Физиотерапия

загрузка...

Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение – не видимое глазом электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 400 до 10 нм. Различают ближнее УФ-излучение (от 400 до 200 нм) и дальнее, или вакуумное (от 200 до 10 нм). Малые дозы ближнего УФ-излучения оказывают благоприятное влияние на организм человека, что и определяет его использование наряду с инфракрасным и видимым излучением в лечебно-профилактических целях.
УФ-лучи были открыты химиком И. Риттером (Johann Wilhelm Ritter) 22 февраля 1801 г. Наличие их было доказано по потемнению чувствительной эмульсии, помещенной за фиолетовой частью оптического спектра, что и определило впоследствии их название (ультрафиолетовый, т.е. расположенный за фиолетовым). Вначале эти лучи называли химическими лучами, а их длина волны была установлена через 13 лет после открытия излучения (О. Fresnel). Установление Гершелем активного химического действия УФ-лучей и в особенности доказательство в 1877 г. их бактерицидного действия Доюном (A. Downy) и Блаунтом (Т. Blunt) положили начало лечебному использованию этого физического фактора. Нильс Финзен (N. Finsen, 1860-1904), создавший основы актинотерапии, т.е. лечения УФ-лучами как естественного, так и искусственного происхождения, в 1903 г. был удостоен Нобелевской премии в области физиологии и медицины за работы по изучению действия этих лучей на организм человека. Следует упомянуть также имена Кромайера (1906), Нагельшмидта (1908), Баха (1911) и Иезионека (1916) – разработчиков кварцевых ламп, открывших широкую дорогу искусственным УФ-лучам в лечебную практику. На развитие актинотерапии большое влияние оказали русские врачи и ученые А.Н. Маклаков, С.Б. Вермель, П.Г. Мезерницкий, С.А. Бруштейн, И.Ф. Горбачев и др. Благодаря их работам фототерапия, в т.ч. и УФ-лучами, стала одним из повсеместно используемых физических методов лечения.
В медицине с лечебно-профилактическими целями используется УФ-излучение в диапазоне от 400 до 180 нм. В 1932 г., согласно рекомендациям Второго международного конгресса по физиотерапии и фотобиологии, внутри диапазона УФ-излучения Солнца и искусственных источников УФ-радиации в соответствии с их биологической активностью условно выделены три области. Область А (УФ-А) с длиной волны от 400 до 320 нм длинноволновое УФ-излучение, или ДУФ-лучи (оказывает слабое, но разнообразное биологическое действие, вызывает пигментацию кожи и флуоресценцию органических веществ). Область В (УФ-В) с длиной волны от 320 до 280 нм – средневолновое УФ-излучение, или СУФ-лучи (вызывает эритему, пигментацию, ускоряет процессы регенерации, оказывает антирахитическое, десенсибилизирующее и обезболивающее действие). УФ-лучи этой области обладают наиболее выраженным профилактическим эффектом. Область С (УФ-С) с длиной волны от 280 до 180 нм – коротковолновое УФ-излучение, или КУФ-лучи (вызывает денатурацию белков и оказывает наиболее выраженное бактерицидное действие). УФ-лучам этой области присуще в большей степени, чем ДУФ- и СУФ-лучам, и неблагоприятное (повреждающее) действие.
Наиболее распространенными искусственными источниками УФ-излучения являются газоразрядные лампы, дающие поток лучей либо всех трех областей спектра УФ-диапазона (неселективные источники), либо преимущественно одной области спектра (селективные источники).
Основным источником, излучающим в областях УФ-А, УФ-В и УФ-С и в видимой части спектра и наиболее широко применяемым в медицинской практике, является дуговая ртутная трубчатая лампа – ДРТ. Она представляет собой ртутную лампу высокого давления, выполненную в виде трубки из кварцевого стекла, через запаянные концы которой введены металлические (вольфрамовые) электроды. Лампа является источником излучения с линейчатым спектром в УФ-области (максимум излучения с длиной волны 365 нм) и в сине-фиолетовой части видимого спектра. Лампы типа ДРТ различаются по мощности и другим характеристикам.
Из селективных источников для медицинских и гигиенических целей наиболее часто применяют люминесцентные эритемные лампы (область УФ-А + УФ-В) и дуговые бактерицидные лампы (область УФ-С).
