Применение ММ-технологий в медицине и биологии

К началу III-го тысячелетия теория и практика взаимодействия слабого электромагнитного поля микроволнового диапазона (микроволновое воздействие) с живыми объектами разного уровня сложности складывается в серьезную биомедицинскую технологию, имеющая широкий охват сфер применения человеческой деятельности от фундаментальных аспектов до практического и даже бытового применения.

Однако, как всякая значимая технология, данная наука, несмотря на молодость, имеет глубокую и интересную историю развития и является частью мировой интеллектуальной культуры, объединяющей творческий вклад выдающихся учений всего мира, как наших современников, так и ученых прошлого.

В 1926 году выдающийся российский ученый В.И.Вернадский высказал гипотезу о том, что биосфера и ее фундаментальный компонент - живое вещество возникли на Земле как единая, неразделимая, целостная оболочка. С появлением на Земле человека, специфическая оболочка Земли биосфера начинает преобразовываться: интенсивность преобразований увеличивается по мере роста научного знания. С другой стороны, все живое и человек, как часть биосферы, постоянно испытывает влияние различных факторов внешней среды: света, температуры, влажности, гравитационного поля, барометрического давления, гелиофизических флуктуаций и т.д. Одним из наиболее действенных факторов окружающей среды являются электромагнитные поля естественного происхождения.

Биосфера, в понятии Вернадского, есть оболочка Земли, освоенная жизнью. Вещество биосферы пронизано энергией, источник которой располагается за пределами биосферы, в космическом пространстве. По существу, биосфера - область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космическое излучение в действенную земную энергию - электрическую, механическую, тепловую.

Спектр естественного солнечного излучения охватывает более двадцати порядков по длинам волн: от низкочастотного радиоизлучения до УФ, рентгеновского и гамма-излучения. Несмотря на такой колоссальный диапазон спектра электромагнитных волн лишь незначительная часть излучения Солнца и космического пространства проникает в атмосферу и достигает поверхности Земли. Это связано с затуханием в различных слоях атмосферы.

Максимум излучения лежит в видимой части электромагнитного спектра. Именно эта часть излучения в диапазоне длин волн (290 - 700) нм вносит основной вклад в энергоснабжение Земли и характеризуется солнечной постоянной (1373 . 20) Вт/м?.



Рис. 1.1 Диапазон электромагнитного изучения

"Защитные экраны" позволяют электромагнитному излучению свободно проникать на ее поверхность только в двух "окнах прозрачности": оптическом (L = 290 - 700 нм) и радиодиапазоне (L = 1 мм - 30 см).



Рис. 1.2. Электромагнитное излучение в пространстве

Поглощение в оптическом диапазоне изучено достаточно хорошо и нашло свое применение в медицине (лазерная терапия, цветовая терапия). Что же касается диапазона радиоволн, то здесь ситуация обстоит сложнее.

Последующие исследования показали, что поглощение в радиодиапазоне носит дискретный характер. В частности, в диапазоне l = 1 мм - 8 мм суммарное поглощение за счет кислорода на всей вертикальной трассе атмосферы может достигать 800 дБ.



Рис.1.3. а) Распределение энергии в солнечном спектре; б) Окна прозрачности . для проникающего на Землю солнечного и космического электромагнитного излучения



Рис.1.4 Спектры солнечного света вблизи Земли (1) и спектры поглощения кислорода (2) и озона (3).

Исследования, проведенные Н.Д. Колбуном, показывают, что при l = 2.5, 1.7, 0.9, 0.8 мм биообъекты могут реагировать на излучение, лишь незначительно превышающее некую пороговую спектральную плотность мощности S = 10-21 - 10-19 Вт/Гц.

Это утверждение носит название концепции "электромагнитной гомеопатии" по аналогии с известной в медицине гомеопатией, когда при малых дозах медикаментов достигаются существенные изменения, в организме, за счет того, что эти лекарства индивидуально подобраны.

По способу воздействия такие воздействия являются информационными, т.е. не зависят от мощности воздействия, а определяются параметрами воздействия (информации): частотой, глубиной и уровнем модуляции, поляризацией и другими параметрами. Информационные воздействия передаются через одну из систем передачи и обработки информации в организме (систему точек акупунктуры, нервную систему, гуморальную и, возможно, другие системы). При таких воздействиях необходимо, чтобы мощность возбуждающего сигнала превышала некоторый пороговый (минимальный) уровень, требуемый для возбуждения передающей системы.

