Взаимодействие электромагнитного излучения миллиметрового диапазона с кожей : физические аспекты и биологические эффекты

• Автор: Алексеев, Станислав Иванович
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 284 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ФИЗИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛН С
КОЖЕЙ И РОЛЬ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ В СИСТЕМНЫХ ЭФФЕКТАХ МИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛН (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1. Строение и функции кожи
1.1.1. Эпидермис
1Л.2. Дерма
1.1.3. Гиподерма
1.1.4. Содержаниеводыв коже
1.1.5. Придатки кожи
1.1.6. Кровеносные сосуды кожи
1.1.7. Сенсорные рецепторы кожи
1.2. Физическое взаимодействие миллиметровых волн с кожей
1.2.1. Диэлектрические свойства кожи
1.2.2. Поглощение ММВ в коже
1.2.3. Нагрев кожи при облучении ММВ
1.2.4. Модели, описывающие распределение температуры
в биологических тканях
1.3. Терапевтическое применение ММВ
1.4. Эффекты ММВ, вызывающие гипоалгезию
1.5. Эффекты ММВ на нервную, эндокринную и иммунную системы
1.6. Эффекты ММВ на нервные волокна, кожные рецепторы, нейроны
и их компоненты
1.7. Действие ММВ на клетки кожи и крови
1.8. Возможные механизмы действия ММВ на биологические объекты
1.9. Заключение
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Биологические объекты и добровольцы
2.2. Аппаратное обеспечение экспериментов с облучением ММВ и ДМВ
2.3. Приготовление гелей, фантомов кожи и образцов тонких поглощающих пленок
2.4. Методы измерения отражения ММВ
2.5. Моделирование взаимодействия ММВ со слоистыми структурами
2.6. Модели кожи
2.7. Определение диэлектрических свойств разных слоев кожи
2.8. Определение гидратации кожи
2.9. Методы расчетов распределения Е-поля и УПМ в области диэлектрической
неоднородности в среде
2.9.1. Двухмерный импедансный метод
2.9.2. БОТО метод
2.9.2.1. Модель кровеносного сосуда в дерме
2.9.2.2. Модели кровеносного сосуда в жировом слое мыши
2.9.2.3. Модель термопары на поверхности кожи
2.9.2.4. Модель мембраноформирующего отверстия в тефлоновой перегородке
2.9.2.5. Квазистатическое приближение
2.9.2.5.1. Кровеносные сосуды, пронизывающие жировой слой
2.92.52. Мембраноформирующие отверстия в тефлоновой
перегородке
2.10. Методы измерения температуры в растворе и коже во время облучения ММВ
2.11. Регулирование перфузии крови и ее измерение
2.12. Моделирование нагрева кожи во время облучения ММВ
2.12.1. Модель 3. Нагрев многослойной кожи
2.13. Моделирование нагрева мембраноформирующего отверстия в тефлоновой
перегородке при облучении ДМВ
2.14. Формирование БЛМ и регистрация ионных токов во время облучения ММВ и

2.15. Метод диализа нервных клеток
2.15.1. Регистрация быстрого калиевого тока
2.15.2. Регистрация кальциевого тока
2.16. Метод безартефактной регистрации ионных токов нейронов во время ММВ-
облучения
2.17. Методы регистрации ЭА нейронов
2.18. Методы регистрации ЭА нервных ответвлений седалищного нерва
2.19. Тест отдергивания хвоста мышей
2.20. Статистический анализ данных
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ
Часть I. Физическое взаимодействие ММВ с кожей и дозиметрия в биологическом эксперименте
3.1. Дозиметрия ММВ при облучении биологических растворов in vitro
3.1.1. Использование тонких поглощающих пленок в дозиметрии
3.1.2. Оптимальные условия облучения растворов в кюветах
3.2. Определение диэлектрических свойств разных слоев кожи в диапазоне частот

3.2.1. Отражение ММВ от гелей
3.2.2. Определение диэлектрических свойств кожи человека
3.2.3. Отражение и глубина проникновения ММВ в кожу мышей
3.2.4. Содержание воды в коже человека в норме и при действии различных увлажнителей
3.3. Теоретические расчеты распределения ППМ и УПМ в различных слоях кожи
3.3.1. Распределение плотности мощности и УПМ в коже человека
3.3.2. Распределение плотности мощности и УПМ в коже мышей
3.4. Взаимодействие ММВ с электрически неоднородными структурами среды
3.4.1. Распределение УПМ в растворе в области расположения ТП и пузырька воздуха
3.4.2. Концентрация ЭМП ДМВ в мембраноформирующем отверстии в тефлоновой пленке
3.4.3. Распределение ЭМП и УПМ в коже в областях расположения волос и потовых пор
3.4.4. Поглощение ММВ кровеносными сосудами, расположенными в дерме человека
3.4.5. Особенности поглощения ММВ кровеносными сосудами, расположенными в жировом слое
3.4.5.1. УПМ в кровеносном сосуде, расположенном в дерме мыши

3.4.5.2. Модель кровеносного сосуда, расположенного в центре
жирового слоя параллельно поверхности жирового слоя
3.4.5.3. Модель кровеносного сосуда, пронизывающего жировой