Люминесцентные эритемные лампы (ЛЭ или ЛЭР) дают поток УФ-лучей, близкий к излучению солнца на уровне земной поверхности. Они представляют собой газоразрядные лампы низкого давления, изготавливаемые из увиолевого стекла, покрытого внутри люминофором. Состав стекла и люминофора подобраны таким образом, чтобы излучение лампы было и пределах 280-380 нм (максимум излучения 313 нм).
Дуговые бактерицидные лампы (ДБ) представляют собой газоразрядные лампы низкого давления с вольфрамовыми электродами. Электрический разряд в смеси паров ртути с аргоном служит источником излучения, максимум которого приходится на 253,7 нм, что соответствует области наибольшего бактерицидного действия.
Источником естественных УФ-лучей является Солнце. Солнечные лучи включают инфракрасное, видимое и УФ-излучение длинно- и средневолнового диапазонов (от 290 до 3000 нм). В спектре излучения Солнца, достигающего земной поверхности, отсутствуют коротковолновые УФ-лучи, практически полностью поглощаемые озоновым слоем атмосферы.
Интенсивность и спектральный состав солнечной радиации у поверхности Земли зависит от высоты стояния Солнца и прозрачности атмосферы. Чем выше Солнце над горизонтом, тем больше интенсивность радиации и тем она богаче УФ-лучами. Максимальная спектральная плотность УФ-лучей (4 %) в излучении Солнца отмечается летом в утренние часы в южных районах России. При лечебном применении солнечного излучения (см. Гелиотерапия) на организм действует не только радиация, исходящая непосредственно от Солнца (прямая), но и от небесного свода (рассеянная) и от поверхности различных предметов (отраженная). Их соотношение выглядит примерно так: 1 : 0,6 : 0,3.
УФ-лучи характеризуются малой проникающей способностью, поглощаясь в основном самыми поверхностными слоями кожи. Проникающая способность их зависит от длины волны излучения (рис. 1). Наибольшую проникающую способность имеют длинноволновые УФ-лучи, которые могут достигать сосочков собственно кожи и поверхностных сосудистых сплетений.
Действие УФ-лучей связано со способностью некоторых атомов и молекул избирательно поглощать их энергию и переходить при этом в неустойчивое возбужденное состояние. Последующий переход в исходное состояние сопровождается выделением квантов света (фотонов), способных инициировать различные фотохимические процессы, прежде всего затрагивающие ДНК, РНК, белковые молекулы. Облучение средневолновыми УФ-лучами вызывает преимущественно фотолиз белка с образованием биологически активных веществ, а воздействие коротковолновыми УФ-лучами чаще приводит к коагуляции и денатурации белковых молекул. Под влиянием УФ-лучей диапазонов В и С, особенно в больших дозировках, происходят изменения в нуклеиновых кислотах, в результате чего возможно возникновение клеточных мутаций. В то же время длинноволновые лучи приводят к образованию специфического фермента фотореактивации, способствующего восстановлению нуклеиновых кислот. Проявлением фотохимического действия УФ-лучей являются также усиление окислительно-восстановительных процессов, фотоизомеризация, повышение активности ферментов, стимуляция многих биосинтетических процессов и др.
Естественно, что фотохимические процессы вызывают реакции и изменения со стороны различных органов и систем, которые и составляют основу физиологического и лечебного действия УФ-лучей. Происходящие в облученном УФ-лучами организме сдвиги и эффекты (фотоэритема, пигментация, десенсибилизация, бактерицидный эффект и др.) имеют четкую спектральную зависимость (рис. 2), что служит основой дифференцированного применения различных участков УФ-спектра.
Наиболее широко УФ-излучение используется с лечебными целями (см. Ультрафиолетовое облучение) в комплексной терапии самых различных заболеваний. Весьма распространено их применение с профилактическими и косметическими целями (см. Солярий). Используются УФ-лучи также для стерилизации и дезинфекции воды, воздуха помещений, предметов и др. Применяют УФ-излучение и с диагностическими целями: для определения реактивности организма, в люминесцентных методах диагностики и др.
Следует помнить о том, что УФ-излучение – жизненно необходимый фактор, а его длительный недостаток ведет к развитию своеобразного симптомокомплекса, именуемого «световым голоданием», или «УФ-недостаточностью». Наиболее часто он проявляется развитием авитаминоза D, ослаблением защитных иммунобиологических реакций организма, обострением хронических заболеваний, функциональными расстройствами нервной системы и др.
