Искусственные источники света
Солнце — главный источник лучистой лечебной энергии, но мы не всегда можем по мере нашей потребности использовать лучистую радиацию как лечебное и закаливающее средство. Ввиду этого наша промышленность давно приступила к изготовлению различных искусственных источников света. Они чрезвычайно разнообразны по качеству и количеству испускаемой энергии и делятся на несколько групп.
Наиболее распространены три группы световых аппаратов: 1) искусственные источники света, излучающие радиацию, отличающуюся преимущественно тепловым действием; 2) излучающие преимущественно ультрафиолетовые (химические) лучи; 3) излучающие смешанные лучи, близкие к солнечным.
Аппараты каждой группы делятся на аппараты для местного, и для общего облучения.
В современных аппаратах для лечения искусственным светом в качестве источников лучистой энергии используют твердые разнообразные, или жидкие тела, накаленные при помощи электричества.
Если нагреть металлическую проволоку при помощи электричества до «красного каления», то она начнет излучать большое количество невидимых инфракрасных а красных лучей с различной длиной волны. Если же нагреть се до «белого каления», она будет испускать не только инфракрасные и красные, но и все другие видимые лучи солнечного спектра. На этом принципе построена первая группа аппаратов, излучающая преимущественно большое количество инфракрасных лучей и все видимые лучи. Мощность электрических ламп, устанавливаемых в аппаратах первой группы, измеряется в ваттах. Чем больше мощность лампы, тем больше ее радиация и интенсивнее излучение. Количество ламп и их мощность в разных аппаратах различны. Каждая лампа работает и на переменном и на постоянном токе, но все они предназначены для тока разного напряжения (120 и 220 вольт).
Источниками света для аппаратов второй группы служат ртутно-кварцевые горелки. Когда через них пропускается электрический ток, образуется спектр дуги Петрова, в парах ртути; этот спектр очень богат ультрафиолетовыми и отчасти видимыми лучами, главным образом фиолетовыми, зелеными и желтыми; инфракрасных лучей в нем мало. При облучении этими лампами не ощущается почти никакого тепла.
В аппаратах третьей группы дуга Петрова образуется между углями, установленными поблизости один от другого; получающийся спектр близок к спектру солнечного света, в нем много инфракрасных и видимых лучей, но очень мало ультрафиолетовых. Лечебное и закаливающее действие лучей искусственных источников света, а также показания к их применению основываются на действии тех лучей, которые этот источник испускает.
Ко всем искусственным источникам света применим физический закон, по которому сила освещения облучаемой площади обратно пропорциональна квадрату расстояния этой площади от источника света. Степень же раздражения наших тканей в некоторой степени прямо пропорциональна времени, в течение которого действует раздражитель.
Таким образом, время облучения и расстояние облучаемой части тела от источника света имеет важное значение при дозировке излучения искусственных источников лучистой энергии.
Аппараты, излучающие преимущественно инфракрасные и видимые лучи
Лампы накаливания широко используются для лечебных целей. Обыкновенное стекло этих ламп не пропускает ультрафиолетовых лучей. Температура раскаленной нити лампы около 2500°. Лампы накаливания изготовляются на 110–120 и 220 вольт.
Лампа Минина. Это простейший и распространеннейший прибор. Он состоит из небольшого металлического рефлектора с деревянной ручкой; в центре рефлектора находится синяя или бесцветная электрическая лампочка в 50—100 ватт (рис. 3). Терапевтический эффект обусловливается наличие теплового действия.
Рис. 3. Лампа Минина
Инфракрасные лучи, в основном испускаемые лампочкой, благодаря рефлектору концентрируются на небольшом участке тела и вызывают при облучении ощущение тепла и местную гиперемию.
Лампа Минина устанавливается на расстоянии не менее 20–30 ом от кожных покровов, что вполне предохраняет от ожога. Облучение производится 1–2 раза в день по 10–20 мин. Применяется облучение в тех случаях, когда необходимо успокоить местные мышечные и невралгические боли, воздействовать на воспалительные процессы. В спортивной практике лампа Минина рекомендуется для успокоения мышечных болей в период тренировок или выступлений, при ушибах или растяжениях.