3.4.5.4. Цилиндрическая (эллиптическая) модель
3.5. Особенности нагрева кожи под действием ММВ
3.5.1. Распределение ППМ в фантоме и на поверхности кожи
3.5.2. Кинетика нагрева кожи
3.5.3. Стационарный нагрев кожи
3.5.4. Охлаждающее действие кровотока на нагрев кожи
3.5.5. Зависимость нагрева кожи от частоты облучения
3.5.6. Анализ нагрева кожи в многослойных моделях
3.5.7. Использование термопар для измерения температуры кожи во время облучения ММВ
3.5.8. Определение УПМ по скорости нагрева кожи
3.6. Нагрев мембраноформирующего отверстия в тефлоновой перегородке
3.7. Новый метод определения диэлектрических свойств кожи и фантомов на частотах
ММВ, основанный на измерении кинетики нагрева
3.8. Установление адекватных методов дозиметрии при локальном облучении ММВ
Часть II, Эффекты ММВ на элементы периферической нервной системы на уровне
мембран, пейсмекерных нейронов и кожных сенсорных рецепторов
3.9. Эффекты ДМВ и ММВ на искусственные и нейрональные мембраны
3.9.1. Эффекты ММВ на БЛМ
3.9.2. Взаимодействие ДМВ с БЛМ
3.9.2.1. Изменение проводимости БЛМ, модифицированных
аламетицином
3.9.2.2. Особенности эффекта микроволн на БЛМ, модифицированные
грамицидином
3.9.2.3. Эффекты микроволн на БЛМ, модифицированные
тетрафенилборатом
3.9.2.4. Эффекты микроволн на БЛМ, модифицированные другими
антибиотиками
3.9.3. Влияние ММВ на калиевые токи нейронов прудовика
3.9.3.1. Температурные зависимости 1а
3.9.3.2. Эффекты ММВ на /й
3.9.4. Влияние ММВ на внешний поверхностный заряд нейрональной
мембраны
3.9.5. Влияние ММВ на кальциевые токи нейронов прудовика
3.9.5.1. Температурные зависимости кальциевого тока
3.9.5.2. Эффекты ММВ на кальциевый ток
3.10. Эффекты ММВ на электрическую активность пейсмекерных нейронов прудовика.,
3.10.1. Исследование термочувствительности пейсмекерных нейронов
3.10.2. Эффект ММВ на генерацию ПД пейсмекерными нейронами
3.10.3. Модель регуляции ЭА нейрона
3.10.4. Теоретическое исследование частотной зависимости эффектов ММВ
на ЭА
3.11. Влияние ММВ на электрическую активность разных ветвей седалищного нерва
3.11.1. Эффекты ММВ на ЭА икроножного нерва

- латентный период реакции на ММВ составил 46,1 с, что свидетельствует о включении в рецепцию ММВ сложной нейрогуморальной системы реагирования;
- выявлена асимметрия восприятия ММВ. Лучшее распознавание у испытуемых наблюдалось для неведущей руки;
- обнаружена корреляция индивидуальной чувствительности человека к ММВ с величиной электрических и болевых порогов, т.е. чем выше пороги, тем ниже чувствительность к ММВ.
Следует отметить, что аналогичные результаты по сенсорной чувствительности человека получены и рядом других авторов [Андреев и др., 1985; Бессонов и Балакирев, 1998].
Основной вывод, сделанный H.H. Лебедевой с коллегами при исследовании ЭЭГ биоэлектрической активности коры мозга, заключается в том, что периферическое облучение ММВ вызывает перестройку пространственно-временной организации церебральной деятельности человека. Основные изменения электрических процессов мозга, возникающие при длительном (30-60 мин) действии ММВ, происходят в медленноволновом диапазоне альфа- ритмов лобно-центральных областей коры.
Известно, что существуют два пути проведения возбуждения при действии любого раздражителя: специфический и неспецифический. Наиболее быстрый путь проведения-специфический, связанный с передачей специальной информации. Неспецифический путь служит для передачи тонизирующих, активирующих влияний. Авторы полагают, что действие ММВ как раздражителя протекает в основном по неспецифическим путям. Схожие выводы были сделаны и другими авторами при исследовании действия ММВ на нервную систему человека и животных [Ульбикас и др., 1991; Ковалев, 1998, 1999; Воробьев и др., 1999; Сидоренко и Царюк, 2000; Vorobyov and Khramov, 2002].
В другой серии работ, выполненных в лаборатории Е.А. Корневой, способность ММВ стимулировать нервные окончания в коже крысы, и в частности, в точке акупунктуры ST36 было показано с использованием метода иммуногистохимического окрашивания белков c-fos гена [Новикова и др., 2007]. Сущность метода заключается в том, что внешнее воздействие, приводящее к активации клеток мозга, вызывает экспрессию c-Fos гена. Показано, что ММВ облучение кожи на частоте 42,19 ГГц с выходной мощностью генератора Г4-141 20 мВт активирует клетки гипоталамуса размером 10-70 мкм . К примеру, при электроболевом раздражении при отсутствии других воздействий выявлено увеличение количества c-Fos-положительных клеток в гипоталамусе размером 10-50 мкм2. Комбинированное действие ММВ-облучения кожи и электрического или механического болевого раздражения