Поля физические — это физическая система с бесконечно большим числом степенейсвободы. Электромагнитное поле — особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Электрическое поле — частная форма проявления электромагнитного поля, определяющая действие на электрический заряд (со стороны поля) силы, не зависящей от скорости движения заряда. Магнитное поле — силовое поле,действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом (независимо от состояния их движения). Электромагнитное поле содержит электрическую и магнитную составляющие, разделить их невозможно. Однако определенные физиотерапевтические аппараты способны генерировать электромагнитное поле при существенном преобладании той или иной составляющей части, т. е. преимущественно электрическое или магнитное поле [1–6].
Биомагниторецепция — это механизм восприятия живым организмом воздействия внешних магнитных полей. Число магнитных минералов, для которых доказано биогенное происхождение, составляет около 40. Некоторые из этих минералов широко распространены среди эукариотических организмов, а из них ферригидрит(2,5 Fe2O3 • 4,5 Н2О) и магнетит (Fe3O4) занимают по важности особое место среди продуктов биоминерализации организма человека. Основанием для такого предположения является тот факт, что магнитные кристаллиты (ферригидрит и магнетит) часто присутствуют у живых организмов в таком количестве, что в принципе они могут быть ответственными за магниторецепцию,но при этом не выполняют никаких известных функций [7].
Другой механизм магниторецепции основан на явлении электромагнитной индукции Фарадея и не требует наличия магнитных материалов. Известно, что при движении любого электрического зарядавозникают магнитные поля. Исходя из этого положения, необходимо рассматриватьв качестве потенциальных и реальных механизмов магниторецепции ионные и электронные токи, генерация которых обусловлена процессами метаболизма в организмечеловека [8].
Таким образом, несмотря на утверждение с точки зрения физиологии об отсутствии в организме человека специфическихрецепторов, реагирующих на воздействиевнешних магнитных полей, ткани, органыи системы активно взаимодействуют с этимфизическим фактором, чем и объясняются последующие биологические реакциии клинические проявления при магнитотерапии.
Акцепторами внешнего магнитного поля в организме человека являются [9, 10,12–17]:
- ткани и органы участка воздействии магнитного поля — источники слабых электрических токов, возникающих как следствие электрической активности клеток;
- жидкокристаллические структуры(фосфолипиды, внутриклеточная вода, клеточные мембраны и др.);
- биоэлектретные образования;
- специфический белок ферритин;
- кристаллы магнетита в тканях и органах участка воздействии магнитного поля.
Под действием внешнего магнитного поля в биообъекте происходят следующие основные электродинамические процессы[17]:
- ориентационные и концентрационные изменения макромолекул, обладающих свойствами диполя;
- реструктурирование доменов поляризации различных образований;
- переориентация электромагнитного вектора молекул жидких кристаллов(эффект Фредерикса — изменение направленности оптической осижидко-кристаллических структур);
- изменения состояния структур с биоэлектретными свойствами;
- изменения магнитной индукции находящегося в организме ферритинаи магнетита.
В результате указанных процессов возникает наведенная электродвижущая сила,появляются токи проводимости и смещения, индукционные токи. Не исключается при взаимодействии магнитного поля с биообъектом возникновение таких физических явлений, как эффекты Фарадея,Холла и Зеемана [9–11, 14–18].
Эффект Фарадея — приобретение оптически неактивным веществом под действием магнитного поля способности вращать плоскость поляризации электромагнитной волны (света), распространяющейся вдоль направления поля; регистрируется в растворах электролитов, нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов.
Эффект Холла — возникновение поперечного электрического поля и разности потенциалов в образцах (полупроводники,электролиты, биополимеры), по которымпроходит электрический ток, при помещении их в магнитное поле, перпендикулярное направлению тока.
Эффект Зеемана — расщепление энергетических уровней атомов веществ,помещенных в магнитное поле, что приводит к расщеплению спектральных линий в спектрах испускания или поглощения электромагнитного излучения этими веществами [2].
Всё это в совокупности изменяет электрический статус клетки — первичной структурно-функциональной системы живого организма. Изменения электрического статуса и соответствующих электромагнитных взаимодействий клетки (группы клеток участка воздействия) инициируют рекомбинационные (конформационные)преобразования структур, в первую очередь макромолекул биологических субстратов и молекул воды, при неизмененной их количественной характеристике [18,19].
Анализ результатов экспериментальных и клинических исследований ведущих ученых в области магнитобиологии и магнитотерапии позволяет составить обобщенную картину ответной реакции организма человека на воздействие магнитного поля [20]. Для лучшего восприятия результатов взаимодействия основные процессы и проявления сконцентрированы и условно разделены на соответствующие иерархические уровни живого организма [2–6].