К контингентам, испытывающим «УФ-недостаточность», относятся рабочие шахт и рудников, люди, работающие в безфонарных и безоконных цехах и на ряде других объектов, не имеющих естественного освещения (машинные отделения, метрополитен и др.), а также работающие на Крайнем Севере. В целях профилактики «УФ-дефицита» используется как солнечное излучение инсоляция помещений, световоздушные ванны, аэросолярий, так и УФ-облучения искусственными источниками.
Производственные помещения с постоянным пребыванием работающих, в которых естественное освещение отсутствует или недостаточно по биологическому действию, по требованию санитарных нормативов следует оборудовать установками искусственного УФ-излучения, либо рабочие таких производств получают УФ-облучение в фотариях.
УФ-лучи оказывают мощное и разнообразное действие на организм человека, а поэтому их дозиметрия приобретает существенное значение. Не говоря уже о тесной зависимости лечебного эффекта от дозы, следует также подчеркнуть, что слишком интенсивное облучение может оказать повреждающее действие и даже вызвать заболевания, связанные с повышенной светочувствительностью. Современные методы дозирования УФ-излучения делятся на две группы: физические и биологические. Прежде применялись, но сегодня, по-видимому, лишь исторический интерес представляют химические методы: щавелевокислый, разработанный А.Н. Бойко и З.Н. Куличковой; иодометрический метод, предложенный Ф. Берингом и Г. Мейером и др. (А.П. Парфенов, 1953). Физические методы обеспечивают измерение мощности световой энергии в физических единицах. Обычно пользуются тремя физическими величинами УФ-излучения: облученностью, спектральной интенсивностью облученности и дозой облучения. УФ-облученность характеризует поверхностную плотность мощности УФ-потока, падающего на облучаемую поверхность. Измеряют ее в Вт/м2. Спектральная интенсивность облученности характеризует распределение облученности по спектру. Она измеряется в Вт/(м2 • ммк). Доза (количество) УФ-излучения представляет собой произведение УФ-облученности на продолжительность облучения. Ее измеряют в (Вт • мин)/м2.
Предложено много специальных приборов, измеряющих интенсивность УФ-излучения. Они основаны на фотоэлектрическом, фотолюминесцентном или термоэлектрическом принципах. Из более старых приборов можно назвать ультрафиолетометр УФМ-5, уфидозиметр УФД-4 и переносной полупроводниковый уфиметр УФИ-4. Эти приборы состоят из вакуумного фотоэлемента, светофиксаторов и счетчика со шкалой. В настоящее время предложено много компактных переносных приборов (УФ-радиометры), позволяющих измерять энергетические характеристики любых источников УФ-излучения. В лечебно-профилактических и санаторно-курортных учреждениях могут быть использованы (В.М. Боголюбов и соавт., 2002): УФ-радиометр «Эрметр», предназначенный для измерения эффективной эритемной освещенности кожи человека и определения дозы излучения от любого искусственного, а также естественного источника УФ-излучения; УФ-радиометр («УФ-А», «УФ-В», «УФ-С»), предназначенный для измерения интенсивности и дозы УФ-излучения в спектральных диапазонах А, В и С; УФ-радиометр «Бактметр», предназначенный для измерения бактерицидной УФ-освещенности от бактерицидных ламп.
Названные радиометры состоят из электронного блока с цифровым выходом и фотоприемной головки, спектральная чувствительность которой в разных типах приборов скорректирована под табулированную чувствительность в соответствии с рекомендациями ВОЗ.
Однако в физиотерапии для оценки УФ-излучения важно ориентироваться не только на физические величины, отражающие энергетическую облученность или интенсивность излучения, но и, особенно, на характер вызываемого им биологического эффекта. Из биологических методов наибольшее распространение в практике получил метод Дальфелда Горбачева. Он основан на свойстве УФ-лучей вызывать при облучении кожи фотоэритему. При этом методе определяют минимальную продолжительность времени облучения, необходимого для получения пороговой эритемной реакции кожи (покраснение кожи с четкими границами).
