Академик В.И.Вернадский в 1926 г отметил, что «кругом нас, в нас самих, всюду и везде, без перерыва, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волны...».

Действительно, спектр частот электромагнитных волн (ЭМВ) очень широк и охватывает диапазон от крайне низкочастотного радиоволнового до ионизирующего γ-излучения.

Эволюция биосферы, связанная с постоянным энергоинформационным обменом между живой и неживой природой, осуществляется с участием различного вида физических полей и электромагнитных волн (ЭМВ) различного спектрального диапазона. Среди них ведущее место занимают электромагнитные волны ультрафиолетового (УФ), видимого, инфракрасного (ИК) и миллиметрового диапазонов (ММД).

Известно [1], что источники излучения, создающие в биосфере электромагнитный фон, подразделяются на: естественные и искусственные. К первой группе относятся источники космического происхождения (радиоизлучение Солнца, планет, реликтовое излучение) и шумы из-за атмосферных явлений (разряды молний, электризация частиц и др.).

Самым мощным естественным источником ЭМИ является Солнце, под влиянием которого сформировалась жизнь на Земле.

Солнце – это гигантский ядерный котел. Температура его поверхности составляет 5780 К, а в центре – порядка 1,6х10⁷ К. Такая температура может поддерживаться только термоядерными реакциями синтеза гелия и водорода – основного источника электромагнитной энергии (ЭМЭ) Солнца. Эту энергию Солнце излучает почти по всей шкале ЭМВ. Максимум излучения приходится инфракрасный (ИК) видимый и ультрафиолетовый (УФ) диапазоны длин волн. Почти вся энергия ЭМИ Солнца заключена в интервале 10 мм…0,1 нм (1Å). Излучение в радио- и рентгеновском диапазонах зависит от солнечной активности, увеличиваясь или уменьшаясь в течении 11-летнего цикла и заметно возрастает при вспышках на Солнце.

В радиоастрономии излучательная способность генератора ЭМИ характеризуется спектральной плотностью потока мощности, измеряемой во вне системных единицах Ян (1 Ян = 10^-26 Вт/м²хГц). Например, радиочастотное излучение невозмущенного Солнца на частоте 30 ГГц (l₀ = 10 мм) характеризуется спектральной плотностью в 10⁷ Ян (10^-19 Вт/м²хГц). Полное радиочастотное излучение Солнца слагается из постоянного излучения спокойного Солнца с поверхности и излучения из центра активности. В КВЧ-диапазоне на частотах 100-300 ГГц у поверхности Земли зарегистрировано плотность потока мощности (ППМ) ЭМИ порядка 2 х 10^-6 Вт/м² при концентрации водяных паров в атмосфере 2,7 г/м³. ППМ в диапазоне сантиметровых и дециметровых волн находится в пределах (3х10^-15–3х10^-18) Вт/м². Радиоизлучение Солнца, идущее от центров активности (взрывы или вспышки), наблюдается на частотах 1,2; 3; 9,5; 35; 70 ГГц и увеличивает общую интенсивность излучения на 30%. Радиоизлучение Луны и других планет значительно слабее солнечного. Интенсивность естественного электромагнитного фона зависит от суточного вращения Земли: она максимальна в утренние и минимальна в вечерние часы.

Хотя ЭМП существовали на Земле всегда, человечество «догадалось» о существовании такой формы материи лишь во второй половине ХIХ века (Дж.Максвелл, 1864-65 г.г. и Г.Герц, 1888 г.). Человек впервые использовал для своих целей искусственно создаваемые ЭМВ лишь в 1895-96 годах.

Искусственные источники ЭМИ связаны с созданием генераторов различных диапазонов длин волн и их применением в медицине и биологии (табл.1).

Терапия ЭМВ ММ диапазона

Опыт применения низкоинтенсивного (£ 10 мВт/см²) ЭМИ КВЧ [2-4] показывает, что основные эффекты, связанные с распространением и взаимодействием волн с биологическими объектами, обусловлены волновыми и квантовыми свойствами, определяющими их биологическое действие.

К волновым свойствам относятся:

1. Скорость распространения ЭМВ, в свободном пространстве (вакууме или атмосфере) равна С = 3х10⁸ м/с, и уменьшается в тканях тела человека и животных в соответствии с их диэлектрической проницаемостью.

2. Поглощение, отражение, преломление, дифракция и интерференция.

3. Частота колебаний ЭМИ КВЧ диапазона f₀ = 3х10¹⁰…3х10¹¹ Гц, или 30…300 ГГц в свободном пространстве, что соответствует длине волны λ₀=10…1 мм. Вычисление длины волны (λ₀) по заданной частоте и наоборот в КВЧ-диапазоне легко выполнить по формуле λ₀(мм) х ¦₀(ГГц) = 300. При переходе ЭМВ из одной среды в другую (биологическая ткань при облучении организма), частота колебаний сохраняется, а длина волны изменяется по закону λ_ср=λ₀/Öe_ср, где e_ср –диэлектрическая проницаемость среды. Так, в случае воздействия КВЧ излучения с ¦₀~61,2 ГГц (λ₀ = 4,9 мм) на мышечную ткань (e_ср » 25), имеем λ_ср = 0,98 » 1 мм. Следовательно, λ_ср для ЭМВ в биологической ткани всегда меньше λ₀ в воздушном пространстве при неизменном значении частоты колебаний.

4.Интенсивность КВЧ излучения, определяемая плотностью потока энергии (ППЭ), измеряемой в Вт/см² или в 10³ мВт/см², когда оценивают эквивалентную мощность излучения, проходящей через 1 см² облучаемой поверхности.

Квантовые свойства ЭМИ характеризуются величиной энергии электромагнитного излучения кванта, обладающего определенной энергией, измеряемой в электронно-вольтах (Эв) и определяемой по формуле: Е = hν, где: h – постоянная Планка, а ν – частота ЭМВ.

Для ЭМИ КВЧ  Е = 1,24 х 10^-4…1,24 х 10^-3 ЭВ.

ЭМВ по характеру воздействия на атомно-молекулярные структуры подразделяются на излучения ионизирующие и неионизирующие. В первом случае ЭМИ может вызвать ионизацию атомов или молекул, что приводит к сильному (необратимому) воздействию на биологические объекты. Во втором случае воздействие слабое и обратимое.

Квант энергии в КВЧ-диапазоне составляет величину меньшую, чем энергия тепловых движений атомов и молекул при комнатной температуре:
Е = hν<< kТ, где: k – постоянная Больцмана, а Т – абсолютная температура.

На диаграмме распределения энергии колебательных процессов выше энергии кванта ЭМИ ММ диапазона находится энергии переходных процессов внутри атомов и молекулярных связей, а ниже – энергия вращательных и колебательных движений атомов в составе сложных молекул и энергия магнитного структурирования. Следовательно, при комнатной температуре кванты ЭМИ ММД может оказывать влияние только параметры колебательных процессов определенных молекул. К наиболее распространенным молекулам в нашем организме относятся молекулы воды и молекулы воды имеют спектральные лини поглощения ЭМИ соответствующие ММ диапазону.

КВЧ излучение сильно поглощается в воде и водных средах. Так при распространении ЭМВ в атмосфере учитывают два вида поглощения:

1. Поглощение в осадках (дождь, туман, снегопад).

2. Молекулярно-резонансное поглощение парами воды и молекулами кислорода О₂.

Если ЭМВ распространясь в свободном пространстве при отсутствии осадков, создает в точке приема напряженность ЭМП – Е₀, то при прохождении через осадки пути L, напряженность ЭМП убывает по закону:  , где: N – коэффициент поглощения, дБ/км.

Но даже при отсутствии осадков, молекулярно-резонансное поглощение имеет место при λ₀<15 мм, когда энергия ЭМВ воздействует на свиязи между атомами водорода и кислорода в молекуле воды. При этом, энергия внешней ЭМВ затрачивается на резонансные колебания атомов и синхронизацию вращательных колебаний молекулы воды внутри кластера.

Видно, что резонансные полосы с максимумами поглощения лежат на частотах (длинах волн), приведенных в таблице 2.

По данным таблицы 2 следует, что отличительной особенностью КВЧ-излучения является сильное поглощение энергии волн молекулами Н₂О, имеющими большой дипольный момент (~1,84 Д) и молекулярным кислородом О₂. Например, слой воды в 1 мм ослабляет ММВ в 100 раз на λ₀ = 13,5 мм и в 10 000 раз при λ₀ = 2,5 мм. Если учесть, что кожа человека более, чем на 60% состоит из воды, то можно утверждать, что ЭМВ ММ диапазона практически полностью поглощаются в тонком слое эпидермиса (<0,5…0,7 мм).

В конце 80-х годов было высказано предположение [6, 7] о перспективности клинического применения ММВ, специфика которых состоит в том, что большое резонансное поглощение в атмосфере ЭМВ ММД влияет на развитие живых организмов в естественных условиях. Наличие внешних воздействующих ЭМП, в частности, воздействие на частотах полос поглощения (табл.2) должно быть более чувствительным для функционирования органов и систем целостного организма.

Предполагается, что ЭМИ на λ₀=13,5; 4,9; 2,5 и 1,5 мм является для биологических систем информационно значимыми и используются ими в процессах управления внутри организма. Применение ЭМИ на частотах полос поглощения ММ диапазона, обусловленных молекулярным, резонансным поглощением парами воды и кислорода, как бы имитирует сигналы управления функциональных перестроек систем, вырабатываемых самими живыми организмами, что может препятствовать развитию или устранению патологических процессов при функциональной готовности эффекторных механизмов биологических объектов. Под термином «функциональная готовность эффекторных механизмов» подразумевается то физиологическое состояние биологической системы, при котором она может отреагировать на внешний физический раздражитель, обеспечив себе переход в другой режим функционирования, соответствующий оптимальному – близкому к «норме» [8, 9].

Перспективы терапии ЭМИ ММД

При облучении биологических объектов низкоинтенсивными ЭМИ ММД возникают нелинейные биологические эффекты, что позволило сформулировать положение об энергоинформационным характере воздействия ММВ [10-12], при котором используется низкий уровень сигнала не вызывающий нагрев ткани обеспечивающий высокий уровень терапевтического эффекта при воздействии на рефлекторные зоны или точки. При этом биологический эффект сохраняется при изменении мощности ЭМВ в больших пределах. Информационный характер воздействия сопровождается, как правило, резонансным откликом внутри организма и использованием существующих в организме каналов передачи информации – нервных волокон, капиллярных сосудов, гуморальной среды и, возможно, энергетических каналов (меридианов).

В настоящее время в практической медицине используются различные терапевтические аппараты: «Явь-1», «Электроника КВЧ», «МИТ-1» и другие, серийно выпускаемые в России, Украине и СНГ [13, 14]. Рабочими длинами волн являются λ₀=4,9; 5,6; 7,1 мм (61,2; 53,6; 42,2 ГГц). При этом мощность излучения составляет десятые доли – единицы мВт.

В последние годы, кроме вышеуказанных рабочих, терапевтических λ₀, экспериментально выявлены новые резонансные частоты, воздействие на которых, при соблюдении правила ограничения ППМ, инициирует ответное собственное планковское тепловое ЭМИ водородосодержащих сред: воды, водных растворов, органических веществ и биологических объектов [15]. Вторичное излучение зарегистрировано для шести (в трех группах по два близких резонанса) резонансных значений первичного КВЧ-излучения: 50,3 и 51,8 ГГц; 64,5 и 65,5 ГГц; 95 и 105 ГГц (рис.2).

Необходимыми условиями для проявления «саратовского эффекта» или эффекта СПЕ являются:

1.Первичные ЭМВ должны «попасть» в область резонансной частоты поглощения лабораторного вещества.

2. ППМ первичного КВЧ-излучения должна находиться в разрешенном интервале пороговых значений, а именно, ППМ £ 1 мкВт/см².

При соблюдении условий 1 и 2 облучаемая среда находится в устойчивом, активном состоянии вторичного переизлучения ЭМВ в дециметровом диапазоне, т.е. низкоинтенсивное ЭМП КВЧ можно рассматривать как один из физических факторов внешней среды, влияющий на нарушенный гомеостаз организма и способствующий его функциональной коррекции с последующей выработкой нового устойчивого состояния.

Синглетно-кислородная терапия

Синглетно-кислородная терапия (СКТ) является сравнительно новым методом кислородотерапии и реализуется путем применения синглетно-кислородных смесей (СКС), в основе которых лежит синглетный кислород (¹О₂), представляющий электронно-возбужденные молекулы О₂, находящиеся, с учетом спина электрона, в одном из двух синглетных состояний ¹Sg или ¹Dg. Если в основе состояние молекул кислорода – тирплетное (³Sg ) с двумя не спаренными электронами расположенных на наивысших заполненных орбиталях, то при поглощении энергии О₂ способны находиться в первом или втором возбужденном состоянии, т.е. ¹О₂ в атмосфере, отличается от других форм активного кислорода: – ионизированный кислород (супероксидный радикал), Н₂О₂ или другие переоксиды, свободно-радикальные частицы содержащие кислородные остатки, тем, что для его получения в атмосфере требуется поглощение кванта энергии Е = hv, без химической реконструкции кислородных молекул.

В основе физико-химической концепции СКТ лежит фотохимическая и фотоэнергетическая сенсибилизация кислорода воздуха и паров воды к УФ излучению с образованием ¹О₂. Вторичное преобразование пароводяной смеси и ее трансформации в СКС осуществляется в процессе прохождения её через специальный активатор, где она подвергается воздействию УФ излучению. Под действием жесткого ультрафиолетового ЭМИ происходит возбуждение атомов и молекул О₂ и переходом их в синглетное состояние, которое характеризуется переводом электронных облаков молекулы кислорода с низких на более высокие энергетические уровни. В результате этого возрастает кинетическая энергия, а следовательно и амплитуда колебательных движений межмолекулярных и водородных связей. При этом молекула воды приобретает уникальное свойство – мелкокластерное состояние. Время пребывания в этом состоянии непродолжительно (~10^-6 с), и молекула кислорода воды вновь возвращается в исходное состояние с образованием кластеров Н₂О. Вновь образованная вода имеет структурированное состояние и по своим свойствам аналогично состоянию воды в биологических структурах. Дополнительное применение магнитного поля (МП) способствует спиновой поляризации электронных облаков, что делает молекулу воды более энергоемкой, а воду соответственно – уникальной. Этот процесс синглетно-триплетного дипольного перехода сопровождается выделением квантов ЭМЭ в УФ-диапазоне, составляющих энергоинформационную основу СКС, поступление которой в организм человека оказывает действие на мембранно-обменные процессы и биоэнергетические преобразования внутри клетки, результатом которых является нормализация антиоксидантных функций [16-18].

К этому следует добавить, что под влиянием жесткого УФО в пароводяной смеси из азота (N₂) воздуха образуется активный его оксид (NO), получивший название «эндотелиальный релаксирующий фактор» и который оказывает влияние на многие физико-химические процессы в организме.

Поступление СКС в организм человека, включая оксид азота осуществляется путем ингаляций, приема активированной воды, водных растворов, коктейлей и пенок (рис.3).

В результате применения такой смеси происходят следующие основные биофизические и биохимические процессы:

• активация биохимических и биофизических реакций;
• стабилизация аэробного обмена;
• нормализация артериального давления, биохимических показателей и антиоксидантных функций организма;
• улучшение реологических свойств крови, коронарного и мозгового кровообращения, тканевого дыхания;
• снижение гипоксии ткани и уровня молочной кислоты в мышцах;
• восстановление ионной проницаемости мембран клеток;
• стимуляция регенеративных и уменьшение воспалительных процессов;
• дезинтоксикация организма;
• ингибирование опухолевого процесса;
• повышение иммунитета организма.

СКТ рекомендована для лечения, профилактики и медицинской реабилитации:

• заболеваний бронхо-легочной системы (бронхиальная астма, бронхиты);
• заболеваний сердечно-сосудистой системы (ревматизм, гипертони­ческая болезнь, ИБС, сердечная недостаточность и др.);
• неврологических болезней (патология сосудов головного мозга, вегетососудистая дистония, неврозы, астенические состояния, травматичечская болезнь мозга и др.);
• сахарного диабета;
• системных заболеваний соединительной ткани;
• иммунных заболеваний;
• нарушения аэробного обмена;
• синдрома хронической усталости;
• хронических воспалительных процессов различной локализации;
• хронических болевых синдромов;
• алкогольного абстинентного синдрома и др.

Кроме того, СКТ обеспечивает более быстрое восстановление функционального состояния организма после:

• тяжелых физических перегрузок или спортивных соревнований;
• стрессовых состояний;
• отравлений, включая алкогольное;
• обширных оперативных вмешательств;
• травм;
• перегревание на солнце и УФ-ожога.

СКТ хорошо сочетается в комплексе с медикаментозным лечением, физиотерапией и санаторно-курортным лечением.

Рис.1. Частотный спектр электромагнитных волн

Рис.2. Затухание в атмосфере ММВ при их вертикальном распространении к поверхности Земли [5].

Рис.3 Резонансные спектры воды (а) и тканей организма (б) [15]

Рис.4. Варианты синглетно-кислородной терапии

Заключение

1. Низко- и сверхнизкоинтенсивные ЭМИ КВЧ на резонансных частотах их поглощения атмосферным кислородом и парами воды выступают в роли эко-физического фактора влияющего на гомеостаз организма человека, способствуют его функциональной коррекции с выработкой последующего нового устойчивого состояния близкого к «норме» в данной среде.

2. Организм человека избирательно реагирует на ЭМП внешней среды, обнаруживая способность к нормализации функционально состояния даже тех органов на которые КВЧ излучение непосредственно не воздействует.

3. Вода, паро-водянная смесь и водные растворы способны аккумулировать информационно-энергетическое воздействие эко-физического фактора (для КВЧ-терапии – эффект «памяти воды»), а после снятия внешнего воздействия, эти среды способны переизлучать ЭМИ в диапазон частот воздействующего фактора (УФ диапазон в СКТ) или другом диапазоне длин волн (эффект «СПЕ» в КВЧ-терапии).

4. Молекулярный кислород О₂ в свободном состоянии или в составе вещества (Н₂О) можно рассматривать как молекулярно-клеточные универсальные генераторы и носители информации в процессах жизнедеятельности.

5. Можно утверждать, что воздействие на организм человека КВЧ излучения с ППМ в определенном интервале пороговых значений, приводит к генерации синглетного кислорода ¹О₂ и его участию в процессах образования и рекомбинации в водной среде клетки других активных форм кислорода (АФК), которые в малых дозах способствуют повышению устойчивости и нормализации жизнедеятельности клетки и организма в целом. Таким образом АФК, вырабатываемые каждой живой клеткой, как в норме, так и в патологии существенно влияют на биохимические реакции, которые могут протекать по цепным и каскадным механизмам, что и обуславливает высокую эффективность их биологического действия.