Министерство сельского хозяйства российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ставропольский государственный аграрный университет хащенко А.

9.3

Какие – либо физиологические эффекты можно получить только при превышении уровня напряженности геомагнитного поля в тысячу раз. Пороговая чувствительность организма к постоянному магнитному полю составляет 8 мТл.

Постоянное магнитное поле оказывает воздействие на биологические системы, которые в нем находятся. В научной литературе имеются сведения о морфологических изменениях у животных и растений после пребывания в постоянном магнитном поле, влиянии на нервную систему, изменении характеристик крови. В настоящее время физическая природа воздействия постоянного магнитного поля на живые объекты активно изучается.

Первичными физическим процессами при действии постоянного магнитного поля на организм могут являться:

1) магнитогидродинамическое торможение циркуляции крови и других жидкостей. В биологических жидкостях, представляющих собой проводники, при движении в магнитном поле возникают индукционные токи, которые тормозят движение проводника;

2) при прохождении электрических импульсов по нервному волокну на них действует сила Ампера, под влиянием которой волокно смещается и изгибается, появляется ток самоиндукции, тормозящий распределение импульса по волокну, вследствие чего искажается форма импульса;

3) многие молекулы обладают магнитным моментом. В магнитном поле на молекулу с магнитным моментом будет действовать механический момент, ориентирующий молекулу в определенном направлении. Изменение ориентации биологически активных молекул в растворах отражается на кинетике биохимических реакций и проницаемости клеточных мембран;

4) на каждый движущийся электрон в проводнике с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Лоренца, вызывающая смещение электрона. В результате поток электронов прижмется к одной грани проводника и зарядит ее отрицательно, одновременно другая грань зарядится положительно и возникнет разность потенциалов. Это явление называется эффектом Холла и наблюдается в кровеносных сосудах;

5) внешнее магнитное поле меняет собственное магнитное поле живого организма.

Практическое применение. Магнитотерапия – использование постоянных магнитов для длительного локального воздействия на пораженную зону пациента. Конкретных сведений о первичном механизме действия в литературе нет. Имеются лишь сведения о различных лечебных эффектах. Относительно достоверными можно считать сведения о растворении различных солевых отложений в зонах подвижного или полуподвижного соединения костей.

В настоящее время с лечебной целью используют устройства разных типов.

1. Магнитоэласты, изготовленные из смеси полимерного вещества с порошкообразным ферромагнитным наполнителем. Наборы эластичных магнитов в корсете создают основу всевозможных радикулитных поясов. Магнитная индукция 8-16 мТл.

2. Магниты кольцевые, пластинчатые, дисковые. Магнитная индукция 60-130 мТл.

3. Микромагниты – намагниченные иглы, шарики, клипсы (для магнитопунктуры). Магнитная индукция 60-100 мТл.

4. Пластинчатые магниты используют в виде браслетов, носимых на запястье пациента. Магнитная индукция 20-70 мТл.

Кроме того, различные сильные постоянные магниты применяются в клинической, особенно хирургической практике для извлечения магнитных инородных тел.

9.4

Переменное магнитное поле обязательно порождает переменное электрическое поле.

Если проводящее тело оказывается в переменном магнитном поле, то в нем индуцируются вихревые токи. Если таким телом является организм млекопитающего или часть организма, то возникновение вихревых токов, индуцированных переменным магнитным полем, вызовет нагрев тела.

Количество теплоты, выделяющееся в биологической ткани, находящейся в переменном магнитном поле, пропорционально квадратам частоты и индукции переменного магнитного поля и обратно пропорционально удельному сопротивлению:

, (9.7)

где k – коэффициент, зависящий от конкретных условий облучения.

Практическое применение.

Импульсная магнитотерапия – лечебное использование импульсов магнитного поля низкой частоты 0,125 – 1000 имп/с магнитная индукция не более 100 мТл. Высокая эффективность данного метода обусловлена пороговой чувствительностью организма 0,1 Тл.

Высокочастотная магнитотерапия (индуктотермия – наведение тепла). Магнитное поле с частотами 10-15 МГц создается с помощью катушки с током, внутрь которой помещают часть тела. Прогрев тканей при индуктометрии различен в зависимости от глубины рассматриваемой точки из-за неоднородности магнитного поля. В результате выделения тепла происходит равномерный локальный нагрев облучаемой ткани на 2-4 градуса на глубину 8-12 см, а также повышение температуры тела пациента на 0,3-0,9 градуса.

При индуктометрии сильнее нагреваются ткани с интенсивным кровоснабжением, например мышцы, то есть ткани, обладающие относительно высокой электропроводностью. Напротив, такие ткани, как жировая, будут нагреваться относительно слабо.

Необходимо отметить, что применение в ветеринарной практике индуктометрии ограничено вследствие сложности проведения дозиметрии. Величину магнитной связи индуктора с тканями обрабатываемого животного определить трудно, поэтому невозможно определить энергию колебаний, поглощенную тканями. В медицине для этого используют субъективный показатель – ощущения пациента.
Вопросы для самоконтроля.

1. Дайте определение магнитного поля.

2. Дайте определение вектора магнитной индукции.

3. Сформулируйте правило для определения направления вектора магнитной индукции.

4. Дайте определение линиям магнитной индукции и укажите их отличие от линий напряженности электрического поля.

5. Сформулируйте закон Био – Савара - Лапласа.

6. Дайте определение относительной магнитной проницаемости.

7. Дайте определение напряженности магнитного поля.

8. Дайте определение вектора намагниченности вещества.

9. Расскажите о диамагнетиках.

10. Расскажите о парамагнетиках.

11. Расскажите о ферромагнетиках.

12. Расскажите о магнитных свойствах тканей организма.

13. Что такое магнитокардиография?

14. Расскажите о первичных физических процессах при действии постоянного магнитного поля на организм.

15. Что такое магнитотерапия?

16. Расскажите о действии переменного магнитного поля на организм.

17. Расскажите об импульсной магнитотерапии.

18. Расскажите о высокочастотной магнитотерапии.
Задачи для самостоятельного решения.

51. В однородном магнитном поле 0,1 Тл расположен прямолинейный участок проводника с током 10А под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции. Определите силу, с которой поле действует на каждый сантиметр участка проводника.

52. Определите работу при перемещении на 50 см проводника длиной 20 см, по которому течет ток 10А, в однородном магнитном поле с индукцией 0,7Тл. Вектор индукции поля, направления перемещения проводника и тока взаимно перпендикулярны.

53. Электрон, пройдя разность потенциалов 300 В, влетает в магнитное поле с напряженностью перпендикулярно индукции поля. Определите радиус его траектории.

54. По прямому бесконечно длинному проводу идет ток 8А. Определите напряженность магнитного поля в точке, лежащей на расстоянии 0,3 м от провода.

Литература
Антонов В.Ф., Черныш А.М., Пасечник В.И., Вознесенский С.А., Козлова Е.К. Биофизика: учебник для студентов высших учебных заведений. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. – 288 с.

Федорова В.Н., Степанова Л.А. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии. Лекции и семинары: учебное пособие. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. – 624 с.

Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика: учеб. Для вузов. – М.: Дрофа, 2003. – 560 с.

Ремизов А.Н., Максина А.Г. Сборник задач по медицинской и биологической физике: учебное пособие для вузов. – М.: Дрофа, 2001. – 192 с.

Белановский А.С. Основы биофизики в ветеринарии. – М.: Агропромиздат, 2003. – 271 с.

Бордовский Г.А. Физические основы естествознания: пособие для вузов. – М.: Дрофа, 2004. – 224 с.

Журавлев А.И., Белановский А.С., Новиков В.Э., Олешкович А.А., Пронин В.П., Ярош О.Г. Основы физики и биофизики. – М.: Мир, 2005. – 384 с.