Для определения биодозы применяют предложенный Горбачевым биодозиметр. Он состоит из металлической пластинки, в которой имеется 6 прямоугольных отверстий размером 5 х 15 мм, расположенных друг от друга на расстоянии 5-6 мм. Пластинка имеет передвигающуюся крышку, которая закрывает отверстия. Биодозиметр с закрытыми отверстиями накладывают и закрепляют на участке тела, подлежащем облучению, или на коже живота кнаружи от средней линии (справа или слева). После того как остальная кожная поверхность закрыта от действия УФ-излучения, лампу устанавливают над биодозиметром на расстоянии 50 см от кожи. Затем приступают к последовательному облучению через отверстия в биодозиметре. Открывают первое отверстие дозиметра и облучают в течение 1 мин, после чего открывают второе отверстие и снова облучают. Через каждую минуту облучения открывают новое отверстие. В результате получают 6 небольших участков кожи, облученных в течение различного времени – от 6 (первое отверстие) до 1 (последнее отверстие) минуты. Поскольку эритемная реакция проявляется по прошествии латентного периода, учет реакции и определение биодозы следует производить не ранее чем через 6-8 ч после облучения. В амбулаторных условиях для удобства результаты определяют через 20-24 ч. Определение результатов облучения сводится к установлению длительности облучения, необходимой для получения эритемы минимальной интенсивности. Если, например, имеется 5 полосок возрастающей яркости, то, следовательно, биодоза для данного пациента соответствует 2 мин при данной горелке и данном расстоянии, на котором определялась биодоза, а если 3 полоски – 4 мин и т.д. В зависимости от решаемых терапевтических задач облучение может проводиться с расстояния 25, 50, 75 и 100 см. В тех случаях, если воздействие будет проводиться не с 50 см, встает вопрос о пересчете определенной биологической дозы для нового расстояния. Для пересчета биодозы для нового расстояния пользуются специальной формулой: где X – исходная продолжительность облучения, равная одной биодозе на новом расстоянии, мин; В – расстояние, при котором будут проводить облучение; С – стандартное расстояние для определения биодозы (50 см); А – биодоза с расстояния 50 см, мин.
В поликлинической практике, а также для срочных УФ-облучений (например, при рожистом воспалении) допускается пользование так называемой «средней биодозой» для конкретного облучателя. Ее предварительно определяют (для каждого облучателя отдельно) у 10-12 практически здоровых лиц, а средняя арифметическая величина времени определенных биодоз будет соответствовать времени «средней биодозы» облучателя. «Среднюю биодозу» рекомендуется определять каждые 2-3 месяца.
По интенсивности условно различают: малые эритемные дозы – 1-2 биодозы; средние – 3-4 биодозы; большие – 5-8 биодоз; гиперэритемные – свыше 8 биодоз.
Для определения биодозы УФ-излучения в детской практике используют этот же метод. Учитывая высокую чувствительность детского организма к УФ-лучам, рекомендуется последовательно открывать окошки биодозиметра через каждые 15 (у маленьких детей) или 30 с. Результаты определения фоточувствительности кожи у детей следует предварительно оценивать через 3-6 ч после облучения (в условиях стационара) и окончательно – через 24 ч.
Следует помнить, что биодоза действительна только для данного пациента, на данном участке тела и для данной горелки (облучателя). Что касается регионарных различий, то наибольшей чувствительностью обладает кожа на туловище, наименьшей – кожа кистей и стоп (рис. 4).
Безусловно, солнечный свет и облучение искусственными УФ-лучами во многом полезны. Они улучшают наше самочувствие, укрепляют систему кровообращения, повышают иммунитет и вызывают, как отмечалось выше, ряд лечебных эффектов, в связи с чем нашли широкое применение в физиотерапии и курортологии. Но бесконтрольное, не дозированное использование их, применение без соблюдения методик облучения и без консультаций врача превращает УФ-лучи из лечебного средства во вредоносный, патогенный фактор. Поэтому не только любому медику, но и каждому человеку, в особенности любящему загорать и посещать салоны загара, необходимо иметь представление о негативных побочных эффектах УФ-излучения.
Критическими органами человека при воздействии УФ-излучеиия являются глаз, кожа и иммунная система. Типичной реакцией на переоблучение глаза является возникновение фотокератоконъюнктивита – острого воспаления роговицы и конъюнктивы. В зависимости от дозы воздействия и длины волны излучения он развивается через 30 мин – 24 ч (чаще между 6 и 12 ч) и сопровождается болевыми ощущениями либо ощущением присутствия в глазу постороннего тела, слезоточением, светобоязнью и спазмом век. Указанные симптомы обычно достигают максимума на 1-2-е сутки и затухают через 2-3-е суток. В случае воздействия коротковолнового УФ-излучения латентный период эффекта оказывается меньше, а скорость восстановления выше по сравнению с длинноволновым. Спектры действия УФ-излучения для индукции фотокератита имеют максимум при 270 нм, а для индукции фотоконъюнктивита – при 260 нм.