Дальнейшее увеличение сигнала в определенных пределах уже не влияет на реакцию системы. Исторические первые исследования информационных дистанционных межклеточных взаимодействий были проведены в начале 40-х годов Александром Гавриловичем Гурвичем, профессором Московского Университета. А.Г.Гурвич занимался одной из самых сложных проблем биологии - морфогенезом. Гурвич пришел к мысли, что митоз - деление клеток надвое - возможен лишь при сочетании двух независимых факторов: фактор возможности - готовность клетки к делению и фактор осуществления - внешний импульс. Гурвич неожиданно предположил, что фактором возможности может быть какой-либо вид внешнего излучения. Опыт подтвердил это предположение! В настоящее время это излучение называется митогенетическое излучение Гурвича. Такое излучение испускают все ткани животных и растений, а также дрожжи, бактерии и др.

В 70-е годы на работы Гурвича обратил внимание немецкий физик Фриц Альберт Попп. Используя фоточувствительные умножители, Ф.Попп подтвердил многие результаты. С позиций современной квантовой физики Попп показал, что излучение биологических объектов как растительного, так и животного происхождения отличаются высокой когерентностью во в СЕМ°-диапазоне от ближнего УФ до ближнего ИК света. Когерентность биоизлучений, как правило, значительно выше когерентности луча современного лазера. Для объяснения этого была привлечена квантово-физическая теория физика Р.Дикке.

Г. Фрёлих в 1977-1988 гг. обосновал теоретически и получил экспериментальные доказательства факта продуцирования живыми клетками переменных электромагнитных полей. Им была развита общая теория когерентных колебаний в биологических системах. Согласно работам Г.Фрёлиха, биосистем имеется поляризационные (дипольные) колебания в диапазоне частот 100-1000 ГГц (3-0,3 мм), процессы жизнедеятельности клеток сообщают энергию локально возбужденным дипольным колебаниям ("биологическая накачка"). Система может перейти в метастабильное состояние, а из него в основное - возникает "гигантский диполь" как частный случай когерентного состояния биообъекта. Модель предполагает, что такие колебания охватывают части макромолекул, что напоминает низкотемпературную конденсацию Бозе-конденсата.

Таким образом, Гурвич предсказал в 20-х годах прошлого столетия существование межклеточных взаимодействий не только в оптическом, но и в миллиметровом диапазоне. И только спустя пол века академик Н.Д.Девятков теоретически обосновал и экспериментально подтвердил реальность таких взаимодействий.

Успехи современной биофизики и современного медицинского приборостроения связаны во многом с разработкой одной из самых плодотворных и увлекательных физических теорий нашего времени: необратимой неравновесной термодинамики, описывающей процессы самоорганизации и возникновения когерентных структур в химических, биологических и социальных системах. Автором этой замечательной теории является директор отделения физики и химии Брюссельского университета Илья Пригожин, лауреат Нобелевской премии 1977 года. [9].

Важным результатом новой неравновесной термодинамики является возможность получения устойчивых решений, далеких от состояния равновесия. Это утверждение является научной основой самоорганизации систем - то есть, возникновение когерентных состояний на основе хаотического взаимодействия некогерентных структур.

Это положение является основополагающим в физике. Теория нелинейной неравновесной термодинамики, разработанная И. Пригожиным и описывающая процессы в живом веществе, являются по существу, фундаментальной физической основой микроволновой терапии. Живой организм является принципиально неравновесной диссипативной и когерентной структурой и имеет спектр собственных частот. В частности, в 60-х годах академик Девятков Н.Д. с сотрудниками обнаружили резонансный характер взаимодействия излучения с биообъектами в ММ-диапазоне 30 - 300 Ггц. Показана так называемая "информационная" роль этого излучения, т.е. возможность управления биологическими процессами на уровне межклеточных взаимодействий. Огромной заслугой академика Н.Д. Девяткова является создание школы исследователей, ориентированных не только на конкретные практические результаты лечения, но и на разработку глубинных физических механизмов эффекта микроволновой терапии. В работах показана фундаментальная роль воды и её различных состояний об объяснении эффект

а микроволновой терапии. Предложен новый метод регистрации взаимодействий микроволн с различными биообъектами. Эти исследования были также проведены под руководством Н.Д. Девяткова.