Лампа инфракрасных лучей (инфраруж). Это металлический рефлектор, в центре которого на глиняной конусообразной основе укреплена спиральная хромоникелевая проволока (рис. 4).
Рис. 4. Лампа инфракрасных лучей (инфраруж)
Температура нагрева спирали, около 500°. При накаливании раскаленная докрасна проволока излучает большое количество инфракрасных и красных лучей. Максимум энергии в инфраруже приходится на лучи с длинной волной, которые неглубоко проникают в ткани. Поэтому лампы с исключительно инфракрасной радиацией применяют: для поверхностного нагрева тканей. Длительность — облучения от 20 до 40 мин. Облучение производят ежедневно или через день. Лампа устанавливается на расстоянии от 30 до 60 см от тела в зависимости от теплового ощущения. Действие лампы — болеутоляющее, рассасывающее; ее используют для общего обогревания.
Местные световые ванны. Для облучения более обширных частей тела, например груди, живота, спины, конечностей, используют так называемые местные световые лампы. Это деревянные полуцилиндрические ящики различной величины и формы; на внутренней стороне их укреплено 4-12 лампочек накаливания; позади ламп имеются металлические рефлекторы: они отражают свет на больного (рис. 5).
Рис. 5. Местная световая ванна
Облучаемый ложится па кушетку, поверх его устанавливают ванну для облучения намеченной части тела и покрывают ванну со всех сторон одеялом для сохранения тепла. Общая мощность всех ламп ванны не должна превышать 500–600 W. Включаются в ток все лампочки или только несколько.
Длительность сеанса в начале лечения 15–20 мин., а в дальнейшем достигает 20–30 мин.; облучение производится ежедневно или через день. Больные хорошо переносят температуру световой ванны в 70°. Реакция на световую ванну выражается в усиленном потоотделении, учащенных пульсе и дыхании, особенно когда облучению подвергаются обширные части тела: грудь, живот, спина. Во время сеанса проверяется пульс, контролируется самочувствие, иногда на область сердца и на голову накладывается холодный компресс. По окончании облучения назначается короткий душ, обливание или обтирание теплой водой и затем получасовой отдых.
Местные световые ванны применяются для облучения ограниченных участков при многих хронических и подострых воспалительных процессах, особенно в области малого таза, при всяких невралгических и мышечных болях.
Общая световая ванна. Она применяется для облучения всего, тела. Это большой восьмиугольный или цилиндрический шкаф высотой 120 см и с площадью пола 1 м 2; внутри шкафа вмонтировано много бесцветных или синих лампочек накаливания (100–150 W). Позади них помещены металлические или зеркальные рефлекторы; стенки шкафа выложены белой блестящей жестью или зеркалами, отражающими лучи на облучаемого; в крышке шкафа сделан круглый вырез для шеи. В середине ванны помещается винтовой стул, на который садится облучаемый (рис. 6).
Рис. 6. Общая световая ванна
При облучении голова больного находится вне шкафа, а под ноги иногда ставится ящичек с несколькими лампами для согревания подошв. Вокруг шеи накладывается простыня для сохранения теплого воздуха внутри шкафа. Лампы включаются отдельными группами, температура воздуха определяется по термометру, установленному на верхней крышке шкафа; воздух внутри ванны нагревается до 60–70°. Кожа при облучении краснеет, появляется обильный пот, учащаются пульс и дыхание.
Ванну предварительно несколько нагревают, но первоначальная температура внутри ванны не должна превышать 25–30°. На голову и на область сердца слабым и больным, как правило, накладывается холодный компресс. После облучения назначается короткий прохладный или слегка теплый душ или ванна. Иногда больного укутывают в одеяло, чтобы он потел, и затем назначают получасовой отдых.
Длительность первых ванн 10–12 мин., постепенно ее доводят до 20 мин. В среднем назначают 10–20 ванн, принимаемых через день. При общем облучении стремятся к обильному или умеренному потению или к согреванию без потения. Общая световая ванна усиливает обмен веществ, рассеивает воспалительные процессы, успокаивает боли; поэтому ее назначают при подагре, ожирении, мышечном и суставном ревматизме, гинекологических заболеваниях, хроническом бронхите и пр. В спортивной практике общую световую ванну используют при необходимости снижении веса, особенно после горячей бани.
Лампа «Соллюкс». Источником лучистой энергии служит полуваттная лампа накаливания шаровидной формы мощностью в 500-1000 ватт, состоящая из вольфрамовой нити, помещенной в стеклянный баллон, наполненный азотом (рис. 7).
Рис. 7. Лампа « Соллюкс »
Температура нити может быть доведена до 2500–2800°. Она расположена внутри большого вогнутого рефлектора, который можно вместе с лампой поднимать, опускать и вращать на штативе во все стороны; это дает возможность направлять лучи света на любую часть тела. В нижней части штатива помещается реостат, при помощи которого регулируется степень накала вольфрамовой нити лампы. При облучении небольших частей тела на рефлекторе укрепляется добавочный конусообразный тубус, снабженный рамкой для стеклянных фильтров красного или синего цвета. Имеются аппараты «Соллюкс» и малых размеров с электрической лампой в 300 ватт. Действие лучей ламп «Соллюкс» болеутоляющее, рассасывающее, особенно при подострых и хронических воспалительных процессах, невралгических и мышечных болях. Синий фильтр применяется для усиления болеутоляющего действия «Соллюкса», а красный фильтр — для получения более глубокой гиперемии. Общая реакция после облучения лампой выражена незначительно. На месте облучения появляется резкая гиперемия, быстро исчезающая после прекращения облучения, и небольшое количество легко и быстро испаряющегося пота.
Длительность облучения — 10–20 мин., расстояние лампы от облучаемой части для большого «Соллюкса» — 0,5–1 м, для малого — 5—15 см. Процедуры назначаются ежедневно или два раза в день. После сеанса следует остывать в течение 15–20 мин., особенно в холодное время года.
Аппараты, излучающие преимущественно ультрафиолетовую радиацию
Источниками света, интенсивно излучающими ультрафиолетовую часть спектра, являются прямые ртутно-кварцевые — ПРК или аргоно-ртутно-кварцевые — АРК-горелки, спектр излучения которых содержит до 45,7 % ультрафиолетовых лучей с длиной волны от 400 до 150 mμ; видимых лучей 47 %, инфракрасных лучей 7,3 %. Вследствие небольшого количества тепловых лучей в спектре указанных горелок ощущение тепла получается незначительное. Ртутно-кварцевые газосветные горелки (ПРК) имеют цилиндрическую форму. Сделана горелка из горного хрусталя, кварца, длиной до 12 см с удаленным из нее воздухом. В оба конца трубки введены металлические электроды.
При нагреве ртуть частично превращается в пар, образуя дугу Петрова, излучающую ультрафиолетовые лучи. Облучение следует начинать через 12–15 мин. после зажигания горелки, когда радиация достигнет постоянного режима предельной интенсивности. Горелки изготовляются из кварца, потому что он пропускает ультрафиолетовые лучи и выдерживает высокую температуру дуги Петрова.
В настоящее время широко применяется новый тип горелок: аргоно-ртутно-кварцевая горелка (АРК), которая состоит из кварцевой трубки подковообразной или цилиндрической формы, наполненной разреженным газом — аргоном. На концах трубки, в небольших расширениях, находится незначительное количество ртути, которая при зажигании горелки почти полностью переходит в парообразное состояние. Кварцевое стекло толщиной 1 мм хорошо пропускает все лучи до 150 mμ.
От этих ламп получается характерный ртутный спектр, который имеет следующие особенности: 1) он не сплошной, как при описанных выше источниках света, а линейный; 2) в нем совершенно нет инфракрасных лучей; 3) почти отсутствуют красные лучи; 4) имеется очень много ультрафиолетовых лучей — до 250 mμ, и еще короче, т. е., кроме внутренних ультрафиолетовых, много наружных, а именно с длиной меньше 200 mμ, которых в солнечном спектре нет. Общее излучение ультрафиолетовых лучей в кварцевых лампах чрезвычайно велико.
Благодаря всем этим качествам кварцевые лампы считаются наилучшими по излучению ультрафиолетовой радиации.
В настоящее время наиболее распространены кварцевые лампы типа Баха и Иезионека.
Pтутно-кварцевая лампа Баха. В лампе Баха горелка укреплена в большом выгнутом, в виде полушария, алюминиевом peфлекторе (рис. 8, 9).
Рис. 8. Ртутно-кварцевая лампа штативная
Рис. 9. Ртутно-кварцевая лампа подвесная
При помощи рукоятки (колесика сбоку от колпака) горелка наклоняется для соединения обеих масс ртути, а затем приводится опять в горизонтальное положение, чтобы ртуть разъединилась и образовалась вольтова дуга. Рефлектор укрепляется при помощи блока подвижно на потолке или на особом штативе, так что его можно опускать, и поднимать и, следовательно, изменять расстояние горелки от больного и вместе с тем менять силу освещения.
Кварцевая лампа Иезионека. Она снабжена большим рефлектором в виде четырехсторонней усеченной пирамиды, укрепленной на подставке, очень удобной для освещения (рис. 10). Стенки рефлектора отражают до 70 % падающих на них ультрафиолетовых лучей. Эта лампа применяется только для общих освещений.
Рис. 10. Кварцевая лампа Иезионека
К этим типам ламп близки так называемые увиоль-лампы. Горелки у них не из кварца, а из особого увиолевого стекла, которое пропускает ультрафиолетовые лучи до 280 и даже до 253 mμ.
Увиолевому стеклу предстоит в будущем сыграть исключительно важную роль не только в деле профилактики, но и в деле закаливания организма, особенно для детей. Остекление школ, детских интернатов, вузов, заводских зданий, а также освещение помещений увиоль-лампами сделало бы возможным использовать ультрафиолетовую радиацию в течение круглого года, особенно в зимнее и осеннее время, что имеет большое значение для организма человека.
За последнее время светотехника обогатилась новыми, очень экономными источниками света, основанными на использовании люминесценции различных газов (неононые лампы, аргоновые, водородные и др.). Некоторые из них дают возможность получать строго изолированные участки спектра ультрафиолетовых лучей.
Работами проф. Г. М. Франка доказано, что короткие ультрафиолетовые лучи с длиной волны короче 275 mμ (куф-лучи) резко отличаются по своему биологическому действию от длинных ультрафиолетовых лучей (дуф-лучи).
В частности, теперь стало известно, что болеутоляющим свойством отличаются именно куф-лучи.
Излучением ртутно-кварцевых ламп пользуются прежде всего при лечении распространенного среди детей рахита в различных его проявлениях, а также при воспалительном процессе туберкулезного характера бронхиальных и лимфатических желез. Весьма успешно применяется облучение в малых дозах ртутно-кварцевой лампой при общем упадке питания у детей, вялости, отсутствии аппетита, повышенной нервозности.
В детском возрасте, если даже нет никаких заболеваний, вообще полезно время от времени проходить курс облучения ртутно-кварцевой лампой малыми дозами. В настоящее время широко практикуются такие профилактические получения детей. Использование ртутно-кварцевой лампы накаливания при костном туберкулезе, при ранних стадиях легочного туберкулеза (у детей и у взрослых), а также при некоторых формах нарушения обмена веществ, малокровии, хлорозе, при невралгиях и др. Облучение применяется с успехом также и при различных, кожных заболеваниях (фурункулы, карбункулы).
Надо считать полезным распространите так называемых искусственных пляжей, на которых практикует облучение на песке ртутно-кварцевыми лампами в сочетании с лампами «Соллюкс», заменяющими в известной мере зимой недостающие ультрафиолетовые лучи солнца. В последнее время слали облучать ртутно-кварцевыми лампами различные группы спортсменов.
Работами советских ученых установлено профилактическое значение облучения ртутно-кварцевой лампой для предупреждения и лечения гриппа.
Применение эритемных доз ультрафиолетовых облучений
Через 6—12 час. после облучения ртутно-кварцевой лампой на освещенной части тела может (в зависимости от дозировки) появиться ультрафиолетовая эритема различной интенсивности — от слабого покраснения до ожога третьей степени.
Для определения дозы облучения ртутно-кварцевой лампой предложено несколько способов. Наиболее распространен способ Горбачева, простой и доступный для выполнения.
Он заключается в том, что до начала облучения определяется доза лучистой энергии от данной горелки, достаточная, чтобы вызвать у облучаемого биологический эффект в виде легкой ультрафиолетовой эритемы. Такая доза называется биологической дозой, или биодозой.
Для определения, биодозы пользуются простым прибором — биодозиметром. Это полоска жести или свинца длиной 12–14 см и шириной 3–4 см, в которой вырезано 6 прямоугольных отверстий размером по 2х1.5 см, они закрываются другой полоской жести. С каждой стороны во всю длину биодозиметра прикреплены кусочки полотна и две тесемки (рис. 11).
При определении биодозы на животе облучаемого оголяют небольшой участок тела кожи, на который накладывают биодозиметр с закрытыми отверстиями и плотно прикрепляют его тесемками к животу. Кожа вокруг биодозиметра прикрывается прикрепленными к нему кусками полотна; одновременно все остальные части тела — лицо, грудь, конечности — покрываются одеждой или простыней. Лампа устанавливается на расстоянии 50 см от облучаемого так, чтобы горелка находилась под биодозиметром и лучи падали на него отвесно, а не под углом. Расстояние измеряется сантиметровой лентой от точки на наружной поверхности рефлектора, соответствующей положению горелки, до поверхности кожи. Определять биодозу начинают через 15 мин. после зажигания горелки (за это время дают лампе разогреться до своего нормального режима). Затем открывают одно отверстие биодозиметра и освещают его точно в точение одной минуты, следя за секундной стрелкой часов. Потом открывают второе отверстие, и оба отверстия освещают также в течение одной минуты. Затем открывают третье отверстие, и все отверстия освещают в течение одной минуты и т. д. до последнего отверстия.
После облучения биодозиметр немедленно закрывают, а лампу отодвигают в сторону так, чтобы лучи не падали на биодозиметр.
Таким образом освещают 6 небольших частей кожи с одного и того же расстояния, но в течение различного времени: первую часть — 6 мин., вторую — 5 мин., третью — 4 мин., четвертую — 3 мин., пятую — 2 мин. и шестую — 1 мин. Через 6—12 час., а в амбулаторной практике через 20–24 час., осматривают облучение полоски кожи, чтобы установить, на скольких из них появилась ультрафиолетовая эритема. Предположим, что эритема, различная по интенсивности, появилась на пяти клеточках кожи, начиная со второй, это означает, что двух минут облучения было достаточно, чтобы вызвать легкую ультрафиолетовую эритему. Эта доза лучистой энергии, выраженная в минутах, и составляет биологическую дозу данного больного. Если ни на одной клеточке не получилось эритем, то необходимо снова определить биодозу, но только при этом освещать клеточки не в течение одной минуты, а в течение двух минут.
Биодоза определяется с расстояния горелки от больного а 50 см. Между тем, при общих облучениях расстояние от тор елки до больного должно быть от 100 до 70 см, иначе освещенное ноле будет слишком мало; наоборот, при местных облучениях расстояние может быть уменьшено до 25 см. Поэтому надо уметь производить перерасчет найденной биодолы для других расстояний. Это делается но закону обратной пропорциональности силы света, падающего на облучаемое ноле, равное квадрату расстояния этого поля от источника спета. Приведем два примера такого перерасчета.
Пример 1. Биодоза —2 мин. (е расстояния 50 см). Сколько минут должно длиться облучение, чтобы получить ту же дозу с расстояния горелки от больного в 80 см? Расстояние увеличилось в 80/50 раз, сила освещения при этом уменьшилась в 80 2 /50 2 раз. Чтобы получить ту же дозу, надо длительность облучения увеличит во столько же раз, т. е. 80 2 х2/50 2 = 5,12 мин.
Пример 2. Биодоза — 3 мин. Сколько минут должно длиться облучение части тела, чтобы с расстояния 30 см дать 5 биодоз? Расстояние уменьшено в 30/50 раз; сила освещения при этом увеличилась в 30 2 /50 2 раз; следовательно, биодоза равна 30 2 х3/50 2, 5 биодоз составят 30 2 х2х3/50 2 = 5,4 мин.
Таким образом, основными элементами при дозировке ультрафиолетовых облучений являются длительность сеанса и расстояние горелки от облучаемой части тела. Для правильной дозировки важно, чтобы лучи от горелки падали перпендикулярно на облучаемую часть, а не под углом. Желательно также учитывать колебания напряжения тока в сети, от которых зависят изменения радиации горелки, на основании чего в дозировку вносят соответствующие поправки.
При общих облучениях ртутно-кварцевой лампой вся или большая часть кожи человека подвергается действию ультрафиолетовых лучей в постепенно возрастающих дозах, причем эритемы не образуется. Поэтому перед каждым курсом общего облучения следует определять биодозу. Определив биодозу, намечают план всего курса облучения, в котором в зависимости от поставленных задач намечают общее количество сеансов, порядок проведения их и, главное, способ постепенного увеличения доз.
При местных облучениях ртутно-кварцевой лампой непосредственному действию ультрафиолетовых лучей подвергаются ограниченные части тела. Такие облучения вызывают не только местную реакцию, но и реакцию всего организма, которая выражается в большей или меньшей степени в зависимости от силы раздражения и величины части тела, на которую действует раздражитель. Такое сочетание местной и общей реакции и составляет цель применения местных облучений. Для этого чаще всего применяют большие дозы облучения, которые способны вызывать более или менее резко выраженную ультрафиолетовую эритему. Эритема и является тем средством, при помощи которого вызываются необходимые изменения биологических процессов. Лечение это, называемое эритемотерапией и созданное трудами советских ученых Горбачева, Бруштейна, Ленского, Шиманко, Звоницкого и др., широко применяется во многих случаях.
При местных облучениях иногда предписываются субэритемные дозы ультрафиолетовых лучей, несколько меньшие, чем биодоза, примерно 1 / 2 — 3 / 4 ее; эритемные дозы, равные 1–5 биодозам, и гиперэритемные дозы, превышающие 5 биодоз.
Местные облучения могут производиться при помощи любой ртутно-кварцевой лампы. Облучения субэритемными дозами делаются обычно через день. Повторные получения эритемными и гиперэритемными дозами производят предпочтительно на новых участках кожных покровов, а на старых — лишь при длительных патологических состояниях по исчезновении реакции после предшествующего облучения.
Аппараты со смешанным излучением
Эта группа аппаратов дает сплошной спектр (от инфракрасных лучей до ультрафиолетовых), приближающийся к солнечному. Источником лучистой энергии в этих аппаратах является световая дуга Петрова, образующаяся между двумя углями. Ток проходит на определенном расстоянии между ними. Примером такого аппарата является прожектор. Этот аппарат служит обычно для местного и общего облучения. Он состоит из дуговой лампы, помещенной внутри полого металлического цилиндра с внутренними никелированными стенками; передней стенки нет, а заднюю составляет подвижным металлический никелированный рефлектор, параболической формы, который собирает лучи дуговой лампы, отражает и концентрирует их и фокусе на различном расстоянии. На верхней части стенки цилиндра укреплен аппарат, автоматически регулирующий расстояние между углями. Он прикрыт съемной крышкой (рис. 12).
Рис. 12. Прожекторы для постоянного ( а ) и переменного ( б ) токов
При пропускании тока через угли между концами углей образуется яркая светящаяся полоса — дуга Петрова, температура которой достигает от 3500 до 4000°. Спектр дуги приближается к солнечному, в нем, наряду с обильным количеством инфракрасных и видимых лучей, имеется и небольшое количество ультрафиолетовых.
Прожекторы питаются от постоянного тока, но можно питать их и от переменного.
Обнаженного больного помещают на расстоянии 1–2 1 / 2 м от прожектора. На облучаемой коже через короткое время образуется гиперемия, которая исчезает через 1 / 2 - 1 час после окончания сеанса.
Несмотря на то, что в спектре прожектора имеются ультрафиолетовые лучи, он применяется в качестве носителя тепловой радиации, а потому используется и в тех случаях, в которых показано применение лампы «Соллюкс».