Наряду с фотокератоконъюнктивитом острое воздействие УФ-излучений может вызывать возникновение катаракты (помутнение хрусталика) с соответствующим ухудшением разрешения, контраста и распознавания образов. В случае хронического облучения малой интенсивности катаракта возникает без видимых изменений роговицы и конъюнктивы. Помимо катаракты длительное воздействие УФ-излучения может вызвать дегенерацию роговицы и сетчатки, птеригий (образование на поверхности роговицы глаза) и меланому сосудистой оболочки глаза, однако эти виды патологии встречаются значительно реже катаракты (М. Waxier, 1988).
Кроме эритемы и загара, обладающих разнообразными лечебными эффектами, хроническое облучение в субэритемных дозах вызывает старение и рак кожи. У человека УФ-излучение способно индуцировать злокачественные опухоли кожи двух типов: немеланомные (плоскоклеточный и базальноклеточный рак) и злокачественную меланому кожи (Стржижовский и соавт., 1991). Опухоли первого типа преобладают количественно, слабо метастазируют и легко излечиваются. Частота меланом относительно невелика (5-8 %), однако они быстро растут, рано метастазируют и дают высокую летальность. При длительном облучении возникают дегенеративные изменения кожи – меланоцитные невусы, телеангиэктазии, лентиго (плоское темно-коричневое пятнышко на коже пожилых людей), желтые папулы и бляшки, келоидная дегенерация кожи, диффузная бурая пигментация, экхимозы (синяки).
Из двух типов иммунитета – гуморального и клеточного – лишь последний ингибируется УФ-излучением. Следствием этого является подавление способности отторгать раковые клетки, а также супрессия контактной гиперчувствительности и гиперчувствительности замедленного типа к различным агентам с соответствующим изменением характера протекания и исхода некоторых инфекционных заболеваний и кожных аллергических реакций. Кратковременные воздействия в сравнительно малых дозах вызывают местный и легко обратимый эффект, для стойкой общей иммунодепрессии необходимы большие дозы и, как правило, хроническое облучение.
Известен также ряд заболеваний, связанных с повышенной светочувствительностью.
Лекарственная фоточувствительность. Фотосенсебилизирующие лекарства и некоторые химические реактивы дают два типа реакций – фототоксичность и фотоаллергию. Фототоксичность заключается в том, что повреждающее действие лекарства проявляется лишь при комплексном применении его с УФ-облучением (УФ-А- и УФ-В-излучения). Клинически проявления фототоксичности включают эритему, отек и волдыри. В отличие от фототоксичности фотоаллергическая реакция требует нескольких сенсибилизирующих облучений в комбинации с химическим (лекарственным) воздействием. Фотоаллергическая реакция является результатом светоиндуцированного нарушения синтеза антигенов гаптенами. Проявляется экзематозными изменениями в области воздействия. Фотосенсибилизирующим действием обладают антибиотики (диметилхлортетрациклин, налидиксовая кислота, сульфонамиды), противогрибковые препараты (гризеофульвин, гексахлорбензии), антисептики (галогенизированный салициланилид и его соединения), дериваты каменноугольной смолы (антрацен, акридин, фенантрен, пиридин), диуретики (тиазид), фурокумарины, гипогликемические препараты (хлорпропамид, толбутамид), транквилизаторы (хлорпромазин, трифлуоперазин) и др.
Солнечная сыпь. Это наиболее часто встречающаяся форма фоточувствительности, проявляющаяся в появлении сыпи после солнечного облучения. Спектр, вызывающий сыпь, весьма широк – от 290 до 480 нм.
Полиморфная световая сыпь. Она характеризуется внезапным началом (обычно весной), зудящими папулами, бляшками и экземой на местах, подверженных освещению. Сыпь обычно появляется в течение часа после облучения и сходит к 7-14-му дню, если не было нового облучения. Заболевание вызывается УФ-излучением областей А и В.
Порфирия – наследственное заболевание, связанное с нарушением метаболизма тема. Избыточный порфирин циркулирует с кровью и поступает в кожу, где играет роль активного фотосенсибилизатора. При освещении кожи солнцем происходят поглощение синего света и образование синглетного кислорода. При этом повреждается липидный компонент клеточных мембран и нарушается целостность клеток. Порфирия проявляется в двух формах: кожная и эритроиоэтическая порфирия. При кожной форме наблюдаются такие признаки, как хрупкость кожи, легкое образование синяков, образование пузырей на открытых местах. Характерны гиперпигментация, крапчатость кожи и гипертрихоз. При эритропоэтической протопорфирии кожные изменения едва выражены: эритема, отек и воспаление после пребывания на солнце.