определено численно [10].

В результате такого комбинированного воздействия полей на кровь электрически заряженные частицы крови, такие как ионы, получают вращательное движение и кровоток в ткани усиливается То есть, имеет место наложение на систему кровеносных сосудов магнитного поля различных ориентации поперек основного направления кровеносных сосудов и электрического поля поперек направления магнитного поля.

Причем, указанный механизм касается кровеносных сосудов самых различных ориентации.

Достижение такого физиотерапевтического эффекта является доминирующей целью подавляющего числа физиотерапевтических мероприятий.

На микроуровне аддитивность эффектов миллиметрового электромагнитного излучения и магнитного поля сказывается в том. что под воздействием указанных физических полей в молекулярной системе, состоящей из молекулы белка, окруженной молекулами водь. органическими веществами и органическими и неорганическими ионами (кальция, магния, цинка. калия, водорода), реализуется множество колебательных состояний.

Важную роль при этом играет структурированная под действием магнитного поля вода, в которой растворены молекулы биовещества.

Структура макромолекулы и структура воды, которая эту макромолекулу окружает, согласованы друг с другом. в смысле удовлетворения тем или иным условиям равновесия Локально дефектная биоструктура отражается в своем водном окружении и в отсутствие магнитного поля может быть нечувствительной к ЭМИ КВЧ. Магнитное поле достигает локально дефектных участков биоткани и перестраивает их в нужном направлении за счет структуризации водного окружения дефектных молекул Затем, в силу равновесности для системы структурированная вода - макромолекула происходит перестройка и самой молекулы.

Последняя становится чувствительной к электромагнитному излучению. Одним из возможных проявлений влияния ЭМИ-КВЧ на биомакромолекулу может быть увеличение толщины водного слоя, примыкающего к биологической мембране [11], то есть увеличение гидратации. Увеличение гидратации регуляторных белков на поверхности мембраны переводит последние из одного (функционально пассивного) в другое (функционально-активное) состояние. Рецепторные белки, испытавшие такой фазовый переход, оказывают решающее влияние на все процессы, происходящие в клетке [12].

К магнитным полям чувствительны и многочисленные простые молекулярные структуры, парамагнитные частицы, комплексы ион-белок (ионы в макроскопических полостях белковых макромолекул). При этом динамика ионных состояний внутри белковых макромолекул зависит о взаимной ориентации молекулы и пространственнои структуры воздействующего магнитного поля, от наличия компонент постоянного и переменного магнитного поля [13].

Рассматриваемое устройство такую возможность обеспечивает, что позволяет изменять активность белка и вызвать последующие биохимические сдвиги. Клинические и амбулаторные испытания в неврологии, стоматологии, гастроэнтерологии показали целесообразность введения в устройство указанных отличительных признаков (при этом в качестве базы для сравнения был использован серийно выпускаемый аппарат электромагнитной милливолновой терапии «ЭМИТЕР ОНС», который дорабатывался с учетом декларируемых положений).

При этом были установлены некоторые закономерности относительно необходимого направления циркуляции электромагнитного излучения: при воздействии на биологически активные точки меридиана желудка, желчного пузыря, перикарда, легких, сердца, мочевого пузыря - необходимо ЭМИ с правоциркулярно-поляризованной волной; при воздействии на точки меридиана поджелудочной железы, печени, тонкой кишки, почек необходимо ЭМИ с левоциркулярно-поляризованной волной; при комплексном лечении генерализованного пародонтита успешно достигалось устранение гиперемии и преодоление тромбогеморагического синдрома Успешно было применение такой методики и при лечении ряда неврологических заболеваний. Во всех случаях циркулярно поляризованное ЭМИ оказалось эффективнее линейно поляризованного.

III. Заключение
Таким образом, при удовлетворении определенных условий, предъявляемых к параметрам инициирующего милливолнового электромагнитного излучения и структуре постоянного магнитного поля, воздействующих на биообъекты совместно, достигается отчетливо выраженный синергетический эффект, обеспечивающий достижение ряда терапевтических эффектов, не достигаемых при воздействии указанных физиотерапевтических агентов раздельно.