Девятков Николай Дмитриевич(1907-2001)
Девятков Н.Д.- патриарх российской радиоэлектроники и ее применения в медицине, один из первых разработчиков микроволновых приборов.

Новое направление - освоение миллиметровой части спектра когерентных электромагнитных колебаний - начало свое развитие в 50е годы в СССР. Научно-исследовательский Институт "Исток" занимался этим направлением. Ведущими инженерами "Истока", при непосредственном участии Девяткова, разрабатывались лампы обратной волны, перекрывающие весь миллиметровый и субмиллиметровый диапазон длин волн. Эти разработки имели мировой успех. СССР стал мировым лидером в разработке микроволновых устройств. Советские ученые добились частоты 1250 ГГц, в то время как американские - только 300 ГГц. Выдающимся достижением НИИ "Исток" стала серия вакуумных приборов миллиметрового диапазона: клистронный генератор, клистронный усилитель и мазер на циклотронном резонансе. Выходная мощность имела рекордную величину - 10 кВт. В 1953 за свои великие достижения Девятков был избран член - корреспондентом АН СССР.

После многочисленных экспериментальных исследований применение низкоинтенсивных микроволн началось в клинических условиях. Множество приборов для микроволновой терапии, получивших одобрение МЗ СССР и РФ, было создано НИИ "Исток" для использования в медицинских учреждениях.

В 1993 Девятков был избран советником директората НИИ "Исток". Страна высоко оценила заслуги Девяткова. За его работу он был отмечен множеством медалей, званий, дипломов и премий. Являясь великим ученым, Девятков обладал поразительными человеческими качествами. Это был человек высокой эрудиции и культуры.

Девятков умер в 2001 г. С его смертью российская наука понесла тяжелую утрату.

Результаты многочисленных экспериментально-теоретических исследований легли в основу новейших методик лечения: микроволновой терапии, нашедших широкое применение в клинической практике. Обширный клинический опыт применения ММ-терапии отражен в трудах ученых и клиницистов школы академика Н.Д.Девяткова.

В работах Н. Д. Девяткова с соавторами анализируются методологические особенности ММ-терапии при лечении и реабилитации онкологических больных, на большом клиническом материале (802 больных) изучены эффективность протекторного и модификационного, противоонкологического и противометастатического действия результаты реабилитационной и паллиативной терапии.

Накоплен обширный клинический и экспериментальный материал, свидетельствующий об изменениях иммунного статуса больных людей и экспериментальных животных после воздействия мм-излучения низкой интенсивности, обусловленных изменением активности иммунокомпетентных клеток.

Иммуностимулирующий эффект ММ-терапии крайне важен для детей, страдающих частыми респираторными инфекциями органов. Показано положительное влияние микроволн на репопуляционный потенциал стволовых клеток, что особенно важно при решении проблемы повышения эффективности миелотерапии при заболеваниях кроветворной и иммунной систем человека, при лучевых поражениях, раке и других патологических состояниях, связанных с нарушением гемоиммунопоэза. Показано, что облучение крови язвенных больных in vitro приводит к восстановлению сниженной метаболической активности лейкоцитов, фагоцитарной активности нейтрофилов и моноцитов.

Ряд авторов показывает хороший эффект ММ-терапии в лечении детей с хроническими гастродуоденитами даже в качестве монотерапии, т. к. метод имеет выраженный иммуностимулирующий, трофический и противовоспалительный эффекты.

Продемонстрировано, что ММ-терапия снижает поглощение йода тиреоидной тканью. Это является экспериментальным обоснованием использования ММ-терапия в комплексном лечении интоксикации в качестве радиопротекторного воздействия.

