Сеняша (Несколько решённых домашних заданий)
Описание файла
Файл "Сеняша" внутри архива находится в папке "Несколько решённых домашних заданий". Документ из архива "Несколько решённых домашних заданий", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Сеняша"
Текст из документа "Сеняша"
Московский Государственный Университет им. Н. Э. Баумана
Домашнее задание по курсу ОВФПсБО
Выполнил студент группы БМТ1-71:
Зуев А. А.
Проверил:
Лужнов П. В.
Москва 2008г.
Вариант №4
1. Задача.
Конечность помещена в однородное магнитное поле, параллельное оси конечности, с амплитудой 1Тл и частотой 10кГц. Оценить, сколько тепла выделится в заданной ткани, если удельные сопротивления мягкой ткани, костной ткани и костного мозга составляют 10, 1000 и 1 соответственно. Принять характерные радиусы этих тканей равными параметрам индивидуального задания подгруппы для ЛР № 1.
Тип ткани: мягкие ткани. Характерные размеры тканей из индивидуального задания к ЛР №1.
Длина плеча , радиус кости (внешний) , радиус конечности магнитное поле , , частота .
Рисунок 1. Схема задачи.
Решение.
Оценим мощность тепловыделения с помощью законная Джоуля-Ленца, его дифференциальным представлением, т.е. вычислим мгновенную мощность, выделяющуюся в единице объема ткани с плотностью тока и удельной проводимостью .
В данной формуле нам известна удельная проводимость, ток выразим с помощью дифференциального законная Ома.
Где - напряженность электрического поля определим из теоремы о циркуляции.
Т.к. магнитная проницаемость воздуха и мягкой ткани (точнее основной массовой доли мягкой ткани - воды) практически равна единице, считаем что индукция магнитного поля внутри и вне конечности одинаковая. Перепишем выражение (3) для полярной системы координат (возьмем контур радиуса r).
Подставим (5) в (2) и выразим .
Подставим (6) в (1).
Для вычисления общей мощности, выделяемой в мягкой ткани надо проинтегрировать (7) по всему объему мягкой ткани - внешний радиус кости и внешний радиус конечности соответственно.
Вынесем постоянные за знаки интегрирования и в результате получим выражение:
Подставим в (9) циклическую частоту: .
Найдем среднюю мощность за период.
Подставим численные значения: , , , , ,
2. Теоретический вопрос.
Методы ВЧ терапии.
Тепловой эффект высокочастотных полей широко используют в качестве лечебного средства. Различают следующие виды ВЧ терапии: диатермия, индуктотермия, УВЧ-терапия, микроволновая терапия. В таблице приведены основные характеристики методов ВЧ-терапии.
Метод | Частота f, Мгц | Длина волны l, м | Формула для оценки теплового эффекта | Рисунок |
Диатермия | 0,5-2,0 | 150-600 | 1а, 2а | |
Индуктотермия | 10-15 | 15-30 | 1б, 2б | |
УВЧ-терапия | 40-50 | 6,0-7,5 | 1в, 2в | |
Микроволновая терапия | 1г, 2г |
1 а | 1 б | 1 г |
1 в | Рисунок 1. Расположение электродов относительно тела пациента. |
2 в | 2 г |
Рисунок 2. Распределение теплоты в тканях.
При диатермии применяют ЭМП частото1 0,5-2,0 Мгц. Так как длина волны этих колебаний много больше межэлектродного расстояния, то объект облучения находится в зоне несформировавшейся волны. Биологический эффект определяется в основном электрической составляющей ЭМП. Электроды имеют пластинчатую форму.
Если электроды имеют малую площадь, то под ними выделяется много теплоты, и ткани коагулируют и разрушаются. На этом основана хирургическая диатермия – кондуктотермия. Для ее проведения один электрод делают протяженным, а другой – точечным. Им пользуются как скальпелем или коагулятором. Для проведения кондуктотермии наиболее приемлема частота 0,5Мгц.
При индуктотермии пациент также находится в зоне несформировавшейся волны. Индуктор имеет форму соленоида. Тепловой эффект в тканях определяется магнитной составляющей ЭМП, при этом теплота выделяется за счет вихревых токов.
При УВЧ-терапии пациент находится в зоне несформировавшейся волны, электроды имеют форму пластин. Метод широко используется для прогрева тканей.
При микроволновой терапии тепловой эффект создается преимущественно токами смещения, которые возникают под воздействием СВЧ-излучения. Пациент находится в зоне сформировавшейся волны, поэтому, для оценки выделяемой в тканях энергии необходимо, рассчитывать поток вектора Пойтинга.
В последнее десятилетие российскими учеными достигнуты большие успехи в понимании механизмов действия миллиметровых КВЧ-воздействий и их практическом применении. В частности, показана особая роль ассоциированных водных кластеров в механизмах биологической активности белков при КВЧ-воздействиях.
Так как в частотный диапазон СВЧ-излучения попадает частота релаксации воды, то именно водные среды организма поглощают энергию в наибольшей степени. СВЧ-поля слабо взаимодействуют с кожей, жиров, костью, а в мышечных тканях и внутренних органах интенсивно поглощаются. Поэтому мышцы и внутренности претерпевают наибольшее нагревание при микроволновой терапии. Много теплоты выделяется в жидкостях, заполняющих различные полости.
При нормировании СВЧ-излучения в гигиенических целях в России и США наблюдается существенная разница. В США пороговая интенсивность излучения, вызывающего нагрев тканей, принята за ориентир для ограничения времени работы в поле . При меньших интенсивностях время работы не ограничено. В России пребывание в СВЧ-поле ограничивается, начиная с интенсивности , т.к. в работах российских ученых было показано, что нарушение функций организма под воздействием СВЧ-поля происходит не только вследствие образования избыточной теплоты в тканях. Под действием СВЧ-излучения может активизироваться иммунная система. Экспериментально установлено, что при длинах волн порядка нескольких миллиметров происходит стимуляция активности лейкоцитов и их выход из костного мозга. Механизмы подобных реакций активно изучаются. Кроме того, известны длины волн на которых происходит угнетение лейкоцитарной активности.
Используемая литература.
-
Щукин С.И. Основы взаимодействия физических полей с биообъектами: Учебное пособие. – М.: изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2002г. 67с., ил.
10