Атомно-молекулярный уровень:
-
взаимодействие внешнего магнитного поля с соответствующими акцепторами организма;
-
возникновение в биоструктурах электретного, диэлектрического эффектов и реструктуризации доменовполяризации;
-
конформационные изменения биоструктур;
-
электролитическая диссоциация ионов;
-
появление электродвижущей силы,токов проводимости и смещения;
-
изменение электрического статуса клетки.
Клеточный уровень:
-
изменение энергетической активности клеточных мембран;
-
повышение проницаемости клеточных мембран;
-
активация окислительно-восстановительных процессов;
-
повышение реакционной способности ферментативных систем;
-
изменение соотношения свободного и фосфорилирующего окисления в дыхательной цепи (стимуляция тканевого дыхания малыми по напряженности магнитными полями и торможение тканевого дыхания большими по напряженности магнитными полями).
Тканевой и органный уровень:
• магнитогидродинамическое торможение циркуляции биологических жидкостей как следствие эффектов Фредерикса и Холла;
• соответствующая ориентация в магнитном поле форменных элементов крови как следствие эффектов Фредерикса и Холла;
• активация противосвертывающей системы крови;
• уменьшение внутрисосудистого пристеночного тромбообразования;
• усиление перекисного окисления липидов;
• увеличение количества функционирующих сосудов микроциркуляторного русла;
• уменьшение интерстициального отека и напряжения тканей;
• тормозной эффект нервной системына действие постоянного магнитногополя;
• повышение возбудимости и ускорение проведения нервного импульсапри действии переменного и импульсного магнитных полей [1–3].
Клинические эффекты как интегральныйответ всего организма:
• улучшение регионарного кровообращения в первую очередь за счетактивизации микроциркуляторногорусла;
• гипокоагулирующий;
• седативный;
• гипотензивный;
• противовоспалительный;
• обезболивающий;
• противоотечный;
• регенераторный;
• спазмолитический;
• десенсибилизирующий;
• иммунокорригирующий;
• нормализация липидного обмена.
Внешнее магнитное поле оказываетна биообъект непосредственное и опосредованное действие с последующей генерализацией эффекта воздействия [2–6, 21].
Непосредственное действие проявляется в объеме тканей, подвергшихся воздействию. Основные реакции и процессыпри этом происходят на атомно-молекулярном, клеточном, тканевом и органном уровнях. Всевозможные при этом измененияструктур и систем, описанные выше, оказывают определенное влияние на конечныйрезультат, на комплексный, интегральныйответ всего организма на это воздействие.
Опосредованное действие связанос трансформацией и миграцией энергииэлектронно-возбужденного состояниябиоструктур на основе индуктивно-резонансного, обменно-резонансного или экситонного механизма переноса энергии.Плюс к этому перенос эффекта воздействиясвязан с биологическими гуморальнымисредами (кровь, плазма, лимфа), которыепо степени упорядоченности и структурной сложности соответствуют лиотропнымжидкокристаллическим системам. Фиксация измененной воздействием структуры этих сред на биоподложке (мембранахклеток, стенках сосудов и др.) препятствуетфлуктуационному разрушению возникшихизменений. В то же время эти изменениягуморальных сред инициируют в биоподложках соответствующие конформационные преобразования структур [2–6].
Генерализация эффекта воздействия связана с солитонным механизмом миграции энергии возбуждения. Способностьбиологических структур к солитоннымвозбуждениям, в первую очередь молекулы ДНК и белков, теоретически обоснованаи экспериментально доказана [22].
Действие магнитного поля на живойорганизм носит следовой характер. Послеоднократного воздействия магнитным полем вызванные им в биообъекте изменениясохраняются в течение 1–6 суток, а послекурса ежедневных процедур магнитотерапии эти реакции могут сохраняться в течение 30–45 дней. Подобные проявлениясвязаны, вероятно, с действием длительносохраняющейся измененной намагниченности совокупности кристаллов ферригидрита и/или магнетита, составляющие магнитные домены в организме человека [17].
По общепринятой классификации к методам, при которых применяется воздействие магнитного поля, относится низкоинтенсивная импульсная магнитотерапия — метод локального воздействиянизкоинтенсивным импульсным низкочастотным магнитным полем, осуществляемого при помощи одного или двух индукторов, контактно наложенных на определенные области тела пациента. Действиефактора обусловлено электродинамическими изменениями биологических структур в виде соответствующей ориентациидоменов поляризации и жидкокристаллических образований, наведения электродвижущей силы за счет возникновениятоков смещения. Эти изменения вызывают определенные конформационные перестройки структур тканей организма,что мягко модифицирует те или иные биохимические реакции и биологические процессы [4].