Заболевания сердечно-сосудистой системы занимают первое место среди причин потери трудоспособности, инвалидности и смертности населения. Недостаточная эффективность и безвредность существующих методов лечения заставляет искать новые пути снижения сердечно-сосудистой заболеваемости. Таким новым эффективным методом является использование ММ-терапии, как монотерапии, так и компонента комплексной терапии. Так, при использовании традиционной медикаментозной терапии у больных гипертонической болезнью I стадии, функциональное состояние сердечно-сосудистой системы после окончания курса лечения не восстанавливается в достаточной степени, о чем свидетельствуют результаты велоэргометрической пробы, а при гипертонической болезни II стадии остается относительно высоким общее периферическое сопротивление . В то же время, применение ММ-терапии при гипертонической болезни I стадии достаточно полно восстанавливает компенсаторные возможности сердечно-сосудистой системы. При гипертонической болезни II стадии КВЧ-терапия оказыва

ет более благоприятное, нормализующее влияние на гемодинамику больных, снижая общее периферическое сопротивление, увеличивая сердечный индекс. Стойкий гипертензивный эффект получен у 80% больных гипертонической болезнью.

Доказана эффективность использования ММ-терапии как монотерапии, так и в комбинации с традиционной медикаментозной терапией при лечении больных ишемической болезнью сердца. При стенокардии ММ-терапия способствует уменьшению частоты приступов и переходу прогрессирующей стенокардии в стабильную, росту резервных возможностей и аэробной мощности миокарда, что коррелирует с показателем физической работоспособности больных. Использование ММ-терапии рассматривается как эффективный метод лечения коронарной недостаточности у больных стенокардией I-III функциональных классов, конкурирующий по своей значимости с медикаментозными методами коррекции.

ММ-терапия оказывает существенное нормализующее влияние на показатели системы свертывания крови при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, в частности, стенокардии, инфаркте миокарда. ММ-терапия оказывает положительное действие, прежде всего на антикоагулянтное звено системы свертывания крови.

Разрабатываются три новых клинико-физиологических направления, возникших из традиционной ММ-терапии: первичной рецепции, связанной с активностью внеклеточного вещества (коллагена) и внутриклеточных белков (белков теплового шока); эффекты и механизмы микроволнового воздействия на структуры тела, имеющие отношение к непосредственному выживанию человека (реанимационные точки и зоны); эффекты и механизмы миллиметрового воздействия на области крупных суставов, определяющие высокую курабельность больных с особыми состояниями сознания, а именно больных с фантомными синдромами и предположительно больных с вегетативными состояниями.

Доказана эффективность использования мм - терапии при лечении гастродуоденальных язв у неврологических больных, в комплексном лечении больных с гиперпластическими процессами в матке, лечении гинекологических заболеваний эрозивного характера, в гинекологии, в комбинированном лечении ортопедических больных, заболеваний урологического профиля, при лечении больных хроническим необструктивным бронхитом, бронхиальной астмой, у больных церебральным атеросклерозом, в профилактике и лечении парезов желудочно-кишечного тракта после операций на толстой кишке, при лечении детского церебрального паралича. Противовоспалительный эффект ММ-терапии используется и при лечении больных простатитом и нефритов.

На основе исследований проведенных академиком Девятковым и его сотрудниками возникло новое биомедицинское направление, вошедшее в состав классической физиотерапии - ММ-терапия. ММ-терапия является классическим примером информационного воздействия, при котором успех лечения определяется не энергетическими параметрами, а неким информационным набором. Академик Девятков на основе экспериментальных данных определил отдельные дискретные частоты, при которых биологический эффект воздействия оптимален. По мере накопления клинического опыта и появления все большего количества биологически значимых частот дальнейшее развития приборостроения пошло в двух направлениях: широкополосные излучатели шумового сигнала малой интенсивности и широкополосные излучатели с плавной электронной либо механической перестройкой частоты и возможностью подбора индивидуальных частот для воздействия.



Рис. 1.5 Средний прирост СПИ у больных диабетической ДПНП под влиянием ММ-терапии, 

А - СД I типа менее 5 лет, B - CД II типа менее 5 лет,

А1 - СД I типа более 5 лет,B1 - CД II типа более 5 лет.

В работах нижегородской школы ММ-терапии доказано уменьшение процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), активация антиоксидантных ферментов, и установлено, что именно это воздействие способствует цитопротекции и обеспечивает противовоспалительный, иммуностимулирующий, обезболивающий и нейротрофический эффекты. Получены хорошие результаты применения ММ-терапии при лечении одного из наиболее серьезных осложнений - диабетической полинейропатии.