IV. Список литературы
[1] Электромагнитная терапия в стоматологии / Ю.А. Луценко, СИ Соколовский, А.А. Яшин и др.: Под ред. Т И Субботиной - Тула: ТулГУ. 2002. - 228 с.

[2] Банников B.C., Веденский О.Ю., Ермак Г.П., Колесник ИЛ., Шестопалов В.П. //Докл. Акад. наук СССР, 1990. - Т 315, № 3. -С.733-737

[3] Житник Н.Е.. Соколовский СИ., Яшин А.А. и др. Вестник новых медицинских технологий, 2000 —Т.VII. № 1. — С 46-57

[4] Яшин А.А //Вестник новых медицинских технологий. 2000 - Т VII, № 2. -С.50-55

[5] Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. М.: Наука, 1998, - 520 с,

[6] Хакен Г Синергетика: Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах: Пер с англ. - М.: Мир, 1985. - 423 с.

[7] Чернавский Д.С, Карп В.П., Родштат И.В. / Сборн. докл Межд симп. «Миллиметровые волны нетепловой интенсивности в медицине». М.: ИРЭ АН СССР, 1 991. - Ч. 3, -С. 554-559.

[8] Ордынец А Г // Фундаментальные и прикладные аспекты применения миллиметрового электромагнитного излучения в медицине. К : ВНК «Отклик», 1989. - С. 127-128.

[9] СудаковК.В. Теория функциональных систем. М. Медицинский музей, 1996 - 95 с.

[10] Coppelen С. Jr and Hal K.V //Acta Chir Scand Suppl - 1967, - 368. -P. 3-37

[11] Емец М.Б., Фисун АИ. Межд. Крымская конференция «СВЧ техника и коммуникационные технологии» Материалы конференции. -Севастополь «Бебер» 2003 -с. 104

[12] Бецкий О.В., Лебедева Н.Н. Миллиметровые волны в биологии и медицине, 2001. - № 3(24). - с. 5-18 [13] В.Н. Бинги. Магнитобиология. Эксперименты и модели М: «Милта». - 2002 - с, 292-304

THE SYNERGETIC ASPECTS IN MEDICAL APPLICATIONS OF ELECTROMAGNETIC MICROWAVES

Sokolovskiy I. I., Plaksin S. V., Pogorelaya L.M. Abstract - The device and the method for human organism physiocorrection on the base of simultaneous using of the low-intensive electromagnetic fields and magnetic fields with the special energy-frequency and polarization (vector-frequency. characteristics are developed
i. Introduction
At the development of new methods of physiocorrection and physiotherapy as a fragment of evidential medicine it is necessary to aspire to that an influencing physical therapy factor possessed the maximal number of biotropic parameters. As practice shows for achievement of veritable therapeutic effect, that is, that medical treatment was symptomatic patogenetic and etiotropic, using as a physical therapy factoi of electromagnetic waves of the range of extremely high-frequencies (EHF), characterized only by intensity and frequency of radiation, obviously, is not enough
II. Main part
The substantial increase of biotropic physical therapy factors can be attained at simultaneous influence on the organism of at least two physical synergetic associate agents By a such remarkable pair physical factors, joint and concertedly operating on the organism of man, there are ihe magnetic and electromagnetic fields of small intensity possessing specific time characteristics and properly oriented in relation to the structures of bioobject and providing the distinctly expressed effects of collective interactions in the processes of self-organization.
On a microlevel the additive of effects of millimetric electromagnetic radiation and magnetic field consists in that under influence of the indicated physical fields in the moleculai system, consisting of the molecule of albumen, surrounded by the molecules of water, by organic matters and organic and inorganic ions, the great number of the oscillator states will be realized.
The developed device allows to change activity of albumen to cause subsequent biochemical changes and realize various-therapeutic functions.
III. Conclusion
Thus, at satisfaction of the certain conditions produced to the parameters of initiating mille wave electromagnetic radiation and structure of the steady magnetic field, influencing on bioobject jointly, the distinctly expressed synergetic effect. providing achievement of row of the therapeutic effects is achieved which is not achieved at influence of the separate indicated physical therapy agents