Виды низкоинтенсивого импульсного низкочастотного магнитного поля:
а) пульсирующее магнитное поле(ПуМП) — импульсное низкочастотное магнитное поле с полусинусоидальной формой импульсов одной полярности при равной длительности импульсов и интервалов между ними;
б) бегущее магнитное поле (БеМП) —импульсное низкочастотное магнитноеполе с прямоугольной формой импульсоводной полярности при равной длительности импульсов и интервалов между ними;
в) вращающееся магнитное поле (ВрМП) — импульсное низкочастотное магнитное поле с чередующимися импульсамиразнонаправленной полярности прямоугольной формой при равной длительностиимпульсов и интервалов между ними.
Основа действия факторов аналогична постоянному магнитному полю. Особенности влияния различных видов низкоинтенсивого импульсного магнитного поля [1–5,22]:
- ПуМП за счет изменения частоты следования импульсов позволяет реализовать принцип синхронизации воздействия;
- БеМП вызывает в крови и лимфе возникновение магнитогидродинамических сил;
- ВрМП ввиду постоянного направления смещения действия поля позволяет осуществлять магнитофорезлекарственных средств [4].
Как указано в инструкции к аппарату«Офтальмаг», данный аппарат формируетдва вида импульсного магнитного поля —бегущее и неподвижное. Бегущим называется поле, при котором происходит последовательное возбуждение всех индукторов, неподвижное поле — одновременноевозбуждение всех индукторов. В офтальмологическом индукторе аппарата возможныдва варианта формирования направленияперемещения бегущего магнитного поля. Однако строго соблюдая физические основы идентификации вида магнитного поляаппарата, следует определить бегущее поле данного аппарата как вращающееся.
В методических рекомендациях по применению «Офтальмага» не затронуты вопросы его использования при синдроме сухого глаза, глаукоме и катаракте. Мы взялина себя смелость обосновать возможностьи ограничения применения «Офтальмага»при указанной патологии.
Синдром сухого глаза, или сухой кератоконъюнктивит (ксероз) — заболевание, возникающее в результате снижениякачества или количества слезной жидкости, вызывающее повреждение глазной поверхности и чувство дискомфорта [23–28]. Причинами возникновения данного заболевания являются нарушение продукциислезы, нарушение процесса испарения еес поверхности роговицы или их комплекс.Недостаточность слезообразования —наиболее частая причина синдрома сухогоглаза. Хронически протекающие заболевания, такие как хронические блефариты,блефароконъюнктивиты, мейбомиититыи конъюнктивиты, могут привести к дистрофическим процессам в тканях век и развитию в той или иной степени синдрома сухого глаза. Проявлениями синдрома сухого глаза служат жжение и резь, ощущениепеска в глазах, слезотечение, светофобия,быстрое утомление при зрительной работе, непереносимость сухого и пыльноговоздуха. Чаще всего первой жалобой такихпациентов является «песок в глазах», затемвозникает слезотечение, которое сменяется сильной сухостью. Характерны зуд, жжение, покраснение глаз, колебание остротызрения в течение дня. Обычно поражаютсяоба глаза. Достаточно редко встречаетсявыделение вязких слизистых нитей. Пациенты жалуются на усталость, стянутостьглаз. Слизистая становится красной, возникают кровоизлияния. Глаза становятсякрайне чувствительными к воздействиюветра, яркого света, кондиционированного воздуха. Также характерным признакомявляется возникновение болевого синдрома при использовании капель. Симптомыобычно наиболее выражены вечером после чтения или работы за компьютером[29–35].
Задачи физиотерапии — оказать противовоспалительное, антибактериальноедействие, нормализовать метаболизм и нарушенное кровообращение в веках и слизистых оболочках глаза век, нормализоватьфункцию мейбомиевых желез. Основнымиметодами физиотерапии данной патологииявляются электрофорез антибиотиков, лазерная терапия, инфракрасное светодиодное излучение аппарата «Азор-ИК», применение методики интенсивного импульсного света, магнитотерапия, магнитофорезс блефарогелем [1–5, 24, 27, 36–40].
Патогенетическая обусловленность применения методик магнитотерапии при помощи аппарата «Офтальмаг» для лечения синдрома сухого глаза заключается в следующем.
1.Как уже отмечалось, действие магнитного поля обусловлено электродинамическими изменениями биологических структур в виде соответствующей ориентации доменов поляризации и жидкокристаллических образований, наведения электродвижущей силы за счет возникновения токов смещения. Эти изменения вызывают определенные конформационные перестройки структур тканей организма,что мягко модифицирует те или иные биохимические реакции и биологические процессы [1].
2.В результате электродинамических измерений и конформационных перестроек возникают такие клинические эффекты, как улучшение регионарного кровообращения, в первую очередь за счет активизации микроциркуляторного русла;гипотензивный, противовоспалительный,обезболивающий, регенераторный, спазмолитический и десенсибилизирующий эффекты; нормализация липидного обмена.Указанные эффекты при магнитотерапии,в частности с помощью аппарата «Офтальмаг», патогенетически обусловлены при лечении синдрома сухого глаза и сопутствующей ему патологии [23, 24, 31–35, 41].
Глаукома — это группа заболеваний глаз, которые характеризуются постоянным или периодическим повышением внутриглазного давления с последующим развитием атрофии зрительного нерва с экскавацией и типичным изменением полязрения. Различают глаукому врожденную,первичную и вторичную. Имеется так называемая симптоматическая гипертензия,которая является симптомом другого заболевания. В 10–15 % случаев она можетперейти в глаукому. Стадия глаукомы определяется состоянием зрительных функций(в основном, поля зрения) и диска зрительного нерва. В начальной стадии нет краевой экскавации диска и специфических изменений в периферическом поле зрения,но могут иметь место небольшие изменения в парацентральных его участках. Диагноз начальной глаукомы основываетсяна данных тонометрии, эластотонометрии,компрессионно-тонометрических исследований, тонографии, нагрузочных и разгрузочных проб. В развитой стадии имеется стойкое сужение границ поля зренияна 150 с носовой стороны, краевая экскавация диска зрительного нерва с перегибомсосудов. В далеко зашедшей стадии имеется остаточное поле зрения и значительное снижение остроты зрения, глаукомнаяатрофия диска зрительного нерва. В терминальной стадии определить границы полязрения не удается, острота зрения падаетдо светоощущения и даже до полной слепоты [42–46].
Физические методы лечения назначают в основном для лечения первичнойформы глаукомы. При этом физиотерапиядолжна оказывать отвлекающее, антиспазматическое, обезболивающее, успокаивающее, гипотензивное действие. В результатенормализуется работа центральной и периферической нервной системы, включаяструктуры, которые регулируют уровень внутриглазного давления. При физиотерапевтических процедурах улучшаетсяпитание и кровоснабжение сетчатки и зрительного нерва, уменьшается продукция и увеличивается отток водянистой влаги.Основными методами физиотерапии данной патологии являются электрофорез вазодилататоров и парасимпатомиметиков,а также биологически активные компоненты (витамины В₁, В₁₂, С, экстракт алоэ), магнитотерапия и инфракрасное светодиодное излучение аппарата «Азор-ИК» [1–5, 24,31, 32, 37, 39, 47].
Патогенетическая обусловленность применения методик воздействия при помощиаппарата «Офтальмаг» для лечения глаукомы заключается в следующем.
1.Под действием внешнего магнитного поля в биообъекте происходят такие электродинамические процессы, как ориентационные и концентрационные изменения макромолекул, обладающих свойствами диполя, а также реструктурирование доменов поляризации различных образований.Это, в свою очередь, приводит к возникновению конформационных перестроек различных биологических структур организма[4–6, 15].
2.Вышеуказанные явления влияют на течение окислительно-восстановительных реакций, предотвращая процессы свободно-радикального окисления, что немаловажно, учитывая цитотоксическое действие свободных радикалов кислородана сетчатку, зрительный нерв и дренажный аппарат глаза. Воздействие низкоинтенсивного импульсного низкочастотного магнитного поля аппарата «Офтальмаг»нормализует эластичность и тонус сосудов,скорость кровотока в них, увеличивает диаметр и количество функционирующих капилляров. Под действием магнитного поляне только улучшается тканевой кровоток,но и увеличивается скорость проведения возбуждения по нервным волокнам,а также активизируется внутриклеточныйобмен, что способствует выведению части ганглиозных клеток сетчатки, которыеявляются главной мишенью при развитии глаукомного процесса, из состояния парабиоза [24].
3.Воздействие низкоинтенсивного импульсного низкочастотного магнитногополя, в частности при помощи аппарата«Офтальмаг», способно взаимодействоватьс многообразием молекулярных, субклеточных, клеточных, тканевых и органныхмишеней в организме пациента. Эти взаимодействия носят слабо энергетический,нетепловой характер, не приводят к патологическим изменениям данных структур,они по своей сути являются триггернымии способствуют формированию множественных биохимических и биофизическихответных реакций [48].
Катаракта — патология светопреломляющей структуры глаза — хрусталика, характеризующаяся его помутнением и потерей естественной прозрачности. Катарактапроявляется «затуманенностью» зрения,ухудшением ночного видения, ослаблением цветового восприятия, сенситивностьюк яркому свету, диплопией. Структурнохрусталик образован капсулой (сумкой),капсулярным эпителием и хрусталиковымвеществом. Хрусталик — бессосудистоеэпителиальное образование; питательныевещества в него поступают путем диффузиииз окружающей внутриглазной жидкости.С возрастом изменяются физико-химическая свойства белковых волокон хрусталика, которые составляют в его структуресвыше 50 %. Нарушение метаболизма хрусталика и развитие помутнений может бытьсвязано с изменением состава внутриглазной жидкости при рецидивирующих воспалительных заболеваниях глаза [49, 50].
В своем созревании катаракта проходит4 стадии, различают начальную, незрелую,зрелую и перезрелую катаракту. В стадииначального созревания катаракты имеетместо оводнение хрусталика, характеризующееся скоплением между волокнамикоркового слоя излишней жидкости с формированием так называемых «водяныхщелей». Стадия незрелой катаракты характеризуется прогрессированием помутнений, которые затрагивают центральнуюоптическую зону хрусталика. Биомикроскопическое исследование обнаруживаетпомутнения хрусталика, перемежающиесяс прозрачными участками. На стадии зрелой катаракты наблюдается уплотнениеи полное помутнение вещества хрусталика. Ядро хрусталика и его задние кортикальные слои в процессе биомикроскопииглаза не просматриваются. В стадии перезрелой катаракты происходит распад хрусталиковых волокон, разжижение коркового вещества хрусталика, сморщиваниекапсулы. Кора становится гомогенного молочно-белого оттенка. Ядро, потеряв опору, опускается вниз. Хрусталик становитсяпохож на мешочек, заполненный мутнойжидкостью, с лежащим на дне ядром [25,51].
Структуры хрусталика относятся к жидким кристаллам и обладают их основнымисвойствами (анизотропией упругости, электропроводимости, магнитной восприимчивости, диэлектрической восприимчивости;оптической анизотропией, сегнетоэлектрическими свойствами). Жидкие кристаллысочетают в себе упорядоченность, характерную для твердого тела, и подвижность,являющуюся свойством жидкости. Многиемакромолекулы хрусталика, а также молекулы содержащейся в нем воды представляют собой диполи. Диполи могут образовывать домены — области с однороднымиструктурами, закономерным образом повернутыми или сдвинутыми относительнодруг друга. Образование доменов в хрусталике обусловливает возможность фазовыхпереходов биосистем из одного функционального состояния в другое [52, 53].
Следовательно, при катаракте под действием внешнего магнитного поля в хрусталике происходят следующие основныеэлектродинамические процессы:
• ориентационные и концентрационные изменения макромолекул, обладающих свойствами диполя;
• реструктурирование доменов поляризации различных образованийхрусталика;
• переориентация электромагнитноговектора молекул жидких кристаллов (эффект Фредерикса — изменениенаправленности оптической осижидкокристаллических структур).
Эти процессы инициируют серьезныеконформационные изменения в микрои макроструктурных элементах хрусталика,которые существенно ухудшают его прозрачность даже в стадии начального созревания катаракты [10, 11, 14–17, 45].
Несмотря на свое благотворное действие на организм, магнитные поля от 70 мТл и выше становятся стрессорнымиагентами и неблагоприятно сказываютсяна деятельности различных функциональных систем. Происходит дискоординациядеятельности эндокринных органов, снижается интенсивность энергетическихпроцессов, усиливается гликолиз, нарушается проницаемость клеточных мембран,развивается гипоксия и дистрофическиепроцессы. При воздействии на головноймозг человека постоянным магнитным полем с магнитной индукцией 20 мТл и болеенаблюдаются патологические измененияэлектроэнцефалограммы. При воздействиина головной мозг переменным магнитнымполем с частотой 10–90 Гц и магнитной индукцией 30 мТл и более у человека по краям зрительного поля возникают мерцания — явление магнитофосфена [4–6].
Применение с помощь аппарата «Офальмаг» при катаракте возможно в подготовительный период перед оперативным лечением по удалению и замене хрусталика,а также в послеоперационный период.
Конфликт интересов: авторы заявляютоб отсутствии конфликтов интересов.