При небольшой длительности заболевания (до 5 лет) миллиметровая резонансная терапия ( ММ-терапия), достоверно по отношению со стандартной группой, редуцирует ирритативно-болевой синдром как у пациентов СД I типа, так и СД II типа (на 77,3% и 68,0% - соответственно). При длительном течении заболевания ММ-терапия уменьшает выраженность ирритативно-болевого синдро-ма у больных СД I типа и СД II типа на 60,2% и 59,2% соответственно. Динамика скорости проведения импульса по нервному волокну (СПИ) - один их важных показателей эффективности проведенного лечения. Оказалось, что ММ-терапия достоверно увеличивает СПИ как у больных СД I типа, так и СД II типа.

У больных ДПНП, даже при небольшой длительности заболевания имеет место нарушение деформируемости эритроцита (34 . 4 %), что способствует еще большему усугублению эндоневральной гипоксии. ММ-терапия улучшает данный показатель на 28 % (? < 0,01).

Перспективным является использование мм-излучения для лечения рака. Результаты экспериментов опубликованы в журнале: "Anticancer research", 2002. Авторы: Giuseppe Chidichimo, Amerigo Beneduci, Maria Nicoletta, Maria Critelli, Renata De Rose, Yury Tkatchenko, Sergio Abonate, Sandro Triperi, Enrico Perrotta. Исследования проводились в Калабрийском Университете (Италия) с 1997 г.

Основной идеей исследования было изучение воздействия маломощного мм-излучения на рост раковых и здоровых клеток. Был использован широкий частотный диапазон в пределах 53.57-78.33 ГГц с мощностью радиационной плотности 2.7 х 10-17 Ватт/Гц. Радиационная энергия была достаточно низкой, чтобы не увеличивать температуру клеточных образцов (холодное облучение). Через день проводилась одночасовая терапия облучением трех устойчивых раковых клеточных линий человека, чем достигалось заметное ингибирование клеточного роста. Подобная терапия проводилась с двумя здоровыми клеточными линиями, что дало слабое стимулирование роста. При изучении микроскопии электронного сканирования облученных клеток MCF-7 и K562 обнаружилось, что мм-излучение вызвало глубокие морфологические изменения мембраны. В конечном счете, также был выявлен механистический признак, основанный на спектроскопии клеток миллиметровыми волнами: вода является первичным поглотителем этих электромагнитных волн. Эта работа является интересным доказательством того, что маломощное мм-излучение широкого диапазона, в определенном частотном диапазоне, может быть использовано в дальнейшем в качестве средства, вызывающего селективное ингибирование роста раковых клеток.

В настоящее время проводятся дальнейшие исследования по данной теме.



Рис.1.6 Химическая структура молекул и спектры их поглощения (N . число сопряженных двойных связей в молекуле)

Проблема взаимодействия низкоинтенсивных экзогенных электромагнитных полей с биологическими объектами в настоящее время представляется фундаментальной для науки и практики. Важную роль в этом взаимодействии играет вода - основной компонент живых систем, составляющей 65-98 % массы организма, которая выступает широкополосным поглотителем мм-волн. Показано, что слой воды толщиной 1 мм ослабляет падающее излучение длиной волны 8 мм в 100 раз, а длиной волны 2 мм - в 10000 раз. Считается, что КВЧ - излучение практически полностью затухает в покровных тканях организма на глубине 0,5-0,7 мм. Наблюдаемый, тем не менее, значительный биологический эффект КВЧ-излучения обусловлен, вероятно, особым резонансным состоянием воды. На определенных частотах обнаружено явление резонансной прозрачности воды. Замечено, что "отклик" воды на воздействие КВЧ-излучения возможен также при частотах, не совпадающих с воздействующими. Выявлена "память воды" на предыдущее действие электромагнитных волн. По-видимому, молекулярные осцилляторы водной компоненты живого организма, самосинхронизируясь на резонансных частотах, представляют естественный внутренний источник и проводник миллиметровых волн. Однако многое еще в механизмах действия КВЧ - излучений на биосистемы остается неясным.



Рис.1.7. Динамика диеновых и триеновых конъюгатов при СД до 5 лет. % снижения содержания диеновых и триеновых конъюгатов



Рис.1.8. Динамика диеновых и триеновых конъюгатов при СД более 5 лет. % снижения содержания диеновых и триеновых конъюгатов



Рис. 1.9. Растения , одно из которых (слева) было облучено ММ-волнами; второе - без облучения

(C) А.М. Кожемякин


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить